CN106167162A - 基于储能装置的无碳小车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于储能装置的无碳小车，包括驱动装置、储能装置和导向机构，其中：驱动装置是由重力驱动，由绳索通过定滑轮的连接改变力的传递方向，带动齿轮轮系的运动，并通过轴系与车轮相连；储能装置包括装配在轮系中的发条弹簧，发条弹簧嵌在传动轴上，通过轴的转动而伸缩，通过调节传动比来调整储能强度，从而达到最佳的储能量；导向机构采用凸轮‑双摇杆机构，凸轮转动带动顶杆前后移动，控制前端摇杆带动前轮左右摆动，从而控制方向。本发明使用方便，且具有往返运动的特点。

Description

基于储能装置的无碳小车

技术领域

本发明涉及的是一种运输与物流领域的无碳小车，具体地说，涉及的是一种可储能、可自动实现往返的无碳小车。

背景技术

本设计为重力移动装置，顾名思义，重力移动装置是通过将重力转化为小车驱动力来运动的一个装置，很多机械设计比赛也有过在一定限制条件下制作重力车并追求最远移动距离的例子。而我们的设计，是从现实情况出发，利用重力车原理并将其改进，使其不仅能够向前移动，而且能够在将重物卸载后返回起点。该设计独创性的给重力车加装了回力装置，使其在牺牲部分移动距离的前提下具有了往复运动的能力，在现实生活中也提供了一种运送货物的新方法。

目前市场上已有的无碳小车，没有基于储能装置的设计，只是通过导向装置的设计来实现小车的S型或8字型运动。

如公开号为CN204745647U，专利号为A63H17/26的中国实用新型专利，该专利公开一种重力式S型无碳小车属于机械传动领域，其特征在于重锤牵引绕线轮转动，绕线轮和大齿轮同轴过盈连接，大齿轮与小齿轮啮合，驱动与小齿轮(3)同轴过盈连接的右后车轮，形成差速运动。大齿轮上的滑槽，连接杆、转向连接杆后部、转向连接杆前部、螺纹杆前轮支架、前轮，构成曲柄摇杆机构，连接杆与大齿轮上滑槽连接位置可调，控制前轮运行转角，再调节转向连接杆前/后部旋合长度，微调前轮运行转角，通过两级调节，可精确调节小车多种S型半径轨迹路线的行走，该小车的结构紧凑、能量转化率高。

上述专利结构相对简单，使用较为方便，但是一方面没有储能装置，不能实现小车的往返运动，在空车调运的过程中不是十分便捷，另一方面悬挂空间较小，不利于悬挂大型货物，转向机构直接使用曲柄摇杆机构，不能使小车轨迹实现多样化控制，也难以对速度进行适当调配。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于储能装置的无碳小车，其使用方便，且具有往返运动的特点。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

本发明提供一种基于储能装置的无碳小车，包括驱动装置、储能装置和导向机构，其中：

包括车体，以及安装在车体上的驱动装置、储能装置、导向机构；其中：

所述车体包括底板、滑轮架、车轮，底板与滑轮架连接固定，车轮包括安装在底板底部前部的一个转向轮和安装在底板底部后部的两个驱动轮；

所述驱动装置包括绳索、定滑轮组、绕线轴、齿轮系，绳索绕过定滑轮组后连接绕线轴，驱动装置由重力驱动，绳索通过定滑轮组的连接改变力的传递方向，带动齿轮系运动，齿轮系与所述车体的驱动轮相连；

所述储能装置包括装配在底板下的发条弹簧和传动轮系统，通过调节发条弹簧和传动轮系统的传动比以调整储能强度，从而达到最佳的储能量；所述驱动装置与储能装置之间通过齿轮系和传动轮系统相连接，从而驱动驱动轮；所述驱动装置通过齿轮系与导向机构相连接；

所述导向机构采用凸轮-双摇杆机构，与所述车体的转向轮连接，用于控制所述小车的方向。

优选地，所述驱动装置中：齿轮系由第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮组成；定滑轮组固定在滑轮架上，绳索的一端固定重物，绳索的另一端绕过定滑轮组后连接绕线轴，绕线轴与两个驱动轮通过同一车轮轴固定，第一齿轮安装在车轮轴上，第二齿轮与第三齿轮同轴，且第二齿轮与第一齿轮啮合，第三齿轮与第四齿轮啮合。

更优选地，所述绕线轴采用自定义母线的方法，对所述小车的移动速度进行控制。

更优选地，所述传动轮系统包括第一传动轮、第二传动轮，以及连接第一传动轮、第二传动轮的传动带，所述发条弹簧通过嵌在第二传动轮的转轴及支架上进行伸缩，其中发条一端固定于第二传动轮的转轴上，另一端固定于第二传动轮的支架上，通过调整第一传动轮、第二传动轮之间的直径关系来调整发条弹簧的储能强度。

优选地，所述导向装置的凸轮-双摇杆机构，包括：凸轮、顶杆、前端摇杆和后端摇杆，其中：顶杆与前端摇杆、后端摇杆均为铰连接，凸轮与驱动装置中的第四齿轮同轴，前端摇杆与导向轮为滑动连接，前端摇杆与导向轮车轴平行且可沿车轴平行方向与导向轮相对滑动，第四齿轮转动带动凸轮转动，凸轮转动带动顶杆前后移动，从而控制前端摇杆带动导向轮左右摆动。

更优选地，所述前端摇杆与导向轮之间的相对滑动、导向轮竖直方向上的转动、前端摇杆与顶杆之间的相对转动、顶杆的前后直线运动，从而通过顶杆的前后运动控制前端摇杆的摆动，进而控制前导向轮转动的导向机构。

优选地，所述齿轮系，调整车轮角速度和凸轮角速度之间的关系，使得整个运动过程中，凸轮转动的角度不超过一周。

本发明中，所述凸轮在一个周期内完成小车的移动过程，通过自定义设置，随着小车移动，凸轮旋转，凸轮的升程使得摇杆随之摆动，从而改变小车的方向。凸轮的每一个升程对应着小车的摆角。

本发明在使用过程中，可装配四个卡位器，滑轮架可以前后移动，便于固定重物。重物下降带动绳滑动，在定滑轮的作用下改变作用力的方向，将作用力传递到齿轮系和轴系上，带动凸轮旋转，从而带动摇杆调整前轮方向，同时使得发条伸缩储能，在返程中放出能量。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明实现传统运输功能的同时保证使用方便、节能且可往返运动，本发明可以实现货物短途直线运输自动化，在不便装载传送带的工厂流水线或部分建筑工地实现零件、材料的高效运载；实现部分超市货物装载，酒店行李装载，餐馆、食堂等地食材“最后一段路”的高效装载，省去大量人力。经调整后可应用于机场、火车站、汽车站、码头以及各交通枢纽换乘路段，实现部分行李、货物的高效装载。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一优选实施例的左前上视图；

图2为本发明一优选实施例的左后下视图；

图3为本发明一优选实施例的齿轮系简图；

图4为本发明一优选实施例的发条弹簧侧视图；

图5为本发明一优选实施例的凸轮-双摇杆结构及齿轮系仰视图；

图中：发条弹簧1，前转向轮2，后驱动轮3，定滑轮4、5、6，凸轮7，底板8，滑轮架9，绕线轴10，摇杆11、12，齿轮13、14、15、16，传动轮17、18，绳索19，传动带20。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1、图2所示，一种基于储能装置的无碳小车，包括：车体，以及安装在车体上的驱动装置、储能装置、导向机构；

车体由底板8、滑轮架9、车轮组成，底板8与滑轮架9连接固定，车轮包括安装在底板8底部前部的一个前转向轮2和安装在底板底部后部的两个后驱动轮3，两个驱动轮由一个车轮轴连接；

所述驱动装置包括绳索19、定滑轮组(含定滑轮4，5，6)、绕线轴10、齿轮系(含齿轮13，14，15，16)，驱动装置由重力驱动，用绳索通过定滑轮组(含定滑轮4,5,6)的连接改变力的传递方向，带动齿轮系(含齿轮13，14，15，16)的运动，从而带动与齿轮13同轴的后驱动轮运动；

所述储能装置包括装配在底板下的发条弹簧1和传动轮系统(含传动轮17，18，传动带20)，通过调节齿轮系(含齿轮13，14，15，16)和传动轮系统(含传动轮17，18，传动带20)的传动比以调整储能强度，从而达到最佳的储能量；

所述导向机构采用凸轮-双摇杆机构，包括凸轮7、摇杆11、12及前转向轮2，用于控制所述小车的运动方向。

驱动装置与储能装置之间通过齿轮系(含齿轮13，14，15，16)和传动轮系统(含传动轮17、18，传动带20)相连接；驱动装置与导向机构通过齿轮系(含齿轮13，14，15，16)及凸轮7、摇杆11、12相连接。

在一优选实施例中，所述底板8与滑轮架9通过螺钉连接；定滑轮4装配有滑动副，以实现在滑轮架9上的前后自由移动；定滑轮4通过绳索与定滑轮5、6连接，从而实现力的方向转换；绳索绕过定滑轮6后与绕线轴10相连接。

如图3所示，在一优选实施例中，所述齿轮13和齿轮14相互啮合，齿轮14与齿轮15同轴，齿轮15与齿轮16相互啮合，齿轮16与凸轮7同轴角速度相等。

如图4所示，在一优选实施例中，所述发条弹簧1单独装配在底板8下，发条弹簧1的一端固定在传动轮18的转轴上、另一端固定在传动轮18的支架上，传动轮17和传动轮18之间通过传动带20连接，调整传动轮17和传动轮18之间的直径关系来调整发条弹簧1的储能强度。当重物下降时，从左侧看绕线轴为逆时针转动，通过齿轮系(含齿轮13，14，15，16)的调节使得传动轮17逆时针转动并带动传动轮18逆时针转动，从而是发条弹簧逆时针旋转压缩储存能量，当重物停止下降时，发条弹簧储能达到最大值，卸载重物后，发条弹簧将逆时针伸展，并将弹性势能转化为动能沿储能过程反向传递到后驱动轮3，完成返程过程。

在一优选实施例中，所述绕线轴10与后驱动轮3通过同一个车轮轴固定，绕线轴10与后驱动轮3的角速度相同；绕线轴10采用自定义母线的方法来对所述小车的移动速度进行控制；通过后驱动轮3和绕线轴10的直径关系来放大移动距离。

如图5所示，在一优选实施例中，所述凸轮7装配在图示位置，与齿轮16同轴，凸轮7的转动带动摇杆11运动，摇杆11摆动带动顶杆前后移动，顶杆前后移动带动摇杆12摆动，从而由摇杆12的摆动和与前转向轮2的相对滑动控制前转向轮2的转动。

使用时，可装配四个卡位器，定滑轮4的滑轮架可以前后移动，以便于固定重物。重物下降带动绳索滑动，在定滑轮4、5、6的作用下改变作用力的方向，将作用力传递到齿轮13、14、15、16和各齿轮所在轴上，带动凸轮7旋转，从而带动摇杆12调整前转向轮2方向；同时使得发条弹簧1伸缩储能，在返程中放出能量。

本发明能实现传统运输功能的同时保证使用方便、节能且可往返运动，可以实现货物短途直线运输自动化。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (8)

1.一种基于储能装置的无碳小车，其特征在于，包括车体，以及安装在车体上的驱动装置、储能装置、导向机构；其中：

所述车体包括底板、滑轮架、车轮，底板与滑轮架连接固定，车轮包括安装在底板底部前部的一个转向轮和安装在底板底部后部的两个驱动轮；

所述驱动装置包括绳索、定滑轮组、绕线轴、齿轮系，绳索绕过定滑轮组后连接绕线轴，驱动装置由重力驱动，绳索通过定滑轮组的连接改变力的传递方向，带动齿轮系运动，齿轮系与所述车体的驱动轮相连；

所述储能装置包括装配在底板下的发条弹簧和传动轮系统，通过调节发条弹簧和传动轮系统的传动比以调整储能强度，从而达到最佳的储能量；所述驱动装置与储能装置之间通过齿轮系和传动轮系统相连接，从而驱动驱动轮；所述驱动装置通过齿轮系与导向机构相连接；

所述导向机构采用凸轮-双摇杆机构，与所述车体的转向轮连接，用于控制所述小车的方向。

2.根据权利要求1所述的基于储能装置的无碳小车，其特征在于，所述驱动装置中：齿轮系由第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮组成；定滑轮组固定在滑轮架上，绳索的一端固定重物，绳索的另一端绕过定滑轮组后连接绕线轴，绕线轴与两个驱动轮通过同一车轮轴固定，第一齿轮安装在车轮轴上，第二齿轮与第三齿轮同轴，且第二齿轮与第一齿轮啮合，第三齿轮与第四齿轮啮合。

3.根据权利要求2所述的基于储能装置的无碳小车，其特征在于，所述绕线轴采用自定义母线的方法，对所述小车的移动速度进行控制。

4.根据权利要求1所述的基于储能装置的无碳小车，其特征在于，所述传动轮系统包括第一传动轮、第二传动轮，以及连接第一传动轮、第二传动轮的传动带，所述发条弹簧通过嵌在第二传动轮的转轴及支架上进行伸缩，其中发条一端固定于第二传动轮的转轴上，另一端固定于第二传动轮的支架上，通过调整第一传动轮、第二传动轮之间的直径关系来调整发条弹簧的储能强度。

5.根据权利要求4所述的基于储能装置的无碳小车，其特征在于，当重物下降时，绕线轴逆时针转动，通过齿轮系的调节使得第一传动轮逆时针转动并带动第二传动轮逆时针转动，从而使发条弹簧逆时针旋转压缩储存能量，当重物停止下降时，发条弹簧储能达到最大值，卸载重物后，发条弹簧将逆时针伸展，并将弹性势能转化为动能沿储能过程反向传递到驱动轮。

6.根据权利要求2所述的基于储能装置的无碳小车，其特征在于，所述导向装置的凸轮-双摇杆机构，包括：凸轮、顶杆、前端摇杆和后端摇杆，其中：

顶杆与前端摇杆、后端摇杆均为铰连接，凸轮与驱动装置中的第四齿轮同轴，前端摇杆与导向轮为滑动连接，前端摇杆与导向轮车轴平行且可沿车轴平行方向与导向轮相对滑动，第四齿轮转动带动凸轮转动，凸轮转动带动顶杆前后移动，从而控制前端摇杆带动导向轮左右摆动。

7.根据权利要求6所述的基于储能装置的无碳小车，其特征在于，所述前端摇杆与导向轮之间的相对滑动、导向轮竖直方向上的转动、前端摇杆与顶杆之间的相对转动、顶杆的前后直线运动，从而通过顶杆的前后运动控制前端摇杆的摆动，进而控制前导向轮转动的导向机构。

8.根据权利要求1-7任一项所述的基于储能装置的无碳小车，其特征在于，所述齿轮系，调整车轮角速度和凸轮角速度之间的关系，使得整个运动过程中，凸轮转动的角度不超过一周。