CN202187874U - 用于交通工具的振动发电装置 - Google Patents

Abstract

一种用于交通工具的振动发电装置，包括第一杠杆、第一齿条、第一齿轮、棘轮、第二齿轮、第三齿轮、发电机、第一支座、第一轴和第二轴；第一杠杆安装在第一支座上并与第一支座铰连，第一杠杆的一端与交通工具上的悬挂装置或减震装置铰连，其另一端与第一齿条铰连，所述第一齿条与第一齿轮组成齿条齿轮传动副；第一齿轮、棘轮和第二齿轮通过轴承安装在第一轴上，第一齿轮与棘轮的轮体连接成一体，第二齿轮通过其轮毂内孔壁上设置的单转向卡槽与棘轮的棘爪相组合；第三齿轮安装在第二轴上并与第二轴固连，第三齿轮与第二齿轮组成齿轮传动副，第二齿轮为主动轮，第三齿轮为从动轮，发电机的动力输入轴与第二轴通过单向轴承连接。

Description

用于交通工具的振动发电装置

技术领域

本实用新型属于振动发电装置，特别涉及一种用于交通工具(所述交通工具指汽车与火车以及人力自行车)的振动发电装置。

背景技术

随着经济的发展，汽车的普及率和使用率越来越高，以汽油发动机和柴油发动机为动力源的汽车对石油的消耗大幅度提高，对环境造成的污染越来越严重。为了降低对石油的消耗和保护环境，新能源的研发越来越受到重视。汽车、火车等交通工具在运行过程中会产生振动，其振动能量的回收将产生很大的经济效益，而将汽车、火车甚至人力自行车行驶过程中产生的振动能量用于发电是一种振动能回收的有效方式。

为了实现振动能量的发电，需要相应的发电装置或系统。因此已经有利用汽车、火车行驶产生的振动能量发电的技术方案问世。ZL200410073301.3公开了一种“轨道车辆振动能量压电发电方法及其系统”，ZL200410073241.5公开了一种“汽车振动能量压电方法及其系统”，上述两份专利的系统均包括至少一个压电装置、一个电力变换装置、至少一个储能装置或最终用电负载，所述压电装置包括外活塞、内活塞、液压缸和压电元件。因此，开发多种不同类型和结构的回收振动能量的发电装置具有重要意义。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种机械式结构的用于交通工具的振动发电装置，以增加振动发电装置的类型、简化结构和降低制作成本。

本实用新型所述用于交通工具的振动发电装置，包括第一杠杆、第一齿条、第一齿轮、棘轮、第二齿轮、第三齿轮、发电机、第一支座、第一轴和第二轴；第一杠杆安装在第一支座上并与第一支座铰连，第一杠杆的一端与交通工具上的悬挂装置或减震装置铰连，其另一端与第一齿条铰连，所述第一齿条与第一齿轮组成齿条齿轮传动副，第一齿轮为从动轮；第一齿轮、棘轮和第二齿轮通过轴承安装在第一轴上，第一轴固定在支承座上，第一齿轮与棘轮的轮体连接成一体，第二齿轮通过其轮毂内孔壁上设置的单转向卡槽与棘轮的棘爪相组合；第三齿轮安装在第二轴上并与第二轴固连，第二轴通过轴承安装在轴承座上，第三齿轮与第二齿轮组成齿轮传动副，第二齿轮为主动轮，第三齿轮为从动轮，发电机的动力输入轴与第二轴通过单向轴承连接。

本实用新型所述用于交通工具的振动发电装置，还采用了以下技术方案：

1、第一杠杆的动力臂长度L₁与阻力臂长度L₂之比为：L₁∶L₂＝1∶1，或L₁∶L₂＞1，或L₁∶L₂＜1。当L₁∶L₂＜1时，可放大第一齿条的行程。

2、棘轮的棘爪至少为两个，与棘爪的数量相匹配，第二齿轮轮毂内孔壁上设置的单转向卡槽至少为4个，棘轮的轮体为两阶梯圆台，其中心设置有轴承安装孔，各棘爪相隔相同的间距安装在所述两阶梯圆台的外圆周上，安装方式为：各棘爪的一端与两阶梯圆台中的大圆台的外圆周铰连，各棘爪的内侧面通过复位弹簧与两阶梯圆台中的小圆台的外圆周连接。

3、第二齿轮与第三齿轮的传动比至少为2∶1，优选2～6∶1。

4、为了增大对第一齿轮的作用力，设置了第二杠杆、第二支座和第二齿条，第二杠杆安装在第二支座上并与第二支座铰连，第二杠杆的一端与第一齿条铰连，其另一端与第二齿条铰连，第二齿条与第一齿轮组成齿条齿轮传动副，第一齿轮为从动轮。所述第二杠杆的动力臂长度与阻力臂长度之比为1∶1。

本实用新型所述振动发电装置的工作原理：在车辆悬挂或减震装置对第一杠杆所施加力F的作用下，第一杠杆的阻力臂带动第一齿条向上运动(若设置了第二杠杆和第二齿条，在第一齿条向上运动的同时，第二杠杆的阻力臂带动第二齿条向下运动)，从而带动第一齿轮转动，当第一齿轮转动时，棘轮随之转动并带动第二齿轮转动，第二齿轮转动的同时带动第三齿轮转动，当第三齿轮转动时即可通过第二轴带动发电机发电。由于第二齿轮轮毂内孔壁上设置的与棘爪组合的卡槽为单转向卡槽，因而第二齿轮只能单方向旋转，与之啮合的第三齿轮也只能单方向旋转，与第三齿轮同轴的发电机转子也只能单方向旋转，因而发电机所产生的电流相序不变。

本实用新型具有以下有益效果：

1、用于本实用新型所述用于交通工具的振动发电装置由杠杆、齿条齿轮传动副、齿轮传动副组成，因而结构简单，便于加工制作，有利于降低制作成本。

2、用第一杠杆传递交通工具在运行过程中振动而产生的力，便于调整第一杠杆的动力臂长度L₁与阻力臂长度L₂之比，从而改变第一齿条的行程和作用力。

3、采用棘轮带动第二齿轮转动，不仅易于实现第二齿轮的单方向旋转，而且有利于提高装置的效率(棘轮单向旋转一个角度后，再反向复位一个角度所需的力矩很小)；通过对棘爪数量的选择，便于控制运动传递精度和棘轮的加工难度。

4、通过控制第二齿轮和第三齿轮的传动比，交通工具每一个不大的振动或震荡都会给第三齿轮3较大的转速，从而增加发电量。

5、设置第二杠杆和第二齿条，有利于增大对第一齿轮的作用力。

附图说明

图1是本实用新型所述用于交通工具的振动发电装置的一种结构示意图；

图2是图1中第一齿轮与棘轮的组装示意图，图中还表示出了棘轮的棘爪和复位弹簧在棘轮的轮体上的安装位置与安装方式；

图3是图1中第二齿轮的结构示意图，图中表示出了单转向卡槽的形状和在第二齿轮轮毂内孔壁上的分布；

图4是图1中第一齿轮、棘轮、第二齿轮、第三齿轮和发电机的组装关系及传动原理示意图；

图5是第一杠杆、第一齿条、第二杠杆、第二齿条和第一齿轮的组装关系示意图。

图中，1-第一齿轮、2-第二齿轮、3-第三齿轮、4-棘爪、5-复位弹簧、6-卡槽、7-卡槽斜面、8-第一轴、9-第一齿条、10-第一杠杆、11-第二轴、12-第二齿条、13-第二杠杆、14-棘轮、15-发电机、16-第一支座、17-第二支座、18-轴承座、19-支承座、20-单向轴承。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型所述用于交通工具的振动发电装置的结构做进一步说明。

实施例1

本实施例中，用于交通工具的振动发电装置的结构如图1、图4所示，包括第一杠杆10、第一齿条9、第一齿轮1、棘轮14、第二齿轮2、第三齿轮3、发电机15、第一支座16、第一轴8和第二轴11。

第一杠杆10安装在第一支座16上并与第一支座铰连，第一杠杆10的一端与汽车上的悬挂装置铰连，其另一端与第一齿条9的上端铰连，第一杠杆10的动力臂长度L₁与阻力臂长度L₂之比可根据需要调整为：L₁∶L₂＝1∶1，或L₁∶L₂＞1，或L₁∶L₂＜1，所述第一齿条9与第一齿轮1组成齿条齿轮传动副，第一齿轮1为从动轮。

棘轮14包括轮体和棘爪4，棘轮的轮体为两阶梯圆台，其中心设置有轴承安装孔，如图2和图4所示，棘轮的棘爪4为楔形快，其数量为四个，如图2所示，各棘爪相隔相同的间距安装在所述两阶梯圆台的外圆周上，安装方式为：各棘爪的尖端与两阶梯圆台中的大圆台的外圆周铰连，各棘爪的内侧面通过复位弹簧5与两阶梯圆台中的小圆台的外圆周连接(见图2)。第二齿轮2的结构如图3所示，其轮毂内孔壁上设置有八个与棘爪形状和尺寸相匹配的单转向卡槽6。

第一齿轮1、棘轮14和第二齿轮2通过轴承安装在第一轴8上，可绕第一轴转动，第一轴8固定在支承座19上不能转动，第一齿轮1与棘轮14的轮体连接成一体，第二齿轮2通过其轮毂内孔壁上设置的单转向卡槽6与棘轮的棘爪4相组合。

第三齿轮3安装在第二轴11上并与第二轴11固连，第二轴通过轴承安装在轴承座18上，发电机15的动力输入轴与第二轴11通过单向轴承20连接，第三齿轮与第二齿轮组成齿轮传动副，第二齿轮2为主动轮，第三齿轮3为从动轮，第二齿轮2与第三齿轮3的传动比为5∶1，当第二齿轮2带动第三齿轮3转动时，第二轴11和发电机转子随之转动，当第三齿轮3停止转动后，发电机15的转子由于惯性的作用仍可绕第二轴11减速旋转，以降低对第三齿轮3和第二轴11所造成的冲击。

实施例2

本实施例中，用于交通工具的振动发电装置包括第一杠杆10、第一齿条9、第一齿轮1、棘轮14、第二齿轮2、第三齿轮3、发电机15、第一支座16、第一轴8、第二轴11、第二杠杆13、第二齿条12、第二支座17。

第一杠杆10安装在第一支座16上并与第一支座铰连，第一杠杆10的一端与火车上的减震装置铰连，其另一端与第一齿条9的上端铰连，第一杠杆10的动力臂长度L₁与阻力臂长度L₂之比可根据需要调整为：L₁∶L₂＝1∶1，或L₁∶L₂＞1，或L₁∶L₂＜1；第二杠杆13安装在第二支座17上并与第二支座铰连，其动力臂长度与阻力臂长度之比为1∶1，第二杠杆13的一端与第一齿条9的下端铰连，其另一端与第二齿条12的下端铰连，第一齿条9、第二齿条12均与第一齿轮1组成齿条齿轮传动副，第一齿轮1既是第一齿条9的从动轮，又是第二齿条12的从动轮，如图5所示。

棘轮14包括轮体和棘爪4，棘轮的轮体为两阶梯圆台，其中心设置有轴承安装孔，棘轮的棘爪4为楔形快，其数量为六个，各棘爪相隔相同的间距安装在所述两阶梯圆台的外圆周上，安装方式为：各棘爪的尖端与两阶梯圆台中的大圆台的外圆周铰连，各棘爪的内侧面通过复位弹簧5与两阶梯圆台中的小圆台的外圆周连接。第二齿轮2的轮毂内孔壁上设置有十二个与棘爪形状和尺寸相匹配的单转向卡槽6。

第一齿轮1、棘轮14和第二齿轮2通过轴承安装在第一轴8上，可绕第一轴转动，第一轴8固定在支承座19上不能转动，第一齿轮1与棘轮14的轮体连接成一体，第二齿轮2通过其轮毂内孔壁上设置的单转向卡槽6与棘轮的棘爪4相组合。

第三齿轮3安装在第二轴11上并与第二轴11固连，第二轴通过轴承安装在轴承座18上，发电机15的动力输入轴与第二轴11通过单向轴承20连接，第三齿轮与第二齿轮组成齿轮传动副，第二齿轮2为主动轮，第三齿轮3为从动轮，第二齿轮2与第三齿轮3的传动比为3∶1。

本实用新型不限于上述实施例，例如，棘爪的数量可根据需要调整，第二齿轮2与第三齿轮3的传动比可根据需要调整，在本实用新型所要求保护的技术方案范围内可以设计出多种具体结构的用于交通工具的振动发电装置。

Claims (10)

1.一种用于交通工具的振动发电装置，其特征在于包括第一杠杆(10)、第一齿条(9)、第一齿轮(1)、棘轮(14)、第二齿轮(2)、第三齿轮(3)、发电机(15)、第一支座(16)、第一轴(8)和第二轴(11)；

第一杠杆(10)安装在第一支座(16)上并与第一支座铰连，第一杠杆(10)的一端与交通工具上的悬挂装置或减震装置铰连，其另一端与第一齿条(9)铰连，所述第一齿条(9)与第一齿轮(1)组成齿条齿轮传动副，第一齿轮(1)为从动轮；

第一齿轮(1)、棘轮(14)和第二齿轮(2)通过轴承安装在第一轴(8)上，第一轴(8)固定在支承座(19)上，第一齿轮(1)与棘轮(14)的轮体连接成一体，第二齿轮(2)通过其轮毂内孔壁上设置的单转向卡槽(6)与棘轮的棘爪(4)相组合；

第三齿轮(3)安装在第二轴(11)上并与第二轴(11)固连，第二轴通过轴承安装在轴承座(18)上，第三齿轮与第二齿轮组成齿轮传动副，第二齿轮(2)为主动轮，第三齿轮(3)为从动轮，发电机(15)的动力输入轴与第二轴(11)通过单向轴承(20)连接。

2.根据权利要求1所述的用于交通工具的振动发电装置，其特征在于第一杠杆(10)的动力臂长度L₁与阻力臂长度L₂之比为：L₁∶L₂＝1∶1，或L₁∶L₂＞1，或L₁∶L₂＜1。

3.根据权利要求1或2所述的用于交通工具的振动发电装置，其特征在于棘轮的棘爪(4)至少为两个，第二齿轮(2)轮毂内孔壁上设置的单转向卡槽(6)至少为4个，棘轮的轮体为两阶梯圆台，其中心设置有轴承安装孔，各棘爪相隔相同的间距安装在所述两阶梯圆台的外圆周上，安装方式为：各棘爪的一端与两阶梯圆台中的大圆台的外圆周铰连，各棘爪的内侧面通过复位弹簧(5)与两阶梯圆台中的小圆台的外圆周连接。

4.根据权利要求1或2所述的用于交通工具的振动发电装置，其特征在于第二齿轮(2)与第三齿轮(3)的传动比至少为2∶1。

5.根据权利要求3所述的用于交通工具的振动发电装置，其特征在于第二齿轮(2)与第三齿轮(3)的传动比至少为2∶1。

6.根据权利要求4所述的用于交通工具的振动发电装置，其特征在于第二齿轮(2)与第三齿轮(3)的传动比为2～6∶1。

7.根据权利要求5所述的用于交通工具的振动发电装置，其特征在于第二齿轮(2)与第三齿轮(3)的传动比为2～6∶1。

8.根据权利要求1或2所述的用于交通工具的振动发电装置，其特征在于还包括第二杠杆(13)、第二支座(17)和第二齿条(12)，第二杠杆(13)安装在第二支座(17)上并与第二支座铰连，第二杠杆(13)的一端与第一齿条(9)铰连，其另一端与第二齿条(12)铰连，第二齿条(12)与第一齿轮(1)组成齿条齿轮传动副，第一齿轮(1)为从动轮。

9.根据权利要求3所述的用于交通工具的振动发电装置，其特征在于还包括第二杠杆(13)、第二支座(17)和第二齿条(12)，第二杠杆(13)安装在第二支座(17)上并与第二支座铰连，第二杠杆(13)的一端与第一齿条(9)铰连，其另一端与第二齿条(12)铰连，第二齿条(12)与第一齿轮(1)组成齿条齿轮传动副，第一齿轮(1)为从动轮。

10.根据权利要求8所述的用于交通工具的振动发电装置，其特征在于第二杠杆(13)的动力臂长度与阻力臂长度之比为1∶1。

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