CN110474480B - 车辆自发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆自发电装置，包括同步轮、位移轮、中心轴、扭力轴和辅助轮；同步轮用于与车辆的转动部件固定连接；位移轮通过传动件与同步轮传动连接；中心轴、扭力轴，中心轴用于与车辆的固定部件转动连接，中心轴的第一端用于与发电机连接，位移轮可移动地套设在中心轴及扭力轴上，辅助轮与中心轴及扭力轴分别固定连接。当车辆的转动部件带动同步轮转动过程中发生偏移时，位移轮对应产生偏移，避免传动件从位移轮上脱落，减少传动件及位移轮的磨损，减少位移轮与中心轴之间的扭矩。

Description

车辆自发电装置

技术领域

本发明涉及发电设备，特别是涉及一种车辆自发电装置。

背景技术

铁路运输具有运输能力大、运行速度快、运输成本低、运输经常性好、能耗低、通用性好、占地面积少、受自然环境影响小、连续性好等优点。因此，铁路运输逐渐成为主要的运输方式。随着经济的迅速发展，对铁路货运的要求也越来越高，铁路货运主要向高速化和重载化这两个方面发展。这时货车的运行过程中需要对货车实时进行检测，信号传输等方面都需要电能。

目前，我国货车发电方式大多采用磁悬浮振动自发电或者摩擦式发电等等，这些发电形式结构都比较复杂，制造成本较高。而一般采用车轮或者车轴发电的设备，通过传动件如皮带及皮带轮传递车轮或者车轴的动能到发电机，往往容易出现皮带脱出皮带轮的问题，传动件损耗严重。

发明内容

基于此，本申请提供一种车辆自发电装置，能有效降低传动件的损耗，提高装置的使用寿命

一种车辆自发电装置，包括：

同步轮，所述同步轮用于与车辆的转动部件固定连接；

位移轮，所述位移轮通过传动件与所述同步轮传动连接；

中心轴、扭力轴，所述中心轴用于与车辆的固定部件转动连接，所述中心轴的第一端用于与发电机连接，所述位移轮可移动地套设在所述中心轴及所述扭力轴上，所述扭力轴位于所述中心轴的外周；

及辅助轮，所述辅助轮设置在所述位移轮的侧边，且所述辅助轮与所述中心轴及所述扭力轴分别固定连接。

上述车辆自发电装置，位移轮通过传动件与所述同步轮传动连接，车辆的转动部件转动时，将车辆的转动通过所述同步轮传动至所述位移轮，所述位移轮同时套设在中心轴与扭力轴上，且扭力轴与中心轴均与辅助轮固定连接，从而带动中心轴转动，进而可以带动与中心轴连接的发电机发电，将车辆的动能转化为电能。通过将位移轮可移动地套设在所述中心轴及所述扭力轴上，使位移轮能相对中心轴及扭力轴进行轴向偏移，当车辆的转动部件带动同步轮转动过程中发生偏移时，传动件产生相对偏移，位移轮对应产生偏移，避免传动件从位移轮上脱落，减少传动件及位移轮的磨损，而同时配合设置辅助轮固定连接在中心轴和扭力轴上，减少所述位移轮与所述中心轴之间的扭矩，延长位移轮、中心轴及传动件的使用寿命，使车辆自发电装置具有较好的耐用性。

在其中一实施例中，所述的车辆自发电装置还包括第一轴承，所述位移轮通过一所述第一轴承与所述中心轴滑动连接，所述位移轮通过另一所述第一轴承与所述扭力轴滑动连接。

在其中一实施例中，所述的车辆自发电装置还包括第二轴承和轴承架，两个所述第二轴承套设于所述中心轴上，且靠近所述中心轴的端部设置，两个所述第二轴承分别置于两个所述轴承架上，所述轴承架用于与车辆的固定部件连接。

在其中一实施例中，所述传动件为齿形皮带，所述同步轮与所述位移轮均为齿轮，所述同步轮与所述位移轮通过所述齿形皮带传动。

在其中一实施例中，所述的车辆自发电装置还包括张紧轮，所述张紧轮位于所述同步轮与所述位移轮之间，且抵靠所述齿形皮带的外表面设置。

在其中一实施例中，所述同步轮与所述位移轮上均设有两个挡边，所述齿形皮带位于两个挡边之间。

在其中一实施例中，所述辅助轮为两个，两个所述辅助轮分别位于所述位移轮的两侧。

在其中一实施例中，所述扭力轴为两个，两个所述扭力轴均与所述中心轴平行设置，且两个所述扭力轴沿所述中心轴的周向均布设置。

在其中一实施例中，所述的车辆自发电装置还包括编码器，所述编码器设置于所述中心轴的第二端。

在其中一实施例中，所述辅助轮通过轴键与所述中心轴固定连接；所述同步轮用于与车辆的车轮轴固定连接；所述中心轴用于与车辆的车体纵梁转动连接；所述中心轴的第一端通过第二联轴器与发电机的输入轴固定连接。

附图说明

图1为本申请一实施例的车辆自发电装置的俯视示意图；

图2为本申请一实施例的车辆自发电装置的侧视示意图；

图3为本申请一实施例的车辆自发电装置的位移轮未偏移的示意图；

图4为本申请一实施例的车辆自发电装置的位移轮偏移的第一示意图；

图5为本申请一实施例的车辆自发电装置的位移轮偏移的第二示意图。

10、同步轮，12、位移轮，14、发电机，16、中心轴，18、扭力轴，20、辅助轮，221、车轮轴，24、传动件，26、第一轴承，28、轴键，30、张紧轮，32、编码器，34、第一联轴器，36、第二联轴器，38、轴承架。

具体实施方式

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。

请参阅图1和图2，本申请一实施例提供一种车辆自发电装置，包括：同步轮10、位移轮12、中心轴16、扭力轴18和辅助轮20。所述同步轮10用于与车辆的转动部件固定连接。所述位移轮12通过传动件24与所述同步轮10传动连接。所述中心轴16用于与车辆的固定部件转动连接，所述中心轴16的第一端用于与发电机14连接，所述位移轮12可移动地套设在所述中心轴16及所述扭力轴18上，所述扭力轴18位于所述中心轴16的外周。所述辅助轮20设置在所述位移轮12的侧边，且所述辅助轮20与所述中心轴16及所述扭力轴18分别固定连接。

上述车辆自发电装置，位移轮12通过传动件24与所述同步轮10传动连接，车辆的转动部件转动时，将车辆的转动通过所述同步轮10传动至所述位移轮12，所述位移轮12同时套设在中心轴16与扭力轴18上，且扭力轴18与中心轴16均与辅助轮20固定连接，从而带动中心轴16转动，进而可以带动与中心轴16连接的发电机14发电，将车辆的动能转化为电能。通过将位移轮12可移动地套设在所述中心轴16及所述扭力轴18上，使位移轮12能相对中心轴16及扭力轴18进行轴向偏移，当车辆的转动部件带动同步轮10转动过程中发生偏移时，传动件24产生相对偏移，位移轮12对应产生偏移，避免传动件24从位移轮12上脱落，减少传动件24及位移轮12的磨损，而同时配合设置辅助轮20固定连接在中心轴16和扭力轴18上，减少所述位移轮12与所述中心轴16之间的扭矩，延长位移轮12、中心轴16及传动件24的使用寿命，使车辆自发电装置具有较好的耐用性。

可选地，所述同步轮10与车辆的连接方式不限，只需确保所述同步轮10与车辆的转动部件联动。所述同步轮10可以与传动轴固定连接，也可以直接套设于所述车辆的车轮轴221进行固定连接。在其中一个实施例中，所述同步轮10套设于所述车辆的车轮轴221上。同步轮10套设于车辆底部的车轮轴221的中间。通过将同步轮10与车轮轴221连接，相比传统方式无需对车辆的车轴轴端进行改造，也不会影响车辆轴承的运转安全。

可选地，请参阅图2-5，所述中心轴16与所述辅助轮20的连接方式不限定，只需要实现固定连接即可。在其中一实施例中，所述辅助轮20通过轴键28与所述中心轴16固定连接。具有承载力大，中心轴16的强度削弱小，导向性好，与中心轴16的接触面大，应力分散的优点。具体地，所述中心轴16与所述辅助轮20可以通过花键连接，也可以通过平键连接。

可选地，所述同步轮10通过传动件24与所述位移轮12传动连接，使所述同步轮10的转动传至所述位移轮12上。所述同步轮10与所述位移轮12的传动连接方式不限，只需所述同步轮10能将车辆的转动传递至所述位移轮12即可。具体地，所述同步轮10与所述位移轮12可以通过带传动、链传动、摩擦轮传动或齿轮传动等传动连接方式，所述传动件24可以为带、链、摩擦轮或齿轮等。

具体地，请参阅图1和图2，所述同步轮10与所述位移轮12通过带传动连接。在其中一个实施例中，所述传动件24为皮带，所述同步轮10与所述位移轮12通过皮带连接。使用带传动可使传动平稳、缓冲吸振、结构简单、成本低、使用维护方便，具有良好的挠性和弹性。所述皮带的规格不限，只需确保所述皮带能实现所述同步轮10与所述位移轮12的传动连接即可。可选地，所述皮带可以为三角带、齿形带、窄V带、多V带等形式的皮带。可选地，所述皮带采用橡胶、尼龙和棉纶等编织物增强层组成。

请参阅图2，在其中一种实施例中，所述同步轮10与所述位移轮12均为齿轮，所述皮带为齿形皮带，所述同步轮10与所述位移轮12通过所述齿形皮带传动。将所述同步轮10与所述位移轮12设为齿轮，使用齿形皮带进行传动，所述同步轮10和所述位移轮12通过所述齿形皮带连接不会打滑，提高传动效率，所述齿形皮带较链条不容易生锈，便于维护保养，生产成本较低。

请参阅图2，在其中一种实施例中，所述同步轮10与所述位移轮12上均设有两个挡边，所述皮带位于两个挡边之间。所述同步轮10与所述位移轮12上均设有挡边，防止皮带与所述同步轮10和所述位移轮12滑脱。具体地，所述同步轮10与所述位移轮12均为双挡边齿轮。所述同步轮10的宽度与所述位移轮12的宽度相同。

请参阅图2-5，在其中一种实施例中，所述的车辆自发电装置还包括第一轴承26，所述位移轮12通过一所述第一轴承26与所述中心轴16滑动连接，所述位移轮12通过另一所述第一轴承26与所述扭力轴18滑动连接。中心轴16和扭力轴18分别通过不同的第一轴承26支承，减少中心轴16、扭力轴18与位移轮12之间的摩擦。具体地，所述第一轴承26固定于所述位移轮12内。

在其中一实施例中，所述扭力轴18为两个，两个所述扭力轴18均与所述中心轴16平行设置，且两个所述扭力轴18沿所述中心轴16的周向均布设置。通过两个平行于中心轴16的扭力轴18，可使中心轴16周向方向的受力保持平衡，减小横移轮与中心轴16之间的扭矩。扭力轴18的数量可根据实际需求调整，比如三个、四个等，多个扭力轴18沿所述中心轴16的周向均布设置。具体地，本实施例中设置两个扭力轴18，对应地，位移轮12上设置三个通孔，分别对应安装三个第一轴承26，三个第一轴承26用于安装两个扭力轴18和一个中心轴16。本实施例中，第一轴承26采用直线轴承。

在其中一实施例中，所述辅助轮20为两个，两个所述辅助轮20分别位于所述位移轮12的两侧。在位移轮12的左右两侧分别设置辅助轮20，两辅助轮20均与扭力轴18及中心轴16固定连接，使扭力轴18及中心轴16的两端受力平衡，提高位移轮12、扭力轴18及中心轴16的使用寿命。

请参阅图1-2，在其中一个实施例中，所述车辆自发电装置还包括张紧轮30，所述张紧轮30位于所述同步轮10与所述位移轮12之间，且抵靠所述齿形皮带的外表面设置。所述张紧轮30可转动地安装在车辆底部，且张紧轮30抵靠所述齿形皮带的外表面，所述张紧轮30与所述齿形皮带之间存在摩擦力，张紧轮30除了具有张紧所述齿形皮带的作用外，还可以减少齿形皮带运行过程中的偏移。

请参阅图2-5，在其中一个实施例中，所述车辆自发电装置还包括编码器32，所述编码器32设置于所述中心轴16的第二端。具体地，所述编码器32悬吊于车辆的底部，用于测定车辆的行程，根据行程确定何时对车辆及车辆自发电装置进行维修保养。具体地，中心轴16的第一端与发电机14的输入轴与采用第二联轴器36固定连接。中心轴16的第二端与编码器32的输入轴与采用第一联轴器34固定连接。

请参阅图3-5，所述的车辆自发电装置还包括第二轴承和轴承架38，两个所述第二轴承套设于所述中心轴16上，且靠近所述中心轴16的端部设置，两个所述第二轴承分别置于两个所述轴承架38上，所述轴承架38用于与车辆的固定部件连接。具体地，所述车辆的固定部件为车辆的车体纵梁，所述中心轴16通过第二轴承及轴承架38可相对车辆的车体纵梁转动。

上述车辆自发电装置在使用时，发电机14安装在车辆的底部，车轮轴221带动所述同步轮10转动，所述车轮轴221会相对车体发生偏移，带动所述同步轮10产生偏移，该偏移最大可达2cm，导致皮带产生相对偏移，皮带会带动位移轮12产生相对偏移。图3中位移轮12在中心轴16上不发生偏移；图4中位移轮12相对于中心轴16向右偏移；图5中位移轮12相对于中心轴16向左偏移。当同步轮10发生偏移，导致皮带产生相对偏移，而位移轮12滑动设置在中心轴16和扭力轴18上，也对应发生偏移，可以减小皮带与位移轮12的挡边的作用力，可以延长皮带的使用寿命，避免皮带从位移轮12中脱出，减少车辆的维护费用。

上述任一实施例中的车辆自发电装置可应用于铁路货车、公路火车等机动车辆上。该车辆自发电装置结构设计简单，各零件在市面上容易找到，具有制造成本低，便于市场化应用的优点。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种车辆自发电装置，其特征在于，包括：

同步轮，所述同步轮用于与车辆的转动部件固定连接；

位移轮，所述位移轮通过传动件与所述同步轮传动连接，所述传动件为齿形皮带，所述同步轮与所述位移轮均为齿轮，所述同步轮与所述位移轮通过所述齿形皮带传动；

中心轴、扭力轴，所述中心轴用于与车辆的固定部件转动连接，所述中心轴的第一端用于与发电机连接，所述位移轮可移动地套设在所述中心轴及所述扭力轴上，所述扭力轴位于所述中心轴的外周；

辅助轮，所述辅助轮设置在所述位移轮的侧边，且所述辅助轮与所述中心轴及所述扭力轴分别固定连接；

及第一轴承，所述位移轮通过一所述第一轴承与所述中心轴滑动连接，所述位移轮通过另一所述第一轴承与所述扭力轴滑动连接。

2.根据权利要求1所述的车辆自发电装置，其特征在于，所述第一轴承固定于所述位移轮内。

3.根据权利要求1所述的车辆自发电装置，其特征在于，还包括第二轴承和轴承架，两个所述第二轴承套设于所述中心轴上，且靠近所述中心轴的端部设置，两个所述第二轴承分别置于两个所述轴承架上，所述轴承架用于与车辆的固定部件连接。

4.根据权利要求1所述的车辆自发电装置，其特征在于，所述第一轴承为直线轴承。

5.根据权利要求4所述的车辆自发电装置，其特征在于，还包括张紧轮，所述张紧轮位于所述同步轮与所述位移轮之间，且抵靠所述齿形皮带的外表面设置。

6.根据权利要求4所述的车辆自发电装置，其特征在于，所述同步轮与所述位移轮上均设有两个挡边，所述齿形皮带位于两个挡边之间。

7.根据权利要求1所述的车辆自发电装置，其特征在于，所述辅助轮为两个，两个所述辅助轮分别位于所述位移轮的两侧。

8.根据权利要求1所述的车辆自发电装置，其特征在于，所述扭力轴为两个，两个所述扭力轴均与所述中心轴平行设置，且两个所述扭力轴沿所述中心轴的周向均布设置。

9.根据权利要求1所述的车辆自发电装置，其特征在于，还包括编码器，所述编码器设置于所述中心轴的第二端。

10.根据权利要求1-9任一项所述的车辆自发电装置，其特征在于，所述辅助轮通过轴键与所述中心轴固定连接；所述同步轮用于与车辆的车轮轴固定连接；所述中心轴用于与车辆的车体纵梁转动连接；所述中心轴的第一端通过第二联轴器与发电机的输入轴固定连接。