[发明专利]非充气轮胎的垂向力感应装置、估算系统及估算方法

权利要求书

1.一种非充气轮胎的垂向力感应装置，用于感应非充气轮胎所受的垂向力大小，其特征在于，包括：能量模块、感应模块、信号输出模块以及轮辐支撑体；

所述轮辐支撑体包括两个或三个以上依次连接的弹性支撑段，相邻两个所述弹性支撑段在连接处形成内夹角，所述内夹角背侧为外夹角；三个以上所述弹性支撑段依次连接形成的所述内夹角中，每相邻两个所述内夹角位于所述轮辐支撑体的不同侧；

所述感应模块包括至少一个能够作为感应单元的摩擦纳米发电机，每个所述摩擦纳米发电机固定安装在所述轮辐支撑体的内夹角一侧或外夹角一侧；

所述轮辐支撑体在其延伸方向上受压时，相邻所述弹性支撑段对安装在二者之间的内夹角和/或外夹角中的所述感应单元进行挤压；所述轮辐支撑体所受压力减小时，所述弹性支撑段逐渐恢复至原位，解除对所述感应单元的挤压；在所述感应单元受压至所受挤压解除的过程中，所述感应单元产生交流电，且所述交流电的电信号特征与所述非充气轮胎所受的垂向力大小存在特定关联；

所述信号输出模块分别与所述能量模块、所述感应模块信号连接，并且所述信号输出模块能够在所述能量模块的供能下将从所述感应模块处获得的电信号特征进行输出。

2.根据权利要求1所述的非充气轮胎的垂向力感应装置，其特征在于：所述能量模块包括作为发电单元的摩擦纳米发电机，每个所述发电单元固定安装在所述轮辐支撑体的内夹角一侧或外夹角一侧；

所述轮辐支撑体在其延伸方向上受压时，相邻所述弹性支撑段对安装在二者之间的内夹角一侧和/或外夹角一侧的所述发电单元进行挤压；所述轮辐支撑体所受压力减小时，所述弹性支撑段逐渐恢复至原位，解除对所述发电单元的挤压；在所述发电单元受压至所受挤压解除的过程中，所述发电单元产生交流电；

所述非充气轮胎的垂向力感应装置还包括能量管理模块，所述能量模块、所述能量管理模块以及所述信号输出模块依次串联，所述能量管理模块能够将所述能量模块产生的交流电转化为直流电供给至所述信号输出模块。

3.根据权利要求2所述的非充气轮胎的垂向力感应装置，其特征在于：作为所述感应单元或者所述发电单元的所述摩擦纳米发电机，包括封装腔、分别固定设置在所述封装腔两相对内壁上的两个导电层、分别固定设置在两个所述导电层远离所述封装腔的面上的两个摩擦层，以及固定安装在两个所述摩擦层之间且位于两个所述摩擦层边角处的绝缘支撑层；两个所述导电层彼此电性连接，两个所述摩擦层彼此材质不同；

在两个所述摩擦层的相对方向上，所述封装腔受压时两个所述摩擦层的中间区域能够靠近接触并挤压摩擦，所述封装腔所受压力减小时两个所述摩擦层的中间区域逐渐脱离接触至相互远离。

4.根据权利要求2所述的非充气轮胎的垂向力感应装置，其特征在于：作为所述发电单元的所述摩擦纳米发电机，包括封装腔以及在所述封装腔中依次堆叠设置的若干子发电单元，每个所述子发电单元包括绝缘支撑层、分别设置在所述绝缘支撑层两侧的两个摩擦层，以及分别设置在两个所述摩擦层远离所述绝缘支撑层的面上的两个导电层，同一子发电单元中的两个所述导电层电性连接、两个所述摩擦层的材质不同，且所述绝缘支撑层设置在两个所述摩擦层之间的边角处；

在相邻两个所述摩擦层的相对方向上，所述封装腔受压时，每个子发电单元中的两个所述摩擦层的中间区域能够靠近接触并挤压摩擦，所述封装腔所受压力减小时，每个子发电单元中的两个所述摩擦层的中间区域逐渐脱离接触至相互远离。

5.根据权利要求3所述的非充气轮胎的垂向力感应装置，其特征在于：固定安装在所述内夹角一侧的所述摩擦纳米发电机的摩擦层延伸方向与所述非充气轮胎的径向垂直，和/或固定安装在所述外夹角一侧的所述摩擦纳米发电机的摩擦层的延伸方向与所述非充气轮胎的径向平行。

6.根据权利要求1、2、4、5中任一项所述的非充气轮胎的垂向力感应装置，其特征在于：所述内夹角中设置有弹性支撑部,所述摩擦纳米发电机封装在所述弹性支撑部中；

且/或，所述外夹角中设置有弹性拉伸部；所述摩擦纳米发电机封装在所述弹性拉伸部中。