CN109203843A - 螺杆式车胎能量回收组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轮胎能量回收领域，具体涉及了一种螺杆式车胎能量回收组件，包括轮毂、安装在轮毂外圆周的轮胎以及输出轴、传动机构和取能装置；输出轴转动连接于轮毂，取能装置包括转动连接于轮毂的螺杆和不可相对转动地连接于轮毂且能够沿轮毂的径向方向滑动的螺母，螺杆的轴线沿轮毂的径向方向布置，螺母活动地配合连接于螺杆，螺母的一端抵接于轮胎的内壁；传动机构包括固接于螺杆的传动齿轮和连接于输出轴的传动装置，传动装置的外圆周设有轮齿，轮齿和传动齿轮啮合。通过取能装置的螺杆和螺母的配合以将轮胎压缩形变的直线运动转化为螺杆的旋转运动，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

螺杆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，特别是涉及一种螺杆式车胎能量 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螺杆式车胎能量回 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，本发明提供了一种螺杆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螺杆和不可相对转动 地连接于所述轮毂且能够沿所述轮毂的径向方向滑动的螺母，所述螺 杆的轴线沿所述轮毂的径向方向布置，所述螺母活动地配合连接于所 述螺杆，所述螺母的一端抵接于所述轮胎的内壁；

所述传动机构包括连接于所述螺杆的传动齿轮和连接于所述输 出轴的传动装置，所述传动装置的外圆周设有轮齿，所述轮齿和传动 齿轮啮合。

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 螺母的一端抵接于所述传导部上。

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，所述螺杆转动连接于所述筒体的一端且 二者同轴设置，所述螺母不可相对转动地设于所述筒体内且所述螺母 能够沿其轴线在所述筒体内滑动。

作为优选的，所述取能装置还包括传动杆，所述传动杆的两端分 别抵接于所述轮胎的内壁和螺母的一个端面上。

作为优选的，所述传动杆和轮毂之间设有弹性件，所述弹性件套 设于所述传动杆外。

作为优选的，所述轮毂的其中一个端面上开设有将所述传动机构 暴露于外界的开口以及用于遮盖所述开口的端盖，所述端盖可拆卸地 连接于所述轮毂。

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，还包括油箱、第一油泵和连通于所述油腔的油压传 感器，所述油箱分别连通于所述油腔和第一油泵，所述第一油泵的排 液口通过单向阀连通于所述油腔，所述油腔和油箱之间还设有用于将 所述油腔内的油液压力保持在一预设值的液压阀。

作为优选的，还包括第二油泵和用于冷却油液的冷却装置，所述 冷却装置分别连通于所述油腔和第二油泵，所述第二油泵的排液口连 通于所述冷却装置。

本发明的螺杆式车胎能量回收组件，在轮胎和轮毂之间设置取能 装置，通过取能装置的螺杆和螺母的配合以将轮胎压缩形变的直线运 动转化为螺杆的旋转运动，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是本发明实施例的螺杆式车胎能量回收组件的外部结构示意 图；

图2是本发明实施例的螺杆式车胎能量回收组件的轴向剖面示意 图；

图3是本发明实施例的螺杆式车胎能量回收组件的取能装置结构 示意图；

图4是本发明实施例的螺杆式车胎能量回收组件的径向剖面示意 图；

图5是本发明实施例的螺杆式车胎能量回收组件的传动机构的部 分结构示意图；

图6是本发明实施例的螺杆式车胎能量回收组件的润滑冷却系统 的结构示意图。

其中，1、轮毂；11、发电机；12、开口；13、端盖；14、油腔； 2、轮胎；21、传导部；211、小端；212、大端；3、输出轴；4、传 动机构；41、传动齿轮；42、传动装置；421、轮齿；5、取能装置； 51、螺杆；52、螺母；53、筒体；54、传动杆；55、推板；6、弹性 件；7、润滑冷却系统；71、油箱；72、第一油泵；73、油压传感器； 74、单向阀；75、液压阀；76、第二油泵；77、冷却装置；78、温度 传感器。

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6所示，示意性地显示了本发明的螺杆式车胎能量回 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4和多个取能装置5。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5包括转动连接于轮毂1的螺杆 51和不可相对转动地连接于轮毂1且能够沿轮毂1的径向方向滑动 的螺母52，螺母52活动地配合连接于螺杆51，且螺母52的一端抵 接于轮胎2内的底壁上，其中，螺杆51和螺母52优选为滚珠螺杆组 件，即螺杆51和螺母52之间设有滚珠。如图4和图5所示，传动机 构4包括连接于螺杆51的传动齿轮41和连接于输出轴3的传动装置 42，传动装置42的外圆周设有轮齿421，轮齿421和传动齿轮41啮 合，在本实施例中，传动装置42为锥齿轮。优选的，传动齿轮41和螺杆51之间设有单向轴承(未标示)，单向轴承的内圈固接于螺杆 51，单向轴承的外圈固接于传动齿轮41，使得轮胎2在压缩时螺杆 51通过单向轴承带动传动齿轮41转动，而轮胎2在回弹时螺杆51 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，此时螺 杆51无法带动传动齿轮41转动，避免传动机构4等负载降低轮胎2 的回弹速度。

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，此时螺母52被轮胎2推动并沿着螺杆51的轴向运动，螺杆 51在螺母52的驱动下产生旋转运动，固接于螺杆51的传动齿轮41 将动力由传动装置42传递至输出轴3，以此完成轮胎2形变能量的回收。当然，为了将机械旋转运动转化为电能，如图2，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。

具体地，轮胎2内的底壁上环绕地设有一圈传导部21，螺母52 的一端抵接于传导部21上，传导部21和轮胎2为一体化结构。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和螺母52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螺母52，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。

结合图3所示，取能装置5还包括传动杆54和中空的筒体53， 筒体53的轴线沿轮毂1的径向方向布置，在本实施例中，筒体53和 轮毂1为一体化结构。螺杆51转动连接于筒体53的一端且二者同轴 设置，螺母52不可相对转动地设于筒体53内且螺母52能够沿其轴 线在筒体53内滑动，可以理解的是，筒体53的内侧壁上设有一沿筒 体53轴线方向布置的导槽(未图示)，螺母52的外侧壁上设有滑块 (未图示)，滑块活动地配合连接于导槽，使得螺母52能够在筒体 53内沿其轴线方向来回滑动，同时还能确保螺母52和筒体53不会 产生相对旋转。传动杆54的两端分别抵接在传导部21上和螺母52 的一个端面上，传动杆54连接于螺母52的这一端还活动地内嵌于筒 体53，筒体53能够限制传动杆54在垂直于传动杆54的长度方向上 摆动，而传动杆54还连接于轮胎2的传导部21，这使得传动杆54 还能够进一步抑制轮胎2在轮胎2轴向上的形变。传动杆54上还套 设有弹性件6，弹性件6的两端分别连接于轮毂1的外圆周面和传动 杆54的末端(即传动杆54抵接在轮胎2的内侧壁上的一端)，弹性件6优选为弹簧，弹性件6用于驱动传动杆54复位(即弹性件6用 于在轮胎2回弹时驱动螺母52复位)，以待下一次的轮胎2压缩的能 量回收。具体地，传动杆54抵接在轮胎2的内侧壁的一端上还设有 推板55，推板55的一侧连接于传动杆54，另一侧抵接在传导部21 上，推板55垂直于传动杆54的长度方向，弹性件6的一端抵接在轮 毂1的外圆周面，弹性件6的另一端抵接在推板上。

为了便于传动机构4的拆卸检修，轮毂1的其中一个端面上开设 有将传动机构4暴露于外界的开口12以及用于遮盖开口12的端盖 13，端盖13可拆卸地连接于轮毂1。

如图2和图6所示，为了对传动机构4进行润滑，轮毂1内具有 一充满油液的油腔14，传动机构4设于所述油腔14内，即传动机构 4浸泡在油腔14的油液中。由于油腔14难免会产生油液泄漏，因此 需要安装补油系统。该补油系统包括油箱71、第一油泵72和连通于油腔14的油压传感器73，油箱71分别连通于油腔14和第一油泵72， 第一油泵72的排液口通过单向阀74连通于油腔14，油腔14和油箱 71之间还设有用于将油腔14内的油液压力保持在一预设值的液压阀 75。油压传感器73实时检测油腔14内的油液压力，当油腔14内的 油液压力下降，第一油泵72启动并朝油腔14内补油增压，以确保油 腔14内的油液始终处于充盈状态。液压阀75则是确保油腔14内的 油液压力始终保持在一预设值或预设的范围内，液压阀75可以是溢 流阀、顺序阀等具有开启压力限制的阀体。

而对于某些车速较高的汽车来说，取能装置5在单位时间内回收 的能量较多，传动机构4中的传动齿轮41和传动装置42运转速度较 快，因而需要冷却系统对油腔14内的油液进行冷却。该冷却系统包 括温度传感器78、第二油泵76和用于冷却油液的冷却装置77，冷却 装置77分别连通于油腔14和第二油泵76，第二油泵76的排液口连 通于冷却装置77，温度传感器78则是检测油腔14的温度。当然， 如果将冷却装置77直接连通于油箱71，冷却装置77则是间接地连 通于油腔14，冷却装置77同样能够对油液进行冷却。当油腔14的 温度升高到一预设值时，第二油泵76启动并将油腔14内的油液泵入 冷却装置77，冷却装置77上设有冷却翅片(未图示)和用于为冷却 翅片鼓风降温的冷却风扇(未图示)。

综上所述，本发明的螺杆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5，通过取能装置5的螺杆51和螺母52的配合 以将轮胎2压缩形变的直线运动转化为螺杆51的旋转运动，再通过 传动机构4将多个取能装置5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)

1.一种螺杆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螺杆和不可相对转动地连接于所述轮毂且能够沿所述轮毂的径向方向滑动的螺母，所述螺杆的轴线沿所述轮毂的径向方向布置，所述螺母活动地配合连接于所述螺杆，所述螺母的一端抵接于所述轮胎的内壁；

所述传动机构包括连接于所述螺杆的传动齿轮和连接于所述输出轴的传动装置，所述传动装置的外圆周设有轮齿，所述轮齿和传动齿轮啮合。

2.根据权利要求1所述的螺杆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，所述螺母的一端抵接于所述传导部上。

3.根据权利要求1所述的螺杆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。

4.根据权利要求1所述的螺杆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，所述螺杆转动连接于所述筒体的一端且二者同轴设置，所述螺母不可相对转动地设于所述筒体内且所述螺母能够沿其轴线在所述筒体内滑动。

5.根据权利要求1所述的螺杆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，所述传动杆的两端分别抵接于所述轮胎的内壁和螺母的一个端面上。

6.根据权利要求5所述的螺杆式车胎能量回收组件，其特征在于，所述传动杆和轮毂之间设有弹性件，所述弹性件套设于所述传动杆外。

7.根据权利要求1所述的螺杆式车胎能量回收组件，其特征在于，所述轮毂的其中一个端面上开设有将所述传动机构暴露于外界的开口以及用于遮盖所述开口的端盖，所述端盖可拆卸地连接于所述轮毂。

8.根据权利要求1所述的螺杆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。

9.根据权利要求8所述的螺杆式车胎能量回收组件，其特征在于，还包括油箱、第一油泵和连通于所述油腔的油压传感器，所述油箱分别连通于所述油腔和第一油泵，所述第一油泵的排液口通过单向阀连通于所述油腔，所述油腔和油箱之间还设有用于将所述油腔内的油液压力保持在一预设值的液压阀。

10.根据权利要求8所述的螺杆式车胎能量回收组件，其特征在于，还包括第二油泵、用于冷却油液的冷却装置和用于检测油腔温度的温度传感器，所述冷却装置分别连通于所述油腔和第二油泵，所述第二油泵的排液口连通于所述冷却装置。