本发明涉及用于一种直线运动转化旋转运动机构，属于新能源汽车技术领域。
背景技术：
新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车、其他新能源汽车等。纯电动汽车(Blade Electric Vehicles，BEV)是一种采用单一蓄电池作为储能动力源的汽车，它利用蓄电池作为储能动力源，通过电池向电动机提供电能，驱动电动机运转，从而推动汽车行驶。纯电动汽车采用蓄电池作为储能动力源，因此直流电就成为纯电动汽车上的唯一动力。由于汽车上存在大量的辅助部件需要以直线往复运动的方式或者旋转的方式运行，因此以较为简单的方式使用直流电驱动力产生直线往复运动的机构，以及进一步通过直线往复运动机构产生旋转运动的机构，都是必不可少的。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题在于提供一种采用直流电为驱动力的直线运动转化旋转运动机构。
为了实现上述目的，本发明的一种直线运动转化旋转运动机构，包括往复单元、旋转单元、连接杆、直流电换向单元以及控制器；所述往复单元包括竖直设置并相互平行的第一导电导轨、第二导电导轨，所述第一导电导轨、第二导电导轨的接线端分别通过直流电换向单元连接于直流电源；在所述第一导电导轨与第二导电导轨上分别设置有一导电滑块，两个导电滑块之间通过导电杆连接，两个所述导电滑块与导电杆固定为一体并能够沿着所述第一导电导轨与第二导电导轨的的延伸方向滑动；所述导电杆固定于所述连接杆的下端；在其中一个导电滑块的滑动轨迹两端分别设置有第一限位传感器和第二限位传感器；所述第一限位传感器、第二限位传感器以及直流电换向单元分别与所述控制器相连；所述旋转单元包括外壳，在外壳内竖直设置的旋转套筒，所述旋转套筒的上端固定有旋转轴，一往复移动柱的上端插入到所述旋转套筒的下端内侧，在所述往复移动柱下端设置有传动杆，所述传动杆连接于所述连接杆；在所述往复移动柱的外侧壁上开设有第一导向槽和第二导向槽，所述第一导向槽和第二导向槽分别沿着椭圆形轨迹绕所述往复移动柱一周，并且第一导向槽的最高端与第二导向槽的最低端位于同一竖直线上，第一导向槽的最低端与第二导向槽的最高端位于同一竖直线上；在所述旋转套筒的内侧壁上设置有第一导向块和第二导向块，所述第一导向块与第二导向块分别插入到所述第一导向槽和第二导向槽内，并且随着所述往复移动柱的上下运动，所述第一导向块和第二导向块能够分别在所述第一导向槽和第二导向槽内移动。
所述直流电换向单元包括具有第一开关、第二开关、第三开关和第四开关的H桥，所述第一导电导轨与第二导电导轨分别连接在所述H桥的第一输出端子和第二输出端子上；H桥的第一输入端子和第二输入端子分别用于连接至直流电源的两端；所述第一开关设置于第一输入端子与第一输出端子之间，第二开关设置于第一输出端子与第二输入端子之间，第三开关设置于第二输入端子和第二输出端子之间，第四开关设置有第二输出端子与第一输入端子之间；所述第一开关、第二开关、第三开关、第四开关分别连接于所述控制器，所述控制器用于在所述第一限位传感器被导电滑块触发后控制所述第一开关、第三开关接通，第二开关、第四开关关闭，以及用于在所述第二限位传感器被导电滑块触发后控制所述第二开关、第四开关接通，第一开关、第三开关关闭。
第一导向槽的最低端的高度低于第二导向槽的最低端的高度；第一导向槽的最高端的高度高于第二导向槽的最低端的高度。
第一导向槽的最高端的高度低于第二导向槽的最低端的高度。
采用上述技术方案，本发明的直线运动转化旋转运动机构，直流电通过第一导电导轨、导电杆与第二导电导轨时，在第一导电导轨与第二导电导轨之间的区域内会产生同向的磁力线，由于导电杆在该区域中，因此电磁领域的左手定则，导电杆会受到安培力的作用而移动，当触发第一限位传感器或第二限位传感器后，直流电换向单元将电流方向反转，从而使导电杆受到反向的安培力作用而往回移动，由此产生往复直线运动，从而通过连接杆带动往复移动柱进行往复移动，从而使旋转套筒内侧壁上的第一导向块、第二导向块分别沿着往复移动柱上的第一导向槽、第二导向槽移动，由于第一导向槽、第二导向槽为椭圆形轨迹，因此随着第一导向块、第二导向块在第一导向槽、第二导向槽内的位置变化，使旋转套筒旋转。
由于第一导向槽的最高端与第二导向槽的最低端位于同一竖直线上，第一导向槽的最低端与第二导向槽的最高端位于同一竖直线上，从而使得当第一导向块与第二导向块位于旋转套筒轴线的两侧，并且当第一导向块位于第一导向槽的最低端时，第二导向块刚好位于第二导向槽的最低端；随着往复移动柱的向下运动，第一导向块在第一导向槽的最低端向第一导向槽的最高端移动，第二导向块在第二导向槽的最低端向第二导向槽的最高端移动，此时旋转套筒开始旋转；当第一导向块运动至第一导向槽的最高端时，第二导向块刚好运动至第二导向槽的最高端；随着往复移动柱的向上运动，第一导向块在第一导向槽的最高端向第一导向槽的最低端移动，第二导向块在第二导向槽的最高端向第二导向槽的最低端移动，从而使旋转套筒继续旋转；整个过程中，第一导向块与第二导向块始终作用于往复移动柱的轴线的两侧，相比于仅设置一个导向块而言使往复移动柱的受力更加均衡，运行更加稳定。
如果将第一导向槽的最低端的高度设置为等于第二导向槽的最低端的高度时，则第一导向槽与第二导向槽具有两个相交点。在往复移动柱的运动过程中，当第一导向块位于其中一个相交点时，第二导向块刚好位于另一相交点。此时旋转套筒具有旋转的惯性，因此随着旋转套筒的继续转动，通常第一导向块、第二导向块脱离各自所在的相交点位置时能够继续各自在第一导向槽、第二导向槽内移动，但如果出现振动或晃动的情况，也有可能出现第一导向块脱离其所在的相交点后进入第二导向槽、第二导向块脱离其所在的相交点后进入第一导向槽的情况发生，因此，可以将第一导向槽与第二导向槽在竖直方向上相互错开一段距离，例如：第一导向槽的最低端的高度低于第二导向槽的最低端的高度，第一导向槽的最高端的高度高于第二导向槽的最低端的高度；或者第一导向槽的最高端的高度低于第二导向槽的最低端的高度，此时第一导向槽与第二导向槽不再相交。
本发明的直线运动转化旋转运动机构，利用了直流电驱动力的特点，使直流电源能够通过较为简单的机构产生旋转动力，在新能源汽车领域具有较为优越的应用前景。
附图说明
图1为本发明的实施例一的结构示意图。
图2为实施例一中旋转单元的旋转套筒剖开后的分解示意图。
图3为实施例一中往复移动柱的主视图。
图4为图3的侧视图。
图5为实施例二中往复移动柱的主视图。
图6为图5的右视图。
图7为图5的左视图。
图8为图5的立体图。
图9为实施例三中往复移动柱的主视图。
图10为图9的右视图。
图11为图9的左视图。
图12为图9的立体图。
图13为实施例一中的往复移动柱的剖视图。
图14为本发明的原理示意图。
图15为直流电换向单元的电路原理示意图。
图16为控制器的连接框图。
具体实施方式
以下通过附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
如图所示，本实施例提供一种直线运动转化旋转运动机构，包括往复单元900、旋转单元300、连接杆4、直流电换向单元200以及控制器400。
所述往复单元900包括基座909以及竖直设置并相互平行的第一导电导轨901、第二导电导轨902，所述第一导电导轨901、第二导电导轨902的接线端分别通过直流电换向单元200连接于直流电源500；在所述第一导电导轨901与第二导电导轨902上分别设置有一导电滑块903，两个导电滑块903之间通过导电杆904连接，两个所述导电滑块903与导电杆904固定为一体并能够沿着所述第一导电导轨901与第二导电导轨902的的延伸方向滑动；所述导电杆904固定于所述连接杆4的下端；在其中一个导电滑块903的滑动轨迹两端分别设置有第一限位传感器905和第二限位传感器906；所述第一限位传感器905、第二限位传感器906以及直流电换向单元200分别与所述控制器400相连。如图9所示，以图中为例电流I的方向依次通过第一导电导轨901、导电杆904与第二导电导轨902，则导电杆904受到安培力F的作用向前移动，当通过直流电换向单元200进行换向后，则电流反向流动，导电杆904受到反向的安培力从而向后移动。
所述旋转单元300包括包括外壳1，在外壳1内竖直设置的旋转套筒31，所述旋转套筒的上端固定有旋转轴39，旋转轴39为整个旋转机构的动力输出轴；一往复移动柱32的上端插入到所述旋转套筒31下端内侧，在所述往复移动柱32下端设置有传动杆33，所述传动杆33连接于所述连接杆4。
实施例一：
在本实施例中，如图1-4所示，在所述往复移动柱32的外侧壁上开设有第一导向槽321和第二导向槽322，所述第一导向槽321和第二导向槽322分部沿着椭圆形轨迹绕所述往复移动柱32一周，并且第一导向槽的最高端321a与第二导向槽的最低端322b位于同一竖直线上，第一导向槽的最低端321b与第二导向槽的最高端322a位于同一竖直线上。本实施例中，第一导向槽的最低端321b的高度等于第二导向槽的最低端322b的高度，第一导向槽的最高端321a的高度等于第二导向槽的最高端322a的高度。在所述旋转套筒31的内侧壁上设置有第一导向块311和第二导向块312，所述第一导向块311和第二导向块312分部插入到所述第一导向槽321和第二导向槽322内，并且随着所述往复移动柱32的上下运动，所述第一导向块311和第二导向块312能够在所述第一导向槽321和第二导向槽322内移动。
在所述外壳1的内侧壁上设置有分隔台部1a，所述分隔台部1a将往复移动柱32与连接杆4分隔开，在所述分隔台部1a上设置有用于所述传动杆33穿过的通孔，所述通孔的内壁上设置有键1a1，所述传动杆33上设置有与所述键1a1相配合的键槽331。
所述传动杆33的下端设置有用于与所述连接杆4上端螺纹配合的内螺纹孔332。
所述导向块311为球面型。
如图13所示，在所述往复移动柱32的内部设置有容纳腔322以及若干连通于所述导向槽321与所述容纳腔322的通道323，所述容纳腔322内设置有润滑脂，润滑脂能够沿着所述通道323渗透至导向槽321内，从而在导向块沿着导向槽移动时起到润滑的作用；此外，在往复移动柱32的内部设置润滑脂，是由于往复移动柱32能够进行直线往复运动，从而使润滑脂能够在容纳腔322内往复运动并且与容纳腔的内壁发生碰撞，因此无需其他辅助部件或辅助结构就能够较为容易地进入通道323内。
在所述往复移动柱32的顶部设置有用于封住所述容纳腔的塞头324。
所述直流电换向单元包括具有第一开关201、第二开关202、第三开关203和第四开关204的H桥205，所述第一导电导轨901与第二导电导轨902分别连接在所述H桥205的第一输出端子206和第二输出端子207上；H桥的第一输入端子208和第二输入端子209分别用于连接至直流电源500的两端；所述第一开关201设置于第一输入端子208与第一输出端子206之间，第二开关202设置于第一输出端子206与第二输入端子209之间，第三开关203设置于第二输入端子209和第二输出端子207之间，第四开关204设置有第二输出端子207与第一输入端子208之间；所述第一开关201、第二开关202、第三开关203、第四开关204分别连接于所述控制器400，所述控制器400用于在所述第一限位传感器905被导电滑块903触发后控制所述第一开关201、第三开关203接通，第二开关202、第四开关204关闭，以及用于在所述第二限位传感器906被导电滑块903触发后控制所述第二开关202、第四开关204接通，第一开关201、第三开关203关闭。
所述导电滑块903包括位于内侧的金属盒体903a以及位于所述金属盒体903a外侧的橡胶包覆层903b在所述金属盒体903a内设置有水银，所述第一导电导轨905或第二导电导轨906穿过所述金属盒体903a和橡胶包覆层903b，所述导电杆904的端部固定于所述金属盒体903a上。上述结构中采用水银作为电流传到介质，接触电阻小，能够传递更大电流。
实施例二：
如图5-8所示，本实施例二与实施例一的不同点在于：第一导向槽的最低端321b的高度低于第二导向槽的最低端322b的高度；第一导向槽的最高端321a的高度高于第二导向槽的最低端322b的高度。
实施例三：
如图9-12所示，本实施例三与实施例一和实施例二的不同点在于：第一导向槽的最高端321a的高度低于第二导向槽的最低端322b的高度。
上述实施例二与实施例三的有益效果在于：
如果将第一导向槽的最低端的高度设置为等于第二导向槽的最低端的高度时（即实施例一中的结构），则第一导向槽321与第二导向槽322具有两个相交点320。在往复移动柱32的运动过程中，当第一导向块位于其中一个相交点时，第二导向块刚好位于另一相交点。此时旋转套筒具有继续转动的惯性，因此随着旋转套筒31的继续转动，通常第一导向块311、第二导向块312脱离各自所在的相交点320位置时能够继续各自在第一导向槽321、第二导向槽322内移动，但如果出现振动或晃动的情况，也有可能出现第一导向块311脱离其所在的相交点320后进入第二导向槽322、第二导向块312脱离其所在的相交点320后进入第一导向槽321的情况发生，因此，可以将第一导向槽321与第二导向槽322在竖直方向上相互错开一段距离，例如实施例二：第一导向槽的最低端321b的高度低于第二导向槽的最低端322b的高度，第一导向槽的最高端321a的高度高于第二导向槽322b的最低端的高度；再如实施例三：第一导向槽的最高端321a的高度低于第二导向槽322b的最低端的高度，此时第一导向槽321与第二导向槽322不再相交。
显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。