CN110507049A - 一种基于压电效应进行蓄能的登山杖 - Google Patents

一种基于压电效应进行蓄能的登山杖 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于压电效应进行蓄能的登山杖，包括手柄、立杆以及蓄电池模块；所述立杆包括筒状的上杆部、减震弹簧以及下杆部，所述下杆部的中部设置有台肩，所述减震弹簧的上端固定于所述上杆部，下端固定于所述台肩；所述下杆部的上端插入到所述上杆部内侧；在所述下杆部的上方固定设置有一压电材料层，所述压电材料层通过导线与所述蓄电池模块相连。采用上述技术方案，本发明的基于压电效应进行蓄能的登山杖，在使用时随着走路过程中每一次向下按压手柄，都能够使减震弹簧压缩，从而使上杆部下移，因此压缩弹簧也被压缩并施加给撞击筒一个向下的压力，这个向下的压力传递至压电材料层上，从而产生电流沿着导线传递至蓄电池模块进行充电。

Description

一种基于压电效应进行蓄能的登山杖
技术领域
本发明涉及一种基于压电效应进行蓄能的登山杖，属于户外运动设备技术领域。
背景技术
登山杖是从事登山运动时使用的辅助器械。登山杖可以让户外登山穿越活动带来很多的好处，如提高步行的稳定性，减轻腿部的负担。根据研究，行走时使用登山杖可以减轻至少22%施予腿部和膝盖等肌肉关节的力量，让腿部感觉更舒服，而同时使用两支登山杖能够提供较好的平衡性。除此之外，它还可以做用防水布搭建雨棚的支杆。由于登山杖是在户外运动时使用，而户外运动存在一定的危险性，尤其是到远离城市的深山进行徒步旅行，不仅容易遇到野生动物带来的危险，还容易遇到突发的恶劣天气，造成长时间的逗留或者迷失方向的情况。在户外遭遇危险时，移动电话就是最重要的求救设备，而一旦电源不足，则造成随身的所有用电设施无法使用，除了移动电话还包括GPS定位器、手电筒等。压电效应是指压电体受到外机械力作用而发生电极化，并导致压电体两端表面内出现符号相反的束缚电荷，其电荷密度与外机械力成正比。压电发电目前已经广泛地应用于各个领域，例如中国专利文献CN101702595B公开的一种颠簸驱动压电材料发电的装置，再如CN102887066B公开的一种采用压电效应的能量收集车内节能系统，又或者CN103485289B公开的一种尖劈式声屏障，都是利用了压电效应进行发电。因此，将压电发电装置集成在登山杖中，利用行走过程中登山杖内的压电发电装置进行蓄能，就能够供应必要电力。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种基于压电效应进行蓄能的登山杖，能够利用行走过程中对压电材料层进行往复试压，从而进行发电并通过蓄电池模块进行蓄能备用。
为了实现上述目的，本发明的一种基于压电效应进行蓄能的登山杖，包括手柄、立杆以及蓄电池模块；所述立杆包括筒状的上杆部、减震弹簧以及下杆部，所述下杆部的中部设置有台肩，所述减震弹簧的上端固定于所述上杆部，下端固定于所述台肩；所述下杆部的上端插入到所述上杆部内侧；在所述下杆部的上方固定设置有一压电材料层，所述压电材料层通过导线与所述蓄电池模块相连；所述压电材料层上方设置有一施压装置，所述施压装置的上方设置有一压缩弹簧，所述压缩弹簧向下顶住所述施压装置并始终给所述施压装置一个向下的力。
所述施压装置为一撞击筒，所述压电材料层为环形；一转杆同轴地穿过所述撞击筒以及压电材料层；所述转杆的侧壁上设置有一向径向外侧凸出的档环，所述压电材料层将所述档环挡在下方；述转杆的下端设置有棘轮组件，从而使所述转杆仅能向一个方向转动；在所述转杆的侧壁上设置有导向槽，所述导向槽包括第一斜槽、连接于第一斜槽顶端的第一竖槽、连接于所述第一竖槽底端的第二斜槽、连接于所述第二斜槽底端的第二竖槽，所述第二竖槽的顶端连接于所述第一斜槽的底端，所述第一竖槽与第二竖槽位于所述转杆的同一轴截面上；在所述撞击筒的内侧壁上设置有一凸块，所述凸块插入到所述导向槽内并能够沿着所述导向槽移动；在所述撞击筒的侧壁上，设置有至少一个竖直槽，所述竖直槽的槽底设置有一竖直的棘齿带，在所述上杆部的内侧壁上设置有与所述棘齿带相配合的弹片，所述弹片能够倾斜地伸入到所述竖直槽内并顶在所述棘齿带上从而给所述撞击筒向上的力；在所述下杆部的上端面还设置有向上延伸的导向板，所述导向板插入到所述竖直槽内，并且所述弹片能够随着所述上杆部向下移动并被所述导向板的顶端挤压变形从而脱离所述棘齿带。
所述蓄电池模块设置在所述手柄内。
所述减震弹簧的外侧设置有一树脂泡沫套筒，所述树脂泡沫套筒的上端固定套设在所述上杆部上，下端固定套设在所述下杆部上。
在所述下杆部的顶端设置有一方形孔；所述棘轮组件包括设置于所述转杆下端面上的第一棘轮以及位于所述第一棘轮下方并与所述第一棘轮相配合的第二棘轮，所述第二棘轮安装于一方形板上，在所述方形板下方设置有一板簧，所述方形板以及板簧设置于所述方形孔内。
在所述方形孔的侧壁顶部设置有用于容纳所述档环的容纳槽。
所述压缩弹簧套在所述转杆的外侧。
所述转杆以及所述下杆部为中空结构。
在所述压电材料层的侧壁上开设有用于所述导向板穿过的让位槽。
采用上述技术方案，本发明的基于压电效应进行蓄能的登山杖，在使用时随着走路过程中每一次向下按压手柄，都能够使减震弹簧压缩，从而使上杆部下移，因此压缩弹簧也被压缩并施加给撞击筒一个向下的压力，这个向下的压力传递至压电材料层上，从而产生电流沿着导线传递至蓄电池模块进行充电。作为进一步改进，将所述施压装置为一撞击筒，在初始状态时，撞击筒内侧壁上的凸块位于第二竖槽的底端位置，此时撞击筒位置最低并且压在所述压电材料层上；当上杆部开始下降时，弹片相对于棘齿带下降，当上杆部受到减震弹簧的反作用力而向上复位运动时，弹片顶在棘齿带上将撞击筒向上带动；由于撞击筒受到竖直设置的导向板的导向作用，因此只能竖直向上移动，从而使得撞击筒内侧壁上的凸块也向上移动，而凸块在第二竖槽内，因此向上移动至第二竖槽的顶端后进入到第一斜槽内，这使得转杆开始转动一定角度；当上杆部再次下降时，此时棘齿带虽然失去了弹片向上的支撑力，但凸块位于第一斜槽内从而给所述撞击筒约束力，并且由于转杆下端也受到棘轮组件的约束作用，因此不能够反转，所以撞击筒不会下降；当上杆部再次上升时，继续带动撞击筒上升，直到凸块移动至第一斜槽的顶端后，撞击筒仅通过棘齿带受到弹片的向上支撑力，此时当上杆部再次下降时，撞击筒也与上杆部同步下降，在上杆部下降过程中，当弹片接触到导向板的顶部时，受到导向板的挤压所用而变形，从而弹片脱离所述棘齿带，撞击筒彻底失去了向上的支撑力，仅受到压缩弹簧的向下的压力和自身的重力，从而快速下降并撞击压电材料层，压电材料层受到大力的撞击从而产生强度较大的电流进行充电。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为上杆部与下杆部的安装结构剖视图。
图3为图2中的A部局部放大图。
图4为图3中的B部局部放大图。
图5为本发明的局部剖视分解示意图。
图6为图5中C部局部放大图。
图7为本发明的局部分解示意图。
图8为转杆的右视图。
图9为转杆的主视图。
图10为转杆的左视图。
图11为转杆的立体图一。
图12为转杆的立体图二
具体实施方式
以下通过附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
如图所示所示，本发明的一种基于压电效应进行蓄能的登山杖，包括手柄1、立杆2以及蓄电池模块3；所述立杆2包括筒状的上杆部21、减震弹簧23以及下杆部22，所述下杆部22的中部设置有台肩22a，所述减震弹簧23的上端固定于所述上杆部21，下端固定于所述台肩22a；所述下杆部22的上端插入到所述上杆部21内侧；在所述下杆部22的上方固定设置有一压电材料层4，所述压电材料层4通过导线（图中未示出）与所述蓄电池模块3相连；所述压电材料层4上方设置有一施压装置，所述施压装置的上方设置有一压缩弹簧6，所述压缩弹簧6向下顶住所述施压装置并始终给所述施压装置一个向下的力。
所述施压装置为一撞击筒5，所述压电材料层4为环形；一转杆7同轴地穿过所述撞击筒5以及压电材料层4；所述转杆7的侧壁上设置有一向径向外侧凸出的档环71，所述压电材料层4将所述档环71挡在下方；述转杆7的下端设置有棘轮组件，从而使所述转杆7仅能向一个方向转动；在所述转杆7的侧壁上设置有导向槽72，所述导向槽72包括第一斜槽721、连接于第一斜槽721顶端的第一竖槽722、连接于所述第一竖槽722底端的第二斜槽723、连接于所述第二斜槽723底端的第二竖槽724，所述第二竖槽724的顶端连接于所述第一斜槽721的底端，所述第一竖槽722与第二竖槽724位于所述转杆7的同一轴截面上；在所述撞击筒5的内侧壁上设置有一凸块51，所述凸块51插入到所述导向槽72内并能够沿着所述导向槽72移动；在所述撞击筒5的侧壁上，设置有至少一个竖直槽52，所述竖直槽52的槽底设置有一竖直的棘齿带53，在所述上杆部21的内侧壁上设置有与所述棘齿带53相配合的弹片211，所述弹片211能够倾斜地伸入到所述竖直槽52内并顶在所述棘齿带53上从而给所述撞击筒5向上的力；在所述下杆部22的上端面还设置有向上延伸的导向板221，所述导向板221插入到所述竖直槽52内，并且所述弹片211能够随着所述上杆部21向下移动并被所述导向板221的顶端挤压变形从而脱离所述棘齿带53。
所述蓄电池模块3设置在所述手柄1内。
所述减震弹簧23的外侧设置有一树脂泡沫套筒9，所述树脂泡沫套筒9的上端固定套设在所述上杆部21上，下端固定套设在所述下杆部22上。脂泡沫套筒9能够将减震弹簧23包覆其中进行防护，同时有具有良好的伸缩性能。
在所述下杆部22的顶端设置有一方形孔222；所述棘轮组件包括设置于所述转杆7下端面上的第一棘轮81以及位于所述第一棘轮81下方并与所述第一棘轮81相配合的第二棘轮82，所述第二棘轮82安装于一方形板83上，在所述方形板83下方设置有一板簧84，所述方形板83以及板簧84设置于所述方形孔222内。
在所述方形孔222的侧壁顶部设置有用于容纳所述档环71的容纳槽222a。
所述压缩弹簧6套在所述转杆7的外侧。
所述转杆7以及所述下杆部22为中空结构。
在所述压电材料层4的侧壁上开设有用于所述导向板221穿过的让位槽41。
在所述第一竖槽722的上方还设置有向上的延伸段722a。
采用上述技术方案，本发明的基于压电效应进行蓄能的登山杖，在使用时随着走路过程中每一次向下按压手柄1，都能够使减震弹簧23压缩，从而使上杆部21下移，因此压缩弹簧6也被压缩并施加给撞击筒5一个向下的压力，这个向下的压力传递至压电材料层4上，从而产生电流沿着导线传递至蓄电池模块3进行充电。作为进一步改进，将所述施压装置为一撞击筒5，在初始状态时，撞击筒5内侧壁上的凸块51位于第二竖槽724的底端位置，此时撞击筒5位置最低并且压在所述压电材料层4上；当上杆部21开始下降时，弹片211相对于棘齿带53下降，当上杆部21受到减震弹簧23的反作用力而向上复位运动时，弹片211顶在棘齿带53上将撞击筒5向上带动；由于撞击筒5受到竖直设置的导向板221的导向作用，因此只能竖直向上移动，从而使得撞击筒5内侧壁上的凸块51也向上移动，而凸块51在第二竖槽724内，因此向上移动至第二竖槽724的顶端后进入到第一斜槽721内，这使得转杆7开始转动一定角度；当上杆部21再次下降时，此时棘齿带53虽然失去了弹片211向上的支撑力，但凸块51位于第一斜槽721内从而给所述撞击筒5约束力，并且由于转杆7下端也受到棘轮组件的约束作用，因此不能够反转，所以撞击筒5不会下降；当上杆部21再次上升时，继续带动撞击筒5上升，直到凸块51移动至第一斜槽721的顶端后，撞击筒5仅通过棘齿带53受到弹片211的向上支撑力，此时当上杆部21再次下降时，撞击筒5也与上杆部21同步下降，在上杆部21下降过程中，当弹片211接触到导向板221的顶部时，受到导向板221的挤压所用而变形，从而弹片211脱离所述棘齿带53，撞击筒5彻底失去了向上的支撑力，仅受到压缩弹簧6的向下的压力和自身的重力，从而快速下降并撞击压电材料层4，压电材料层4受到大力的撞击从而产生强度较大的电流进行充电。
显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种基于压电效应进行蓄能的登山杖，其特征在于：包括手柄、立杆以及蓄电池模块；所述立杆包括筒状的上杆部、减震弹簧以及下杆部，所述下杆部的中部设置有台肩，所述减震弹簧的上端固定于所述上杆部，下端固定于所述台肩；所述下杆部的上端插入到所述上杆部内侧；在所述下杆部的上方固定设置有一压电材料层，所述压电材料层通过导线与所述蓄电池模块相连；所述压电材料层上方设置有一施压装置，所述施压装置的上方设置有一压缩弹簧，所述压缩弹簧向下顶住所述施压装置并始终给所述施压装置一个向下的力。
2.如权利要求1所述的基于压电效应进行蓄能的登山杖，其特征在于：所述施压装置为一撞击筒，所述压电材料层为环形；一转杆同轴地穿过所述撞击筒以及压电材料层；所述转杆的侧壁上设置有一向径向外侧凸出的档环，所述压电材料层将所述档环挡在下方；述转杆的下端设置有棘轮组件，从而使所述转杆仅能向一个方向转动；在所述转杆的侧壁上设置有导向槽，所述导向槽包括第一斜槽、连接于第一斜槽顶端的第一竖槽、连接于所述第一竖槽底端的第二斜槽、连接于所述第二斜槽底端的第二竖槽，所述第二竖槽的顶端连接于所述第一斜槽的底端，所述第一竖槽与第二竖槽位于所述转杆的同一轴截面上；在所述撞击筒的内侧壁上设置有一凸块，所述凸块插入到所述导向槽内并能够沿着所述导向槽移动；在所述撞击筒的侧壁上，设置有至少一个竖直槽，所述竖直槽的槽底设置有一竖直的棘齿带，在所述上杆部的内侧壁上设置有与所述棘齿带相配合的弹片，所述弹片能够倾斜地伸入到所述竖直槽内并顶在所述棘齿带上从而给所述撞击筒向上的力；在所述下杆部的上端面还设置有向上延伸的导向板，所述导向板插入到所述竖直槽内，并且所述弹片能够随着所述上杆部向下移动并被所述导向板的顶端挤压变形从而脱离所述棘齿带。
3.如权利要求2所述的基于压电效应进行蓄能的登山杖，其特征在于：所述蓄电池模块设置在所述手柄内。
4.如权利要求2所述的基于压电效应进行蓄能的登山杖，其特征在于：所述减震弹簧的外侧设置有一树脂泡沫套筒，所述树脂泡沫套筒的上端固定套设在所述上杆部上，下端固定套设在所述下杆部上。
5.如权利要求2所述的基于压电效应进行蓄能的登山杖，其特征在于：在所述下杆部的顶端设置有一方形孔；所述棘轮组件包括设置于所述转杆下端面上的第一棘轮以及位于所述第一棘轮下方并与所述第一棘轮相配合的第二棘轮，所述第二棘轮安装于一方形板上，在所述方形板下方设置有一板簧，所述方形板以及板簧设置于所述方形孔内。
6.如权利要求6所述的基于压电效应进行蓄能的登山杖，其特征在于：在所述方形孔的侧壁顶部设置有用于容纳所述档环的容纳槽。
7.如权利要求2所述的基于压电效应进行蓄能的登山杖，其特征在于：所述压缩弹簧套在所述转杆的外侧。
8.如权利要求2所述的基于压电效应进行蓄能的登山杖，其特征在于：所述转杆以及所述下杆部为中空结构。
9.如权利要求2所述的基于压电效应进行蓄能的登山杖，其特征在于：在所述压电材料层的侧壁上开设有用于所述导向板穿过的让位槽。
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Applicant before: Huang Haixia

GR01 Patent grant
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TR01 Transfer of patent right
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Effective date of registration: 20240508

Address after: No. 66 Changhua Road, Zhangcun Town, Huancui District, Weihai City, Shandong Province, 264200

Patentee after: SHANDONG ROBINSON SPORTS GOODS CO.,LTD.

Country or region after: China

Address before: 322200 No. 178, Qiaoxi village, Punan street, Pujiang County, Jinhua City, Zhejiang Province

Patentee before: PUJIANG LABULADUO INDUSTRIAL PRODUCT DESIGN Co.,Ltd.

Country or region before: China

PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: A hiking stick based on piezoelectric effect for energy storage

Granted publication date: 20210521

Pledgee: SHANDONG WEIHAI RURAL COMMERCIAL BANK Co.,Ltd.

Pledgor: SHANDONG ROBINSON SPORTS GOODS CO.,LTD.

Registration number: Y2024980040352