CN2816401Y - 道路储能供电装置 - Google Patents

Abstract

道路储能供电装置，包括承载部件、传动增速部件、储能释能部件和发电机，承载部件包括一侧铰链在路面上、另一侧高出路面的承载板和铰接在承载板下的传动杆，传动杆下端与传动增速部件中的小齿轮啮合；传动增速部件由齿轮组及相应的轴承及其支撑结构组成，齿轮组的输出端与储能释能部件飞轮相连；该装置的储能释能部件由飞轮和弹簧组共同组成。弹簧组的输入端与飞轮输出轴联接，弹簧组的输出端和发电机的输入端联接。系统为了过载保护，在弹簧组的输出端和发电机的输入端之间增设有皮带轮组，以在适当的时候过载打滑。该装置联入蓄电池充电供电网络，作为城乡道路交通的又一洁净能源。

Description

道路储能供电装置

技术领域

本实用新型涉及一种发电装置，特别是一种利用行使中的车辆重力产生能量的道路储能供电装置。

背景技术

目前，随着全球范围的能源危机的不断突显，加之城市化进程中对环保要求的不断提升，新型能源的发现和利用已成为时代的重要主题。尤其是电动汽车以及混合动力汽车的飞速发展，更对网络性的充电系统提出了要求。另一方面，纵横交错的城乡道路上飞驰的车辆除了对路面的碾压甚至破坏之外，别无他途。事实上，这一对矛盾并不难解决。如何充分利用行使中的车辆重力对路面的碾压力，来建立一种小型充电站或为局部区域供电，已经成为当今世界的一个重要研究课题。在现有的专利技术中，如专利号为ZL92214270.X公开的中国实用新型专利中提到的发电机驱动装置，就是利用车身重量、车轮压力驱动发电机产生电能的一种装置。该装置的主要组成部件一驱动器结构复杂，整套装置涉及环节过多，比较零散，在实际生产、安装、作业中有一定难度。另外，申请号为02107201.9公开的发明专利中涉及的一种利用公路车辆行使重力发电的设备及方法中，其发电方法是在公路路面上开槽，槽上安装钢板，槽内安装一个能将重力通过机械转换方式的发电设备，其发电设备是由条形直齿、圆形单向直齿齿轮、传动轴、飞轮箱、离合器、变速箱、发电机等组成，钢板下面是条形直齿和回位弹簧，条形直齿与圆形单向直齿齿轮咬合，传动轴的一端与飞轮箱连接，动力输出的末端为离合器、变速箱、发电机，传动轴的另一端与公路中心线另一侧反安装在传动轴上的圆形单向直齿齿轮连接。当汽车行驶在有钢板地段时，重力将使钢板向下运动，固定在钢板下面的条形直齿咬合着传动轴上的圆形单向直齿齿轮由传动轴带动大飞轮旋转，带动发电机工作。

另外专利号为ZL01209495.1以及申请号99113708.6的专利公开文献中也有类似装置提出，不过，上述现有技术的共同点均是单纯由飞轮作为能量储存的环节，那么，脉动的车辆外压力的作用(间歇车辆驶过)造成的对发电机的冲击是显然的，因而对所采用的发电机必然要提出过高的性能要求，因而造成发电机的成本增加。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中脉动的车辆外压力(间歇车辆驶过)，会瞬间强烈作用于发电机，造成发电机包括中间机构的冲击问题，而提供一种对脉动的车辆外压力来进行有效的能量存储释放和转化的道路储能供电装置，该装置在几乎不对车辆造成任何额外的负担的同时，最终成为一种小型充电站或为局部区域供电的装置。

本实用新型解决的技术问题可采用以下技术方案来实现。

该装置结构包括承载部件、传动增速部件、储能释能部件和发电机，承载部件包括一侧铰链在路面上、另一侧高出路面的单边折页状承载板和铰接在单边折页状承载板下方的传动杆，传动杆下端有与一小齿轮啮合的直齿，小齿轮和其支撑轴间设有单向离合器；储能释能部件包括飞轮，飞轮与小齿轮同轴，其特征在于：所述储能释能部件还包括与飞轮同轴的若干弹簧组，弹簧组的输入端与飞轮输出轴联接，弹簧组的输出端和发电机的输入端联接。

根据选用发电机的输入转矩转速要求，所述传动增速部件由键设在小齿轮支撑轴的另一端的若干对增速齿轮组构成，传动增速部件的输出端与飞轮联接。

为了进一步的增速，在弹簧组的输出端和发电机的输入端之间增设有皮带轮组。

每个弹簧组是由弹簧片、弹簧内圈、弹簧外圈组成，弹簧内圈和弹簧外圈之间固接弹簧片，前两者之间通过弹簧片联动，弹簧内圈和弹簧外圈共轴同心，但非连一体。

若设一组以上的弹簧组，飞轮与第一组弹簧组的弹簧内圈固定联接，前一组弹簧组的弹簧外圈和后一组弹簧组的弹簧内圈是固定连接的，最后一组弹簧组的弹簧外圈与发电机的输入端或皮带轮组的输入端固定联接，所有弹簧组均安装在飞轮的输出轴上并可绕该轴旋转。

上述弹簧组中的弹簧片优选为平面蜗卷弹簧。

上述皮带轮组为两组，两组中的主动轮与飞轮的输出轴键联接或与最后一组弹簧组的弹簧外圈固定联接，从动轮与发电机的输入端固定联接。

在上述从动轮与发电机的输入端之间还可设置一单向离合器。

为了限制单边折页状承载板在承受车辆重力后的下移位置，单边折页状承载板下方除铰接点外的区域内布置由若干定位支撑，定位支撑固定在承载板下端的一个较浅的基础室内。

为了使单边折页状承载板在车辆行使过后，传动杆及时回位，等待下一次动作，在传动杆的上方有固定在基础室底部与承载板下方的铰接点之间的回位弹簧。

在单边折页状承载板高出路面另一侧设有与路面相固联的防尘罩。

为防止飞轮给弹簧组过多的扭矩，以至影响弹簧组的寿命甚至崩断弹簧片，同时也为了防止电机输入过大的转矩，在发电机与弹簧组之间的皮带轮组可以设计成在适当的时候过载打滑，这样也同时保护了发电机不受过载的破坏和影响。

在实际操作中，可以将整个装置置于路面下的一个空间内，当单向行使的车流碾过单边折页状承载板时，单边折页状承载板迅速将这一脉动力通过其下的传动杆传递给下面的传动增速部件，在经过传动增速部件的增速后，飞轮旋即飞转起来，一方面直接通过皮带轮组带动发电机运转，另一方面，飞轮又通过与其联接的弹簧组分配一部分的能量给弹簧组，而弹簧组再通过皮带轮组带动发电机工作。皮带轮组中具有较大转速者将通过单向离合器的超越作用，优先提供给发电机以动力。之后，发电机再将发出的具有相对稳定电压的电流向蓄电池组充电。在同一区域，为了获得较大的电能输出，以供应紧急用电之需，或作为小型充电站使用，可以阵列式布置若干套此类装置，以形成一定规模，形成蓄电池充电供电网络，作为城乡道路交通的又一洁净能源。

本实用新型通过平面蜗卷弹簧与飞轮共同承担整个系统的储能释能任务。在本实用新型中，脉冲式的动力输入在传递到飞轮时，使飞轮迅速克服惯性旋转起来，并由于惯性，降速缓慢。飞轮一方面将动力通过键联结和传动轴直接传给后面的一组皮带轮组，从而直接驱动发电机工作；另一方面，飞轮还通过与弹簧组的联结将部分能量储存在平面蜗卷弹簧中，并通过另一组皮带轮传动带动发电机工作。两组皮带轮组的小皮带轮与发电机的输入轴之间装有单向离合器，单向离合器的安装方向使具有较大驱动速度的传动链起到真正的驱动作用。如果行使车辆不断，即车流较大，飞轮会不断获得能量补充，一直飞速旋转下去，发电机就将在较平稳的动力输入情况下持续发电。如果驶过的车辆有一定的时间间隔，如夜间行车等情况下，那么当一辆车通过时，巨大的冲力在将飞轮带动旋转起来的同时，也将飞轮后面的储能弹簧组卷紧，即储能。然后二者分别驱动皮带轮组旋转。当飞轮转速逐渐降低时(如其速度降为初始转速的一半左右时)，弹簧组开始缓慢松卷，即释放能量，继续驱动发电机，使发电机的输入转矩转速仍平稳保持一段时间。当下一辆车驶来时，新一轮冲击将会继续给飞轮足够的能量，同时使已经松卷或正在松卷的弹簧组再一次卷紧，继续储存能量。当车流很大时，飞轮和始终处于卷紧状态的弹簧组几乎刚性地共同驱动电机发电。

本实用新型的有益效果是：经过两种不同途径的能量传递，脉冲式的能量无疑会以相对更加平稳的形式传递给发电机，皮带轮组防止了飞轮给弹簧组过多的扭矩，以至影响弹簧组的寿命甚至崩断弹簧片，防止了给发电机输入过大的转矩，保护了发电机不受过载的破坏和影响。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型的单边折页状承载板及其基础室的布置图；

图2为图1的俯视图；

图3为本实用新型的系统布置示意图；

图4为图3在B-B截面上的剖面图。

1承载板  2防尘罩  3传动杆  4小齿轮  5支撑柱  6基础室  7复位弹簧  8单向离合器  9机架  10机架  11机架  12机架  13增速齿轮  14增速齿轮  15增速齿轮  16增速齿轮  17支撑轴  18支撑轴  19支撑轴  20机架  21机架22机架  23飞轮  24飞轮输出轴  25弹簧片  26弹簧内圈  27弹簧外圈  28皮带轮的主动轮29皮带轮的主动轮  30机架  31皮带轮的从动轮  32皮带轮的从动轮  33机架  34发电机输入轴  35单向离合器  36单向离合器  37联轴器  38发电机  39轴套

具体实施方式

以下实施例仅是示例性的，不构成对本实用新型的限制。申请人认为任何与本实用新型构思相同的其它实施方式应该都是本实用新型所要求保护的。

在图1中，在车辆行使方向(如箭头所示)的路面上，安装由单边折页状承载板1，在先接近车辆的一侧，单边折页状承载板1与路面固联，另一侧则高出路面一定距离，并有防尘罩2与路面相固联。单边折页状承载板1下方适当位置有若干焊接的或与承载板做成一体的铰接点，与下方的传动杆3铰接。传动杆3下端的直齿与传动增速部件的小齿轮(或小齿扇)4啮合。

单边折页状承载板1下方除铰接点外的区域内布置由若干定位支撑柱5，以限制承载板1在承受车辆重力后的下移。支撑柱5固定在单边折页状承载板1下端的一个较浅的基础室6内，传动杆3的上方有回位弹簧7固定在基础室6底部与单边折页状承载板1下方的铰接点之间。

当车辆驶来时，单边折页状承载板1在车辆重力作用下受压，并使其下部的传动杆3下移，从而使传动杆3底部的直齿与小齿轮(或小齿扇)4啮合传动。为防止车辆驶过后，回位弹簧7的作用使传动杆3回升的同时，也将带动小齿轮(或小齿扇)4的反向旋转，故在小齿轮(或小齿扇)4的支撑轴部分安装有单向离合器8。

从图2中可以看到，在长方形的基础室6内布置有两组传动杆3，并有相应的支撑柱5支撑。

图3展示了整个系统的布置关系。动力由传动杆3经过齿面啮合传递到小齿轮(或小齿扇)4时，为防止小齿轮(或小齿扇)反向旋转，在小齿轮与其支撑轴17之间安装有单向离合器8。

小齿轮轴17通过轴承支撑在机架9和10上，小齿轮轴17的另一端通过键联接有两对增速齿轮组13、14和15、16。其中齿轮14和15同轴18，轴18通过轴承支撑在机架11和12上。齿轮14可以是轴18的一部分，也可以是键联接的关系。齿轮16与飞轮23同轴19，齿轮16可以是轴19的一部分，也可以是键联接的关系。

轴19的一端通过轴承支撑在机架20上，另一端通过键与飞轮23的轮毂联接。

飞轮23通过其两端的轮毂依靠轴承支撑在机架21和22上。飞轮23轴孔的另一端通过键联接装有飞轮输出轴24，飞轮输出轴24的另一端通过轴承支撑在机架30上，并且，在靠近机架30的一端，飞轮输出轴24与皮带轮29通过键联接将动力传递给小皮带轮32。从飞轮23输出端开始，飞轮输出轴24上依次套装有三组弹簧组。

每个弹簧组由弹簧片25、弹簧内圈26和弹簧外圈27组成，弹簧片25固定在弹簧内圈26与弹簧外圈27之间。这里弹簧片25为平面蜗卷弹簧。

弹簧组与弹簧组之间的连接关系是：在紧邻飞轮23的第一个弹簧组的弹簧内圈26中心焊有一个轴套39，与飞轮23用螺栓联结；轴套39与飞轮输出轴24之间留有间隙，可以有相对转动。弹簧内圈26的另一端有轴承支撑在飞轮输出轴24上。弹簧内圈26的外侧固连着弹簧片25的一端，弹簧片25的另一端固定在弹簧外圈27的内侧。第一个弹簧外圈26的另一端又有一个轴套39与相邻的第二个弹簧组的弹簧内圈26相焊联，此弹簧内圈同时固连有第二个弹簧组的弹簧片25，以此类推。所有弹簧组的弹簧内圈26和弹簧外圈27都通过轴承支撑在飞轮输出轴24上。最后一个弹簧组的末端轴套39与皮带轮28相连。动力通过一对皮带轮组28和31传动，进一步增速，从动皮带轮31(相对直径较小)的轮轴34最终与发电机38的输入轴通过联轴器37相连。两个小皮带轮31和32共轴34，并都是通过单向离合器35和36与轴34相连，两个单向离合器35和36的安装方式须使得两个小皮带轮31和32中具有较大转速的皮带轮真正带动发电机轴旋转。

图4为单个弹簧组的联接关系图，是图3在B-B截面上的剖面图。从中可以看到，弹簧组由弹簧片25、弹簧内圈26和弹簧外圈27组成。弹簧片25固定在弹簧内圈26与弹簧外圈27之间。这里弹簧片25为平面蜗卷弹簧。

在实际操作中，可以将整个装置置于路面下的一个空间内，当单向行使的车流碾过承载板1时，承载板1迅速将这一脉动力通过其下的传动杆3传递给下面的能量传递和转化装置，在经过几对齿轮的增速后，飞轮24旋即飞转起来，一方面直接通过皮带轮组28和31带动发电机运转，另一方面，飞轮又通过与其联接的弹簧组分配一部分的能量给弹簧组，而弹簧组在通过皮带轮组29和32带动发电机工作。两个小皮带轮31与32中具有较大转速者将通过单向离合器35和36的超越作用，优先提供给发电机38以动力。之后，发电机38再将发出的具有相对稳定电压的电流向蓄电池组充电。在同一区域，为了获得较大的电能输出，以供应紧急用电之需，或作为小型充电站使用，可以阵列式布置若干套此类装置，以形成一定规模，形成蓄电池充电供电网络，作为城乡道路交通的又一洁净能源。

Claims (17)

1、道路储能供电装置，包括承载部件、传动增速部件、储能释能部件和发电机，承载部件包括一侧铰链在路面上、另一侧高出路面的承载板和铰接在承载板下方的传动杆，传动杆下端有与一小齿轮啮合的直齿，小齿轮和其支撑轴间设有单向离合器；储能释能部件包括飞轮，其特征在于：所述储能释能部件还包括与飞轮同轴的若干弹簧组，弹簧组的输入端与飞轮输出轴联接，弹簧组的输出端和发电机的输入端联接。

2、根据权利要求1所述的道路储能供电装置，其特征在于：所述传动增速部件由键设在小齿轮支撑轴的另一端的若干对增速齿轮组构成，传动增速部件的输出端与飞轮联接。

3、根据权利要求1或2所述的道路储能供电装置，其特征在于：在弹簧组的输出端和发电机的输入端之间增设有皮带轮组。

4、根据权利要求1或2所述的道路储能供电装置，其特征在于：每个弹簧组是由弹簧片、弹簧内圈、弹簧外圈组成，弹簧内圈和弹簧外圈之间固接弹簧片，前两者之间通过弹簧片联动，弹簧内圈和弹簧外圈共轴同心，但非连一体。

5、根据权利要求3所述的道路储能供电装置，其特征在于：每个弹簧组是由弹簧片，弹簧内圈，弹簧外圈组成，弹簧内圈和弹簧外圈之间固接弹簧片，前两者之间通过弹簧片联动，弹簧内圈和弹簧外圈共轴同心，但非连一体。

6、根据权利要求4所述的道路储能供电装置，其特征在于：所述弹簧组为一组以上，飞轮与第一组弹簧组的弹簧内圈固定联接，前一组弹簧组的弹簧外圈和后一组弹簧组的弹簧内圈是固定连接的，最后一组弹簧组的弹簧外圈与发电机的输入端固定联接，所有弹簧组均安装在飞轮的输出轴上并可绕该轴旋转。

7、根据权利要求5所述的道路储能供电装置，其特征在于：所述弹簧组为一组以上，飞轮与第一组弹簧组的弹簧内圈固定联接，前一组弹簧组的弹簧外圈和后一组弹簧组的弹簧内圈是固定连接的，最后一组弹簧组的弹簧外圈与皮带轮组的输入端固定联接，所有弹簧组均安装在飞轮的输出轴上并可绕该轴旋转。

8、根据权利要求4所述的道路储能供电装置，其特征在于：所述弹簧组中的弹簧片优选为平面蜗卷弹簧。

9、根据权利要求5所述的道路储能供电装置，其特征在于：所述皮带轮组为两组，两组中的主动轮与飞轮的输出轴键联接或与最后一组弹簧组的弹簧外圈固定联接，从动轮与发电机的输入端固定联接。

10、根据权利要求9所述的道路储能供电装置，其特征在于：在所述从动轮与发电机的输入端之间还可设置一单向离合器。

11、根据权利要求1或2所述的道路储能供电装置，其特征在于：在承载板下方除铰接点外的区域内布置由若干定位支撑，定位支撑固定在承载板下端的一个较浅的基础室内。

12、根据权利要求3所述的道路储能供电装置，其特征在于：在承载板下方除铰接点外的区域内布置由若干定位支撑，定位支撑固定在承载板下端的一个较浅的基础室内。

13、根据权利要求1或2所述的道路储能供电装置，其特征在于：在传动杆的上方有固定在基础室底部与承载板下方的铰接点之间的回位弹簧。

14、根据权利要求3所述的道路储能供电装置，其特征在于：在传动杆的上方有固定在基础室底部与承载板下方的铰接点之间的回位弹簧。

15、根据权利要求1或2所述的道路储能供电装置，其特征在于：所述单边折页状承载板其高出路面另一侧设有与路面相固联的防尘罩。

16、根据权利要求3所述的道路储能供电装置，其特征在于：所述单边折页状承载板其高出路面另一侧设有与路面相固联的防尘罩。

17、根据权利要求3所述的道路储能供电装置，其特征在于：所述皮带轮组设计成在适当的时候过载打滑。

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