CN110905745A - 一种脚踩式发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种脚踩式发电装置。包括壳体、第一弹性件、脚踩件、连接件、齿轮传动组件、稳速器、卷收机构以及发电机；第一弹性件的一端与壳体固定连接、另一端与脚踩件固定连接；壳体上设置有引导槽；齿轮传动组件包括单向传动棘轮；单向传动棘轮包括传动轮以及环形齿轮；卷收机构包括卷轴和第二弹性件；连接件的一端与第一弹性件固定连接、另一端与卷轴的外周侧固定连接；卷轴的一侧端面与传动轮或环形齿轮固定连接；发电机包括驱动主轴，驱动主轴与齿轮传动组件啮合传动；稳速器包括转盘，转盘上设置有导向槽，导向槽内安装有第三弹性件和滑动块。本发明的发电装置方便了家庭应急发电，且操作方便；还提高了发电机驱动的稳定性。

Description

一种脚踩式发电装置

技术领域

本发明涉及一种脚踩式发电装置。

背景技术

城市生活中，由于应急施工或时间段供电紧张等原因，大城市的不同城区会出现突发性停电的情况，突发性停电会造成所有的电器设备无法运行，这给城市生活造成了不便。为了应对这种突发状况，家庭中最好配备一个应急发电装置，但是现有的发电设备大都体型庞大，不利于居家使用，因此设计一种轻巧、便于操作的家用应急发电设备成为一个急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种脚踩式发电装置，用于解决现有技术中缺乏家用应急发电设备的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种脚踩式发电装置，采用如下的技术方案：

一种脚踩式发电装置包括壳体、第一弹性件、脚踩件、连接件、齿轮传动组件、稳速器、卷收机构以及发电机；所述第一弹性件、连接件、齿轮传动组件、稳速器、卷收机构均设置在壳体内；

所述第一弹性件的一端与壳体固定连接、另一端与脚踩件固定连接；所述脚踩件用于驱动第一弹性件伸缩，所述壳体上设置有供脚踩件伸出的引导槽；所述齿轮传动组件包括单向传动棘轮，所述单向传动齿轮用于在第一弹性件拉伸时空转、在第一弹性件收缩时传动做功；

所述单向传动棘轮包括传动轮以及罩在传动轮外周侧的环形齿轮；所述卷收机构包括卷轴和第二弹性件，所述卷轴用于卷绕连接件，所述第二弹性件用于在第一弹性件拉伸时驱动卷轴转动；所述连接件的一端与第一弹性件固定连接、另一端与卷轴的外周侧固定连接；所述卷轴的一侧端面与传动轮或环形齿轮固定连接、并与传动轮或环形齿轮同步转动；

所述发电机包括驱动主轴，所述驱动主轴与齿轮传动组件啮合传动；所述稳速器包括固定在驱动主轴上的转盘，所述转盘上沿着径向方向设置有导向槽，所述导向槽内安装有第三弹性件和滑动块，所述滑动块在驱动主轴转动时发生离心位移、以改变转盘的转动惯量；所述第三弹性件用于向滑动块施加向心作用力、以随着转盘转动速度的不同自行调节滑动块的位置。

进一步地，所述第二弹性件为卷簧，所述卷簧在第一弹性件收缩时向四周舒展、在第一弹性件伸展时缠绕收缩。

进一步地，所述连接件为绳索或弹簧钢。

进一步地，所述连接件与脚踩件固定连接。

进一步地，所述转盘上设置有多个导向槽，这些导向槽沿着转盘的周向方向等间隔设置，各导向槽内均设置有所述的第三弹性件和滑动块。

进一步地，所述第三弹性件的一端与导向槽的内侧壁固定连接，所述滑动块固定在第三弹性件的另一端。

进一步地，所述卷轴与传动轮固定连接，所述环形齿轮的内周壁上设置有一圈锯齿槽，所述锯齿槽沿着圆周方向向一侧倾斜，所述单向传动棘轮还包括棘爪和弹片，所述棘爪的一端铰接固定在传动轮上，所述棘爪用于在传动轮向锯齿槽倾斜方向的反向转动时从各锯齿槽内滑出、以实现传动轮的空转，所述棘爪还用于在传动轮向锯齿槽倾斜方向转动时插入锯齿槽内、以实现对环形齿轮的传动驱动；所述弹片用于向外侧顶撑棘爪、以使棘爪始终与环形齿轮的内周壁顶压接触。

进一步地，所述传动轮和环形齿轮之间设置有三个以上的棘爪，各棘爪沿着周向方向等间隔设置，所述环形齿轮通过各棘爪支撑固定在传动轮的外周侧。

进一步地，所述脚踩件为脚踩板，所述脚踩板为三角形，所述脚踩板尺寸较大的一端位于壳体的外侧，尺寸较小的一端与第一弹性件连接固定。

进一步地，所述脚踩件和引导槽之间设置有导轨结构，所述导轨结构用于限制脚踩件的自由度、以使脚踩件只能沿着引导槽的延伸方向移动。

本发明实施例一种脚踩式发电装置与现有技术相比，其有益效果在于：本发明的发电装置结构简单、体型较小。当突发性停电时，通过人工踩踏脚踩件，脚踩件会带动第一弹性件伸展，而连接件由于失去第一弹性件的作用力，连接件会被卷收机构缠绕在卷轴上，由于设置有单向传动棘轮，第一弹性件伸展过程中，单向传动棘轮是空转的；当脚踩到位后，松开脚踩件，第一弹性件会自行回缩，回缩的第一弹性件会拉动连接件，而连接件又会带动卷轴转动，从而实现对单向传动棘轮的转动驱动，转动的单向传动棘轮会向后续的齿轮传递力矩作用，并最终完成对发电机驱动主轴的驱动。本发明的发电装置方便了家庭应急发电，且操作方便，便于使用。

另外，本发明的发电装置由于需要通过卷收机构传递作用力，在第一弹性件收缩的过程中，第一弹性件需要克服第二弹性件的弹性作用力，这样避免了第一弹性件刚开始收缩时速度较快的情况，有利于对发电机的稳定驱动。

本发明中还设置有稳定器，当发电机的驱动主轴转动较快时，转盘上的滑动块会向四周方向移动，移动的滑动块会改变转动盘的转动惯量，从而使得转盘较难驱动，这进一步避免了驱动主轴转动过快的情况，提高了发电机驱动的稳定性。

附图说明

图1是本发明实施例的脚踩式发电装置的整体结构示意图；

图2是本发明实施例的脚踩式发电装置的内部结构正面示意图；

图3是本发明实施例的脚踩式发电装置的内部结构背面示意图；

图4是本发明实施例的脚踩式发电装置的稳速器的安装示意图；

图5是本发明实施例的脚踩式发电装置的卷收机构的整体结构示意图；

图6是本发明实施例的脚踩式发电装置的单向传动棘轮的整体结构示意图；

图7是本发明实施例的脚踩式发电装置的稳速器的整体结构示意图。

图中，1-壳体，2-脚踩件，3-引导槽，4-第一弹性件，5-连接件，6-齿轮传动组件，7-稳速器，701-转盘，702-导向槽，703-第三弹性件，704-滑动块，8-发电机，9-第二弹性件，10-单向传动棘轮，11-驱动主轴，12-卷轴，13-传动轮，14-环形齿轮，15-棘爪，16-弹片，17-锯齿槽。

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。

如图1至图7所示，本发明实施例优选实施例的一种脚踩式发电装置。脚踩式发电装置包括壳体1、第一弹性件4、脚踩件2、连接件5、齿轮传动组件6、稳速器7、卷收机构以及发电机8；所述第一弹性件4、连接件5、齿轮传动组件6、稳速器7、卷收机构均设置在壳体1内；所述第一弹性件4的一端与壳体1固定连接、另一端与脚踩件2固定连接；所述脚踩件2用于驱动第一弹性件4伸缩，所述壳体1上设置有供脚踩件2伸出的引导槽3；所述齿轮传动组件6包括单向传动棘轮10，所述单向传动齿轮用于在第一弹性件4拉伸时空转、在第一弹性件4收缩时传动做功；所述单向传动棘轮10包括传动轮13以及罩在传动轮13外周侧的环形齿轮14；所述卷收机构包括卷轴12和第二弹性件9，所述卷轴12用于卷绕连接件5，所述第二弹性件9用于在第一弹性件4拉伸时驱动卷轴12转动；所述连接件5的一端与第一弹性件4固定连接、另一端与卷轴12的外周侧固定连接；所述卷轴12的一侧端面与传动轮13或环形齿轮14固定连接、并与传动轮13或环形齿轮14同步转动；所述发电机8包括驱动主轴11，所述驱动主轴11与齿轮传动组件6啮合传动；所述稳速器7包括固定在驱动主轴11上的转盘701，所述转盘701上沿着径向方向设置有导向槽702，所述导向槽702内安装有第三弹性件703和滑动块704，所述滑动块704在驱动主轴11转动时发生离心位移、以改变转盘701的转动惯量；所述第三弹性件703用于向滑动块704施加向心作用力、以随着转盘701转动速度的不同自行调节滑动块704的位置。

具体而言，本实施例中壳体1为金属外壳，具体为不锈钢材质。壳体1为长方体状，且由两部分拼合而成，拼合的方式可以采用螺钉或螺栓可拆固定。本实施例中第一弹性件4、连接件5、齿轮传动组件6、稳速器7、卷收机构、发电机8均安装在壳体1内。

如图2所示，本实施例中第一弹性件4为弹簧，第一弹性件4的顶部与壳体1顶部固定，第一弹性件4的底部固定有脚踩件2，本实施例中脚踩件2即为一块脚踩板，脚踩板的一端伸至壳体1外侧，壳体1上设置有供脚踩件2伸出的引导槽3，本实施例中引导槽3为矩形长槽。使用过程中，通过沿着引导槽3的延伸方向踩踏脚踩件2，脚踩件2即会带动第一弹性件4伸缩，从而实现对第一弹性件4的伸缩驱动。本实施例中脚踩板的形状为三角形，其中脚踩板尺寸较大的一端位于壳体1外侧、尺寸较小的一端用于与第一弹性件4固定，这样的结构设计能够起到一定的导向作用，脚踩板在脚踩的过程中会与引导槽3的槽口相互挡止，从而避免了脚踩板被顶入壳体1内的情况，起到了限制脚踩板导向滑动的作用。在其他实施例中，为了进一步限制脚踩板的导向滑移，在脚踩板和引导槽3之间可以增设导轨结构，导轨结构包括导槽和导轨，具体的，导槽可以为设置在脚踩件2上的凹槽，围成引导槽3的壳体1则构成导轨，导槽卡在壳体1的两侧，导槽和导轨的设置进一步限制了脚踩件2的自由度，起到了很好的导向作用。

本实施例中发电机8设置在第一弹性件4的下方，发电机8包括驱动主轴11，第一弹性件4和驱动主轴11之间设置有连接件5、卷收机构、齿轮传动组件6以及稳速器7。连接件5、卷收机构、齿轮传动组件6、稳速器7会将第一弹性件4的伸缩运动转化为驱动驱动主轴11的作用力。

具体的，本实施例中连接件5固定在第一弹性件4的底部，本实施例中连接件5为弹簧钢，在其他实施例中连接件5也可以绳索等可弯折缠绕的柔性连接件5。如图5所示，本实施例中卷收机构包括卷轴12和第二弹性件9，第二弹性件9具体为卷簧，卷簧缠绕在卷轴12上，卷簧的内端固定在卷轴12外周侧、外端与壳体1内壁固定连接，为了方便卷收机构的拆卸，本实施例中在卷簧的外端固定有一根固定轴，通过将固定轴可拆固定在壳体1内即可实现卷簧与壳体1内壁的固定。本实施例中连接件5的底端与卷轴12的外周侧固定连接。为了实现卷轴12对连接件5的自动收卷，本实施例中卷簧的卷绕方向与连接件5的卷绕方向相同，这样当第一弹性件4向上拉动连接件5时，即第一弹性件4收缩时，连接件5会带动卷轴12转动，而卷簧的内端则会发生沿着卷簧缠绕方向的移动，从而实现卷簧的弹性储能；当第一弹性件4拉伸时，此时连接件5的顶部会失去第一弹性件4的拉动作用力，而卷簧会释放储能，从而实现对卷轴12的转动驱动，转动的卷轴12会将连接件5缠绕在卷轴12外周侧，从而实现对连接件5的自动缠绕收缩。

如图6所示，本实施例中单向传动棘轮10包括传动轮13、环形齿轮14、棘爪15以及弹片16。本实施例中卷轴12的一侧端面与传动轮13固定连接，即卷轴12和传动轮13是同步转动的。具体的，本实施例中传动轮13即为一块圆盘。本实施例中环形齿轮14为圆环状，环形齿轮14的外周侧设置有一圈用于与后续齿轮啮合装配的凸齿，环形齿轮14的内周侧设置有一圈锯齿槽17。各锯齿槽17均沿着圆周方向向一侧倾斜，即各锯齿槽17均包括坡度较大的第一斜面以及坡度较小的第二斜面。本实施例中环形齿轮14罩在传动轮13的外周侧，棘爪15的一端则铰接在传动轮13的边沿位置处，棘爪15的另一端则用于插入对应的锯齿槽17内。本实施例中弹片16固定在传动轮13上，弹片16用于向外侧顶推棘爪15、以使棘爪15始终与环形齿轮14的内周侧接触。本实施例中弹片16的一端固定在传动轮13上，另一端固定在棘爪15上。本实施例中，当传动轮13顺时针转动(相对于环形齿轮14而言)时，棘爪15会从各锯齿槽17中依次滑出，此时传动轮13并不会带动环形齿轮14转动，从而实现传动轮13的空转；当传动轮13逆时针转动时，棘爪15的自由端会顶在锯齿槽17内，由于受到第一斜面的限位挡止作用，传动轮13会带动环形齿轮14转动，转动的环形齿轮14会带动后续齿轮的转动。

为了避免环形齿轮14与传动轮13之间随意晃动的情况，本实施例中在传动轮13和环形齿轮14之间设置有三个棘爪15和三个弹片16，各棘爪15和各弹片16均沿着周向方向等间隔设置，通过各棘爪15的顶撑作用，从而实现传动轮13和环形齿轮14之间的限位支撑。

本实施例中发电机8的驱动主轴11上也设置有齿轮，齿轮传动组件6所传递的力矩会作用在驱动主轴11的齿轮上，从而实现对驱动主轴11的转动驱动，进而实现发电机8的发电。为了保证驱动主轴11转动的稳定性，避免驱动主轴11时快时慢的情况，本实施例中在驱动主轴11上还安装有稳定器。

本实施例中稳定器包括转盘701，转盘701的中心固定在驱动主轴11上并随着驱动主轴11的转动而转动。本实施例中转盘701的盘面上设置有导向槽702，导向槽702沿着转盘701的径向方向延伸设置，导向槽702内安装有第三弹性件703和滑动块704，本实施例中第三弹性件703也为弹簧，在其他实施例中第三弹性件703可以为橡皮条等。本实施例中第三弹性件703的一端与导向槽702用于朝向驱动主轴11的一侧固定连接、第三弹性件703的另一端与滑动块704固定连接。本实施例中滑动块704为圆球状，滑动块704卡在导向槽702内，在其他实施例中导向槽702的槽口也可以通过封板进行封堵。这样的设计使得滑动块704仅能够在导向槽702内来回滑动，避免了滑动块704从导向槽702内脱出的情况。为了使得转盘701在转动过程中始终保持旋转中心不变，本实施例中在转盘701上设置有三个导向槽702，三个导向槽702沿着周向方向等间隔设置，这样各导向槽702内的滑动块704是同时发生位移的，从而确保了转盘701的转动中心始终保持不变。本实施例中的转盘701在转动时，滑动块704在离心力的作用下向四周运动，滑动块704位置的变化会造成转盘701转动惯量的变化，从而实现对驱动主轴11转动速度的调整，即驱动主轴11转动较快时，滑动块704会向四周运动，此时，由于滑动块704的运动速度变大，滑动块704会有一个储能效果，齿轮传动组件6需要克服该储能作用才能实现对驱动主轴11的转动驱动，驱动主轴11会变的较难驱动，从而实现驱动主轴11转速的调节。而当驱动主轴11转速较慢时，各滑动块704也会距离转盘701的转动中心较近，此时各滑动块704的转动速度较小，滑动块704的储能效果较小，驱动主轴11通过很小的力矩作用即可驱动。通过采用这种结构设计，起到了调节转盘701转速的效果，保证了驱动主轴11转速的稳定性。由于日常生活中的飞轮等结构中均应用了该原理，本实施例中不再对该原理详细说明。

本实施例中发电机8上还连接有稳压器、功率输出装置等，这样发电机8所产生的电能能够直接被利用或进行存储。

本发明的工作过程为：当需要发电时，通过不停的脚踩或脚踩从壳体1中伸出的脚踩件2，脚踩件2会带动第一弹性件4拉伸，从而实现第一弹性件4的储能，随着第一弹性件4的拉伸，与第一弹性件4固定的连接件5的顶部会失去向上的作用力，此时，卷轴12会在第二弹性件9的作用下转动，从而实现对连接件5的自行收卷，需要说明的是，该过程中卷轴12是沿着顺时针进行转动的，转动的卷轴12会带动传动轮13转动，而传动轮13上的三个棘爪15依次从各锯齿槽内滑出，从而实现传动轮13的空转。当脚踩件2脚踩到位后，释放脚踩件2，第一弹性件4会释放储能并进行收缩，收缩的第一弹性件4会向上拉动连接件5，被拉动的连接件5会带动卷轴12转动，转动的卷轴12一方面会对第二弹性件9做功，从而实现第二弹性件9的储能，另一方面卷轴12还会带动传动轮13进行顺时针转动，此时，传动轮13上的各棘爪15会插入对应的锯齿槽17内并驱动环形齿轮14转动，转动的环形齿轮14会通过后续的齿轮将力矩传递至驱动主轴11，从而实现发电机8的发电。

综上，本发明实施例提供一种脚踩式发电装置，其结构简单、体型较小，方便了家庭应急发电，且操作方便，便于使用。另外，本发明的发电装置由于需要通过卷收机构传递作用力，在第一弹性件4收缩的过程中，第一弹性件4需要克服第二弹性件9的弹性作用力，这样避免了第一弹性件4刚开始收缩时速度较快的情况，有利于对发电机8的稳定驱动。由于第二弹性件9自身对卷轴12具有驱动作用，第二弹性件9的设置还减小驱动脚踩件2下行的作用力。

本发明中还设置有稳定器，当发电机8的驱动主轴11转动较快时，转盘701上的滑动块704会向四周方向移动，移动的滑动块704会改变转动盘的转动惯量，从而使得转盘701较难驱动，这进一步避免了驱动主轴11转动过快的情况，提高了发电机8驱动的稳定性。

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 (10)

1.一种脚踩式发电装置，其特征在于：包括壳体(1)、第一弹性件(4)、脚踩件(2)、连接件(5)、齿轮传动组件(6)、稳速器(7)、卷收机构以及发电机(8)；所述第一弹性件(4)、连接件(5)、齿轮传动组件(6)、稳速器(7)、卷收机构均设置在壳体(1)内；

所述第一弹性件(4)的一端与壳体(1)固定连接、另一端与脚踩件(2)固定连接；所述脚踩件(2)用于驱动第一弹性件(4)伸缩，所述壳体(1)上设置有供脚踩件(2)伸出的引导槽(3)；所述齿轮传动组件(6)包括单向传动棘轮(10)，所述单向传动齿轮用于在第一弹性件(4)拉伸时空转、在第一弹性件(4)收缩时传动做功；

所述单向传动棘轮(10)包括传动轮(13)以及罩在传动轮(13)外周侧的环形齿轮(14)；所述卷收机构包括卷轴(12)和第二弹性件(9)，所述卷轴(12)用于卷绕连接件(5)，所述第二弹性件(9)用于在第一弹性件(4)拉伸时驱动卷轴(12)转动；所述连接件(5)的一端与第一弹性件(4)固定连接、另一端与卷轴(12)的外周侧固定连接；所述卷轴(12)的一侧端面与传动轮(13)或环形齿轮(14)固定连接、并与传动轮(13)或环形齿轮(14)同步转动；

所述发电机(8)包括驱动主轴(11)，所述驱动主轴(11)与齿轮传动组件(6)啮合传动；所述稳速器(7)包括固定在驱动主轴(11)上的转盘(701)，所述转盘(701)上沿着径向方向设置有导向槽(702)，所述导向槽(702)内安装有第三弹性件(703)和滑动块(704)，所述滑动块(704)在驱动主轴(11)转动时发生离心位移、以改变转盘(701)的转动惯量；所述第三弹性件(703)用于向滑动块(704)施加向心作用力、以随着转盘(701)转动速度的不同自行调节滑动块(704)的位置。

2.根据权利要求1所述的脚踩式发电装置，其特征在于：所述第二弹性件(9)为卷簧，所述卷簧在第一弹性件(4)收缩时向四周舒展、在第一弹性件(4)伸展时缠绕收缩。

3.根据权利要求1所述的脚踩式发电装置，其特征在于：所述连接件(5)为绳索或弹簧钢。

4.根据权利要求3所述的脚踩式发电装置，其特征在于：所述连接件(5)与脚踩件(2)固定连接。

5.根据权利要求1所述的脚踩式发电装置，其特征在于：所述转盘(701)上设置有多个导向槽(702)，这些导向槽(702)沿着转盘(701)的周向方向等间隔设置，各导向槽(702)内均设置有所述的第三弹性件(703)和滑动块(704)。

6.根据权利要求5所述的脚踩式发电装置，其特征在于：所述第三弹性件(703)的一端与导向槽(702)的内侧壁固定连接，所述滑动块(704)固定在第三弹性件(703)的另一端。

7.根据权利要求1所述的脚踩式发电装置，其特征在于：所述卷轴(12)与传动轮(13)固定连接，所述环形齿轮(14)的内周壁上设置有一圈锯齿槽(17)，所述锯齿槽(17)沿着圆周方向向一侧倾斜，所述单向传动棘轮(10)还包括棘爪(15)和弹片(16)，所述棘爪(15)的一端铰接固定在传动轮(13)上，所述棘爪(15)用于在传动轮(13)向锯齿槽(17)倾斜方向的反向转动时从各锯齿槽(17)内滑出、以实现传动轮(13)的空转，所述棘爪(15)还用于在传动轮(13)向锯齿槽(17)倾斜方向转动时插入锯齿槽(17)内、以实现对环形齿轮(14)的传动驱动；所述弹片(16)用于向外侧顶撑棘爪(15)、以使棘爪(15)始终与环形齿轮(14)的内周壁顶压接触。

8.根据权利要求7所述的脚踩式发电装置，其特征在于：所述传动轮(13)和环形齿轮(14)之间设置有三个以上的棘爪(15)，各棘爪(15)沿着周向方向等间隔设置，所述环形齿轮(14)通过各棘爪(15)支撑固定在传动轮(13)的外周侧。

9.根据权利要求1所述的脚踩式发电装置，其特征在于：所述脚踩件(2)为脚踩板，所述脚踩板为三角形，所述脚踩板尺寸较大的一端位于壳体(1)的外侧，尺寸较小的一端与第一弹性件(4)连接固定。

10.根据权利要求1所述的脚踩式发电装置，其特征在于：所述脚踩件(2)和引导槽(3)之间设置有导轨结构，所述导轨结构用于限制脚踩件(2)的自由度、以使脚踩件(2)只能沿着引导槽(3)的延伸方向移动。

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