CN110469471B - 一种利用机车多轴向动能的发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用机车多轴向动能的发电装置，包括正向发电机,反向发电机安装在多轴向固定架两侧，正装单向轴承、正向斜齿轮、正装单向轴承、直齿轴、反装单向轴承、反向斜齿轮、反装单向轴承、与正向发电机、反向发电机同轴安装在多轴向固定架，斜齿轴与直齿轴平行安装，正向斜齿轮、反向斜齿轮与直齿轴同轴，且与正向斜齿轮、反向斜齿轮啮合于多轴向固定架，摆锤与斜齿轴两端固连。直齿轴与直齿条啮合、斜齿轴与正向斜齿轮、反向斜齿轮啮合、摆锤与斜齿轴两端固连可将车辆的上下振动、左右摆动、前后运动位移产生的动能，转化为发电机轴的旋转动能，驱动发电机发电。
Description
技术领域
本发明涉及机车动能能量回收装置技术领域，特别是涉及一种利用机车多轴向动能的发电装置。
背景技术
目前，各类电动车辆开始逐渐普及，而这其中由于受电池技术的限制，电动车辆的续航里程短，长途行驶时能源无法及时得到补充。如果能够将车辆行驶过程中，上下振动，左右摆动，前后运动产生的动能高效回收并充分利用，可大幅度提高电动车辆的续航里程，减少能源消耗。
据检索，目前已有将车辆振动能量回收的减震器，如中国专利201811471954.5公开的提供了一种馈能式减震器，缸体内壁与活塞体径向表面为间隙配合，活塞体的下端面设有活塞杆，该活塞杆穿过下盖板中心的通孔与下吊环固定；上盖板的底面垂直设置一对轴承座，主轴的一端和中部通过深沟球轴承分别与轴承座固定，另一端穿过缸体的侧壁并通过联轴器与发电机的输入轴连接；超越离合器一和超越离合器二的内圈通过键配合并列与主轴固定，超越离合器一的外圈与水平连杆一的一端固定，超越离合器二的外圈与水平连杆二的一端固定。下连杆一、下连杆二的下部均套有弹簧，弹簧的上、下两端分别与中间板的下表面、活塞体的上端面接触。
上述利用车辆减震器发电装置的技术方案中，其只使用了车辆运行时的上下颠簸的振动能量发电，但在车辆行驶过程中的其他能量，例如左右摇摆，前后运动的动能并没有有效的利用。
另外上述利用车辆减震器发电的装置的技术方案中，由于其机械结构在车辆振动的驱动下频繁换向，其惯性势能被机械结构所抵消，造成惯性势能无法利用。
鉴于上述现有车辆馈能式减震器存在的实际问题，提供一种利用机车多轴向动能的发电装置是本发明目的，该装置能够将车辆悬架上下振动产生的动能，左右摆动产生的动能，前后运动产生的动能进行高效回收，并充分利用发电机的惯性势能，将全部动能转化为电能，发电效率大幅提高，可用于给车辆，特别是电动车辆使用。
发明内容
为了解决上述背景技术中的问题，本发明目的是提供一种利用机车多轴向动能的发电装置，既能够在不额外增加能源成本的情况下，使车辆在行驶过程中得到电力能源的补充。
基于以上目的，本发明提供了一种利用机车多轴向动能的发电装置，包括正向发电机（1）,反向发电机（9）安装在多轴向固定架（10）两侧。
所述正装单向轴承（2）、正向斜齿轮（3） 正装单向轴承（4）、直齿轴（5）、反装单向轴承（6）、反向斜齿轮（7）、反装单向轴承（8）、与正向发电机（1）、反向发电机（9）同轴安装在多轴向固定架（10）。
所述斜齿轴（12）与直齿轴（5）平行安装，正向斜齿轮（3）、反向斜齿轮（7）与直齿轴（5）同轴，且与正向斜齿轮（3）、反向斜齿轮（7）啮合于多轴向固定架（10）。
所述摆锤（13）与斜齿轴（12）两端固连。
所述直齿轴（5）与直齿条（11）在多轴向固定架（10）啮合，接收直齿条（11）传递的车辆上下振动产生的动能，并将其接收的动能转化为发电机轴的旋转动能，驱动发电机发电。
所述斜齿轴（12）与正向斜齿轮（4）、反向斜齿轮（7）在多轴向固定架（10）啮合；将其接受车辆的左右摆动产生的动能转化为发电机轴的旋转动能，驱动发电机发电。
所述摆锤（13）与斜齿轴（12）两端固连；将其接受车辆的前后运动位移产生动能转化为发电机轴的旋转动能，驱动发电机发电。
所述的正向发电机（1）在正装单向轴承（2）（4）的作用下，反向发电机（9）在反装单向轴承（6）（8）的作用下只能按各自方向旋转，充分利用惯性势能，输出能量更加稳定。
作为优选方案，正向发电机（1）,反向发电机（9）安装在多轴向固定架两侧（10）；正装单向轴承（2）、正向斜齿轮（3）、正装单向轴承（4）、反装单向轴承（6）、反向斜齿轮（7）、反装单向轴承（8）、直齿轴（5）与正向发电机（1）、反向发电机（9）同轴安装在多轴向固定架（10），直齿轴（5）与直齿条（11）在多轴向固定架（10）啮合，斜齿轴（12）与直齿轴（5）平行安装，斜齿轴（12）与正向斜齿轮（3）及反向斜齿轮（7）在多轴向固定架（10）啮合，且摆锤（13）与斜齿轴（12）两端固连。
作为优选方案正向发电机（1）、反向发电机（9）安装有正装单向轴承（2）（4）、反装单向轴承（6）（8），其作用是可以将三维力矩有效叠加、并分解成正向力矩和反向力矩，分别传递给正向发电机（1）、反向发电机（9），充分利用惯性势能。
作为优选方案Z轴向传动装置包括并不局限于直齿条、直齿轴、曲柄连杆、斜齿轮副，其作用是机械结构位移转换为旋转运动驱动发电机轴转动；Y轴向传动装置包括并不局限于斜齿轴、曲线槽轴、凸轮轴，其作用是机械结构位移转换为旋转运动驱动发电机轴转动；X轴向传动装置包括并不局限于摆锤、斜齿轮副、重锤、惯性飞轮，其作用是机械结构位移转换为旋转运动驱动发电机轴转动。
作为优选方案斜齿轴是复合力矩轴（12），即可沿轴向移动又可以轴心回转，可将Y轴、X轴力矩合并，由正装单向轴承（2）（4），反装单向轴承（6）（8）分解力矩，并将力矩分别传递至两端发电机。
相较于现有技术，本发明的有益效果在于：
由于在车辆行驶过程中，振动产生的能量是自始至终存在的，将这种能量回收可以随时对车辆电能进行补充，必将加大车辆的行驶里程，从而减少充电的成本。
附图说明
图1是本发明实例提供的一种多轴向利用机车动能的发电装置的主剖视图；
图2是本发明实例提供的一种多轴向利用机车动能的发电装置的爆炸视图；
图3是本发明实例提供的一种多轴向利用机车动能的发电装置的左视图；
图4是本发明实例提供的一种多轴向利用机车动能的发电装置轴向示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“X轴向”、“Y轴向”、“Z轴向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“正向”、“反向”、“极限位置”、“两端”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示位置度及方向角度。
请参见图1和图2所示：本发明的一种利用机车多轴向动能的发电装置，包括正向发电机（1）,反向发电机（9）安装在多轴向固定架两侧（10）；正装单向轴承（2）、正向斜齿轮（3）、正装单向轴承（4）、反装单向轴承（6）、反向斜齿轮（7）、反装单向轴承（8）、直齿轴（5）与正向发电机（1）、反向发电机（9）同轴安装在多轴向固定架（10），直齿轴（5）与直齿条（11）在多轴向固定架（10）啮合，斜齿轴（12）与直齿轴（5）平行安装，斜齿轴（12）与正向斜齿轮（3）及反向斜齿轮（7）在多轴向固定架（10）啮合，且摆锤（13）与斜齿轴（12）两端固连。
当车辆发生上下振动时，所述直齿条（11）在车辆颠簸的作用下会沿着Z轴上下运动，与多轴向固定架（10）发生相对位移，驱动多轴向固定架（10）中的直齿轴（5）往复旋转。
当直齿条（11）向Z+轴向运动时，驱动正装单向轴承（2）旋转，正装单向轴承（2）联动正向发电机（1）电机轴旋转，正向发电机（1）发电，此时反装单向轴承（6）（8）处于超越状态，无力矩输出，反向发电机（9）无动力载入，当直齿条（11）运动到下极限位，此时正向发电机（1）在惯性作用下继续转动，直到这一次位移所带来的振动能量全部吸收。
当直齿条（11）向Z-轴向运动时，驱动反装单向轴承（8）旋转，反装单向轴承（8）联动反向发电机（9）电机轴旋转，反向发电机（9）发电，此时正装单向轴承（2）（4）处于超越状态，无力矩输出，正向发电机（1）无动力载入，当直齿条（11）运动到上极限位，此时反向发电机（9）在惯性作用下继续转动，直到这一次位移所带来的振动能量全部吸收。
车辆往复颠簸的动能会持续施加到直齿条（11），进而驱动直齿轴（5）往复转动，正装单向轴承（2）（4）、反装单向轴承（6）（8）与直齿轴（5）同步切换，正向发电机（1）、反向发电机（9），在惯性势能作用下按各自方向运转，保持发电状态。
当车辆发生左右摆动时，如果车辆向Y+轴向摆动，其多轴向固定架（10）上斜齿轴（12）向Y-运动会产生位移，带动啮合的正向斜齿轮（3）旋转，进而带动正装单向轴承（4）转动，驱动正向发电机（1）转动发电，此时反装单向轴承（6）（8）处于超越状态，无力矩输出，反向发电机（9）无动力载入，当斜齿轴（12）运动到极限位置时，此时正向发电机（1）在惯性作用下继续转动，直到这一次位移所带来的振动能量全部吸收。
如果车辆向Y-轴向摆动，其多轴向固定架（10）上斜齿轴（12）向Y+运动会产生位移，带动啮合的反向斜齿轮（7）旋转，进而带动反装单向轴承（8）转动，驱动反向发电机（9）转动发电，此时正装单向轴承（2）（4）处于超越状态，无力矩输出，正向发电机（1）无动力载入，当斜齿轴（12）运动到极限位置时，此时反向发电机（9）在惯性作用下继续转动，直到这一次位移所带来的振动能量全部吸收。
车辆左右摇摆的动能会持续施加到斜齿轴（12），进而驱动正向斜齿轮（3）、反向斜齿轮（7）往复转动，正装单向轴承（2）（4）、反装单向轴承（6）（8）与斜齿轴（12）同步切换，正向发电机（1）、反向发电机（9），在惯性势能作用下按各自方向运转，保持发电状态。
当车辆发生前后运动时，如果车辆向X+轴向摆动，其多轴向固定架（10）上摆锤（13）向X-运动会产生旋转，带动啮合的正向斜齿轮（3）、反向斜齿轮（7）旋转，进而带动正装单向轴承（4）转动，驱动正向发电机（1）转动发电，此时反装单向轴承（6）（8）处于超越状态，无力矩输出，反向发电机（9）无动力载入，当摆锤（13）运动到极限位置时，此时正向发电机（1）在惯性作用下继续转动，直到这一次旋转所带来的振动能量全部吸收。
如果车辆向X-轴向摆动，其多轴向固定架（10）上斜齿轴（12）向X+运动会产生旋转，带动啮合的正向斜齿轮（3）、反向斜齿轮（7）旋转，进而带动反装单向轴承（8）转动，驱动反向发电机（9）转动发电，此时正装单向轴承（2）（4）处于超越状态，无力矩输出，正向发电机（1）无动力载入，当摆锤（13）运动到极限位置时，此时反向发电机（9）在惯性作用下继续转动，直到这一次旋转所带来的振动能量全部吸收。
车辆前后运动的动能会持续施加到摆锤（13），进而驱动正向斜齿轮（3）、反向斜齿轮（7）往复转动，正装单向轴承（2）（4）、反装单向轴承（6）（8）与斜齿轴（12）同步切换，正向发电机（1）、反向发电机（9），在惯性势能作用下保按各自方向运转，保持发电状态。
多轴向复合力矩同步叠加于车辆时，正装单向轴承（2）（4）反装单向轴承（6）（8）与动力输入端保持同步切换状态，驱动正向发电机（1）反向发电机（9），按各自方向旋转，充分利用惯性势能，保持发电状态。
综上所述，本发明的利用机车多轴向动能的发电装置，可将在车辆运行过程中产生的动能转换成电能，持续为车辆充电。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种利用机车多轴向动能的发电装置，其特征在于：正向发电机 , 反向发电机安装在多轴向固定架两侧；外侧正装单向轴承、正向斜齿轮、内侧正装单向轴承、正向发电机同轴安装在多轴向固定架一侧，外侧正装单向轴承和正向斜齿轮径向内外布置，外侧反装单向轴承、反向斜齿轮、内侧反装单向轴承与反向发电机同轴安装在多轴向固定架另一侧，外侧反装单向轴承和反向斜齿轮径向内外布置，直齿轴位于多轴向固定架内且与直齿条啮合，内侧正装单向轴承和内侧反装单向轴承位于直齿轴轴向端口内，斜齿轴设置在多轴向固定架上且与直齿轴平行安装，斜齿轴与正向斜齿轮及反向斜齿轮啮合，且摆锤与斜齿轴两端固连；正向发电机安装有外侧正装单向轴承和内侧正装单向轴承，反向发电机安装有外侧反装单向轴承和内侧反装单向轴承，其作用是可以将三维力矩有效叠加、并分解成正向力矩和反向力矩，分别传递给正向发电机、 反向发电机，充分利用惯性势能；斜齿轴是复合力矩轴，即可沿轴向移动又可以轴心回转，可将Y 轴、X轴力矩合并，由外侧正装单向轴承、内侧正装单向轴承、外侧反装单向轴承和内侧反装单向轴承分解力矩，并将力矩分别传递至两端发电机。
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