一種具備搖擺旋轉殼體的單向動力轉換裝置及實現該單向動力轉換的方法與流程

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本發明涉及動力轉換技術領域，尤其是涉及一種具備搖擺旋轉殼體的單向動力轉換裝置及實現該單向動力轉換的方法。

背景技術：

有效地應用動能，特別在自然界中獲取更多不規則的綠色能源是全人類共同的目標。大海有著取之不盡、用之不完的“綠色”可再生能源，近百年來許多國家投入了大量的資金與人才研究開發海洋發電，但由于大海波動方向很不規則，而且天氣變化無常，然而現如今的海洋發電設備大多存在著能量吸收及轉換效率低、制造成本高、抗自然災害能力不足等因素，導致海洋發電產業長期以來遲遲未能進入產業化發展。

中國發明專利號201010561662.8的專利名稱為一種波浪發電方法以及實施此方法的系統，該發明利用浮子在波浪的作用下搖擺浮動帶動了單向轉換裝置做單向旋轉發電，雖然該發明公開的發電方法以及實施此方法的系統能較好的把波浪能以機械能的形式直接帶動發電機組件發電，但在海洋中由于波浪能方向的不穩定性只能單方向地吸收海浪的來回動能，而且由于波浪主動向上的波動具有一定的慣性力，其動能比較大，向下屬于自然回位，其動能比較小，兩種擺動力存在動能不一樣，要更全面的吸收這種動能就要考慮在不同擺動方位設定不同的傳動速比。

如何同時吸收海浪不同方位的動能，而且如何在主動波能量比較大和擺動自然回位能量比較小的情況下設定傳動速比，以達到最高的吸收效率，這些問題有待我們更深入的去解決。

技術實現要素：

本發明的實施方式提供了一種具備搖擺旋轉殼體的單向動力轉換裝置，其目的在于減少不穩定動力源對設備的損壞并能同時吸收來自不同方向和大小不同的搖擺動力，且同時把這種搖擺動力轉換為可用的單向旋轉動力。本發明的實施方式提供的一種具備搖擺旋轉殼體的單向轉換裝置可以由多個單向轉換裝置相互組合，可以吸收不同方位的搖擺動力，同時本發明實施方式的行星齒輪組件可最大限度的分攤每個齒輪的承載力載，且能夠最大限度的提高負載承受力，另外本發明實施方式的行星齒輪組件可根據需要制定不同的速比，以達到在主動波時最大限度的吸收動能。根據本發明實施方式提供的一種具備搖擺旋轉殼體的單向動力轉換裝置，其產品結構緊湊、抗自然災害能力強、造價及維護成本比較低廉，可廣泛應用于多種環境的海洋發電領域且不限于海洋發電領域。

本發明的實施方式還提供了一種利用搖擺旋轉殼體的單向動力轉換裝置實現單向動力轉換的方法。其通過單向動力轉換裝置在受到外力的作用下，將搖擺的力轉換為單一旋轉的力。其轉換效率較高，使用范圍較廣。

本發明的實施方式提供了一種具備搖擺旋轉殼體的單向動力轉換裝置，其包括搖擺旋轉殼體支撐軸；動力輸出軸，其與所述搖擺旋轉殼體支撐軸在同一軸線上；第一單向器，其只吸收搖擺旋轉殼體或搖擺旋轉殼體內逆向旋轉運動的動力輸出輪的逆向旋轉動力并同時驅動所述動力輸出軸做順向旋轉運動；第二單向器，其由隨所述搖擺旋轉殼體做順向驅動并同時驅動所述動力輸出軸做順向旋轉運動。

可選的，所述第一單向器包括行星齒輪組件、超越離合器，所述超越離合器只吸收搖擺旋轉殼體或搖擺旋轉殼體內逆向旋轉運動的動力輸出輪的逆向旋轉動力并通過所述行星齒輪組件在所述搖擺旋轉殼體支撐軸的反作用力下，帶動所述動力輸出軸做順向旋轉運動。

可選的，所述行星齒輪組件包括：太陽輪，其與所述動力輸出軸相連接；外齒圈，其與所述搖擺旋轉殼體或搖擺旋轉殼體內逆向旋轉運動的動力輸出輪相連接；行星齒輪組，其同時嚙合所述外齒圈和所述太陽輪；行星支架，其被配置為支撐所述行星齒輪組，且同時連接所述超越離合器；所述搖擺旋轉殼體驅動所述外齒圈逆向旋轉時，所述超越離合器逆向止住所述搖擺旋轉殼體支撐軸從而驅動所述太陽輪和所述動力輸出軸順向旋轉運動。

可選的，所述行星齒輪組件包括：太陽輪，其與所述動力輸出軸相連接；外齒圈，其同時連接所述超越離合器和所述搖擺旋轉殼體或搖擺旋轉殼體內逆向旋轉運動的動力輸出輪做逆向連動；行星齒輪組，其同時嚙合所述外齒圈和所述太陽輪；行星支架，其被配置成支撐行星齒輪組，且同時連接所述搖擺旋轉殼體支撐軸；所述搖擺旋轉殼體或搖擺旋轉殼體內逆向旋轉運動的動力輸出輪驅動所述超越離合器做逆向連動從而帶動所述外齒圈逆向旋轉，從而在所述行星齒輪組件與所述搖擺旋轉殼體支撐軸的反作用力下驅動所述動力輸出軸做順向旋轉運動。

可選的，所述的行星齒輪組件包括：太陽輪，其與所述超越離合器和所述動力輸出軸相連接；外齒圈，其與所述搖擺旋轉殼體或搖擺旋轉殼體內逆向旋轉運動的動力輸出輪相連接；行星齒輪組，其同時嚙合所述外齒圈和所述太陽輪；行星支架，其一端被配置成支撐所述行星齒輪組，另一端與所述搖擺旋轉殼體支撐軸相連接；所述搖擺旋轉殼體或搖擺旋轉殼體內逆向旋轉運動的動力輸出輪驅動所述行星齒輪組件來回旋轉時，所述行星齒輪組件在所述搖擺旋轉殼體支撐軸的反作用力下，所述超越離合器只吸收所述太陽輪的順向旋轉運動同時驅動所述動力輸出軸做順向旋轉運動。

可選的，所述超越離合器安裝于所述太陽輪與所述動力輸出軸之間。

可選的，所述超越離合器安裝于所述搖擺旋轉殼體或搖擺旋轉殼體內逆向旋轉運動的動力輸出輪與所述外齒圈之間。

可選的，所述第一單向器包括齒輪組、鏈條組件、皮帶輪組件、超越離合器，其任意一種及任意多種的組合在所述搖擺旋轉殼體支撐軸的反作用力下只吸收所述搖擺旋轉殼體的逆向旋轉動力并帶動所述動力輸出軸做順向旋轉運動。

可選的，所述第二單向器為超越離合器，其只吸收所述搖擺旋轉殼體的順向旋轉動力并直接驅動所述動力輸出軸做順向旋轉運動。

可選的，所述第二單向器包括齒輪組、鏈條組件、皮帶輪組件、超越離合器，其任意一種及任意多種的組合只吸收所述搖擺旋轉殼體的順向旋轉動力并驅動所述動力輸出軸做順向旋轉運動。

可選的，所述第二單向器為具有搖擺輸入軸和動力輸出軸的第二單向動力轉換裝置，所述第二單向動力轉換裝置安裝于所述搖擺旋轉殼體內，所述搖擺輸入軸垂直于所述搖擺旋轉殼體支撐軸，所述第二單向動力轉換裝置的動力輸出軸直接驅動所述搖擺旋轉殼體動力輸出軸做順向旋轉運動。

可選的，所述第二單向器為具有搖擺輸入軸和動力輸出軸的第二單向動力轉換裝置，所述第二單向動力轉換裝置安裝于所述搖擺旋轉殼體內，所述搖擺輸入軸垂直于所述搖擺旋轉殼體支撐軸，所述第二單向動力轉換裝置的動力輸出軸與所述搖擺旋轉殼體動力輸出軸為共用動力輸出軸。

可選的，所述第二單向動力轉換裝置包括超越離合器、齒輪組、鏈條、皮帶輪組、搖擺輸入軸、動力輸出軸的任意一種及任意多種的組合。

可選的，所述第二單向動力轉換裝置的數量為多個，多個所述第二單向動力轉換裝置相互組合，形成具有至少兩個所述搖擺輸入軸的單向動力轉換裝置。

可選的，所述第一單向器包括齒輪組、鏈條組件和皮帶組件中的任意一種與超越離合器的組合，所述超越離合器只吸收搖擺旋轉殼體或搖擺旋轉殼體內逆向旋轉運動的動力輸出輪的逆向旋轉動力并通過所述齒輪組、鏈條組件和皮帶組件中的任意一種或一種以上的組合在所述搖擺旋轉殼體支撐軸的反作用力下，帶動所述動力輸出軸做順向旋轉運動。

另外，本發明的實施方式還提供了一種實現該單向動力轉換的方法，所述方法包括：外力驅動搖擺旋轉殼體或搖擺旋轉殼體內逆向運動的動力輸出輪轉動，所述搖擺旋轉殼體或所述搖擺旋轉殼體內的動力輸出輪帶動外齒圈運動；第一單向器的超越離合器只吸收搖擺旋轉殼體或搖擺旋轉殼體內逆向旋轉運動的動力輸出輪的逆向旋轉動力并在搖擺旋轉殼體支撐軸的反作用力下，帶動行星齒輪組件從而驅動動力輸出軸做順向旋轉運動。

可選的，第二單向器隨所述搖擺旋轉殼體做順向旋轉運動，并驅動所述動力輸出軸做順向旋轉運動。

可選的，第二單向動力轉換裝置搖擺輸入軸接收外力并搖擺；并將搖擺動力通過第二單向器的超越離合器傳遞至第二單向動力轉換裝置齒輪組；所述第二單向動力轉換裝置齒輪組接收單向旋轉動力，并帶動第二單向動力轉換裝置動力輸出軸做順向旋轉運動。

根據本發明的實施方式提供的一種具備搖擺旋轉殼體的單向動力轉換裝置，其能夠帶來至少以下有益效果：

1、成本低、傳動效率高、使用壽命長。由于本發明實施方式提供的單向動力轉換裝置應用行星齒輪的傳動方式，齒輪負載承載力更大，可以多個單向動力轉換裝置相互組合，同時減少相應的超越離合器，可以降低投資成本、縮小結構體積、減少摩擦系數、提高傳動效率；

2、可同時吸收來自不同方向的搖擺動力，轉換效率高。本發明實施方式提供的單向動力轉換裝置可由多個相互組合，同時形成一個具有萬向搖擺輸入的動力轉換裝置，可以同時吸收來自不同方向的搖擺動力，可將不穩定動力源的能量收集并轉換，機械轉換效率高、穩定性強；

3、可針對順向或逆向搖擺動能的大小不同而設定速比。本發明實施方式的行星齒輪組件可根據來回搖擺動力比例的不同大小，設定順向搖擺力的吸收傳動速比與逆向搖擺搖擺力的吸收傳動速比，且兩者之間的速比可調，以達到最大限度的吸收不穩定的動力源。

4、可同時對多個單向轉換裝置的動力相互疊加，避免動力并聯所帶來的短板效應。搖擺旋轉殼體內的第二單向動力轉換裝置搖擺旋轉輸出的動力可隨搖擺旋轉殼體的擺動相互疊加，在不減少扭矩的情況下，能夠增加動力輸出軸的轉速。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施方式的技術方案，下面將對實施方式中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1是本發明實施方式提供的一種具備搖擺旋轉殼體的單向動力轉換裝置的剖面側視結構示意圖；

圖2是圖1所示的行星齒輪組的大小組合的剖面側視結構示意圖；

圖3是行星齒輪組件的平面結構示意圖；

圖4是第一單向器的結構示意圖；

圖5是本發明另一實施方式提供的一種具有搖擺旋轉殼體的雙搖擺單向動力轉換裝置的剖面結構示意圖；

圖6是圖5所示的搖擺輸入軸單邊安裝方式的結構示意圖；

圖7是第二單向器即也是第二單向動力轉換裝置的結構示意圖；

圖8是本發明另一實施方式提供的一種具有搖擺旋轉殼體的雙搖擺單向動力轉換裝置的剖面結構示意圖。

附圖標記：

1-搖擺旋轉殼體；2-搖擺旋轉殼體支撐軸；3-動力輸出軸；4-行星齒輪組件；5-外齒圈；6-行星齒輪組；7-行星支架；8-太陽輪；9-超越離合器；10-第二單向動力轉換裝置齒輪組；11-第一單向器；12-第二單向器；13-第二單向動力轉換裝置；14-第二單向動力轉換裝置搖擺輸入軸；15-第二單向動力轉換裝置動力輸出軸。

具體實施方式

下面參照附圖詳細介紹本發明的示例性實施例。提供這些示例性實施例的目的是為了使得本領域普通技術人員能夠清楚地理解本發明，并且根據這里的描述能夠實現本發明。附圖和具體實施例不旨在對本發明進行限定，本發明的范圍由所附權利要求限定。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語“第一”、“第二”僅為了便于描述本發明和簡化描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發明的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。

此外，在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

還有，在本發明描述中的“順向”、“逆向”僅為了便于理解和描述，并不限定其傳動方向。

其中，在本發明實施方式中描述的“第二單向動力裝換裝置齒輪組10”包含“順向搖擺動力輸出輪”和“逆向搖擺動力輸出輪”。

參照圖1至圖4，本發明的實施方式提供的一種單一搖擺動力輸入的單向動力轉換裝置，其包括搖擺旋轉殼體1；搖擺旋轉殼體支撐軸2；動力輸出軸3，其與搖擺旋轉殼體支撐軸2在同一軸線上；第一單向器11，其只吸收搖擺旋轉殼體1或搖擺旋轉殼體1內逆向旋轉運動的動力輸出輪的逆向旋轉動力并同時驅動動力輸出軸3做順向旋轉運動；第二單向器12，第二單向器12為超越離合器9，其由隨搖擺旋轉殼體1做順向驅動并同時驅動動力輸出軸3做順向旋轉運動。第一單向器11包括行星齒輪組件4、超越離合器9，超越離合器9只吸收搖擺旋轉殼體1的逆向旋轉動力并通過行星齒輪組件4在搖擺旋轉殼體支撐軸2的反作用力下，帶動動力輸出軸3做順向旋轉運動。

行星齒輪組件4包括：太陽輪8，其與動力輸出軸3相連接；外齒圈5，其與搖擺旋轉殼體1相連接；行星齒輪組6，其同時嚙合外齒圈5和太陽輪8；行星支架7，其支撐行星齒輪組6的同時連接超越離合器9；搖擺旋轉殼體1驅動外齒圈5逆向旋轉時，超越離合器9逆向止住搖擺旋轉殼體支撐軸2從而驅動太陽輪8和動力輸出軸3順向旋轉運動。另外，在本實施方式中對本發明提供的具有搖擺旋轉殼體1的單向動力轉換裝置進行了說明，但本發明并不限制于此實施方式，例如超越離合器9的安裝位置可以在太陽輪8與動力輸出軸3之間或搖擺旋轉殼體1與外齒圈5之間（附圖未示出）。而且行星齒輪組件4還可以由其它齒輪組和/或鏈條組件和/或皮帶輪組件等傳動件替代，同時在超越離合器9與搖擺旋轉殼體支撐軸2的反作用力下驅動動力輸出軸3做順向旋轉運動（附圖未示出）。

參照附圖5至圖7為本發明的實施方式提供的一種具有兩個搖擺動力輸入的單向動力轉換裝置，其包括上述的第一單向器11、搖擺旋轉殼體1、動力輸出軸3、搖擺旋轉殼體支撐軸2和具有搖擺輸入軸的第二單向器12，第二單向器12為第二單向動力轉換裝置13，其包括：超越離合器9、第二單向動力轉換裝置齒輪組10、第二單向動力轉換裝置搖擺輸入軸14、第二單向動力轉換裝置動力輸出軸15，第二單向動力轉換裝置搖擺輸入軸14垂直于搖擺旋轉殼體支撐軸2，其吸收外部搖擺動力在超越離合器9與第二單向動力轉換裝置齒輪組10的作用下把搖擺動力轉換為單向旋轉動力并帶動動力輸出軸3做順向旋轉運動。

第二單向動力轉換裝置動力輸出軸15與動力輸出軸3為同軸或相連接。本發明實施方式的第二單向動力轉換裝置搖擺輸入軸14可以根據安裝需要在同一軸線的兩端搖擺輸入或單邊搖擺輸入。

另外，在本實施方式中對本發明提供的具有兩個搖擺動力輸入的單向動力轉換裝置進行了說明，但本發明并不限制于此實施方式，例如本發明實施方式的第二單向動力轉換裝置13中的齒輪組可以為四個或六個螺旋錐形齒輪相互嚙合（附圖未示出），或者本發明實施方式的第二單向動力轉換裝置13可以為其它具有搖擺輸入軸、超越離合器、齒輪組和/或鏈條和/或皮帶輪組的單向轉換裝置（附圖未示出）。

需要注意的是，本發明實施方式的單向動力轉換裝置的數量可以為多個且結構原理相同，多個單向動力轉換裝置相互組合，形成一個具有多個搖擺輸入軸的單向動力轉換裝置，也就是說，該單向動力轉換裝置具有萬向搖擺功能，并且可根據安裝方式的需要增加或減少相應的齒輪和/或超越離合器9的數量。

實施例1：

參照圖1至圖4所示，在本發明的一個具體實施例中，單一搖擺動力輸入的單向動力轉換裝置的結構如下：

首先，其包括搖擺旋轉殼體1，搖擺旋轉殼體支撐軸2，動力輸出軸3，第一單向器11和第二單向器12（圖7中示出），搖擺旋轉殼體支撐軸2和動力輸出軸3同軸設置，搖擺旋轉殼體支撐軸2和動力輸出軸3的一部分位于搖擺旋轉殼體1內，其另一部分位于搖擺旋轉殼體1外。

該搖擺旋轉殼體支撐軸2是固定連接于外部支撐架的，其對搖擺旋轉殼體1是起支撐作用的，并對行星齒輪組件是起反作用力作用的。結合圖3和圖4，該第一單向器11包括行星齒輪組件4、超越離合器9。

行星齒輪組件4包括外齒圈5、行星齒輪組6、行星支架7和太陽輪8。

太陽輪8與動力輸出軸3連接，外齒圈5與搖擺旋轉殼體1連接，行星齒輪組6同時嚙合外齒圈5和太陽輪8，行星支架7用于支撐行星齒輪組6且與超越離合器9連接。搖擺旋轉殼體1驅動外齒圈5逆向旋轉時，超越離合器9反向止住搖擺旋轉殼體支撐軸2從而驅動太陽輪8和動力輸出軸3順向旋轉。

結合圖1，該第一單向器11的超越離合器9為圖1中靠左邊的位置。

該第二單向器12為超越離合器9，且位于圖1中的靠右邊的位置。

右邊的第二單向器12的超越離合器順向接收搖擺旋轉殼體1的順向旋轉動力，靠左邊的第一單向器11在超越離合器9的作用下吸收搖擺旋轉殼體1的逆向旋轉動力并在搖擺旋轉殼體支撐軸2及行星齒輪組件4的作用下驅動動力輸出軸3做順向旋轉運動。參照圖5至圖7，在本發明的一個具體實施例中，具有兩個搖擺動力輸入的單向動力轉換裝置的結構如下：

其包括上述提到的第一單向器11、搖擺旋轉殼體1、動力輸出軸3、搖擺旋轉殼體支撐軸2和具有搖擺輸入軸的第二單向器12。

結合圖7，第二單向器12也就是第二單向動力轉換裝置13，其包括超越離合器9、第二單向動力轉換裝置齒輪組10、第二單向動力轉換裝置搖擺輸入軸14和第二單向動力轉換裝置動力輸出軸15。

第二單向動力轉換裝置齒輪組10為多個相對設置的螺旋錐形齒輪，其第二單向動力轉換裝置搖擺輸入軸14與第二單向動力轉換裝置動力輸出軸15垂直，也就是說，第二單向動力轉換裝置搖擺輸入軸14的轉動軸心線與第二單向動力轉換裝置動力輸出軸15的轉動軸心線垂直。兩者的轉動軸心線垂直設置，能夠接收更多方向上的外力，使其轉換并驅動動力輸出軸3轉動。

結合圖5，第二單向動力轉換裝置動力輸出軸15和動力輸出軸3同軸設置，其兩者也可以固定連接或一體成型，也就是說兩者可以為同一根軸。

整個單向動力轉換裝置在工作時：

在外力作用下，當外力驅動第二單向動力轉換裝置搖擺輸入軸14轉動時，通過第二單向動力轉換裝置齒輪組10轉換并傳遞至第二單向動力轉換裝置動力輸出軸15，使第二單向動力轉換裝置動力輸出軸15轉動；

在外力作用下，當外力驅動搖擺旋轉殼體1轉動時，通過行星齒輪組件4轉換并傳遞至動力輸出軸3，使動力輸出軸3做順向旋轉運動；

當第二單向動力轉換裝置動力輸出軸15和動力輸出軸3是同一根軸或相對固定時，其通過上述的結構，將外界的搖擺的力，進行選擇性的利用，并驅動動力輸出軸3轉動。

該動力輸出軸3可以與外部的發電機組件相連接，將這一部分能量進行電能的轉化。

實施例2：

請參考圖8，在本發明的另一個具體實施例中，雙搖擺單向動力轉換裝置的結構如下：

第二單向動力轉換裝置搖擺輸入軸14與第二單向器12的超越離合器9連接，且將動力傳遞至動力輸出輪。

逆向旋轉運動的動力輸出輪與外齒圈5連接，逆向旋轉運動的動力輸出輪旋轉帶動外齒圈5轉動。

外齒圈5與行星齒輪組6嚙合，行星齒輪組6分別與行星支架7和太陽輪8嚙合，行星支架7與第一單向器11的超越離合器9連接。

太陽輪8與動力輸出軸3連接。