本發(fā)明公開了一種高效儲能機構(gòu)，屬于機械工程領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

人體外骨骼系統(tǒng)是把仿人型裝置與穿戴者并聯(lián)使用的一種擬人化系統(tǒng)，這種外骨骼耦合在人體表面，在保證穿戴者的舒適性和運動特性的前提下，增強穿戴者的身體機能。本發(fā)明旨在發(fā)明一種高效儲能機構(gòu)，用于放置在外骨骼系統(tǒng)，在人腳部落地時儲存部分重力勢能，在起步時將該能量釋放，從而達到助力的目的，增強穿戴者的身體機能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明公開了一種儲能機構(gòu)。包括扭轉(zhuǎn)彈簧、棘輪軸、棘輪、圓柱滾子、滾軸、滑桿、工作臺、拉伸彈簧。

棘輪通過工作臺上的棘輪軸和工作臺形成轉(zhuǎn)動副；扭轉(zhuǎn)彈簧兩端分別插入工作臺和棘輪上的孔內(nèi)；滾子套在滑桿上的滾軸上，并和棘輪輪廓接觸；滑桿插入工作臺上的凸臺，和工作臺形成移動副；滑桿另一端套有拉伸彈簧，拉伸彈簧兩端分別固定在滑桿和凸臺上；該機構(gòu)特殊的結(jié)構(gòu)使得棘輪只能單向轉(zhuǎn)動。當(dāng)有動力驅(qū)動棘輪轉(zhuǎn)動時，扭轉(zhuǎn)彈簧變形，動能轉(zhuǎn)化為扭轉(zhuǎn)彈簧的彈性勢能。當(dāng)動力停止時，滑桿在拉伸彈簧的牽引下，使?jié)L子可以卡住棘輪，防止棘輪反向轉(zhuǎn)動，從而使能量儲存在扭轉(zhuǎn)彈簧內(nèi)。在需要釋放能量的時候，又可拉動滑桿，使?jié)L子脫離棘輪輪廓，棘輪便可反向轉(zhuǎn)動，釋放扭轉(zhuǎn)彈簧的勢能。

本發(fā)明的優(yōu)點在于突破了傳統(tǒng)棘輪機構(gòu)存在的棘爪和棘輪之間摩擦較大。采用滾子代替棘爪，大大減小了摩擦，并設(shè)計出適合和滾子接觸的棘輪輪廓。棘輪輪廓分為圓弧部分和非圓弧部分。圓弧部分使?jié)L子恰好可以鑲嵌在輪齒內(nèi)，這樣可以卡死棘輪，從而抑制能量的釋放。非圓弧部分隨棘輪轉(zhuǎn)角其曲率半徑等比例增加，平滑過渡，使得滾子和棘輪在運動的過程中接觸更加平緩。能量損耗更少。

附圖說明

圖1為儲能機構(gòu)的正等側(cè)視圖

圖2為儲能機構(gòu)的前視圖

圖3為儲能機構(gòu)的仰視圖

圖4為扭轉(zhuǎn)彈簧

圖5為棘輪

圖6為滑桿和圓柱滾子

圖7為拉伸彈簧

圖8為工作臺

圖1和圖5中，1、扭轉(zhuǎn)彈簧；2、棘輪軸；3、棘輪；4、圓柱滾子；5、滾軸；6、滑桿；7、工作臺；8、棘輪齒廓的圓弧部分；9、棘輪齒廓的非圓弧部分；10、凸臺；11、拉伸彈簧

具體實施方式

具體的工作方案結(jié)合附圖進行說明：如圖1所示，當(dāng)有動力驅(qū)動棘輪(3)順時針轉(zhuǎn)動時，圓柱滾子(4)在棘輪輪齒表面接觸并轉(zhuǎn)動但并不影響棘輪轉(zhuǎn)動。此時扭轉(zhuǎn)彈簧(1)變形。該機構(gòu)特殊的結(jié)構(gòu)使得棘輪只能順時針轉(zhuǎn)動，所以，當(dāng)沒有動力停止的時候，圓柱滾子(4)會卡在棘輪齒廓的圓弧部分(8)，從而使扭轉(zhuǎn)彈簧(1)的彈性勢能得以儲存。

當(dāng)需要釋放儲存的能量的時候，只需要往上拉動滑桿(6)，使圓柱滾子(4)脫離棘輪(3)，此時棘輪(3)便在扭轉(zhuǎn)彈簧(1)的作用下逆時針轉(zhuǎn)動，儲存的彈性勢能便得以釋放。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種高效儲能機構(gòu),包括一個扭轉(zhuǎn)彈簧，一個棘輪，一個圓柱滾子，一個滑桿(包括一個滾軸)，一個拉伸彈簧，一個工作臺(包括一個凸臺和一個棘輪軸)；當(dāng)有動力驅(qū)動棘輪轉(zhuǎn)動時，扭轉(zhuǎn)彈簧變形，動能轉(zhuǎn)化為扭轉(zhuǎn)彈簧的彈性勢能；當(dāng)動力停止時，滑桿在拉伸彈簧的牽引下，使?jié)L子可以卡住棘輪，防止棘輪反向轉(zhuǎn)動，從而使能量儲存在扭轉(zhuǎn)彈簧內(nèi)；在需要釋放能量的時候，又可拉動滑桿，使?jié)L子脫離棘輪輪廓，棘輪便可反向轉(zhuǎn)動，釋放扭轉(zhuǎn)彈簧的勢能。

技術(shù)研發(fā)人員：任孟沂;趙永武
受保護的技術(shù)使用者：江南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.05
技術(shù)公布日：2017.07.14