CN203004957U - 一种利用轮胎转动旋转式自发电机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用轮胎转动旋转式自发电机构，在轮辋和橡胶胎体之间的腔体内设有若干径向方向的齿条，每条齿条与各自对应的齿轮轴上的齿轮啮合，齿轮轴作为输入端接发电机，发电机的机壳安装在轮辋上；在轮辋上设有保持齿条径向运动的齿条导向机构，齿条一端在轮胎转动时始终与橡胶胎体内表面接触并可随接触处橡胶胎体的变形而在齿条导向机构的导向下发生径向的往复运动。本实用新型消耗能量相对少，而发出的电能相对多，因此本实用新型发电效率高，容易实现。

Description

一种利用轮胎转动旋转式自发电机构

技术领域

本实用新型涉及利用轮胎转动自发电技术的改进，属于轮胎发电技术领域。

背景技术

车辆行驶过程中，轮胎快速地旋转，一些人注意到轮胎转动所产生的动能，于是出现了轮胎发电的研究。目前对轮胎发电的认识，大都停留在压电效应和旋转切割磁力线产生电流。压电效应发电的不足在于，发电量非常微小，且在软性材料上产生压电效应不明显。要在轮胎变形中产生旋转切割磁力线的方法非常复杂，且难以实现。因此，要让轮胎变形产生电能又不大量额外消耗车载能源，必须另寻途径。

专利号为“200920151749.0”的中国实用新型公开了一种磁电轮胎，在轮毂的环槽底套线圈，在线圈外离开间隙套磁环，外胎包结在磁环的外面。行车中，当路面冲击外胎，外胎沿径向受到压缩，使磁环接近路面一侧的部分靠近线圈，使线圈感应发电；随着车轮转动，外胎受压缩的地方离开路面逐渐外张恢复，此过程也使线圈感应发电。上述靠近远离发电属于已有的磁力发电原理，由于未能切割磁力线，发电效果十分有限，且发电部件仅限于轮胎内，不能产生足够大的电能。同时上述专利为了安装需要，轮毂由左右两部分构成，产品强度受到影响。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的在于提供一种发电效率高、自身消耗能量小且容易实现的利用轮胎转动旋转式自发电机构。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是这样的：

一种利用轮胎转动旋转式自发电机构，所述轮胎由轮辋和橡胶胎体构成，在轮辋和橡胶胎体之间的腔体内设有若干径向方向的齿条，每条齿条与各自对应的齿轮轴上的齿轮啮合，齿轮轴作为输入端接发电机，发电机的机壳安装在轮辋上；在轮辋上设有保持齿条径向运动的齿条导向机构，齿条一端在轮胎转动时始终与橡胶胎体内表面接触并可随接触处橡胶胎体的变形而在齿条导向机构的导向下发生径向的往复运动。

齿条一端在轮胎转动时始终与橡胶胎体内表面接触，可以通过如下两种方式实现：1、在齿条上套设有弹簧，由弹簧作用使齿条一端始终与橡胶胎体内表面接触；弹簧一端抵在齿条导向机构上，弹簧另一端抵在齿条上的弹簧定位盘上；2、或者在橡胶胎体内表面开有比齿条小的夹持孔，齿条一端位于夹持孔内并被橡胶材料的收缩力所夹持。

所述轮辋上设有通至轮辋外表面上的圆周环槽的径向通孔，机壳螺纹旋接在径向通孔中并在两者结合部位设有密封机构。

所述齿条导向机构为导向筒，齿条另一端位于导向筒中。

本实用新型利用轮胎的变形驱动齿条发生径向往复运动，再由齿条带动齿轮轴正反转动，齿轮轴作为驱动端使发电机转动发电。由于齿条移动方向与轮胎前进方向几乎垂直，所以相对现有的利用轮胎转动发电技术，本结构消耗能量相对少，而发出的电能相对多，因此本实用新型发电效率高，容易实现。

附图说明

图1-本实用新型结构示意图。

图2-图1局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

本实用新型利用橡胶胎体与地面接触的那部分会发生形变而变瘪、在驶离地面后又会复原的变形特性，将该形变传递给始终与胎体内表面接触的齿条，而使齿条在径向上发生往复运动，齿条再驱动齿轮轴转动，转动的齿轮轴最后驱动发电机发电。齿条沿圆周设有若干，相应的发电机就有若干套，所有发电机发出的电能通过相关电路被车辆蓄电池或电容储存，为车辆仪器仪表供电或驱动车辆行驶。

具体结构参见图1和图2，从图上可以看出，本实用新型利用轮胎转动旋转式自发电机构，所述轮胎由轮辋1和橡胶胎体2构成，在轮辋1和橡胶胎体2之间的腔体内设有若干径向方向的齿条3，每条齿条3与各自对应的齿轮轴4上的齿轮啮合，齿轮轴4作为输入端接发电机，发电机的机壳安装在轮辋上。在轮辋1上设有保持齿条3径向运动的齿条导向机构，齿条一端在轮胎转动时始终与橡胶胎体内表面接触并可随接触处橡胶胎体的变形而在齿条导向机构的导向下发生径向的往复运动。所述齿条导向机构为导向筒5，齿条3另一端位于导向筒5中。因为本结构齿条的行程本身不是很大，所以真正的齿条部位不需要多长，实际设计时齿条中部才设置齿位，两端为圆柱状，便于导向和安装。在齿条3和导向筒5之间既可以设轴承6（滚针轴承）定位，也可以设置滑动副定位。

本实用新型齿条一端在轮胎转动时始终与橡胶胎体内表面接触可以通过如下两种结构实现：1、所述齿条3上套设有弹簧7，由弹簧作用使齿条一端始终与橡胶胎体内表面接触；弹簧7一端抵在齿条导向机构上，弹簧另一端抵在齿条上的弹簧定位盘8上。2、或者在橡胶胎体内表面开有比齿条小的夹持孔，齿条一端位于夹持孔内，这样齿条就能被橡胶材料的收缩力所夹持而始终与橡胶胎体内表面接触。

本实用新型实现发电的原理：齿条、齿轮轴和发电机构成一套发电***；每条轮胎上设有数套发电***，一辆汽车上四条轮胎便有更多套发电***。当某齿条所在处的轮胎与地面接触时，由于受压，该处的轮胎会发生较大的变形，轮胎克服齿条重量推着齿条往上运动，齿条往上运动会带动与之啮合的齿轮轴转动，转动的齿轮轴产生动能最后驱动发电机发电。一旦该处轮胎转动离开地面，轮胎即复原，在弹簧的回复力和离心力等共同作用下，齿条也随轮胎复位，在复位过程中，同样进行上述过程，只是齿轮轴转动方向相反，因此两个过程都能发电。这样，在轮胎转动一圈的过程中，所有的发电机都按上述过程正反发电一次，随着轮胎的快速转动，电能即源源不断地输出。

本实用新型设计齿条与橡胶胎体内表面接触是为了增大齿条的行程，使齿轮轴单次转动角度更大，发电更多。为了保证齿条的行程，齿条导向机构应该具有足够的空腔使齿条往复运动。另外，齿条一端如果只在转动时始终与橡胶胎体内表面接触，而在静止状态下存在间隙，那么实际设计时，可以考虑离心力的作用将这段间隙弥补，即在弹簧的自然伸长状态时（静止下），齿条与橡胶胎体内表面存在间隙。轮胎驶离地面进入复位过程时，由于有弹簧回弹力和离心力等，齿条同样可以与轮胎接触，那么弹簧必然就会被拉伸，在下一次轮胎与地面接触齿条被往上推时，弹簧就产生一个拉力，该拉力的存在可以减轻轮胎推动齿条的负荷，提高发电效率。不管怎样设计，齿条都应该在轮胎与地面接触变形过程中被推动往上运动，也许不是最开始轮胎变形的瞬间，但至少变形过程中存在上述现象，否则齿条就不能使齿轮轴转动，自然就无法发电。

所述轮辋上设有通至轮辋外表面上的圆周环槽的径向通孔，径向通孔为台阶孔，台阶孔大孔径为螺纹孔，机壳具有对应的台阶状并从中心向外螺纹旋接在径向通孔中并在两者结合部位设有密封结构。台阶面自然形成对机壳的限位面，不至于因为离心力而松动，事实上，由于机壳是从中心往外旋接在轮辋上的，即使没有台阶面，离心力也只会使机壳越旋越紧。本结构使机壳和发电机安装方便，对轮辋结构改动小，可以确保改动后轮辋的强度符合要求。

本实用新型既可用于充气轮胎，也可用于非充气轮胎。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种利用轮胎转动旋转式自发电机构，所述轮胎由轮辋和橡胶胎体构成，其特征在于：在轮辋和橡胶胎体之间的腔体内设有若干径向方向的齿条，每条齿条与各自对应的齿轮轴上的齿轮啮合，齿轮轴作为输入端接发电机，发电机的机壳安装在轮辋上；在轮辋上设有保持齿条径向运动的齿条导向机构，齿条一端在轮胎转动时始终与橡胶胎体内表面接触并可随接触处橡胶胎体的变形而在齿条导向机构的导向下发生径向的往复运动。

2.根据权利要求1所述的利用轮胎转动旋转式自发电机构，其特征在于：所述齿条上套设有弹簧，由弹簧作用使齿条一端始终与橡胶胎体内表面接触；弹簧一端抵在齿条导向机构上，弹簧另一端抵在齿条上的弹簧定位盘上。

3.根据权利要求1所述的利用轮胎转动旋转式自发电机构，其特征在于：所述橡胶胎体内表面开有比齿条小的夹持孔，齿条一端位于夹持孔内并被橡胶材料的收缩力所夹持。

4.根据权利要求1或2或3所述的利用轮胎转动旋转式自发电机构，其特征在于：所述轮辋上设有通至轮辋外表面上的圆周环槽的径向通孔，机壳螺纹旋接在径向通孔中并在两者结合部位设有密封机构。

5.根据权利要求4所述的利用轮胎转动旋转式自发电机构，其特征在于：所述齿条导向机构为导向筒，齿条另一端位于导向筒中。

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