專利名稱：重力發(fā)動(dòng)機(jī)、旱冰鞋和步行發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種動(dòng)力裝置，具體而言，涉及一種重力發(fā)動(dòng)機(jī)、使用該重力發(fā)動(dòng)機(jī)的旱冰鞋以及使用該重力發(fā)動(dòng)機(jī)的步行發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
眾所周知，當(dāng)人們行走時(shí)，需要抬腿及提高身體重心以抵抗地心引力。而當(dāng)腳落回地面時(shí)，這部分能量則被地面及鞋底以形變的方式吸收，幾乎全部浪費(fèi)。目前現(xiàn)有技術(shù)中還沒有一種可以將所述能量有效利用的動(dòng)力裝置。比如可將所述能量有效利用的重力發(fā)動(dòng)機(jī)和步行發(fā)電機(jī)等。另一方面，至今旱冰鞋問世已達(dá)數(shù)十年之久，多年以來被廣泛用于體育鍛煉及其他活動(dòng)中。正如其名稱所示，旱冰鞋無論從外觀還是使用，都是效仿冰鞋，適用于有很小摩擦的水平光滑地面。使用者要用力向后側(cè)后蹬腿，其姿勢與自然行走相差甚遠(yuǎn)，在陸地上使用，效率很低。而使用旱冰鞋則效率更低，更糟糕的是上坡行走時(shí)，由于向后的水平分力的作用，使旱冰鞋根本無法使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種重力發(fā)動(dòng)機(jī)，以便將由于重力作用而產(chǎn)生的動(dòng)力有效轉(zhuǎn)化為可利用的動(dòng)力。
本發(fā)明的另一目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種使用上述重力發(fā)動(dòng)機(jī)的旱冰鞋，以使旱冰鞋使用起來更接近自然步行，不僅能夠把行走時(shí)浪費(fèi)的能量轉(zhuǎn)換為有用的能源，更使得上坡的問題得以解決。
本發(fā)明的再一目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種以上述重力發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的步行發(fā)電裝置，從而使用者可以邊走路邊發(fā)出電力。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種重力發(fā)動(dòng)機(jī)，包括活塞、連桿和曲軸，其中，該發(fā)動(dòng)機(jī)還包括一采集動(dòng)力的踏板，所述活塞的上端和下端分別與踏板和連桿相連接，所述連桿的另一端和曲軸相連接，以將從踏板處采集的動(dòng)力傳遞至曲軸并驅(qū)使曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)。通過所述重力發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)換作用，可以將踏動(dòng)產(chǎn)生的能量提供給諸如助行裝置或者步行時(shí)的發(fā)電動(dòng)力設(shè)備等。
一種旱冰鞋，包括鞋體和輪子，其中，該旱冰鞋包括設(shè)置于鞋體底部的用于采集動(dòng)力的踏板以及活塞、連桿、曲軸和使輪子只能單向旋轉(zhuǎn)的反向鎖定機(jī)構(gòu)，其中，所述活塞的上端和下端分別與踏板和連桿相連接，所述連桿的另一端和曲軸相連接，以將從踏板處采集的動(dòng)力傳遞至曲軸并驅(qū)使曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過曲軸將轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)一步傳遞至輪子。所述重力發(fā)動(dòng)機(jī)既可以直接安裝在鞋底成為一種新型的旱冰鞋，也可以做成可自由裝卸地安裝在普通鞋上。
一種步行發(fā)電裝置，該發(fā)電裝置該裝置安裝于鞋體的下部，其包括上述的重力發(fā)動(dòng)機(jī)以及一發(fā)電機(jī)，其中，該發(fā)電機(jī)與所述曲軸相連接。
本發(fā)明的重力發(fā)動(dòng)機(jī)可以將踏動(dòng)產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)換為其它機(jī)構(gòu)或裝置可以利用的形式，具有有效利用能源的有益效果。而使用了所述重力發(fā)動(dòng)機(jī)的旱冰鞋，與傳統(tǒng)旱冰鞋相比較，使用起來更接近于行走，把相當(dāng)一部分重力能源有效地利用起來以推動(dòng)輪子前行，并解決了傳統(tǒng)旱冰鞋不能上坡的問題。當(dāng)此重力發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)相連并安裝于鞋上時(shí)，可成為步行式發(fā)電裝置，將行走時(shí)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為可以利用的電能。
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。


圖1A為本發(fā)明實(shí)施例中齒輪傳動(dòng)裝置的側(cè)視圖；圖1B為本發(fā)明實(shí)施例中齒輪傳動(dòng)裝置的主視圖；圖2A為本發(fā)明實(shí)施例中前發(fā)動(dòng)機(jī)的側(cè)視剖面圖；圖2B為本發(fā)明實(shí)施例中后發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)視剖面圖；圖2C為本發(fā)明實(shí)施例中踏板活塞連桿的關(guān)系示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例中曲軸與齒輪傳動(dòng)裝置的后視圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例中動(dòng)力輸出軸上只安裝有一個(gè)輪子時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例中旱冰鞋的側(cè)面剖視圖；
圖6為本發(fā)明實(shí)施例中步行發(fā)電裝置的側(cè)面剖視圖。
圖中1主飛輪10活塞簧2二級(jí)齒輪 11踏板3三級(jí)齒輪 12軸承4輪驅(qū)動(dòng)齒輪13齒輪箱5曲軸 14曲軸箱6連桿 15充氣輪子7上檔桿16活塞上部軟箱8下檔桿17發(fā)電機(jī)9活塞 18鞋體具體實(shí)施方式
如圖3、圖4、圖5所示，本發(fā)明實(shí)施例中所述的重力發(fā)動(dòng)機(jī)包括可轉(zhuǎn)動(dòng)的踏板11、活塞9、連桿6、曲軸5以及上檔桿7和下檔桿8，其中，上檔桿7、下檔桿8分別設(shè)置于齒輪箱13側(cè)壁上接近上部和下部的位置，用于將曲軸5的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍限制在一上限位置和一下限位置之間?；钊?則傳遞向下的壓力，該活塞9還配設(shè)有活塞簧10，以幫助活塞10在壓力解除時(shí)復(fù)位到上限位置。如圖3所示，該發(fā)動(dòng)機(jī)還設(shè)置有活塞上部軟箱16。連桿6則通過C與活塞9相連接并通過曲軸5的軸A與曲軸5相連接，曲軸5圍繞其軸B轉(zhuǎn)動(dòng)(如圖2A所示)。以使上下運(yùn)動(dòng)的活塞9帶動(dòng)曲軸5轉(zhuǎn)動(dòng)。圖1顯示了一種齒輪傳動(dòng)裝置的裝配圖。該齒輪傳動(dòng)裝置被用來傳輸曲軸5轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的能量以最終驅(qū)動(dòng)充氣輪子15(如圖3所示)或發(fā)電機(jī)17轉(zhuǎn)動(dòng)(如圖6所示)。
在圖1A和圖1B中，圖1A中的三個(gè)黑圓點(diǎn)及圖1B中三根粗黑線分別表示三根軸。該重力發(fā)動(dòng)機(jī)還包括一主飛輪1和齒輪傳動(dòng)裝置。該齒輪傳動(dòng)裝置包括一二級(jí)齒輪2和一三級(jí)齒輪3。
其中，所述三級(jí)齒輪3與二級(jí)齒輪2安裝于同一根軸上，二者連動(dòng)并實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)動(dòng)。該主飛輪1以曲軸5為軸，并通過一棘輪機(jī)構(gòu)(圖中未示出)套設(shè)于曲軸5上。而所述曲軸5則設(shè)置于曲軸箱14之中。
所述主飛輪1與所述二級(jí)齒輪2相嚙合。當(dāng)活塞9被踏板11下推時(shí)，通過連桿6帶動(dòng)曲軸5旋轉(zhuǎn)。由于棘輪機(jī)構(gòu)的單向鎖定作用，曲軸5帶動(dòng)主飛輪1轉(zhuǎn)動(dòng)，主飛輪1再帶動(dòng)二級(jí)齒輪2轉(zhuǎn)動(dòng)，三級(jí)齒輪跟著實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)；而當(dāng)曲軸5反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，同樣由于棘輪機(jī)構(gòu)的單向鎖定作用，解除了對(duì)主飛輪1的轉(zhuǎn)動(dòng)鎖定，使曲軸5的轉(zhuǎn)動(dòng)不影響主飛輪1的轉(zhuǎn)動(dòng)，因此曲軸5的反向轉(zhuǎn)動(dòng)不影響齒輪傳動(dòng)裝置本來的轉(zhuǎn)動(dòng)。更由于主飛輪1的慣性作用，保持齒輪傳動(dòng)裝置只沿單一的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
如圖3、圖4、圖5所示，本發(fā)明實(shí)施例中所述的旱冰鞋包括鞋體18、充氣輪子15以及安裝于鞋體18下部的如上所述的重力發(fā)動(dòng)機(jī)。其中，所述重力發(fā)動(dòng)機(jī)還包括一輪驅(qū)動(dòng)齒輪4。該輪驅(qū)動(dòng)齒輪4由所述三級(jí)齒輪3帶動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。所述的兩個(gè)充氣輪子15與輪驅(qū)動(dòng)齒輪4安裝于同一根軸上。該軸上設(shè)有兩個(gè)軸承12，其中一個(gè)軸承12裝在齒輪箱13上，另一軸承12裝在曲軸箱14上。充氣輪子15在輪驅(qū)動(dòng)齒輪4轉(zhuǎn)動(dòng)作用的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)活塞9上行時(shí)，曲軸5反轉(zhuǎn)，但主飛輪1及棘輪機(jī)構(gòu)使齒輪傳動(dòng)裝置并不跟著反向。這就保證了下推時(shí)的能量被有效地用來推動(dòng)充氣輪子15前行。而當(dāng)活塞9上行時(shí)，充氣輪子15可繼續(xù)前行。
圖2A、圖2B顯示了用于旱冰鞋上的兩個(gè)重力發(fā)動(dòng)機(jī)的側(cè)向剖視圖。其中，如圖2A所示，為安裝于旱冰鞋鞋底前部的前發(fā)動(dòng)機(jī)的側(cè)向剖視圖；如圖2B所示，為安裝于旱冰鞋鞋底后部的后發(fā)動(dòng)機(jī)的側(cè)向剖視圖；如圖2C所示，為表示踏板11、活塞9和連桿6之間連接關(guān)系的示意圖。所述的踏板11的上部接觸鞋底并可通過軸C繞活塞9的上部在有限的角度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，以增加行走時(shí)的舒適感。連桿6則可繞軸D轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)踏板11向下推動(dòng)時(shí)，活塞9下行，進(jìn)而通過連桿6轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸5，帶動(dòng)主飛輪1向前轉(zhuǎn)動(dòng)。通過圖3、圖4和圖5的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，充氣輪子15被推動(dòng)前行，曲軸5繼續(xù)向下轉(zhuǎn)動(dòng)，直到被下檔桿8擋住。由于使用了主飛輪1，當(dāng)曲軸5停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，充氣輪子15會(huì)繼續(xù)前行。
當(dāng)使用者腳部離開地面時(shí)，由于地球引力和活塞簧10的作用，活塞9便會(huì)相對(duì)上行，直到碰到上檔桿7，這時(shí)活塞9又回到初始位置上。由于主飛輪1及棘輪機(jī)構(gòu)的作用，活塞9上行和曲軸反轉(zhuǎn)不影響充氣輪子15的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)。與傳統(tǒng)旱冰鞋相比較，使用起來更接近于行走，把相當(dāng)一部分重力能源有效地利用起來以推動(dòng)輪子前行，并解決了傳統(tǒng)旱冰鞋不能上坡的問題。
上述重力發(fā)動(dòng)機(jī)可以有多種用途，既可以如上所述裝上輪子后設(shè)置于鞋18上，而制作成如圖5所示的新型旱冰鞋，也可以連接一個(gè)發(fā)電機(jī)17后安裝于鞋18上(如圖6所示)而作為步行發(fā)電裝置使用。它可使使用者在行走中發(fā)電，其產(chǎn)生的電能可用來作為能源帶動(dòng)小型空調(diào)或電熱器等。不過在圖6中的主飛輪1可以被一個(gè)普通的齒輪3所代替，因?yàn)榘l(fā)電時(shí)可以不用考慮曲軸5的傳動(dòng)方向。
權(quán)利要求
1.一種重力發(fā)動(dòng)機(jī)，包括活塞、連桿和曲軸，其特征在于，該發(fā)動(dòng)機(jī)還包括一采集動(dòng)力的踏板，所述活塞的上端和下端分別與踏板和連桿相連接，所述連桿的另一端和曲軸相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的重力發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述踏板可以繞著活塞的頂端在有限的角度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.如權(quán)利要求1所述的重力發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)還包含有齒輪傳動(dòng)裝置、動(dòng)力輸出軸，該齒輪傳動(dòng)裝置設(shè)置于曲軸和動(dòng)力輸出軸之間用以傳遞動(dòng)力。
4.如權(quán)利要求3所述的重力發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)還包括反向鎖定機(jī)構(gòu)，該反向鎖定機(jī)構(gòu)安裝于曲軸上并且與齒輪傳動(dòng)裝置相連接以傳遞單向轉(zhuǎn)動(dòng)。
5.如權(quán)利要求4所述的重力發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述反向鎖定機(jī)構(gòu)包括主飛輪和棘輪機(jī)構(gòu)，該主飛輪通過該棘輪機(jī)構(gòu)安裝于所述曲軸上，并且主飛輪與所述齒輪傳動(dòng)裝置的齒輪相嚙合以傳遞動(dòng)力。
6.如權(quán)利要求1所述的重力發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，該發(fā)動(dòng)機(jī)還包括曲軸箱、上擋桿和下?lián)鯒U，該上擋桿和下?lián)鯒U用以限定曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的范圍，其中，上檔桿和下檔桿分別設(shè)置于曲軸箱的箱壁的上部位置和下部位置。
7.一種旱冰鞋，包括鞋體和輪子，其特征在于，該旱冰鞋還包括設(shè)置于鞋體底部的用于采集動(dòng)力的踏板以及活塞、連桿、曲軸和使輪子只能單向旋轉(zhuǎn)的反向鎖定機(jī)構(gòu)，其中，所述活塞的上端和下端分別與踏板和連桿相連接，所述連桿的另一端和曲軸相連接，以將從踏板處采集的動(dòng)力傳遞至曲軸并驅(qū)使曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過曲軸將轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)一步傳遞至輪子。
8.如權(quán)利要求7所述的旱冰鞋，其特征在于，該旱冰鞋還包括齒輪傳動(dòng)裝置、動(dòng)力輸出軸、輪驅(qū)動(dòng)齒輪和軸承，其中，所述齒輪傳動(dòng)裝置設(shè)置于曲軸和動(dòng)力輸出軸之間用以傳遞動(dòng)力，所述反向鎖定機(jī)構(gòu)包括主飛輪和棘輪機(jī)構(gòu)，該主飛輪通過該棘輪機(jī)構(gòu)安裝于所述曲軸上，并且主飛輪與所述齒輪傳動(dòng)裝置的齒輪相嚙合以將動(dòng)力傳遞至動(dòng)力輸出軸，所述輪驅(qū)動(dòng)齒輪、軸承和輪子分別安裝于動(dòng)力輸出軸上，從而將從踏板處采集的動(dòng)力傳遞至輪子。
9.如權(quán)利要求8所述的旱冰鞋，其特征在于，所述動(dòng)力輸出軸上安裝的輪子的數(shù)量為1或2。
10.如權(quán)利要求8所述的旱冰鞋，其特征在于，所述的發(fā)動(dòng)機(jī)分為位于旱冰鞋前部的前發(fā)動(dòng)機(jī)和位于旱冰鞋后部的后發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，旱冰鞋前部的輪子安裝于前發(fā)動(dòng)機(jī)的前面，旱冰鞋后部的輪子安裝于后發(fā)動(dòng)機(jī)的后面。
11.一種步行發(fā)電裝置，其特征在于，該裝置安裝于鞋體的下部，其包括踏板、活塞、連桿和曲軸和發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述活塞的上端和下端分別與踏板和連桿相連接，所述連桿的另一端和曲軸相連接，以利用踏板將人行走時(shí)踏動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)力傳遞至曲軸并驅(qū)使曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，該曲軸與所述發(fā)電機(jī)相連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種小型的以重力推動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)及使用該發(fā)動(dòng)機(jī)的旱冰鞋和步行發(fā)電裝置。該發(fā)動(dòng)機(jī)可以將由于重力下落而產(chǎn)生的動(dòng)力轉(zhuǎn)換為可以利用的動(dòng)力。該旱冰鞋為使用該發(fā)動(dòng)機(jī)的旱冰鞋，可以有效地將人步行中上下移動(dòng)身體重心的能量轉(zhuǎn)換為向前行動(dòng)的推力，該發(fā)動(dòng)機(jī)既可以固定在鞋底上，也可以可裝卸的方式安裝于旱冰鞋上。該步行發(fā)電裝置設(shè)置于鞋上，可用于行走發(fā)電。
文檔編號(hào)A63C17/22GK1680710SQ20041003110
公開日2005年10月12日 申請(qǐng)日期2004年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月6日
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