CN110623453B - 一种可采集能量并储存的翻折座椅 - Google Patents

Abstract

本发明属于能量回收技术领域，具体涉及一种可采集能量并储存的翻折座椅。解决了现有技术中发电座椅发电效率低、多次使用会损耗材料以及存在安全隐患的问题，技术方案是：包括靠背垫和座垫，其特征在于，还包括扶手结构、坐垫旋转结构、传动结构和往复式齿轮齿条发电结构，所述扶手结构位于坐垫两侧，所述坐垫旋转结构位于扶手结构之间并与坐垫连接，坐垫旋转结构的两端与传动结构连接，所述传动结构与往复式齿轮齿条发电结构连接，所述传动结构和往复式齿轮齿条发电结构均位于扶手结构内部。本发明发电效率高，消除了安全隐患，将生活中浪费的机械能转化为电能加以存储并充分利用，给生活带来了更多的便利。适用于电影院、会议室等场所。

Description

一种可采集能量并储存的翻折座椅

技术领域

本发明属于能量回收技术领域，具体涉及一种可采集能量并储存的翻折座椅。

背景技术

大力发展新能源是现今每个国家的当务之急，新能源的探索主要包括太阳能、地热能、风能，生物能，海洋能等可再生能源，是适应当前世界经济可持续发展需要的重要战略。太阳能、风能、等也属于能量回收领域，将平时无法有效利用的风能、太阳能、潮汐能、地热能等转化为电能供人们使用。能量回收的定义十分广泛，具体来说就是将已经使用过的能量转变成可使用的能量，如将灯光转变为电能，将人行动中的能量收集起来发电等等。能量回收能够充分利用能源，减少碳排放有利于可持续发展。

近年来，随着生活水平的提高，去电影院看电影已经成为了人们日常娱乐方式之一。截止2017年底，我国影院数量达到 10176 家，同比增长 21%，荧幕数新增9597 块，累计达到 50776 块，同比增长 23.3%。为了便于观众通过，影院一般采用的是坐垫能够翻折的座椅，在座椅翻折过程中，人对座椅做功，会产生能量，但是这部分能量很难被收集起来，造成了能源的浪费。

现有技术中，在座椅发电方面关于能量采集设备主要是环境能源设备，即从环境中获取能量。但已有的翻折式发电椅具有需要滚轮与座椅臂摩擦才能发电，多次使用后会损耗材料，给翻折座椅的翻转造成一定的阻力，增加了人体的做功量，而且现有的发电座椅发电效率太低，不能满足使用要求，发电装置暴露在外，存在安全隐患。

发明内容

针对现有技术中发电座椅发电效率低、多次使用会损耗材料的问题，本发明提供一种可采集能量并储存的翻折座椅，其目的在于：提高发电效率，消除安全隐患。

本发明采用的技术方案如下：

一种可采集能量并储存的翻折座椅，包括靠背垫和坐垫，还包括扶手结构、坐垫旋转结构、传动结构和往复式齿轮齿条发电结构，所述扶手结构位于坐垫两侧，所述坐垫旋转结构位于扶手结构之间并与坐垫连接，坐垫旋转结构的两端与传动结构连接，所述传动结构与往复式齿轮齿条发电结构连接。

采用该技术方案后，当转动坐垫时，坐垫旋转结构旋转，通过传动结构将能量传递给往复式齿轮齿条发电结构，往复式齿轮齿条发电结构开始发电，当观众离开座椅的时候，坐垫再次转动回到原来的位置，此时往复式齿轮齿条发电结构再次发电，通过两次发电，提高了发电效率。

优选的，所述传动结构和往复式齿轮齿条发电结构均位于扶手结构内部。

采用该技术方案后，往复式齿轮齿条发电结构以及传动装置均设置在扶手结构内部，更加美观和安全，消除了安全隐患，还能够隔离发电产生的噪音。

优选的，所述坐垫旋转结构包括座椅中心连接杆和轴承座，所述座椅中心连接杆与坐垫固定连接，所述轴承座与扶手结构固定连接，座椅中心连接杆与轴承座通过轴承连接，所述座椅中心连接杆的两端与传动结构连接。

采用该技术方案后，坐垫的转动能量通过座椅中心连接杆传递给传动结构，座椅中心连接杆与轴承座通过轴承连接，坐垫转动更加省力，而且消除了磨损。

优选的，所述扶手结构包括扶手外壳、内部支架和轴承坐墩，所述轴承坐墩位于扶手外壳内的底部，所述内部支架与轴承坐墩的上部固定连接。

采用该技术方案后，轴承座墩用于承受坐垫上传来的压力，设置在底部，可以将压力传递到地面，能够减少扶手外壳承受的荷载，增加使用寿命。

优选的，所述传动结构包括齿轮组和曲柄齿轮齿条结构，所述坐垫旋转结构与齿轮组连接，所述齿轮组与曲柄齿轮齿条结构连接，曲柄齿轮齿条结构与往复式齿轮齿条发电结构连接。

采用该技术方案后，座椅中心连接杆的转动通过齿轮组传动后能够将转动速度提高，增加发电效率，曲柄齿轮齿条结构能够将转动转化为齿条的往复式直线运动，齿条带动往复式齿轮齿条发电结构发电。

优选的，所述齿轮组包括第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮与第二齿轮啮合，所述第二齿轮同轴固定连接有第一带轮，所述第一带轮通过皮带连接有第二带轮，所述第一齿轮的直径大于第二齿轮的直径，所述第一带轮的直径大于第二带轮的直径。

采用该技术方案后，第一齿轮与第二齿轮边缘的线速度相同，使得第二齿轮的角速度大于第一齿轮的角速度，第一带轮与第二带轮通过皮带传动，线速度相同，使得第二带轮的角速度大于第一带轮的角速度，通过两次增速之后，坐垫一次转动能够产生更多的电能，提高能量采集的效率。

优选的，所述曲柄齿轮齿条结构包括第一转盘，所述第一转盘的边缘铰接连接有齿条拉动杆，所述齿条拉动杆的另一端连接有齿条，所述齿条滑动连接有齿条盒，所述齿条盒与扶手结构固定连接，所述齿条连接有第三齿轮，所述第三齿轮与往复式齿轮齿条发电结构连接，所述第一转盘的直径大于第三齿轮的直径。

采用该技术方案后，第一转盘通过齿条拉动杆将转动转化为齿条的往复运动，齿条与第三齿轮啮合，将齿条的往复运动转化为第三齿轮的转动，第一转盘的直径越大，齿条往复运动的距离越长，第三齿轮的转动圈数越多，因此与第三齿轮同轴的第二转盘转动圈数越多，从而使不完全齿轮转动更多的圈数，提高能量采集效率。

优选的，所述往复式齿轮齿条发电结构包括第二转盘、往复式齿条、往复式齿条固定架和直流无刷发电机，所述第二转盘与传动结构连接，第二转盘的边缘铰接连接有往复式齿条拉动杆，所述往复式齿条拉动杆与往复式齿条铰接连接，所述往复式齿条固定架固定在扶手结构上，往复式齿条与往复式齿条固定架滑动连接，所述往复式齿条由两个互相平行的齿条组成，所述直流无刷发电机与扶手结构固定连接，直流无刷发电机的转子同轴固定连接有不完全齿轮，所述不完全齿轮与往复式齿条啮合。

采用该技术方案后，当往复式齿条向一侧运动时，不完全齿轮向一个方向转动，当往复式齿条向另一侧运动时，不完全齿轮的转送方向不变，继续向相同方向转动，这样能够保证在往复式齿条往复运动的时候，不完全齿轮始终沿同一个方向转动。尽管人坐上坐垫和离开坐垫时坐垫的旋转方向相反，但往复式齿条始终做往复运动，不完全齿轮的旋转方向相同。这样设置能够将人坐上坐垫和离开坐垫时坐垫的转动能量都收集起来，提高能量收集的效率，节约能源。

优选的，所述第二转盘的直径与往复式齿条的齿条的长度相匹配。

采用该技术方案后，第二转盘转动一圈之后，使得往复式齿条刚好往复运动一个行程，不完全齿轮与往复式齿条的上下两个互相平行的齿条之间实现无缝衔接，保证不完全齿轮始终在同一个方向上旋转。

优选的，所述直流无刷发电机连接有整流模块，所述整流模块连接有DC模块，所述DC模块连接有储能装置，所述整流模块由数个二极管组成，所述储能装置由数个超级电容串联组成。

采用该技术方案后，整流模块将直流无刷发电机产生的电流进行整流，再通过DC模块输出恒压稳流，然后通过储能装置进行储存，超级电容的电容量大，循环使用寿命更长，等效串联后电阻值降低，可以在极短时间内提供电流，充电速度快，正常工作时的温度范围更宽，储存后的电能可以为小型电子设备供电，丰富座椅的功能。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.当转动坐垫时，坐垫旋转结构旋转，通过传动结构将能量传递给往复式齿轮齿条发电结构，往复式齿轮齿条发电结构开始发电，当观众离开座椅的时候，坐垫再次转动回到原来的位置，此时往复式齿轮齿条发电结构再次发电，通过两次发电，提高了发电效率。

2.往复式齿轮齿条发电结构以及传动装置均设置在扶手结构内部，更加美观和安全，消除了安全隐患，还能够隔离发电产生的噪音。

3.坐垫的转动能量通过座椅中心连接杆传递给传动结构，座椅中心连接杆与轴承座通过轴承连接，坐垫转动更加省力，而且消除了磨损。

4.轴承座墩用于承受坐垫上传来的压力，设置在底部，可以将压力传递到地面，能够减少扶手外壳承受的荷载，增加使用寿命。

5.座椅中心连接杆的转动通过齿轮组传动后能够将转动速度提高，增加发电效率，曲柄齿轮齿条结构能够将转动转化为齿条的往复式直线运动，齿条带动往复式齿轮齿条发电结构发电。

6.第一齿轮与第二齿轮边缘的线速度相同，使得第二齿轮的角速度大于第一齿轮的角速度，第一带轮与第二带轮通过皮带传动，线速度相同，使得第二带轮的角速度大于第一带轮的角速度，通过两次增速之后，坐垫一次转动能够产生更多的电能，提高能量采集的效率。

7.第一转盘通过齿条拉动杆将转动转化为齿条的往复运动，齿条与第三齿轮啮合，将齿条的往复运动转化为第三齿轮的转动，第一转盘的直径越大，齿条往复运动的距离越长，第三齿轮的转动圈数越多，因此与第三齿轮同轴的第二转盘转动圈数越多，从而使不完全齿轮转动更多的圈数，提高能量采集效率。

8.往复式齿条往复运动的时候，不完全齿轮始终沿同一个方向转动，能够将人坐上坐垫和离开坐垫时坐垫的转动能量都收集起来，提高能量收集的效率，节约能源。

9.第二转盘转动一圈之后，使得往复式齿条刚好往复运动一个行程，不完全齿轮与往复式齿条的上下两个互相平行的齿条之间实现无缝衔接，保证不完全齿轮始终在同一个方向上旋转。

10.超级电容的电容量大，循环使用寿命更长，等效串联后电阻值降低，可以在极短时间内提供电流，充电速度快，正常工作时的温度范围更宽，储存后的电能可以为小型电子设备供电，丰富座椅的功能。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明去除其中一侧扶手外壳后的立体结构示意图；

图2是本发明的主视图；

图3是本发明的俯视图；

图4是本发明的侧视图；

图5是图2中A-A剖面图；

图6是本发明的电路图。

其中，1-靠背垫，2-坐垫，3-带轮转盘轴，4-内部支架，5-轴承座，6-座椅中心连接杆，7-第一带轮，8-轴承坐墩，9-扶手外壳 ，10-电机螺栓，11-直流无刷发电机，12-齿条盒，13-第三齿轮，14-齿条小转盘轴，15-轴承小支座，16-轴承环螺栓，17-轴承固定环，18-齿条拉动杆，19-第一转盘键，20-第一转盘，21-第一螺栓，22-齿条，23-第二转盘，24-往复式齿条拉动杆，25-第二螺栓，26-不完全齿轮，27-往复式齿条，28-往复式齿条固定架，29-带轮皮带，30-第一齿轮，31-承重座螺栓，32-第一齿轮键，33-第二齿轮键，34-第二齿轮，35-内部支架固定螺栓，36-带轮齿轮轴，37-第二带轮。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合图1～图6对本发明作详细说明。

一种可采集能量并储存的翻折座椅，包括靠背垫1和坐垫2，还包括扶手结构、坐垫旋转结构、传动结构和往复式齿轮齿条发电结构，所述扶手结构位于坐垫2两侧，所述坐垫旋转结构位于扶手结构之间并与坐垫2连接，坐垫旋转结构的两端与传动结构连接，所述传动结构与往复式齿轮齿条发电结构连接，所述传动结构和往复式齿轮齿条发电结构均位于扶手结构内部。现有技术中，影院的座椅均设置有使坐垫自动回复原位的装置。本实施例中，在坐垫旋转结构外侧套设有扭力弹簧，扭力弹簧一端与坐垫固定连接，另一端与扶手结构固定连接，扭力弹簧的作用是使人离开坐垫后坐垫能够自动回复原位。当转动坐垫时，坐垫旋转结构旋转，并通过传动结构将能量传递给往复式齿轮齿条发电结构，往复式齿轮齿条发电结构开始发电，当观众离开座椅的时候，坐垫2在扭力弹簧的作用下再次转动回到原来的位置，坐垫2的转动带动坐垫旋转结构转动，从而带动往复式齿轮齿条发电结构再次发电，通过两次发电，提高了发电效率，而且往复式齿轮齿条发电结构以及传动装置均设置在扶手结构内部，更加美观和安全，还能够隔离发电产生的噪音。

本实施例中，所述坐垫旋转结构包括座椅中心连接杆6和轴承座5，所述座椅中心连接杆6与坐垫2螺栓连接，所述轴承座5与扶手结构螺栓连接，轴承座5中设置有轴承，座椅中心连接杆6与该轴承连接并穿过该轴承，所述座椅中心连接杆6的两端与传动结构连接。本实施例中所述扭力弹簧套设在座椅中心连接杆6的外侧，两端分别与扶手结构和坐垫2连接。

所述扶手结构包括扶手外壳9、用于安装传动结构的内部支架4和用于承受装置和人体重量的轴承坐墩8，所述轴承坐墩8位于扶手外壳9内的底部，所述内部支架4螺栓固定在轴承坐墩8的上方。上述的轴承座5螺栓固定在轴承坐墩8的上部。

所述传动结构包括齿轮组和曲柄齿轮齿条结构，所述齿轮组包括第一齿轮30和第二齿轮34，第一齿轮30与座椅中心连接杆6通过第一齿轮键32连接，第一齿轮30与第二齿轮34啮合，第二齿轮34通过第二齿轮键33与带轮齿轮轴36连接，带轮齿轮轴36另一端键连接有第一带轮7，所述第一带轮7通过带轮皮带29连接有第二带轮37，所述第一齿轮30的直径大于第二齿轮34的直径，所述第一带轮7的直径大于第二带轮37的直径。

所述曲柄齿轮齿条结构包括第一转盘20，第一转盘20与第二带轮37通过第一转盘键19同轴固定连接，所述第一转盘20的边缘铰接连接有齿条拉动杆18，所述齿条拉动杆18的另一端连接有齿条22，所述齿条22滑动连接有齿条盒12，所述齿条盒12与扶手结构固定连接，所述齿条22与第三齿轮13啮合，所述第三齿轮13与往复式齿轮齿条发电结构连接，所述第一转盘20的直径大于第三齿轮13的直径。

所述往复式齿轮齿条发电结构包括第二转盘23、往复式齿条27、往复式齿条固定架28和直流无刷发电机11，所述第二转盘23与第三齿轮13同轴固定连接，第二转盘23的边缘铰接连接有往复式齿条拉动杆24，所述往复式齿条拉动杆24与往复式齿条27铰接连接，所述往复式齿条固定架28固定在扶手结构上，往复式齿条27与往复式齿条固定架28滑动连接。所述往复式齿条27由上下两个互相平行的齿条组成，两端设置成圆弧形。所述直流无刷发电机11安装在内部支架4上，直流无刷发电机11的转子同轴固定连接有不完全齿轮26，所述不完全齿轮26与往复式齿条27啮合。本实施例中，所述不完全齿轮26为三分之一电机齿轮，保证往复式齿条27同一时刻只有一侧的齿条与不完全齿轮26啮合，并且不完全齿轮26不会出现空转。

所述第二转盘23的直径与往复式齿条27的齿条的长度相匹配。第二转盘转动一圈之后，使得往复式齿条刚好往复运动一个行程。当往复式齿条27运动到一端时，不完全齿轮与往复式齿条27其中一侧齿条脱离，由于惯性，不完全齿轮沿当前转动方向继续旋转，使不完全齿轮的齿与另一侧的齿条接触，同时往复式齿条27向相反方向运动，齿条与不完全齿轮配合使得不完全齿轮保持原来的转动方向继续旋转。不完全齿轮与往复式齿条的上下两个互相平行的齿条之间互相配合，保证了不完全齿轮始终在同一个方向上旋转，带动直流无刷发电机的转子持续发电。

所述直流无刷发电机11连接有整流模块，所述整流模块连接有DC模块，所述DC模块连接有储能装置，所述整流模块由数个二极管（图6中的D1～D6）组成，所述储能装置由数个超级电容串联组成。本实施例中，所述整流模块由四个二极管组成，所述储能装置由两个超级电容串联组成。

下面具体描述本发明的工作过程：

当坐垫2翻转时，坐垫2带动座椅中心连接杆6转动，座椅中心连接杆6带动第一齿轮30转动，第一齿轮30带动与之啮合的第二齿轮34转动，第二齿轮34带动与之同轴的第一带轮7转动，第一带轮7通过带轮皮带29带动第二带轮37转动，第二带轮37带动与之同轴的第一转盘20转动，第一转盘20通过齿条拉动杆18带动齿条22做往复直线运动，齿条22带动与之啮合的第三齿轮13转动，第三齿轮13带动与之同轴的第二转盘23转动，第二转盘23通过往复式齿条拉动杆24带动往复式齿条27做往复直线运动，往复式齿条27上下两个齿条交替与不完全齿轮26啮合，使不完全齿轮26始终在同一方向进行转动，不完全齿轮26带动直流无刷发电机11的转子转动发电。当坐垫2放平后，往复式齿条27运动到一端，使不完全齿轮在惯性的作用下与另一侧齿条接触，当观众离开座椅，坐垫2自动复位，坐垫2反向旋转，但是往复式齿条27的运动模式不变，继续做往复直线运动，不完全齿轮26继续沿相同方向旋转，带动直流无刷发电机11的转子转动发电。

以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (2)

1.一种可采集能量并储存的翻折座椅，包括靠背垫（1）和坐垫（2），其特征在于，还包括扶手结构、坐垫旋转结构、传动结构和往复式齿轮齿条发电结构，所述扶手结构位于坐垫（2）两侧，所述坐垫旋转结构位于扶手结构之间并与坐垫（2）连接，坐垫旋转结构的两端与传动结构连接，所述传动结构与往复式齿轮齿条发电结构连接；

所述传动结构和往复式齿轮齿条发电结构均位于扶手结构内部；

所述坐垫旋转结构包括座椅中心连接杆（6）和轴承座（5），所述座椅中心连接杆（6）与坐垫（2）固定连接，所述轴承座（5）与扶手结构固定连接，座椅中心连接杆（6）与轴承座（5）通过轴承连接，所述座椅中心连接杆（6）的两端与传动结构连接；

所述传动结构包括齿轮组和曲柄齿轮齿条结构，所述坐垫旋转结构与齿轮组连接，所述齿轮组与曲柄齿轮齿条结构连接，曲柄齿轮齿条结构与往复式齿轮齿条发电结构连接；

所述齿轮组包括第一齿轮（30）和第二齿轮（34），第一齿轮（30）与第二齿轮（34）啮合，所述第二齿轮（34）同轴固定连接有第一带轮（7），所述第一带轮（7）通过皮带连接有第二带轮（37），所述第一齿轮（30）的直径大于第二齿轮（34）的直径，所述第一带轮（7）的直径大于第二带轮（37）的直径；

所述曲柄齿轮齿条结构包括第一转盘（20），所述第一转盘（20）的边缘铰接连接有齿条拉动杆（18），所述齿条拉动杆（18）的另一端连接有齿条（22），所述齿条（22）滑动连接有齿条盒（12），所述齿条盒（12）与扶手结构固定连接，所述齿条（22）连接有第三齿轮（13），所述第三齿轮（13）与往复式齿轮齿条发电结构连接，所述第一转盘（20）的直径大于第三齿轮（13）的直径；

所述往复式齿轮齿条发电结构包括第二转盘（23）、往复式齿条（27）、往复式齿条固定架（28）和直流无刷发电机（11），所述第二转盘（23）与传动结构连接，第二转盘（23）的边缘铰接连接有往复式齿条拉动杆（24），所述往复式齿条拉动杆（24）与往复式齿条（27）铰接连接，所述往复式齿条固定架（28）固定在扶手结构上，往复式齿条（27）与往复式齿条固定架（28）滑动连接，所述往复式齿条（27）由两个互相平行的齿条组成，所述直流无刷发电机（11）与扶手结构固定连接，直流无刷发电机（11）的转子同轴固定连接有不完全齿轮（26），所述不完全齿轮（26）与往复式齿条（27）啮合；

所述第二转盘（23）的直径与往复式齿条（27）的齿条的长度相匹配；

所述直流无刷发电机（11）连接有整流模块，所述整流模块连接有DC模块，所述DC模块连接有储能装置，所述整流模块由数个二极管组成，所述储能装置由数个超级电容串联组成。

2.如权利要求1所述的一种可采集能量并储存的翻折座椅，其特征在于，所述扶手结构包括扶手外壳（9）、内部支架（4）和轴承坐墩（8），所述轴承坐墩（8）位于扶手外壳（9）内的底部，所述内部支架（4）与轴承坐墩（8）的上部固定连接。

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