发电动力结构和穿戴式发电装置及膝关节保护装置的制作方法

本发明涉及发电设备，更具体地说是指一种发电动力结构和穿戴式发电装置及膝关节保护装置。

背景技术：

人们的生活水平日益提高，手机、数码相机等便携式电子产品已经普及起来，但是，往往会因为电源续航能力差，而导致一些电子产品无法工作。如果要加长续航时间，就要额外携带具有充电功能的电源，增加负重量，这给生活造成很大的困扰。同时，低碳生活、绿色能源越来越受到重视，人一天当中运动产生很大的能量，如果利用起来会满足一部分电子产品的用电量。

现有的便携式发电机结构复，发电方式单一，如中国发明专利：申请号为CN201220345389.X公开的一种便携式发电装置，包括壳体、安装于壳体上端的机械传动组件、安装于壳体下端的与所述机械传动组件连接的微型发电机；所述微型发电机上设有发电机轴，所述发电机轴上套设有可转动的转子；所述机械传动组件包括摆动件、将所述摆动件的来回摆动转化为转子的同向转动的传动件；所述传动件设置在所述摆动件下侧；所述传动件分别与摆动件和转子连接。此专利公开的微型发电装置，发电方式单一，功能单一，不能有效的将日常生活中的人体能有效的利用起来，在生活中将带来很多不便。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供发电动力结构和穿戴式发电装置及膝关节保护装置。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种发电动力结构，包括与发电机固定联接的壳体，还包括固定于壳体内且与发电机传动联接的传动组件；所述传动组件包括动力输出端与发电机传动联接的单向传动机构，与单向传动机构的动力输入端传动联接的动力件；所述的单向传动机构将动力件的正反二个方向的旋转动力均传递为同一方向的旋转动力至动力输出端，以使动力件的正反旋转均可以驱动发电机朝同一方向旋转发电。

其进一步技术方案为：所述的单向传动机构包括作为动力输入端的主动转轴，作为动力输出端的输出转轴；所述的输出转轴通过二个单向传动方向相同的单向传动件分别联接有正转从齿轮和反转从齿轮；所述正转从齿轮直接与主动转轴传动联接，反转从齿轮通过过渡齿轮与主动转轴传动联接；所述输出转轴的一端固定有输出齿轮，所述的输出齿轮与发电机传动联接。

其进一步技术方案为：所述的主动转轴包括与动力件传动联接的主动齿轮、与正转从齿轮啮合的正转齿轮，及与反转从齿轮啮合的反转齿轮；所述的主动齿轮、正转齿轮和反转齿轮固定于设有的主动轴芯。

其进一步技术方案为：所述的单向传动件为单向轴承，单向离合器或棘轮机构。

其进一步技术方案为：所述的动力件与动力输入端之间设有离合机构；所述离合机构包括设于壳体上的离合旋钮，当离合旋钮旋转时，离合机构实现动力件与动力输入端之间的分离或闭合，以实现动力的切断或传递。

其进一步技术方案为：所述的离合机构包括与动力件、动力输入端传动联接的离合齿轮；所述离合齿轮通过固定联接有的离合动力轴设于壳体上；所述离合动力轴的一端套设有止抵于壳体和离合齿轮之间的弹性件，另一端止抵于所述离合旋钮的内侧；所述离合旋钮内侧设有凹陷部和凸起部；当离合旋钮旋转至凹陷部与离合动力轴接触时，离合齿轮与动力件、动力输入端啮合，传递动力；所述凸起部与离合动力轴接触时，离合齿轮与动力件或动力输入端分离，切断动力。

其进一步技术方案为：所述的动力件为与壳体旋转联接的动力转盘，所述动力转盘突出于壳体的外侧设有用于手摇发电的手柄，和/或用于插入摆臂的摆臂槽，动力转盘通过设有动力轴与壳体旋转联接，动力轴上固定有动力齿轮；所述动力齿轮为所述的动力输入端，或者,所述动力齿轮通过设有的变速齿轮组和/或离合机构与所述动力输入端传动联接。

一种穿戴式发电装置，包括所述的发电动力结构，与发电动力结构的动力输出端传动联接的发电机构，与发电动力结构的动力输出端传动联接的发电机构，及与发电动力结构的动力输入端可拆式联接的摆臂机构；所述摆臂机构包括与所述发电动力结构可拆式联接的传动杆；所述传动杆上设有用于与一人体关节的第一活动端固定的第一绑带；所述发电动力结构的壳体设有与一人体关节的第二活动端固定的第二绑带。

其进一步技术方案为：所述的摆臂结构还包括用于固定传动杆的摆臂壳体，所述的摆臂壳体设有所述的第一绑带；所述的人体关节为膝关节或肘关节；所述传动杆设有与摆臂槽匹配的锁扣结构；所述锁扣结构包括对称铰接于摆臂壳体的左锁扣块、右锁扣块，及设于左锁扣块与右锁扣块后端之间的锁紧块；所述左锁扣块与右锁扣块前端之间设有复位弹簧；所述锁紧块与设于摆臂壳体外侧的锁扣旋钮联接；所述锁扣旋钮旋转时，左锁扣块、右锁扣块之间通过复位弹簧张开或闭合，以实现所述传动杆与所述动力件之间的锁紧或松开。

一种膝关节保护装置，包括设于膝关节下方，且与小腿外周固定的下固定件，及设于腠关节上方且与大腿外周固定的上固定件；所述上固定件与下固定件之间设有一个或二个起到支撑作用的铰接机构；所述的铰接机构的旋转方向与膝关节的旋转方向平行；所述的上固定件或下固定件设有一个或二个发电机构，及与发电机构传动联接的动力结构；所述的动力结构为权利要求1所述的发电动力结构；所述的下固定件或上固定件设有与所述发电动力结构传动联接的传动杆；所述发电动力结构的壳体旋转联接有作为动力件的动力转盘，所述传动杆带动所述的动力转盘旋转，所述传动杆和所述动力转盘构成所述的铰接机构。

本发明与现有技术相比的有益效果是：一种发电动力结构，通过单向传动机构将动力件的正反二个方向的旋转动力均传递为同一方向的旋转动力至动力输出端，以使动力件的正反旋转均可以驱动发电机朝同一方向旋转发电，有效地利用往复运动的运动能，节省能量。

一种穿戴式发电装置，通过将摇臂机构及发电机构固定在人体关节两侧的肢体上，通过将人体肢体的往复运动的动能转化成电能，然后输出满足一些电子产品的电能需求，绿色环保发电的同时也达到锻炼身体的目的。

一种膝关节保护装置，将下固定件、上固定件分别固定在膝盖两侧的小腿与大腿上，可以分担一部分膝盖在走路或运动时产生的冲击力，起到保护膝盖的作用。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为本发明一种发电动力结构具体实施例的立体结构图；

图2为本发明一种发电动力结构具体实施例的立体结构的爆炸图；

图3为本发明一种发电动力结构具体实施例的传动组件立体结构图；

图4为本发明一种发电动力结构具体实施例的传动组件的单向传动机构的立体结构图；

图5为本发明一种发电动力结构具体实施例的传动组件的离合机构的立体结构图；

图6为本发明一种穿戴式发电装置及膝关节保护装置具体实施例的立体结构图；

图7为图6的侧视图；

图8为图6的正视图；

图9为本发明一种穿戴式发电装置及膝关节保护装置具体实施例的摆臂机构的立体结构图；

图10为本发明一种穿戴式发电装置及膝关节保护装置具体实施例的摆臂机构的爆炸图；

图11为本发明一种穿戴式发电装置及膝关节保护装置具体实施例的手动发电示意图；

图12为本发明一种穿戴式发电装置及膝关节保护装置具体实施例的安装在人体的示意图。

具体实施方式

为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。

如图1至图5所示，一种发电动力结构10，包括与发电机固定联接的壳体11，及固定于壳体11内且与发电机12传动联接的传动组件13。传动组件13包括动力输出端与发电机12传动联接的单向传动机构131，与单向传动机构131的动力输入端传动联接的动力件132。单向传动机构131将动力件的正反二个方向的旋转动力均传递为同一方向的旋转动力至动力输出端，以使动力件132的正反旋转均可以驱动发电机12朝同一方向旋转发电。

其中，壳11体包括上壳体111与下壳体112，及固定与壳体内用于固定传动组件13的内固定板113。上壳体111、下壳体112及内固定板113通过螺丝固定在一起。壳体11设有用于容纳发电机12及电路板14的容腔，该容腔处于壳体11的一端。同时，该容腔外侧还设有USB插孔的盖板。

单向传动机构131包括作为动力输入端的主动转轴1311，作为动力输出端的输出转轴1312。输出转轴1312通过二个单向传动方向相同的单向传动件1313分别联接有正转从齿轮1314和反转从齿轮1315。本实施例中，单向传动件1313为单向轴承。正转从齿轮1314直接与主动转轴1311传动联接，反转从齿轮1315通过过渡齿轮1316与主动转轴1311传动联接。输出转轴1312的一端固定有输出齿轮1317，并与发电机12设有的齿轮传动联接。

主动转轴1311包括与动力件132传动联接的主动齿轮1321、与正转从齿轮1314啮合的正转齿轮1322，及与反转从齿轮1315啮合的反转齿轮1323。主动齿轮1321、正转齿轮1322和反转齿轮1323固定于设有的主动轴芯1324。

传动件132传输的动力正转时，直接通过正转齿轮1322与正转从齿轮1314传输到发电机12，不需要改变方向；传动件132传输的动力反转时，通过反转齿轮1323、反转从齿轮1315及过渡齿轮1316改变传输方向，致使传输到发电机12的方向与正转时的方向相同。

本实施例中，单向传动件1313为单向轴承，在其它实施例中，也可以采用单向离合器，棘轮机构(如自行车飞轮一样的结构)。

其中，动力件132与动力输入端之间设有离合机构15。离合机构15包括设于壳体上的离合旋钮151，当离合旋钮151旋转时，离合机构15实现动力件与动力输入端之间的分离或闭合，以实现动力的切断或传递。

具体的，离合机构15包括与动力件132传动联接的离合齿轮152，离合齿轮152一端设有弹性件153(在本实施例中为弹簧)，及用于固定离合齿轮152的离合动力轴154。离合动力轴154一端固定有所述的离合齿轮152，另一端延伸至壳体11外侧与所述的离合旋钮151接触(即离合动力轴154的一端套设有止抵于壳体和离合齿轮152之间的弹性件153，另一端止抵于所述离合旋钮151的内侧)。离合旋钮151呈圆形结构并旋转固定于壳体11外侧，内侧一边设有凹陷部1511，另一边设有凸起部1512。凸起部1512与凹陷部1511圆滑过渡，在旋转离合旋钮151过程中，凸起部1512将离合动力轴154向下挤压或弹性件153将离合动力轴154向上顶。当离合旋钮151旋转至凹陷部1511与离合动力轴154接触时，离合齿轮152与动力件131设有的齿轮(或动力输入端)啮合，传递动力；当离合旋钮151旋转至凸起部1512与离合动力轴154接触时，离合齿轮152与动力件131设有的齿轮(或动力输入端)分离，切断动力。

其中，动力件132为与壳体11旋转联接的动力转盘16及若干个变速齿轮组17(在本实施例中出于结构紧凑的考量，齿轮组为一组)。动力转盘16将动力输入，经过变速齿轮组17变速到达上述的离合齿轮151。动力转盘16突出于壳体的外侧设有用于手摇发电的手柄161，和/或用于插入摆臂的摆臂槽162，动力转盘16通过设有动力轴163与壳体11旋转联接，动力轴163上固定有动力齿轮164。动力齿轮164为所述的动力输入端或者通过设有的变速齿轮组17与动力输入端传动联接。

具体的，在兼顾结构和加工方便等情况下，变速齿轮组尽可能多设置，使速度比最大化，这样使在动力件132输入较小角度的旋转也能使发电机12转过较大的角度，让发电量达到最大。

在动力转盘16输入的正转动力，经过变速齿轮组17变速到达离合齿轮152，再经过设有另外一组或多组(本实施例中为一组)变速17齿轮组变速后，到达上述的单向传动机构131；单向传动机构131的正转齿轮1322、正转从齿轮1314传递后，通过同轴的主动齿轮1321传递给与发电机12输入端设有的齿轮，使发电机旋转并发电。

在动力转盘16输入的反转动力，经过变速齿轮组17变速到达离合齿轮152，再经过另外设有的一组或多组(本实施例中为一组)变速齿轮组17变速后，到达上述的单向传动机构131；单向传动机构131的反转齿轮1323、反转从齿轮1315传递后，其中经过过渡齿轮1316将动力的方向进行转换后，通过同轴的主动齿轮1321传递给与发电机12输入端设有的齿轮，使到达电机的传递方向与正转的方向相同，使发电机旋转并发电。

如图6—图8所示，一种穿戴式发电装置Q，包括上述的发电动力结构10，与发电动力结构10的动力输出端传动联接的发电机构30，及与发电动力结构10的动力输入端可拆式联接的摆臂机构40。摆臂机构40包括摆臂壳体41，及与所述发电动力结构10可拆式联接的传动杆42。摆臂壳体41上设有用于与人体关节的第一活动端固定的第一绑带21，同时，发电动力结构10的壳体11设有与人体关节的第二活动端固定的第二绑带22。第一绑带21与第二绑带22一端设有魔术贴，以使绑带的长度可调。

其中，如图9—图10所示，传动杆42设有与摆臂槽162匹配的锁扣结构43。传动杆42与摆臂槽162滑动联接，以适应在关节摆动时，关节的摆动节点与传动杆42摆臂槽162的接触点不重合。如果传动杆42与摆臂槽162做成固定式，关节摆动具有略微的伸缩性，而传动杆42与摆臂槽162不能伸缩，这将给人体的关节运动带来不适应性，影响舒适性。

具体的，锁扣结构43包括对称铰接于摆臂壳体41的左锁扣块431、右锁扣块432，及设于左锁扣块431与右锁扣块432后端之间的锁紧块433。左锁扣块431与右锁扣块432前端之间设有复位弹簧434。锁紧块433长条形结构，两端圆弧过渡，设于两个左锁扣块431与右锁扣块432之间。锁紧块433与设在摆臂壳体41外侧的锁扣旋钮435固定联接。锁扣旋钮435旋转时，左锁扣块431、右锁扣块432之间通过复位弹簧434张开或闭合，以实现锁扣结构43对发电动力结构10的锁紧或松开，从而形成可拆式联接。锁扣块431与右锁扣块432与摆臂槽162接触端设有凸起，以达到锁合的目的，防止脱落。

更具体的，旋转锁扣旋钮435，锁紧块433与左锁扣块431与右锁扣块432平行时，左锁扣块431与右锁扣块432由于复位弹簧434的张力而分开，与摆臂槽162配合时达到锁合的状态；锁紧块433与左锁扣块431与右锁扣块432垂直时，左锁扣块431与右锁扣块432由于锁紧块433张力导致复位弹簧434端压缩收拢，这时与摆臂槽162配合为松开状态。

具体的，穿戴式发电装置安装于人体关节为膝关节或肘关节。可以将装置捆绑膝关节或肘关节两侧的肢体上，利用人体运动能进行发电。也可以将摆臂机构40取下来(如图11所示)，通过手柄161摇动进行发电。多种方式发电，满足不同情况下的发电要求。

发电装置还设有控制电路，控制电路包括储蓄电能的电池，与电池电性连接的充放电电路，及工作指示灯。发电机12发出的电能通过充放电路的稳压稳流等工作后，将电能存储在电池中，电池中的电能再通过充放电路设有用于输出电源的USB接口与其它电子产品电性连接。

于其他实施例中，为了实现本装置的多功能性，控制电路还设有用于检测人体状态的传感器，及控制单元。控制单元设有通讯模块，数据储存模块，显示模块，操控模块及定位模块。传感器可以为血压传感器、心跳传感器等。通讯模块可通过蓝牙、无线wifi、移动网络等与移动终端或服务器终端进行数据交换。数据存储模块可以将传感器传输过来的数据进行保存。显示模块、操控模块可以集合在一个触摸屏。定位模块与GPS、北斗等定位系统进行数据交换。

如图12所示，本发明也可以作为一种膝关节保护装置，包括设于膝关节下方，且与小腿外周固定的下固定件，及设于腠关节上方且与大腿外周固定的上固定件；所述上固定件与下固定件之间设有一个或二个起到支撑作用的铰接机构；所述的铰接机构的旋转方向与膝关节的旋转方向平行；所述的上固定件或下固定件设有一个或二个发电机构，及与发电机构传动联接的动力结构；所述的动力结构为上述的发电动力结构10；所述的下固定件或上固定件设有与所述发电动力结构传动联接的传动杆42；所述发电动力结构10的壳体旋转联接有作为动力输入端的动力转盘16，所述传动杆42带动所述的动力转盘16旋转，所述传动杆42和所述动力转盘16构成所述的铰接机构。

具体的，人在运动或走路时，膝盖是承受很大的冲击力，穿戴本发明可以承受一部分冲击力，起到保护膝盖的作用。安装时，需要让铰接机构的旋转轴线与膝关节的旋转轴线重合或二者的偏差距离控制在2mm之内。

综上所述，一种发电动力结构，通过单向传动机构将动力件的正反二个方向的旋转动力均传递为同一方向的旋转动力至动力输出端，以使动力件的正反旋转均可以驱动发电机朝同一方向旋转发电，有效地利用往复运动的运动能，节省能量。

一种穿戴式发电装置，通过将摇臂机构及发电机构固定在人体关节两侧的肢体上，通过将人体肢体的往复运动的动能转化成电能，然后输出满足一些电子产品的电能需求，绿色环保发电的同时也达到锻炼身体的目的。

一种膝关节保护装置，将下固定件、上固定件分别固定在膝盖两侧的小腿与大腿上，可以分担一部分膝盖在走路或运动时产生的冲击力，起到保护膝盖的作用。

上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。