CN108973673A - 直齿式车胎能量回收组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及轮胎能量回收领域，具体涉及了一种直齿式车胎能量回收组件，包括轮毂、轮胎、输出轴、传动机构和多个取能装置；输出轴转动连接于轮毂且二者同轴设置；取能装置包括转动连接于轮毂的第一齿轮和能够沿轮毂的径向方向滑移的齿条，第一齿轮啮合于齿条，齿条的一端抵接于轮胎的内壁；传动机构包括行星齿轮组和第二齿轮，太阳齿轮连接于输出轴，行星架固接于轮毂，外齿圈的外圆周设有轮齿，轮齿和第二齿轮相啮合，第二齿轮固接于第一齿轮且二者同轴设置。通过取能装置的第一齿轮和齿条的配合以将轮胎压缩形变的直线运动转化为第一齿轮的旋转运动，再通过传动机构将多个取能装置的动力传递至输出轴，完成轮胎形变能量的回收。

Description

直齿式车胎能量回收组件
技术领域
本发明涉及轮胎能量回收领域，特别是涉及一种直齿式车胎能量回收组件。
背景技术
汽车是主要的交通工具，全球汽车需求量和保有量巨大，并持续增长。汽车的行驶造成的能源消耗和环保问题日益凸显，节能减排已成为汽车发展的重要方向。而能量回收是目前节能减排的重要手段之一。汽车轮胎因承载汽车的重力产生较大的形变，致使轮胎与路面之间产生了较大摩擦力，造成汽车动力的无功损耗较大，从此增加了能源的消耗。那么，如能将这种轮胎的形变所产生的能量进行回收利用，将会大幅节省汽车的能源消耗，达到节能减排的目的。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种直齿式车胎能量回收组件，以解决目前无法回收汽车轮胎形变所消耗的能量的问题。
基于此，本发明提供了一种直齿式车胎能量回收组件，包括轮毂以及安装在所述轮毂外圆周的轮胎，还包括输出轴、传动机构和多个取能装置；
所述输出轴转动连接于所述轮毂且二者同轴设置；
所述取能装置包括转动连接于所述轮毂的第一齿轮和活动地配合连接于所述轮毂且能够沿所述轮毂的径向方向滑移的齿条，所述齿条的长度方向沿所述轮毂的径向方向布置，所述第一齿轮啮合于所述齿条，所述齿条的一端抵接于所述轮胎的内壁；
所述传动机构包括行星齿轮组和第二齿轮，所述行星齿轮组包括外齿圈、行星齿轮、行星架和太阳齿轮，所述太阳齿轮连接于所述输出轴，所述行星架固接于所述轮毂，所述外齿圈的外圆周设有轮齿，所述轮齿和第二齿轮相啮合，所述第二齿轮连接于所述第一齿轮且二者同轴设置。
作为优选的，所述轮胎内的底壁上环绕地设有一圈传导部，所述齿条的一端抵接于所述传导部的顶面上。
作为优选的，所述传导部的顶面和所述轮胎的胎唇在所述轮胎的径向上的间距为8～45mm。
作为优选的，还包括固设于所述轮毂内的发电机，所述发电机的主轴连接于所述输出轴。
作为优选的，所述取能装置还包括中空的筒体，所述筒体的轴线沿所述轮毂的径向方向布置，所述齿条的一端活动地内嵌于所述筒体内且所述齿条能够沿筒体的轴线滑移，所述第一齿轮转动连接于所述筒体。
作为优选的，所述取能装置还包括传动杆，所述传动杆的一端连接于所述齿条，另一端抵接于所述轮胎的内壁。
作为优选的，所述轮毂内具有一充满油液的油腔，所述传动机构设于所述油腔内。
作为优选的，所述轮毂内还设有连通于所述油腔的油缸，所述油缸的活塞的正面与油液接触，所述油缸的活塞的背面抵靠在连接于所述油缸内一端的弹性件。
作为优选的，所述油腔的内侧壁上设有连通于外界的排空阀。
作为优选的，所述油腔内的油液压力大于所述轮胎内的气体压力。
本发明的直齿式车胎能量回收组件，在轮胎和轮毂之间设置取能装置，通过取能装置的第一齿轮和齿条的配合以将轮胎压缩形变的直线运动转化为第一齿轮的旋转运动，再通过传动机构将多个取能装置的动力传递至输出轴，完成轮胎形变能量的回收。
附图说明
图1是本发明实施例的直齿式车胎能量回收组件的外部结构示意图；
图2是本发明实施例的直齿式车胎能量回收组件的径向剖面示意图；
图3是本发明实施例的直齿式车胎能量回收组件的取能装置结构示意图；
图4是本发明实施例的直齿式车胎能量回收组件的传动机构示意图；
图5是本发明实施例的直齿式车胎能量回收组件的油腔和传导部结构示意图。
其中，1、轮毂；11、发电机；12、油腔；13、油缸；131、弹性件；132、活塞；14、排空阀；2、轮胎；21、传导部；211、小端；212、大端；3、输出轴；4、取能装置；41、第一齿轮；42、齿条；43、筒体；44、传动杆；45、弹性件；5、传动机构；51、第二齿轮；52、外齿圈；521、轮齿；53、行星齿轮；54、行星架；55、太阳齿轮。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
结合图1至4所示，示意性地显示了本发明的直齿式车胎能量回收组件，包括轮毂1、安装在轮毂1外圆周的轮胎2以及输出轴3、传动机构5和多个取能装置4。输出轴3转动连接于轮毂1且输出轴3和轮毂1同轴设置。取能装置4包括转动连接于轮毂1的第一齿轮41和活动地配合连接于轮毂1且能够沿轮毂1的径向方向滑移的齿条42，齿条42的长度方向沿轮毂1的径向方向布置，第一齿轮41啮合于齿条42，齿条42的一端抵接于轮胎2的内壁。传动机构5包括行星齿轮组和第二齿轮51，行星齿轮组包括外齿圈52、行星齿轮53、行星架54和太阳齿轮55，太阳齿轮55连接于输出轴3，行星架54固接于轮毂1，外齿圈52的外圆周设有轮齿521，轮齿521和第二齿轮51相啮合，第二齿轮51连接于第一齿轮41且二者同轴设置。进一步的，第二齿轮51和第一齿轮41之间设有单向轴承(未图示)，单向轴承的内圈固接于第一齿轮41，单向轴承的外圈固接于第二齿轮51，使得轮胎2在压缩时第一齿轮41带动第二齿轮51转动，相反地，轮胎2在回弹时第一齿轮41的旋转方向相反，单向轴承的内圈和外圈处于动力隔离状态，第一齿轮41无法带动第二齿轮51转动，避免传动机构5等负载降低轮胎2的回弹速度。
其中，如图4所示，外齿圈52的内侧壁上设有与行星齿轮53啮合的内齿，多个行星齿轮53分别转动连接在行星架54上，太阳齿轮55的轴线和外齿圈52的轴线重合，且太阳齿轮55分别啮合于多个行星齿轮53。
当轮胎2接触地面时，轮胎2内的底壁和轮毂1的外圆周面的间距缩小，此时齿条42被轮胎2的内壁推动并沿齿条42的长度方向运动，第一齿轮41在齿条42的驱动下转动，同时第二齿轮51跟随第一齿轮41转动并带动行星齿轮组的外齿圈52转动，由于行星架54固接于轮毂1，因此外齿圈52转动时会将动力输出至太阳齿轮55，再由太阳齿轮55将动力传递至输出轴3，以此完成轮胎2形变能量的回收。由于第二齿轮51啮合于外齿圈52的外圆周的轮齿521，相较于某些行星齿轮传动装置将行星齿轮53作为动力输入件，并将太阳齿轮55作为动力输出件，本发明的外齿圈52的轮齿521能够啮合连接于更多的作为动力输入件的第二齿轮51，即传动机构5能够将更多的取能装置4的动力传递到输出轴3上。
为了将机械旋转运动的能量转化为电能，轮毂1内还固设有发电机11，发电机11的主轴连接于输出轴3。
进一步的，轮胎2内的底壁上环绕地设有一圈传导部21，结合图5所示，齿条42的一端抵接于传导部21的顶面上，传导部21和轮胎2可以是一体化结构。传导部21的顶面和轮胎2的胎唇在轮胎2的径向上的间距为8～45mm，优选为40mm。从轮胎2的截面上看，轮胎2的轮廓为U形结构，传导部21的轮廓为梯形结构，其中，该梯形结构的大端212连接在轮胎2内的底壁上，该梯形结构的小端211和齿条42的一端相互抵接。传导部21不仅能将轮胎2压缩时的动力传递至齿条42，还在一定程度上增加了轮胎2的底壁厚度，使得轮胎2不易被刺穿，同时，截面呈梯形结构的传导部21还能抑制轮胎2在轮胎2轴向上的形变(在车辆转弯时一般会产生此类形变)，以此抑制轮胎2的发热。尤其是传导部21的顶面和齿条42的一端相互抵接，齿条42能够对传导部21的自由度造成一定的限制，进一步抑制轮胎2在轮胎2的轴向上的形变。
结合图3所示，取能装置4还包括传动杆44和中空的筒体43，筒体43的轴线沿轮毂1的径向方向布置，齿条42的一端活动地内嵌于筒体43内且齿条42能够沿筒体43的轴线滑移，筒体43内还设有弹性件45，弹性件45优选为弹簧，弹性件45的两端分别抵接在筒体43内的一端和齿条42的一端上，弹性件45用于在轮胎2回弹时将齿条42复位，以待下一次轮胎2压缩的能量回收；第一齿轮41转动连接于筒体43，传动杆44的一端连接于齿条42，另一端抵接于轮胎2的内壁。该筒体43可拆卸地连接于轮毂1，当某一筒体43损坏，维修人员可单独拆卸轮毂1上的损坏筒体43，以便快速维修更换损坏件。
为了对传动机构5进行润滑，轮毂1内具有一充满油液的油腔12，如图5，传动机构5设有油腔12内，即传动机构5浸泡在油腔12的油液中。由于油腔12难免会产生油液泄漏，因此轮毂1内还设有连通于油腔12的油缸13，油缸13的活塞132的正面与油液接触，油缸13的活塞132的背面抵靠在连接于油缸13内一端的弹性件131，其中，弹性件131优选为弹簧。在弹性件131的弹力作用下，活塞132始终推动油液由油缸13流入油腔12，因此油腔12内的油液总是处于充盈的状态。同时，为了防止轮胎2内充入的空气泄漏至油腔12内，油腔12内的油液压力大于轮胎2内的气体压力，因为液体的粘度较大，而气体的粘度较小，所以液体比气体更容易密封，油腔12内的油液压力大于轮胎2内的气体压力可有效阻止气体进入油腔12。另外，油腔12的内侧壁上设有连通于外界的排空阀14，即便油腔12内混入了空气，在车轮旋转时，当排空阀14运动到相较于油腔12的较高位置时，此时由于油腔12内的空气始终处于油腔12的最高位置，排空阀14即可将油腔12内的空气排出。
综上所述，本发明的直齿式车胎能量回收组件，在轮胎2和轮毂1之间设置取能装置4，通过取能装置4的第一齿轮41和齿条42的配合以将轮胎2压缩形变的直线运动转化为第一齿轮41的旋转运动，再通过传动机构5将多个取能装置4的动力传递至输出轴3，完成轮胎2形变能量的回收。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种直齿式车胎能量回收组件，包括轮毂以及安装在所述轮毂外圆周的轮胎，其特征在于，还包括输出轴、传动机构和多个取能装置；
所述输出轴转动连接于所述轮毂且二者同轴设置；
所述取能装置包括转动连接于所述轮毂的第一齿轮和活动地配合连接于所述轮毂且能够沿所述轮毂的径向方向滑移的齿条，所述齿条的长度方向沿所述轮毂的径向方向布置，所述第一齿轮啮合于所述齿条，所述齿条的一端抵接于所述轮胎的内壁；
所述传动机构包括行星齿轮组和第二齿轮，所述行星齿轮组包括外齿圈、行星齿轮、行星架和太阳齿轮，所述太阳齿轮连接于所述输出轴，所述行星架固接于所述轮毂，所述外齿圈的外圆周设有轮齿，所述轮齿和第二齿轮相啮合，所述第二齿轮连接于所述第一齿轮且二者同轴设置。
2.根据权利要求1所述的直齿式车胎能量回收组件，其特征在于，所述轮胎内的底壁上环绕地设有一圈传导部，所述齿条的一端抵接于所述传导部的顶面上。
3.根据权利要求2所述的直齿式车胎能量回收组件，其特征在于，所述传导部的顶面和所述轮胎的胎唇在所述轮胎的径向上的间距为8～45mm。
4.根据权利要求1所述的直齿式车胎能量回收组件，其特征在于，还包括固设于所述轮毂内的发电机，所述发电机的主轴连接于所述输出轴。
5.根据权利要求1所述的直齿式车胎能量回收组件，其特征在于，所述取能装置还包括中空的筒体，所述筒体的轴线沿所述轮毂的径向方向布置，所述齿条的一端活动地内嵌于所述筒体内且所述齿条能够沿筒体的轴线滑移，所述第一齿轮转动连接于所述筒体。
6.根据权利要求1所述的直齿式车胎能量回收组件，其特征在于，所述取能装置还包括传动杆，所述传动杆的一端连接于所述齿条，另一端抵接于所述轮胎的内壁。
7.根据权利要求1所述的直齿式车胎能量回收组件，其特征在于，所述轮毂内具有一充满油液的油腔，所述传动机构设于所述油腔内。
8.根据权利要求7所述的直齿式车胎能量回收组件，其特征在于，所述轮毂内还设有连通于所述油腔的油缸，所述油缸的活塞的正面与油液接触，所述油缸的活塞的背面抵靠在连接于所述油缸内一端的弹性件。
9.根据权利要求7所述的直齿式车胎能量回收组件，其特征在于，所述油腔的内侧壁上设有连通于外界的排空阀。
10.根据权利要求7所述的直齿式车胎能量回收组件，其特征在于，所述油腔内的油液压力大于所述轮胎内的气体压力。
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