斜面传动装置

摘要

本发明提供了一种斜面传动装置。该斜面传动装置包括：斜面传动轨道(10)，包括倾斜角度可调的支撑面；支撑机构(20)，设置在斜面传动轨道(10)下方；支撑驱动机构(30)，连接至支撑机构(20)，并驱动支撑机构(20)改变斜面传动轨道(10)的倾斜角度；动力发生机构(40)，绕斜面传动轨道(10)的中心可转动地设置斜面传动轨道(10)上；动力输出机构(50)，连接至动力发生机构(40)，并输出机械传递力矩。根据本发明的斜面传动装置，利用物体自身的重力做功来克服动力输出过程中的自身能量消耗，并增加动力输出功率，提高动力输出的机械效率。

权利要求

1.一种斜面传动装置，其特征在于，包括：

斜面传动轨道（10），包括倾斜角度可调的支撑面；

支撑机构（20），设置在所述斜面传动轨道（10）下方，并支撑所述斜面传动轨道（10）；

支撑驱动机构（30），连接至所述支撑机构（20），并驱动所述支撑机构（20）改变所述斜面传动轨道（10）的倾斜角度；

动力发生机构（40），绕所述斜面传动轨道（10）的中心可转动地设置所述斜面传动轨道（10）上；

动力输出机构（50），连接至所述动力发生机构（40），并输出机械传递力矩；

所述动力发生机构（40）包括设置在所述斜面传动轨道（10）上的重块（41），所述重块（41）与所述动力输出机构（50）铰接，并在所述斜面传动轨道（10）上具有加速度。

2.根据权利要求1所述的斜面传动装置，其特征在于，所述斜面传动轨道（10）为圆环形轨道，所述支撑机构（20）包括至少一个伸缩机构，所述伸缩机构铰接在所述斜面传动轨道（10）的下端面。

3.根据权利要求2所述的斜面传动装置，其特征在于，所述伸缩机构为伸缩油缸，所述支撑机构（20）包括第一伸缩油缸（21）、以及与所述第一伸缩油缸（21）沿所述斜面传动轨道（10）的中心对称设置的支撑件，所述第一伸缩油缸（21）的伸出高度高于所述支撑件的高度，所述第一伸缩油缸（21）的缩回高度低于所述支撑件的高度。

4.根据权利要求2所述的斜面传动装置，其特征在于，所述支撑机构（20）包括第一伸缩油缸（21）、第二伸缩油缸（22）和第三伸缩油缸（23），其中所述第一伸缩油缸（21）、所述第二伸缩油缸（22）与所述第三伸缩油缸（23）沿所述斜面传动轨道（10）的圆周方向均匀设置。

5.根据权利要求4所述的斜面传动装置，其特征在于，所述支撑机构（20）还包括监测所述动力发生机构（40）运动位置的检测装置，所述检测装置包括第一位置传感器、第二位置传感器和第三位置传感器，其中所述第一位置传感器设置在所述第一伸缩油缸（21）与所述斜面传动轨道（10）的连接位置处，所述第二位置传感器设置在所述第二伸缩油缸（22）与所述斜面传动轨道（10）的连接位置处，所述第三位置传感器设置在所述第三伸缩油缸（23）与所述斜面传动轨道（10）的连接位置处。

6.根据权利要求5所述的斜面传动装置，其特征在于，所述动力输出机构（50）包括传动连杆（51）和输出传动轴（52），所述传动连杆（51）的第一端连接于所述动力发生机构（40）上，所述传动连杆（51）的第二端铰接至所述输出传动轴（52）的第一端。

7.根据权利要求6所述的斜面传动装置，其特征在于，所述支撑驱动机构（30）包括分别与所述第一伸缩油缸（21）、第二伸缩油缸（22）和第三伸缩油缸（23）连接的液压油泵（31），所述液压油泵（31）与各所述伸缩油缸之间设置有多个电磁阀（32），其中，第一电磁阀（321）设置在所述液压油泵（31）与所述第一伸缩油缸（21）之间；

第二电磁阀（322）设置在所述液压油泵（31）与所述第二伸缩油缸（22）之间；

第三电磁阀（323）设置在所述液压油泵（31）与所述第三伸缩油缸（23）之间；

所述检测装置分别连接至各所述电磁阀（32），并控制各所述电磁阀（32）的阀芯位置。

8.根据权利要求7所述的斜面传动装置，其特征在于，所述液压油泵（31）的机械动力输入轴端设置有第一传动齿轮（33），所述输出传动轴（52）的第二端设置有与所述第一传动齿轮（33）啮合的第二传动齿轮（53）。

9.根据权利要求1所述的斜面传动装置，其特征在于，所述重块（41）下方设置有滚轮，所述重块（41）通过所述滚轮设置在所述斜面传动轨道（10）上。

10.根据权利要求9所述的斜面传动装置，其特征在于，所述动力发生机构（40）还包括重块驱动机构（42），所述重块驱动机构（42）驱动所述滚轮滚动。

说明书

斜面传动装置

技术领域

[0001] 本发明涉及机械液压与电气工程领域，特别地，涉及一种斜面传动装置。

背景技术

[0002] 现有的动力输出装置如：汽油发动机、柴油发动机、电动机、风力、水力等动力输出的机械效率一般都在50％左右，到目前为止也没有超过80％的动力输出。其主要原因在于目前所有的动力输出自身都要消耗大量的能量，导致对外输出的有用功降低，造成总的输出机械效率降低。

发明内容

[0003] 本发明目的在于提供一种斜面传动装置，利用物体自身的重力来克服动力输出过程中的自身能量消耗，并增加动力输出功率，提高动力输出的机械效率。

[0004] 为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种斜面传动装置，包括：斜面传动轨道，包括倾斜角度可调的支撑面；支撑机构，设置在斜面传动轨道下方，并支撑斜面传动轨道；支撑驱动机构，连接至支撑机构，并驱动支撑机构改变斜面传动轨道的倾斜角度；动力发生机构，绕斜面传动轨道的中心可转动地设置斜面传动轨道上；动力输出机构，连接至动力发生机构，并输出机械传递力矩。

[0005] 进一步地，斜面传动轨道为圆环形轨道，支撑机构包括至少一个伸缩机构，伸缩机构铰接在斜面传动轨道的下端面。

[0006] 进一步地，伸缩机构为伸缩油缸，支撑机构包括第一伸缩油缸，以及与第一伸缩油缸沿斜面传动轨道的中心对称设置的支撑件，第一伸缩油缸的伸出高度高于支撑件的高度，第一伸缩油缸的缩回高度低于支撑件的高度。

[0007] 进一步地，支撑机构包括第一伸缩油缸、第二伸缩油缸和第三伸缩油缸，其中第一伸缩油缸、第二伸缩油缸与第三伸缩油缸沿斜面传动轨道的圆周方向均匀设置。

[0008] 进一步地，支撑机构还包括监测动力发生机构运动位置的检测装置，检测装置包括第一位置传感器、第二位置传感器和第三位置传感器，其中第一位置传感器设置在第一伸缩油缸与斜面传动轨道的连接位置处，第二位置传感器设置在第二伸缩油缸与斜面传动轨道的连接位置处，第三位置传感器设置在第三伸缩油缸与斜面传动轨道的连接位置处。

[0009] 进一步地，动力输出机构包括传动连杆和输出传动轴，传动连杆的第一端连接于动力发生机构上，传动连杆的第二端铰接至输出传动轴的第一端。

[0010] 进一步地，支撑驱动机构包括与伸缩油缸连接的液压油泵，液压油泵与伸缩油缸之间设置有多个电磁阀，检测装置连接至各电磁阀，并控制各电磁阀的工位。

[0011] 进一步地，液压油泵的机械动力输入轴端设置有第一传动齿轮，输出传动轴的第二端设置有与第一传动齿轮啮合的第二传动齿轮。

[0012] 进一步地，动力发生机构包括设置在斜面传动轨道上的重块，重块与动力输出机构铰接，并在斜面传动轨道上具有加速度。

[0013] 进一步地，重块下方设置有滚轮，重块通过滚轮设置在斜面传动轨道上。

[0014] 进一步地，动力发生机构还包括重块驱动机构，重块驱动机构驱动连接至滚轮，并驱动滚轮滚动。

[0015] 本发明具有以下有益效果：

[0016] 1.斜面传动装置包括绕斜面传动轨道的中心可转动地设置在斜面传动轨道上的动力发生机构，能够通过动力发生机构自身的动力势能克服动力传输过程中的能量损耗，并可以通过调整动力发生机构的重量、斜面倾斜度、运行半径而输出大小不同的动力，从而增大对外输出动力，提高动力输出的机械效率。

[0017] 2.支撑机构包括多个伸缩油缸以及分别设置在多个伸缩油缸与斜面传动轨道连接位置处的多个传感器，通过传感器来感应动力发生机构在斜面传动轨道上的位置，并根据动力发生机构的位置不同，调整相应的伸缩油缸的伸缩动作。传感器具有实时追踪的特点，能够具有更加灵活快速的反应，使得伸缩油缸及时的做出伸缩的调整，提高斜面传动装置的工作效率。

[0018] 除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

[0019] 构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

[0020] 图1是根据本发明的实施例的斜面传动装置的结构示意图；以及[0021] 图2是根据图1的A-A向剖视结构示意图。

具体实施方式

[0022] 以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

[0023] 如图1和图2所示，根据本发明的实施例，斜面传动装置包括斜面传动轨道10、支撑机构20、支撑驱动机构30、动力发生机构40以及动力输出机构50。斜面传动轨道10例如为圆环形轨道，包括有倾斜角度可调的支撑面。

[0024] 支撑机构20设置在斜面传动轨道10下方，用于支撑斜面传动轨道10，并在支撑驱动机构30的驱动作用下，对斜面传动轨道10的倾斜角度进行调整。支撑机构20包括有至少一个伸缩机构，该伸缩机构例如为电推杆、气压缸或者伸缩油缸等，在本实施例中，伸缩机构为伸缩油缸。

[0025] 在本实施例中，支撑机构20包括第一伸缩油缸21、第二伸缩油缸22和第三伸缩油缸23，其中第一伸缩油缸21、第二伸缩油缸22和第三伸缩油缸23以斜面传动轨道10的中心为圆心沿斜面传动轨道10的圆周方向均匀设置，且三个伸缩油缸位于同一个圆轨道上。

[0026] 支撑机构20还包括监测动力发生机构40的运动位置的检测装置。检测装置包括第一位置传感器、第二位置传感器和第三位置传感器，其中第一位置传感器设置在第一伸缩油缸21与斜面传动轨道10的连接位置处；第二位置传感器设置在第二伸缩油缸22与斜面传动轨道10的连接位置处；第三位置传感器设置在第三伸缩油缸23与斜面传动轨道10的连接位置处。检测装置和支撑机构20配合，通过检测装置来控制支撑机构20的三个伸缩油缸的伸缩运动，使得支撑机构20的反应快速、灵敏，能够实时根据动力发生机构40的位置变化做出相应的动作。

[0027] 支撑机构20也可以通过在控制电路中预设程序来控制伸缩油缸的伸缩动作，通过设定每一个伸缩油缸的伸缩时序，使三个伸缩油缸始终处于有序的伸缩动作之中。

[0028] 动力输出机构50包括输出传动轴52和传动连杆51。传动连杆51的第一端连接于动力发生机构40上，传动连杆51的第二端铰接至输出传动轴52的第一端上。输出传动轴52用于输出动力发生机构40经功率放大之后的总的机械传递力矩。输出传动轴52与传动连杆51铰接，使得传动连杆51在输出传动轴52的周向方向上不可转动，而可以在纵向方向上转动。传动连杆51将动力发生机构40所产生的机械力矩传递至输出传动轴52，并以转矩的形式输出。

[0029] 支撑驱动机构30根据支撑机构20的伸缩机构的不同而相应发生改变，主要用于为伸缩机构的伸缩动作提供充足的动力，使伸缩机构能够有序伸缩。支撑驱动机构30一般包括有换向开关，在得到传感机构或者控制程序所发出的控制信号后，对伸缩机构进行相应的操作，使伸缩机构处于正确的伸缩状态。

[0030] 在本实施例中，伸缩机构为伸缩油缸，支撑驱动机构30为液压驱动系统。支撑驱动机构30包括分别与三个伸缩油缸相连的液压油泵31，三个伸缩油缸分别连接至液压油泵31的输出端。液压油泵31与三个伸缩油缸之间设置有多个电磁阀32。其中，第一电磁阀321设置在液压油泵31与第一伸缩油缸21之间；第二电磁阀322设置在液压油泵31与第二伸缩油缸22之间；第三电磁阀323设置在液压油泵31与第三伸缩油缸23之间。

[0031] 检测装置连接至各电磁阀32，并控制各电磁阀32的工位。其中，第一位置传感器的输出端连接至第一电磁阀21的控制端，控制第一电磁阀21的开启和换向；第二位置传感器的输出端连接至第二电磁阀22的控制端，控制第二电磁阀22的开启和换向；第三位置传感器的输出端连接至第三电磁阀23的控制端，控制第三电磁阀23的开启和换向。

[0032] 液压油泵31的机械动力输入轴端设置有第一传动齿轮33，输出传动轴52的第二端设置有与第一传动齿轮33啮合的第二传动齿轮53。动力输出机构50将动力发生机构40传递至动力输出机构50的机械动力，通过输出传动轴52的第二传动齿轮53与第一传动齿轮33的啮合作用，传递至液压油泵31的机械动力输入端，为液压油泵31提供机械动力，使液压油泵31生成液压油，并将生成的液压油传递至各伸缩油缸，实现伸缩油缸的伸缩。

[0033] 在其它实施方式中，支撑驱动机构30也可以为这样一种结构，液压油泵31与输出传动轴52之间相互独立，液压油泵31有独立的机械动力输入，这种机械动力输入可以为电力驱动，也可以为其它形式例如风力等的动力输出方式。液压油泵31在机械动力输入的作用下产生液压油，并实现伸缩油缸的伸缩动作。输出传动轴52直接接收动力发生机构40所传递的机械扭矩作用力，而无需同时作为驱动力传递机构，将动力发生机构40的部分作用力转换为液压能后传递至各伸缩油缸。

[0034] 动力发生机构40包括设置在圆环状的斜面传动轨道10上的重块41。重块41的侧面与传动连杆51的第一端铰接。传动连杆51相对于重块41可以在纵向范围内转动，而不能在水平方向转动。重块41位于斜面传动轨道10上的位置以及倾斜角度，使得重块41始终能够克服其与斜面传动轨道10之间的摩擦力，从而产生加速度。重块41在斜面传动轨道10上转动，并将产生的扭矩通过输出传动轴52传递出去。根据力矩的计算公式可知，传递的扭矩大小可以通过调整重块41来进行调整，即改变重块41的质量或者调节传动连杆51的长度来获取所需的扭矩输出。

[0035] 在一个未示出的实施例中，为了减小重块41和斜面传动轨道10之间的摩擦力，可以在重块41下方设置滚轮，重块41通过滚轮设置在斜面传动轨道10上，由于将重块41与斜面传动轨道10之间的滑动摩擦力转变成为滚轮与斜面传动轨道10之间的滚动摩擦力，大大减小了摩擦阻力，提高了重块41的机械输出效率，降低了重块41运动所需要克服的摩擦阻力作用，增加了输出传动轴52的机械扭矩输出。

[0036] 在本实施例中，动力发生机构40还可以包括重块驱动机构42。该重块驱动机构42通过锥齿轮或者蜗轮蜗杆传动驱动连接至滚轮，驱使滚轮转动，从而带动重块41运动。传动连杆51将重块驱动机构42以及重块41本身通过重力产生的机械传递力矩一起通过输出传动轴52输出，从而获取大于或者甚至数倍于原始动力输出所直接传递的机械传递力矩，原始动力输出即为重块驱动机构42所直接输出的动力作用。重块驱动机构42可以为驱动电机等。

[0037] 在一个未示出的实施例中，当支撑机构20仅包括一个第一伸缩油缸21时，在该第一伸缩油缸21的沿斜面传动轨道10的中心对称的位置设置有一支撑件，该支撑件铰接在斜面传动轨道10的下方。第一伸缩油缸21铰接在斜面传动轨道10的下方，并且在第一伸缩油缸21完全伸出时，位于第一伸缩油缸21一侧的斜面传动轨道10的高度高于位于支撑件一侧的斜面传动轨道10的高度，斜面传动轨道10倾斜，使动力发生机构40能够产生加速度。在第一伸缩油缸21完全缩回时，位于第一伸缩油缸21一侧的斜面传动轨道10的高度低于位于支撑件一侧的斜面传动轨道10的高度，斜面传动轨道10倾斜，使动力发生机构40能够产生加速度。

[0038] 如图1和图2所示，根据本发明的实施例的斜面传动装置，通过驱动电机带动重块41沿圆形的斜面传动轨道10运动。同时，重块41克服自身的摩擦作用力，产生向下的加速度，使重块41向下滑动，并通过传动连杆51将驱动电机与重块41所共同输出的机械力矩传递至输出传动杆52。输出传动杆52上的机械传递扭矩的一部分通过输出传动轴52的第一端输出，一部分通过第二传动齿轮53与第一传动齿轮33传递至液压油泵31，为液压油泵
31提供机械能。在机械能作用下，液压油经过液压油泵31的作用转化为液压能，并储存在液压油泵31内。

[0039] 液压油泵31分别通过第一电磁阀321与第一伸缩油缸21连通，通过第二电磁阀322与第二伸缩油缸22连通，通过第三电磁阀323与第三伸缩油缸23连通。第一电磁阀
321通过设置在第一伸缩油缸21处的第一位置传感器，以及设置在第三伸缩油缸23处的第三位置传感器控制其工位。第二电磁阀322通过设置在第二伸缩油缸22处的第二位置传感器，以及设置在第一伸缩油缸21处的第一位置传感器控制其工位。第三电磁阀322通过设置在第三伸缩油缸23处的第三位置传感器，以及设置在第二伸缩油缸22处的第二位置传感器控制其工位。

[0040] 当重块41位于图1所示的位置时，第二伸缩油缸22处于伸出状态，第三伸缩油缸23处于缩回状态，重块41在重力作用下具有沿逆时针方向的加速度产生。当重块41转过第三伸缩油缸23所在位置时，设置在第三伸缩油缸23位置处的第三位置传感器分别发出控制信号至第一电磁阀321以及第三电磁阀323。第一电磁阀321收到控制信号后控制第一伸缩油缸21处于泄油状态，第一伸缩油缸21缩回，第一伸缩油缸21处于低位。第三电磁阀323控制第三伸缩油缸23处于进油状态，第三伸缩油缸23伸出，使第三伸缩油缸23所在位置的斜面传动轨道10处于高位，使重块41继续处于产生加速度的状态。第二伸缩油缸22仍然保持当前位置。

[0041] 当重块41经过第一位置传感器之后，第一位置传感器分别发送控制信号至第一电磁阀321与第二电磁阀322，控制第一电磁阀321使第一伸缩油缸21处于进油状态，第一伸缩油缸21伸出。控制第二电磁阀322使第二伸缩油缸22处于泄油状态，第二伸缩油缸22缩回。第三伸缩油缸23仍然保持当前位置。依次类推，反复循环。

[0042] 从以上描述可以得知，斜面传动装置包括绕斜面传动轨道的中心可转动地设置在斜面传动轨道上的动力发生机构，能够通过动力发生机构自身的动力势能克服动力传输过程中的能量损耗，并可以通过调整动力发生机构的重量、斜面倾斜度、运行半径而输出大小不同的动力，从而增大对外输出动力，提高动力输出的机械效率。支撑机构包括多个伸缩油缸以及分别设置在多个伸缩油缸与斜面传动轨道连接位置处的多个传感器，通过传感器来感应动力发生机构在斜面传动轨道上的位置，并根据动力发生机构的位置不同，调整相应的伸缩油缸的伸缩动作。传感器具有实时追踪的特点，能够具有更加灵活快速的反应，使得伸缩油缸及时的做出伸缩的调整，提高斜面传动装置的工作效率。

[0043] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。