技术领域
[0001] 本
发明涉及一种压电发电装置，尤其涉及一种利用汽车悬架控制臂运动来进行发电的汽车悬架控制臂压电发电装置以及装设有该汽车悬架控制臂压电发电装置的汽车，属于汽车
能量回收技术领域。
背景技术
[0002] 近年来，随着工业化
进程的不断加快，对于
能源的需求也越来越大，能源问题已经成为世界各国备受关注的焦点。为了缓解能源紧张局面，各国都在大
力发展
可再生能源及能量回收技术。
[0003] 压电材料具有在受到机械
应力的作用时其表面产生电荷的物理特性，这就为机械能转化为
电能提供了一种新途径。利用压电材料制成的压电发电装置可以将人体走路的踩踏、机械振动，甚至是噪音形式的振
动能量进行收集，从而实现能量回收。压电发电具有结构简单、不发热、无
电磁干扰、无污染和易于实现小型化及集成化的优点，使得微小的机械振动都可以充当发电源。
[0004] 在公告号为CN2745781Y的中国实用新型
专利中公开了一种利用汽车振动能量的压电发电装置，它是由下
活塞杆、上活塞、
液压缸和压电元件等部件组成，并且利用汽车悬挂系统中
弹簧的振动能量来产生电能并加以存储和利用。在上述技术方案中，该压电装置不仅整体结构复杂，制造、装配及维护成本高，而且不易于直接用于对现有汽车进行改装应用。
发明内容
[0005] 有鉴于此，本发明主要目的在于提供一种汽车悬架控制臂压电发电装置，以此来非常方便、高效地回收在汽车行驶过程中由悬架控制臂运动所产生的机械能，并将其转化为电能进行储存，从而有效地解决
现有技术中存在的上述问题以及其他方面的问题。此外，本发明的目的还在于提供装设有上述汽车悬架控制臂压电发电装置的汽车。 [0006] 为了实现上述的发明目的，本发明采用了以下技术方案：一种汽车悬架控制臂压电发电装置，所述汽车悬架控制臂压电发电装置包括：
连杆机构，其包括旋转连杆和中间连杆，所述旋转连杆的一端以能相对于汽车悬架控制臂进行旋转的方式被连接到汽车悬架控制臂上，所述旋转连杆的另一端通过球铰与所述中间连杆的一端相连；
壳体，其被连接到汽车副车架上；以及
压电发电组件，其具有由压电材料制成且与储电装置电性连接的压电部件，所述压电发电组件设于所述壳体内且与所述中间连杆的另一端相连，以便通过汽车悬架控制臂的摆动运动而使得所述压电部件产生电能并提供给所述储电装置。
[0007] 在上述的汽车悬架控制臂压电发电装置中，优选地，所述连杆机构还包括销轴，所述销轴设于所述中间连杆另一端上并且穿过装设在所述壳体上的
轴承而与所述压电发电组件相连。
[0008] 在上述的汽车悬架控制臂压电发电装置中，优选地，所述压电发电组件包括：
齿轮，其与所述销轴通过键相连；圆环，其与所述齿轮同心布置并被固设在所述壳体上；以及
至少一个具有弹性的
悬臂梁片体，其一端沿所述圆环的圆周方向被固设在所述圆环的内壁上，并且另一端被置于所述齿轮的相邻的两个
轮齿之间，以便所述悬臂梁片体在所述齿轮旋转时受到轮齿冲击而产生弹性形变且在所述齿轮停止旋转时回复到其原始
位置，并且所述压电部件被装设在所述悬臂梁片体上。
[0009] 在上述的汽车悬架控制臂压电发电装置中，优选地，所述压电部件是单片单
层压电陶瓷片、多片多层压电陶瓷片或者它们的组合。
[0010] 在上述的汽车悬架控制臂压电发电装置中，优选地，所述单片
单层压电陶瓷片之间、所述多片多层压电陶瓷之间、或者所述单片单层压电陶瓷片和所述多片多层压电陶瓷之间通过
导线串联连接。
[0011] 在上述的汽车悬架控制臂压电发电装置中，优选地，所述悬臂梁片体由金属材料制成。
[0012] 在以上任一项所述的汽车悬架控制臂压电发电装置中，优选地，所述汽车悬架控制臂压电发电装置还包括与所述压电部件电性连接用于向所述储电装置充电的整流
电路、电容器和充电芯片。
[0013] 在以上任一项所述的汽车悬架控制臂压电发电装置中，优选地，所述旋转连杆的一端通过所述第一连接
支架被连接到所述汽车悬架控制臂上。
[0014] 在以上任一项所述的汽车悬架控制臂压电发电装置中，优选地，所述汽车悬架控制臂压电发电装置还包括第二连接支架，所述壳体通过所述第二连接支架被连接到所述汽车副车架上。
[0015] 一种汽车，所述汽车上装设有如以上任一项所述的汽车悬架控制臂压电发电装置。
[0016] 本发明的有益效果在于：它充分利用了汽车行驶过程中悬架控制臂持续不断的上下摆动运动，通过本汽车悬架控制臂压电发电装置将机械能转化为电能并进行回收和存储，从而非常有利于节能环保，提高了再生能源利用率。在本发明中，可以通过巧妙地设置齿轮以及环形布置的多片金属悬臂梁结构来增大压电陶瓷片的发电
电流，使得整体结构简单、紧凑且运行可靠，并且易于安装和维护。本汽车悬架控制臂压电发电装置非常适于被直接改装应用到现有汽车上。
附图说明
[0017] 以下将结合附图和
实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。 [0018] 图1是本发明的汽车悬架控制臂压电发电装置一个实施例安装后的结构示意图。 [0019] 图2是图1示例中压电发电组件的结构示意图。
[0020] 图3是图2中圆环和悬臂梁片体的结构示意图。
[0021] 图4是本发明的汽车悬架控制臂压电发电装置的一个接线示意图。 [0022] 图5是本发明的汽车悬架控制臂压电发电装置一个示例的工作原理示意图。 具体实施方式
[0023] 首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本汽车悬架控制臂压电发电装置的结构组成以及相应的特点和优点，然而所有描述仅是用来进行说明的，而不应将它们理解为对本发明形成任何的限制。此外，在本文所提及的各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，仍然可以在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或者删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本发明的更多其他实施例。
[0024] 总体而言，本汽车悬架控制臂压电发电装置主要包括连杆机构和装设在壳体内部的压电发电组件，通过它们来实现
回收利用在行车时由汽车悬架控制臂运动所产生的机械能并将其转
化成电能的目的。
[0025] 具体来讲，请参考图1所示出的实施例，连杆机构具有旋转连杆2和中间连杆3，通过球铰将旋转连杆2和中间连杆3的各自一端连接在一起，同时通过第一连接支架7将旋转连杆2的另一端连接到汽车悬架控制臂1上并使其能相对于该汽车悬架控制臂1进行旋转，而中间连杆3的另一端则与装设在壳体4中的压电发电组件相连。壳体4是通过第二连接支架5被连接到汽车副车架6上，装设在该壳体4内部的压电发电组件具有压电部件，其由压电材料制成并且与储电装置电性连接以便为后者提供电能，即通过这样的压电部件来将汽车悬架控制臂1在行车过程中摆动运动所形成的机械能转换成电能，然后输送给储电装置进行电能存储并加以利用，例如提供给汽车上的各种用电单元、器件或设备等。 [0026] 作为举例，请结合参考图2和图3，在这些附图中显示出了上述压电发电组件一个示例的具体构造情况。
[0027] 如图2所示，在连杆机构中还布置有设在中间连杆3一端上的销轴12，该销轴12穿过装设在壳体4上的轴承11并且与压电发电组件相互连接。在该示例中，压电发电组件包括齿轮8、圆环10和多个具有弹性的悬臂梁片体9(例如采用金属、金属
复合材料或者其他的适宜材料等)。其中，齿轮8通过键(例如
花键、楔向键等)与销轴12连接在一起以便传递
扭矩，圆环10被固定安装在壳体4上并且与齿轮8同心布置，沿圆环10的圆周方向将上述悬臂梁片体9的一端固定在圆环10的内壁上，同时使悬臂梁片体9的另一端置放在齿轮8上相邻的两个轮齿之间，并且将上述的压电部件装设在悬臂梁片体9上。在图3和图4中，使用数字标号13来标识上述的压电部件，其在一些实施例中可以使用单片单层压电陶瓷片，而在另外一些实施例中则使用多片多层压电陶瓷片，或者也可以部分使用单片单层压电陶瓷片、部分使用多片多层压电陶瓷片。
[0028] 通过采用以上这种布置方式，由于圆环10是被固设在壳体4上从而保持相对静止，因此当齿轮8进行旋转运动时，这些具有弹性的悬臂梁片体9会受到轮齿的冲击而产生弹性形变，即每一个悬臂梁片体9被固定在齿轮8内壁的端部将会保持相对静止状态，而其被置放在齿轮8的两个相邻轮齿之间的端部由于受到轮齿旋转运动带来的冲击而发生形变，这样就致使布置在悬臂梁片体9上的压电部件13随之发生形变从而产生电荷，由此就能对车辆行驶过程中的一部分机械能进行回收并且转换成电能，然后将转换后的电能输出。
[0029] 当齿轮8停止旋转时，这些悬臂梁片体9将会由于它们自身所具有的弹性性能而自动回复到原始位置，即其原先受到轮齿拍打冲击的端部将会重新返回到齿轮8上相邻的两个轮齿之间。
[0030] 当齿轮8受到连杆机构带动而非周期性地或者在一段时间内周期性地进行旋转运动时，将重复以上所述的冲击—形变—产生电荷的过程，即由于悬臂梁片体9受到齿轮8上各轮齿的持续冲击而不断发生弹性形变时，通过压电部件13来持续地产生电荷以便及时回收并转换机械能，然后将转换后的电能提供给储电装置。
[0031] 在图4中以示例方式示意性地图示出了本汽车悬架控制臂压电发电装置的一个接线情形。如图4所示，在构成压电部件13的单片单层压电陶瓷片之间、或者多片多层压电陶瓷之间、或者单片单层压电陶瓷片和多片多层压电陶瓷之间通过导线进行串联连接并由此形成一个
电极，同时在悬臂梁片体9上形成另一个电极，然后通过导线14、15分别连接到这两个电极上来向外输出电能。在优选的情形下，还可以在压电发电组件和储电装置之间进一步设置诸如整流电路、电容器和充电芯片等部件，以便实现对该储电装置进行更完善、更高效地充电。
[0032] 图5概括性地表明了本发明的汽车悬架控制臂压电发电装置一个示例的工作原理。可以相应地参照前述内容，当汽车悬架控制臂1进行上下摆动运动时，其带动了旋转连杆2进行旋转并且通过中间连杆3将运动传递到齿轮8，然后通过齿轮8的旋转运动来拍打冲击沿着圆环10的周向布置的各悬臂梁片体9并使得后者产生弹性形变，如此即在压电部件13的表面产生电荷，然后通过导线14、15连接至作为可选配置的整流电路、电容器和充电芯片来向储电装置进行充电，从而实现了将汽车悬架控制臂1运动时所产生的机械能回收并转换成电能，然后将转换后的电能输出并加以存储和利用的目的。 [0033] 综上所述，采用本汽车压电发电装置不仅能有效提高再生能源利用率且节能环保，而且其结构紧凑、易于安装和维护，因此非常便于将本发明直接应用到现有汽车上。 [0034] 以上列举了若干具体实施例来详细阐明本发明的汽车悬架控制臂压电发电装置以及汽车，这些个例仅供说明本发明的原理及其实施方式之用，而非对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域的普通技术人员还可以做出各种
变形和改进。例如，根据车型情况以及实际需要，可以在本发明中省略前述的第一连接支架7和/或第二连接支架5。又如，可以采用粘贴、卡合或者现有技术中的任何适宜方式将前述的压电部件
13布置在悬臂梁片体9上。再如，可以根据具体应用场合来灵活地设定悬臂梁片体9的配置数目以及布置位置，在某些实施例中有可能仅布置一个定悬臂梁片体。因此，所有等同的技术方案均应属于本发明的范畴并为本发明的各项
权利要求所限定。
