一種用于汽車(chē)懸架的滾動(dòng)壓迫俘能裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種用于汽車(chē)懸架的滾動(dòng)壓迫俘能裝置，包括壓電套(1)，壓電套(1)由壓電材料環(huán)(2)和兩塊凸形彈性金屬片(3)組成，彈性金屬片(3)對(duì)稱設(shè)置在壓電材料環(huán)(2)的內(nèi)外兩側(cè)，壓電套(1)設(shè)有多個(gè)，多個(gè)壓電套(1)套裝在減振器內(nèi)缸(4)的外壁，壓電套(1)的外壁設(shè)有滾珠軸套(5)，滾珠軸套(5)安裝在減振器外缸(6)的內(nèi)壁，滾珠軸套(5)內(nèi)嵌若干按一定距離分布的滾珠(7)，滾珠(7)壓迫彈性金屬片(3)的凸起部分；本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，結(jié)構(gòu)新穎、簡(jiǎn)單，克服了現(xiàn)有壓電俘能裝置俘能效率低、占用空間大的問(wèn)題，同時(shí)實(shí)時(shí)俘獲能量大小，也反應(yīng)了車(chē)輛振動(dòng)狀況信息，可以用于汽車(chē)控制。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種用于汽車(chē)懸架的滾動(dòng)壓迫俘能裝置
[【技術(shù)領(lǐng)域】]
[0001]本發(fā)明涉及壓電俘能裝置【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說(shuō)是一種用于汽車(chē)懸架的滾動(dòng)壓迫俘能裝置。
[【背景技術(shù)】]
[0002]隨著能源危機(jī)加劇，節(jié)能是汽車(chē)設(shè)計(jì)必須考慮的問(wèn)題之一。而振動(dòng)能量回收是降低能耗和減少使用成本的一個(gè)有效方法。振動(dòng)能量俘獲裝置能夠回收路面不平引起的懸架振動(dòng)能量，且同時(shí)抑制振動(dòng)，既是可控的阻尼器也是能量發(fā)生器。
[0003]目前振動(dòng)能量回收技術(shù)主要分為三種類(lèi)型:(I)利用電磁換能裝置將振動(dòng)機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的電磁式；(2)利用靜電發(fā)生器將振動(dòng)機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的靜電式；(3)利用壓電材料的壓電效應(yīng)將振動(dòng)機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能壓電式。通過(guò)比較壓電式、電磁式和靜電式等能量回收方法的能量密度，發(fā)現(xiàn)壓電式能量回收方法具有更大的功率密度。而且，壓電式俘能裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于系統(tǒng)模塊化、集成化和微型化，有利應(yīng)用于工程實(shí)踐。
[0004]常用的壓電材料是鋯鈦酸鉛(PZT)，還有一種常用的壓電材料是聚偏氟乙稀(PVDF)，PVDF比PZT更柔韌。通過(guò)對(duì)機(jī)械能量回收的研究情況進(jìn)行了綜合研究，認(rèn)為能量回收裝置的設(shè)計(jì)具有非常關(guān)鍵的作用。有人設(shè)計(jì)了一種Cymbal壓電俘能裝置，在壓電圓片兩側(cè)分別粘接一個(gè)蝶形金屬帽，與疊堆結(jié)構(gòu)相比，金屬帽結(jié)構(gòu)能使壓電片上的應(yīng)力分布更加均勻，從而提高壓電俘能裝置的俘能效率。也有人設(shè)計(jì)了一種按壓式圓盤(pán)壓電俘能裝置，該俘能裝置通過(guò)壓力變化觸發(fā)壓電發(fā)電。還有人設(shè)計(jì)了一個(gè)獨(dú)特的運(yùn)動(dòng)機(jī)械裝置，稱為機(jī)械運(yùn)動(dòng)整流器，能將上下振動(dòng)轉(zhuǎn)換為單向旋轉(zhuǎn)，研究結(jié)果表明該設(shè)計(jì)在高頻時(shí)候能夠提高60%的俘能效率。又有人設(shè)計(jì)制作了集成到減振器的壓電俘能裝置，但該裝置只能在減振器壓縮狀態(tài)俘獲能量，也未采用俘能效率更高的壓電俘能結(jié)構(gòu)，而且俘能裝置在結(jié)構(gòu)上與減振器串聯(lián)，占用空間大，減少了減振器有效行程。
[
【發(fā)明內(nèi)容】
]
[0005]本發(fā)明的目的就是要解決上述的不足而提供一種用于汽車(chē)懸架的滾動(dòng)壓迫俘能裝置，克服了現(xiàn)有壓電俘能裝置俘能效率低、占用空間大的問(wèn)題，同時(shí)實(shí)時(shí)俘獲能量大小，也反應(yīng)了車(chē)輛振動(dòng)狀況信息，可以用于汽車(chē)控制。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的設(shè)計(jì)一種用于汽車(chē)懸架的滾動(dòng)壓迫俘能裝置，包括壓電套1，所述壓電套I由壓電材料環(huán)2和兩塊凸形彈性金屬片3組成，所述彈性金屬片3對(duì)稱設(shè)置在壓電材料環(huán)2的內(nèi)外兩側(cè)，所述壓電套I設(shè)有多個(gè)，所述多個(gè)壓電套I套裝在減振器內(nèi)缸4的外壁，所述壓電套I的外壁設(shè)有滾珠軸套5，所述滾珠軸套5安裝在減振器外缸6的內(nèi)壁，所述滾珠軸套5內(nèi)嵌若干按一定距離分布的滾珠7，所述滾珠7壓迫彈性金屬片3的凸起部分。
[0007]還包括電控模塊，所述壓電套I與電控模塊電聯(lián)接，所述多個(gè)壓電套I之間串聯(lián)連接。
[0008]所述壓電套I的壓電材料環(huán)2為環(huán)形套筒結(jié)構(gòu)，所述彈性金屬片3的上下兩端處貼合于壓電材料環(huán)2上，所述彈性金屬片3的中部設(shè)有凸起部。
[0009]所述壓電套I與減振器內(nèi)缸4的外壁之間套設(shè)有壓電套襯底8。
[0010]所述壓電材料環(huán)2采用鋯鈦酸鉛或聚偏氟乙稀制成。
[0011]所述電控模塊將俘獲的交流電轉(zhuǎn)換為直流電并進(jìn)行放大處理。
[0012]本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，結(jié)構(gòu)新穎、簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，通過(guò)將壓電套套裝在減振器內(nèi)缸的外壁，該壓電套由壓電材料環(huán)和兩塊凸形彈性金屬片組成，并在減振器外缸的內(nèi)壁安裝有滾珠軸套，滾珠軸套內(nèi)嵌若干按一定距離分布的滾珠，從而當(dāng)減振器內(nèi)缸與減振器外缸發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，滾珠組合壓迫壓電套組合，俘獲車(chē)輛振動(dòng)產(chǎn)生的能量，俘獲的能量可通過(guò)電控模塊處理后供汽車(chē)?yán)?，同時(shí)實(shí)時(shí)俘獲能量大小也反應(yīng)了車(chē)輛振動(dòng)狀況信息，可以用于汽車(chē)控制。
[【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】]
[0013]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是本發(fā)明中單個(gè)壓電套的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3是圖2中A-A剖面圖；
[0016]圖4是本發(fā)明中壓電套受滾動(dòng)壓迫示意圖；
[0017]圖5是本發(fā)明的電控原理圖；
[0018]圖中:1、壓電套 2、壓電材料環(huán) 3、彈性金屬片 4、減振器內(nèi)缸 5、滾珠軸套6、減振器外缸7、滾珠8、壓電套襯底。
[【具體實(shí)施方式】]
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作以下進(jìn)一步說(shuō)明:
[0020]如附圖所示，本發(fā)明包括:壓電套1，壓電套I由壓電材料環(huán)2和兩塊凸形彈性金屬片3組成，彈性金屬片3對(duì)稱設(shè)置在壓電材料環(huán)2的內(nèi)外兩側(cè)，壓電材料環(huán)2采用鋯鈦酸鉛或聚偏氟乙稀等其他壓電材料制成，壓電套I設(shè)有多個(gè)，多個(gè)壓電套I套裝在減振器內(nèi)缸4的外壁，壓電套I與減振器內(nèi)缸4的外壁之間套設(shè)有壓電套襯底8，壓電套I的外壁設(shè)有滾珠軸套5，滾珠軸套5安裝在減振器外缸6的內(nèi)壁，滾珠軸套5內(nèi)嵌若干按一定距離分布的滾珠7，滾珠軸套5與壓電套I安裝有間隙，滾珠軸套5嵌裝的滾珠7與壓電套I凸起位置相同時(shí)會(huì)壓迫壓電套I凸起的彈性金屬片3。當(dāng)減振器內(nèi)缸4與減震器外缸6發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，滾珠組合壓迫壓電套組合，俘獲車(chē)輛振動(dòng)產(chǎn)生的能量，俘獲的能量通過(guò)電控模塊處理后供汽車(chē)?yán)谩?br> [0021]本發(fā)明中，還包括電控模塊，每個(gè)壓電套I與電控模塊電聯(lián)接，多個(gè)壓電套I之間串聯(lián)連接，電控模塊將俘獲的交流電轉(zhuǎn)換為直流電并進(jìn)行放大處理，即俘獲的能量通過(guò)電控模塊處理后供汽車(chē)?yán)?，同時(shí)實(shí)時(shí)俘獲能量大小也反應(yīng)了車(chē)輛振動(dòng)狀況信息；壓電套I的壓電材料環(huán)2為環(huán)形套筒結(jié)構(gòu)，彈性金屬片3的上下兩端處貼合于壓電材料環(huán)2上，彈性金屬片3的中部設(shè)有凸起部。
[0022]當(dāng)車(chē)輛行駛遇到凹凸不平，車(chē)輪受到向上(或向下)的沖擊，減振器壓縮(或伸長(zhǎng))，從而內(nèi)嵌在減振器外缸內(nèi)壁的滾珠軸套與套裝在減振器內(nèi)缸外壁的壓電組合相對(duì)運(yùn)動(dòng)，軸套上的滾珠壓迫壓電材料上的凸起的彈性金屬片，彈性金屬片產(chǎn)生徑向變形和軸向變形，從而在徑向壓迫壓電材料和在軸向拉伸壓電材料，如附圖4所示，壓電材料產(chǎn)生應(yīng)變并因?yàn)閴弘娦?yīng)產(chǎn)生電壓，該滾珠壓迫彈性金屬片產(chǎn)生變形，從而使壓電材料受力比較均勻。無(wú)論是減振器壓縮或伸長(zhǎng)，滾珠都是單向壓迫彈性金屬片，并且壓力大小與彈性金屬片材料、形狀以及安裝配合相關(guān)，與減振器的狀態(tài)相關(guān)性不強(qiáng)，故每次壓迫單個(gè)壓電材料的應(yīng)力相對(duì)穩(wěn)定，每次壓迫單個(gè)壓電材料產(chǎn)生的電壓也相對(duì)穩(wěn)定。減振器的狀態(tài)，即壓縮(或伸長(zhǎng))的速度、行程，對(duì)壓迫壓電材料的頻率和壓迫壓電材料的總數(shù)量有影響。電控模塊將俘獲的交流電轉(zhuǎn)換為直流電并進(jìn)行放大等處理，如圖5所示，供汽車(chē)?yán)?，同時(shí)實(shí)時(shí)俘獲能量大小也反應(yīng)了車(chē)輛振動(dòng)狀況信息，可以用于汽車(chē)控制。
[0023]本發(fā)明具有機(jī)械整流功能，將減振器的上下不確定振動(dòng)轉(zhuǎn)換為壓迫力相對(duì)一致的滾動(dòng)壓迫，無(wú)論減振器伸張還是壓縮都能俘獲能量，并且采用俘能效率更高的類(lèi)Cymbal壓電俘能結(jié)構(gòu)，而且滾動(dòng)俘能裝置在結(jié)構(gòu)上與減振器并聯(lián)，占用空間小，不影響減振器的有效行程。
[0024]本發(fā)明并不受上述實(shí)施方式的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于汽車(chē)懸架的滾動(dòng)壓迫俘能裝置，其特征在于:包括壓電套(1),所述壓電套(1)由壓電材料環(huán)(2)和兩塊凸形彈性金屬片(3)組成，所述彈性金屬片(3)對(duì)稱設(shè)置在壓電材料環(huán)(2)的內(nèi)外兩側(cè)，所述壓電套(1)設(shè)有多個(gè)，所述多個(gè)壓電套(1)套裝在減振器內(nèi)缸(4)的外壁，所述壓電套(1)的外壁設(shè)有滾珠軸套(5),所述滾珠軸套(5)安裝在減振器外缸￠)的內(nèi)壁，所述滾珠軸套(5)內(nèi)嵌若干按一定距離分布的滾珠(7),所述滾珠(7)壓迫彈性金屬片(3)的凸起部分。
2.如權(quán)利要求1所述的用于汽車(chē)懸架的滾動(dòng)壓迫俘能裝置，其特征在于:還包括電控模塊，所述壓電套(1)與電控模塊電聯(lián)接，所述多個(gè)壓電套(1)之間串聯(lián)連接。
3.如權(quán)利要求2所述的用于汽車(chē)懸架的滾動(dòng)壓迫俘能裝置，其特征在于:所述壓電套(1)的壓電材料環(huán)(2)為環(huán)形套筒結(jié)構(gòu)，所述彈性金屬片(3)的上下兩端處貼合于壓電材料環(huán)(2)上，所述彈性金屬片(3)的中部設(shè)有凸起部。
4.如權(quán)利要求3所述的用于汽車(chē)懸架的滾動(dòng)壓迫俘能裝置，其特征在于:所述壓電套(1)與減振器內(nèi)缸(4)的外壁之間套設(shè)有壓電套襯底(8)。
5.如權(quán)利要求4所述的用于汽車(chē)懸架的滾動(dòng)壓迫俘能裝置，其特征在于:所述壓電材料環(huán)(2)采用鋯鈦酸鉛或聚偏氟乙稀制成。
6.如權(quán)利要求5所述的用于汽車(chē)懸架的滾動(dòng)壓迫俘能裝置，其特征在于:所述電控模塊將俘獲的交流電轉(zhuǎn)換為直流電并進(jìn)行放大處理。
【文檔編號(hào)】B60G13/14GK104442260SQ201410719587
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月1日
【發(fā)明者】鄒鴻翔, 張文明, 魏克湘 申請(qǐng)人:鄒鴻翔, 張文明, 魏克湘