[發明專利]非充氣輪胎的垂向力感應裝置、估算系統及估算方法

有效

• 申請號: 202010308999.1
• 申請日: 2020-04-19
• 公開（公告）號: CN111532089B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 徐婷;張不揚
• 申請（專利權）人: 季華實驗室
• 主分類號: B60C23/00
• 分類號: B60C23/00;B60R16/033;B60R16/02;G01L5/00;H02N1/04
• 代理公司: 深圳中創智財知識產權代理有限公司 44553
• 代理人: 文言;田宇

1.一種非充氣輪胎的垂向力感應裝置，用于感應非充氣輪胎所受的垂向力大小，其特征在于，包括：能量模塊、感應模塊、信號輸出模塊以及輪輻支撐體；

所述輪輻支撐體包括兩個或三個以上依次連接的彈性支撐段，相鄰兩個所述彈性支撐段在連接處形成內夾角，所述內夾角背側為外夾角；三個以上所述彈性支撐段依次連接形成的所述內夾角中，每相鄰兩個所述內夾角位于所述輪輻支撐體的不同側；

所述感應模塊包括至少一個能夠作為感應單元的摩擦納米發電機，每個所述摩擦納米發電機固定安裝在所述輪輻支撐體的內夾角一側或外夾角一側；

所述輪輻支撐體在其延伸方向上受壓時，相鄰所述彈性支撐段對安裝在二者之間的內夾角和/或外夾角中的所述感應單元進行擠壓；所述輪輻支撐體所受壓力減小時，所述彈性支撐段逐漸恢復至原位，解除對所述感應單元的擠壓；在所述感應單元受壓至所受擠壓解除的過程中，所述感應單元產生交流電，且所述交流電的電信號特征與所述非充氣輪胎所受的垂向力大小存在特定關聯；

所述信號輸出模塊分別與所述能量模塊、所述感應模塊信號連接，并且所述信號輸出模塊能夠在所述能量模塊的供能下將從所述感應模塊處獲得的電信號特征進行輸出。

2.根據權利要求1所述的非充氣輪胎的垂向力感應裝置，其特征在于：所述能量模塊包括作為發電單元的摩擦納米發電機，每個所述發電單元固定安裝在所述輪輻支撐體的內夾角一側或外夾角一側；

所述輪輻支撐體在其延伸方向上受壓時，相鄰所述彈性支撐段對安裝在二者之間的內夾角一側和/或外夾角一側的所述發電單元進行擠壓；所述輪輻支撐體所受壓力減小時，所述彈性支撐段逐漸恢復至原位，解除對所述發電單元的擠壓；在所述發電單元受壓至所受擠壓解除的過程中，所述發電單元產生交流電；

所述非充氣輪胎的垂向力感應裝置還包括能量管理模塊，所述能量模塊、所述能量管理模塊以及所述信號輸出模塊依次串聯，所述能量管理模塊能夠將所述能量模塊產生的交流電轉化為直流電供給至所述信號輸出模塊。

3.根據權利要求2所述的非充氣輪胎的垂向力感應裝置，其特征在于：作為所述感應單元或者所述發電單元的所述摩擦納米發電機，包括封裝腔、分別固定設置在所述封裝腔兩相對內壁上的兩個導電層、分別固定設置在兩個所述導電層遠離所述封裝腔的面上的兩個摩擦層，以及固定安裝在兩個所述摩擦層之間且位于兩個所述摩擦層邊角處的絕緣支撐層；兩個所述導電層彼此電性連接，兩個所述摩擦層彼此材質不同；

在兩個所述摩擦層的相對方向上，所述封裝腔受壓時兩個所述摩擦層的中間區域能夠靠近接觸并擠壓摩擦，所述封裝腔所受壓力減小時兩個所述摩擦層的中間區域逐漸脫離接觸至相互遠離。

4.根據權利要求2所述的非充氣輪胎的垂向力感應裝置，其特征在于：作為所述發電單元的所述摩擦納米發電機，包括封裝腔以及在所述封裝腔中依次堆疊設置的若干子發電單元，每個所述子發電單元包括絕緣支撐層、分別設置在所述絕緣支撐層兩側的兩個摩擦層，以及分別設置在兩個所述摩擦層遠離所述絕緣支撐層的面上的兩個導電層，同一子發電單元中的兩個所述導電層電性連接、兩個所述摩擦層的材質不同，且所述絕緣支撐層設置在兩個所述摩擦層之間的邊角處；

在相鄰兩個所述摩擦層的相對方向上，所述封裝腔受壓時，每個子發電單元中的兩個所述摩擦層的中間區域能夠靠近接觸并擠壓摩擦，所述封裝腔所受壓力減小時，每個子發電單元中的兩個所述摩擦層的中間區域逐漸脫離接觸至相互遠離。

5.根據權利要求3所述的非充氣輪胎的垂向力感應裝置，其特征在于：固定安裝在所述內夾角一側的所述摩擦納米發電機的摩擦層延伸方向與所述非充氣輪胎的徑向垂直，和/或固定安裝在所述外夾角一側的所述摩擦納米發電機的摩擦層的延伸方向與所述非充氣輪胎的徑向平行。

6.根據權利要求1、2、4、5中任一項所述的非充氣輪胎的垂向力感應裝置，其特征在于：所述內夾角中設置有彈性支撐部,所述摩擦納米發電機封裝在所述彈性支撐部中；

且/或，所述外夾角中設置有彈性拉伸部；所述摩擦納米發電機封裝在所述彈性拉伸部中。