[发明专利]一种飞轮单向转动的齿轮齿条惯容装置

说明书

本发明公开了一种飞轮单向转动的齿轮齿条惯容装置，包括齿条、第一传动机构、第二传动机构、第三传动机构、飞轮和外壳，第一传动机构包括共中心轴一的小齿轮一和大齿轮一，第二传动机构包括共中心轴二的小齿轮二和大齿轮二，第三传动机构包括共中心轴三的小齿轮三和大齿轮三，中心轴三沿与中心轴二同心圆的一段圆弧进行移动，齿条与小齿轮一啮合，大齿轮一与小齿轮二啮合，大齿轮二与小齿轮三啮合，所述飞轮随大齿轮三的移动与之啮合或分离。本发明元器件少、元器件尺寸可大可小、封装安全、安装便捷；能够实现对齿条水平方向上往复运动的能量利用，具有更好的性能。

技术领域

本发明属于振动控制装置，具体为一种飞轮单向转动的齿轮齿条惯容装置。

背景技术

惯容是一种具有两个独立端点、且类似于弹簧和阻尼器的元件。惯容具有两个端点上施加的力与其端点之间的相对加速度成正比例的性质。该比值即为“惯容量”。由“惯容-弹簧-阻尼器”组成的机械隔振网络被广泛应用于车辆悬挂隔振、建筑物隔振等领域。惯容由于结构相对简单、效果相对较好，所以应用广泛。目前主要有滚珠丝杠式惯容、齿轮齿条惯容、液压式惯容。惯容量可以由齿轮组的转动惯量、半径以及飞轮的转动惯量计算出。改变飞轮的旋转方向而不改变惯容量。早期提出的齿轮齿条惯容通过将齿条的直线水平运动转化为飞轮的转动，把两个端点的作用力转化为飞轮的转动储存起来，进而实现减振效果。在该装置下，齿条首先朝一个方向运动，则飞轮随之转动，但当齿条朝相反方向运动，则飞轮也会随之朝相反方向转动。飞轮两个方向的旋转运动，不利于进一步将飞轮的能量转换为电能等来进行振动能量采集。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明目的是提供一种元器件少、元器件尺寸可大可小、封装安全、安装便捷的飞轮单向转动的齿轮齿条惯容装置。

技术方案：本发明所述的一种飞轮单向转动的齿轮齿条惯容装置，包括齿条、第一传动机构、第二传动机构、第三传动机构、飞轮和外壳，第一传动机构包括共中心轴一的小齿轮一和大齿轮一，第二传动机构包括共中心轴二的小齿轮二和大齿轮二，第三传动机构包括共中心轴三的小齿轮三和大齿轮三，中心轴三沿与中心轴二同心圆的一段圆弧进行移动，齿条与小齿轮一啮合，大齿轮一与小齿轮二啮合，大齿轮二与小齿轮三啮合，飞轮随大齿轮三的移动与之啮合或分离。

大齿轮一的直径大于大齿轮二的直径。大齿轮二的直径大于大齿轮三的直径。飞轮的直径大于大齿轮三的直径，小于大齿轮二的直径，有利于维持飞轮稳定，不跑飞。优选地，大齿轮一、大齿轮二、大齿轮三、飞轮的直径比为15∶8∶6∶10。

齿条安装在外壳的齿条槽处，进行水平运动。第三传动机构逆时针转动时，大齿轮三与飞轮啮合，第三传动机构顺时针转动时，大齿轮三与飞轮脱离啮合。

齿条、第一传动机构、第二传动机构、第三传动机构、飞轮呈从低到高阶梯状分布，且均封装于外壳内。中心轴一、中心轴二、中心轴三和飞轮的轴均固定于外壳的槽处。第三传动机构半固定。

为了使飞轮始终单向(逆时针方向)转动，齿轮齿条惯容装置还包括第四传动机构和第五传动机构，第四传动机构包括共中心轴四的小齿轮四和大齿轮四，第五传动机构包括共中心轴五的小齿轮五和大齿轮五，小齿轮四与大齿轮二啮合，中心轴五沿与中心轴四同心圆的一段圆弧进行移动，大齿轮四与小齿轮五啮合，飞轮随大齿轮五的移动与之啮合或分离。

第四传动机构顺时针转动时，第三传动机构顺时针转动，大齿轮四与飞轮脱离，大齿轮五与飞轮啮合。第四传动机构逆时针转动时，第三传动机构逆时针转动，大齿轮四与飞轮啮合，大齿轮五与飞轮脱离。

齿条、第一传动机构、第二传动机构、第三传动机构、飞轮、第四传动机构、第五传动机构均由同种材料制成。中心轴四固定于外壳的槽处。第五传动机构半固定。