[发明专利]一种基于压电效应的微结构能量回收减速带

说明书

本发明提供一种基于压电效应的微结构能量回收减速带，包括减速带本体，微结构填充部件，高强橡胶块、悬臂梁压电振子和能量捕获电路；减速带本体截面呈梯形，减速带本体的内部设置有微结构填充部件、高强橡胶块、悬臂梁压电振子以及能量捕获电路；微结构填充部件由三维点阵排列的X形内凹微结构元胞构成；高强橡胶块布置在减速带本体斜坡面处用于减速带与地面以及悬臂梁压电振子的固定；悬臂梁压电振子包括中间弹性极板，两侧的压电片以及前端集中质量块，压电片连接在中心弹性极板上形成双晶压电结构并通过导线实现并联；悬臂梁压电振子在实际应用中是多个相同结构均匀间隔地分布在减速带长度方向上且并联连接；能量捕获电路内嵌在高强橡胶块中。

技术领域

本发明属于道路交通安全设施技术领域，更具体地说涉及一种基于压电效应的微结构能量回收减速带。

背景技术

减速带是一种稍凸起于路面以实现车辆减速的新型交通专用安全装置，其一般设置在公路收费站、学校、住宅小区和工矿企业入口等需要车辆减速慢行和交通事故易发的路段。随着人们生活水平的不断提高，汽车保有量的不断提升，交通安全问题日益严峻，而减速带的存在很大程度上减少了各交通要道口的事故发生。

现存的减速带，包括水泥凸台、钢制和橡胶制等形式，尽管其在世界范围内被广泛地应用，且能够有效地降低行车速度，但其易造成以下问题：车辆通过减速带时由于阻碍作用会产生噪声污染，很大程度上影响了小区、学校等区域的生活质量；车辆高速通过减速带时不仅造成车辆颠簸，乘坐舒适性降低，更为严重的是，减速带与车辆的碰撞长此以往会对车辆悬架等部件造成损伤，轻则悬挂内伤，四轮定位走偏，重则直接损伤轮胎，甚至是爆胎。很多现有技术都试图通过几何参数设计来提高减速性，通过减速带相关机械结构设计来降低车辆颠簸程度，提高乘坐舒适性，中国发明专利公开号为201711271731.X的文献公开了一种便于减振的新型单向减速带，减速带的一侧通过转轴与安装板进行连接，支撑杆上端设置有与T型滑槽滑动配合的T型滑块，其下端设置有弹簧，弹簧的另一端与设置在安装槽底部的座板进行连接，该发明能够降低减速带对车辆造成的振动，提高舒适性。但由于其需在地下布置，布置繁琐，且其虽能够降低颠簸程度，但由于碰撞、摩擦产生的噪声并不能得到有效地衰减。

与减速带的尺寸设计相比，车辆通过减速带时耗散的能量问题则被关注得较少。车辆在经过减速带时，会经历碰撞、爬升、下降和落地几个过程，在这个过程中，由于冲击和车辆重力势能的改变会浪费很多能量。随着节能减排要求的日益提高，人们将目光转向了这一能量。中国发明专利公开号为CN105508161A的文献公布了一种能量回收减速带，它通过齿轮传动机械结构实现能量的回收。这种结构存在齿轮副结构复杂，长期往复损耗严重以及发电效率不高的问题。还有相关文献提出了液压系统发电和压电发电的方式，但上述文献所提到的技术方案存在装置过大，结构复杂以及需在地下布置，防水困难等问题。

因此，如何提供一种结构创新、布置简单，且能够有效减少噪声污染和提高舒适性，并兼具回收能量的新型减速带是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的结构和地下布置复杂、振动噪声不能被很好地衰减以及能量回收装置体积大、效率低等问题。本发明的目的是提供一种基于压电效应的微结构能量回收减速带，在不影响功能的前提下，降低振动噪声，提高舒适性，并利用高效压电回收方式回收能量，用以周边信号灯或警示装置。