一種穿戴在足部的高效發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明是一個可穿戴在足部，通過系帶等緊固于鞋子外面和小腿部位的外置發(fā)電機構(gòu)。其基本原理是隨著人體足部運動觸發(fā)傳動機構(gòu)動作，此動作使機構(gòu)中彈簧受力壓合或釋力彈開帶動連桿的上下往復(fù)運動，驅(qū)動發(fā)電裝置發(fā)電。區(qū)別于其他產(chǎn)品，本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)脫離衣物自成一體，作為附加裝置隨人體運動并借助人體重力來做功。巧妙的機構(gòu)還使其具有行程調(diào)節(jié)與壓力調(diào)節(jié)功能，以適應(yīng)不同重量個體在不同速度下的運動狀態(tài)。作為隨動附加裝置，具有不需要人在運動中付出額外的動作體能，耗費特別的時間，還因為采用較大功率的發(fā)電裝置構(gòu)件，讓其具備不但高效采集人體動能同時又能高效轉(zhuǎn)化為電能的特點。
【專利說明】一種穿戴在足部的高效發(fā)電裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機械與電子【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種穿戴在足部能隨人體運動產(chǎn)生電能的發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，人們越來越習(xí)慣隨身攜帶大量需要消耗電能的電子產(chǎn)品，并把它們當(dāng)成工作和生活中不可或缺的工具，這就對電能的供應(yīng)提出了許多及時便利的特殊要求。尤其是在旅游遠足野戰(zhàn)行軍等等這些方面，可能因為電能的無法保障而造成極其嚴重的后果。由于對電能這種無時無地的需求，一些便攜的借助人體動作的小型發(fā)電設(shè)備也應(yīng)運而生。我們知道，人體動作是由人體上各種功能的肌肉群來實現(xiàn)的，這類產(chǎn)品基本上有個通病是，注重利用人體易感疲勞的做拉推抬舉動作的那部分肌肉產(chǎn)生的力量，往往很少利用或者完全忽視人體習(xí)慣于抗拒地球引力不易感疲勞的那部分肌肉產(chǎn)生的力量，比如支撐人體重量的直立與行走。這就出現(xiàn)了我們常見的一些手動或腳踏的，或者設(shè)計為鞋子一類的發(fā)電設(shè)備，要么體積巨大笨重不便于攜帶，要么額外的費時費力不讓人輕松，特別是設(shè)計為鞋子一體的那類產(chǎn)品，雖然便于攜帶卻因其結(jié)構(gòu)性缺陷造成防潮防水等維護保養(yǎng)不便，電能采集配套不易等諸多問題，還有工作時要求動作頻度太快易使人疲勞，而且人在做功時使出的力與產(chǎn)生的電能根本不能成正比。尤其不能容忍的是輸出的電功率實在是太微小了，僅僅只能點亮幾顆小LED燈而已，這種實用價值簡直不值一提，完全只能是一個噱頭。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對這些問題，本發(fā)明提供了一種利用人體運動時足部產(chǎn)生的力量附加做功發(fā)電的產(chǎn)品。其優(yōu)化的傳動結(jié)構(gòu)和發(fā)電裝置極大地提高了輸出電功率的能力，不但無需額外的費力費時，甚至還能輔助人體運動，緩和運動中的沖擊力。
[0004]本發(fā)明整體設(shè)計為一個方便于穿戴在足部，通過系帶等緊固于鞋子外面和小腿部位的外置發(fā)電機構(gòu)。其基本原理是，一個上下構(gòu)件夾合的彈簧，其中間穿過一根一頭連接在足底部翻轉(zhuǎn)機構(gòu)而又能自由通過足跟部限位過孔中的連桿，連桿另一頭連接一個具有低頻大動能往復(fù)雙程做功的高效的發(fā)電裝置。隨著人體足部運動使彈簧受力壓合或釋力彈開，連桿的上下往復(fù)帶動發(fā)電裝置發(fā)電。區(qū)別于其他產(chǎn)品，本發(fā)明整個結(jié)構(gòu)脫離衣物自成一體，以符合人體運動工學(xué)的設(shè)計讓穿戴快捷使用便利；簡潔而不簡單的足底翻轉(zhuǎn)裝置配合足后跟的連動裝置構(gòu)成傳動系統(tǒng)，最大限度利用了人體運動中產(chǎn)生的動能做功。而這個動能最關(guān)鍵的因數(shù)就是人體質(zhì)量，也就是它能依據(jù)不同個體體重這個誰都能輕易提供的力設(shè)計額定功率了，還有安置于小腿外側(cè)部位的發(fā)電構(gòu)件對空間沒有嚴格限制，這都為安裝較大功率的發(fā)電機構(gòu)提供了可能。整體布局按照下簡上繁的原則，以功能區(qū)分盡量簡化下面處于惡劣環(huán)境中工作的傳動部分，而把發(fā)電等復(fù)雜構(gòu)件上移遠離地面，既利于各構(gòu)件功效的正常發(fā)揮，也便于防潮防水等維護保養(yǎng)，還便于電能外輸裝置的安裝搭配。尤其值得一提的是，巧妙的機構(gòu)還使其具有行程調(diào)節(jié)與壓力調(diào)節(jié)功能，以適應(yīng)不同人群在不同速度下的運動狀態(tài)?？傊?，作為隨動附加裝置，具有不需要人在運動中付出額外的動作體能，耗費特別的時間，相對長時間做功也不易疲勞等特性，更因為采用了全新設(shè)計的高效的發(fā)電裝置構(gòu)件，讓其具備不但高效采集人體動能同時又能高效轉(zhuǎn)化為電能的特點。由此可見其技術(shù)優(yōu)勢明顯和實用價值極高，值得大力推廣。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]圖1是一種穿戴在足部的高效發(fā)電裝置示意圖之一，為右腳穿戴整體效果圖；
圖2是一種穿戴在足部的高效發(fā)電裝置示意圖之二，為側(cè)視效果圖；
圖3是一種穿戴在足部的高效發(fā)電裝置示意圖之三，為右腳裝置俯視效果圖；
圖4是一種穿戴在足部的高效發(fā)電裝置示意圖之四，為右腳裝置后視效果圖。
[0006]為不影響人體動作，本裝置設(shè)計大部分構(gòu)件安置于足后跟上下部位，其中傳動裝置構(gòu)件在下，發(fā)電裝置構(gòu)件在上且位于小腿部位向人體外側(cè)伸出，因此分左右腳穿戴結(jié)構(gòu)區(qū)別，一般成對使用；
2.圖1中作為右腳裝置穿戴整體效果，發(fā)電構(gòu)件有部分結(jié)構(gòu)在人體右側(cè)不可見；
3.圖1畫出了作為緊固件的系帶位置，圖2，圖3，圖4為簡潔起見沒有畫出，并不表示沒有這兩個部件；
4.為表述的便利，圖1,圖2,圖3,圖4中對同視角相同構(gòu)件做了相同的標號；
5.圖1，圖2，圖3，圖4中對標號為I的構(gòu)件只作了簡單描述，它為一個獨立功能整體，放置其內(nèi)的圖形并不表示其嚴格的結(jié)構(gòu)位置信息，只表示包含這類結(jié)構(gòu)。本發(fā)明中采用具有低頻大動能往復(fù)雙向做功特點的發(fā)電裝置，全說明書均以它為結(jié)構(gòu)舉例說明。
[0007]各部件名稱及功用特點簡要說明:
1-發(fā)電裝置構(gòu)件。轉(zhuǎn)化電能裝置，一個獨立功能整體，其固定位置可移動；
2-主支撐背板。固定發(fā)電裝置構(gòu)件等；
3-張力彈簧。儲能，輔助復(fù)位，受發(fā)電裝置構(gòu)件I和彈簧限位擋片4夾合；
4-彈簧限位擋片。定位在活動連桿5上，隨連桿上下活動；
5-連桿。為了適應(yīng)運動中一定的彎折形變和平時折疊的便利，分為兩段。上段穿過彈簧連接發(fā)電裝置構(gòu)件I，下段有刻度螺紋穿過過孔8連接翻轉(zhuǎn)裝置11，可配合套在上面的螺母7調(diào)節(jié)連桿的行程距離；
6-翻轉(zhuǎn)活動關(guān)節(jié)。連接主支撐背板2與鞋托板9等，讓整體隨運動具有一定的形變能力，也是便于折疊機構(gòu)；
7-調(diào)節(jié)螺母。與連桿5和過孔8配合，調(diào)節(jié)連桿的上下行程距離；
8-過孔。定位在鞋托板后跟限位板上，對連桿的活動起限位作用；
9-鞋托板。作為主傳動裝置構(gòu)件之一，牽引帶動其他構(gòu)件動作，有前后限位擋板；
10-連接活動關(guān)節(jié)。連接連桿5與框式翻轉(zhuǎn)支架11等，使結(jié)構(gòu)具有整體連動性；
11-框式翻轉(zhuǎn)支架。作為主傳動裝置構(gòu)件之一，作用于頂托連桿向上運動，兩邊對稱框式結(jié)構(gòu)包在足跟部兩邊，且其對稱中段向下凹突出為弧面作為觸地支點；
12-鞋子前限位擋板?？梢苿诱{(diào)節(jié)鞋托板中部空間，便于卡住不同尺碼的鞋；
13-鞋子部位緊固帶。輔助固定整個裝置于人體上； 14-小腿部位緊固帶。輔助固定整個裝置于人體上。
具體實施方案
[0008]下面以圖1右腳穿戴整體效果圖的平面結(jié)構(gòu)為例，模擬其具體運行方式如下: 當(dāng)右腳做向下踏動作時，框式翻轉(zhuǎn)支架11中段下凹弧面先觸地頂托連桿5向上運動，
鞋壓住鞋托板9向下運動，帶動主支撐背板2及固定在主支撐背板上的發(fā)電裝置構(gòu)件I做向下運動，夾合在發(fā)電裝置I與限位擋片4中間的張力彈簧3被壓縮，連桿5相對發(fā)電裝置I繼續(xù)向上，推動發(fā)電裝置I發(fā)電；當(dāng)右腳做抬腿動作時，這時框式翻轉(zhuǎn)支架11觸地一頭離地，頂托連桿5向上的力消失，鞋和鞋托板9向上運動，帶動主支撐背板2及固定在主支撐背板上的發(fā)電裝置構(gòu)件I做向上運動，夾合在發(fā)電裝置I與限位擋片4中間的張力彈簧3兩邊的壓力消失，彈力釋放頂托限位檔片4使連桿5相對發(fā)電裝置I向下，拉動發(fā)電裝置I發(fā)電。
[0009]左腳裝置運行方式亦同。運動進行中左右腳交替動作，發(fā)電過程持續(xù)。
[0010]特別說明1:本裝置對鞋托板設(shè)置前后限位擋板且前限位擋板位置可移動，配合鞋子部位緊固帶，便于固定不同尺碼的鞋。
[0011]特別說明2:本裝置設(shè)計為帶活動關(guān)節(jié)的連桿，主支撐背板也通過活動關(guān)節(jié)與鞋托板連接，一是在使用時有適度形變便于足部運動，二是在不使用時可以折疊便于攜帶存放。
[0012]特別說明3:本裝置設(shè)計連桿下段為螺桿刻度配螺母結(jié)構(gòu)，加上過孔的限位作用配合，用于連桿行程距離的調(diào)節(jié)。通過調(diào)節(jié)上面的螺母增大連桿行程距離，適于低速行走時低頻狀態(tài)工作；而減小連桿行程距離則適于高速行走時高頻狀態(tài)工作；或者抬升至翻轉(zhuǎn)支架不觸地，讓裝置處于不工作狀態(tài)，減小對運動的影響。
[0013]特別說明4:本裝置設(shè)計發(fā)電裝置構(gòu)件為一個獨立功能整體式結(jié)構(gòu)，便于其在主支撐背板上固定位置整體上下移動，作為夾合彈簧的上部構(gòu)件，與連桿下段的行程調(diào)節(jié)機構(gòu)相配合來改變彈簧形變范圍，從而改變本裝置工作適用壓力。
[0014]特別說明5:本裝置框式翻轉(zhuǎn)支架處于足底最惡劣環(huán)境下工作，兩邊對稱框式結(jié)構(gòu)包在足跟部兩邊，且其對稱中段向下凹突出為弧面，這個簡化而不簡單的結(jié)構(gòu)既保證其動作的平順性，也增大了與地接觸面并將觸地支點前移至人體重心位置，最大限度利用腳掌部向下力量，作用于頂托連桿向上運動的功效正常發(fā)揮。
[0015]特別說明6:本裝置整體布局按照下簡上繁的原則，以功能區(qū)分盡量簡化下面處于惡劣環(huán)境中工作的傳動部分，而把發(fā)電等復(fù)雜構(gòu)件上移遠離地面，這種上下分置的結(jié)構(gòu)既利于各構(gòu)件功效的正常發(fā)揮，也便于解決較大功率發(fā)電裝置占用較大體積的矛盾，還利于防潮防水等維護保養(yǎng)，電能外輸裝置的安裝搭配。
[0016]本發(fā)明中發(fā)電裝置電功率選用推定方式:以一個體重加負重60公斤的人來計算，穿戴本裝置以每秒2步的速度行走，按其體重一半設(shè)置彈簧張力為30X9.8 = 294牛頓，假設(shè)其做有用功的力也為294牛頓，連桿行程4公分即0.04米，其做功功率就有294X0.04 + 0.5 = 23.52 (瓦特)，以其中30%轉(zhuǎn)化為電能，則可輸出電能功率為7瓦特，那么選擇的發(fā)電機功率應(yīng)大于這個較普通情況下的數(shù)值。這是一只腳的可做功功率，雙腳則雙倍這個數(shù)值，就以14瓦來計算，足以驅(qū)動很多小型電器設(shè)備了！這不是一個嚴謹科學(xué)的計算公式，只是以此例說明本裝置設(shè)計的依據(jù)和在實際應(yīng)用中的前景。
【權(quán)利要求】
1.一種穿戴在足部的高效發(fā)電裝置，包括1-發(fā)電裝置構(gòu)件；2-主支撐背板；3_張力彈簧；4_彈簧限位擋片；5-連桿；6_翻轉(zhuǎn)活動關(guān)節(jié)；7_調(diào)節(jié)螺母；8-過孔；9-鞋托板；10_連接活動關(guān)節(jié)；11-框式翻轉(zhuǎn)支架；12-鞋托前限位擋板；13-鞋子部位緊固帶；14-小腿部位緊固帶；其特征在于:所述裝置附著于足部隨足部而動，具有工作頻率與壓力可調(diào)節(jié)機構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1，一種穿戴在足部的高效發(fā)電裝置，其特征在于:所述張力彈簧處在可調(diào)整相對位置的上下夾合構(gòu)件中，通過改變彈簧的形變距離來改變本裝置的適用工作壓力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1，一種穿戴在足部的高效發(fā)電裝置，其特征在于:所述連桿具有限位調(diào)節(jié)的機構(gòu)，通過調(diào)整連桿行程距離來改變本裝置的適用工作頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1，一種穿戴在足部的高效發(fā)電裝置，其特征在于:采用發(fā)電裝置構(gòu)件和傳動裝置構(gòu)件上下分置的布局結(jié)構(gòu)，且發(fā)電裝置構(gòu)件遠離地面高置于小腿部位。
5.根據(jù)權(quán)利要求1，一種穿戴在足部的高效發(fā)電裝置，其特征在于:全裝置可折疊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1，一種穿戴在足部的高效發(fā)電裝置，其特征在于:所述框式翻轉(zhuǎn)支架為對稱框式結(jié)構(gòu)處于足底包在足跟部兩邊，且對稱其中段向下凹突出為弧面作為觸地支點。
7.根據(jù)權(quán)利要求1，一種穿戴在足部的高效發(fā)電裝置，其特征在于:所述鞋托板帶前后限位擋板結(jié)構(gòu)，且其前限位擋板移動可調(diào)節(jié)鞋托板中部空間。
【文檔編號】F03G1/00GK103967723SQ201410204631
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月15日
【發(fā)明者】鐘聲 申請人:鐘聲