本發明涉及一種動力驅動機構，特別涉及一種動力蓄能放能驅動機構。

背景技術：

隨著經濟社會的不斷發展，人們對自然資源的消耗越來越大，因此，節約能源已成為國際間日益重視的問題，節能環保的工業和日用產品正不斷的開發出來。

目前，對于許多動力驅動裝置而言，當其運行時，功率輸出并不完全處于可控狀態，有時會超出標定范圍，若功率輸出過大則會增大不必要的能耗，若過小則不能為負載提供必要的驅動力。因此，若能將較小功率的輸入或損耗的能量積蓄起來則一直是業界夢想解決的問題。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種將動力傳動機構持續輸入的較低功率的動力能量存蓄在蓄能機構中，而后,有控制的以較高功率的方式驅動輸出的蓄存和釋放機械能的機構。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

本發明的蓄存和釋放機械能的機構，包括機架、設置在機架上的支撐主軸、套接在支撐主軸上且繞該支撐主軸轉動的主動輪，其特征在于：在所述主動輪的一側設有至少一組蓄能放能裝置，該蓄能放能裝置由從動輪、蓄能器、放能輪、主從離合控件和放能控制組件構成，所述主從離合控件設置于主動輪與從動輪之間并可使主動輪與從動輪嚙合或脫離；蓄能器與從動輪相接并在從動輪與主動輪嚙合且轉動方向一致時蓄存能量；放能控制組件在從動輪與主動輪脫離嚙合后可控制蓄能器通過與蓄能時反轉的從動輪釋放能量并帶動放能輪與此時的從動輪同向轉動；所述蓄能器安裝在所述機架上、放能控制組件安裝在所述機架、從動輪和放能輪上，所述主從離合控件、從動輪、放能輪和主動輪同軸設置。

所述的主動輪通過包含皮帶、鏈條或齒輪嚙合在內的傳動機構與外接的驅動部件相接；所述的放能輪通過包含皮帶、鏈條或齒輪嚙合在內的傳動機構與外接的動力輸出部件相接。

所述蓄能器為通過繩索、帶或鏈與該從動輪連接的高彈力螺旋彈簧、高彈力弓形簧帶、發條簧或氣缸式空氣蓄能器。

所述主從離合控件為機械嚙合離合器組件、電磁離合器組件、摩擦離合器組件、棘輪式離合器組件。

所述從動輪由轉輪、環繞轉輪周向分布且臨近從動輪正側面的周向棘齒和離合從動部構成，所述離合從動部設置于沿軸向朝向所述主動輪延伸的柱筒的端面或柱筒的周邊上；所述周向棘齒、離合從動部及轉輪一體成形；所述離合從動部與套接在所述支撐主軸上且位于所述主動輪側面上的離合壓盤結合部及離合壓盤運動控制部構成所述的主從離合控件。

所述放能控制組件包括與所述周向棘齒相接的止回棘爪、設置于所述從動輪背側面上的主動棘爪和設置在所述放能輪正側面或圓周面上并與該主動棘爪相接的放輪棘齒。

所述放能控制組件包括與所述周向棘齒相接的止回棘爪和連接在所述從動輪與放能輪之間的單向軸承，該單向軸承可在所述從動輪釋放蓄能時使所述放能輪隨該從動輪同向轉動。

所述放能控制組件包括與所述周向棘齒相接的止回棘爪和連接在所述從動輪與放能輪之間的摩擦式棘輪機構，該摩擦式棘輪機構可在所述從動輪釋放蓄能時使所述放能輪隨該從動輪同向轉動。

所述蓄能放能裝置為二組，分別為同軸依次緊鄰設置的主蓄能放能裝置和副蓄能放能裝置，副蓄能放能裝置中的主從離合控件設置于主蓄能放能裝置中的放能輪與副蓄能放能裝置中的從動輪之間并可使該放能輪與該從動輪嚙合或脫離。

所述支撐主軸向所述主動輪的另一側延伸，在該延伸的支撐主軸上依次設有所述的主蓄能放能裝置和副蓄能放能裝置。

本發明的蓄放能機構結構簡單、可靠，如采用輕質結構材料或復合材料可制成輕質高效的驅動機構，其可將許多持續輸入的較低功率的動力，如人力驅動的能量或動力驅動裝置中過多的能量存蓄起來，通過人為操縱或智能電控將其積蓄下來能量以較高功率的方式釋放出來用以驅動需要較高功率才能驅動的設備，或者通過專設的傳動機構反饋給原驅動裝置作為輔助動能之用。

該蓄放能機構中的各組成部分銜接緊湊、運轉時效率高、耗能較小，因此，其蓄能放能效率高。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式，對本發明作進一步地詳細說明：

圖1是本發明的俯視示意圖。

圖2是圖1中B－B向剖視圖。

圖3是圖2的A向側視視圖。

圖4是圖1中C－C向剖視圖(即從動輪、蓄能器和放能控制組件配合示意圖)。

圖5是圖1中的從動輪示意圖。

圖6是圖5中D－D向剖視圖。

圖7是從動輪周向棘齒的局部剖視圖。

圖8是放能輪40與主動棘爪63為摩擦式棘輪結構時的示意圖。

圖9是從動輪與蓄能器為發條簧時的配合示意圖。

圖10是從動輪與蓄能器為氣缸式空氣蓄能器時的配合示意圖。

圖11是本發明的單側多組蓄放能機構的結構示意圖。

圖12是本發明的雙側多組蓄放能機構的結構示意圖。

附圖標記如下：

機架10、支撐主軸11、從動輪20、柱筒21、轉輪22、周向棘齒23、蓄能器30、柔性介質31、放能輪40、放輪棘齒41、摩擦式棘輪機構42、主從離合控件50、離合從動部51、離合壓盤結合部52、離合壓盤運動控制部53、離合控制撥桿54、撥桿支軸55、放能控制組件60、止回棘爪61、棘爪支軸62、主動棘爪63、蓄放能機構100、主動輪101、蓄能放能裝置102、主蓄能放能裝置1021、副蓄能放能裝置1022、單組蓄放能機構103、單側多組蓄放能機構104、雙側多組蓄放能機構105、驅動力部件106、外接的負載107、

具體實施方式

本發明的蓄存和釋放機械能的機構(以下可簡稱蓄放能機構100)，可將小功率持續驅動的動力，如人力的持續驅動、持續運轉的小功率電機、也可將機械動力機器、裝置、車載發動機或人力車等設備或機車中的驅動機構產生的過剩能量蓄存起來，需要時，又可將蓄存起來的能量以較高功率的方式釋放出來應用于再驅動或輔助驅動。

該蓄存和釋放機械能的機構包括受驅動力控制的主動輪101和蓄能放能裝置102，其可獨立應用于所述的驅動機構中(見圖1所示，簡稱單組蓄放能機構103)，也可將二組以上的所述蓄能放能裝置102并列設置于所述主動輪101單側使用(如圖11所示，簡稱單側多組蓄放能機構104)，還可在所述主動輪101的兩側分別設置二組以上的蓄能放能裝置102(如圖12所示，簡稱雙側多組蓄放能機構105)。

具體采用單組蓄放能機構103、單側多組蓄放能機構104或雙側多組蓄放能機構105視所述驅動機構的尺寸和輸出功率大小而定。另外，控制本發明的蓄放能機構100何時蓄能、何時放能視所需而定，放能時，既可采用手工控制放能，也可采用智能監控的電控裝置進行自動化控制放能。

如圖1－6所示，所述的蓄能放能機構由機架10、架設在機架10上的支撐主軸11、套接在支撐主軸11上且可繞該支撐主軸11轉動的主動輪101和蓄能放能裝置102組成，蓄能放能裝置102由從動輪20、蓄能器30、放能輪40、主從離合控件50和放能控制組件60構成。

所述主動輪101、從動輪20、放能輪40同軸設置且依次相連，主動輪101通過主從離合控件50與從動輪20聯動(主動輪101與從動輪20通過嚙合、咬合或吸合進行聯動)或分離，聯動時，主動輪101驅使從動輪20與其同向旋轉并使所述蓄能器30積蓄能量；分離后，若需要釋放積蓄于蓄能器30中的能量時，可通過所述的放能控制組件60，使從動輪20反向轉動(與其蓄能時的轉動方向相反)帶動放能輪40與其同向轉動并通過放能輪40驅動其它部件轉動，或者通過常規的傳動機構將這部能量反饋給所述主動輪101為之驅動的負載設備。

一、機架10、支撐主軸11

為廣義的機架10，其可為驅動機構的外殼，也可為專門設計的固定支架，在其上有安裝所述支撐主軸11的固定支撐。

支撐主軸11，架設在機架10上，其長短視安裝的蓄放能機構100是單組蓄放能機構103、單側多組蓄放能機構104還是雙側多組蓄放能機構105而定。

二、主動輪101

在本發明的蓄放能機構100中，只有一個主動輪101，該主動輪101通過軸承套接在所述的支撐主軸11上，其受驅動力驅使轉動，主動輪101可通過皮帶、鏈條或齒輪嚙合在內的傳動機構與外接的驅動力部件106相接，該驅動力可來自電機驅動、蒸汽驅動、內燃驅動或人力驅動，其可通過常規的傳動機構為負載設備提供驅動力。

三、從動輪20

所述從動輪20采用以下優選結構：其由一體成形的轉輪22、周向棘齒23和離合從動部51構成。

所述轉輪22通過軸承套接在支撐主軸11上，在其正側面(與主動輪101相近的側面為正側面，遠離主動輪101的側面為背側面，下同)上設有向主動輪101延伸的柱筒21。

所述周向棘齒23設置于轉輪22的正側面并沿圓周方向均勻布設，或者為環繞轉輪22周壁均勻布設(如圖7所示)。

所述離合從動部51設置于所述柱筒21的端面或柱筒21的圓周壁上，該離合從動部51與套接在所述支撐主軸11上且位于所述主動輪101側面上隨主動輪101一起轉動的離合壓盤結合部52及離合壓盤運動控制部53構成所述的主從離合控件50。

四、蓄能器30

如圖9、10所示，所述蓄能器30可為高彈力螺旋彈簧、高彈力弓形簧帶、發條簧或氣缸式空氣蓄能器30。蓄能器30可通過繩索、帶或鏈等柔性介質31與所述從動輪20連接，該柔性介質31的一端固接在蓄能器30上，另一端繞纏在所述從動輪20上。當從動輪20隨所述主動輪101旋轉蓄能時，柔性介質31拉動蓄能器30變形蓄能；當從動輪20脫離與主動輪101的聯動并在放能控制組件60的控制下釋放能量時，蓄能器30牽動柔性介質31驅使從動輪20反向轉動(即與蓄能時從動輪20的轉動方向相反)將蓄能器30積蓄的能量通過驅使放能輪40工作而釋放。

蓄能器30也可以是電能蓄能器。

五、放能輪40

如圖1－6所示，放能輪40與主動輪101的功能相似，其通過軸承套接在所述的支撐主軸11上，其在放能控制組件60的控制下可與所述從動輪20聯動并隨從動輪20同向轉動。其可通過皮帶、鏈條或齒輪嚙合在內的傳動機構向外接的負載107輸出驅動力。也可通過常規的傳動機構將蓄能器30中積蓄的能量反饋給主動輪101為之服務的負載設備。

六、主從離合控件50

如圖1－6所示，主從離合控件50包括設置于所述從動輪20上的離合從動部51和設置在主動輪101側面隨其一起轉動的離合壓盤結合部52及安裝在機架10上的離合壓盤運動控制部53構成。

所述主從離合控件50可以為機械嚙合離合器組件、電磁離合器組件、摩擦離合器組件、棘輪式離合器組件。

所述離合壓盤運動控制部53包括離合控制撥桿54，該離合控制撥桿54通過撥桿支軸55安裝在機架10上，離合控制撥桿54的內端與離合壓盤結合部52相接并可撥動該離合壓盤結合部52與所述離合從動部51聯動或分離，離合控制撥桿54的外端與人工或智能電控操縱部件相接。

七、放能控制組件60

如圖1－6所示，放能控制組件60在從動輪20與主動輪101分離后，用來控制蓄能器30是否向放能輪40釋放該蓄能器30積蓄的能量。

本發明的放能控制組件60有以下幾種結構：

1)放能控制組件60由與所述周向棘齒23相接的止回棘爪61、設置于所述從動輪20背側面上的主動棘爪63和設置在所述放能輪40正側面或圓周面上并與該主動棘爪63相接的放輪棘齒41組成。

止回棘爪61通過棘爪支軸62安裝在機架10上，當從動輪20蓄能時，該止回棘爪61的爪部在周向棘齒23的齒背上滑動；當主動輪101與從動輪20脫離聯動時，在所蓄能量的作用下，從動輪20有反向轉動的趨勢，此時，該止回棘爪61的爪部卡接在周向棘齒23的齒槽中，由此，阻止了從動輪20反向轉動，防止其隨意釋放所積蓄的能量；需要放能時，通過人工或智能電控操縱將止回棘爪61的爪部脫離與周向棘齒23的接觸，此時，從動輪20在所述柔性介質31的牽引下反向轉動放能。

主動棘爪63安裝在從動輪20的背側面或臨近背側面的圓周壁上，當從動輪20蓄能時，該主動棘爪63的爪部在放輪棘齒41的齒背上滑動；當從動輪20反向轉動放能時，該主動棘爪63的爪部卡接在放輪棘齒41的齒槽中并隨從動輪20的轉動驅使放能輪40轉動。

2)放能控制組件60由與所述周向棘齒23相接的止回棘爪61和連接在所述從動輪20與放能輪40之間的單向軸承(圖中未示出)，該單向軸承可在所述從動輪20釋放蓄能時使所述放能輪40隨該從動輪20同向轉動。

止回棘爪61通過棘爪支軸62安裝在機架10上，當從動輪20蓄能時，該止回棘爪61的爪部在周向棘齒23的齒背上滑動；當主動輪101與從動輪20脫離聯動時，在所蓄能量的作用下，從動輪20有反向轉動的趨勢，此時，該止回棘爪61的爪部卡接在周向棘齒23的齒槽中，由此，阻止了從動輪20反向轉動，防止其隨意釋放所積蓄的能量；需要放能時，通過人工或智能電控操縱將止回棘爪61的爪部脫離與周向棘齒23的接觸，此時，從動輪20在所述柔性介質31的牽引下反向轉動。

在從動輪20的背側面設向放能輪40延伸的軸套，所述單向軸承的內圈套接在該軸套上，放能輪40套接在該單向軸承的外圈上，當從動輪20蓄能時，該單向軸承的內圈單向空轉；當從動輪20反向轉動放能時，該單向軸承的內圈與外圈咬合隨從動輪20反轉并帶動放能輪40轉動。

3)放能控制組件60由與所述周向棘齒23相接的止回棘爪61和連接在所述從動輪20與放能輪40之間的摩擦式棘輪機構42構成，該摩擦式棘輪機構42(如圖8所示)可在所述從動輪20釋放蓄能時使所述放能輪40隨該從動輪20同向轉動。

八、所述的單側多組蓄放能機構104

如圖11所示，為了提高蓄能容量和消減第一次放能時的沖擊峰值，本發明的蓄放能機構100可在主動輪101的單側采用多組所述的蓄放能裝置，即單側多組蓄放能機構104，如采用二組所述蓄能放能裝置102。

二組所述蓄能放能裝置102同軸依次緊鄰設置，與主動輪101相接的一組蓄能放能裝置102稱為主蓄能放能裝置1021，遠離主動輪101的一組蓄能放能裝置102稱為副蓄能放能裝置1022，副蓄能放能裝置1022中的主從離合控件50設置于主蓄能放能裝置1021中的放能輪40與該副蓄能放能裝置1022中的從動輪20之間，該主從離合控件50可使該主蓄能放能裝置1021中的放能輪40與副蓄能放能裝置1022中的從動輪20嚙合或脫離。

所述的單側多組蓄放能機構104，當蓄能器30在蓄存有較高能量放能時，蓄能器30不僅驅動主蓄能放能裝置1021的放能輪40轉動驅動外接負荷107，釋放能量的一部分還用來驅動付蓄能放能裝置1022再次蓄能放能，從而達到不僅消減了高放能時對負荷的沖擊峰值，還能增加放能驅動的循環次數。

九、所述的雙側多組蓄放能機構105

如圖12所示，與上述“八”點目的相同，為了提高蓄能容量、增加放能的循環次數，本發明的蓄放能機構100可在主動輪101的兩側采用多組所述的蓄放能裝置，即在主動輪101兩側各設一套所述的單側多組蓄放能機構104，如每側設置二組所述蓄能放能裝置102。

設置方式將所述支撐主軸11向所述主動輪101的另一側延伸加長，在延伸的支撐主軸11上依次設有一套由所述的主蓄能放能裝置1021和副蓄能放能裝置1022構成的單側多組蓄放能機構104，置于主動輪101兩側的主從離合控件50可以是左右聯動，即一端結合另一端分離，也可以是左右自主操控動作。

主蓄能放能裝置1021和副蓄能放能裝置1022之間的連接結構和工作原理如上述第“八”點。

所述的雙側多組蓄放能機構105，可以實現當主動輪101右側的單側多組蓄放能機構104完成蓄能處于放能運轉循環時，主動輪101左側的單側多組蓄放能機構104可以在主動輪101的驅動下同時進行蓄能循環運作，如此左右交替往復，使得針對外接負荷107而言，可以有效的縮短每次放能后再次完成蓄能的等待時間，同時可以最大限度的一次存蓄較多的能量。