CN107829895A - 一种基于压电发电的路面减速带压电发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于压电发电的路面减速带压电发电装置，包括有垂直于行车方向的弹性减速带、以及位于预留凹槽内的传动装置、变速装置、压电发电装置；传动装置包括固定连接于弹性减速带底面上的竖向驱动轴、设置于路面基座凹槽内的减速带基座，竖向驱动轴两侧分别设有齿条；所述的减速带基座上设有减速带凹槽，弹性减速带位于减速带凹槽上方，弹性减速带宽度小于减速带凹槽的宽度，弹性减速带与减速带凹槽底面之间垫置有减速带复位弹簧；弹性减速带受压后可嵌入减速带凹槽内；本发明充分利用了弹性减速带下压的下冲程和回弹的上冲程的能量，克服了传统路面发电只能利用单一冲程能量的局限，提高了发电效率。
Description
技术领域
本发明涉及利用道路车辆闲散能量的发电应用领域，特别是利用压电发电材料制作的一种基于压电发电的路面减速带压电发电装置。
背景技术
目前道路可发电的减速带主要存在以下不足之处：（1）现有技术手段多数没有充分利用减速带下冲程和上冲程两部分的能量，造成了能量回收率的低下。（2）现有技术手段多数对于减速带上冲程和下冲程的单一的冲程能量没有充分利用，造成了冲程能量的浪费。（3）现有技术中没有对装置导电通路的设置作详细设计，加大了实际应用难度。
目前，道路上所使用的减速带大多数仅起到提示减速的作用，却消耗了汽车的部分能量，造成了能量的浪费。随着近年来人们对环保意识的日益重视和国际大力倡导可持续发展的要求，一种发电的新型减速带研究尤为必要。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于压电发电的路面减速带压电发电装置。
本发明采用的技术方案如下：
一种基于压电发电的路面减速带压电发电装置，包括有垂直于行车方向的弹性减速带、以及位于预留凹槽内的传动装置、变速装置、压电发电装置；
所述传动装置包括固定连接于弹性减速带底面上的竖向驱动轴、设置于路面基座凹槽内的减速带基座，竖向驱动轴两侧分别设有齿条；所述的减速带基座上设有减速带凹槽，弹性减速带位于减速带凹槽上方，弹性减速带宽度小于减速带凹槽的宽度，弹性减速带与减速带凹槽底面之间垫置有减速带复位弹簧；弹性减速带受压后可嵌入减速带凹槽内；
所述的变速装置包括有变速箱体，竖向驱动轴的下部安装于变速箱体中部，变速箱体内竖向安装有左竖向过渡轴一、左竖向过渡轴二、左齿轮轴、右竖向过渡轴一、右竖向过渡轴二、右齿轮轴，变速箱体内横向安装有左横向过渡轴、右横向过渡轴；左横向过渡轴、右横向过渡轴上分别安装有与竖向驱动轴两侧齿条相啮合传动的左直齿轮一、右直齿轮一，左横向过渡轴、右横向过渡轴上还分别安装有左伞齿轮一、右伞齿轮一，左伞齿轮一、右伞齿轮一分别与左竖向过渡轴一、右竖向过渡轴一上的左伞齿轮二、右伞齿轮二相啮合传动，左竖向过渡轴一、右竖向过渡轴一上还分别安装有左直齿轮二、右直齿轮二，左直齿轮二、右直齿轮二分别与左竖向过渡轴二、右竖向过渡轴二上的左直齿轮三、右直齿轮三相啮合传动，左竖向过渡轴二、右竖向过渡轴二上还分别安装有左直齿轮四、右直齿轮四，左直齿轮四、右直齿轮四分别与左齿轮轴、右齿轮轴上的左直齿轮五、右直齿轮五相啮合传动，左齿轮轴、右齿轮轴上分别带有直齿轮面；
所述的压电发电装置包括有多个层层垫置的发电单元，各层发电单元沿左齿轮轴、右齿轮轴的直齿轮面长度方向排布，所述发电单元包括椭圆环、以及位于椭圆环中部的旋转基板，旋转基板的左、右端面分别通过左半圆压块、右半圆压块与椭圆环相弹性压合，旋转基板中部设有嵌套孔，嵌套孔内设有内齿轮面，各层发电单元的旋转基板的内齿轮面分别与左齿轮轴、右齿轮轴上的直齿轮面相啮合传动，旋转基板左、右端面分别设有压头、基板导套，压头位于旋转基板左、右端面的中部，基板导套位于旋转基板左、右端面的两侧；左半圆压块、右半圆压块的弧顶处分别设有导电滚珠一、导电滚珠二，导电滚珠一、导电滚珠二与椭圆环内壁的导电环槽相滚动接触，左半圆压块、右半圆压块的端面上分别开有左压电片限位槽、右压电片限位槽，左半圆压块、右半圆压块的端面上分别安装有位于左压电片限位槽、右压电片限位槽外侧的左压电片、右压电片，左半圆压块、右半圆压块的端面上分别设有左导套、右导套，左导套、右导套内腔中分别设有伸缩弹簧，左导套、右导套分别与旋转基板左、右端面的基板导套相滑动套装配合；当伸缩弹簧处于松弛状态时，左半圆压块、右半圆压块分别位于椭圆环的长轴线上，左压电片、右压电片不变形，当伸缩弹簧处于最大压缩状态时，左半圆压块、右半圆压块位于椭圆环的短轴线上，旋转基板左、右端面的压头分别顶压于左压电片、右压电片外壁上，左压电片、右压电片内壁分别与左压电片限位槽、右压电片限位槽不接触，且左压电片、右压电片处于最大变形量。
所述的减速带凹槽两侧壁上分别设有防水橡胶条，当弹性减速带受压后嵌入减速带凹槽内时，形成防水密封结构。
所述的左压电片、右压电片外分别包裹有防护橡胶套。
所述的旋转基板左、右端面的两侧分别设有两个基板导套，左半圆压块、右半圆压块端面的两侧分别设有两个左导套、右导套，两个基板导套分别与两个左导套、右导套相滑动套装配合。
所述的预留凹槽内填充有防水填充物，防水填充物覆盖于传动装置、变速装置、压电发电装置外。
所述的多个层层垫置的发电单元关于竖向驱动轴中心对称,且发电单元设置于道路轮迹带下方。
与已有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明充分利用了弹性减速带下压的下冲程和回弹的上冲程的能量，克服了传统路面发电只能利用单一冲程能量的局限，提高了发电效率。
2、本发明通过设置变速装置的提高传动效益和发电单元结构优势，在弹性减速带单一冲程下，便可使压电片单元得到多次挤压发电，提高了对弹性减速带单一冲程能量的利用效率。
3、本发明通过减速带凹槽两侧壁上分别设有防水橡胶条，当弹性减速带受压后嵌入减速带凹槽内时，形成防水密封结构；
4、本发明通过在弹性减速带对应路面下设有对称偶数排堆叠发电装置，使竖向驱动轴和变速箱所受水平力矩平衡，提高了装置的使用寿命。
5、本发明中左压电片、右压电片外分别包裹有防护橡胶套，有效防止压电片直接产生撕拉变形，提高了压电片的使用寿命。
6、本发明中弹性减速带与减速带基座结构连接方式，有效降低了车辆下压震动幅度，减小了对轮胎的磨损，提高了行车舒适度。
附图说明:
图1为本发明的整体结构装置图；
图2为本发明的传动装置的示意图；
图3为本发明的变速装置的示意图；
图4为本发明的左竖向过渡轴二与左横向过渡轴的传动示意图；
图5为本发明的压电发电装置的立体示意图；
图6为本发明的压电片未变形时的示意图；
图7为本发明的压电片最大变形时的示意图；
图8为本发明的左半圆压块的结构示意图；
图9为本发明的连接变速装置与发电装置的左齿轮轴示意图。
具体实施方式
参见附图，一种基于压电发电的路面减速带压电发电装置，包括有垂直于行车方向的弹性减速带2、以及位于预留凹槽10内的传动装置1、变速装置11、压电发电装置12；
传动装置1包括固定连接于弹性减速带2底面上的竖向驱动轴3、设置于路面基座凹槽4内的减速带基座5，竖向驱动轴3两侧分别设有齿条6；减速带基座5上设有减速带凹槽7，弹性减速带2位于减速带凹槽7上方，弹性减速带2宽度小于减速带凹槽7的宽度，弹性减速带2与减速带凹槽7底面之间垫置有减速带复位弹簧8；弹性减速带2受压后可嵌入减速带凹槽7内；
变速装置11包括有变速箱体13，竖向驱动轴3的下部安装于变速箱体13中部，变速箱体13内竖向安装有左竖向过渡轴一14、左竖向过渡轴二15、左齿轮轴16、右竖向过渡轴一17、右竖向过渡轴二18、右齿轮轴19，变速箱体13内横向安装有左横向过渡轴20、右横向过渡轴21；左横向过渡轴20、右横向过渡轴21上分别安装有与竖向驱动轴3两侧齿条相啮合传动的左直齿轮一22、右直齿轮一23，左横向过渡轴20、右横向过渡轴21上还分别安装有左伞齿轮一24、右伞齿轮一25，左伞齿轮一24、右伞齿轮一25分别与左竖向过渡轴一14、右竖向过渡轴一17上的左伞齿轮二26、右伞齿轮二27相啮合传动，左竖向过渡轴一14、右竖向过渡轴一17上还分别安装有左直齿轮二37、右直齿轮二，左直齿轮二37、右直齿轮二分别与左竖向过渡轴二15、右竖向过渡轴二18上的左直齿轮三28、右直齿轮三29相啮合传动，左竖向过渡轴二15、右竖向过渡轴二18上还分别安装有左直齿轮四30、右直齿轮四31，左直齿轮四30、右直齿轮四31分别与左齿轮轴16、右齿轮轴19上的左直齿轮五32、右直齿轮五33相啮合传动，左齿轮轴16、右齿轮轴19上分别带有直齿轮面34；
压电发电装置12包括有多个层层垫置的发电单元35，各层发电单元35沿左齿轮轴16、右齿轮轴19的直齿轮面34长度方向排布，发电单元35包括椭圆环36、以及位于椭圆环36中部的旋转基板37，旋转基板37的左、右端面分别通过左半圆压块38、右半圆压块39与椭圆环36相弹性压合，旋转基板37中部设有嵌套孔40，嵌套孔40内设有内齿轮面41，各层发电单元35的旋转基板37的内齿轮面41分别与左齿轮轴16、右齿轮轴19上的直齿轮面34相啮合传动，旋转基板37左、右端面分别设有压头42、基板导套43，压头42位于旋转基板37左、右端面的中部，基板导套43位于旋转基板37左、右端面的两侧；左半圆压块38、右半圆压块39的弧顶处分别设有导电滚珠一44、导电滚珠二45，导电滚珠一44、导电滚珠二45与椭圆环36内壁的导电环槽46相滚动接触，左半圆压块38、右半圆压块39的端面上分别开有左压电片限位槽47、右压电片限位槽48，左半圆压块38、右半圆压块39的端面上分别安装有位于左压电片限位槽47、右压电片限位槽48外侧的左压电片49、右压电片50，左半圆压块38、右半圆压块39的端面上分别设有左导套51、右导套52，左导套51、右导套52内腔中分别设有伸缩弹簧53，左导套51、右导套52分别与旋转基板37左、右端面的基板导套43相滑动套装配合；当伸缩弹簧53处于松弛状态时，左半圆压块、右半圆压块分别位于椭圆环的长轴线上，左压电片49、右压电片50不变形，当伸缩弹簧53处于最大压缩状态时，左半圆压块38、右半圆压块39位于椭圆环的短轴线上，旋转基板37左、右端面的压头分别顶压于左压电片49、右压电片50外壁上，左压电片49、右压电片50内壁分别与左压电片限位槽47、右压电片限位槽48不接触，且左压电片49、右压电片50处于最大变形量；
减速带凹槽7两侧壁上分别设有防水橡胶条9，当弹性减速带受压后嵌入减速带凹槽内时，形成防水密封结构；左压电片、右压电片外分别包裹有防护橡胶套；旋转基板左、右端面的两侧分别设有两个基板导套，左半圆压块、右半圆压块端面的两侧分别设有两个左导套、右导套，两个基板导套分别与两个左导套、右导套相滑动套装配合；预留凹槽内填充有防水填充物，防水填充物覆盖于传动装置、变速装置、压电发电装置外，多个层层垫置的发电单元关于竖向驱动轴中心对称,且发电单元设置于道路轮迹带下方。
本发明在路面垂直于行车方向的各单车道上分别设置一条弹性减速带，在单条弹性减速带路面下方中设有四排堆叠的多个发电单元，发电单元固定在路面预留凹槽中，且每个发电单元中心处开有嵌套孔，各发电单元自下而上堆叠并齐，弹性减速带与减速带凹槽底面之间垫置有减速带复位弹簧，工作时在车辆荷载作用下弹性减速带可在减速带凹槽上下滑动，从而实现竖向驱动轴下压、回弹两次冲程，同时竖向驱动轴与变速箱体内左直齿轮一、右直齿轮一、左伞齿轮二、右伞齿轮二、左直齿轮三、右直齿轮三、左直齿轮四、右直齿轮四、左直齿轮五相互啮合传动，从而带动压电发电装置的旋转基板及左半圆压块、右半圆压块做往复转动，从而循环挤压左、右压电片，并通过在弹性减速带与减速带凹槽底面之间垫置减速带复位弹簧及调节变速箱体内齿轮传动比，从而充分利用弹性减速带下压、回弹两次冲程，提高弹性减速带位移冲程的发电利用效率，输出稳定电流。
Claims (6)
1.一种基于压电发电的路面减速带压电发电装置，其特征在于，包括有垂直于行车方向的弹性减速带、以及位于预留凹槽内的传动装置、变速装置、压电发电装置；
所述传动装置包括固定连接于弹性减速带底面上的竖向驱动轴、设置于路面基座凹槽内的减速带基座，竖向驱动轴两侧分别设有齿条；所述的减速带基座上设有减速带凹槽，弹性减速带位于减速带凹槽上方，弹性减速带宽度小于减速带凹槽的宽度，弹性减速带与减速带凹槽底面之间垫置有减速带复位弹簧；弹性减速带受压后可嵌入减速带凹槽内；
所述的变速装置包括有变速箱体，竖向驱动轴的下部安装于变速箱体中部，变速箱体内竖向安装有左竖向过渡轴一、左竖向过渡轴二、左齿轮轴、右竖向过渡轴一、右竖向过渡轴二、右齿轮轴，变速箱体内横向安装有左横向过渡轴、右横向过渡轴；左横向过渡轴、右横向过渡轴上分别安装有与竖向驱动轴两侧齿条相啮合传动的左直齿轮一、右直齿轮一，左横向过渡轴、右横向过渡轴上还分别安装有左伞齿轮一、右伞齿轮一，左伞齿轮一、右伞齿轮一分别与左竖向过渡轴一、右竖向过渡轴一上的左伞齿轮二、右伞齿轮二相啮合传动，左竖向过渡轴一、右竖向过渡轴一上还分别安装有左直齿轮二、右直齿轮二，左直齿轮二、右直齿轮二分别与左竖向过渡轴二、右竖向过渡轴二上的左直齿轮三、右直齿轮三相啮合传动，左竖向过渡轴二、右竖向过渡轴二上还分别安装有左直齿轮四、右直齿轮四，左直齿轮四、右直齿轮四分别与左齿轮轴、右齿轮轴上的左直齿轮五、右直齿轮五相啮合传动，左齿轮轴、右齿轮轴上分别带有直齿轮面；
所述的压电发电装置包括有多个层层垫置的发电单元，各层发电单元沿左齿轮轴、右齿轮轴的直齿轮面长度方向排布，所述发电单元包括椭圆环、以及位于椭圆环中部的旋转基板，旋转基板的左、右端面分别通过左半圆压块、右半圆压块与椭圆环相弹性压合，旋转基板中部设有嵌套孔，嵌套孔内设有内齿轮面，各层发电单元的旋转基板的内齿轮面分别与左齿轮轴、右齿轮轴上的直齿轮面相啮合传动，旋转基板左、右端面分别设有压头、基板导套，压头位于旋转基板左、右端面的中部，基板导套位于旋转基板左、右端面的两侧；左半圆压块、右半圆压块的弧顶处分别设有导电滚珠一、导电滚珠二，导电滚珠一、导电滚珠二与椭圆环内壁的导电环槽相滚动接触，左半圆压块、右半圆压块的端面上分别开有左压电片限位槽、右压电片限位槽，左半圆压块、右半圆压块的端面上分别安装有位于左压电片限位槽、右压电片限位槽外侧的左压电片、右压电片，左半圆压块、右半圆压块的端面上分别设有左导套、右导套，左导套、右导套内腔中分别设有伸缩弹簧，左导套、右导套分别与旋转基板左、右端面的基板导套相滑动套装配合；当伸缩弹簧处于松弛状态时，左半圆压块、右半圆压块分别位于椭圆环的长轴线上，左压电片、右压电片不变形，当伸缩弹簧处于最大压缩状态时，左半圆压块、右半圆压块位于椭圆环的短轴线上，旋转基板左、右端面的压头分别顶压于左压电片、右压电片外壁上，左压电片、右压电片内壁分别与左压电片限位槽、右压电片限位槽不接触，且左压电片、右压电片处于最大变形量。
2.根据权利要求1所述路面减速带压电发电装置，其特征在于，所述的减速带凹槽两侧壁上分别设有防水橡胶条，当弹性减速带受压后嵌入减速带凹槽内时，形成防水密封结构。
3.根据权利要求1所述路面减速带压电发电装置，其特征在于，所述的左压电片、右压电片外分别包裹有防护橡胶套。
4.根据权利要求1所述路面减速带压电发电装置，其特征在于，所述的旋转基板左、右端面的两侧分别设有两个基板导套，左半圆压块、右半圆压块端面的两侧分别设有两个左导套、右导套，两个基板导套分别与两个左导套、右导套相滑动套装配合。
5.根据权利要求1所述路面减速带压电发电装置，其特征在于，所述的预留凹槽内填充有防水填充物，防水填充物覆盖于传动装置、变速装置、压电发电装置外。
6.根据权利要求1所述路面减速带压电发电装置，其特征在于，所述的多个层层垫置的发电单元关于竖向驱动轴中心对称,且发电单元设置于道路轮迹带下方。
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2017
- 2017-09-27 CN CN201710891329.5A patent/CN107829895B/zh active Active
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