利用轮胎变形的发电系统的制作方法
本发明涉及一种能够利用汽车行驶时所发生的轮胎变形进行发电并对电池进行充电或作为电动电机的动力使用的利用轮胎变形的发电系统，能够将轮胎的压缩和膨胀变形转换为往返运动以及旋转运动而产生驱动力，尤其是能够仅将汽车行驶的过程中轮胎被压缩后重新膨胀时的变形转换为驱动力而在不降低汽车行驶性能的情况下有效发电的利用轮胎变形的发电系统。
背景技术：
与通过消耗汽油、柴油或液化石油(lp)气等燃料而产生动力的内燃机不同，电动汽车(包括混合动力汽车)接收储存有电能的蓄电池(电池)所供应的电源从而驱动车轮行驶。如上所述的电动汽车因为不会生成内燃机中所产生的有害气体或噪音、粉尘等公害，非常环保，所以近年来正在积极开展与其相关的研究。
电动汽车(包括混合动力汽车)配备储存有电能的蓄电池，利用上述蓄电池中所储存的电能进行行驶。此外，在消耗掉上述蓄电池中所储存的电能之后，需要重新对蓄电池进行充电以便继续行驶。对于以汽油、柴油或lp气体为燃料的汽车，目前已有很多用于为汽车填充燃料的加油站。因此，如上所述的内燃机汽车在需要时可以随时方便地填充燃料。但是，目前用于补充电能的充电站却并不多见。所以，如果电动汽车在行驶的过程中蓄电池的电能被耗尽，则将难以继续行驶。
与此同时，为了驱动电动汽车需要消耗大量的电能。但是，电动汽车却因为受到蓄电池的重量以及体积的限制而难以储存大量的电能。如下(专利文献)所述，现有的电动汽车只能利用储存于蓄电池中的电能进行行驶，而并没有配备能够利用行驶过程中所产生的能量进行发电并对蓄电池进行充电的系统。而且，能够储存于蓄电池中的电能也被规定在一定的限度。因此，现有的电动汽车并不能实现远距离行驶。
(专利文献)
公开专利第10-2013-0054083号(2013.05.24公开)“利用分离型电池的电动汽车”
此外，内燃机汽车在填充燃料时并不需要较长的时间，能够实现快速填充。但是在使用蓄电池时，需要储存于蓄电池中的电能越多，为蓄电池进行充电所需的时间就越长。因此在每次行驶时都需要耗费较长的时间进行充电，很难实现商用化的目的。
为了解决如上所述的电动汽车(包括混合动力汽车)或内燃机车辆的电池充电以及行驶相关的根本问题，本发明人研发出了本发明。
专利内容
本发明的目的在于解决上述现有问题而提供一种能够利用汽车行驶时所发生的轮胎变形进行发电并对电池进行充电或作为电动电机的动力使用的利用轮胎变形的发电系统。
本发明的另一目的在于提供一种能够将轮胎的压缩和膨胀变形转换为往返运动以及旋转运动而产生驱动力的利用轮胎变形的发电系统。
本发明的又一目的在于提供一种能够仅将汽车行驶的过程中轮胎被压缩后重新膨胀时的变形转换为驱动力而在不降低汽车行驶性能的情况下有效发电的利用轮胎变形的发电系统。
本发明的又一目的在于提供一种能够通过分别对杆传递部线缆的一端和另一端进行卷取固定的杆联动旋转部的第1卷取部以及第2卷取部沿着相同的方向对杆传递部线缆进行卷取，在轮胎被压缩时使杆联动旋转部始终向相同的方向进行旋转并对杆传递部线缆进行卷取，从而能够使杆传递部线缆以紧绷的状态缩短上述突出物和杆联动旋转部之间的间隔的利用轮胎变形的发电系统。
本发明的又一目的在于提供一种能够利用当轮胎膨胀时在杆传递部线缆驱动杆联动旋转部向另一方向旋转的过程中被压缩的弹性手段在轮胎压缩时重新复原的弹性力，提供可以使杆联动旋转部向一个方向旋转的旋转力的利用轮胎变形的发电系统。
本发明的又一目的在于提供一种能够通过使杆联动旋转部的第1卷取部和第2卷取部在突出物和杆联动旋转部相互接近的情况下仍然可以对杆传递部线缆进行卷取，从而即使是在轮胎爆胎的情况下也能够防止突出物、旋转部或发电部发生损伤的利用轮胎变形的发电系统。
本发明的又一目的在于提供一种能够通过使在上述第1旋转齿轮所传递的旋转力作用下发生旋转并向发电部传递驱动力的第2旋转齿轮的直径大于与杆联动旋转部联动旋转的第1旋转齿轮的直径，从而提升第2旋转齿轮的旋转速度的利用轮胎变形的发电系统。
为了实现上述目的，适用本发明的利用轮胎变形的发电系统包括如下所述的构成。
适用本发明之一实施例的利用轮胎变形的发电系统，其特征在于，包括：驱动部，将轮胎的变形转换为驱动力；以及发电部，利用通过上述驱动部转换的驱动力进行发电；其中，上述驱动部仅将轮胎被压缩后重新膨胀时的变形转换为驱动力。
适用本发明之另一实施例的利用轮胎变形的发电系统，其特征在于，上述驱动部包括：突出物，结合到轮胎并与轮胎的变形联动；杆传递部，将上述突出物的运动传递到下述旋转部中；旋转部，与通过上述杆传递部传递的上述突出物的运动联动旋转并将驱动力传递到上述发电部中。
适用本发明之又一实施例的利用轮胎变形的发电系统，其特征在于：上述旋转部中与上述突出物的运动联动旋转的旋转齿轮，不会在突出物与轮胎的压缩联动而运动时进行旋转，只会在突出物与轮胎的膨胀联动而运动时进行旋转并将其驱动力传递到上述发电部中。
适用本发明之又一实施例的利用轮胎变形的发电系统，其特征在于，上述旋转部包括：杆联动旋转部，与上述杆传递部的一端结合且与杆传递部联动而在双方向上进行旋转；旋转齿轮，与上述杆联动旋转部结合旋转；其中，上述旋转齿轮包括：第1旋转齿轮，与上述杆联动旋转部联动旋转；第2旋转齿轮，接收上述第1旋转齿轮所传递的旋转力并进行旋转；其中，上述第1旋转齿轮在杆传递部与轮胎的压缩联动而运动并驱动杆联动旋转部旋转时不会带动上述第2旋转齿轮进行旋转，而在杆传递部与轮胎的膨胀联动而运动并驱动杆联动旋转部旋转时与上述第2旋转齿轮一同旋转。
适用本发明之又一实施例的利用轮胎变形的发电系统，其特征在于：通过在上述第1旋转齿轮和第2旋转齿轮的结合部位中包括单向轴承，当上述第1旋转齿轮向一个方向旋转时上述第2旋转齿轮不会发生旋转，而当上述第1旋转齿轮向另一个方向旋转时上述第2旋转齿轮与其一同旋转。
适用本发明之又一实施例的利用轮胎变形的发电系统，其特征在于：上述杆传递部采用线缆形态，在一端被固定到上述杆联动旋转部的一侧的状态下通过上述突出物之后使另一端重新被固定到上述杆联动旋转部的另一侧。
适用本发明之又一实施例的利用轮胎变形的发电系统，其特征在于，上述突出物包括：线缆支撑部，使通过上述突出物的上述杆传递部线缆能够方便地转换方向并能够以此为起点在轮胎膨胀时通过突出物对线缆进行拉动；而上述杆联动旋转部包括：第1卷取部以及第2卷取部，以上述中央的齿轮部为中心并通过两侧分别对上述杆传递部线缆的一端和另一端进行卷取固定。
适用本发明之又一实施例的利用轮胎变形的发电系统，其特征在于：上述第1卷取部从上述杆传递部线缆所固定的一端向第1方向卷取，上述第2卷取部从上述杆传递部线缆所固定的另一端向与上述第1方向相同的方向卷取，从而在轮胎被压缩时使上述杆联动旋转部始终向相同的方向进行旋转并对杆传递部线缆进行卷取，从而能够使杆传递部线缆以紧绷的状态缩短上述突出物和杆联动部之间的间隔。
适用本发明之又一实施例的利用轮胎变形的发电系统，其特征在于，上述杆联动旋转部还包括：弹性手段，用于提供当轮胎被压缩时使杆联动旋转部向一个方向进行旋转并对上述杆传递部线缆进行卷取所需的旋转力。
适用本发明之又一实施例的利用轮胎变形的发电系统，其特征在于：上述弹性手段是在轮胎膨胀时在上述杆传递部线缆驱动上述杆联动旋转部向另一方向旋转的过程中被压缩，并利用轮胎压缩时重新复原的弹性力使杆联动旋转部向一个方向旋转。
适用本发明之又一实施例的利用轮胎变形的发电系统，其特征在于：通过使上述第1卷取部和第2卷取部在上述突出物和杆联动旋转部相互接近的情况下仍然可以对上述杆传递部线缆进行卷取，从而即使是在轮胎爆胎的情况下也能够防止突出物、旋转部或发电部发生损伤。
适用本发明之又一实施例的利用轮胎变形的发电系统，其特征在于：上述第1旋转齿轮和第2旋转齿轮被排列在相同的旋转轴上，通过使在上述第1旋转齿轮所传递的旋转力作用下发生旋转并向发电部传递驱动力的第2旋转齿轮的直径大于与杆联动旋转部联动旋转的第1旋转齿轮的直径而提升第2旋转齿轮的旋转速度。
本发明能够通过如上所述的实施例和后续说明的构成和结合以及使用关系，实现如下所述的效果。
本发明能够利用汽车行驶时所发生的轮胎变形进行发电并对电池进行充电或作为电动电机的动力使用。
本发明能够将轮胎的压缩和膨胀变形转换为往返运动以及旋转运动而产生驱动力。
本发明能够仅将汽车行驶的过程中轮胎被压缩后重新膨胀时的变形转换为驱动力而在不降低汽车行驶性能的情况下有效发电。
本发明能够通过分别对杆传递部线缆的一端和另一端进行卷取固定的杆联动旋转部的第1卷取部以及第2卷取部沿着相同的方向对杆传递部线缆进行卷取，在轮胎被压缩时使杆联动旋转部始终向相同的方向进行旋转并对杆传递部线缆进行卷取，从而能够使杆传递部线缆以紧绷的状态缩短上述突出物和杆联动旋转部之间的间隔。
本发明能够利用当轮胎膨胀时在杆传递部线缆驱动杆联动旋转部向另一方向旋转的过程中被压缩的弹性手段在轮胎压缩时重新复原的弹性力，提供可以使杆联动旋转部向一个方向旋转的旋转力。
本发明能够通过使杆联动旋转部的第1卷取部和第2卷取部在突出物和杆联动旋转部相互接近的情况下仍然可以对杆传递部线缆进行卷取，从而即使是在轮胎爆胎的情况下也能够防止突出物、旋转部或发电部发生损伤。
本发明能够通过使在上述第1旋转齿轮所传递的旋转力作用下发生旋转并向发电部传递驱动力的第2旋转齿轮的直径大于与杆联动旋转部联动旋转的第1旋转齿轮的直径，从而提升第2旋转齿轮的旋转速度。
附图说明
图1是适用本发明之一实施例的利用轮胎变形的发电系统的横向截面图。
图2是图1的发电系统的纵向截面图。
图3是图2中突出物-杆传递部-旋转部的结合关系的细节图。
图4是从横向观察突出物-杆传递部-旋转部的结合关系的细节图。
图5是杆联动旋转部内的弹性手段的截面示意图。
图6是轮胎压缩时突出物-杆传递部-旋转部的联动关系的示意图。
图7是轮胎膨胀时突出物-杆传递部-旋转部的联动关系的示意图。
图8是胎压过低或轮胎爆胎时杆传递部状态的示意图。
【符号说明】
10：驱动部
110：突出物
111：线缆支撑部
120：杆传递部
130：旋转部
131：杆联动旋转部
1311：齿轮部
1312：第1卷取部
1313：第2卷取部
1314：弹性手段
132：旋转齿轮
1321：第1旋转齿轮
1322：第2旋转齿轮
1323：单向轴承
20：发电部
210：永久磁铁
220：线圈
30：轮胎
具体实施方式
下面，将结合附图对适用本发明的利用轮胎变形的发电系统之较佳实施例进行详细说明。在下面对本发明进行说明的过程中，如果判定对公知功能或构成的详细说明可能会导致本发明的要旨变得不清晰，则将省略相关的详细说明。在整个说明书中，当记载为某个部分“包括”某个构成要素时，除非另有明确的相反记载，否则并不代表排除其他构成要素，而是代表还能够包括其他构成要素。
如图1至图8所示，适用本发明之一实施例的利用轮胎变形的发电系统包括：驱动部10，将轮胎30的变形转换为驱动力；发电部20，利用通过上述驱动部10转换的驱动力进行发电。
上述发电部20是利用上述驱动部10所传递的驱动力进行发电的构成，作为一实例，如后所述，能够利用旋转部130所传递的旋转力通过永久磁铁210和线圈220之间的作用(即，利用当永久磁铁210或线圈220中的某一个发生旋转时生成感应电动势的原理)进行发电。
上述驱动部10是将汽车(这是包括如自行车、轿车、货车等通过安装轮胎30进行行驶的所有乘用装置的概念)行驶的过程中所产生的轮胎30变形转换为驱动力的构成。汽车的轮胎30在行驶过程中会反复发生周期性的变形，即在行驶过程中与地面接触的轮胎面会因为汽车的自重等原因而被压缩，而伴随汽车的行驶即轮胎30的旋转而脱离地面的轮胎面将在轮胎30内部气压的作用下使被压缩的部分重新膨胀恢复到原状态，从而使轮胎30在行驶过程中反复发生压缩和膨胀。适用本发明的发电系统能够利用上述驱动部10将如上所述的在汽车行驶过程中反复发生压缩和膨胀的轮胎30的变形转换为驱动力，并利用通过如上所述的方式转换的驱动力在上述发电部20中进行发电，从而对内燃机的电池、尤其是能够对电动汽车(包括混合动力汽车)电池(蓄电池)进行充电。
尤其是，上述驱动部10能够将如上所述的轮胎30的压缩和膨胀过程中的变形转换为往返运动和旋转运动并进而转换为驱动力，为此，上述驱动部10如图1等所示，包括：突出物110，结合到轮胎30并与轮胎30的变形联动；杆传递部120，将上述突出物110的运动传递到下述旋转部130中；以及旋转部130，与通过上述杆传递部110传递的上述突出物110的运动联动旋转并将驱动力传递到上述发电部20中。
上述突出物110是结合到轮胎30并与轮胎30的变形联动的构成。如图1等所示，上述突出物110的一端被结合到轮胎30的内侧面而另一端向轮胎30的内部空间突出，如后所述，包括：线缆支撑部111，使后续说明的杆传递部120线缆能够方便地转换方向并能够以此为起点在轮胎30膨胀时通过突出物110对线缆进行拉动。如图2等所示，后续说明的杆传递部120线缆在其一端被固定卷取到后续说明的杆联动旋转部131的第1卷取部1312中的状态下通过上述突出物110之后另一端再被固定卷取到杆联动旋转部131的第2卷取部，此时，通过上述突出物110的线缆将能够以上述线缆支撑部111为起点方便地转换方向并通过上述突出物110，在后续说明的动作过程中，在轮胎30膨胀时能够以上述线缆支撑部111为起点由突出物110对线缆进行拉动。关于其动作过程将在后续内容中进行详细说明。以如上所述的方式结合到轮胎30中的上述突出物110，通过与在汽车行驶时轮胎30反复发生压缩和膨胀的过程联动，在轮胎30的半径方向上进行往返运动，而如上所述的突出物110的往返运动将通过后续说明的杆传递部120传递到旋转部130中。
上述杆传递部120是将上述突出物110的运动传递到后续说明的旋转部130中的构成。如图1等所示，上述杆传递部120在上述突出物110和后续说明的旋转部130之间分别连接到突出物110和旋转部130中，且如上所述，通过与在汽车行驶时轮胎30反复发生压缩和膨胀的过程联动，将包括轮胎30的前后左右扭曲在内的上述突出物110在半径方向上的往返运动直接传递到后续说明的旋转部130中。上述杆传递部120采用线缆形态为宜，可采取在一端被固定到后续说明的杆联动旋转部131的一侧的状态下通过上述突出物110之后使另一端重新被固定到杆联动旋转部131的另一侧的结构，关于上述杆传递部120的具体构成和作用将在后续的内容中进行详细说明。
上述旋转部130是与通过上述杆传递部120传递的上述突出物110的运动联动旋转并将驱动力传递到上述发电部20中的构成。即，上述旋转部130能够将通过上述杆传递部120传递的上述突出物110的运动转换为旋转运动并带动上述发电部20中的永久磁铁210或线圈220发生旋转，从而在发电部20中进行发电。
此外，在适用本发明的发电系统中，上述驱动部10能够仅将轮胎30被压缩后重新膨胀时的变形转换为驱动力并将其用于发电。在汽车行驶的过程中轮胎30之所以会被压缩，是在汽车行驶的方向上轮胎30与地面发生接触的部分因为受到汽车的荷重影响而被压缩，如果将如上所述的轮胎30压缩过程中的变形转换为驱动力，则可能会对汽车的行驶性能造成不良影响，即，会导致为了使汽车以相同的速度行驶而需要耗费更多能量的问题。因此，适用本发明的发电系统通过仅将汽车行驶的过程中轮胎30被压缩后重新膨胀时的变形转换为驱动力，能够在不降低汽车行驶性能的情况下有效发电。
为此，作为一实例，上述旋转部130包括：杆联动旋转部131，与上述杆传递部120的一端结合且与杆传递部120联动而在双方向上进行旋转；旋转齿轮132，与上述杆联动旋转部131结合旋转；其中，上述旋转齿轮132包括：第1旋转齿轮1321，与上述杆联动旋转部131联动旋转；第2旋转齿轮1322，接收上述第1旋转齿轮1321所传递的旋转力并进行旋转；其中，上述第1旋转齿轮1321在杆传递部120与轮胎的压缩联动而运动并驱动杆联动旋转部131旋转时不会带动上述第2旋转齿轮1322进行旋转，而在杆传递部120与轮胎的膨胀联动而运动并驱动杆联动旋转部131旋转时与上述第2旋转齿轮1322一同旋转。
上述杆联动旋转部131是与上述杆传递部120的一端结合且与杆传递部120联动而在双方向上进行旋转，从而将杆传递部120(具体来讲是上述突出物110)的往返运动转换为旋转运动的构成，如图3等所示，包括：第1卷取部1312以及第2卷取部1313，以中央的齿轮部1311为中心并通过两侧分别对上述杆传递部120线缆的一端和另一端进行卷取固定。
此时，上述第1卷取部1312是从上述杆传递部120线缆被固定的一端开始向第1方向(作为一实例为逆时针方向)卷取，上述第2卷取部1313同样是从上述杆传递部120线缆被固定的另一端开始向与上述第1方向相同的方向(作为一实例为逆时针方向)卷取，所以在轮胎30被压缩时能够使上述杆联动旋转部131始终向相同的方向(作为一实例为顺时针方向)旋转并对上述杆传递部120线缆进行卷取(卷绕)，从而能够使杆传递部120线缆以紧绷的状态缩短上述突出物110和杆联动旋转部131之间的间隔。
下面将结合图6对此进行更加详细的说明。当在汽车行驶的过程中轮胎30与地面发生接触并被压缩时，上述突出物110首先伴随轮胎30的压缩而沿着半径方向(①方向)向轮胎30的中心进行前移，此时，上述杆联动旋转部131将通过后续说明的弹性手段1314复原的弹性力而向一个方向(作为一实例为顺时针方向)(
如上所述，上述杆联动旋转部131在其内部或外部还包括：弹性手段1314，用于提供当轮胎30被压缩时使上述杆联动旋转部131向一个方向进行旋转并对上述杆传递部120线缆进行卷取(卷绕)所需的旋转力。作为上述弹性手段1314的一实例，如图5所示，能够采用如发条般卷绕的弹簧状形态，且如图7所示，在轮胎30膨胀时上述杆传递部120线缆使上述杆联动旋转部131向另一方向(
此外，上述旋转齿轮132是与上述杆联动旋转部131结合旋转的构成，与如上所述的上述杆联动旋转部130在轮胎30的压缩和膨胀过程中向两个方向发生旋转的情况相比，上述旋转齿轮132的特征在于能够仅在轮胎30膨胀时将始终向相同的方向旋转的旋转力传递到上述发电部20中。为此，作为一实例，上述旋转齿轮132包括：第1旋转齿轮1321，与上述杆联动旋转部131联动旋转；第2旋转齿轮1322，接收上述第1旋转齿轮1321所传递的旋转力并进行旋转；其中，上述第1旋转齿轮1321在杆传递部120与轮胎的压缩联动而运动并驱动杆联动旋转部131旋转时不会带动上述第2旋转齿轮1322进行旋转，而在杆传递部120与轮胎的膨胀联动而运动并驱动杆联动旋转部131旋转时与上述第2旋转齿轮1322一同旋转。
具体来讲如图3所示，以与上述杆联动旋转部131的齿轮部1311吻合的方式配置的上述第1旋转齿轮1321和上述第2旋转齿轮1322共享相同的旋转轴，并通过在上述第1旋转齿轮1321和第2旋转齿轮1322的结合部位包括单向轴承1323的结合结构，从而使其在上述第1旋转齿轮1321向一个方向旋转时不会带动上述第2旋转齿轮1322发生旋转，而在上述第1旋转齿轮1321向另一个方向旋转时使上述第2旋转齿轮1322一同旋转。即，如图6所示，在轮胎30被压缩使上述突出物110首先沿着轮胎30的半径方向(①方向)向轮胎30的中心进行前移的过程中，上述杆联动旋转部131将向一个方向(作为一实例为顺时针方向)(
此时如图3所示，上述第1旋转齿轮1321和第2旋转齿轮1322能够被排列在相同的旋转轴上，并使在上述第1旋转齿轮1321所传递的旋转力作用下发生旋转并向发电部20传递驱动力的第2旋转齿轮1322的直径大于与杆联动旋转部131联动旋转的第1旋转齿轮1321的直径，从而提升第2旋转齿轮1322的旋转速度。即，与上述第1旋转齿轮1321共享旋转轴的第2旋转齿轮1322在第1旋转齿轮1321旋转1圈时同样旋转1圈，此时通过使第2旋转齿轮1322的直径大于第1旋转齿轮1321的直径，是第2旋转齿轮1322外周面上的旋转速度大于第1旋转齿轮1321的外周面上的旋转速度，从而使得与第2旋转齿轮1322的外周面齿轮吻合并接收所传递的驱动力的发电部20能够接收到速度增加后的驱动力。
此外，上述杆联动旋转部131的第1卷取部1312和第2卷取部1313通过具有即使是在上述突出物110和杆联动旋转部131几乎相接的状态下仍然能够对上述杆传递部120线缆进行卷取的部位，能够在发生如轮胎30爆胎等意外的情况下防止突出物110或旋转部130或发电部20发生损伤。即，在发生轮胎30胎压过低或轮胎30爆胎等意外的情况下，伴随着轮胎30内部压力的降低，如图8所示，上述突出物110将向轮胎30的内侧移动并进而向汽车车轮轮缘内侧方向移动直至达到几乎与上述杆联动旋转部131相接的程度，在这种情况下，如果上述第1卷取部1312和第2卷取部1313无法继续卷取上述杆传递部120线缆，则上述杆传递部120线缆将在松弛的状态下发生意外损伤或出现从上述凸轮110的线缆支撑部111脱落的情况，并进而因此对其他构成部分造成损伤。而上述第1卷取部1312和第2卷取部1313通过采取在上述情况下仍然能够最大程度地卷取线缆的结构，在发生如轮胎30爆胎等意外的情况下仍然保持杆传递部120线缆被紧绷的状态，从而防止线缆或其他构成受损或系统发生故障的现象。
上面对适用本发明的较佳实施例进行了说明，但如上所述的实施例仅为用于实现本发明之技术思想的一实施例，实现本发明之技术思想的所有变更例或修改李均应属于本发明的范围。
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