無源自適應磁流變減速帶的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無源自適應磁流變減速帶，主要包括齒輪軸、圓柱齒條、減速帶、繞組、定子鐵芯、環(huán)形磁鐵、環(huán)形磁軛、多盤式磁流變制動器和實時電能控制模塊，圓柱齒條的上端與減速帶固定連接，下端開設有一個盲孔，盲孔套在定子鐵芯的外表面，定子鐵芯的外表面繞有繞組，環(huán)形磁鐵和環(huán)形磁軛間隔地堆疊在圓柱齒條下端的盲孔內(nèi)，同時，圓柱齒條的下端還連接到支撐彈簧Ⅱ和壓電發(fā)電裝置Ⅱ上，齒輪軸與圓柱齒條配合，齒輪軸上安裝有多盤式磁流變制動器。本發(fā)明能夠根據(jù)駛過車輛的車速大小，實時、自動地調(diào)節(jié)減速帶的剛度，對低速車輛基本沒有阻礙作用，增加了乘坐舒適感，保護了車輛和減速帶，對高速車輛實現(xiàn)減速，起到合理的提醒和懲罰的作用。
【專利說明】無源自適應磁流變減速帶

【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種道路上用的減速帶，尤其是一種對低速車輛的沖擊震動和顛簸極 小、剛度隨車速實時自動可調(diào)、自供電的磁流變減速帶。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科技的進步、人類生活的改善以及道路交通事業(yè)的快速發(fā)展，我國每年的汽 車總量都在急劇增長。汽車產(chǎn)量和銷量的不斷增長，一方面帶動了國民經(jīng)濟的發(fā)展，另一 方面也使得我國的道路交通安全形勢越來越嚴峻，交通事故次數(shù)、傷亡人數(shù)只增不減。其 中，超速行駛是道路交通事故的第一殺手。因此，在公路道口、工礦企業(yè)、學校、住宅小區(qū)入 口等需要車輛減速慢行的路段和容易引發(fā)交通事故的路段鋪設減速帶，可以強迫過往車輛 減速，在很大程度上度減少了各交通要道口的事故發(fā)生。減速帶，作為新型交通專用安全設 置，在世界各地的道路中得到了廣泛的使用。
[0003] 減速帶也叫減速壟，是安裝在公路上使經(jīng)過的車輛減速的交通設施，形狀一般為 條狀，也有點狀的，材質(zhì)主要是橡膠，也有是金屬的，一般以黃色和黑色相間以引起視覺注 意，使路面稍微拱起以達到車輛減速目的?，F(xiàn)有的減速帶無法辨別車輛是否超速，對任何經(jīng) 過的車輛均產(chǎn)生限速作用，限速時車輛產(chǎn)生的跳車、顛簸現(xiàn)象，不僅會對乘客造成不適，同 時對車輛本身也會造成負面影響。即使司機已經(jīng)提前把車速降下來了，還是得忍受減速帶 引起的震動。與此同時，這種硬接觸對減速帶自身也帶來很大的傷害，使得減速帶的損耗 快、維護成本高、更換周期短。中國專利CN101818485B公布了一種對車輛無剛性沖擊的減 速帶，該結(jié)構(gòu)可以克服減速帶和車輛之間的剛性沖擊，但不能完全消除低速時車輛的震動 和顛簸感。中國專利CN103061287A將磁流變阻尼器應用到減速帶中，可以根據(jù)電流大小改 變減速帶的剛度，但需要提供外部電源來供電以及用外部傳感器來感應車速，然后根據(jù)車 速大小被動選擇施加電流的大小，系統(tǒng)復雜、成本高、可靠性低。因此，有必要設計一種更加 人性化、綠色化、智能化的道路減速帶，來滿足司乘人員、車輛、減速帶以及周圍環(huán)境的和諧 相處。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服現(xiàn)有道路減速帶對低速車輛造成沖擊、影響司乘人員的乘坐舒適感、不 能根據(jù)車速自動調(diào)節(jié)自身剛度、需要耗能等不足，本發(fā)明公開一種對低速車輛的沖擊震動 和顛簸極小、剛度可隨車速實時自動無級可調(diào)、所需電量自給自足的磁流變減速帶。
[0005] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題的不足而采用的技術(shù)方案如下所述。
[0006] 所述的無源自適應磁流變減速帶，由齒輪軸-圓柱齒條機構(gòu)、多盤式磁流變制動 器、壓電發(fā)電-電磁感應發(fā)電裝置以及實時電能控制模塊四大部分組成，具體包括齒輪軸、 圓柱齒條、減速帶、勵磁線圈、繞組、從動摩擦片組、主動摩擦片組、定子鐵芯、環(huán)形磁鐵、環(huán) 形磁軛、壓電發(fā)電裝置I、支撐彈簧I、壓電發(fā)電裝置II和支撐彈簧II，在垂直于車道長度 方向開設至少一道方形階梯長槽，在長槽兩邊沿平行于車道方向間隔地開設多道方形短 槽； 所述的減速帶槽由方形階梯長槽與每一道方形短槽相交成十字而形成； 所述的齒輪軸-圓柱齒條機構(gòu)包括圓柱齒條、半圓形滑槽、齒輪軸和減速帶，半圓形 滑槽堅直地固定在方形階梯長槽里，圓柱齒條的無齒部分表面與半圓形滑槽的內(nèi)表面相接 觸，圓柱齒條的上端與減速帶固定連接，下端開設有一個盲孔，盲孔套在定子鐵芯的外表 面，定子鐵芯堅直地固定在方形階梯長槽里，同時，圓柱齒條的輪齒部分與齒輪軸上的齒輪 相嚙合，齒輪軸的一端裝在軸承座里，另一端用平鍵連接多盤式磁流變制動器的輪轂，多盤 式磁流變制動器裝在制動器基座上，軸承座和制動器基座都用地腳螺栓安裝在平行于車道 方向的方形短槽里； 所述的減速帶的上表面用固定在車道路面的壓塊擋住，減速帶的下表面固定在支撐彈 簧I的一端，支撐彈簧I的另一端固定在方形階梯長槽內(nèi)階梯上的壓電發(fā)電裝置I表面； 所述的多盤式磁流變制動器包括輪轂、平鍵、左外殼、右外殼、從動摩擦片組、主動摩擦 片組和勵磁線圈，輪轂通過平鍵安裝在齒輪軸的一端，輪轂外表面有一層內(nèi)隔磁環(huán)，內(nèi)隔磁 環(huán)上間隔設有主動摩擦片組和與其間插配合設在外隔磁環(huán)內(nèi)壁上的從動摩擦片組，從動摩 擦片組和主動摩擦片組的間隙充有磁流變液，磁流變液通過密封圈密封在左外殼、右外殼、 內(nèi)隔磁環(huán)、外隔磁環(huán)形成的環(huán)形腔里，勵磁線圈纏繞在外隔磁環(huán)上的支撐外殼外表面，上端 外殼用連接螺栓分別與左外殼、右外殼連接的同時包裹在勵磁線圈的外表面； 所述的壓電發(fā)電-電磁感應發(fā)電裝置包括定子鐵芯、繞組、環(huán)形磁鐵、環(huán)形磁軛、支撐 彈簧I、壓電發(fā)電裝置I和支撐彈簧II和壓電發(fā)電裝置II，環(huán)形磁鐵和環(huán)形磁軛間隔地堆 疊在圓柱齒條下端的盲孔內(nèi)，盲孔開口端有用螺釘連接的圓環(huán)，圓環(huán)下表面連接在支撐彈 簧II的一端，支撐彈簧的II另一端連接到固定在方形階梯長槽內(nèi)的壓電發(fā)電裝置II表面， 方形階梯長槽地面上固定著繞有繞組的定子鐵芯，定子鐵芯堅直地插入圓柱齒條的盲孔 內(nèi)。
[0007] 結(jié)合附圖4所示，所述的環(huán)形磁鐵的極化方向是沿著圓柱齒條軸向的，且相鄰環(huán) 形磁鐵的極化方向相反，以便最大化地利用電磁感應發(fā)電。
[0008] 結(jié)合附圖2所示，所述的壓電發(fā)電-電磁感應發(fā)電裝置中的繞組個數(shù)大于環(huán)形磁 鐵的個數(shù)，保證壓縮位置時，仍能最大化地利用電磁感應發(fā)電。
[0009]所述的壓電發(fā)電-電磁感應發(fā)電裝置產(chǎn)生的總電能包括壓電發(fā)電裝置產(chǎn)生的電 能和電磁感應產(chǎn)生的電能兩部分,所述的總電能：

【權(quán)利要求】
1. 一種無源自適應磁流變減速帶，其特征在于：所述的減速帶由齒輪軸-圓柱齒條機 構(gòu)（1)、多盤式磁流變制動器（2)、壓電發(fā)電-電磁感應發(fā)電裝置（3)以及實時電能控制模塊 (4)四大部分組成，具體包括齒輪軸（102)、圓柱齒條（104)、減速帶（107)、勵磁線圈（203)、 繞組（301)、從動摩擦片組（206)、主動摩擦片組（207)、定子鐵芯（300)、環(huán)形磁鐵（302)、環(huán) 形磁軛（303)、壓電發(fā)電裝置I (306A)、支撐彈簧I (307A)、壓電發(fā)電裝置II(306B)和支撐 彈簧II (307B)，在垂直于車道長度方向開設至少一道方形階梯長槽（105A)，在長槽兩邊沿 平行于車道方向間隔地開設多道方形短槽（105B); 所述的減速帶槽（105)由方形階梯長槽（105A)與每一道方形短槽（105B)相交成十字 而形成； 所述的齒輪軸-圓柱齒條機構(gòu)（1)包括圓柱齒條（104)、半圓形滑槽（109)齒輪軸 (102)和減速帶（107)，半圓形滑槽（109)堅直地固定在方形階梯長槽（105A)里，圓柱齒條 的無齒部分表面（104B)與半圓形滑槽（109)的內(nèi)表面相接觸，圓柱齒條（104)的上端與 減速帶（107)固定連接，下端開設有一個盲孔（103)，盲孔（103)套在定子鐵芯（300)的外 表面，定子鐵芯（300)堅直地固定在方形階梯長槽（105A)里，同時，圓柱齒條的輪齒部分 (104A)與齒輪軸（102)上的齒輪相嚙合，齒輪軸（102)的一端裝在軸承座（101)里，另一端 用平鍵（213)連接多盤式磁流變制動器（2)的輪轂（214)，多盤式磁流變制動器（2)裝在制 動器基座（218)上，軸承座（101)和制動器基座（218)都用地腳螺栓（100)安裝在平行于車 道方向的方形短槽（105B)里； 所述的減速帶（107)的上表面用固定在車道路面（106)的壓塊（108)擋住，減速帶 (107)的下表面固定在支撐彈I簧（307A)的一端，支撐彈簧I (307A)的另一端固定在方形 階梯長槽（105A)內(nèi)階梯上的壓電發(fā)電裝置I (306A)表面； 所述的壓電發(fā)電-電磁感應發(fā)電裝置（3)包括定子鐵芯（300)、繞組（301)、環(huán)形磁鐵 (302)、環(huán)形磁軛（303)、支撐彈簧I (307A)、壓電發(fā)電裝置I (306A)、支撐彈簧II(307B)和 壓電發(fā)電裝置II (306B)，環(huán)形磁鐵（302)和環(huán)形磁軛（303)間隔地堆疊在圓柱齒條（104)下 端的盲孔（103)內(nèi)，盲孔（103)開口端有用螺釘（304)連接的圓環(huán)（305)，圓環(huán)（305)下表面 連接在支撐彈簧II (307B)的一端，支撐彈簧II (307B)的另一端連接到固定在方形階梯長 槽（105A)內(nèi)的壓電發(fā)電裝置II (306B)表面，方形階梯長槽（105A)地面上固定著繞有繞組 (301)的定子鐵芯（300)，定子鐵芯（300)堅直地插入圓柱齒條（104)的盲孔（103)內(nèi)； 所述的實時電能控制模塊，一方面將車輛輪胎下壓減速帶（107)時，壓電發(fā)電-電磁 感應發(fā)電裝置（3 )產(chǎn)生的電能，經(jīng)過處理，轉(zhuǎn)化為直流電，實時傳輸?shù)蕉嗥酱帕髯冎苿悠? (2)中的勵磁線圈（203)上，車速越大，傳輸?shù)絼畲啪€圈（203)上的電流就越大，車速越小， 傳輸?shù)絼畲啪€圈（203)上的電流就越小，另一方面當車輛輪胎駛離減速帶（107)時，及時切 斷供給勵磁線圈（203)的電流，讓減速帶（107)連同圓柱齒輪（104)在支撐彈簧I (307A) 和支撐彈簧II (307B)的回復力作用下回到初始狀態(tài)，同時將支撐彈簧I (307A)和支撐彈 簧II (307B)回復過程中由壓電發(fā)電-電磁感應發(fā)電裝置（3)產(chǎn)生的電能收集起來，供給實 時電能控制模塊（4)中的電子元器件使用。
2. 如權(quán)利要求1所述的無源自適應磁流變減速帶，其特征在于：所述的多盤式磁流變 制動器（2)包括輪轂（214)、平鍵（213)、左外殼（200)、右外殼（215)、從動摩擦片組（206)、 主動摩擦片組（207)和勵磁線圈（203)，輪轂（214)通過平鍵（213)安裝在齒輪軸（102)的 一端，輪轂（214)外表面有一層內(nèi)隔磁環(huán)（208)，內(nèi)隔磁環(huán)（208)上間隔設有主動摩擦片組 (207)和與其間插配合設在外隔磁環(huán)（205)內(nèi)壁上的從動摩擦片組（206)，從動摩擦片組 (206 )和主動摩擦片組（207 )的間隙充有磁流變液（217 )，磁流變液（217 )通過密封圈（209 ) 密封在左外殼（200)、右外殼（215)、內(nèi)隔磁環(huán)（208)、外隔磁環(huán)（205)形成的環(huán)形腔里，勵磁 線圈（203 )纏繞在外隔磁環(huán)（205 )上的支撐外殼（204 )外表面，上端外殼（201)用連接螺栓 (202 )分別與左外殼（200)、右外殼（215)連接的同時包裹在勵磁線圈（203)的外表面。
3. 如權(quán)利要求1所述的無源自適應磁流變減速帶，其特征在于：所述的從動摩擦片組 (206)、主動摩擦片組（207)、左外殼（200)、右外殼（215)、上端外殼（201)、環(huán)形磁軛（303) 和定子鐵芯（300)都是高導磁材料，內(nèi)隔磁環(huán)（208)、外隔磁環(huán)（205)和輪轂（214)都是不導 磁材料，圓柱齒條（104)為低導磁材料或不導磁材料。
4. 如權(quán)利要求1所述的無源自適應磁流變減速帶，其特征在于：結(jié)合附圖4所示，所述 的環(huán)形磁鐵（302)的極化方向是沿著圓柱齒條（104)軸向的，且相鄰環(huán)形磁鐵（302)的極化 方向相反。
5. 如權(quán)利要求1所述的無源自適應磁流變減速帶，其特征在于：結(jié)合附圖2所示，所述 的壓電發(fā)電-電磁感應發(fā)電裝置（3)中的繞組（301)個數(shù)大于環(huán)形磁鐵（302)的個數(shù)。
6. 如權(quán)利要求1所述的無源自適應磁流變減速帶，其特征在于：所述的圓柱齒條（104) 一端加工有盲孔（103)。
7. 如權(quán)利要求1所述的無源自適應磁流變減速帶，其特征在于：所述的壓電發(fā)電裝置 II (306B)和支撐彈簧II (307B)可以沿定子鐵芯（300)的周向布置多個。
8. 如權(quán)利要求1所述的無源自適應磁流變減速帶，其特征在于：結(jié)合附圖6所示，所述 的壓電發(fā)電裝置I (306A)和支撐彈簧I (307A)可以沿方形階梯長槽（105A)的長度方向， 在每個階梯上布置一個或多個。
9. 如權(quán)利要求1所述的無源自適應磁流變減速帶，其特征在于：結(jié)合附圖5所示，所述 的減速帶（107)在平行于車道方向的垂直截面上，其外形輪廓為向上凸起的一段圓弧。
【文檔編號】E01F9/047GK104404898SQ201410712190
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月2日
【發(fā)明者】吳杰, 蔣學爭, 姚進, 李華, 李青濤, 曹修全 申請人:四川大學