专利名称：用于将围绕两个旋转轴的双向旋转运动转换为围绕单个旋转轴的单向旋转运动的装置和 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及运动传动的领域，且涉及能量产生的领域。明确地说，本发明涉及一种 用于将围绕两个轴或两个旋转轴上的双向旋转运动转换为围绕单个轴的单向旋转运动的 装置，且涉及一种使用所述装置的动力产生系统。
背景技术：
以Yedidia Sollel Tel Aviv的名义的US 6247308揭示用于将围绕第一轴的旋 转运动转换为围绕垂直于第一轴的第二轴的旋转运动的传动装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于将围绕两个轴的双向旋转运动转换为围绕单个轴 的单向旋转运动的装置。与现有技术相比，本发明允许从两个垂直轴上的两个输入旋转运动得到单一旋转 方向上一输出旋转轴上的旋转运动，输出旋转轴的旋转方向由装置的构造设定。不论输入旋转运动的方向如何，输出旋转轴的旋转方向均为固定的且始终相同。此装置可随后用于动力产生系统中。实际上，引入不稳定性的构件可提供在两个输入轴中的至少一者上，其驱动输入 轴中的至少一者旋转，不论在顺时针还是逆时针方向上。如果所述引入不稳定性的构件与装置一起适当地设置到在所述构件上作用的适 宜的环境中，那么可获得单一旋转方向上输出轴的连续旋转。不稳定性引入构件可采取(例如)具有若干面的形状的形式，每一面在不同平面 中。所述形状随后附接到旋转运动转换装置的两个输入轴中的至少一者，且如较早陈述，组 合件布置到在所述形状的所述面中的至少一者上作用的环境(例如，流体流)中。所述环 境在所述形状的所述面中的至少一者上的作用将导致所述形状的三维运动，且因此导致旋 转运动转换装置的输入轴中的至少一者的不论顺时针还是逆时针的旋转运动，这又将导致 输出旋转轴上的单一旋转方向上的旋转运动。动力产生装置(例如，交流发电机)可布置于输出轴上，以便能够利用输出轴的运 动产生动力。此装置的应用可为(例如)使用水流的动力产生装置。当不稳定性引入构件随着 水流移动时，此系统对环境是友好的，因为其将不对水生野生动物产生伤害，与例如涡轮机 (其叶片可能伤害野生动物)等当前动力产生装置相反。所述系统可用于海洋中(不论离 岸还是靠近海岸)以及河流中。本发明的旋转运动转换装置可根据应用而具有不同尺寸(几厘米到几米)。当用 于海洋中时，动力产生系统、旋转运动转换装置和不稳定性引入构件的尺寸(几米)使得其可从流中收集重要量的能量。系统的唯一需要与水接触的部分是不稳定性引入构件，因此旋转运动转换装置及 其各种机构不需要浸没，借此与例如涡轮机相比减少机械部件的腐蚀，涡轮机的一有效部 件需要浸入才能适当操作。系统的不同部件的维修容易程度也得到改进。整个系统还可根 据应用布置为完全浸没的密封单元。动力产生系统还可具有稍许小的尺寸( m)以适于配合在任何种类的船舶(例 如，帆船)中。所述系统可用于为帆船产生动力以装载电池，例如所述系统浸没且电连接到 船只。系统的浸没部分可从水流或从潮汐或从任何种类的波浪收集能量，且利用输出轴上 的交流发电机从输入轴上的移动中产生动力。这可能是有用的，尤其因为船舶如今装备有 需要加电的许多电子装置。本发明的动力产生系统允许在船上具有较少电池，从而为其它 负载留下更多空间，且还允许度过更长时间而不需要去港口装载电池。动力产生系统还可与气流一起使用以在水流无法使用且动力为必需的远程环境 中产生动力。本发明的动力产生系统还可具有小尺寸(cm)以能够由人或动物携带，人或动物 的运动产生输入轴上足够的不稳定性以导致输出轴的旋转。可借此产生少量能量以对例如 用以跟踪野生动物的GPS标识器或手机(其电池可由此系统加电)等低功率电子或电装置 加电。所述装置的另一实施方案可以是在上面有人在行走的表面以下使用。人的脚步在 所述表面上引起的振动可以是不稳定性的来源，所述不稳定性随后用作对根据本发明的串 联的一个或若干动力产生系统的输入，以从由人在表面上行走产生的振动中产生动力。这 可在许多人在行走的地方(例如，车站、机场等)使用。所产生的动力的量可借助输入轴与输出旋转轴之间的机械传动构件根据输入轴 与输出旋转轴之间的齿轮比而改变。根据本发明的装置可在不稳定性可用作输入以产生动力的各种情形中使用。举例来说，所述装置可在厨房或家中其它地方(其中使用轴的末端处的旋转运 动)使用。根据本发明的装置还可用于(例如)工厂(其中用户必须产生旋转运动)中。因 而可使用本发明，从而避免用户的RSI (重复性劳损)的风险。本发明的装置还可用于例如溜冰板等玩具(其中用户借助板上的三维运动产生 旋转运动)中。残疾人也可容易地使用所述装置，装置的一端处的不稳定性产生输出轴的旋转运 动。此特定用途可存在许多应用，例如作用于机械装置上以帮助残疾人的日常生活。输入轴与输出轴之间的尺寸、齿轮比以及传动构件可适于装置的产生动力源的特 定用途。在申请案中，除非另外陈述，否则双向在应用于围绕旋转轴的旋转运动时表示围 绕轴的可以是顺时针和逆时针两个方向的旋转运动。类似地，除非另外陈述，否则单向在应用于围绕旋转轴的旋转运动时表示围绕轴 的可以是顺时针或逆时针的旋转运动。因此，本发明的一目的是一种从作为输入的任何双向旋转运动产生作为输出的单向旋转运动的装置，其包括第一输入旋转轴；第二输入旋转轴，其垂直于所述第一输入旋转轴；输出旋转轴；传动构件，其提供在所述第一输入旋转轴与所述输出旋转轴之间以及所述第二输 入旋转轴与所述输出旋转轴之间，以便将所述第一输入旋转轴上和/或所述第二输入旋转 轴上的顺时针或逆时针旋转运动转换为所述输出旋转轴上的单向旋转运动，所述装置的特 征在于所述第一输入旋转轴中的一者与所述输出旋转轴相同。优选地，所述第一输入旋转轴与所述输出旋转轴之间的传动构件以及所述第二输 入旋转轴与所述输出旋转轴之间的传动构件每一者包括至少一对单向部件，其中对于每一 对，一个部件由对应输入旋转轴上的第一旋转方向激活，所述对的另一部件由对应输入旋 转轴上的与第一旋转方向相反的第二旋转方向激活。单向部件可以是单向离合器、单向液压涡轮机、液压泵、液压驱动装置等。优选地，从第一输入旋转轴到输出旋转轴的传动构件以及从第二输入旋转轴到输 出旋转轴的传动构件是独立的。来自第一输入旋转轴的传动因此直接在输出旋转轴上传动，且来自第二输入旋转 轴的传动直接在输出旋转轴上传动。优选地，输入旋转轴与输出旋转轴之间的传动构件是齿轮、链和嵌齿、皮带和滑轮 轮、液压驱动装置及其任何组合中的任一者。举例来说，输入轴与输出轴之间的旋转的传动可经由机械传动构件或经由流体。优选地，轴安装成与两个输入旋转轴对准以在两个输入旋转轴上提供双向输入旋 转运动。优选地，轴安装成与输出旋转轴对准，单向旋转输出运动通过传动构件转移到所 述轴。优选地，第一输入旋转轴与输出轴之间以及第二输入旋转轴与输出轴之间的齿轮 比是相同的。优选地，第一输入旋转轴与输出轴之间以及第二输入旋转轴与输出轴之间的齿轮 比是不同的。优选地，针对输入旋转轴的传动构件为液压驱动装置，输入旋转轴上的任何双向 旋转运动产生输出流体流，装置的输出单向旋转运动由经由流体流驱动的单向液压涡轮机 产生。本发明的另一目的是一种动力产生系统，、其包括如上文界定的所述装置；输入构件，其与系统的外部环境协作以在输入旋转轴中的任一者上产生任何双向 旋转运动；动力产生构件，其提供在输出旋转轴上以从输出旋转轴上产生的单向旋转运动产 生动力。优选地，所述动力产生构件为交流发电机。优选地，外部环境为流体流。
优选地，所述外部环境是海洋且所述输入构件由球形浮标组成，两个平行梁形成 到所述球形浮标中，两个梁在使用中在相同的大体水平平面上形成球体的弦，所述装置枢 转地安装在这两个平行梁之间，所述装置相对于所述梁的枢转轴组成所述装置的第一输入 旋转轴，一重物枢转地悬吊到所述装置，所悬吊重物的枢转轴垂直于第一输入旋转轴且组 成所述装置的第二输入旋转轴，第二重物在中心固定到浮标的基底，且所述浮标具有偏移 锚具，所述偏移锚具产生浮标的不稳定移动且因此产生其两个输入旋转轴上装置的旋转以 在所述装置的输入旋转轴上提供双向旋转移动。优选地，两个平行梁形成在球体的中心水平平面中。
现将参看附图进一步描述本发明，附图上图1是根据本发明第一实施例用于将围绕两个输入轴的双向旋转运动转换为围 绕一个输出轴的单向旋转运动的旋转运动转换装置的透视图；图2是图1的装置的立面图；图3是图1的装置的侧视图；图4是在本发明另一实施例中根据本发明的装置的透视图；图5是穿过图4的截面AA的视图；图6是穿过图4的截面BB的视图；图7是图5的细部D的立面图；图8A到8C分别是穿过图7的截面EE、FF和GG的视图；图9是穿过图4的截面CC的视图；图10是类似于图9的视图，其具有输入轴与输出轴之间的第三旋转运动转换实施 例；图11是在本发明另一实施例中根据本发明的装置的剖开侧视图；图12是图11的实施例中的装置的剖开立面图；图13A、13B、13C是根据本发明一实施例的动力产生系统的俯视图、正视图和侧视 图；图14是根据本发明的装置的第五实施例的俯视图；以及图15展示图14的装置中使用的液压泵。
具体实施例方式现参看图1-3，描绘用于将围绕两个垂直的输入旋转轴的双向旋转运动转换为围 绕单一输出旋转轴的单向旋转运动的装置的第一实施例，此实施例中输入旋转轴与输出旋 转轴之间的齿轮比为1 1。在此实施例中，输出轴1可旋转地安装在输出旋转轴(也以参考数字1表示)上。下文更充分描述的可旋转外壳5以下文更充分描述的方式可旋转地安装在所述 轴1上，所述可旋转外壳5的旋转轴与输出旋转轴1相同，且组成第一输入旋转轴(也表示 为1)。下文更充分描述的轴2可旋转地安装在输出轴1的一端IB处，垂直于输出轴1，并组成垂直于第一输入旋转轴且垂直于输出旋转轴的第二输入旋转轴。轴1通过安装在设置于水平支撑部件4上的两个平行间隔开的垂直壁3A、3B的相 应中心处的两个轴承2A、2B而支撑在一端IA处。轴1的另一端IB上的外壳5形成有两个中空圆柱形部分5A、5B，其纵向方向垂直 且具有不同长度，圆柱形部分5A在输出旋转轴1的方向上。圆柱形部分5A在其末端中的一者处连接到圆柱形部分5B的中心，借此形成T形 外壳5。圆柱形部分5A的另一端支撑轴承2D以支撑轴1，其末端IB在圆柱形部分5A内部。外壳5可经驱动为当从图2的左手侧观看时顺时针或逆时针围绕轴1旋转。在以下描述中，除非另外陈述，否则旋转方向将视为从图2的左手侧观看。安装在轴1的末端1A、1B中间的齿轮传动(gearing)机构包括三个伞齿轮6A、6B、 6C，两个伞齿轮6A、6B安装在轴1上，且经由第三伞齿轮6C啮合，所述第三伞齿轮6C由安 装在第三垂直壁3C的中心处的第三轴承2C支撑，所述第三垂直壁3C安装在垂直于前两个 壁3A和3B的水平支撑部件4上。由轴承2D支撑的第一单向离合器7A(当外壳5的圆柱形部分5A顺时针旋转时锁 定在轴1上)设置于外壳5与第一伞齿轮6A之间。第二单向离合器7B与伞齿轮6B —起安装，当伞齿轮6B顺时针旋转时所述单向离 合器锁定在轴1上。因此，外壳5的圆柱形部分5A的顺时针运动将导致单向离合器7A锁定在轴1上 (在其末端IA处)。伞齿轮6A的顺时针旋转运动导致伞齿轮6C顺时针旋转(参看图2)， 其又导致伞齿轮6B逆时针旋转，借此不将单向离合器7B锁定在轴1上。外壳5的圆柱形 部分5A的顺时针旋转运动因此导致输出轴1经由单向离合器7A顺时针旋转。类似地，当外壳5的圆柱形部分5A逆时针旋转时，单向离合器7A不锁定在轴1上， 且外壳5的圆柱形部分5A的旋转运动经由伞齿轮6A、6C传动到到伞齿轮6B。伞齿轮6A的 逆时针旋转运动导致伞齿轮6C逆时针旋转(参看图2)，其又导致伞齿轮6B顺时针旋转，借 此将单向离合器7B锁定在轴1上。外壳5的圆柱形部分5A的逆时针旋转运动因此导致轴 1经由单向离合器7B顺时针旋转。由伞齿轮6A、6B、6C以及单向离合器7A和7B形成的齿轮传动机构借此确保第一 圆柱形部分5A的不论顺时针还是逆时针的任何旋转均导致输出轴1顺时针旋转。第二输入轴2分别具有两个半部2A、2B。这两个半部由两个轴承8A、8B支撑在外壳5的第二圆柱形部分5B的每一端处。每一半部2A、2B部分引入在外壳5的圆柱形部分5B中，轴2的两个半部2A、2B的 末端2A1、2B1引入在外壳5的圆柱形部分5B中分别支承伞齿轮9A、9B，输入轴2的两个半 部2A、2B的另外两端2A2、2B2从外壳5的圆柱形部分5B的每一侧突出。两个半部2A、2B的伞齿轮9A、9B在轴1的末端IB处与第三伞齿轮9C啮合，其中 外壳5的两个圆柱形部分5A、5B连接。部分10形成有连接到第三壁12的两个平行壁11A、11B，第三壁12垂直于两个壁 IlAUlB0每一壁IlAUlB在其中心处分别具有单向离合器13A、13B。两个半部2A、2B的末端2A2、2B2分别与由壁IlAUlB支撑的单向离合器13A、13B啮合。
当从图3的前方观看时，单向离合器13A当逆时针旋转时锁定，且单向离合器13B 当顺时针旋转时锁定。如果我们具体参看图3，部分10的从顶部到底部的旋转导致轴2的半部2A的单向 离合器13A锁定，以使半部2A逆时针旋转(当从图3的前方观看时)，单向离合器13B保持 未锁定。轴2的半部2A的逆时针旋转导致伞齿轮9A逆时针旋转(当从图3的前方观看 时)，且因此导致伞齿轮9C顺时针旋转。类似地，部分10的从底部到顶部的旋转导致轴2的半部2B的单向离合器13B锁 定，以使半部2B逆时针旋转(当从图3的前方观看时)，单向离合器13A保持未锁定。轴2的半部2B的逆时针旋转导致伞齿轮9B逆时针旋转(当从图3的前方观看 时)，且因此导致伞齿轮9C顺时针旋转。因此，围绕轴2的不论顺时针还是逆时针的任何旋转均导致轴1的顺时针旋转。外壳5围绕旋转轴1的任何旋转也导致轴1的顺时针旋转。在参看图1-3描述的后一实施例中，输入轴与输出轴之间的齿轮比为1 1。在此齿轮比1 1的情况下，转矩出现在轴1的末端IB处。随齿轮比增加的此 转矩可使用输入轴与输出轴之间的其它传动构件来减小，如参考本发明的第二实施例所阐 释。图4-9描述本发明的另一实施例，其中输入齿轮与输出齿轮之间的传动是借助滑 轮和皮带，其抑制轴末端IB处的转矩。如从图4可看出，根据本发明第二实施例的装置形成有移动外壳50，其由轴承51 支撑在中空盘52中，所述盘安装在水平支撑部件40的垂直壁30上，如图4所示。移动外壳50分别形成有两个圆柱形垂直部分50A和50B，其纵向方向分别与两个 输入旋转轴1和2的方向匹配。圆柱形部分50A的纵向方向对应于输出轴S的方向，且圆 柱形部分50B的纵向方向对应于垂直于输出轴S的方向，输出轴S的方向组成输出旋转轴。外壳50可围绕输出轴S顺时针或逆时针旋转。圆柱形部分50B的每一端分别为垂直壁IlOA和110B，仅在此实施例中垂直壁 IlOA在其中心处具备轴承(相应地130A)。这些轴承130A类似于图2的轴承支撑输入轴2的两个半部(图上仅展示半部2A)， 其在外壳50内部的末端支承类似于图2和3的部分10的元件，此实施例中未展示。至于 先前图2和3，当从图4的左手侧观看时，所述部分可围绕输入轴2的两个半部2A顺时针或 逆时针旋转。在下文中，且除非另外陈述，否则旋转方向将是从图4的左手侧观看到的方向。如果我们更具体参看图5A，我们可更详细地看到从输入轴2到输出轴S的传动，其 参看图4中的外壳50的圆柱形部分50B的壁IlOA来阐释。如从图5可看到，输入半轴2A为中空的。中间轴I由半输入轴2A内部的轴承支撑。半输入轴2A在其远端2A1处支撑平坦矩形条90A，其表面平行于壁110A。如从图7可看到，此矩形条的远端分别形成有两个孔Tl和T2，两者均为半输入轴 2A的方向上的平坦矩形条90A中的通孔，两个孔Tl、T2在垂直条90A的远端处径向间隔。
第一孔Tl支承第一轴91，所述第一轴91从条90A的两侧突出，且第二孔支承第二 轴92，所述第二轴92仅从平坦矩形条90A的面对圆柱形部分50B的内部的表面突出，而不 从平坦矩形条90A的面对壁IlOA的内表面的表面突出。轴91的从矩形条90A朝壁IlOA的内表面突出的末端支承可与轴91 一起旋转的 轮93，所述轮93在内部环形圈94上行进，所述内部环形圈94在圆柱形部分50B的内部圆 柱形壁上的厚度对应于轮93的厚度，环形圈94设置在壁IlOA的内侧上。轴91的朝向圆柱形部分50B的内部的另一端以此次序从平坦矩形条90A的表面 支承齿轮95和滑轮96，两者均可围绕轴91旋转，滑轮96并入有单向离合器。轴92以此次序从平坦矩形条90A的表面支承齿轮95'(与轴91上的齿轮95啮 合)和滑轮96'，齿轮95'和滑轮96'两者均可围绕轴旋转，且滑轮96'并入有单向离合 器，滑轮96和96'的单向离合器锁定于相同旋转方向(当从图8C的前方观看时，顺时针) 上。中间轴I也支承滑轮97，其在垂直方向上直接位于滑轮96和96'的下方。皮带98连接滑轮96、96'和97，如图9所示，其中皮带98由并入有平坦矩形条 90A的单向离合器的滑轮96和96'驱动，以便使用滑轮97使中间轴I旋转。当输入半轴2A顺时针旋转时，平坦矩形条90A围绕半轴2A顺时针旋转，从而导致 轮93在内部环形圈94上行进，所述轮逆时针旋转，如从图8A观看。因此，轴91将通过轮 93逆时针旋转，齿轮95也将逆时针旋转。滑轮96的单向离合器不锁定，因此滑轮96自由 转动(freewheeling)。齿轮95的逆时针旋转导致轴92上齿轮95'的顺时针旋转。因此，轴92顺时针旋 转，滑轮96'也将顺时针旋转，这是由于所述滑轮96'中并入的单向离合器的锁定。皮带98因此由滑轮96'驱动，且皮带本身使滑轮97顺时针旋转。滑轮的顺时针旋转随后导致中间轴I顺时针旋转。类似地，当半输入轴2A逆时针旋转时(如从图9观看)，平坦矩形条90A围绕半输 入轴逆时针旋转，从而导致轮93在内部环形圈94上行进，所述轮93顺时针旋转，如从图8A 观看。因此，轴91将通过轮93的顺时针旋转而顺时针旋转，轴91的第一齿轮95也将顺时 针旋转。轴91的滑轮96将顺时针旋转，其所并入的单向离合器在此旋转方向上锁定。轴91的第一齿轮95的顺时针旋转导致轴92的第二齿轮95'的逆时针旋转。轴 92逆时针旋转，滑轮96'的所并入的单向离合器将不锁定，且滑轮96'将自由转动。当从图8C观看时顺时针旋转的滑轮96驱动皮带98，使得其顺时针转动，如从图9 观看。如先前看到，皮带98在中间轴I上旋转滑轮97，借此使中间轴顺时针旋转。轴2的半轴2A的顺时针旋转或逆时针旋转因此导致中间轴I的顺时针旋转。中间轴I的旋转随后通过类似于图3中描绘的齿轮构件9A、9B且此实施例中未展 示的齿轮构件传动到输出轴S。图6说明图4的外壳50的圆柱形部分50A的旋转运动传动到输出轴S的方式。安装在壁30的中空盘52上的轴承51支撑圆柱形部分50A。接触中空盘52的外壳50的圆柱形部分50A的端壁在其中心处具有开口 53，其连 接到中空圆柱体54。输出轴S朝中空盘52的内部通过开口 53和圆柱体54，如图6所示。仍参看图6，圆柱体54在其位于中空盘52内部的末端处具有平坦矩形条90B，其构造类似于图5、8、8A-8C和9的平坦矩形条90A的构造。类似于参看图5、8、8A_8C和9详细描述的组合件的组合件用于借助设置在输出轴 S上的滑轮99 (类似于中间轴I上的滑轮97)驱动输出轴S单向旋转，所述中间轴I借助皮 带连接到并入有平坦矩形条90B上的单向离合器的齿轮和滑轮，如上文参看图5、8、8A-8C 和9详细描述。图10展示非常类似于上文详细描述的实施例的第三实施例，其中皮带和滑轮被 齿轮代替。齿轮196、196'和197代替滑轮96、96'和97，而齿轮198代替皮带98。外壳 的结构在其它方面类似。图11和12展示第四实施例。外壳的外部结构与图4中相同，但内部机械传动改变。为了更清楚而仅展示来自横截于输出轴的圆柱形部分50B中的输入轴的传动，来 自与输出轴平行的输入轴的传动与先前参看图6描述的相同。在此第四实施例中，输入轴2在圆柱形部分50B的每一端处由两个轴承230A和 230B支撑。在外壳50的圆柱形部分50B内部，轴2支撑大齿轮294。齿轮294的半径稍许 小于圆柱形部分50B的内部部分的半径。齿轮294与输入轴2 —起顺时针以及逆时针旋转。彼此平行的两个板290A和290B提供在外壳50的圆柱形部分50A内部，其从外壳 的底部向外壳的顶部垂直延伸，板290A和290B如图12所示从外壳50的圆柱形部分50A 的中心部分移位。板290A和290B的表面平行于输出轴S的方向。两个轴291和292在两个板290A与290B之间延伸，所述两个轴在每一板上支撑到 通孔中，所述通孔分别为形成在板290A和290B上分别处于输出轴S上方一距离处的T21、 T22 和 T23、T24。第一轴将小齿轮293支承在板290Α的与输出轴S相对的一侧上，所述小齿轮293 与大齿轮294啮合，且与第一轴291 —起顺时针或逆时针旋转。在两个板290Α与290Β之 间，第一轴291类似于参看图7描述的系统以此次序支承联锁齿轮295和第一蜗轮296。第二轴292不突出到两个板290Α与290Β之的空间外部，且以此次序支撑第二联 锁齿轮295'(其与第一联锁齿轮295啮合)以及第二蜗轮296'。蜗轮296和296 ’每一者包含单向离合器，两个单向离合器锁定于相同旋转方向 上，且两者与输出轴S啮合以当其被激活(所并入的单向离合器锁定)时驱动输出轴S旋 转。类似于参看图7描述的系统，当输入轴顺时针旋转时，如从图11看到，大齿轮294 也顺时针旋转。大齿轮驱动小齿轮293逆时针旋转。假设第一蜗轮296中并入的单向离合器在轴 291顺时针旋转时锁定，那么小齿轮的逆时针旋转不锁定蜗轮296。轴291的逆时针旋转经由联锁齿轮295和295'带来第二轴292的顺时针旋转。第二轴292的顺时针旋转又锁定第二蜗轮296'中并入的单向离合器，从而导致 输出轴S顺时针旋转。类似地，当输入轴2逆时针旋转时，蜗轮296将锁定(蜗轮296'保持未锁定)，从 而导致输出轴S顺时针旋转。
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第二和第三实施例允许输入轴与输出轴之间的较高比率，而没有输出轴上的转矩。第四实施例展示旋转的传动也可偏离中心，与第一到第三实施例相反。图14和15展示尤其适于机械传动构件上的转矩太重要的大尺寸装置的本发明的 液压实施例在此第五实施例中，两个独立液压泵用于将每一输入轴的输入旋转运动传动到输 出旋转轴。根据第五实施例的装置400包括大体矩形外壳401。轴承402A、402B、402C和402D 安装在外壳401的每一壁的中心处。每一轴承402A、402B、402C 和 402D 分别支撑轴 403A、403B、403C 和 403D，使得每一 轴403A、403B、403C和403D的一端突出到外壳401内部，每一轴403A、403B、403C和403D 的另一端突出到轴承外部。轴403A、403B、403C和403D成对对准，使得轴403A、403B对准 且其旋转轴组成第二输入旋转轴，且轴403C、403D对准且其旋转轴组成第一输入旋转轴。来自每一对的轴(分别403B、403D)具有其在外壳401内部的末端，所述末端密封 地连接到液压泵(分别为404B、404D)。参看图15更充分描述液压泵404B、404D。每一液压泵404B、404D(图15中描绘的泵404B) —般具有半球体形状，其内部通 过枢转桨405密封地分离为在稳态位置中的具有相等尺寸的两个腔406A、406B。输入轴 403B密封地连接到桨405，且当旋转运动施加在轴403B的突出到外壳401外部的末端上时 驱动桨405旋转。每一腔406A、406B在其下端处具备一对单向阀，分别为用于腔406A的407和408 以及用于腔406B的409和410，腔中的单向阀407和408以及409和410在相反方向上操 作，单向阀407和410为入口单向阀，单向阀408和409为出口单向阀。入口单向阀407和410两者连接到相同入口管411，且出口单向阀两者连接到相同 出口管412。每一对407、408和409、410因此包括入口阀407、410，其当入口管411中的压力
大于相关的腔中的压力时打开；以及出口阀408、409，其当相关的腔中的压力大于出口管 412中的压力时打开。如上所述，桨405的下端链接到相关的输入旋转轴403B，且相关的输入旋转轴 403B的移动使桨405移动，并在腔406A、406B中产生压力差而打开对应的单向阀407、408、 409,410ο出口管412连接到输出管413，其方向与输入旋转轴403D相同，且其远端具备单 向液压涡轮机(图上未展示)，所述单向液压涡轮机在输出旋转轴上产生单向旋转运动，输 出管与输入旋转轴403D对准。输出管413接着在入口管411上沿环路返回，使得液压回路 (411、412、413)闭合。输入轴403B、403D上的任何双向旋转移动因此在输出旋转轴上产生单向移动。图13A、13B、13C展示根据本发明一实施例将用于在海洋中产生动力的动力产生 系统500。其由球形浮标501组成，两个平行梁502、503形成到所述球形浮标501中，两个 梁502、503在使用中在相同的大体水平平面上形成球体501的弦，根据本发明的装置504枢转地安装在这两个平行梁502、503之间，所述装置504相对于所述梁503、504的枢转轴 组成所述装置504的第一输入旋转轴。固定到U形部分508的呈摆锤505形式的重物枢转地悬吊到所述装置504，摆锤 505的枢转轴垂直于第一输入旋转轴且在相同平面中，并组成装置504的第二输入旋转轴。第二重物506在中心且对称地固定到浮标501的基底，位于浮标501内部，使得第 二重物506在摆锤505的稳态位置中均勻地提供在浮标501的基底上。浮标501具有锚具507，其从摆锤505的稳态位置偏移，借此当潮汐移动系统500 时产生系统500的不稳定移动，因为摆锤505和偏移锚具507两者向系统施加不同的稳态 位置。此不稳定移动产生了装置504相对于第一和第二输入旋转轴的移动，且因此提供了 装置504的输入旋转轴上的双向旋转运动，以为所述装置产生动力，如上所述。可容易发现基于本发明的此相同原理工作的其它构造，因为存在各种手段实现旋 转轴轴与输出旋转轴之间的传动。已描述使用齿轮或滑轮和皮带组合件的驱动装置，但例如齿轮、链和嵌齿、皮带和 滑轮轮、液压驱动装置及其任何组合的任何机械传动构件被认为属于本发明的范围内。类似地，已描述传动构件在装置内部的实施例。所属领域的技术人员将容易发现 利用偏离中心的驱动装置的实施例，其全部属于本发明的范围内。
权利要求
一种从作为输入的任何双向旋转运动产生作为输出的单向旋转运动的装置，其包括第一输入旋转轴；第二输入旋转轴，其垂直于所述第一输入旋转轴；输出旋转轴；传动构件，其提供在所述第一输入旋转轴与所述输出旋转轴之间以及所述第二输入旋转轴与所述输出旋转轴之间，以便将所述第一输入旋转轴上和/或所述第二输入旋转轴上的顺时针或逆时针旋转运动转换为所述输出旋转轴上的单向旋转运动，所述装置的特征在于所述第一输入旋转轴中的一者与所述输出旋转轴相同。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述第一输入旋转轴与所述输出旋转轴之 间的所述传动构件以及所述第二输入旋转轴与所述输出旋转轴之间的所述传动构件每一 者包括至少一对单向部件，其中对于每一对，一个部件由所述对应输入旋转轴上的第一旋 转方向激活，所述对的另一部件由所述对应输入旋转轴上的与所述第一旋转方向相反的第 二旋转方向激活。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的装置，其特征在于从所述第一输入旋转轴到所 述输出旋转轴的所述传动构件以及从所述第二输入旋转轴到所述输出旋转轴的所述传动 构件是独立的。
4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的装置，其特征在于所述输入旋转轴与所 述输出旋转轴之间的所述传动构件是齿轮、链和嵌齿、皮带和滑轮轮、液压驱动装置及其任 何组合中的任一者。
5.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的装置，其特征在于所述轴安装成与所述 两个输入旋转轴对准以在所述两个输入旋转轴上提供所述双向输入旋转运动。
6.根据权利要求1到5中任一权利要求所述的装置，其特征在于一轴安装成与所述输 出旋转轴对准，所述单向旋转输出运动通过所述传动构件转移到所述轴。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于所述第一输入旋转轴与所述输出轴之间以 及所述第二输入旋转轴与所述输出轴之间的齿轮比是相同的。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于所述第一输入旋转轴与所述输出轴之间以 及所述第二输入旋转轴与所述输出轴之间的所述齿轮比是不同的。
9.根据权利要求4所述的装置，其特征在于针对所述输入旋转轴的所述传动构件为液 压驱动装置，所述输入旋转轴上的任何双向旋转移动产生输出流体流，所述装置的所述输 出单向旋转运动由经由所述流体流驱动的单向液压涡轮机产生。
10.一种动力产生系统，其特征在于其包括 根据权利要求1到9中任一权利要求所述的装置；输入构件，其与所述系统的外部环境协作以在输入旋转轴中的任一者上产生任何双向 旋转运动；动力产生构件，其提供在输出旋转轴上以从所述输出旋转轴上产生的单向旋转运动产 生动力。
11.根据权利要求10所述的动力产生系统，其特征在于所述动力产生构件为交流发电机。
12.根据权利要求10或权利要求11所述的动力产生系统，其特征在于所述外部环境为 流体流。
13.根据权利要求12所述的动力产生系统，其特征在于所述外部环境是海洋且所述输 入构件由球形浮标组成，两个平行梁形成到所述球形浮标中，所述两个梁在使用中在相同 的大体水平平面上形成球体的弦，所述装置枢转地安装在这两个平行梁之间，所述装置相 对于所述梁的枢转轴组成所述装置的第一输入旋转轴，一重物枢转地悬吊到所述装置，所 述悬吊的重物的枢转轴垂直于所述第一输入旋转轴且组成所述装置的第二输入旋转轴，第 二重物在中心固定到所述浮标的基底，且所述浮标具有偏移锚具，所述偏移锚具产生所述 浮标的不稳定移动且因此产生所述装置在其两个输入旋转轴上的旋转，以在所述装置的所 述输入旋转轴上提供双向旋转移动。
14.根据权利要求13所述的动力产生系统，其特征在于所述两个平行梁形成在所述球 体的中心水平平面中。
全文摘要
从作为输入的任何双向旋转运动产生作为输出的单向旋转运动的装置包括第一输入旋转轴(1)；第二输入旋转轴(2)，其垂直于所述第一输入旋转轴(1)；输出旋转轴；传动构件(6A、6B、6C、91，9B，9C)，其提供在所述第一输入旋转轴与所述输出旋转轴之间以及所述第二输入旋转轴与所述输出旋转轴之间，以便将所述第一输入旋转轴和/或所述第二输入旋转轴上的顺时针或逆时针旋转运动转换为所述输出旋转轴上的单向旋转运动，所述装置的特征在于所述第一输入旋转轴中的一者与所述输出旋转轴相同。
文档编号F03B13/20GK101952619SQ200980104806
公开日2011年1月19日 申请日期2009年2月10日 优先权日2008年2月11日
发明者马丁·约翰·维基特 申请人:马丁·约翰·维基特