[发明专利]一种改进的高效纯机械式换向机构

说明书

本发明公开了一种改进的高效纯机械式换向机构，包括两个自由摆陀、两组自动双向换向调节机构、一组过渡传动轮组、一组主轴传动轮组、一个能源转换结构和各自对应的绕转轴杆，两个自由摆陀绕转主轴相互垂直可以最大限度转化利用外部随机空间方向的动能。每个摆陀连接两个方向相反的棘轮换向结构，其中一个沿某一固定旋转方向直接驱动主轴传动轮，另外一个沿相反方向旋转直接或间接地驱动主轴传动轮，通过一定的配合可以实现摆陀的随机旋转或往复摆动都是合力驱动主轴传动轮沿固定方向旋转，从而带动能源转化结构实现储能或直接发电。本技术方案具有自动换向、结构紧凑、易于维护，且传动效率高的特点。

技术领域：

本发明涉及一种改进的高效纯机械式换向机构，特别是实现由往复摆动或非固定方向旋转向某一固定旋转方向转换的高效转换装置及安全维护方法。

背景技术：

近年来可再生能源的开发与应用得到了广泛的关注，也取得了长足的发展。然而由于风能、潮汐能、波浪能等可再生能源，不论是流动的方向还是动能的大小，都具有较大的随机性。因此在其开发利用的过程中除了要考虑稳定输出，还要考虑稳定换向。

目前最常用的动力运动方式为绕轴旋转，所以需要一种实现由往复摆动或非固定方向旋转向某一固定旋转方向转换的换向机构。如自动机械式手表中有上条换向机构，但只提到换向小介轮60a、60b与换向大介轮40a、40b单向棘轮啮合，并未给出棘轮的具体配合形式，而且在双向转换啮合时消除对反方向传动轴的影响方面缺少考虑；另，如双向超越离合器换向控制机构改进设计了应用于机械传动中的单向动力输出和逆止输出的双向超越离合器换向控制机构，解决了非停机状态的换向问题，然而换向过程仍需要人为操纵换向杆。

发明内容：

本发明的目的是为了克服以上的不足，提供一种实现往复摆动和随机双向旋转向某一固定方向旋转的自动和高效转换的改进的高效纯机械式换向机构。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种改进高效纯机械式换向机构，包括两个自由摆陀、两组自动双向换向调节机构、一组过渡传动轮组、一组主轴传动轮组、一个能源转换结构，第一自由摆陀同轴连接有第一自动双向换向调节机构，第一自动双向换向调节机构与过渡传动轮组啮合连接，过渡传动轮组与主轴传动轮组啮合连接，主轴传动轮组与第二自动双向换向调节机构啮合连接，主轴传动轮组同轴连接有能源转换结构，第二自动双向换向调节机构同轴连接有第二自由摆陀，第一自由摆陀与第二自由摆陀绕转轴杆相互垂直。

本发明的进一步改进在于：第一自动双向换向调节机构包括两个换向方向相反的棘轮换向结构，且其中的第一自由摆陀与第一轴杆、第一棘轮换向结构和第二棘轮换向结构的内轮与第一轴杆之间采用轴向定位以防止产生相对转动，而第一棘轮换向结构和第二棘轮换向结构的外轮则绕第一轴杆沿相反方向旋转；其中的第二自由摆陀与第四轴杆、第三棘轮换向结构和第四棘轮换向结构的内轮与第四轴杆之间采用轴向定位以防止产生相对转动，第三棘轮换向结构和第四棘轮换向结构的换向外轮则绕第四轴杆沿相反方向旋转。

本发明的进一步改进在于：过渡传动轮组包含过渡传动轮组的上传动轮和过渡传动轮组的下传动轮两个传动齿轮，过渡传动轮组的上传动轮与过渡传动轮组的下传动轮之间的轴向间距与第一棘轮换向结构和第二棘轮换向结构之间的轴向间距一致，且过渡传动轮组的上传动轮与过渡传动轮组的下传动轮与第二轴杆之间采用轴向定位以保持相同的角速度旋转。

本发明的进一步改进在于：主轴传动轮组和第三轴杆、能源转换结构的内转子和第三轴杆之间采用轴向定位，主轴传动轮组通过第三轴杆带动能源转换结构的内转子以保持同步转动。

本发明的进一步改进在于：过渡传动轮组可以沿第二轴杆的轴心线方向移动以切出过渡传动，使第一棘轮换向结构的扭矩无法传递到主轴传动轮组。

本发明的进一步改进在于：过渡传动轮组的上传动轮、过渡传动轮组的下传动轮、第一棘轮换向结构和第二棘轮换向结构的半径满足以下条件：