采用壓電材料的發電式減速帶的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種減速帶，特別是涉及一種采用壓電材料的發電式減速帶。
【背景技術】
[0002]目前，國外基于壓電晶體道路發電的試驗已經在大范圍內實施，但現有的發電減速帶大多是采用切割磁感線原理，而在少量采用壓電材料的發電減速帶未能充分利用車輛通過時損失的動能，它們大部分被力緩沖裝置所吸收，發電效率低。

【發明內容】

[0003]為了充分利用車輛通過減速帶時損失的能量，提高減速帶的發電效率。本發明的目的在于提供一種采用壓電材料的發電式減速帶，能較充分地將汽車減速過程損失的能量轉換為相對均勻穩定的電能儲存和利用，結構可靠。
[0004]本發明所采用的技術方案是:
在減速帶沿長度方向設有多個結構相同的發電單元，每個發電單元均在下底座上開有十字凹槽，下底座埋入路面，十字凹槽中心開沉孔，下底座上端十字凹槽與圓弧形上底座下端十字凸塊固定連接；圓弧頂座與圓弧形上底座中心凹槽構成滑動副，變導程蝸桿的一端伸入到十字凹槽中心沉孔中，變導程蝸桿的另一端與埋入圓弧頂座中心的軸承連接，圓弧頂座底面與圓弧形上底座臺肩用彈簧連接；四個帶偏置銷的蝸輪對稱安裝在下底座十字凹槽底面，分別與變導程蝸桿構成蝸輪副，每根連桿的一端分別與各自蝸輪的偏置銷連接，每根連桿的另一端分別與各自活動壓板組件中的滑塊耳環連接，每個活動壓板組件中的滑塊分別與各自十字槽構成滑動副，十字槽頂部分別設有壓電晶體。
[0005]所述變導程蝸桿上兩端的導程小，而中部導程大。
[0006]所述四個蝸輪上偏置銷的安裝初相位依次相差90°。
[0007]所述活動壓板組件，由滑塊和壓板兩部分組成，壓板接觸面大于或等于壓電晶體表面。
[0008]與【背景技術】相比，本發明具有的有益效果:
1、利用蝸輪蝸桿和曲柄滑塊機構實現基于壓電原理發電的力緩沖和增速過程，彈簧在壓縮和恢復過程都能帶動滑動壓板多次擠壓壓電材料，提高了車輛損失能量的利用率。
[0009]2、地下空間對稱分布的壓電晶體區域增大了發電面積，以蝸桿的軸為基準，在上下底座之間旋轉對稱地安裝著四組由蝸輪、連桿、滑動壓板組成的部件和壓電晶體，交替擠壓發電，不僅提高了發電效率，也增強了產生電流的穩定性。
[0010]3、采用的變導程蝸桿提高擠壓發電周期的均勻性，延長了裝置的壽命。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發明的結構簡圖。
[0012]圖2是地下裝置部分俯視圖。
[0013]圖中:1、圓弧頂座，2、軸承，3、四個彈簧，4、變導程蝸桿，5、四個帶偏置銷的蝸輪，6、四根連桿，7、四個活動壓板組件，8、四組壓電晶體，9、下底座，10、上底座。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明。
[0015]如圖1、圖2所示，本發明在減速帶沿長度方向設有多個結構相同的發電單元，多個結構相同的發電單元在減速帶可等距或不等距布置。每個發電單元均包括:圓弧頂座1，軸承2，四個彈簧3，變導程蝸桿4，四個帶偏置銷的蝸輪5，四根連桿6，四個活動壓板組件7，四組壓電晶體8，下底座9和上底座10 ;下底座9上開有十字凹槽，下底座9埋入路面，十字凹槽中心開沉孔，下底座9上端十字凹槽與圓弧形上底座10下端十字凸塊固定連接，圓弧頂座I與圓弧形上底座10中心凹槽構成滑動副，變導程蝸桿4的一端伸入到十字凹槽中心沉孔中，變導程蝸桿4的另一端與埋入圓弧頂座I中心的軸承2連接，圓弧頂座I底面與圓弧形上底座10臺肩用四個彈簧3連接，四個帶偏置銷的蝸輪5對稱安裝在下底座9十字凹槽底面，分別與變導程蝸桿4構成蝸輪副，每根連桿6的一端分別與各自蝸輪的偏置銷連接，每根連桿的另一端分別與各自活動壓板組件7中的滑塊耳環連接，每個活動壓板組件中的滑塊分別與各自十字槽構成滑動副，十字槽頂部分別設有壓電晶體8。
[0016]所述變導程蝸桿4上兩端的導程小，而中部導程大。
[0017]所述四個帶偏置銷的蝸輪5上偏置銷的安裝初相位依次相差90°。
[0018]所述活動壓板組件7，由滑塊和壓板兩部分組成，壓板接觸面大于或等于壓電晶體表面。
[0019]本發明的工作原理和過程是:
當車輛駛過減速帶時，車輪先下壓減速帶的圓弧頂座，此時，彈簧壓縮，變導程蝸桿隨著滾動軸承下移，并且發生轉動帶動與之配合的四個帶偏置銷的蝸輪轉動，繼而帶偏置銷的蝸輪通過其偏置銷帶動與之鉸接的連桿移動，最后連桿帶動滑動壓板組件擠壓壓電晶體發電。當車輪經過后，被壓縮的彈簧恢復原形，儲存在彈簧中的變形能釋放，帶動圓弧頂座和變導程蝸桿向上運動，變導程蝸桿并發生轉動；變導程蝸桿驅動與之配合的帶偏置銷的蝸輪轉動，帶有偏置銷的蝸輪帶動連桿移動，連桿帶動滑動壓板組件擠壓晶體發電，存儲于蓄電裝置，供路燈照明使用。
[0020]其中，四組由帶偏置銷的蝸輪、連桿、滑動壓板組件組成的部件和壓電晶體的安裝位置與工作過程:
四組由帶偏置銷的蝸輪、連桿、滑動壓板組件組成的部件以變導程蝸桿的軸為基準，在上下底座之間旋轉對稱地安裝，壓電晶體固定于下底座內四壁并與活動壓板組件的壓板對應，其中帶偏置銷蝸輪的偏置銷相位角依次相差90°。則相鄰的兩組部件擠壓壓電材料相差半個周期，相對的兩組部件步調相同。當相對的一對部件的活動壓板組件距離壓電晶體最近時，另一對部件的滑動壓板則距離壓電晶體最遠，依次交替擠壓。該種排列方式可以減小擠壓壓電晶體的未發電時間，提高發電的連續性。
[0021]變導程蝸桿提高壓電周期均勻性工作原理和過程:
圓弧頂座在受到車輛的壓力向下運動，在變導程蝸桿下移整個行程中，其下移速度先變大后變小。若采用常規的等導程蝸桿，蝸輪轉速也是先變大后變小，對應的每一個擠壓壓電晶體的發電周期先變小后變大；同樣，當車輛離開后，圓弧頂座受到彈簧壓力向上運動，對應的發電周期也是先變小后變大。
[0022]此處采用兩端小導程、中間大導程的變導程蝸桿傳動。當圓弧頂座在受到車輛的壓力向下運動，在前一半行程中，變導程蝸桿向下移動的速度先由小變為最大值，速度變化可以使帶偏置銷的蝸輪轉速由小變大；但隨著變導程蝸桿向下移動，其導程由小變大，小導程傳動可以加快帶偏置銷的蝸輪的轉速，大導程傳動可以減緩帶偏置銷的蝸輪轉速；則通過變導程蝸桿下移速度和變導程傳動兩者對帶偏置銷的蝸輪轉速的綜合影響，可以使帶偏置銷的蝸輪轉速穩定與某個轉速附近，對應的每一個擠壓壓電晶體的發電周期也穩定于某值；在后一半的行程中，傳動特性與前半行程對稱，發電小周期也變得相對穩定。同樣的，當車輛離開后，彈簧回復過程中情況類似，發電小周期相對穩定。在整個車輛經過的過程中，利用變導程蝸桿傳動使得不均勻變化的發電周期得到彌補變得均勻，從而可提高發電的效率，并延長整個裝置的壽命。
[0023]長滑塊和薄壓板組合成的活動壓板組件可以提高機構穩定性和發電量。滑塊較長，縱向面積小，壓板較薄，縱向面積大。滑動壓板在固定上底座和下底座組合構成的導軌中運動，長滑塊增強滑動壓板運動的穩定性，薄壓板增加和壓電晶體的擠壓面積，提升了發電量。
【主權項】
1.一種采用壓電材料的發電式減速帶，其特征在于:在減速帶沿長度方向設有多個結構相同的發電單元，每個發電單元均在下底座上開有十字凹槽，下底座埋入路面，十字凹槽中心開沉孔，下底座上端十字凹槽與圓弧形上底座下端十字凸塊固定連接；圓弧頂座與圓弧形上底座中心凹槽構成滑動副，變導程蝸桿的一端伸入到十字凹槽中心沉孔中，變導程蝸桿的另一端與埋入圓弧頂座中心的軸承連接，圓弧頂座底面與圓弧形上底座臺肩用彈簧連接；四個帶偏置銷的蝸輪對稱安裝在下底座十字凹槽底面，分別與變導程蝸桿構成蝸輪畐IJ，每根連桿的一端分別與各自蝸輪的偏置銷連接，每根連桿的另一端分別與各自活動壓板組件中的滑塊耳環連接，每個活動壓板組件中的滑塊分別與各自十字槽構成滑動副，十字槽頂部分別設有壓電晶體。
2.根據權利要求1所述的一種采用壓電材料的發電式減速帶，其特征在于:所述變導程蝸桿上兩端的導程小，而中部導程大。
3.根據權利要求1所述的一種采用壓電材料的發電式減速帶，其特征在于:所述四個帶偏置銷的蝸輪上偏置銷的安裝初相位依次相差90°。
4.根據權利要求1所述的一種采用壓電材料的發電式減速帶，其特征在于:所述活動壓板組件，由滑塊和壓板兩部分組成，壓板接觸面大于或等于壓電晶體表面。
【專利摘要】本發明公開了一種采用壓電材料的發電式減速帶。在減速帶上設有多個相同的發電單元，發電單元的下底座上開有十字凹槽，下底座與上底座下端固定連接；圓弧頂座與上底座中心凹槽構成滑動副，變導程蝸桿的一端伸入到十字凹槽中心沉孔中，另一端與埋入圓弧頂座中心的軸承連接，圓弧頂座與圓弧形上底座用彈簧連接；四個帶偏置銷的蝸輪對稱安裝在下底座十字凹槽底面與變導程蝸桿構成蝸輪副，每根連桿的一端與各自蝸輪的偏置銷連接，另一端與各自活動壓板組件中的滑塊耳環連接，每個滑塊與各自十字槽構成滑動副，十字槽頂部均設有壓電晶體。通過連桿帶動滑動壓板擠壓壓電晶體使其發電，能夠充分利用車輛通過時損失的能量，產生相對穩定的電流。
【IPC分類】H02N2-18, E01F9-047
【公開號】CN104638976
【申請號】CN201510052557
【發明人】馮培恩, 婁元靜, 邱清盈
【申請人】浙江大學
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年2月2日