一种用于汽车悬架的滚动压迫俘能装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于汽车悬架的滚动压迫俘能装置，包括压电套(1)，压电套(1)由压电材料环(2)和两块凸形弹性金属片(3)组成，弹性金属片(3)对称设置在压电材料环(2)的内外两侧，压电套(1)设有多个，多个压电套(1)套装在减振器内缸(4)的外壁，压电套(1)的外壁设有滚珠轴套(5)，滚珠轴套(5)安装在减振器外缸(6)的内壁，滚珠轴套(5)内嵌若干按一定距离分布的滚珠(7)，滚珠(7)压迫弹性金属片(3)的凸起部分；本发明同现有技术相比，结构新颖、简单，克服了现有压电俘能装置俘能效率低、占用空间大的问题，同时实时俘获能量大小，也反应了车辆振动状况信息，可以用于汽车控制。
【专利说明】—种用于汽车悬架的滚动压迫俘能装置
[【技术领域】]
[0001]本发明涉及压电俘能装置【技术领域】，具体地说是一种用于汽车悬架的滚动压迫俘能装置。
[【背景技术】]
[0002]随着能源危机加剧，节能是汽车设计必须考虑的问题之一。而振动能量回收是降低能耗和减少使用成本的一个有效方法。振动能量俘获装置能够回收路面不平引起的悬架振动能量，且同时抑制振动，既是可控的阻尼器也是能量发生器。
[0003]目前振动能量回收技术主要分为三种类型:(I)利用电磁换能装置将振动机械能转换为电能的电磁式；(2)利用静电发生器将振动机械能转换为电能的静电式；(3)利用压电材料的压电效应将振动机械能转换为电能压电式。通过比较压电式、电磁式和静电式等能量回收方法的能量密度，发现压电式能量回收方法具有更大的功率密度。而且，压电式俘能装置结构简单，便于系统模块化、集成化和微型化，有利应用于工程实践。
[0004]常用的压电材料是锆钛酸铅(PZT)，还有一种常用的压电材料是聚偏氟乙稀(PVDF)，PVDF比PZT更柔韧。通过对机械能量回收的研究情况进行了综合研究，认为能量回收装置的设计具有非常关键的作用。有人设计了一种Cymbal压电俘能装置，在压电圆片两侧分别粘接一个蝶形金属帽，与叠堆结构相比，金属帽结构能使压电片上的应力分布更加均匀，从而提高压电俘能装置的俘能效率。也有人设计了一种按压式圆盘压电俘能装置，该俘能装置通过压力变化触发压电发电。还有人设计了一个独特的运动机械装置，称为机械运动整流器，能将上下振动转换为单向旋转，研究结果表明该设计在高频时候能够提高60%的俘能效率。又有人设计制作了集成到减振器的压电俘能装置，但该装置只能在减振器压缩状态俘获能量，也未采用俘能效率更高的压电俘能结构，而且俘能装置在结构上与减振器串联，占用空间大，减少了减振器有效行程。
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【发明内容】
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[0005]本发明的目的就是要解决上述的不足而提供一种用于汽车悬架的滚动压迫俘能装置，克服了现有压电俘能装置俘能效率低、占用空间大的问题，同时实时俘获能量大小，也反应了车辆振动状况信息，可以用于汽车控制。
[0006]为实现上述目的设计一种用于汽车悬架的滚动压迫俘能装置，包括压电套1，所述压电套I由压电材料环2和两块凸形弹性金属片3组成，所述弹性金属片3对称设置在压电材料环2的内外两侧，所述压电套I设有多个，所述多个压电套I套装在减振器内缸4的外壁，所述压电套I的外壁设有滚珠轴套5，所述滚珠轴套5安装在减振器外缸6的内壁，所述滚珠轴套5内嵌若干按一定距离分布的滚珠7，所述滚珠7压迫弹性金属片3的凸起部分。
[0007]还包括电控模块，所述压电套I与电控模块电联接，所述多个压电套I之间串联连接。
[0008]所述压电套I的压电材料环2为环形套筒结构，所述弹性金属片3的上下两端处贴合于压电材料环2上，所述弹性金属片3的中部设有凸起部。
[0009]所述压电套I与减振器内缸4的外壁之间套设有压电套衬底8。
[0010]所述压电材料环2采用锆钛酸铅或聚偏氟乙稀制成。
[0011]所述电控模块将俘获的交流电转换为直流电并进行放大处理。
[0012]本发明同现有技术相比，结构新颖、简单，设计合理，通过将压电套套装在减振器内缸的外壁，该压电套由压电材料环和两块凸形弹性金属片组成，并在减振器外缸的内壁安装有滚珠轴套，滚珠轴套内嵌若干按一定距离分布的滚珠，从而当减振器内缸与减振器外缸发生相对运动时，滚珠组合压迫压电套组合，俘获车辆振动产生的能量，俘获的能量可通过电控模块处理后供汽车利用，同时实时俘获能量大小也反应了车辆振动状况信息，可以用于汽车控制。
[【专利附图】
【附图说明】]
[0013]图1是本发明的结构示意图；
[0014]图2是本发明中单个压电套的结构示意图；
[0015]图3是图2中A-A剖面图；
[0016]图4是本发明中压电套受滚动压迫示意图；
[0017]图5是本发明的电控原理图；
[0018]图中:1、压电套 2、压电材料环 3、弹性金属片 4、减振器内缸 5、滚珠轴套6、减振器外缸7、滚珠8、压电套衬底。
[【具体实施方式】]
[0019]下面结合附图对本发明作以下进一步说明:
[0020]如附图所示，本发明包括:压电套1，压电套I由压电材料环2和两块凸形弹性金属片3组成，弹性金属片3对称设置在压电材料环2的内外两侧，压电材料环2采用锆钛酸铅或聚偏氟乙稀等其他压电材料制成，压电套I设有多个，多个压电套I套装在减振器内缸4的外壁，压电套I与减振器内缸4的外壁之间套设有压电套衬底8，压电套I的外壁设有滚珠轴套5，滚珠轴套5安装在减振器外缸6的内壁，滚珠轴套5内嵌若干按一定距离分布的滚珠7，滚珠轴套5与压电套I安装有间隙，滚珠轴套5嵌装的滚珠7与压电套I凸起位置相同时会压迫压电套I凸起的弹性金属片3。当减振器内缸4与减震器外缸6发生相对运动时，滚珠组合压迫压电套组合，俘获车辆振动产生的能量，俘获的能量通过电控模块处理后供汽车利用。
[0021]本发明中，还包括电控模块，每个压电套I与电控模块电联接，多个压电套I之间串联连接，电控模块将俘获的交流电转换为直流电并进行放大处理，即俘获的能量通过电控模块处理后供汽车利用，同时实时俘获能量大小也反应了车辆振动状况信息；压电套I的压电材料环2为环形套筒结构，弹性金属片3的上下两端处贴合于压电材料环2上，弹性金属片3的中部设有凸起部。
[0022]当车辆行驶遇到凹凸不平，车轮受到向上(或向下)的冲击，减振器压缩(或伸长)，从而内嵌在减振器外缸内壁的滚珠轴套与套装在减振器内缸外壁的压电组合相对运动，轴套上的滚珠压迫压电材料上的凸起的弹性金属片，弹性金属片产生径向变形和轴向变形，从而在径向压迫压电材料和在轴向拉伸压电材料，如附图4所示，压电材料产生应变并因为压电效应产生电压，该滚珠压迫弹性金属片产生变形，从而使压电材料受力比较均匀。无论是减振器压缩或伸长，滚珠都是单向压迫弹性金属片，并且压力大小与弹性金属片材料、形状以及安装配合相关，与减振器的状态相关性不强，故每次压迫单个压电材料的应力相对稳定，每次压迫单个压电材料产生的电压也相对稳定。减振器的状态，即压缩(或伸长)的速度、行程，对压迫压电材料的频率和压迫压电材料的总数量有影响。电控模块将俘获的交流电转换为直流电并进行放大等处理，如图5所示，供汽车利用，同时实时俘获能量大小也反应了车辆振动状况信息，可以用于汽车控制。
[0023]本发明具有机械整流功能，将减振器的上下不确定振动转换为压迫力相对一致的滚动压迫，无论减振器伸张还是压缩都能俘获能量，并且采用俘能效率更高的类Cymbal压电俘能结构，而且滚动俘能装置在结构上与减振器并联，占用空间小，不影响减振器的有效行程。
[0024]本发明并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于汽车悬架的滚动压迫俘能装置，其特征在于:包括压电套(1),所述压电套(1)由压电材料环(2)和两块凸形弹性金属片(3)组成，所述弹性金属片(3)对称设置在压电材料环(2)的内外两侧，所述压电套(1)设有多个，所述多个压电套(1)套装在减振器内缸(4)的外壁，所述压电套(1)的外壁设有滚珠轴套(5),所述滚珠轴套(5)安装在减振器外缸￠)的内壁，所述滚珠轴套(5)内嵌若干按一定距离分布的滚珠(7),所述滚珠(7)压迫弹性金属片(3)的凸起部分。
2.如权利要求1所述的用于汽车悬架的滚动压迫俘能装置，其特征在于:还包括电控模块，所述压电套(1)与电控模块电联接，所述多个压电套(1)之间串联连接。
3.如权利要求2所述的用于汽车悬架的滚动压迫俘能装置，其特征在于:所述压电套(1)的压电材料环(2)为环形套筒结构，所述弹性金属片(3)的上下两端处贴合于压电材料环(2)上，所述弹性金属片(3)的中部设有凸起部。
4.如权利要求3所述的用于汽车悬架的滚动压迫俘能装置，其特征在于:所述压电套(1)与减振器内缸(4)的外壁之间套设有压电套衬底(8)。
5.如权利要求4所述的用于汽车悬架的滚动压迫俘能装置，其特征在于:所述压电材料环(2)采用锆钛酸铅或聚偏氟乙稀制成。
6.如权利要求5所述的用于汽车悬架的滚动压迫俘能装置，其特征在于:所述电控模块将俘获的交流电转换为直流电并进行放大处理。
【文档编号】B60G13/14GK104442260SQ201410719587
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月1日 优先权日:2014年12月1日
【发明者】邹鸿翔, 张文明, 魏克湘 申请人:邹鸿翔, 张文明, 魏克湘