道路儲能供電裝置的制作方法

專利名稱：道路儲能供電裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種發電裝置，特別是一種利用行使中的車輛重力產生能量的道路儲能供電裝置。
背景技術：
目前，隨著全球范圍的能源危機的不斷突顯，加之城市化進程中對環保要求的不斷提升，新型能源的發現和利用已成為時代的重要主題。尤其是電動汽車以及混合動力汽車的飛速發展，更對網絡性的充電系統提出了要求。另一方面，縱橫交錯的城鄉道路上飛馳的車輛除了對路面的碾壓甚至破壞之外，別無他途。事實上，這一對矛盾并不難解決。如何充分利用行使中的車輛重力對路面的碾壓力，來建立一種小型充電站或為局部區域供電，已經成為當今世界的一個重要研究課題。在現有的專利技術中，如專利號為ZL92214270.X公開的中國實用新型專利中提到的發電機驅動裝置，就是利用車身重量、車輪壓力驅動發電機產生電能的一種裝置。該裝置的主要組成部件一驅動器結構復雜，整套裝置涉及環節過多，比較零散，在實際生產、安裝、作業中有一定難度。另外，申請號為02107201.9公開的發明專利中涉及的一種利用公路車輛行使重力發電的設備及方法中，其發電方法是在公路路面上開槽，槽上安裝鋼板，槽內安裝一個能將重力通過機械轉換方式的發電設備，其發電設備是由條形直齒、圓形單向直齒齒輪、傳動軸、飛輪箱、離合器、變速箱、發電機等組成，鋼板下面是條形直齒和回位彈簧，條形直齒與圓形單向直齒齒輪咬合，傳動軸的一端與飛輪箱連接，動力輸出的末端為離合器、變速箱、發電機，傳動軸的另一端與公路中心線另一側反安裝在傳動軸上的圓形單向直齒齒輪連接。當汽車行駛在有鋼板地段時，重力將使鋼板向下運動，固定在鋼板下面的條形直齒咬合著傳動軸上的圓形單向直齒齒輪由傳動軸帶動大飛輪旋轉，帶動發電機工作。
另外專利號為ZL01209495.1以及申請號99113708.6的專利公開文獻中也有類似裝置提出，不過，上述現有技術的共同點均是單純由飛輪作為能量儲存的環節，那么，脈動的車輛外壓力的作用(間歇車輛駛過)造成的對發電機的沖擊是顯然的，因而對所采用的發電機必然要提出過高的性能要求，因而造成發電機的成本增加。

發明內容
本實用新型所要解決的技術問題是針對現有技術中脈動的車輛外壓力(間歇車輛駛過)，會瞬間強烈作用于發電機，造成發電機包括中間機構的沖擊問題，而提供一種對脈動的車輛外壓力來進行有效的能量存儲釋放和轉化的道路儲能供電裝置，該裝置在幾乎不對車輛造成任何額外的負擔的同時，最終成為一種小型充電站或為局部區域供電的裝置。
本實用新型解決的技術問題可采用以下技術方案來實現。
該裝置結構包括承載部件、傳動增速部件、儲能釋能部件和發電機，承載部件包括一側鉸鏈在路面上、另一側高出路面的單邊折頁狀承載板和鉸接在單邊折頁狀承載板下方的傳動桿，傳動桿下端有與一小齒輪嚙合的直齒，小齒輪和其支撐軸間設有單向離合器；儲能釋能部件包括飛輪，飛輪與小齒輪同軸，其特征在于所述儲能釋能部件還包括與飛輪同軸的若干彈簧組，彈簧組的輸入端與飛輪輸出軸聯接，彈簧組的輸出端和發電機的輸入端聯接。
根據選用發電機的輸入轉矩轉速要求，所述傳動增速部件由鍵設在小齒輪支撐軸的另一端的若干對增速齒輪組構成，傳動增速部件的輸出端與飛輪聯接。
為了進一步的增速，在彈簧組的輸出端和發電機的輸入端之間增設有皮帶輪組。
每個彈簧組是由彈簧片、彈簧內圈、彈簧外圈組成，彈簧內圈和彈簧外圈之間固接彈簧片，前兩者之間通過彈簧片聯動，彈簧內圈和彈簧外圈共軸同心，但非連一體。
若設一組以上的彈簧組，飛輪與第一組彈簧組的彈簧內圈固定聯接，前一組彈簧組的彈簧外圈和后一組彈簧組的彈簧內圈是固定連接的，最后一組彈簧組的彈簧外圈與發電機的輸入端或皮帶輪組的輸入端固定聯接，所有彈簧組均安裝在飛輪的輸出軸上并可繞該軸旋轉。
上述彈簧組中的彈簧片優選為平面蝸卷彈簧。
上述皮帶輪組為兩組，兩組中的主動輪與飛輪的輸出軸鍵聯接或與最后一組彈簧組的彈簧外圈固定聯接，從動輪與發電機的輸入端固定聯接。
在上述從動輪與發電機的輸入端之間還可設置一單向離合器。
為了限制單邊折頁狀承載板在承受車輛重力后的下移位置，單邊折頁狀承載板下方除鉸接點外的區域內布置由若干定位支撐，定位支撐固定在承載板下端的一個較淺的基礎室內。
為了使單邊折頁狀承載板在車輛行使過后，傳動桿及時回位，等待下一次動作，在傳動桿的上方有固定在基礎室底部與承載板下方的鉸接點之間的回位彈簧。
在單邊折頁狀承載板高出路面另一側設有與路面相固聯的防塵罩。
為防止飛輪給彈簧組過多的扭矩，以至影響彈簧組的壽命甚至崩斷彈簧片，同時也為了防止電機輸入過大的轉矩，在發電機與彈簧組之間的皮帶輪組可以設計成在適當的時候過載打滑，這樣也同時保護了發電機不受過載的破壞和影響。
在實際操作中，可以將整個裝置置于路面下的一個空間內，當單向行使的車流碾過單邊折頁狀承載板時，單邊折頁狀承載板迅速將這一脈動力通過其下的傳動桿傳遞給下面的傳動增速部件，在經過傳動增速部件的增速后，飛輪旋即飛轉起來，一方面直接通過皮帶輪組帶動發電機運轉，另一方面，飛輪又通過與其聯接的彈簧組分配一部分的能量給彈簧組，而彈簧組再通過皮帶輪組帶動發電機工作。皮帶輪組中具有較大轉速者將通過單向離合器的超越作用，優先提供給發電機以動力。之后，發電機再將發出的具有相對穩定電壓的電流向蓄電池組充電。在同一區域，為了獲得較大的電能輸出，以供應緊急用電之需，或作為小型充電站使用，可以陣列式布置若干套此類裝置，以形成一定規模，形成蓄電池充電供電網絡，作為城鄉道路交通的又一潔凈能源。
本實用新型通過平面蝸卷彈簧與飛輪共同承擔整個系統的儲能釋能任務。在本實用新型中，脈沖式的動力輸入在傳遞到飛輪時，使飛輪迅速克服慣性旋轉起來，并由于慣性，降速緩慢。飛輪一方面將動力通過鍵聯結和傳動軸直接傳給后面的一組皮帶輪組，從而直接驅動發電機工作；另一方面，飛輪還通過與彈簧組的聯結將部分能量儲存在平面蝸卷彈簧中，并通過另一組皮帶輪傳動帶動發電機工作。兩組皮帶輪組的小皮帶輪與發電機的輸入軸之間裝有單向離合器，單向離合器的安裝方向使具有較大驅動速度的傳動鏈起到真正的驅動作用。如果行使車輛不斷，即車流較大，飛輪會不斷獲得能量補充，一直飛速旋轉下去，發電機就將在較平穩的動力輸入情況下持續發電。如果駛過的車輛有一定的時間間隔，如夜間行車等情況下，那么當一輛車通過時，巨大的沖力在將飛輪帶動旋轉起來的同時，也將飛輪后面的儲能彈簧組卷緊，即儲能。然后二者分別驅動皮帶輪組旋轉。當飛輪轉速逐漸降低時(如其速度降為初始轉速的一半左右時)，彈簧組開始緩慢松卷，即釋放能量，繼續驅動發電機，使發電機的輸入轉矩轉速仍平穩保持一段時間。當下一輛車駛來時，新一輪沖擊將會繼續給飛輪足夠的能量，同時使已經松卷或正在松卷的彈簧組再一次卷緊，繼續儲存能量。當車流很大時，飛輪和始終處于卷緊狀態的彈簧組幾乎剛性地共同驅動電機發電。
本實用新型的有益效果是經過兩種不同途徑的能量傳遞，脈沖式的能量無疑會以相對更加平穩的形式傳遞給發電機，皮帶輪組防止了飛輪給彈簧組過多的扭矩，以至影響彈簧組的壽命甚至崩斷彈簧片，防止了給發電機輸入過大的轉矩，保護了發電機不受過載的破壞和影響。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。


圖1為本實用新型的單邊折頁狀承載板及其基礎室的布置圖；圖2為
圖1的俯視圖；圖3為本實用新型的系統布置示意圖；圖4為圖3在B-B截面上的剖面圖。
1承載板 2防塵罩 3傳動桿 4小齒輪 5支撐柱 6基礎室 7復位彈簧 8單向離合器 9機架 10機架 11機架 12機架 13增速齒輪 14增速齒輪 15增速齒輪 16增速齒輪 17支撐軸 18支撐軸 19支撐軸 20機架 21機架22機架 23飛輪 24飛輪輸出軸 25彈簧片 26彈簧內圈 27彈簧外圈 28皮帶輪的主動輪29皮帶輪的主動輪 30機架 31皮帶輪的從動輪 32皮帶輪的從動輪 33機架 34發電機輸入軸 35單向離合器 36單向離合器 37聯軸器 38發電機 39軸套具體實施方式
以下實施例僅是示例性的，不構成對本實用新型的限制。申請人認為任何與本實用新型構思相同的其它實施方式應該都是本實用新型所要求保護的。
在
圖1中，在車輛行使方向(如箭頭所示)的路面上，安裝由單邊折頁狀承載板1，在先接近車輛的一側，單邊折頁狀承載板1與路面固聯，另一側則高出路面一定距離，并有防塵罩2與路面相固聯。單邊折頁狀承載板1下方適當位置有若干焊接的或與承載板做成一體的鉸接點，與下方的傳動桿3鉸接。傳動桿3下端的直齒與傳動增速部件的小齒輪(或小齒扇)4嚙合。
單邊折頁狀承載板1下方除鉸接點外的區域內布置由若干定位支撐柱5，以限制承載板1在承受車輛重力后的下移。支撐柱5固定在單邊折頁狀承載板1下端的一個較淺的基礎室6內，傳動桿3的上方有回位彈簧7固定在基礎室6底部與單邊折頁狀承載板1下方的鉸接點之間。
當車輛駛來時，單邊折頁狀承載板1在車輛重力作用下受壓，并使其下部的傳動桿3下移，從而使傳動桿3底部的直齒與小齒輪(或小齒扇)4嚙合傳動。為防止車輛駛過后，回位彈簧7的作用使傳動桿3回升的同時，也將帶動小齒輪(或小齒扇)4的反向旋轉，故在小齒輪(或小齒扇)4的支撐軸部分安裝有單向離合器8。
從圖2中可以看到，在長方形的基礎室6內布置有兩組傳動桿3，并有相應的支撐柱5支撐。
圖3展示了整個系統的布置關系。動力由傳動桿3經過齒面嚙合傳遞到小齒輪(或小齒扇)4時，為防止小齒輪(或小齒扇)反向旋轉，在小齒輪與其支撐軸17之間安裝有單向離合器8。
小齒輪軸17通過軸承支撐在機架9和10上，小齒輪軸17的另一端通過鍵聯接有兩對增速齒輪組13、14和15、16。其中齒輪14和15同軸18，軸18通過軸承支撐在機架11和12上。齒輪14可以是軸18的一部分，也可以是鍵聯接的關系。齒輪16與飛輪23同軸19，齒輪16可以是軸19的一部分，也可以是鍵聯接的關系。
軸19的一端通過軸承支撐在機架20上，另一端通過鍵與飛輪23的輪轂聯接。
飛輪23通過其兩端的輪轂依靠軸承支撐在機架21和22上。飛輪23軸孔的另一端通過鍵聯接裝有飛輪輸出軸24，飛輪輸出軸24的另一端通過軸承支撐在機架30上，并且，在靠近機架30的一端，飛輪輸出軸24與皮帶輪29通過鍵聯接將動力傳遞給小皮帶輪32。從飛輪23輸出端開始，飛輪輸出軸24上依次套裝有三組彈簧組。
每個彈簧組由彈簧片25、彈簧內圈26和彈簧外圈27組成，彈簧片25固定在彈簧內圈26與彈簧外圈27之間。這里彈簧片25為平面蝸卷彈簧。
彈簧組與彈簧組之間的連接關系是在緊鄰飛輪23的第一個彈簧組的彈簧內圈26中心焊有一個軸套39，與飛輪23用螺栓聯結；軸套39與飛輪輸出軸24之間留有間隙，可以有相對轉動。彈簧內圈26的另一端有軸承支撐在飛輪輸出軸24上。彈簧內圈26的外側固連著彈簧片25的一端，彈簧片25的另一端固定在彈簧外圈27的內側。第一個彈簧外圈26的另一端又有一個軸套39與相鄰的第二個彈簧組的彈簧內圈26相焊聯，此彈簧內圈同時固連有第二個彈簧組的彈簧片25，以此類推。所有彈簧組的彈簧內圈26和彈簧外圈27都通過軸承支撐在飛輪輸出軸24上。最后一個彈簧組的末端軸套39與皮帶輪28相連。動力通過一對皮帶輪組28和31傳動，進一步增速，從動皮帶輪31(相對直徑較小)的輪軸34最終與發電機38的輸入軸通過聯軸器37相連。兩個小皮帶輪31和32共軸34，并都是通過單向離合器35和36與軸34相連，兩個單向離合器35和36的安裝方式須使得兩個小皮帶輪31和32中具有較大轉速的皮帶輪真正帶動發電機軸旋轉。
圖4為單個彈簧組的聯接關系圖，是圖3在B-B截面上的剖面圖。從中可以看到，彈簧組由彈簧片25、彈簧內圈26和彈簧外圈27組成。彈簧片25固定在彈簧內圈26與彈簧外圈27之間。這里彈簧片25為平面蝸卷彈簧。
在實際操作中，可以將整個裝置置于路面下的一個空間內，當單向行使的車流碾過承載板1時，承載板1迅速將這一脈動力通過其下的傳動桿3傳遞給下面的能量傳遞和轉化裝置，在經過幾對齒輪的增速后，飛輪24旋即飛轉起來，一方面直接通過皮帶輪組28和31帶動發電機運轉，另一方面，飛輪又通過與其聯接的彈簧組分配一部分的能量給彈簧組，而彈簧組在通過皮帶輪組29和32帶動發電機工作。兩個小皮帶輪31與32中具有較大轉速者將通過單向離合器35和36的超越作用，優先提供給發電機38以動力。之后，發電機38再將發出的具有相對穩定電壓的電流向蓄電池組充電。在同一區域，為了獲得較大的電能輸出，以供應緊急用電之需，或作為小型充電站使用，可以陣列式布置若干套此類裝置，以形成一定規模，形成蓄電池充電供電網絡，作為城鄉道路交通的又一潔凈能源。
權利要求1.道路儲能供電裝置，包括承載部件、傳動增速部件、儲能釋能部件和發電機，承載部件包括一側鉸鏈在路面上、另一側高出路面的承載板和鉸接在承載板下方的傳動桿，傳動桿下端有與一小齒輪嚙合的直齒，小齒輪和其支撐軸間設有單向離合器；儲能釋能部件包括飛輪，其特征在于所述儲能釋能部件還包括與飛輪同軸的若干彈簧組，彈簧組的輸入端與飛輪輸出軸聯接，彈簧組的輸出端和發電機的輸入端聯接。
2.根據權利要求1所述的道路儲能供電裝置，其特征在于所述傳動增速部件由鍵設在小齒輪支撐軸的另一端的若干對增速齒輪組構成，傳動增速部件的輸出端與飛輪聯接。
3.根據權利要求1或2所述的道路儲能供電裝置，其特征在于在彈簧組的輸出端和發電機的輸入端之間增設有皮帶輪組。
4.根據權利要求1或2所述的道路儲能供電裝置，其特征在于每個彈簧組是由彈簧片、彈簧內圈、彈簧外圈組成，彈簧內圈和彈簧外圈之間固接彈簧片，前兩者之間通過彈簧片聯動，彈簧內圈和彈簧外圈共軸同心，但非連一體。
5.根據權利要求3所述的道路儲能供電裝置，其特征在于每個彈簧組是由彈簧片，彈簧內圈，彈簧外圈組成，彈簧內圈和彈簧外圈之間固接彈簧片，前兩者之間通過彈簧片聯動，彈簧內圈和彈簧外圈共軸同心，但非連一體。
6.根據權利要求4所述的道路儲能供電裝置，其特征在于所述彈簧組為一組以上，飛輪與第一組彈簧組的彈簧內圈固定聯接，前一組彈簧組的彈簧外圈和后一組彈簧組的彈簧內圈是固定連接的，最后一組彈簧組的彈簧外圈與發電機的輸入端固定聯接，所有彈簧組均安裝在飛輪的輸出軸上并可繞該軸旋轉。
7.根據權利要求5所述的道路儲能供電裝置，其特征在于所述彈簧組為一組以上，飛輪與第一組彈簧組的彈簧內圈固定聯接，前一組彈簧組的彈簧外圈和后一組彈簧組的彈簧內圈是固定連接的，最后一組彈簧組的彈簧外圈與皮帶輪組的輸入端固定聯接，所有彈簧組均安裝在飛輪的輸出軸上并可繞該軸旋轉。
8.根據權利要求4所述的道路儲能供電裝置，其特征在于所述彈簧組中的彈簧片優選為平面蝸卷彈簧。
9.根據權利要求5所述的道路儲能供電裝置，其特征在于所述皮帶輪組為兩組，兩組中的主動輪與飛輪的輸出軸鍵聯接或與最后一組彈簧組的彈簧外圈固定聯接，從動輪與發電機的輸入端固定聯接。
10.根據權利要求9所述的道路儲能供電裝置，其特征在于在所述從動輪與發電機的輸入端之間還可設置一單向離合器。
11.根據權利要求1或2所述的道路儲能供電裝置，其特征在于在承載板下方除鉸接點外的區域內布置由若干定位支撐，定位支撐固定在承載板下端的一個較淺的基礎室內。
12.根據權利要求3所述的道路儲能供電裝置，其特征在于在承載板下方除鉸接點外的區域內布置由若干定位支撐，定位支撐固定在承載板下端的一個較淺的基礎室內。
13.根據權利要求1或2所述的道路儲能供電裝置，其特征在于在傳動桿的上方有固定在基礎室底部與承載板下方的鉸接點之間的回位彈簧。
14.根據權利要求3所述的道路儲能供電裝置，其特征在于在傳動桿的上方有固定在基礎室底部與承載板下方的鉸接點之間的回位彈簧。
15.根據權利要求1或2所述的道路儲能供電裝置，其特征在于所述單邊折頁狀承載板其高出路面另一側設有與路面相固聯的防塵罩。
16.根據權利要求3所述的道路儲能供電裝置，其特征在于所述單邊折頁狀承載板其高出路面另一側設有與路面相固聯的防塵罩。
17.根據權利要求3所述的道路儲能供電裝置，其特征在于所述皮帶輪組設計成在適當的時候過載打滑。
專利摘要道路儲能供電裝置，包括承載部件、傳動增速部件、儲能釋能部件和發電機，承載部件包括一側鉸鏈在路面上、另一側高出路面的承載板和鉸接在承載板下的傳動桿，傳動桿下端與傳動增速部件中的小齒輪嚙合；傳動增速部件由齒輪組及相應的軸承及其支撐結構組成，齒輪組的輸出端與儲能釋能部件飛輪相連；該裝置的儲能釋能部件由飛輪和彈簧組共同組成。彈簧組的輸入端與飛輪輸出軸聯接，彈簧組的輸出端和發電機的輸入端聯接。系統為了過載保護，在彈簧組的輸出端和發電機的輸入端之間增設有皮帶輪組，以在適當的時候過載打滑。該裝置聯入蓄電池充電供電網絡，作為城鄉道路交通的又一潔凈能源。
文檔編號F03G3/00GK2816401SQ20052004378
公開日2006年9月13日 申請日期2005年7月26日 優先權日2005年7月26日
發明者張春麗 申請人:上海師范大學