专利名称：重力发动机、旱冰鞋和步行发电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种动力装置，具体而言，涉及一种重力发动机、使用该重力发动机的旱冰鞋以及使用该重力发动机的步行发电装置。
背景技术：
众所周知，当人们行走时，需要抬腿及提高身体重心以抵抗地心引力。而当脚落回地面时，这部分能量则被地面及鞋底以形变的方式吸收，几乎全部浪费。目前现有技术中还没有一种可以将所述能量有效利用的动力装置。比如可将所述能量有效利用的重力发动机和步行发电机等。另一方面，至今旱冰鞋问世已达数十年之久，多年以来被广泛用于体育锻炼及其他活动中。正如其名称所示，旱冰鞋无论从外观还是使用，都是效仿冰鞋，适用于有很小摩擦的水平光滑地面。使用者要用力向后侧后蹬腿，其姿势与自然行走相差甚远，在陆地上使用，效率很低。而使用旱冰鞋则效率更低，更糟糕的是上坡行走时，由于向后的水平分力的作用，使旱冰鞋根本无法使用。
发明内容
本发明的一个目的在于克服现有技术中的不足，提供一种重力发动机，以便将由于重力作用而产生的动力有效转化为可利用的动力。
本发明的另一目的在于克服现有技术中的不足，提供一种使用上述重力发动机的旱冰鞋，以使旱冰鞋使用起来更接近自然步行，不仅能够把行走时浪费的能量转换为有用的能源，更使得上坡的问题得以解决。
本发明的再一目的在于克服现有技术中的不足，提供一种以上述重力发动机为动力的步行发电装置，从而使用者可以边走路边发出电力。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种重力发动机，包括活塞、连杆和曲轴，其中，该发动机还包括一采集动力的踏板，所述活塞的上端和下端分别与踏板和连杆相连接，所述连杆的另一端和曲轴相连接，以将从踏板处采集的动力传递至曲轴并驱使曲轴转动。通过所述重力发动机的转换作用，可以将踏动产生的能量提供给诸如助行装置或者步行时的发电动力设备等。
一种旱冰鞋，包括鞋体和轮子，其中，该旱冰鞋包括设置于鞋体底部的用于采集动力的踏板以及活塞、连杆、曲轴和使轮子只能单向旋转的反向锁定机构，其中，所述活塞的上端和下端分别与踏板和连杆相连接，所述连杆的另一端和曲轴相连接，以将从踏板处采集的动力传递至曲轴并驱使曲轴转动，并通过曲轴将转动进一步传递至轮子。所述重力发动机既可以直接安装在鞋底成为一种新型的旱冰鞋，也可以做成可自由装卸地安装在普通鞋上。
一种步行发电装置，该发电装置该装置安装于鞋体的下部，其包括上述的重力发动机以及一发电机，其中，该发电机与所述曲轴相连接。
本发明的重力发动机可以将踏动产生的能量转换为其它机构或装置可以利用的形式，具有有效利用能源的有益效果。而使用了所述重力发动机的旱冰鞋，与传统旱冰鞋相比较，使用起来更接近于行走，把相当一部分重力能源有效地利用起来以推动轮子前行，并解决了传统旱冰鞋不能上坡的问题。当此重力发动机与发电机相连并安装于鞋上时，可成为步行式发电装置，将行走时的动能转化为可以利用的电能。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。
图1A为本发明实施例中齿轮传动装置的侧视图；图1B为本发明实施例中齿轮传动装置的主视图；图2A为本发明实施例中前发动机的侧视剖面图；图2B为本发明实施例中后发动机侧视剖面图；图2C为本发明实施例中踏板活塞连杆的关系示意图；图3为本发明实施例中曲轴与齿轮传动装置的后视图；图4为本发明实施例中动力输出轴上只安装有一个轮子时的结构示意图；图5为本发明实施例中旱冰鞋的侧面剖视图；
图6为本发明实施例中步行发电装置的侧面剖视图。
图中1主飞轮10活塞簧2二级齿轮 11踏板3三级齿轮 12轴承4轮驱动齿轮13齿轮箱5曲轴 14曲轴箱6连杆 15充气轮子7上档杆16活塞上部软箱8下档杆17发电机9活塞 18鞋体具体实施方式
如图3、图4、图5所示，本发明实施例中所述的重力发动机包括可转动的踏板11、活塞9、连杆6、曲轴5以及上档杆7和下档杆8，其中，上档杆7、下档杆8分别设置于齿轮箱13侧壁上接近上部和下部的位置，用于将曲轴5的转动范围限制在一上限位置和一下限位置之间。活塞9则传递向下的压力，该活塞9还配设有活塞簧10，以帮助活塞10在压力解除时复位到上限位置。如图3所示，该发动机还设置有活塞上部软箱16。连杆6则通过C与活塞9相连接并通过曲轴5的轴A与曲轴5相连接，曲轴5围绕其轴B转动(如图2A所示)。以使上下运动的活塞9带动曲轴5转动。图1显示了一种齿轮传动装置的装配图。该齿轮传动装置被用来传输曲轴5转动产生的能量以最终驱动充气轮子15(如图3所示)或发电机17转动(如图6所示)。
在图1A和图1B中，图1A中的三个黑圆点及图1B中三根粗黑线分别表示三根轴。该重力发动机还包括一主飞轮1和齿轮传动装置。该齿轮传动装置包括一二级齿轮2和一三级齿轮3。
其中，所述三级齿轮3与二级齿轮2安装于同一根轴上，二者连动并实现同步转动。该主飞轮1以曲轴5为轴，并通过一棘轮机构(图中未示出)套设于曲轴5上。而所述曲轴5则设置于曲轴箱14之中。
所述主飞轮1与所述二级齿轮2相啮合。当活塞9被踏板11下推时，通过连杆6带动曲轴5旋转。由于棘轮机构的单向锁定作用，曲轴5带动主飞轮1转动，主飞轮1再带动二级齿轮2转动，三级齿轮跟着实现联动；而当曲轴5反向转动时，同样由于棘轮机构的单向锁定作用，解除了对主飞轮1的转动锁定，使曲轴5的转动不影响主飞轮1的转动，因此曲轴5的反向转动不影响齿轮传动装置本来的转动。更由于主飞轮1的惯性作用，保持齿轮传动装置只沿单一的方向转动。
如图3、图4、图5所示，本发明实施例中所述的旱冰鞋包括鞋体18、充气轮子15以及安装于鞋体18下部的如上所述的重力发动机。其中，所述重力发动机还包括一轮驱动齿轮4。该轮驱动齿轮4由所述三级齿轮3带动而转动。所述的两个充气轮子15与轮驱动齿轮4安装于同一根轴上。该轴上设有两个轴承12，其中一个轴承12装在齿轮箱13上，另一轴承12装在曲轴箱14上。充气轮子15在轮驱动齿轮4转动作用的带动下实现转动。当活塞9上行时，曲轴5反转，但主飞轮1及棘轮机构使齿轮传动装置并不跟着反向。这就保证了下推时的能量被有效地用来推动充气轮子15前行。而当活塞9上行时，充气轮子15可继续前行。
图2A、图2B显示了用于旱冰鞋上的两个重力发动机的侧向剖视图。其中，如图2A所示，为安装于旱冰鞋鞋底前部的前发动机的侧向剖视图；如图2B所示，为安装于旱冰鞋鞋底后部的后发动机的侧向剖视图；如图2C所示，为表示踏板11、活塞9和连杆6之间连接关系的示意图。所述的踏板11的上部接触鞋底并可通过轴C绕活塞9的上部在有限的角度范围内转动，以增加行走时的舒适感。连杆6则可绕轴D转动。当踏板11向下推动时，活塞9下行，进而通过连杆6转动曲轴5，带动主飞轮1向前转动。通过图3、图4和图5的齿轮传动机构，充气轮子15被推动前行，曲轴5继续向下转动，直到被下档杆8挡住。由于使用了主飞轮1，当曲轴5停止转动时，充气轮子15会继续前行。
当使用者脚部离开地面时，由于地球引力和活塞簧10的作用，活塞9便会相对上行，直到碰到上档杆7，这时活塞9又回到初始位置上。由于主飞轮1及棘轮机构的作用，活塞9上行和曲轴反转不影响充气轮子15的转动状态。与传统旱冰鞋相比较，使用起来更接近于行走，把相当一部分重力能源有效地利用起来以推动轮子前行，并解决了传统旱冰鞋不能上坡的问题。
上述重力发动机可以有多种用途，既可以如上所述装上轮子后设置于鞋18上，而制作成如图5所示的新型旱冰鞋，也可以连接一个发电机17后安装于鞋18上(如图6所示)而作为步行发电装置使用。它可使使用者在行走中发电，其产生的电能可用来作为能源带动小型空调或电热器等。不过在图6中的主飞轮1可以被一个普通的齿轮3所代替，因为发电时可以不用考虑曲轴5的传动方向。
权利要求
1.一种重力发动机，包括活塞、连杆和曲轴，其特征在于，该发动机还包括一采集动力的踏板，所述活塞的上端和下端分别与踏板和连杆相连接，所述连杆的另一端和曲轴相连接。
2.如权利要求1所述的重力发动机，其特征在于，所述踏板可以绕着活塞的顶端在有限的角度范围内转动。
3.如权利要求1所述的重力发动机，其特征在于，所述发动机还包含有齿轮传动装置、动力输出轴，该齿轮传动装置设置于曲轴和动力输出轴之间用以传递动力。
4.如权利要求3所述的重力发动机，其特征在于，所述发动机还包括反向锁定机构，该反向锁定机构安装于曲轴上并且与齿轮传动装置相连接以传递单向转动。
5.如权利要求4所述的重力发动机，其特征在于，所述反向锁定机构包括主飞轮和棘轮机构，该主飞轮通过该棘轮机构安装于所述曲轴上，并且主飞轮与所述齿轮传动装置的齿轮相啮合以传递动力。
6.如权利要求1所述的重力发动机，其特征在于，该发动机还包括曲轴箱、上挡杆和下挡杆，该上挡杆和下挡杆用以限定曲轴转动的范围，其中，上档杆和下档杆分别设置于曲轴箱的箱壁的上部位置和下部位置。
7.一种旱冰鞋，包括鞋体和轮子，其特征在于，该旱冰鞋还包括设置于鞋体底部的用于采集动力的踏板以及活塞、连杆、曲轴和使轮子只能单向旋转的反向锁定机构，其中，所述活塞的上端和下端分别与踏板和连杆相连接，所述连杆的另一端和曲轴相连接，以将从踏板处采集的动力传递至曲轴并驱使曲轴转动，并通过曲轴将转动进一步传递至轮子。
8.如权利要求7所述的旱冰鞋，其特征在于，该旱冰鞋还包括齿轮传动装置、动力输出轴、轮驱动齿轮和轴承，其中，所述齿轮传动装置设置于曲轴和动力输出轴之间用以传递动力，所述反向锁定机构包括主飞轮和棘轮机构，该主飞轮通过该棘轮机构安装于所述曲轴上，并且主飞轮与所述齿轮传动装置的齿轮相啮合以将动力传递至动力输出轴，所述轮驱动齿轮、轴承和轮子分别安装于动力输出轴上，从而将从踏板处采集的动力传递至轮子。
9.如权利要求8所述的旱冰鞋，其特征在于，所述动力输出轴上安装的轮子的数量为1或2。
10.如权利要求8所述的旱冰鞋，其特征在于，所述的发动机分为位于旱冰鞋前部的前发动机和位于旱冰鞋后部的后发动机，其中，旱冰鞋前部的轮子安装于前发动机的前面，旱冰鞋后部的轮子安装于后发动机的后面。
11.一种步行发电装置，其特征在于，该装置安装于鞋体的下部，其包括踏板、活塞、连杆和曲轴和发动机，其中，所述活塞的上端和下端分别与踏板和连杆相连接，所述连杆的另一端和曲轴相连接，以利用踏板将人行走时踏动产生的动力传递至曲轴并驱使曲轴转动，该曲轴与所述发电机相连接。
全文摘要
本发明公开了一种小型的以重力推动的发动机及使用该发动机的旱冰鞋和步行发电装置。该发动机可以将由于重力下落而产生的动力转换为可以利用的动力。该旱冰鞋为使用该发动机的旱冰鞋，可以有效地将人步行中上下移动身体重心的能量转换为向前行动的推力，该发动机既可以固定在鞋底上，也可以可装卸的方式安装于旱冰鞋上。该步行发电装置设置于鞋上，可用于行走发电。
文档编号A63C17/22GK1680710SQ20041003110
公开日2005年10月12日 申请日期2004年4月6日 优先权日2004年4月6日
发明者关慎捷 申请人:关慎捷