专利摘要

本发明公开了一种高效纯机械式换向机构，包括两个自由摆陀、两组自动双向换向调节机构、两组过渡传动轮组、一个主轴传动轮、一个能源转换结构，两个自由摆陀绕转主轴相互垂直可以最大限度转化利用外部随机空间方向的动能。每个自由摆陀连接两个方向相反的棘轮换向结构，其中一个沿某一固定旋转方向直接驱动主轴传动轮，另外一个沿相反方向旋转直接或间接地驱动主轴传动轮，通过一定的配合可以实现摆陀的随机旋转或往复摆动都是合力驱动主轴传动轮沿固定方向旋转，从而带动能源转化结构实现储能或直接发电。本技术方案具有自动换向、结构紧凑、易于维护的特点，同时能高效转化利用外部流体形态的新能源。

权利要求

1.一种高效纯机械式换向机构，其特征在于：所述机构包括两个自由摆陀、两组自动双向换向调节机构、两组过渡传动轮组、一个主轴传动轮（13）、一个能源转换结构（5），第一自由摆陀（1）同轴连接有第一自动双向换向调节机构，所述第一自动双向换向调节机构与第一过渡传动轮组（15）啮合连接，所述第一过渡传动轮组（15）与所述主轴传动轮（13）啮合连接，所述主轴传动轮（13）与第二过渡传动轮组（9）啮合连接，所述主轴传动轮（13）和第二过渡传动轮组（9）与第二自动双向换向调节机构啮合连接，所述主轴传动轮（13）同轴连接有能源转换结构，所述第二自动双向换向调节机构连接有第二自由摆陀（7），所述第一自由摆陀（1）与所述第二自由摆陀（7）的绕转轴杆相互垂直。

2.根据权利要求1所述一种高效纯机械式换向机构，其特征在于：第一自动双向换向调节机构包括两个换向方向相反的棘轮换向结构，且其中的第一自由摆陀（1）与第一轴杆（4）之间、第一棘轮换向结构（2）和第二棘轮换向结构（3）两个棘轮换向结构的内轮与第一轴杆（4）之间采用轴向定位以防止产生相对转动，而第一棘轮换向结构（2）和第二棘轮换向结构（3）两个棘轮换向结构的外轮则绕第一轴杆（4）沿相反方向旋转，所述第二自由摆陀（7）与第五轴杆（8）、第三棘轮换向结构（12）和第四棘轮换向结构（10）两个棘轮换向结构的内轮与第五轴杆（8）之间采用轴向定位以防止产生相对转动，所述第四棘轮换向结构（10）和所述第三棘轮换向结构（12）两个棘轮换向结构的外轮绕所述第五轴杆（8）沿相反方向旋转。

3.根据权利要求1所述一种高效纯机械式换向机构，其特征在于：所述第一过渡传动轮组（15）包括上传动轮（15-1）和下传动轮（15-2），所述上传动轮（15-1）和所述下传动轮（15-2）之间的轴向间距与第一棘轮换向结构（2）和第二棘轮换向结构（3）之间的轴向间距一致，所述上传动轮（15-1）和所述下传动轮（15-2）与第二轴杆（6）之间采用轴向定位以保持相同的角速度旋转。

4.根据权利要求1所述一种高效纯机械式换向机构，其特征在于：所述主轴传动轮（13）和第三轴杆（14）、所述能源转换结构（5）的内转子和第三轴杆（14）之间采用轴向定位，所述主轴传动轮（13）通过第三轴杆（14）带动所述能源转换结构（5）的内转子以保持同步转动。

5.根据权利要求1所述一种高效纯机械式换向机构，其特征在于：所述第一过渡传动轮组（15）和所述第二过渡传动轮组（9）能够分别沿第二轴杆（6）的轴心线和第四轴杆（11）的轴心线方向移动以切出过渡传动，使第一棘轮换向结构（2）和第四棘轮换向结构（10）的扭矩无法传递到所述主轴传动轮（13）。

6.根据权利要求3所述的一种高效纯机械式换向机构，其特征在于：所述第一过渡传动轮组的上传动轮（15-1）、第一过渡传动轮组的下传动轮（15-2）、第一棘轮换向结构（2）和第二棘轮换向结构（3）的半径满足以下条件：

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7.根据权利要求2所述的一种高效纯机械式换向机构，其特征在于：所述第三棘轮换向结构（12）和所述主轴传动轮（13）、所述第四棘轮换向结构（10）和所述第二过渡传动轮组（9）之间采用蜗轮蜗杆传动方式。

说明书

技术领域

本发明涉及一种高效纯机械式换向机构，特别是实现由往复摆动或非固定方向旋转向某一固定旋转方向转换的高效转换装置及安全维护方法。

背景技术

近年来可再生能源的开发与应用得到了广泛的关注，也取得了长足的发展。然而由于风能、潮汐能、波浪能等可再生能源，不论是流动的方向还是动能的大小，都具有较大的随机性。因此在其开发利用的过程中除了要考虑稳定输出，还要考虑稳定换向。

目前最常用的动力运动方式为绕轴旋转，所以需要一种实现由往复摆动或非固定方向旋转向某一固定旋转方向转换的换向机构。如自动机械式手表中有上条换向机构，但只提到换向小介轮60a、60b与换向大介轮40a、40b单向棘轮啮合，并未给出棘轮的具体配合形式，而且在双向转换啮合时消除对反方向传动轴的影响方面缺少考虑；另，如双向超越离合器换向控制机构改进设计了应用于机械传动中的单向动力输出和逆止输出的双向超越离合器换向控制机构，解决了非停机状态的换向问题，然而换向过程仍需要人为操纵换向杆。

发明内容

本发明的目的是为了克服以上的不足，提供一种实现往复摆动和随机双向旋转向某一固定方向旋转的自动和高效转换的纯机械式换向机构。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种高效纯机械式换向机构，包括两个自由摆陀、两组自动双向换向调节机构、两组过渡传动轮组、一个主轴传动轮、一个能源转换结构，第一自由摆陀同轴连接有第一自动双向换向调节机构，第一自动双向换向调节机构与第一过渡传动轮组啮合连接，第一过渡传动轮组与主轴传动轮啮合连接，第二自由摆陀同轴连接有第二自动双向换向调节机构，第二自动双向换向调节机构与第二过渡传动轮组啮合连接，第二过渡传动轮组与主轴传动轮啮合连接，两组自由摆陀分别通过双向换向调节机构和过渡传动轮组带动主轴传动轮做旋转运动，第一自由摆陀与第二自由摆陀的绕转轴杆相互垂直，第一自动双向换向调节机构包括两个换向方向相反的棘轮换向结构，且其中的第一自由摆陀与第一轴杆之间、第一棘轮换向结构的内轮和第二棘轮换向结构的内轮与第一轴杆之间采用轴向定位以防止产生相对转动，而第一棘轮换向结构的外轮和第二棘轮换向结构的外轮则绕第一轴杆沿相反方向旋转；第二自由摆陀与第五轴杆、第三棘轮换向结构和第四棘轮换向结构两个棘轮换向结构的外轮与第五轴杆之间采用轴向定位以防止产生相对转动，第四棘轮换向结构和第三棘轮换向结构两个棘轮换向结构的换向的外轮绕第五轴杆沿相反方向旋转，第一过渡传动轮组包括上传动轮和下传动轮，上传动轮和下传动轮之间的轴向间距与第一棘轮换向结构和第二棘轮换向结构之间的轴向间距一致，上传动轮和下传动轮与第二轴杆之间采用轴向定位以保持相同的角速度旋转，主轴传动轮和第三轴杆、能源转换结构的内转子和第三轴杆之间均采用轴向定位，使主轴传动轮通过第三轴杆带动能源转换结构的内转子以保持同步转动，第一过渡传动轮组和第二过渡传动轮组可以分别沿第二轴杆的轴心线和第四轴杆的轴心线方向移动以切出过渡传动，使第一棘轮换向结构和第四棘轮换向结构的扭矩无法传递到所述主轴传动轮。

本发明的进一步改进在于：第一过渡传动轮组的上传动轮、第一过渡传动轮组的下传动轮、第一棘轮换向结构和第二棘轮换向结构的半径满足以下条件：

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本发明的进一步改进在于：第三棘轮换向结构与主轴传动轮、第四棘轮换向结构和过渡传动轮组之间采用蜗轮蜗杆传动方式。

本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明采用纯机械式结构设计，解决了现有新能源发电系统换向结构只能利用单向动能及机械应用中超离合换向结构复杂和部件间配合间隙大的问题，具有结构简单，能量转化率高，性能可靠的特点。

本发明采用两组绕转轴杆相互垂直的自由摆陀，且结合自动双向换向调节机构，可以最大限度地将自然界的流体动能转化为固定旋转方向的旋转动能，从而方便后续的进一步转化和利用，该种结构提高了能源转化效率。

本发明采用两组过渡传动轮，一方面将成对使用、换向方向相反的棘轮换向结构协调成合力驱动同一个主轴传动轮，提高了动能的利用；另一方面，可以在某个棘轮换向结构出现换向故障时，切出该组过渡传动，保证系统的安全运行。

附图说明：

图1 为本发明的主体结构示意图；

图2为本发明中第一棘轮换向结构的结构示意图；

图3为本发明的第三棘轮换向结构的结构示意图；

图4为本发明的第一过渡传动轮的结构示意图；

图5为本发明两组换向传动的俯视示意图；

图中：1:第一自由摆陀，2:第一棘轮换向结构，2-1:第一棘轮换向结构的棘爪，2-2:第一棘轮换向结构的外轮，2-3:第一棘轮换向结构的内轮，2-4:第一棘轮换向结构的弹性部件，3:第二棘轮换向结构，4:第一轴杆，5:能源转换结构，6:第二轴杆，7:第二自由摆陀，8:第五轴杆，9:第二过渡传动轮组，10:第四棘轮换向结构，10-1:第四棘轮换向结构的棘爪，10-2:第四棘轮换向结构的外轮，10-3:第四棘轮换向结构的内轮，10-4:第四棘轮换向结构的弹性部件，11:第四轴杆，12:第三棘轮换向结构，13:主轴传动轮，14:第三轴杆，15:第一过渡传动轮组，15-1:第一过渡传动轮组的上传动轮,15-2:第一过渡传动轮组的下传动轮。

由于视角问题，需要特别说明的是：图5所示的第一棘轮换向结构不直接与主轴传动轮啮合，而是与第一过渡传动轮的上传动轮直接啮合，并同轴等角度地通过第一过渡传动轮的下传动轮与主轴传动轮啮合；与第一棘轮换向结构成对的第二棘轮换向结构直接与主轴传动轮啮合。

具体实施方式：

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在本发明的一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1示出了本发明高效纯机械式换向机构的一种实施方式，包括两个自由摆陀、两组自动双向换向调节机构、两组过渡传动轮组、一个主轴传动轮13、一个能源转换结构5，第一自由摆陀1同轴连接有第一自动双向换向调节机构，第一自动双向换向调节机构与第一过渡传动轮组15啮合连接，第一过渡传动轮组15与主轴传动轮13啮合连接，主轴传动轮13与第二过渡传动轮组9啮合连接，主轴传动轮13和第二过渡传动轮组9与第二自动双向换向调节机构啮合连接，主轴传动轮13同轴连接有能源转换结构，第二自动双向换向调节机构连接有第二自由摆陀7，第一自由摆陀1与第二自由摆陀7的绕转轴杆相互垂直。这样可以保证最大限度地将外界能量转化为摆陀的机械能。第一自动双向换向调节机构包括两个换向方向相反的棘轮换向结构，且其中的第一自由摆陀1与第一轴杆4之间、第一棘轮换向结构2和第二棘轮换向结构3两个棘轮换向结构的内轮与第一轴杆4之间采用轴向定位以防止产生相对转动，而第一棘轮换向结构2和第二棘轮换向结构3两个棘轮换向结构的外轮则绕第一轴杆4沿相反方向旋转；第二自由摆陀7与第五轴杆8、第三棘轮换向结构12和第四棘轮换向结构10两个棘轮换向结构的内轮与第五轴杆8之间采用轴向定位以防止产生相对转动，第四棘轮换向结构10和第三棘轮换向结构12两个棘轮换向结构的外轮绕第五轴杆8沿相反方向旋转。为提高零件间的通用性、降低成本，第一棘轮换向结构2和第二棘轮换向结构3、第三棘轮换向结构12和第四棘轮换向结构10可以分别采用相同的棘轮换向结构，而安装时确保轴向法向相反即可。第一过渡传动轮组15包括上传动轮15-1和下传动轮15-2，上传动轮15-1和下传动轮15-2之间的轴向间距与第一棘轮换向结构2和第二棘轮换向结构3之间的轴向间距一致，上传动轮15-1和下传动轮15-2与第二轴杆6之间采用轴向定位以保持相同的角速度旋转。主轴传动轮13和第三轴杆14、能源转换结构5的内转子和第三轴杆14之间采用轴向定位，主轴传动轮13通过第三轴杆14带动能源转换结构5的内转子以保持同步转动。第一过渡传动轮组15和第二过渡传动轮组9分别沿第二轴杆6的轴心线和第四轴杆11的轴心线方向移动以切出过渡传动，使第一棘轮换向结构2和第四棘轮换向结构10的扭矩无法传递到主轴传动轮13。第一过渡传动轮组15可以在第一棘轮换向结构2和第二棘轮换向结构3其中某个棘轮换向结构出现换向故障时，沿第二轴杆6的轴心线方向移动以切出该组传动；同样第二过渡传动轮组9可以在第三棘轮换向结构12和第四棘轮换向结构10其中某个棘轮换向结构出现换向故障时，沿第四轴杆11的轴心线方向移动以切出该组传动。上传动轮15-1和下传动轮15-2的传动的齿轮之间除满足齿轮啮合的基本条件：两齿轮的模数和压力角必须分别相等且啮合的重合度大于1以外，还必须满足以下条件： 。第三棘轮换向结构12、第四棘轮换向结构10和过渡传动轮组9之间采用蜗轮蜗杆传动方式，以实现上述第二自由摆陀中7与主轴传动轮13的交错轴之间的动力传动。

结合附图简要说明两组棘轮换向结构的工作原理：

如图2所示，当第一轴杆4在第一自由摆陀1带动下沿顺时针摆动或旋转时，进而带动第一棘轮换向结构的内轮2-3做同步等角速度的顺时针摆动或旋转，由于第一棘轮换向结构的外轮2-2与第一过渡传动轮组15通过齿轮啮合而存在阻力矩，而第一棘轮换向结构的棘爪2-1与第一棘轮换向结构的外轮2-2内齿槽间的摩擦力很小，故第一棘轮换向结构的棘爪2-1在第一棘轮换向结构的弹性部件2-4作用下沿第一棘轮换向结构的外轮2-2内齿槽的斜弧面滑动，而第一棘轮换向结构的外轮2-2本身不动，即第一棘轮换向结构2处于非换向状态。当第一轴杆4在第一自由摆陀1带动下沿逆时针摆动或旋转时，进而带动第一棘轮换向结构的内轮2-3做同步等角速度的逆时针摆动或旋转，第一棘轮换向结构的棘爪2-1的端面与第一棘轮换向结构的外轮2-2内齿槽的平面相配合而驱动第一棘轮换向结构的外轮2-2做逆时针摆动或旋转，即第一棘轮换向结构2处于换向状态。第二棘轮换向结构3与第一棘轮换向结构2结构类似，只是处于换向状态的旋转方向相反。

如图3所示，当第五轴杆8在第二自由摆陀7带动下沿顺时针摆动或旋转时，进而带动第四棘轮换向结构的内轮10-3做同步等角速度的顺时针摆动或旋转，由于第四棘轮换向结构的外轮10-2与第二过渡传动轮组9通过蜗轮蜗杆配合而存在阻力矩，第四棘轮换向结构的棘爪10-1与第四棘轮换向结构的外轮10-2内齿槽间的摩擦力很小，故第四棘轮换向结构的棘爪10-1在第四棘轮换向结构的弹性部件10-4作用下沿第四棘轮换向结构的外轮10-2内齿槽的斜弧面滑动，而第四棘轮换向结构的外轮10-2本身不动，即第四棘轮换向结构10处于非换向状态。当第五轴杆8在第二自由摆陀7带动下沿逆时针摆动或旋转时，进而带动第四棘轮换向结构的内轮10-3做同步等角速度的逆时针摆动或旋转，第四棘轮换向结构的棘爪10-1的端面与第四棘轮换向结构的外轮10-2内齿槽的平面相配合而驱动第四棘轮换向结构的外轮10-2做逆时针摆动或旋转，即第四棘轮换向结构10处于换向状态。第三棘轮换向结构12与第四棘轮换向结构10结构类似，只是处于换向状态的旋转方向相反。

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：

实施例一：两组自由摆陀均为往复摆动

如图1和图5所示，本发明的一种高效纯机械式换向机构，新能源流体运动带动第一自由摆陀1和第二自由摆陀7产生往复摆动。成对的第一棘轮换向结构2和第二棘轮换向结构3交替处于换向状态，以图5所示俯视角度说明，若起始时刻第一自由摆陀1沿逆时针方向摆动，第一棘轮换向结构2处于换向状态而绕第一轴杆4逆时针转过一定角度，并驱动第一过渡传动轮组的上传动轮15-1绕第二轴杆6顺时针转过一定角度；因为第一过渡传动轮组的下传动轮15-2、第一过渡传动轮组的上传动轮15-1和第二轴杆6采用轴向定位，故第一过渡传动轮组的下传动轮15-2随第一过渡传动轮组的上传动轮15-1同步等角度顺时针转过一定角度，从而驱动主轴传动轮13逆时针转过一定角度；此时第二棘轮换向结构3处于非换向状态，其内轮与外轮只是相对滑动。而此时第二自由摆陀7的摆动有以下两种情况：

第二自由摆陀7的摆动是带动第三棘轮换向结构12处于换向状态，则第三棘轮换向结构12通过蜗轮蜗杆传动合力驱动主轴传动轮13逆时针转过一定角度，此时第四棘轮换向结构10处于非换向状态，其内轮与外轮只是相对滑动；

第二自由摆陀7的摆动是带动第四棘轮换向结构10处于换向状态，第四棘轮换向结构10通过蜗轮蜗杆传动而带动第二过渡传动轮9绕第四轴杆11顺时针转过一定角度，进而合力驱动主轴传动轮13逆时针转动，此时第三棘轮换向结构12处于非换向状态，其内轮与外轮只是相对滑动。

下一时刻第一自由摆陀1沿顺时针方向摆动，第二棘轮换向结构3处于换向状态而绕第一轴杆4顺时针转过一定角度，并带动主轴传动轮13逆时针转过一定角度；此时第二棘轮换向结构2处于非换向状态，其内轮与外轮只是相对滑动。而此时第二自由摆陀7的摆动有以下两种情况：

第二自由摆陀7的摆动是带动第三棘轮换向结构12处于换向状态，则第三棘轮换向结构12通过蜗轮蜗杆传动合力驱动主轴传动轮13逆时针转过一定角度，此时第四棘轮换向结构10处于非换向状态，其内轮与外轮只是相对滑动；

第二自由摆陀7的摆动是带动第四棘轮换向结构10处于换向状态，第四棘轮换向结构10通过蜗轮蜗杆传动而带动第二过渡传动轮组9绕第四轴杆11顺时针转过一定角度，进而合力驱动主轴传动轮13逆时针转动，此时第三棘轮换向结构12处于非换向状态，其内轮与外轮只是相对滑动。

如此往复循环。主轴传动轮13的逆时针转动通过第三轴杆14带动能源转换结构5的内轴逆时针转动，能源转换结构5可以是发电机也可以是储能结构。这里因为两组自由摆陀一般做等幅、等角速度的摆动，通过合理的配合设计，最终驱动主轴传动轮13的两组驱动轮也是等角速度和等角速度的合力驱动。这里如果两组自动双向换向调节机构的四个棘轮换向结构中处于换向状态的两个棘轮换向结构，有一个棘轮换向结构在某时刻使主轴传动轮13的旋转角速度更快，则四个棘轮换向结构的另外三个棘轮换向结构均处于非换向状态。

实施例二：两组自由摆陀均为整周旋转

如图1和图5所示，本发明的一种高效纯机械式换向机构，新能源流体运动带动第一自由摆陀1和第二自由摆陀7产生整周旋转。成对的第二棘轮换向结构2和第二棘轮换向结构3仅有一个处于换向状态，以图5所示俯视角度说明，若第一自由摆陀1沿逆时针方向旋转，第一棘轮换向结构2处于换向状态而绕第一轴杆4逆时针旋转，并驱动第一过渡传动轮组的上传动轮15-1绕第二轴杆6顺时针旋转；因为第一过渡传动轮组的下传动轮15-2、第一过渡传动轮组的上传动轮15-1和第二轴杆6采用轴向定位，故第一过渡传动轮组的下传动轮15-2随第一过渡传动轮组的上传动轮15-1同步等角度顺时针旋转，从而驱动主轴传动轮13逆时针旋转；此时第二棘轮换向结构3处于非换向状态，其内轮与外轮只是相对滑动。而此时第二自由摆陀7的整周旋转有以下两种情况：

第二自由摆陀7的整周旋转是带动第三棘轮换向结构12处于换向状态，则第三棘轮换向结构12通过蜗轮蜗杆传动合力驱动主轴传动轮13逆时针旋转，此时第四棘轮换向结构10处于非换向状态，其内轮与外轮只是相对滑动；

第二自由摆陀7的整周旋转是带动第四棘轮换向结构10处于换向状态，第四棘轮换向结构10通过蜗轮蜗杆传动而带动第二过渡传动轮组9绕第四轴杆11顺时针旋转，进而合力驱动主轴传动轮13逆时针旋转，此时第三棘轮换向结构12处于非换向状态，其内轮与外轮只是相对滑动。

若第一自由摆陀1沿顺时针方向旋转，第二棘轮换向结构3处于换向状态而绕第一轴杆4顺时针旋转，并带动主轴传动轮13逆时针旋转；此时第一棘轮换向结构2处于非换向状态，其内轮与外轮只是相对滑动。而此时第二自由摆陀7的整周旋转有以下两种情况：

第二自由摆陀7的整周旋转是带动第三棘轮换向结构12处于换向状态，则第三棘轮换向结构12通过蜗轮蜗杆传动合力驱动主轴传动轮13逆时针旋转，此时第四棘轮换向结构10处于非换向状态，其内轮与外轮只是相对滑动；

第二自由摆陀7的整周旋转是带动第四棘轮换向结构10处于换向状态，第四棘轮换向结构10通过蜗轮蜗杆传动而带动第二过渡传动轮组9绕第四轴杆11顺时针旋转，进而合力驱动主轴传动轮13逆时针转动，此时第三棘轮换向结构12处于非换向状态，其内轮与外轮只是相对滑动。

主轴传动轮13的逆时针旋转通过第三轴杆14带动能源转换结构5的内轴逆时针转动，能源转换结构5可以是发电机也可以是储能结构。这里如果两组自动双向换向调节机构的四个棘轮换向结构中处于换向状态的两个棘轮换向结构，有一个棘轮换向结构在某时刻使主轴传动轮13的旋转角速度更快，则四个棘轮换向结构的另外三个棘轮换向结构均处于非换向状态。

实施例三：一组自由摆陀为整周旋转、一组自由摆陀为往复摆动

第一自由摆陀1整周旋转、第二自由摆陀7往复摆动情况

如图1和图5所示，本发明的一种高效纯机械式换向机构，新能源流体运动带动第一自由摆陀1产生整周旋转。成对的第一棘轮换向结构2和第二棘轮换向结构3仅有一个处于换向状态，以图5所示俯视角度说明，若第一自由摆陀1沿逆时针方向摆动，第一棘轮换向结构2处于换向状态而绕第一轴杆4逆时针旋转，并驱动第一过渡传动轮组的上传动轮15-1绕第二轴杆6顺时针旋转；因为第一过渡传动轮组的下传动轮15-2、第一过渡传动轮的上传动轮15-1和第二轴杆6采用轴向定位，故第一过渡传动轮组的下传动轮15-2随第一过渡传动轮组的上传动轮15-1同步等角度顺时针旋转，从而驱动主轴传动轮13逆时针旋转；此时第二棘轮换向结构3处于非换向状态，其内轮与外轮只是相对滑动。而此时第二自由摆陀7的摆动有以下两种情况：

第二自由摆陀7的摆动是带动第三棘轮换向结构12处于换向状态，则第三棘轮换向结构12通过蜗轮蜗杆传动合力驱动主轴传动轮13逆时针转过一定角度，此时第四棘轮换向结构10处于非换向状态，其内轮与外轮只是相对滑动；

第二自由摆陀7的摆动是带动第四棘轮换向结构10处于换向状态，第四棘轮换向结构10通过蜗轮蜗杆传动而带动第二过渡传动轮组9绕第四轴杆11顺时针转过一定角度，进而合力驱动主轴传动轮13逆时针转过一定角度，此时第三棘轮换向结构12处于非换向状态，其内轮与外轮只是相对滑动。

若第一自由摆陀1沿顺时针方向旋转，第二棘轮换向结构3处于换向状态而绕第一轴杆4顺时针旋转，并带动主轴传动轮13逆时针旋转；此时第一棘轮换向结构2处于非换向状态，其内轮与外轮只是相对滑动。而此时第二自由摆陀7的摆动有以下两种情况：

第二自由摆陀7的摆动是带动第三棘轮换向结构12处于换向状态，则第三棘轮换向结构12通过蜗轮蜗杆传动合力驱动主轴传动轮13逆时针转过一定角度，此时第四棘轮换向结构10处于非换向状态，其内轮与外轮只是相对滑动；

第二自由摆陀7的摆动是带动第四棘轮换向结构10处于换向状态，第四棘轮换向结构10通过蜗轮蜗杆传动而带动第二过渡传动轮9绕第四轴杆11顺时针转过一定角度，进而合力驱动主轴传动轮13逆时针转过一定角度，此时第三棘轮换向结构12处于非换向状态，其内轮与外轮只是相对滑动。

主轴传动轮13的逆时针旋转通过第三轴杆14带动能源转换结构5的内轴逆时针转动，能源转换结构5可以是发电机也可以是储能结构。这里因为两组自由摆陀一般做等幅、等角速度的摆动，通过合理的配合设计，最终驱动主轴传动轮13的两组驱动轮也是等角速度和等角速度的合力驱动。这里如果两组自动双向换向调节机构的四个棘轮换向结构中处于换向状态的两个棘轮换向结构，有一个棘轮换向结构在某时刻使主轴传动轮13的旋转角速度更快，则四个棘轮换向结构的另外三个棘轮换向结构均处于非换向状态。

第一自由摆陀1往复摆动、第二自由摆陀7整周旋转情况

如图1和图5所示，本发明的一种高效纯机械式换向机构，新能源流体运动带动第一自由摆陀1产生往复摆动。成对的第一棘轮换向结构2和第二棘轮换向结构3交替处于换向状态，以图5所示俯视角度说明，若起始时刻第一自由摆陀1沿逆时针方向摆动，第一棘轮换向结构2处于换向状态而绕第一轴杆4逆时针转过一定角度，并驱动第一过渡传动轮组的上传动轮15-1绕第二轴杆6顺时针转过一定角度；因为第一过渡传动轮组的下传动轮15-2、第一过渡传动轮组的上传动轮15-1和第二轴杆6采用轴向定位，故第一过渡传动轮组的下传动轮15-2随第一过渡传动轮组的上传动轮15-1同步等角度顺时针转过一定角度，从而驱动主轴传动轮13逆时针转过一定角度；此时第二棘轮换向结构3处于非换向状态，其内轮与外轮只是相对滑动。其内轮与外轮只是相对滑动。而此时第二自由摆陀7的整周旋转有以下两种情况：

①第二自由摆陀7的整周旋转是带动第三棘轮换向结构12处于换向状态，则第三棘轮换向结构12通过蜗轮蜗杆传动合力驱动主轴传动轮13逆时针旋转，此时第四棘轮换向结构10处于非换向状态，其内轮与外轮只是相对滑动；

②第二自由摆陀7的摆动是带动第四棘轮换向结构10处于换向状态，第四棘轮换向结构10通过蜗轮蜗杆传动而带动第二过渡传动轮组9绕第四轴杆11顺时针旋转，进而合力驱动主轴传动轮13逆时针旋转，此时第三棘轮换向结构12处于非换向状态，其内轮与外轮只是相对滑动。

下一时刻第一自由摆陀1沿顺时针方向摆动，第二棘轮换向结构3处于换向状态而绕第一轴杆4顺时针转过一定角度，并带动主轴传动轮13逆时针转过一定角度；此时第一棘轮换向结构2处于非换向状态，其内轮与外轮只是相对滑动。而此时第二自由摆陀7的整周旋转有以下两种情况：

①第二自由摆陀7的整周旋转是带动第三棘轮换向结构12处于换向状态，则第三棘轮换向结构12通过蜗轮蜗杆传动合力驱动主轴传动轮13逆时针旋转，此时第四棘轮换向结构10处于非换向状态，其内轮与外轮只是相对滑动；

②第二自由摆陀7的整周旋转是带动第四棘轮换向结构10处于换向状态，第四棘轮换向结构10通过蜗轮蜗杆传动而带动第二过渡传动轮组9绕第四轴杆11顺时针旋转，进而合力驱动主轴传动轮13逆时针转动，此时第三棘轮换向结构12处于非换向状态，其内轮与外轮只是相对滑动。

如此往复循环。主轴传动轮13的逆时针旋转通过第三轴杆14带动能源转换结构5的内轴逆时针转动，能源转换结构5可以是发电机也可以是储能结构。这里如果两组自动双向换向调节机构的四个棘轮换向结构中处于换向状态的两个棘轮换向结构，有一个棘轮换向结构在某时刻使主轴传动轮13的旋转角速度更快，则四个棘轮换向结构的另外三个棘轮换向结构均处于非换向状态。

最后应说明的是：虽然以上已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本发明的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。

一种高效纯机械式换向机构专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。