一种主动制动并回收能量的非充气车轮转让专利
申请号 : CN202010434017.3
文献号 : CN111697784B
文献日 : 2021-08-06
发明人 : 林棻 , 孙铭鸿 , 钱程亮 , 赵又群
申请人 : 南京航空航天大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种主动制动并回收能量的非充气车轮,其特征在于:包括内转子(8)、第一永磁体(4)、曲柄转子机构(9)、定子永磁组(5)、轭铁块(7)、外转子轭铁环(3)、弹簧片组(2)、胎面构件(1)、电机机构(6);其中:
所述内转子(8)位于车轮的中心,内转子(8)中心处设置有转子轴,转子轴用于与驱动轴相连,内转子(8)内部为空,用于安装曲柄转子机构(9);
所述第一永磁体(4)为m块,设置于内转子(8)环向外表面上,第一永磁体(4)与内转子(8)为一个整体,且相邻的第一永磁体(4)的磁性相反;
所述曲柄转子机构(9)包括一个中心块(901),中心块(901)安装于内转子(8)内,中心块(901)的两侧分别设置有第一固定板(902)和第二固定板(903),第一固定板(902)和第二固定板(903)的外侧面中心处分别固定连接有第一曲柄(904)和第二曲柄(905),第一曲柄(904)和第二曲柄(904)均呈Z形,所述第一曲柄(904)和第二曲柄(905)都包括偏心杆(910)、连接杆(911)和中心杆(912),其中,连接杆(911)一端和偏心杆(910)的一端垂直固定连接、另一端和中心杆(912)的一端垂直固定连接;中心块(901)的周向设置有n根支杆,所述支杆包括第一连杆(906)、弹簧(907)和第二连杆(908),弹簧(907)连接与第一连杆(906)和第二连杆(908)之间;
所述定子永磁组(5)为n组,其数量与曲柄转子机构(9)的支杆数目一致,n组定子永磁组(5)呈环状,位于曲柄转子机构(9)的外环,n组定子永磁组(5)与n根支杆一一对应;每组定子永磁组(5)有三个第二永磁体,相邻第二永磁体的磁性相反,三个第二永磁体连接在一起,且相邻定子永磁组(5)之间能够相互分离或吸附,吸附后能够形成一个闭合的定子永磁环,定子永磁组(5)的一端能够与外转子轭铁环(3)相互吸附,另一端能够与曲柄连杆机构(9)的支杆相互吸附;
所述轭铁块(7)的数量为n块,和曲柄连杆机构(9)的支杆数目一致,轭铁块(7)通过支架固定在车辆的车桥上,每个轭铁块(7)的外表面能够与定子永磁组(5)相互吸附,每个轭铁块(7)在吸附面积上大于定子永磁组(5)每组中的单个第二永磁体;
所述外转子轭铁环(3)位于定子永磁组(5)外环;
所述弹簧片组(2)包含若干弹簧片,设置于外转子轭铁环(3)和胎面构件(1)之间,若干弹簧片的一端与胎面构件(1)内壁固定、另一端和外转子轭铁环(3)外端固定;
所述胎面构件(1)作为车轮的最外圈;
所述电机机构(6)安装于内转子(8)垂向外表面上,电机机构(6)包括双模电机(601)和电子总成(602),双模电机(601)输出轴和第二曲柄(904)的中心杆(912)同轴固定连接;电子总成(602)设置在双模电机(601)上。
2.根据权利要求1所述的主动制动并回收能量的非充气车轮,其特征在于:所述第一固定板(902)和第二固定板(903)的内侧面绕其中心都周向均匀设有n个安装孔(913),所述支杆的第二连杆(908)远离和弹簧(907)的一端设有垂直于第二连杆(908)的第一安装柱(914)、第二安装柱(915); n根支杆的第一安装柱(914)通过深沟球轴承(909)一一对应设置在第一固定板(902)的n个安装孔内,n根支杆的第二安装柱通过深沟球轴承(909)一一对应设置在第二固定板(903)的n个安装孔内。
3.根据权利要求1或2所述的主动制动并回收能量的非充气车轮,其特征在于:所述第一连杆(906)靠近定子永磁组(5)的一端设有卡槽(916)。
4.根据权利要求1所述的主动制动并回收能量的非充气车轮,其特征在于:所述第一固定板(902)和第二固定板(903)通过多根螺栓(921)固定在中心块(901)上,所述第一固定板(902)和第二固定板(903)的外侧面中心都设有固定柱(917),固定柱(917)用于安装第一曲柄(904)和第二曲柄(905),第一曲柄(904)的偏心杆(910)的另一端通过角接触球轴承(918)和第一固定板(902)上的固定柱(917)相连,第二曲柄(905)的偏心杆(910)的另一端通过角接触球轴承(918)和第二固定板(903)上的固定柱(917)相连,且第一曲柄(23)的连接杆平行于第二曲柄(21)的连接杆。
5.根据权利要求1所述的主动制动并回收能量的非充气车轮,其特征在于:所述第一固定板(902)和第二固定板(903)的外侧面分别设置有第一安装盘(919)和第二安装盘(920),第一安装盘(919)和第二安装盘(920)中心设有与第一曲柄(904)的中心杆和第二曲柄(905)的中心杆相连的安装孔,该安装孔内设置有深沟球轴承(909);所述第一安装盘(919)用于和车辆的刹车盘相连,第二安装盘(920)用于安装电机机构(6)。
6.根据权利要求1所述的主动制动并回收能量的非充气车轮,其特征在于:所述电子总成包含霍尔传感器、稳压电路、驱动电路、储能元件、中央处理器、RF射频;其中:所述霍尔传感器分别与中央处理器、稳压电路、驱动电路连接,用于采取双模电机主轴实时的转角并发送给中央处理器;
所述稳压电路分别与霍尔传感器、驱动电路、储能元件、中央处理器连接,用于将双模电机产生的电能储存至储能元件中;
所述驱动电路分别与霍尔传感器、中央处理器、稳压电路、储能元件连接,用于驱动双模电机工作,其电能来自储能元件;
所述储能元件分别与稳压电路、驱动电路、中央处理器连接,用于储存和提供电能;
所述中央处理器用于接收实时转角并计算轮速后发送给外界,并根据外界控制指令通过驱动电路或稳压电路控制双模电机工作;
所述RF射频与中央处理器连接,用于和外界进行信息交互。
7.根据权利要求1所述的主动制动并回收能量的非充气车轮,其特征在于:所述弹簧(907)为矩形螺旋弹簧,材质为碳纤维复合材料。
8.根据权利要求1所述的主动制动并回收能量的非充气车轮,其特征在于:所述双模电机(601)为直流无刷电机。
9.根据权利要求1所述的主动制动并回收能量的非充气车轮,其特征在于:所述第一永磁体(4)和定子永磁组(5)的材质为Nd‑Fe‑B永磁材料。
10.根据权利要求1所述的主动制动并回收能量的非充气车轮,其特征在于:所述胎面构件(1)的材质为硫化橡胶。
说明书 :
一种主动制动并回收能量的非充气车轮
技术领域
背景技术
爆胎等情况,但是存在成本高、工作环境严苛等缺点。另外也有专利如CN201310236856.4提
出用液压元件作为弹性轮辐,但存在受力集中、平顺性差、最高车速低等缺点。
滑接触面使保养简易、抑制噪声产生、且因摩擦产生的粉尘与油污不会对超距接触产生影
响,并具备防水特性。现有的研究都致力于减速器中的磁力齿轮的运用,而对车轮中利用调
磁能力行成差速降速的这一想法尚未出现相关文献。
参数。现有的轮速测量方案大多采用霍尔式和电磁式传感器,分别安装在每个车轮的轮毂
上,通过线束向ECU提供轮速信息,轮速信息的获取成本和可靠性是不可忽视的重要方面。
气轮胎的能量回收技术尚未出现相关文献。
发明内容
第一曲柄和第二曲柄,第一曲柄和第二曲柄均呈Z形,所述第一曲柄和第二曲柄都包括偏心
杆、连接杆和中心杆,其中,连接杆一端和偏心杆的一端垂直固定连接、另一端和中心杆的
一端垂直固定连接;中心块的周向设置有n根支杆,所述支杆包括第一连杆、弹簧和第二连
杆,弹簧连接与第一连杆和第二连杆之间;
三个永磁体,相邻永磁体的磁性相反,三个永磁体连接在一起,且相邻定子永磁组之间能够
相互分离或吸附,吸附后能够形成一个闭合的定子永磁环,定子永磁组的一端能够与外转
子轭铁环相互吸附,另一端能够与曲柄连杆机构的支杆相互吸附;
积上大于定子永磁组每组中的单个永磁体;
安装柱;n根支杆的第一安装柱通过深沟球轴承一一对应设置在第一固定板的n个安装孔
内,n根支杆的第二安装柱通过深沟球轴承一一对应设置在第二固定板的n个安装孔内。
柄,第一曲柄的偏心杆的另一端通过角接触球轴承和第一固定板上的固定柱相连,第二曲
柄的偏心杆的另一端通过角接触球轴承和第二固定板上的固定柱相连,且第一曲柄的连接
杆平行于第二曲柄的连接杆。
的安装孔,该安装孔内设置有深沟球轴承;所述第一安装盘用于和车辆的刹车盘相连,第二
安装盘用于安装电机机构。
附图说明
中心块,902‑第一固定板,903‑第二固定板,904‑第一曲柄,905‑第二曲柄,906‑第一连杆,
907‑弹簧,908‑第二连杆,909‑深沟球轴承,910‑偏心杆,911‑连接杆,912‑中心杆,913‑安
装孔,914‑第一安装柱,915‑第二安装柱,916‑卡槽,917‑固定柱,918‑角接触球轴承,919‑
第一安装盘,920‑第二安装盘,921‑螺栓,922‑第一通孔,923‑第二通孔。
具体实施方式
机机构6;其中:
转子机构9。
中心处分别固定连接有第一曲柄904和第二曲柄905,第一曲柄904和第二曲柄904均呈Z形,
第一曲柄904和第二曲柄905都包括偏心杆910、连接杆911和中心杆912,其中,连接杆911一
端和偏心杆910的一端垂直固定连接、另一端和中心杆912的一端垂直固定连接;中心块901
的周向设置有n根支杆,支杆包括第一连杆906、弹簧907和第二连杆908,弹簧907连接与第
一连杆906和第二连杆908之间;第一固定板902和第二固定板903的内侧面绕其中心都周向
均匀设有n个安装孔913,安装孔913为盲孔,支杆的第二连杆908远离和弹簧907的一端设有
垂直于第二连杆908的第一安装柱914、第二安装柱915;n根支杆的第一安装柱914通过深沟
球轴承909一一对应设置在第一固定板902的n个安装孔内,n根支杆的第二安装柱通过深沟
球轴承909一一对应设置在第二固定板903的n个安装孔内。第一连杆906靠近定子永磁组5
的一端设有卡槽916,能够加强与定子永磁组的吸附力。第一固定板902和第二固定板903中
开设有多个第一通孔922,中心块901上开设有多个与第一通孔922一一对应的第二通孔
923,多根螺栓921依次穿过第一固定板902中心块901和第二固定板903的第一通孔和第二
通孔,将第一固定板902和第二固定板903固定在中心块901上。第一固定板902和第二固定
板903的外侧面中心都设有固定柱917,固定柱917用于安装第一曲柄904和第二曲柄905,第
一曲柄904的偏心杆910的另一端通过角接触球轴承918和第一固定板902上的固定柱917相
连,第二曲柄905的偏心杆910的另一端通过角接触球轴承918和第二固定板903上的固定柱
917相连,且第一曲柄23的连接杆平行于第二曲柄21的连接杆。第一固定板902和第二固定
板903的外侧面分别设置有第一安装盘919和第二安装盘920,第一安装盘919和第二安装盘
920中心设有与第一曲柄904的中心杆和第二曲柄905的中心杆相连的安装孔,该安装孔内
设置有深沟球轴承909。第一安装盘919用于和车辆的刹车盘相连,第二安装盘920用于安装
电机机构6。
有三个永磁体,相邻永磁体的磁性相反,三个永磁体连接在一起,且相邻定子永磁组5之间
能够相互分离或吸附,吸附后能够形成一个闭合的定子永磁环,定子永磁组5的一端能够与
外转子轭铁环3相互吸附,另一端能够与曲柄连杆机构9的支杆相互吸附。
面积上大于定子永磁组5每组中的单个永磁体。
模电机601上。
更好。胎面构件1的材质优选为硫化橡胶。
心杆与内转子同轴固连,通过第一连杆、第二连杆及弹簧使得内转子、外转子、定子永磁组
三者相连,进而让传动轴传来的速度传递到外转子、弹簧片组及胎面构件,保证了在低于轮
胎临界速度行驶时,轮胎的速度就是内转子的速度,即传动轴输入来的速度,同时收集轮胎
形变通过外转子与曲柄转子机构的传递带动双模电机旋转产生电能和轮胎转速信号,电子
总成将电能进行稳压和存储,将轮胎转速信号进行调理并以无线通信发送给中央处理器;
内收缩拉回第二连杆,通过弹簧拉回第一连杆,通过第一连杆拉回与第一连杆吸附的定子
永磁组(这里连杆上设有卡槽,增大了与定子永磁组的接触面积,进而增大相互吸附力,相
互吸附力可大于定子永磁组与外转子轭铁环的相互吸附力),随着定子永磁组的拉回将定
子永磁组吸附于通过支架固定在车桥上的轭铁块(轭铁块一面通过支架固定在车桥上,另
一面用于与定子永磁组下表面相互吸附),继续收缩使得曲柄转子机构与定子永磁组分离
(这里调节曲柄转子机构的力使得第一连杆与定子永磁组的吸附力小于定子永磁组与轭铁
块的吸附力),定子永磁组在拉回的过程中,每组之间可以相互吸附,最终形成定子永磁环,
固定在轭铁块上(每组的三块永磁体是加工在一起的,组与组之间可以相互吸附,亦可分
离),这样内转子、外转子、定子永磁组三者分离并进行调磁功能,调磁功能使得内外转子形
成差速,此时的传动比为:
面影响。
定子永磁组吸附,继续推动使定子永磁组脱离轭铁块,最终与外转子轭铁环相互吸附,回到
状态1。
视为本发明的保护范围。