一种非线性减振辐条的可发电车轮制造技术

本实用新型专利技术公开了一种非线性减振辐条的可发电车轮，其轮毂设置在车轴外围，轮毂的外侧面上设有多个均匀分布的凹槽，轮毂一个端面设有轮毂盖；轮圈的内圆面设有多个均匀分布的凹槽，辐条的两端分别设置在轮毂与轮圈的凹槽内，辐条的侧表面均贴合有压电材料；轮毂盖的外端面和轮毂的另一个端面分别设有滑环，滑环内侧面的车轴上设有固定电极；滑环的侧面上设有金属接头，滑环外侧的金属触点分别与邻近的压电材料相连，滑环内侧的金属触点分别与固定电极的导电金属层相接触；整流‑储能模块通过导线与固定电极、车架或车轴连接。本实用新型专利技术当车轮振动时，在辐条的变形过程中，压电材料可将振动能量回收转换为电能储存起来，给车身电气设备供电。

【技术实现步骤摘要】
一种非线性减振辐条的可发电车轮
本技术属于轮式车辆轮胎技术研究领域，特别涉及一种非线性减振辐条的可发电车轮。
技术介绍
目前，车轮的运用越来越广泛，小到儿童玩具车，大到自行车、汽车都离不开车轮，车轮作为行走机构已经融入到工业和农业、智能交通等领域。目前，大多数车轮都是由轮毂和充气轮胎组合而成，在实际使用过程中，充气轮胎难免会出现漏气、爆胎等现象，严重影响行驶安全性，因此非充气车轮被制造出来，用来替代充气轮胎，然而在实际使用中发现大多数非充气车轮都是采用刚性连接，其带来了一定的安全性但又降低了行驶舒适性，不利于行驶体验。现有刚性连接的非充气轮胎对坑洼路面的适应能力有限，减振效果不明显，最终导致振动传递给人体，并且在振动、冲击的连续作用下车轮甚至车体都会受到损坏。具有减振功能的非充气车轮不同于普通非充气轮胎，它可以通过弹性胎体发生变形来减轻车轮的振动，并且能够及时会弹，然而在长期使用、交变载荷的作用下这种非充气轮胎很容易磨损，降低了车轮的使用寿命及安全性。无论是非充气车轮还是充气车轮，他们都是将路面带来的冲击振动通过自身变形转为热能耗散到空气中，造成能源的浪费。能量回收技术可从环境中回收太阳能、热能、振动机械能等并转化为电能，供给车身电器设备或无线传感器使用，这为解决车轮减振造成的能源浪费提供了一个很好的解决方案。对于一些无电源的车辆上，由于没有电源，在夜间行车时严重影响交通安全，回收这部分能量显得更加重要。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种在辐条的变形过程中，压电材料可将振动能量回收转换为电能储存起来，给车身电气设备供电的非线性减振辐条的可发电车轮。本技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种非线性减振辐条的可发电车轮，包括轮胎、车轴、轮毂、轮圈、辐条和整流-储能模块；车轴固定在车架上；轮毂设置在车轴外围并通过轴承与车轴连接，轮毂的外侧面上设有多个均匀分布的凹槽，凹槽的一侧端口位于轮毂的一个端面上，轮毂设有凹槽端口的端面设有轮毂盖；轮圈的内圆面分别设有多个均匀分布的凹槽，多个辐条均匀分布在轮毂与轮圈之间，辐条的两端分别设置在轮毂与轮圈的凹槽内，辐条的两个侧表面均贴合有压电材料；轮胎安装在轮圈的外槽面上；轮毂盖的外端面和轮毂的另一个端面分别设有圆柱筒形状的滑环，滑环内侧面的车轴上设有固定电极，固定电极包括由绝缘材料制成的半圆柱体结构以及在半圆柱体的外表面设置的导电金属层，两个固定电极的内表面固定在车轴上，两个固定电极关于车轴的水平轴线上下对称安装；滑环采用绝缘材料制成，滑环的侧面上设有多个贯穿滑环内外侧面的金属接头，金属接头两端的金属触点分别位于滑环的内外侧面上；金属接头的数量与压电材料的数量相同，位于滑环外侧面上的金属触点分别与邻近的压电材料相连接，位于滑环内侧面上的金属触点分别与固定电极的导电金属层相接触；所述整流-储能模块安装在车架上，分别通过导线与固定电极、车架或车轴连接。进一步地，所述轮毂、辐条和轮圈均使用金属材料制成。进一步地，所述压电材料贴于辐条的两侧表面，用来收集车轮的振动能量；上下对称的辐条受力方向总是相反，两个滑环外侧面上的金属触点均与邻近的压电材料相连接，位于车轴水平轴线上方的压电材料总是通过水平轴线上方的固定电极输出能量；位于车轴水平轴线下方的压电材料总是通过水平轴线下方的固定电极输出能量。进一步地，所述轮毂盖设置在轮毂设有凹槽端口的端面，用于限制辐条在轮毂凹槽内的轴向位置；所述轮圈开槽的端面设有轮圈盖，轮圈盖用于限制辐条在轮圈凹槽内的轴向位置。本技术的有益效果是：本技术的非线性减振结构简单、性能可靠，当车轮振动时，一部分辐条受拉，另一部分辐条受压，并且受力越大辐条的刚度越大，在不同的道路情况下减振效果都很明显，提高了车辆的舒适性。并且在辐条的变形过程中，压电材料可将振动能量回收转换为电能储存起来，给车身电气设备供电。本技术中，可利用的压电材料面积较大、能量密度高，因此能量收集功率高于其他车轮发电装置。附图说明图1为本技术的非线性减振辐条的可发电车轮的结构示意图；图2为本技术的辐条与轮毂、车圈的配合示意图；图3为本技术的车轴的结构示意图；图4为本技术的轮毂、轮毂盖和滑环的结构示意图；图5为本技术的辐条的结构示意图；附图标记说明：1-车轴，2-固定电极，3-滑环，4-轮毂盖，5-轮毂，6-压电材料，7-辐条，8-轮圈，9-轮圈盖，10-轮胎，11-整流-储能模块。具体实施方式下面结合附图进一步说明本技术的技术方案。如图1所示，本技术的一种非线性减振辐条的可发电车轮，包括轮胎10、车轴1、轮毂5、轮圈8、辐条7和整流-储能模块11；车轴1固定在车架上；轮毂5设置在车轴1外围并通过轴承与车轴1连接，轮毂5的外侧面上设有多个均匀分布的凹槽，凹槽的一侧端口位于轮毂5的一个端面上，轮毂5设有凹槽端口的端面设有轮毂盖4；轮圈8的内圆面分别设有多个均匀分布的凹槽，多个辐条7均匀分布在轮毂5与轮圈8之间，辐条7的两端分别设置在轮毂5与轮圈8的凹槽内，辐条7的两个侧表面均贴合有压电材料6，如图2所示；轮胎10安装在轮圈8的外槽面上；轮毂盖4的外端面和轮毂5的另一个端面分别设有圆柱筒形状的滑环3，滑环3内侧面的车轴1上设有固定电极2，固定电极2包括由绝缘材料制成的半圆柱体结构以及在半圆柱体的外表面设置的导电金属层，两个固定电极2的内表面固定在车轴1上，两个固定电极2关于车轴1的水平轴线上下对称安装，如图3所示；滑环3采用绝缘材料制成，滑环3的侧面上设有多个贯穿滑环内外侧面的金属接头，金属接头两端的金属触点分别位于滑环3的内外侧面上；金属接头的数量与压电材料6的数量相同，位于滑环3外侧面上的金属触点分别与邻近的压电材料6相连接，位于滑环3内侧面上的金属触点分别与固定电极2的导电金属层相接触并构成回路，两个固定电极2总是与不同的金属触点接触；所述整流-储能模块11安装在车架上，分别通过导线与固定电极2、车架或车轴1连接。进一步地，所述轮毂5、辐条7和轮圈8均使用金属材料制成。进一步地，所述压电材料6贴于辐条7的两侧表面，用来收集车轮的振动能量；上下对称的辐条7受力方向总是相反，两个滑环3外侧面上的金属触点均与邻近的压电材料6相连接，位于车轴1水平轴线上方的压电材料6总是通过水平轴线上方的固定电极2输出能量；位于车轴1水平轴线下方的压电材料6总是通过水平轴线下方的固定电极2输出能量。压电材料6的一端与金属触点连接，将能能量通过滑环3上的金属触点传递到固定电极2，再传输到整流-储能模块11，另一极通过金属辐条、轮毂、轴承、车轴，再到整流-储能模块11。进一步地，所述轮毂5一个端面开设凹槽端口另一个端面为封闭面，轮毂盖4设置在轮毂5设有凹槽端口的端面，用于限制辐条7在轮毂凹槽内的轴向位置；所述轮圈8上的凹槽的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非线性减振辐条的可发电车轮，其特征在于，包括轮胎(10)、车轴(1)、轮毂(5)、轮圈(8)、辐条(7)和整流-储能模块(11)；/n车轴(1)固定在车架上；轮毂(5)设置在车轴(1)外围并通过轴承与车轴(1)连接，轮毂(5)的外侧面上设有多个均匀分布的凹槽，凹槽的一侧端口位于轮毂(5)的一个端面上，轮毂(5)设有凹槽端口的端面设有轮毂盖(4)；/n轮圈(8)的内圆面分别设有多个均匀分布的凹槽，多个辐条(7)均匀分布在轮毂(5)与轮圈(8)之间，辐条(7)的两端分别设置在轮毂(5)与轮圈(8)的凹槽内，辐条(7)的两个侧表面均贴合有压电材料(6)；轮胎(10)安装在轮圈(8)的外槽面上；/n轮毂盖(4)的外端面和轮毂(5)的另一个端面分别设有圆柱筒形状的滑环(3)，滑环(3)内侧面的车轴(1)上设有固定电极(2)，固定电极(2)包括由绝缘材料制成的半圆柱体结构以及在半圆柱体的外表面设置的导电金属层，两个固定电极(2)的内表面固定在车轴(1)上，两个固定电极(2)关于车轴(1)的水平轴线上下对称安装；/n滑环(3)采用绝缘材料制成，滑环(3)的侧面上设有多个贯穿滑环内外侧面的金属接头，金属接头两端的金属触点分别位于滑环(3)的内外侧面上；金属接头的数量与压电材料(6)的数量相同，位于滑环(3)外侧面上的金属触点分别与邻近的压电材料(6)相连接，位于滑环(3)内侧面上的金属触点分别与固定电极(2)的导电金属层相接触；/n所述整流-储能模块(11)安装在车架上，分别通过导线与固定电极(2)、车架或车轴(1)连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种非线性减振辐条的可发电车轮，其特征在于，包括轮胎(10)、车轴(1)、轮毂(5)、轮圈(8)、辐条(7)和整流-储能模块(11)；
车轴(1)固定在车架上；轮毂(5)设置在车轴(1)外围并通过轴承与车轴(1)连接，轮毂(5)的外侧面上设有多个均匀分布的凹槽，凹槽的一侧端口位于轮毂(5)的一个端面上，轮毂(5)设有凹槽端口的端面设有轮毂盖(4)；
轮圈(8)的内圆面分别设有多个均匀分布的凹槽，多个辐条(7)均匀分布在轮毂(5)与轮圈(8)之间，辐条(7)的两端分别设置在轮毂(5)与轮圈(8)的凹槽内，辐条(7)的两个侧表面均贴合有压电材料(6)；轮胎(10)安装在轮圈(8)的外槽面上；
轮毂盖(4)的外端面和轮毂(5)的另一个端面分别设有圆柱筒形状的滑环(3)，滑环(3)内侧面的车轴(1)上设有固定电极(2)，固定电极(2)包括由绝缘材料制成的半圆柱体结构以及在半圆柱体的外表面设置的导电金属层，两个固定电极(2)的内表面固定在车轴(1)上，两个固定电极(2)关于车轴(1)的水平轴线上下对称安装；
滑环(3)采用绝缘材料制成，滑环(3)的侧面上设有多个贯穿滑环内外侧面的金属接头，金属接头两端的金属触点分别位于滑环(3)的内外侧面上；金属接头的数量与压电材料(6)的数量...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄瑶，刘伟群，秦刚，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：新型
国别省市：四川;51