本發(fā)明涉及發(fā)電設備，更具體地說是指一種發(fā)電動力結構和穿戴式發(fā)電裝置及膝關節(jié)保護裝置。

背景技術：

人們的生活水平日益提高，手機、數(shù)碼相機等便攜式電子產(chǎn)品已經(jīng)普及起來，但是，往往會因為電源續(xù)航能力差，而導致一些電子產(chǎn)品無法工作。如果要加長續(xù)航時間，就要額外攜帶具有充電功能的電源，增加負重量，這給生活造成很大的困擾。同時，低碳生活、綠色能源越來越受到重視，人一天當中運動產(chǎn)生很大的能量，如果利用起來會滿足一部分電子產(chǎn)品的用電量。

現(xiàn)有的便攜式發(fā)電機結構復，發(fā)電方式單一，如中國發(fā)明專利：申請?zhí)枮镃N201220345389.X公開的一種便攜式發(fā)電裝置，包括殼體、安裝于殼體上端的機械傳動組件、安裝于殼體下端的與所述機械傳動組件連接的微型發(fā)電機；所述微型發(fā)電機上設有發(fā)電機軸，所述發(fā)電機軸上套設有可轉動的轉子；所述機械傳動組件包括擺動件、將所述擺動件的來回擺動轉化為轉子的同向轉動的傳動件；所述傳動件設置在所述擺動件下側；所述傳動件分別與擺動件和轉子連接。此專利公開的微型發(fā)電裝置，發(fā)電方式單一，功能單一，不能有效的將日常生活中的人體能有效的利用起來，在生活中將帶來很多不便。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的缺陷，提供發(fā)電動力結構和穿戴式發(fā)電裝置及膝關節(jié)保護裝置。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

一種發(fā)電動力結構，包括與發(fā)電機固定聯(lián)接的殼體，還包括固定于殼體內且與發(fā)電機傳動聯(lián)接的傳動組件；所述傳動組件包括動力輸出端與發(fā)電機傳動聯(lián)接的單向傳動機構，與單向傳動機構的動力輸入端傳動聯(lián)接的動力件；所述的單向傳動機構將動力件的正反二個方向的旋轉動力均傳遞為同一方向的旋轉動力至動力輸出端，以使動力件的正反旋轉均可以驅動發(fā)電機朝同一方向旋轉發(fā)電。

其進一步技術方案為：所述的單向傳動機構包括作為動力輸入端的主動轉軸，作為動力輸出端的輸出轉軸；所述的輸出轉軸通過二個單向傳動方向相同的單向傳動件分別聯(lián)接有正轉從齒輪和反轉從齒輪；所述正轉從齒輪直接與主動轉軸傳動聯(lián)接，反轉從齒輪通過過渡齒輪與主動轉軸傳動聯(lián)接；所述輸出轉軸的一端固定有輸出齒輪，所述的輸出齒輪與發(fā)電機傳動聯(lián)接。

其進一步技術方案為：所述的主動轉軸包括與動力件傳動聯(lián)接的主動齒輪、與正轉從齒輪嚙合的正轉齒輪，及與反轉從齒輪嚙合的反轉齒輪；所述的主動齒輪、正轉齒輪和反轉齒輪固定于設有的主動軸芯。

其進一步技術方案為：所述的單向傳動件為單向軸承，單向離合器或棘輪機構。

其進一步技術方案為：所述的動力件與動力輸入端之間設有離合機構；所述離合機構包括設于殼體上的離合旋鈕，當離合旋鈕旋轉時，離合機構實現(xiàn)動力件與動力輸入端之間的分離或閉合，以實現(xiàn)動力的切斷或傳遞。

其進一步技術方案為：所述的離合機構包括與動力件、動力輸入端傳動聯(lián)接的離合齒輪；所述離合齒輪通過固定聯(lián)接有的離合動力軸設于殼體上；所述離合動力軸的一端套設有止抵于殼體和離合齒輪之間的彈性件，另一端止抵于所述離合旋鈕的內側；所述離合旋鈕內側設有凹陷部和凸起部；當離合旋鈕旋轉至凹陷部與離合動力軸接觸時，離合齒輪與動力件、動力輸入端嚙合，傳遞動力；所述凸起部與離合動力軸接觸時，離合齒輪與動力件或動力輸入端分離，切斷動力。

其進一步技術方案為：所述的動力件為與殼體旋轉聯(lián)接的動力轉盤，所述動力轉盤突出于殼體的外側設有用于手搖發(fā)電的手柄，和/或用于插入擺臂的擺臂槽，動力轉盤通過設有動力軸與殼體旋轉聯(lián)接，動力軸上固定有動力齒輪；所述動力齒輪為所述的動力輸入端，或者,所述動力齒輪通過設有的變速齒輪組和/或離合機構與所述動力輸入端傳動聯(lián)接。

一種穿戴式發(fā)電裝置，包括所述的發(fā)電動力結構，與發(fā)電動力結構的動力輸出端傳動聯(lián)接的發(fā)電機構，與發(fā)電動力結構的動力輸出端傳動聯(lián)接的發(fā)電機構，及與發(fā)電動力結構的動力輸入端可拆式聯(lián)接的擺臂機構；所述擺臂機構包括與所述發(fā)電動力結構可拆式聯(lián)接的傳動桿；所述傳動桿上設有用于與一人體關節(jié)的第一活動端固定的第一綁帶；所述發(fā)電動力結構的殼體設有與一人體關節(jié)的第二活動端固定的第二綁帶。

其進一步技術方案為：所述的擺臂結構還包括用于固定傳動桿的擺臂殼體，所述的擺臂殼體設有所述的第一綁帶；所述的人體關節(jié)為膝關節(jié)或肘關節(jié)；所述傳動桿設有與擺臂槽匹配的鎖扣結構；所述鎖扣結構包括對稱鉸接于擺臂殼體的左鎖扣塊、右鎖扣塊，及設于左鎖扣塊與右鎖扣塊后端之間的鎖緊塊；所述左鎖扣塊與右鎖扣塊前端之間設有復位彈簧；所述鎖緊塊與設于擺臂殼體外側的鎖扣旋鈕聯(lián)接；所述鎖扣旋鈕旋轉時，左鎖扣塊、右鎖扣塊之間通過復位彈簧張開或閉合，以實現(xiàn)所述傳動桿與所述動力件之間的鎖緊或松開。

一種膝關節(jié)保護裝置，包括設于膝關節(jié)下方，且與小腿外周固定的下固定件，及設于腠關節(jié)上方且與大腿外周固定的上固定件；所述上固定件與下固定件之間設有一個或二個起到支撐作用的鉸接機構；所述的鉸接機構的旋轉方向與膝關節(jié)的旋轉方向平行；所述的上固定件或下固定件設有一個或二個發(fā)電機構，及與發(fā)電機構傳動聯(lián)接的動力結構；所述的動力結構為權利要求1所述的發(fā)電動力結構；所述的下固定件或上固定件設有與所述發(fā)電動力結構傳動聯(lián)接的傳動桿；所述發(fā)電動力結構的殼體旋轉聯(lián)接有作為動力件的動力轉盤，所述傳動桿帶動所述的動力轉盤旋轉，所述傳動桿和所述動力轉盤構成所述的鉸接機構。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的有益效果是：一種發(fā)電動力結構，通過單向傳動機構將動力件的正反二個方向的旋轉動力均傳遞為同一方向的旋轉動力至動力輸出端，以使動力件的正反旋轉均可以驅動發(fā)電機朝同一方向旋轉發(fā)電，有效地利用往復運動的運動能，節(jié)省能量。

一種穿戴式發(fā)電裝置，通過將搖臂機構及發(fā)電機構固定在人體關節(jié)兩側的肢體上，通過將人體肢體的往復運動的動能轉化成電能，然后輸出滿足一些電子產(chǎn)品的電能需求，綠色環(huán)保發(fā)電的同時也達到鍛煉身體的目的。

一種膝關節(jié)保護裝置，將下固定件、上固定件分別固定在膝蓋兩側的小腿與大腿上，可以分擔一部分膝蓋在走路或運動時產(chǎn)生的沖擊力，起到保護膝蓋的作用。

下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步描述。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種發(fā)電動力結構具體實施例的立體結構圖；

圖2為本發(fā)明一種發(fā)電動力結構具體實施例的立體結構的爆炸圖；

圖3為本發(fā)明一種發(fā)電動力結構具體實施例的傳動組件立體結構圖；

圖4為本發(fā)明一種發(fā)電動力結構具體實施例的傳動組件的單向傳動機構的立體結構圖；

圖5為本發(fā)明一種發(fā)電動力結構具體實施例的傳動組件的離合機構的立體結構圖；

圖6為本發(fā)明一種穿戴式發(fā)電裝置及膝關節(jié)保護裝置具體實施例的立體結構圖；

圖7為圖6的側視圖；

圖8為圖6的正視圖；

圖9為本發(fā)明一種穿戴式發(fā)電裝置及膝關節(jié)保護裝置具體實施例的擺臂機構的立體結構圖；

圖10為本發(fā)明一種穿戴式發(fā)電裝置及膝關節(jié)保護裝置具體實施例的擺臂機構的爆炸圖；

圖11為本發(fā)明一種穿戴式發(fā)電裝置及膝關節(jié)保護裝置具體實施例的手動發(fā)電示意圖；

圖12為本發(fā)明一種穿戴式發(fā)電裝置及膝關節(jié)保護裝置具體實施例的安裝在人體的示意圖。

具體實施方式

為了更充分理解本發(fā)明的技術內容，下面結合具體實施例對本發(fā)明的技術方案進一步介紹和說明，但不局限于此。

如圖1至圖5所示，一種發(fā)電動力結構10，包括與發(fā)電機固定聯(lián)接的殼體11，及固定于殼體11內且與發(fā)電機12傳動聯(lián)接的傳動組件13。傳動組件13包括動力輸出端與發(fā)電機12傳動聯(lián)接的單向傳動機構131，與單向傳動機構131的動力輸入端傳動聯(lián)接的動力件132。單向傳動機構131將動力件的正反二個方向的旋轉動力均傳遞為同一方向的旋轉動力至動力輸出端，以使動力件132的正反旋轉均可以驅動發(fā)電機12朝同一方向旋轉發(fā)電。

其中，殼11體包括上殼體111與下殼體112，及固定與殼體內用于固定傳動組件13的內固定板113。上殼體111、下殼體112及內固定板113通過螺絲固定在一起。殼體11設有用于容納發(fā)電機12及電路板14的容腔，該容腔處于殼體11的一端。同時，該容腔外側還設有USB插孔的蓋板。

單向傳動機構131包括作為動力輸入端的主動轉軸1311，作為動力輸出端的輸出轉軸1312。輸出轉軸1312通過二個單向傳動方向相同的單向傳動件1313分別聯(lián)接有正轉從齒輪1314和反轉從齒輪1315。本實施例中，單向傳動件1313為單向軸承。正轉從齒輪1314直接與主動轉軸1311傳動聯(lián)接，反轉從齒輪1315通過過渡齒輪1316與主動轉軸1311傳動聯(lián)接。輸出轉軸1312的一端固定有輸出齒輪1317，并與發(fā)電機12設有的齒輪傳動聯(lián)接。

主動轉軸1311包括與動力件132傳動聯(lián)接的主動齒輪1321、與正轉從齒輪1314嚙合的正轉齒輪1322，及與反轉從齒輪1315嚙合的反轉齒輪1323。主動齒輪1321、正轉齒輪1322和反轉齒輪1323固定于設有的主動軸芯1324。

傳動件132傳輸?shù)膭恿φD時，直接通過正轉齒輪1322與正轉從齒輪1314傳輸?shù)桨l(fā)電機12，不需要改變方向；傳動件132傳輸?shù)膭恿Ψ崔D時，通過反轉齒輪1323、反轉從齒輪1315及過渡齒輪1316改變傳輸方向，致使傳輸?shù)桨l(fā)電機12的方向與正轉時的方向相同。

本實施例中，單向傳動件1313為單向軸承，在其它實施例中，也可以采用單向離合器，棘輪機構(如自行車飛輪一樣的結構)。

其中，動力件132與動力輸入端之間設有離合機構15。離合機構15包括設于殼體上的離合旋鈕151，當離合旋鈕151旋轉時，離合機構15實現(xiàn)動力件與動力輸入端之間的分離或閉合，以實現(xiàn)動力的切斷或傳遞。

具體的，離合機構15包括與動力件132傳動聯(lián)接的離合齒輪152，離合齒輪152一端設有彈性件153(在本實施例中為彈簧)，及用于固定離合齒輪152的離合動力軸154。離合動力軸154一端固定有所述的離合齒輪152，另一端延伸至殼體11外側與所述的離合旋鈕151接觸(即離合動力軸154的一端套設有止抵于殼體和離合齒輪152之間的彈性件153，另一端止抵于所述離合旋鈕151的內側)。離合旋鈕151呈圓形結構并旋轉固定于殼體11外側，內側一邊設有凹陷部1511，另一邊設有凸起部1512。凸起部1512與凹陷部1511圓滑過渡，在旋轉離合旋鈕151過程中，凸起部1512將離合動力軸154向下擠壓或彈性件153將離合動力軸154向上頂。當離合旋鈕151旋轉至凹陷部1511與離合動力軸154接觸時，離合齒輪152與動力件131設有的齒輪(或動力輸入端)嚙合，傳遞動力；當離合旋鈕151旋轉至凸起部1512與離合動力軸154接觸時，離合齒輪152與動力件131設有的齒輪(或動力輸入端)分離，切斷動力。

其中，動力件132為與殼體11旋轉聯(lián)接的動力轉盤16及若干個變速齒輪組17(在本實施例中出于結構緊湊的考量，齒輪組為一組)。動力轉盤16將動力輸入，經(jīng)過變速齒輪組17變速到達上述的離合齒輪151。動力轉盤16突出于殼體的外側設有用于手搖發(fā)電的手柄161，和/或用于插入擺臂的擺臂槽162，動力轉盤16通過設有動力軸163與殼體11旋轉聯(lián)接，動力軸163上固定有動力齒輪164。動力齒輪164為所述的動力輸入端或者通過設有的變速齒輪組17與動力輸入端傳動聯(lián)接。

具體的，在兼顧結構和加工方便等情況下，變速齒輪組盡可能多設置，使速度比最大化，這樣使在動力件132輸入較小角度的旋轉也能使發(fā)電機12轉過較大的角度，讓發(fā)電量達到最大。

在動力轉盤16輸入的正轉動力，經(jīng)過變速齒輪組17變速到達離合齒輪152，再經(jīng)過設有另外一組或多組(本實施例中為一組)變速17齒輪組變速后，到達上述的單向傳動機構131；單向傳動機構131的正轉齒輪1322、正轉從齒輪1314傳遞后，通過同軸的主動齒輪1321傳遞給與發(fā)電機12輸入端設有的齒輪，使發(fā)電機旋轉并發(fā)電。

在動力轉盤16輸入的反轉動力，經(jīng)過變速齒輪組17變速到達離合齒輪152，再經(jīng)過另外設有的一組或多組(本實施例中為一組)變速齒輪組17變速后，到達上述的單向傳動機構131；單向傳動機構131的反轉齒輪1323、反轉從齒輪1315傳遞后，其中經(jīng)過過渡齒輪1316將動力的方向進行轉換后，通過同軸的主動齒輪1321傳遞給與發(fā)電機12輸入端設有的齒輪，使到達電機的傳遞方向與正轉的方向相同，使發(fā)電機旋轉并發(fā)電。

如圖6—圖8所示，一種穿戴式發(fā)電裝置Q，包括上述的發(fā)電動力結構10，與發(fā)電動力結構10的動力輸出端傳動聯(lián)接的發(fā)電機構30，及與發(fā)電動力結構10的動力輸入端可拆式聯(lián)接的擺臂機構40。擺臂機構40包括擺臂殼體41，及與所述發(fā)電動力結構10可拆式聯(lián)接的傳動桿42。擺臂殼體41上設有用于與人體關節(jié)的第一活動端固定的第一綁帶21，同時，發(fā)電動力結構10的殼體11設有與人體關節(jié)的第二活動端固定的第二綁帶22。第一綁帶21與第二綁帶22一端設有魔術貼，以使綁帶的長度可調。

其中，如圖9—圖10所示，傳動桿42設有與擺臂槽162匹配的鎖扣結構43。傳動桿42與擺臂槽162滑動聯(lián)接，以適應在關節(jié)擺動時，關節(jié)的擺動節(jié)點與傳動桿42擺臂槽162的接觸點不重合。如果傳動桿42與擺臂槽162做成固定式，關節(jié)擺動具有略微的伸縮性，而傳動桿42與擺臂槽162不能伸縮，這將給人體的關節(jié)運動帶來不適應性，影響舒適性。

具體的，鎖扣結構43包括對稱鉸接于擺臂殼體41的左鎖扣塊431、右鎖扣塊432，及設于左鎖扣塊431與右鎖扣塊432后端之間的鎖緊塊433。左鎖扣塊431與右鎖扣塊432前端之間設有復位彈簧434。鎖緊塊433長條形結構，兩端圓弧過渡，設于兩個左鎖扣塊431與右鎖扣塊432之間。鎖緊塊433與設在擺臂殼體41外側的鎖扣旋鈕435固定聯(lián)接。鎖扣旋鈕435旋轉時，左鎖扣塊431、右鎖扣塊432之間通過復位彈簧434張開或閉合，以實現(xiàn)鎖扣結構43對發(fā)電動力結構10的鎖緊或松開，從而形成可拆式聯(lián)接。鎖扣塊431與右鎖扣塊432與擺臂槽162接觸端設有凸起，以達到鎖合的目的，防止脫落。

更具體的，旋轉鎖扣旋鈕435，鎖緊塊433與左鎖扣塊431與右鎖扣塊432平行時，左鎖扣塊431與右鎖扣塊432由于復位彈簧434的張力而分開，與擺臂槽162配合時達到鎖合的狀態(tài)；鎖緊塊433與左鎖扣塊431與右鎖扣塊432垂直時，左鎖扣塊431與右鎖扣塊432由于鎖緊塊433張力導致復位彈簧434端壓縮收攏，這時與擺臂槽162配合為松開狀態(tài)。

具體的，穿戴式發(fā)電裝置安裝于人體關節(jié)為膝關節(jié)或肘關節(jié)?？梢詫⒀b置捆綁膝關節(jié)或肘關節(jié)兩側的肢體上，利用人體運動能進行發(fā)電。也可以將擺臂機構40取下來(如圖11所示)，通過手柄161搖動進行發(fā)電。多種方式發(fā)電，滿足不同情況下的發(fā)電要求。

發(fā)電裝置還設有控制電路，控制電路包括儲蓄電能的電池，與電池電性連接的充放電電路，及工作指示燈。發(fā)電機12發(fā)出的電能通過充放電路的穩(wěn)壓穩(wěn)流等工作后，將電能存儲在電池中，電池中的電能再通過充放電路設有用于輸出電源的USB接口與其它電子產(chǎn)品電性連接。

于其他實施例中，為了實現(xiàn)本裝置的多功能性，控制電路還設有用于檢測人體狀態(tài)的傳感器，及控制單元?？刂茊卧O有通訊模塊，數(shù)據(jù)儲存模塊，顯示模塊，操控模塊及定位模塊。傳感器可以為血壓傳感器、心跳傳感器等。通訊模塊可通過藍牙、無線wifi、移動網(wǎng)絡等與移動終端或服務器終端進行數(shù)據(jù)交換。數(shù)據(jù)存儲模塊可以將傳感器傳輸過來的數(shù)據(jù)進行保存。顯示模塊、操控模塊可以集合在一個觸摸屏。定位模塊與GPS、北斗等定位系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換。

如圖12所示，本發(fā)明也可以作為一種膝關節(jié)保護裝置，包括設于膝關節(jié)下方，且與小腿外周固定的下固定件，及設于腠關節(jié)上方且與大腿外周固定的上固定件；所述上固定件與下固定件之間設有一個或二個起到支撐作用的鉸接機構；所述的鉸接機構的旋轉方向與膝關節(jié)的旋轉方向平行；所述的上固定件或下固定件設有一個或二個發(fā)電機構，及與發(fā)電機構傳動聯(lián)接的動力結構；所述的動力結構為上述的發(fā)電動力結構10；所述的下固定件或上固定件設有與所述發(fā)電動力結構傳動聯(lián)接的傳動桿42；所述發(fā)電動力結構10的殼體旋轉聯(lián)接有作為動力輸入端的動力轉盤16，所述傳動桿42帶動所述的動力轉盤16旋轉，所述傳動桿42和所述動力轉盤16構成所述的鉸接機構。

具體的，人在運動或走路時，膝蓋是承受很大的沖擊力，穿戴本發(fā)明可以承受一部分沖擊力，起到保護膝蓋的作用。安裝時，需要讓鉸接機構的旋轉軸線與膝關節(jié)的旋轉軸線重合或二者的偏差距離控制在2mm之內。

綜上所述，一種發(fā)電動力結構，通過單向傳動機構將動力件的正反二個方向的旋轉動力均傳遞為同一方向的旋轉動力至動力輸出端，以使動力件的正反旋轉均可以驅動發(fā)電機朝同一方向旋轉發(fā)電，有效地利用往復運動的運動能，節(jié)省能量。

一種穿戴式發(fā)電裝置，通過將搖臂機構及發(fā)電機構固定在人體關節(jié)兩側的肢體上，通過將人體肢體的往復運動的動能轉化成電能，然后輸出滿足一些電子產(chǎn)品的電能需求，綠色環(huán)保發(fā)電的同時也達到鍛煉身體的目的。

一種膝關節(jié)保護裝置，將下固定件、上固定件分別固定在膝蓋兩側的小腿與大腿上，可以分擔一部分膝蓋在走路或運動時產(chǎn)生的沖擊力，起到保護膝蓋的作用。

上述僅以實施例來進一步說明本發(fā)明的技術內容，以便于讀者更容易理解，但不代表本發(fā)明的實施方式僅限于此，任何依本發(fā)明所做的技術延伸或再創(chuàng)造，均受本發(fā)明的保護。本發(fā)明的保護范圍以權利要求書為準。