[发明专利]一种刚度阻尼可调的蜂巢分布式智能安全车轮及其工作方法

权利要求书

1.一种刚度阻尼可调的蜂巢分布式智能安全车轮，其特征在于：包括蜂巢式网状内胎(1)、外胎(2)、磁流变液(3)、轮毂(4)、轮辋(5)、自适应控制器(6)和监测单元(7)，所述磁流变液填充于蜂巢式网状内胎中，蜂巢式网状内胎由外胎包裹，呈同心圆分布状态，通过轮辋带肩的凸缘夹持，用以安放外胎的胎圈，实现外胎安装于轮毂上；所述外胎内埋有均匀分布的独立导线(8)，每根导线中电流强弱直接受控于所述自适应控制器，能够激发不同强度的空间磁场；所述监测单元安装在车身上，包括用于监测道路条件的环境感知传感器、用于监测车辆行驶状态的车速传感器、加速度传感器、横摆角速度传感器以及用于信号传递转换和分析的A/D信号转换器，A/D信号转换器与各个传感器相连接，并且接收来自各个传感器的物理信号，转换为数字信号以供控制器计算分析，同时将控制器的数字控制信号转换为实际控制的电流信号，从而实现信号的实时传递；所述自适应控制器内置有自适应控制算法的单片机，可接受监测单元的环境信号和车辆行驶状态信号，计算当前车轮所需刚度阻尼、所需空间磁场强度和所需电流强度，控制所述外胎导线内电流强弱，产生磁场，蜂巢式网状内胎中磁流变液体特性随磁场发生变化，整体表现为内胎刚度阻尼变化，从而达到当前路况所需的刚度阻尼；所述蜂巢式网状内胎为高弹性橡胶制成，圆环形内部空间设置有N个六角形巢房，N为大于1的自然数，形成独立小空间，六角形巢房彼此连接扩展；所述蜂巢式网状内胎内部相互独立的六角形巢房内部由所述磁流变液填充，具有较高抗压耐磨特性，并由所述外胎包裹；所述磁流变液包括非导磁性液体、低磁滞性高磁导率的磁性颗粒以及外添加剂，在磁场环境中流变特性瞬间变化，可从液体转换为半固体；所述蜂巢式网状内胎利用3D打印技术完成，再利用充液针给内胎六角形巢房的单独空间注入磁流变液，完成后修补充液口即可。

2.根据权利要求1所述的一种刚度阻尼可调的蜂巢分布式智能安全车轮，其特征在于：监测单元工作频率在100Hz以上。

3.根据权利要求1所述的一种刚度阻尼可调的蜂巢分布式智能安全车轮工作方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：监测单元监测环境信号、车速信号、加速度信号、横摆角速度信号；

步骤二：A/D信号转换器接收步骤一中的信号，转换为数字信号以供控制器计算分析；

步骤三：自适应控制器接收监测单元的环境信号和车辆行驶状态信号，计算当前车轮所需刚度阻尼、所需空间磁场强度和所需电流强度，通过A/D信号转换器将控制器的数字控制信号转换为实际控制的电流信号，控制所述外胎导线内电流I强弱，产生磁场；电流I激发的空间(x,y,z)处磁场强度B为：

磁场强度进一步可表示为：

其中：为空间中任意位置(x,y,z)处磁场强度；为沿各个空间轴的磁场强度分量；I为电流大小；μ₀为真空磁导率；R为车轮半径；为空间轴上单位矢量；为任意位置的空间矢量，r为任意位置距离微小源电流的距离；dl为源电流的微小线元素；β为源电流的微小线元素绕z轴的转角。