[發明專利]一種剛度阻尼可調的蜂巢分布式智能安全車輪及其工作方法

有效

• 申請號: 201910243087.8
• 申請日: 2019-03-27
• 公開（公告）號: CN109941035B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 王秋偉;趙又群
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B60B19/06
• 分類號: B60B19/06;B60C7/10
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 王路

1.一種剛度阻尼可調的蜂巢分布式智能安全車輪，其特征在于：包括蜂巢式網狀內胎(1)、外胎(2)、磁流變液(3)、輪轂(4)、輪輞(5)、自適應控制器(6)和監測單元(7)，所述磁流變液填充于蜂巢式網狀內胎中，蜂巢式網狀內胎由外胎包裹，呈同心圓分布狀態，通過輪輞帶肩的凸緣夾持，用以安放外胎的胎圈，實現外胎安裝于輪轂上；所述外胎內埋有均勻分布的獨立導線(8)，每根導線中電流強弱直接受控于所述自適應控制器，能夠激發不同強度的空間磁場；所述監測單元安裝在車身上，包括用于監測道路條件的環境感知傳感器、用于監測車輛行駛狀態的車速傳感器、加速度傳感器、橫擺角速度傳感器以及用于信號傳遞轉換和分析的A/D信號轉換器，A/D信號轉換器與各個傳感器相連接，并且接收來自各個傳感器的物理信號，轉換為數字信號以供控制器計算分析，同時將控制器的數字控制信號轉換為實際控制的電流信號，從而實現信號的實時傳遞；所述自適應控制器內置有自適應控制算法的單片機，可接受監測單元的環境信號和車輛行駛狀態信號，計算當前車輪所需剛度阻尼、所需空間磁場強度和所需電流強度，控制所述外胎導線內電流強弱，產生磁場，蜂巢式網狀內胎中磁流變液體特性隨磁場發生變化，整體表現為內胎剛度阻尼變化，從而達到當前路況所需的剛度阻尼；所述蜂巢式網狀內胎為高彈性橡膠制成，圓環形內部空間設置有N個六角形巢房，N為大于1的自然數，形成獨立小空間，六角形巢房彼此連接擴展；所述蜂巢式網狀內胎內部相互獨立的六角形巢房內部由所述磁流變液填充，具有較高抗壓耐磨特性，并由所述外胎包裹；所述磁流變液包括非導磁性液體、低磁滯性高磁導率的磁性顆粒以及外添加劑，在磁場環境中流變特性瞬間變化，可從液體轉換為半固體；所述蜂巢式網狀內胎利用3D打印技術完成，再利用充液針給內胎六角形巢房的單獨空間注入磁流變液，完成后修補充液口即可。

2.根據權利要求1所述的一種剛度阻尼可調的蜂巢分布式智能安全車輪，其特征在于：監測單元工作頻率在100Hz以上。

3.根據權利要求1所述的一種剛度阻尼可調的蜂巢分布式智能安全車輪工作方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一：監測單元監測環境信號、車速信號、加速度信號、橫擺角速度信號；

步驟二：A/D信號轉換器接收步驟一中的信號，轉換為數字信號以供控制器計算分析；

步驟三：自適應控制器接收監測單元的環境信號和車輛行駛狀態信號，計算當前車輪所需剛度阻尼、所需空間磁場強度和所需電流強度，通過A/D信號轉換器將控制器的數字控制信號轉換為實際控制的電流信號，控制所述外胎導線內電流I強弱，產生磁場；電流I激發的空間(x,y,z)處磁場強度B為：

磁場強度進一步可表示為：

其中：為空間中任意位置(x,y,z)處磁場強度；為沿各個空間軸的磁場強度分量；I為電流大小；μ₀為真空磁導率；R為車輪半徑；為空間軸上單位矢量；為任意位置的空間矢量，r為任意位置距離微小源電流的距離；dl為源電流的微小線元素；β為源電流的微小線元素繞z軸的轉角。