[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

本發明公開了一種剛度阻尼可調的蜂巢分布式智能安全車輪，主要由蜂巢式網狀內胎、外胎(內含導線)、磁流變液、輪轂、自適應控制器和監測單元組成；通過采取蜂巢式網狀內胎取代傳統車輪充氣內胎，并使用磁流變液填充，由外胎包裹安裝于輪轂上，車輪外胎埋有通電導線，自適應控制器根據監測單元實時感知外界環境和車身狀態，控制電流強弱，以產生不同強度磁場，在外加磁場干擾下，內胎中填充的磁流變液物理特性發生改變，使得車輪整體表現出剛度阻尼變化，以實現在不同行駛工況下車輪剛度阻尼自動調節，改善車輛行駛平順性，同時蜂巢式內胎結構有效兼顧行駛安全，降低爆胎事故危害。

技術領域

本發明涉及安全車輪技術領域，特別是涉及一種磁流變阻尼剛度的車輪。

背景技術

目前，傳統車輪都為充氣橡膠輪胎，具有固定不變的剛度阻尼特性，在面對復雜多變的顛簸路面時，很難保證車輛行駛的舒適性；而且傳統車輪容易發生爆胎、扎破等惡劣的安全問題，給乘客的生命財產帶來嚴重威脅。

發明內容

發明目的：

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種剛度阻尼可調的蜂巢分布式智能安全車輪，使得車輪能夠根據環境變化和車身狀態自動改變剛度阻尼，提高乘坐舒適性，同時避免車輪爆胎，扎破帶來的威脅，改善安全性。

技術方案：

一種剛度阻尼可調的蜂巢分布式智能安全車輪，包括蜂巢式網狀內胎、外胎、磁流變液、輪轂、輪輞、自適應控制器和監測單元，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，并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，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。

進一步地，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。

進一步地，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。

進一步地，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。

進一步地，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，當內部充滿時，壓強變大，充液針周圍的空腔內壁被壓實在針口周圍，保證液體不會漏出，完成后修補充液口即可，重復上述工藝直至蜂巢式網狀內胎制備完成。

進一步地，監測單元工作頻率保持在100Hz以上。

一種剛度阻尼可調的蜂巢分布式智能安全車輪工作方法，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。