一种可切换激励齿轮的车辆振动能量压电回收机构

技术领域

本发明涉及一种压电能量回收机构，具体的说是一种可切换激励齿轮的车辆振动能量压电回收机构。

背景技术

目前，在车辆振动能量压电回收装置中，可通过齿轮齿条驱动机构将车身振动的直线位移变化转换为往复圆周运动，并利用驱动齿轮将整段大数值位移分解为小段位移来激励压电弯曲元振动发电，实现压电弯曲元允许最大位移量范围内的多次激励过程，可以有效的利用车辆的振动能量，避免压电弯曲元的过载损坏。但是驱动齿轮的齿间距不同，在激励压电弯曲元时产生的效果不同。对应于较小的齿间距，车辆以较低的车速在公差较小的平坦路面行驶时，振动能量回收的效率较高，车辆以较高的车速在公差较大的路面行驶时，振动能量回收的效率较低；对应于较大的齿间距，车辆以较高的车速在公差较大的路面行驶时，振动能量回收的效率较高，车辆以较低的车速在公差较小的平坦路面行驶时，振动能量回收的效率较低。只有在驱动齿轮的齿间距合理取值时，才能使压电弯曲元在其激励下得到最大的回收能量。在不同路面公差和不同车速的综合工况下，采用已有的单一驱动齿轮激励压电弯曲元的方法不能同时适应多种综合工况，所以在有些综合工况条件下，回收的能量不能达到最大，因而会影响振动能量的回收效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可切换激励齿轮的车辆振动能量压电回收机构，可以解决上述存在的问题，解决的办法是将激励齿轮设计为一大一小两个不同齿间距的齿轮，通过双齿轮切换的方式来调整驱动齿轮的齿间距，使压电弯曲元在多种综合工况下的激励都能回收最大的振动能量，可以有效的提高振动能量的回收效率。

本发明包括车身、悬架、车轮、减振器和双齿轮激励压电弯曲元馈能机构，双齿轮激励压电弯曲元馈能机构由底板、轴承支架、驱动轴、齿轮齿条、双齿轮、压电弯曲元、电压输出线、储能装置、衔铁、电磁铁、支撑杆、电源线、弹簧、控制器、传感器组成。

本发明为实现技术目的采用的技术方案是：在车辆的车身和与车轮相连接的悬架之间安装有减振器，将双齿轮激励压电弯曲元馈能机构与减振器4并联安装，通过齿轮齿条将车辆行驶过程中车身和悬架之间的振动传递到驱动轴，驱动轴转动带动双齿轮转动，双齿轮其中的一个齿轮转动时多次激励压电弯曲元振动而产生电能，通过电压输出线连接到储能装置上输出和储存电能。驱动轴可以在电磁铁吸合衔铁时轴向移动并带动双齿轮轴向移动，实现压电弯曲元激励齿轮在不同综合工况下的切换，使压电弯曲元在多种综合工况下的激励都能回收最大的振动能量，可以有效的提高振动能量的回收效率。

双齿轮的齿间距设置范围为1—10毫米,超出此范围时会使压电回收装置不能正常工作，或使压电弯曲元因过载而损坏，经试验，双齿轮齿间距的取值为一个取10毫米，另一个取3毫米能够满足使用要求。

为了实现驱动双齿轮的切换，设置有固定在驱动轴一端的衔铁和用支撑杆固定在底板上的电磁铁，以及套在驱动轴上，位于双齿轮和轴承支架之间的弹簧，电磁铁由电源线通过控制器连接到储能装置上，控制器根据传感器检测到的不同路面公差和不同车速的综合工况控制储能装置为电磁铁供电或断电，以吸合或释放衔铁。吸合衔铁时，驱动轴沿轴向移动，使双齿轮中齿间距为10毫米的驱动齿轮与压电弯曲元脱离接触，齿间距为3毫米的驱动齿轮与压电弯曲元接触，激励压电弯曲元振动发电；释放衔铁时，驱动轴在弹簧弹力的作用下沿轴向回移，使双齿轮中齿间距为3毫米的驱动齿轮与压电弯曲元脱离接触，齿间距为10毫米的驱动齿轮与压电弯曲元接触，激励压电弯曲元振动发电。

本发明的有益效果在于：通过上述技术方案组成的可切换激励齿轮的车辆振动能量压电回收机构，通过双齿轮切换的方式来调整驱动齿轮的齿间距，使压电弯曲元在多种综合工况下的激励都能回收最大的振动能量，可以有效的提高振动能量的回收效率。因此，本装置能适应多种综合工况下的振动能量压电回收，具有能量回收效率高等优点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详述。

图1为本发明结构示意图。

图中：1-车身，2-悬架，3-车轮，4-减振器，5-底板，6-轴承支架，7-驱动轴，8-齿轮齿条，9-双齿轮，10-压电弯曲元，11-电压输出线，12-储能装置，13-衔铁，14-电磁铁，15-支撑杆，16-电源线，17-弹簧，18-控制器，19-传感器。

具体实施方式

图1所示：在车辆的车身1和与车轮3相连接的悬架2之间安装有减振器4，将双齿轮激励压电弯曲元馈能机构与减振器4并联安装，双齿轮激励压电弯曲元馈能机构由底板5、轴承支架6、驱动轴7、齿轮齿条8、双齿轮9、压电弯曲元10、电压输出线11、储能装置12、衔铁13、电磁铁14、支撑杆15、电源线16、弹簧17、控制器18、传感器19组成。底板5安装在车身1的底部，驱动轴7穿过两个轴承支架6安装在底板5上，齿轮齿条8的齿轮端套装在驱动轴7上，齿条端安装在悬架2上，双齿轮9套装在驱动轴7上，压电弯曲元10一端固定在底板5上，另一端悬于双齿轮9的合适位置处，压电弯曲元10通过电压输出线11连接到储能装置12上输出和储存电能，衔铁13固定在驱动轴7的一端，电磁铁14用支撑杆15固定在底板5上，并由电源线16通过与传感器19连接在一起的控制器18连接到储能装置12上，弹簧17套在驱动轴7上，位于双齿轮9和轴承支架6之间。

具体实施时，储能装置12可采用已有的常规技术，由整流滤波电路，DC/DC电路和蓄电池等组成。控制器18可采用已有的常规技术，选用单片机控制器或PLC控制器等。传感器可采用已有的常规技术，选用速度传感器和振动传感器等。