RO127602B1 - Reţea de cristale piezoelectrice integrate într-o anvelopă - Google Patents

Description

Invenția se referă la o rețea de cristale piezoelectrice integrate într-o anvelopă, destinată producerii de energie electrică în timpul rulării anvelopei pe carosabil.

Integrarea de cristale piezoelectrice în anvelope este cunoscută din stadiul tehnicii. O rețea de cristale piezoelectrice este introdusă într-una sau mai multe roți ale unui vehicul, cristalele din această rețea sunt deformate rând pe rând de greutatea vehiculului, ce apasă pe ele în momentul în care acestea ajung să fie situate, prin rotație, pe suprafața de contact dintre roată și suprafața de rulare. La fiecare deformare a cristalelor, curentul electric produs de acestea este transferat către vehicul, unde poate fi stocat sau consumat.

Astfel, cererea de brevet european EP1612059A1 descrie un ansamblu de anvelopă pneumatică având componente electronice autoalimentate integrate. Ansamblul cuprinde o structură de anvelopă, cu o coroană prevăzută cu o bandă de rulare exterioară, benzi de rulare pentru așezarea anvelopei pe jantă, pereți exteriori între benzile de rulare și coroană, precum și între coroana interioară și suprafețele laterale. Pe această structură este integrată o rețea piezoelectrică, astfel încât să genereze energie electrică odată cu deformarea structurii de anvelopă. Ansamblul mai cuprinde un modul de culegere de putere, cuplat electric cu rețeaua piezoelectrică, pentru a primi energia electrică generată în aceasta, și a furniza la ieșire o tensiune reglată. în afară de acestea, mai există și o serie de elemente electronice, conectate la modulul de culegere de putere, astfel încât să fie alimentate de puterea furnizată de modul. Se precizează că modulul de culegere de putere conține, printre altele, un redresor de tensiune și un dispozitiv de stocare a energiei, respectiv, un condensator

Dezavantajele unui astfel de ansamblu sunt că nu poate fi montat pe anvelope reșapate, iar în cazul în care vreunul dintre elementele electronice se defectează, este dificilă înlocuirea acestuia.

Problema tehnică constă în asigurarea unei integrări facile a rețelei de cristale în anvelopă, în vederea transformării energiei mecanice a vehiculului în mișcare în energie electrică.

Rețeaua de cristale piezoelectrice integrate într-o anvelopă, conform invenției, rezolvă problema tehnică prin aceea că este prevăzută cu un ansamblu constituit dintr-un prim suport montat pe jantă cu prizoane, prim suport de care este fixat un al doilea suport cu un rulment asigurat cu o siguranță, etanșarea dintre primul și al doilea suport făcându-se cu un simering de rotație.

Rețeaua de cristale piezoelectrice, conform invenției, prezintă următoarele avantaje:

- crește autonomia de deplasare a vehiculelor echipate cu aceste anvelope;

- este prietenoasă cu mediul;

- rețeaua este simplă și fiabilă;

- poate fi montată inclusiv pe anvelope reșapate.

Se dă, în continuare, un exemplu de realizare a invenției, în legătură cu fig. 1 ...3, ce reprezintă:

- fig. 1 - vedere în secțiune a unei porțiuni dintr-o anvelopă echipată cu rețea de cristale piezoelectrice, conform invenției;

- fig. 2 - un mod de dispunere a cristalelor în structura anvelopei;

- fig. 3 - vedere în secțiune a unui ansamblu de transmitere a energiei electrice din anvelopă în interiorul vehiculului.

Rețeaua conform invenției este formată din cristale piezoelectrice 1, amplasate între o tubulatură 2 și o suprafață de rulare 3 a anvelopei.

La punerea în mișcare a anvelopei, cristalele piezoelectrice sunt deformate rând pe rând de greutatea vehiculului, care le apasă în momentul în care ajung să fie situate, prin rotație, la contactul dintre suprafața de rulare 3 și carosabil. La fiecare deformare a cristalelor,

RO 127602 Β1 curentul electric produs de acestea este preluat și condus la baterii sau condensatoare 1 printr-un ansamblu alcătuit dintr-un prim suport 4, montat de jantă cu ajutorul unor prizoane

5. De primul suport 4 este fixat un al doilea suport 6, cu ajutorul unui rulment 7 și al unei 3 siguranțe 8. Preluarea curentului electric are loc prin cabluri de tensiune 9 și 10, care trec prin ansamblul asigurat de cele două suporturi 4 și 6. Etanșarea dintre cele două suporturi 5 se face cu ajutorul unui simering de rotație 11.

Pentru a obține costuri cât mai mici pentru producerea de anvelope piezoelectrice, 7 se folosesc anvelope reșapate. Rețeaua de cristale piezoelectrice este aplicată peste tubulatura anvelopei, după care procesul de reșapare continuă. Forma cristalelor este cea 9 disc, cu diametrul de 20 mm și o grosime de 1,3 mm. Dispunerea cristalelor în rețea se face din doi în doi (v. fig. 2), fiecare cristal fiind circumscris unui pătrat cu laturile de 20 mm. Cu 11 cristalele astfel dispuse pe suprafața tubulaturii, se poate calcula numărul de cristale ce încap pe suprafața tubulaturii: 13

N_c = (D_t*n*l)/8, în care: 15

D_t - diametrul exterior al tubulaturii anvelopei;

I - lățimea tubulaturii anvelopei. 17

Suprafața de contact dintre anvelopă și suprafața de rulare, în acest caz, este de aproximativ 160 cm², iar la un total de patru anvelope este de 640 cm². Pe această suprafață 19 este distribuită toată masa vehiculului, masa estimată este de 800 kg.

Astfel, rezultă o presiune aproximativă de 12,27 N/cm², sub care un cristal 21 piezoelectric dezvoltă 0,02 W.

De aici se deduce că la o rotație completă a unei anvelope sub presiunea constantă 23 de 12,27N/cm², se poate genera o putere Ρ_ή = N_c*0,02 [Wj.

Prin parcurgerea unei distanțe L, o anvelopă face un număr de rotații r: 25 r=L/(D_a*n), în care: 27

D_a- diametrul exterior al anvelopei.

Rezultă că, la parcurgerea unei distanțe L, rețeaua de cristale piezoelectrice dintr-o 29 anvelopă generează o putere de P_n = Γ*Ρ_ή [Wj.

Claims (4)

1. 3 Rețea de cristale piezoelectrice integrate într-o anvelopă, destinată producerii de energie electrică în timpul rulării anvelopei pe carosabil, și amplasată între tubulatură (2) și
2. 5 suprafața de rulare (3) a anvelopei, curentul electric produs de cristale (1) la rularea anvelopei pe carosabil fiind condus la baterii sau condensatoare cu cabluri de tensiune (9 și 10),
3. 7 caracterizată prin aceea că, pentru asigurarea unei integrări facile a cristalelorîn anvelopă, este prevăzută cu un ansamblu constituit dintr-un prim suport (4) montat pe jantă cu prizoane
4. 9 (5), de care prim suport (4) este fixat un al doilea suport (6), cu ajutorul unui rulment (7), și asigurat cu o siguranță (8), etanșarea dintre primul și al doilea suport făcându-se cu un 11 simering de rotație (11).