Группа изобретений относится к транспортным средствам и может использоваться как в электромобилях, так и на автомобилях с ДВС или на автомобилях со смешенных приводом действия.

Известен способ выработки электроэнергии для колёсного транспортного средства [ 1 , Компания Goodyear превратила шины: в генераторы снабжающие дополнительной энергией ваш автомобиль. Электронный ресурс - http: ynnm- 7021. Дала

доступа 24.12.2018], согласно которого используют изменение температуры и вибрации в шинах колес транспортного средства для получения электрическо энергии с помошью встроенного в нее пьезоэлектрического материала.

Для осуществления способа применяют колесо-генератор [1 , Компания Goodyear превратила шины в генераторы, снабжающие дополнительной энергией ваш автомобиль. Электронный ресурс -

Дата доступа 24.12.2018], которое

содержит колесный диски закрепленный на нем обод со специальной регенеративной шиной «Goodyear ВН-03», в которой имеется слой пьезоэлектрического материала реагирующего на изменение температуры и вибрации для получения электрической энергии.

Однако стабильность промышленного применения такого способа- аналога [1 ] с применением по нем опытного образца «Goodyear ВН-03» - колеса со специальной регенеративной шиной пока не подтвердилась.

Кроме того, как известно [2, Пьезогенераторы. Устройство и работа. Особенности и применение. Электронный ресурс https://electrosam.ru/glavnaja/ielektrooborudovanie/jelektro pitanie/pezogenera to гул Дата доступа 24.12.2018], ресурс пьезоэлектрического материала, испытывающего продолжительные циклические нагрузки с частыми пиковыми изменениями, недостаточен. Поэтому такое дорогостоящее колесо-генератор автомобиля не будет обладать продолжительным ресурсом в эксплуатации. В совокупности с применением и других таких колес способ-аналог [ 1 ] будет иметь низкую надежность.

В то же время, известны способы выработки электроэнергии для колесных транспортных средства и в них известно применение колес- генераторов [3 - 6], на которых установлен шины традиционных конструкций с продолжительным ресурсом в эксплуатации

Например, известно колесо-генератор [3, Патент RU 2 J 32782 С I ,

MIIK В60В 19/00, F02B 71 /04, В60К 25/08, приоритет 05.05. 1998, опубликован 10.07.1998], содержащее колесный диск, на ободе которого расположена шина, в пространстве между которой и ободом равномерно размещены элементы электрогенератора.

Электрогенераторы имеют неподвижную часть на ободе с электрообмоткой, подключенной к сборным проводникам через контакты, замкнутые при наличии тока в обмотке, и подвижную часть с магнитной системой с постоянными магнитами. Магниты взаимодействуют с поверхностью шины с помощью толкателя, воспринимающего ее упругую деформацию. При качении колеса и деформации шины магнитная система через магнитные и электромагнитные поля взаимодействует с обмотками неподвижной части и в них наводится электрический ток, поступающий к бортовой системе электро обиля.

Однако недостатком такого колеса-генератора автомобиля является не достаточная эффективность его работы, особенно для колес небольшого диаметра, ввиду ограничения количества применяемых электрогенераторов, крепящихся к ободу колеса. Кроме того, возвратно- поступательное движение магнитов с толкателями в таких электрогенераторах имеет преры вистый характер, который не способствует долгой их наработке и выработки в совокупности достаточного количества электроэнергии.

Поэтому более перспективным считается способ выработки электроэнергий для колёсного транспортного средства [4, Патент KR 101369614В1, МПК В60К 7/00, Н02К 7/116, F16H 3/66, приоритет 10.12.2013, опубликован 04.03.2014], где возвратно-поступательное движение у закрепленных в колесах толкателей с магнитами в преобразователях относительно неподвижной электромагнитной обмотки заменяется на вращательное движение дисков с магнитами, скорость которых не совпадает с вращательным движением дисков электромагнитной обмотки.

Для осуществления такого способа применяется колесо-генератор [4], содержащее колесный диск, на ободе которого расположена шина и средство для выработки и передачи энергии, состоящее из вращающегося кольца и неподвижной пластины, и вспомогательных приводных механизмов.

Вращающееся кольцо установлено на внутренней окружности обода. Кольцо содержит корпус магнитов, включающий несколько магнитов, расположенных в отделениях, образованных внутри кольца с постоянным промежутком. Неподвижная пластина прикреплена к валу и содержит корпус обмоток, включающий несколько обмоток, расположенных в отделениях, соответствующих магнитам корпуса магнитов.

Однако недостатком такого способа и колеса-генератора по аналогу [4] является сложность осуществления способа и колеса для его осуществления, а также громоздкость конструкции такого колеса, что ограничивает применение способа и устройства колеса-генератора для крупногабаритных автомобилей

Известны [5, Патент CN 102310762, МПК В60К 7/00, B60L1 1/O0H02J 7/114, приоритетов 05.201 1, опубликован 11.01.2012], более простые по осуществлению и более универсальные по применению, способ выработки электроэнергии для колёсного транспортного средства, а также колесо- генератор для осуществления такого способа. Данный источник информации [5] является наиболее близким для изобретения-способа и изобретения- устройства.

Согласно ему, способ выработки электроэнергии для колёсного транспортного средства заключается во вращении закрепленных на его колесах дисков с магнитами, которое не совпадает с вращательным движением также закрепленных на данных колесах дисков с электромагнитной обмоткой, в результате чего происходит электрического тока, который затем направляют, с помощью преобразователя, на зарядку аккумулятора

Колесо-генератор по прототипу [5], содержит колесный диск, на ободе которого расположена шина и кожух, в которо закреплена ось, на которой расположены диски с постоянными магнитами и между ними, через подшипниковый узел - диск с электромагнитной обмоткой и со смещенным центром тяжести от оси своего вращения. Благодаря чему вращение дисков с магнитами не совпадает с вращательным движением дисков с электромагнитной обмоткой и происходит течение электрического тока, направляемого через преобразователь на зарядку аккумулятора.

Однако, недостатком как способа, так и устройства по прототипу [5] являются повышенные требования к обеспечению разницы угловых скоростей вращения упомянутых дисков. Поэтому, например, известен прием [6, Заявками 2017113548А, МПК В60К 7/00, Н02К35/02, конвенционный приоритет 19.04.2017 (TW), опубликовано 19. J 0.2017], используемый в конструкции [5], где диск с электромагнитной обмоткой посажен на ось через керамический подшипник, и вся конструкция сборки центрального вала с диском с электромагнитной обмоткой и дисками с магнитами за герметизирована в вакуум ном пространстве. Однако, это не способствует получению достаточного количества электроэнергии, особенно при низких скоростях автомобиля, так как возникающая: разница в угловых скоростях упомянутых дисков будет не стабильна, и в некоторых случаях сравнительно мала.

Кроме того, в некоторой степени также усложняется и значительно удорожается как конструкция колеса-генератора автомобиля, так и технология его изготовления, требующая высокую точность изготовления и сборки элементов.

Поэтому задачей для группы изобретений является повышение эффективности и универсальности применения способа выработки электроэнергии для колёсного транспортного средства и повышение эффективности и универсальности применения колеса-генератора для его осуществления за счет достижение технического результата по увеличению и обеспечению стабильности возникающей разницы в угловых скоростях установленного на колесах-генераторах дисков с электромагнитной обмоткой и дисков с постоянными магнитами, а также по упрощению технологии изготовления колеса-генератора, применяемого для осуществления заявленного способа, путем исключения необходимости смещения центра тяжести от оси своего вращения у диска с электромагнитной обмоткой.

Поставленная задача в способе выработки электроэнергии для колёсного транспортного средства, согласно которого приводят во вращение первый и второй диски е неодимовыми магнитами причем в электромагнитных обмотках третьего диска, закрепленног о на оси и расположенного между упомянутыми первым и вторым дисками, возникает электродвижущая сила (Э.Д.С) и появляется электрический ток, который поступает на преобразователь напряжения и далее, через блок, включающий зарядное устройство и контроллер, на тяговый аккумулятор, решена за счет того, что движущую силу, приводящую первый и второй диски с неодимовыми магнитами во вращение, создают с помощью перистальтического насоса, встроенного в хотя бы в одно колесо колёсного транспортного средства, в результате радиально изменяющегося давления в эластичной трубке, заполненной жидкостью, передаваемого из пятна контакта с опорной поверхностью шины указанного хотя бы одного колеса колёсного транспортного средства посредством упругой реборды, в процессе движения колёсного транспортного средства.

Поставленная задача в колесе-генераторе, содержащем колесный диск, на ободе которого расположена шина и кожух, а также ось, снабженную подшипниковым узлом и первым и вторым дисками, на которых расположены неодимовые магниты и между которыми расположен третий диск с электромагнитными обмотками, решена за счет того , что указанный третий диск с электромагнитными обмотками жестко посажен на ось, а первый и второй диски, на которых расположены неодимовые магниты, соединены между собой и посажены на ось через подшипниковый узел, причем первый диск выполнен с крыльчаткой, расположенной в герметично закрытой полости, сообщенной с эластичной трубкой, заполненной жидкостью и расположенной вокруг обода колесного диска с возможностью радиальной деформации эластичной трубки от радиальной деформации шины.

Такие отличительные признаки в способе-изобретении и в способе- устройстве в своей совокупности позволят исключить, в отличие от [5], применения диска со смещенным центром относительно оси своего вращения и сопутствующих для этого применения дополнительного технологического оборудования и приемов, усложняющих как способ выработки электроэнергии для колёсного транспортного средства, так и технологию изготовления вращающегося узла в кожухе колее колёсного транспортного средства.

При этом достигается увеличение и стабильность разницы угловых скоростей и направления вращения упомянутых дисков, что способствует стабильности генерирования электрического тока большей величины и повышению в целом эффективности и универсальности применения, как способа, так и колеса-генератора для его осуществления по изобретению. Дополнительные отличительные признаки изобретения-устройства, направленные на усиление упомянутых эффектов:

- кожух, указанная герметично закрытая полость с расположенной внутри крыльчаткой, ось, закрепленная в кожухе и снабженная подшипниковым узлом и первым и вторым дисками, на которых расположены неодимовые магниты и между которыми расположен третий диск с электромагнитными обмотками, могут быть выполнены с возможностью установки вне корпуса колеса транспортного средства, причем указанная герметично закрытая полость соединена с указанной эластичной трубкой через соединительные каналы, а второй диск расположен на дополнительном подшипниковом узле;

- упомянутая герметично закрытая полость может быть расположена между колесным диском и закрепленной на ней крышкой, расположенной внутри кожуха и посаженной е уплотнением на первый диск, который выполнен с крыльчаткой, причем, соединенный с ним второй диск расположен на дополнительном подшипниковом узле;

- возможность радиальной деформации трубки от радиальной деформации шины обеспечено предпочтительно за счет расположенной внутри шины упругой реборды, которая выполнена из пористого материала;

- первый диск, который выполнен с крыльчаткой, снабжен втулочной частью, которая посажена на подшипниковый узел и к которой присоединена крыльчатка, при этом между подшипниковым узлом на оси и крыльчаткой расположено лабиринтное уплотнение, охватываемое упомянутой втулочной частью.

Сущность группы изобретений поясняется иллюстрациями, где на фиг. 1 - показан общая схема автомобиля, оборудованного заявленными колесами-генераторами; на фиг. 2 - принципиальная схема производства электроэнергии и зарядки автомобиля, оборудованного заявленными колесами-генераторами; на фиг. 3 показан пример реализации заявленного колеса-генератора в разрезе в исходном состоянии; на фиг. 4 - вид А по фиг. 3; на фиг. 5 - оно же, но установленное на автомобиль, который движется; на фиг. 6 - общая схема, поясняющая принцип работы колеса-генератора автомобиля по фиг.5, на фиг. 7 схематически показан другой пример реализации заявленного колеса-генератора.

На автомобиле I (фиг.1) установлены колеса-генераторы 2, служащие, как для подзарядки тягового аккумулятора 3 автомобиля и установленного на нем дополнительного аккумулятора 4, так и для непосредственной подачи электроэнергии, например, на электродвигател ь (не показано) колёсного транспортного средства.

Колеса-генераторы 2 электрически соединены (фиг.2) через преобразователь напряжения 5, блок 6 (фиг.2), включающий зарядное устройство и контроллер, вывод которого соединены с тяговы м аккумулятором 3, дополнительным аккумулятором 4 и с клеммами 7 для непосредственного питания (не показано) электродвигателя или нескольких электродвигателей колёсного транспортного средства.

Колесо-генератор 2 (фиг. 3) автомобиля 1 содержит колесный диск 8, на ободе 9 которого расположена шина 10 и кожух 11, внутри которого расположена ось 12, закрепленная, например, на колесном диске 8 сваркой. Ось 12 снабжена подшипниковы узлом 13, на котором посажен первый диск 14. На оси 12 также расположен, жестко посаженный на нее, например, через шпонку 15, третий диск 16, на ступице которого расположен дополнительный подшипниковый узел 17, на котором посажен второй диск 18, скрепленный с первым диском 14.

На первом и втором дисках 14, 18 закреплены по окружности неодимовые магниты 19. Между первым и вторым дисками 14, 18 расположен третий диск 16 с электромагнитными обмотками 20, количеством равным числу магнитов по кругу. Первый диск 14 имеет втулочную часть 21 , которая посажена на подшипниковый узел 13. Втулочная часть 21 первого диска 14 непосредственно переходит в крыльчатку 22 или скреплена е ней. Крыльчатка 22 расположена в герметично закрытой полости 23.

Г ерметично закрытая полость 23 образована между колесным диско 8 и скрепленной с ней крышкой 24, которая через уплотнение 25 посажена на втулочную часть 1 первого диска 14.

Также имеется установленное на оси 12 лабиринтное уплотнение 26.

Герметично закрытая полость 23 соединена каналом 27, выполненном в колесном диске 8 с эластичной трубкой 28, заполненной жидкостью 29 и расположенной вокруг обода 9 колесного диска 8 с возможностью ее деформации от деформации шины 10 за счет того, что внутри шины 10 между внутренней поверхностью шины 10 и эластичной трубкой 28 закреплена кольцевая упругая реборда 30. Предпочтительно выполнение реборды 30 из пористого материала. Причем в этом случае она может иметь различную форму исполнения и служить для равномерности восприятия в своей толще внутри шинного давления, что положительно сказывается на равномерности воздействия на эластичную трубку 28 и последующего равномерного в ней распределения давления жидкости.

В другом варианте исполнения колеса-генератора (фиг.7) кожух 1 1, содержащий не показанные на данном чертеже герметично закрытую полость 23 с расположенном внутри крыльчаткой 22, ось 12, закрепленную внутри кожуха 11 и снабженную подшипниковым узлом 13 и первым и вторым дисками 14, 18, на которых расположен неодимовые магниты 19 и между которыми расположен третий диск 16 с электромагнитными обмотками 20, установлен вне корпуса колеса 2, внутри корпуса колёсного транспортного средства 1 , приче указанная герметично закрытая полость 23 соединена с указанной эластичной трубкой 28 через соединительные каналы 39 (см . фиг.7). Электромагнитные обмотки 20 электрически соединены через преобразователь напряжения 5 и блок 6, включающий зарядное устройство и контроллер, с тяговым аккумулятором 3 и дополнительным аккумулятором 4. Вместо кольцевой упругой реборды 30 может быть установлен, например, жесткий подпружиненный кольцевой элемент (не показано) или сама шина 10 может быть выполнена (не показано) как одно целое с аналогичной ребордой.

Электромагнитные обмотки 20 на третьем диске 16 собраны по схеме трёхфазного генератора или по другой электрической схеме. Они своими выходными проводами 31 (показаны пунктирной линией, через полости (не показаны) в третьем диске 16 и через отверстие (не показано) в оси 12, соединены с клеммами 32, которые имеют возможность соединяться с клеммами 33, провода 34 от которых проходят далее на зарядное устройство 5 (фиг.2) и могут быть в первом варианте исполнения расположены внутри центра ступицы 35 колеса колёсного транспортного средства 1. Возможно также соединение упомянутых обмоток 20 и с помощью дискового токосъёмника (не показано) в точке перехода между диском 16 и суппортом колёсного транспортного средства.

Кожух 1 1 (фиг.З, 4) закреплен вместе с крышкой 24 к диску 8 с помощью болтов 36 (фиг. 4). К ступице 35 кожух 1 1 крепится через крышку 24 и диск 8 с помощью други болтов (не показаны), вставляемых в отверстия 37 в кожухе 1 1.

Принцип работы колеса-генератора основан на использовании в качестве движущей силы, приводящей первый и второй диски 14, 18 в радиальное движение, принципа работы перистальтического двигателя (шлангового насоса), см. например [7, Электронный ресурс: http://www.hydro~pnevmo.ra/topic.php7ro~68. Дата доступа 30. 12.2018], встроенного в колесах 2 колёсного транспортного средства 1 .

Такая движущая сила возникает в результате радиально изменяющегося давления в пятне контакта 38 (фиг.6) с опорной поверхностью 36 каждой шины: 10 колеса 2 колёсного транспортного средства 1 (фиг.1). Кольцевая эластичная реборда 30 нужна для того, чтобы после установки колеса-генератора на ступице 35 автомобиля 1 (фиг. 5) и его движении, в районе деформации шины 10 на опорной поверхности 36, сжималась локально эластичная трубка 28 под действием перемещенной и деформированной в радиальном направлении эластичной реборды 30.

В результате чего жидкость 29 приходит в движение (фиг. 6) по кольцу эластичной трубки 2 В, заставляя крыльчатку 22 вместе с первым и вторым: дисками 14, 1S вращаться в направлении Ш, противоположном (в первом варианте исполнения) направлению 02 вращения самого колеса- генератора 2 вместе с колесным диском 8 и третьим диском 16.

При установке кожуха 1 1 с установленными в нем элементами по другому варианту исполнения, вне корпуса колеса 2, внутри корпуса колёсного транспортного средства 1 , направление вращения крыльчатки вместе с первым и вторым дисками 1.4 и 18 может быть любым.

В результате неодимовые магниты 19 на вращающихся дисках 1.4, 18 будут периодически пересекать зоны расположения электромагнитных обмоток 20 диска 16. Поэтому в электромагнитных обмотках 20 возникнет Э.Д.С. и появится электрический ток, который поступит на преобразователь напряжения 5 (фиг.2) и далее, через блок 6, включающий зарядное устройство и контроллер, на тяговый аккумулятор 3, на дополнительный аккумулятор 4, на клеммы 7 питания электродвигателя (не показан) колёсного транспортного средства 1.

Такое колесо-генератор, в первом варианте исполнения - это своеобразный дополнительный узел-накладка на существующий автомобильный: колесный диск. При этом может применяться не только один гидравлический контур и один своеобразный перистальтический гидронасос, а два и более, что ощутимо увеличивает крутящий момент колеса-г енератора и его выходную мощность.

Помимо представленного выше варианта компоновки, есть возможность его приводные элемент для выработки электроэнергии поместить во внутреннюю полость диска колеса, что потребует сравнительно не значительных изменений первоначальной конструкции автомобильного диска. При этом основной принцип работа и идея останутся прежними, но появится преимущество в герметичности системы, что полностью исключает риск любых внешних воздействий.

Так же, для упрощения и удешевления изготовления, или для большей надежности данного колеса- генератора, с «другой» скоростью могут вращаться не только первый и второй диски 14, 18 с неодимовыми магнитами 19, как представлено на фиг. 5, 6, но и третий диск 16 с электромагнитными обмотками 20. Т.е. первый и второй диски 14, 18 буду т вращаться вместе с шиной 10, а третий диск 16 - с другой, обратной скоростью относительно дисков 14, 18.

Основные преимущества изобретения-способа изобретения- устройства:

- для привода колес-генераторов эффективно используется статическая сила перпендикулярная радиальному движению таких колёс при движении колёсного транспортного средства, что даёт возможность получения дополнительной энергии без потери ЭДС аккумуляторов;

~ в качестве принципа действия используется надёжный и одновременно простой принцип действия перистальтического гидронасоса;

- в качестве источника электромагнитной индукции используются высокоэффективные неодимовые магниты, позволяющие генерировать необходимую мощность для восстановления заряда аккумулятора колёсного транспортного средства в процессе движения;

- в совокупности с описанными выше преимуществами можно получить дополнительную электроэнергию для восстановления ёмкости аккумулятора без его стационарной подзарядки, причем на порядок выше в сравнении с известными решениями. - внедрение данного способа-изобретения получения электроэнергии в производство электрических и гибридных транспортных средства значительно, в разы увеличит их реальный пробег без подзарядки, в сравнений е существующими моделями.