专利名称：将振动能转换为机械动力能的方法
技术领域：
本发明涉及一种能量转换方法，尤其是一种将振动能转换为机械动力能的方法和
装置。可应用于振动源的地方，如车辆或人流通过公路时产生的振动能量的利用。
背景技术：
自从牛顿发现了地球引力后，人类从未停止过对地球引力的研究利用，并且卓有 成效。在经济社会高速发展的今天，能源成了我们发展的核心问题，而可以作为能源的各种 资源，如矿产资源、水资源、太阳能资源、风能资源等在一定程度上受到时间地域的限制，并 且这些资源也并非是取之不尽、用之不竭的，而且在开发利用过程中需要付出环境污染的 惨重代价，破坏我们赖以生存的地球，因此，开发地球引力能作为能源已被很多人所重视， 提出了 一些设想，制造了 一些装置设备。这些技术通过某些设备或装置摄取了地球引力能 后将其转化成为机械动力能，为实现某些工作服务，如我们的先人用来舂米的水车，就是利 用了以自然界的水为媒介，将地球引力能转换为水的势能并带动水车中杵的运动来舂米。 随着科学技术的发展，现代人将媒介从自然物质发展到了机械产品，产生的动力用途也更 为延伸，如用来发电、做各种动力源等。目前也研究出了一些利用大自然的能量的利用装 置，如风能。但是有些能量如由于人类的活动和大自然的运动与地球引力(振动势能)的 相互作用二产生的能量，没有得到有效利用。
发明内容
本发明的目的就是提供一种将振动能转换为机械动力能的方法和装置，为人类获 得更多的能源。 本发明的技术方案是 —种将振动能转换为机械动力能的方法，其特征在于在一振动源安装一振动能 收集和转换装置，该装置将振动能产生的摇摆转换为转动力矩，该转动力矩储存和匀速后 带动动力轴，该动力轴通过曲柄带动一摇摆装置并为整个装置的转动加速；动力的输出位 置可以从所述的动力轴引出，如在动力轴上安装输出齿轮或链轮，通过传动机构输出转动 力矩；所述的振动源包括车辆或人流通过公路时产生的振动能量。 所述的振动能收集和转换装置包括甩盘机构、柔性连接轴、弹簧、万向偏斜装置、 旋摆式动力传输装置、齿轮箱、储能装置、匀速机构和动力轴，甩盘机构中央转动安装一连 接轴，该连接轴的上端通过一径向连接件与一偏心重锤连接；该连接轴的下端与柔性连接 轴的上端连接，该柔性连接轴的下端与齿轮箱上端的输入轴连接，该齿轮箱下端的输出轴 通过匀速机构与动力轴的上端连接；所述的甩盘机构的下端通过弹簧与下面的万向偏斜装 置的内圈连接，该内圈的下面与旋摆式动力传输装置的上端连接，该万向偏斜装置的外圈 通过一托架安装在一固定架的顶端；所述的动力轴的下端通过一曲柄与所述的旋摆式动力 传输装置的下端中央连接；所述的齿轮箱、储能装置和匀速机构均安装在所述的固定架上。
所述的甩盘机构包括梯形托架、轴承、轴承座、过力矩控制装置以及所述的偏心重锤、径向连接件和连接轴，连接轴通过轴承、轴承座及过力矩控制装置安装在梯形托架的顶 端中央。
所述的径向连接件为一连杆，该连杆的两端分别与偏心重锤和连接轴连接；或，所
述的径向连接件为滑轨和弹簧，滑轨的一端与连接轴连接，在该滑轨的上面设有滑槽，所述 的偏心重锤滑动安装在该滑槽内，在该偏心重锤与连接轴之间连接弹簧。 所述的柔性连接轴包括万向连轴器和软轴，软轴的上端通过万向连轴器与所述的 甩盘机构的连接轴的下端连接，软轴的下端直接或通过另一万向连轴器与所述的齿轮箱上 端的输入轴连接。 所述的万向偏斜装置由内圈、外圈、转动连接件组成，外圈通过两根转动连接件与 所述的托架连接，内圈通过两根转动连接件与外圈连接，内圈的上端与所述的弹簧连接，内 圈的下端与所述的旋摆式动力传输装置连接。 所述的旋摆式动力传输装置包括连接杆和下侧连接板，四根连接杆的中部朝外径 向弯曲，四根连接杆沿圆周均布，该连接杆的上端与万向偏斜装置的内圈连接，该连接杆的 下端与下侧连接板的边缘连接，该下侧连接板的中央与所述的曲柄的下端转动连接。
所述的动力轴转动支撑在一 U形托架的中央，该U形托架的上端与所述的固定架 连接。 所述的储能装置为发条结构；在所述的发条结构装有过力矩控制装置。 该齿轮箱的输出转速不但可以增减，无论输入轴左旋转或右旋转，输出轴都可根
据需要向一个方向旋转。 本发明的优点是将振动能量转换为转动的机械能，可储存利用，为人们提供和利 用新的能源。结构简单，安装方便。
图1是本发明的总体结构示意图； 图2是图1中的万向偏斜装置的俯视图； 图3是本发明甩盘机构的另一实施例的总体结构示意图； 图4是本发明齿轮箱的结构示意图。
具体实施例方式
参见图1和图2，本发明的振动能收集和转换装置包括甩盘机构1、柔性连接轴2、 弹簧3、万向偏斜装置4、旋摆式动力传输装置6、齿轮箱8、储能装置9、匀速机构10和动力 轴ll，甩盘机构1中央转动安装一连接轴105，该连接轴105的上端通过一径向连接件104 与一偏心重锤103连接；该连接轴105的下端与柔性连接轴2的上端连接，该柔性连接轴2 的下端与齿轮箱8上端的输入轴连接，该齿轮箱8下端的输出轴通过匀速机构10与动力轴 11的上端连接；所述的甩盘机构1的下端通过弹簧3与下面的万向偏斜装置4的内圈41连 接，该内圈41的下面与旋摆式动力传输装置6的上端连接，该万向偏斜装置4的外圈42通 过一托架5安装在一固定架12的顶端；所述的动力轴11的下端通过一曲柄111与所述的 旋摆式动力传输装置6的下端中央连接；所述的齿轮箱8、储能装置9和匀速机构10均安 装在所述的固定架12上。
本发明的各组成部分及其工作原理说明如下 1、甩盘机构1 :甩盘机构1主要由梯形托架101、轴承及轴承座102、偏心重锤103、 连杆(作为径向连接件)104、过力矩控制装置108和连接轴105组成，连接轴105通过轴承 及轴承座102、过力矩控制装置108安装在梯形托架101的顶端中央，偏心重锤103通过连 杆104与连接轴105连接。梯形托架101的下端与弹簧3的顶部连接。在运行时，甩盘机 构1与弹簧3顶部一起做锥形摆动，同时偏心重锤103在地球引力的作用下跟着旋转，从而 带动动力轴11旋转而输出能量。 过力矩控制装置108是一种阻尼装置，属于现有技术，其控制原理是甩盘偏心锤 运转摄取的地球引力能大于设备运转所需的能量，当蓄能盘能量储存满时，运行轴阻力加 大，此时过力矩控制装置108动作，使轴的旋转处于空转状态，即使运转也不能向蓄能盘中 注入能量，当蓄能盘继续释放能量，运行轴阻力减小，此时过力矩控制装置108回位，使轴 的旋转处于工作状态，又向蓄能盘中注入能量。 参见图3，甩盘机构1的径向连接件另一实施例为滑轨107和弹簧106，滑轨107 的一端与连接轴105连接，在该滑轨的上面设有滑槽，所述的偏心重锤103滑动安装在该滑 槽内，在该偏心重锤103与连接轴105直接连接弹簧106。在启动时，由于向心力小，偏心重 锤103被弹簧106拉回运行半径较小的位置，当运行速度增加时，由于向心力增加，偏心重 锤103运行在半径较大的位置，有利于摄取地球引力能，更加容易启动。
2、柔性连接轴2 :柔性连接轴2主要由万向连轴器21与软轴22连接组成，其功能 是具备四周偏转且能微拉伸、收縮的功能(可采用螺旋弹簧)，软轴22的上端通过万向连轴 器21与甩盘机构1的连接轴105的下端连接，软轴22的下端直接(或通过另一万向连轴 器21，未图示)与齿轮箱8上端的输入轴连接。该柔性连接轴2作用是将偏心重锤103的 连接轴105与齿轮箱8连接，把偏心重锤103的旋转力矩传递给齿轮箱8，同时起到甩盘机 构1作锥形摆动时既能柔性地跟着改变方向又能传递扭矩。 3、弹簧3 :上与甩盘机构1固定，下与万向偏斜装置4的内圈41固定，当万向偏斜 装置4作旋摆波浪形运动的时候，将动力传递给甩盘机构1，从而使甩盘机构1做锥摆运动。
4、万向偏斜装置4(参见图2):由内圈41、外圈42、转动连接件43组成，外圈42通 过两根转动连接件43与万向偏斜装置托架5转动连接，内圈通过另外两根转动连接件43 与外圈42转动连接，内圈41的上侧与弹簧3连接，内圈41的下侧与旋摆式动力传输装置6 连接，当旋摆式动力传输装置6工作的时候，使万向偏斜装置4的内圈41作完整的旋摆形 波浪运动。 5、万向偏斜装置的托架5 :上部与万向偏斜装置4的外圈42转动连接，下部与固 定架12连接。 6、旋摆式动力传输装置6 :主要由连接杆61、下侧连接板62组成，四根连接杆61 的中部向外径向弯曲，并沿周边均布。四根连接杆61的上端与万向偏斜装置4的内圈41连 接，四根连接杆61的下端与下侧连接板62的周边固定，下侧连接板62的中央与动力轴11 的曲柄(连杆)111的下端转动连接，由于曲柄111是拐臂结构，所以动力轴11旋转的时候 带动下侧连接板62做锥摆运动，下侧连接板62做锥摆运动的动力通过四根连接杆61带动 偏斜装置4的内圈41作完整的旋摆形波浪运动。 7、托架7 :U形托架7的中央转动支撑所述的动力轴11，该U形托架7的上端与所述的固定架12连接。托架7用于固定动力轴ll，使其正常工作。 8、齿轮箱8 :固定安装在固定架12的上端平面上，齿轮箱8上端的输入轴与柔性 连接轴2的下端连接，齿轮箱8下端的输出轴与储能装置9连接，起调整转速传递转矩的作 用。 齿轮箱8的结构参见图4，包括第一齿轮81、第二齿轮82、第三齿轮83、第四齿轮 84、第五齿轮85、第六齿轮86、第七齿轮87、第八齿轮80第一单向轴承88和第二单向轴承 89。 该齿轮箱8的输出转速不但可以增减，无论输入轴左旋转或右旋转，输出轴都可 根据需要向一个方向旋转。其工作原理是当输入轴带动齿轮81顺时针旋转的时候，齿轮 81带动齿轮82逆时针旋转，此时安装在齿轮85中的单向轴承88工作，使齿轮82带动齿 轮85逆时针旋转，从而齿轮85带动齿轮80顺时针旋转的同时带动了输出轴顺时针旋转； 当齿轮81顺时针旋转的同时，也带动了齿轮83逆时针旋转，齿轮83带动齿轮84逆时针旋 转，齿轮84带动了齿轮86顺时针旋转，由于齿轮86顺时针旋转时安装在齿轮87中的单向 轴承89空转不工作，也不能带动齿轮87工作了 ，齿轮87空转，也不能带动齿轮80工作了 。
当输入轴带动齿轮81逆时针旋转的时候，齿轮81带动齿轮83顺时针旋转，齿轮 83带动齿轮84顺时针旋转(因齿轮83齿轮84同轴)，齿轮84带动齿轮86逆时针旋转， 由于齿轮86逆时针旋转时单向轴承89处于工作状态，从而齿轮86带动齿轮87逆时针旋 转，齿轮87带动齿轮88顺时针旋转的同时带动了输出轴顺时针旋转；当齿轮81逆时针旋 转的同时，也带动了齿轮82顺时针旋转，此时安装在齿轮85中的单向轴承88空转不工作， 也就不能带动齿轮85工作了。 这样就完成了无论输入轴顺时针旋转或逆时针旋转，都能使输出轴顺时针旋转的 调整工作。 齿轮箱8也可采用现有技术，输出转速可以调节，无论输入轴左旋转或右旋转，输 出轴都可根据需要向一个方向旋转。 9、储能装置9:内部的结构原理与时钟的发条结构原理一样，主要起储存能量、释 放能量的作用。亦可在发条结构安装一个过力矩控制装置。 10、匀速机构由于储能装置9释放的能量过于急速化，转速太快，转速太快的时 候均速结构增加阻力，使转速降低，转速太低的时候减少阻力，使转速增加。为现有技术。
12、固定架起支撑、固定各结构的作用。 本发明在应用时，将固定架12固定在振动源附近，其工作原理是
当储能装置9释放能量的时候，通过匀速机构10的调控，使动力轴11具有一定的 转速，带动旋摆式动力传输装置6的下部也以同样的转速做锥摆运动，旋摆式动力传输装 置6的四根连接杆61传动顶部的万向偏斜装置4 一起运动，由于万向偏斜装置4的特殊结 构，使内圈41其作完整的旋摆形波浪运动；当万向偏斜装置4作旋摆波浪形运动的时候，安 装在万向偏斜装置4上的弹簧3必然要发生非常态下的运动，运动的结果是甩盘机构1上 的梯形托架101带着偏心重锤103和连杆104 —起做锥形摆动，偏心重锤103在地球引力 的作用下跟着旋转，从而带动柔性连接轴2旋转输出能量储存在储能装置9中，储能装置9 在释放能量提供运转，从而完成一个周期的能量循环。动力的输出位置可以从动力轴11引 出，如在动力轴ll上安装输出齿轮(链轮)13，通过传动机构输出转动力矩。
权利要求
一种将振动能转换为机械动力能的方法，其特征在于在一振动源安装一振动能收集和转换装置，该装置将振动能产生的摇摆转换为转动力矩，该转动力矩储存和匀速后带动动力轴，该动力轴通过曲柄带动一摇摆装置并为整个装置的转动加速；动力的输出位置可以从所述的动力轴引出，如在动力轴上安装输出齿轮或链轮，通过传动机构输出转动力矩；所述的振动源包括车辆或人流通过公路时产生的振动能量。
2. 根据权利要求1所述的将振动能转换为机械动力能的方法，其特征在于所述的振 动能收集和转换装置包括甩盘机构、柔性连接轴、弹簧、万向偏斜装置、旋摆式动力传输装 置、齿轮箱、储能装置、匀速机构和动力轴，甩盘机构中央转动安装一连接轴，该连接轴的上 端通过一径向连接件与一偏心重锤连接；该连接轴的下端与柔性连接轴的上端连接，该柔 性连接轴的下端与齿轮箱上端的输入轴连接，该齿轮箱下端的输出轴通过匀速机构与动力 轴的上端连接；所述的甩盘机构的下端通过弹簧与下面的万向偏斜装置的内圈连接，该内 圈的下面与旋摆式动力传输装置的上端连接，该万向偏斜装置的外圈通过一托架安装在一 固定架的顶端；所述的动力轴的下端通过一曲柄与所述的旋摆式动力传输装置的下端中央 连接；所述的齿轮箱、储能装置和匀速机构均安装在所述的固定架上。
3. 根据权利要求2所述的将振动能转换为机械动力能的方法，其特征在于所述的甩 盘机构包括梯形托架、轴承、轴承座、过力矩控制装置以及所述的偏心重锤、径向连接件和 连接轴，连接轴通过轴承、轴承座及过力矩控制装置安装在梯形托架的顶端中央。
4. 根据权利要求3所述的将振动能转换为机械动力能的方法，其特征在于所述的径 向连接件为一连杆，该连杆的两端分别与偏心重锤和连接轴连接；或，所述的径向连接件为 滑轨和弹簧，滑轨的一端与连接轴连接，在该滑轨的上面设有滑槽，所述的偏心重锤滑动安 装在该滑槽内，在该偏心重锤与连接轴之间连接弹簧。
5. 根据权利要求2所述的将振动能转换为机械动力能的方法，其特征在于所述的柔 性连接轴包括万向连轴器和软轴，软轴的上端通过万向连轴器与所述的甩盘机构的连接轴 的下端连接，软轴的下端直接或通过另一万向连轴器与所述的齿轮箱上端的输入轴连接。
6. 根据权利要求2所述的将振动能转换为机械动力能的方法，其特征在于所述的万 向偏斜装置由内圈、外圈、转动连接件组成，外圈通过两根转动连接件与所述的托架连接， 内圈通过两根转动连接件与外圈连接，内圈的上端与所述的弹簧连接，内圈的下端与所述 的旋摆式动力传输装置连接。
7. 根据权利要求2所述的将振动能转换为机械动力能的方法，其特征在于所述的旋 摆式动力传输装置包括连接杆和下侧连接板，四根连接杆的中部朝外径向弯曲，四根连接 杆沿圆周均布，该连接杆的上端与万向偏斜装置的内圈连接，该连接杆的下端与下侧连接 板的边缘连接，该下侧连接板的中央与所述的曲柄的下端转动连接。
8. 根据权利要求2所述的将振动能转换为机械动力能的方法，其特征在于所述的动 力轴转动支撑在一 U形托架的中央，该U形托架的上端与所述的固定架连接。
9. 根据权利要求2所述的将振动能转换为机械动力能的方法，其特征在于所述的储 能装置为发条结构；在所述的发条结构装有过力矩控制装置。
全文摘要
一种将振动能转换为机械动力能的方法，在一振动源安装一振动能收集和转换装置，该装置将振动能产生的摇摆转换为转动力矩，该转动力矩储存和匀速后带动动力轴，该动力轴通过曲柄带动一摇摆装置并为整个装置的转动加速；动力的输出位置可以从所述的动力轴引出，如在动力轴上安装输出齿轮或链轮，通过传动机构输出转动力矩；所述的振动源包括车辆或人流通过公路时产生的振动能量。优点是将振动能量转换为转动的机械能，可储存利用，为人们提供和利用新的能源。结构简单，安装方便。
文档编号F03G7/08GK101701577SQ20091025000
公开日2010年5月5日 申请日期2009年12月1日 优先权日2009年12月1日
发明者龙贵新 申请人:龙贵新