CN101511614A - 用于车辆的轮子 - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆的轮子，其包括：轮辋(3)；安装在轮辋(3)上的轮胎(2)；至少一个用于发电的装置(17)，其与轮胎(2)可操作地进行连接。用于发电的装置(17)包括：第一元件(18)，其相对于轮辋(3)或轮胎(2)是固定的；第二元件(19)，其被安装到第一元件(18)上，且可围绕着预定的转动轴线(Z)相对于第一元件(18)自由地转动。第二元件(19)的质心(CG)偏心于预定的转动轴线(Z)。用于发电的装置(17)还包括发电机(25)，其具有被安装到第一元件(18)上的定子(26)和被安装到第二元件(19)上的转子(27)。

Description

用于车辆的轮子
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的轮子。特别是，本发明涉及这样一种轮子：其上设置有用于产生电能的装置，而所产生的电能是对安装在所述车轮轮胎中或轮辋上的设备进行供电所需要的。
背景技术
这些设备例如被称为检测单元，它们能对轮胎的工作状况(例如压力和温度)进行监控，且适于对代表该工作状况的一些参数随时间的变化历程进行记录，或者，这些设备可配备有诸如泵等的作动器，这些作动器适于将轮胎中的压力保持为基本恒定。
通常需要考虑到的参数可以是识别代码、温度、压力、轮胎所行驶的距离、负载、以及一些由数学运算操作所得到的参数(例如力、加速度、变形)，其中的数学运算操作可在轮胎自身的内部来进行。
特别是，在车辆采用漏气保用型(run flat)轮胎的情况下，设定了一些需要观测的工作参数—例如最大速度、温度、以及所能行驶的最长距离，其中的漏气保用轮胎即是指这样的轮胎：即使在漏气的情况下，其也能坚持一定的行驶里程，为了能安全地使用所述的这种类型轮胎，所述检测单元就变得具有基础性的重要作用。
为此目的，可在轮胎内安装检测系统，该系统包括至少一个检测单元、控制单元和/或数据存储单元(例如微处理器)、以及天线。天线的任务是与安装在车辆上的车载设备实现射频信号交换。此外，检测系统包括供电单元，其适于提供该系统进行工作所需要的电能。
与本申请具有相同申请人的专利文件WO 2006/048899涉及一种用于车轮的轮胎，这种类型的轮胎上设置有天线，以便于例如能发送和/或接收轮胎本身的工作参数。该天线还被用来向检测单元以及与该单元相关的装置供电，由此而避免了在轮胎内设置自主的供能单元。为此目的，天线采用了线圈状的形态，从而能与车载设备所产生的电磁场发生耦合，由此能吸纳必要的能量来向检测单元供电。
属于本申请人的专利文件WO 2005/067073公开了一种轮胎，其包括柔性的压电元件，该元件与用于储能的装置相联接。柔性压电元件被安装成悬置在容器中，从而可被定位成大体上沿着与轮胎径向方向相垂直的平面，其定位方式使得该压电元件的第一端与容器相连接。在柔性压电元件的第二端上接合着质量体。在容器的内壁与质量体的外表面之间形成了小的间隙，以允许压电元件产生有限的弯曲。容纳着压电元件的容器被安装到轮胎上靠近胎面的部位处，优选地是安装到轮胎的内表面上。当轮胎滚动时，在径向加速度的作用下，压电元件发生弯曲。
美国专利文件US 5941692公开了一种泵，其上设置有适于进行调节的谐振振荡质量体，该泵被安装到机动车的轮胎中或轮辋上，从而利用所述振荡质量体的运动将轮胎压力保持为最优值，并产生出电能。振荡质量体可以是钟摆体或可在弧形腔室中自由滚动的球体。由于其上安装着该质量体自身的轮胎/轮辋的转动，振荡质量体可借助于重力场产生出能量。在重力和径向向心力的作用下，该质量体发生振荡运动。钟摆体/球体的振荡运动可被用来使压电元件产生挠曲，压电元件将输出可被用来向传感器或其它电气设备供电的电信号。通过将振荡质量体磁化、并使得该质量体在转子/线圈附近穿行，还可利用钟摆体/球体的运动来产生出电能。
在本技术领域中，申请人感觉到存在如下的必要性：
-对于根据上述文件制得的、用于产生电能的装置而言，需要改善结构的简单性；
-提高所述装置的可靠性；
-减小所述装置的体积和重量；
-提高这些装置的效率，使它们的效率高于现有装置的效率，以便于在最大的程度上利用轮胎变形和/或车轮运动所产生的能量；
-能快速而简单地进行安装，无需将装置的任何部分安装到车轮的外部。
申请人已经注意到：对于文件WO 2006/048899中所描述的、用于产生出磁场的天线和装置而言，由于需要在车辆上安装一些元器件，所以，这些装置和天线的安装操作需要对车辆本身进行改造，因而是复杂的操作。此外，每次需要更换轮胎时，最重要的一点是：新换的轮胎应当带有能与安装在车辆上的装置相兼容的元件(天线、检测单元等元件)。
申请人还已发现：文件2005/067073中所公开的发电单元不能完全地利用轮胎滚动所产生的动能。事实上，由于在质量体上施加作用力而使得压电元件产生的变形必须要由容器内壁进行限制，容器内壁起到了限位止挡的作用，不然的话压电元件自身会被损坏。因而，在不设置所述限位止挡的情况下将造成压电元件产生更大变形的惯性力就不能被完全地转化为电能。
申请人还注意到：专利文件US 5941692中所描述的谐振振荡质量体必须要被安装到车轮的一侧上，且振荡运动的轴线平行于车轮自身的转动轴线，从而，向心力和重力可造成质量体的振荡，而在使用灵活性方面，该约束条件是限制性的。
最后，申请人还注意到：由于文件WO 2005/067073和US 5941692中的所有实施方式都具有限位止挡，从而设置了约束条件，所以，这些实施方式在将机械能转化成电能的效率方面，几乎没有取得成功，其中，所述机械能是由施加在轮胎上的作用力产生的。
发明内容
因而，申请人设想出了如下的方案：通过在车轮上装备一种装置可解决上文着重提到的问题，该装置能利用一种不带有约束或止动位置的机构对由施加到轮胎上的作用力所产生的机械能进行转化，从而产生出电能，其中的约束或止动位置例如是所述限位止挡。例如，在两个相互枢转连接的元件之间产生相对转动运动的情况下，就能实现上述的效果。
申请人最后发现：采用一种发电机能解决前文提到的问题，这种发电机包括：定子，其被安装到适于连接着轮辋或轮胎的第一元件上；以及转子，其被安装到第二元件上，该第二元件可绕着预定的转动轴线相对于第一元件自由地转动，且该第二元件的质心偏心于所述的预定转动轴线。
事实上，在机动车的使用过程中，车轮受到由引擎和制动系统所施加的加速度，并受到从路面传递来的作用力。这些作用力在与车轮相连的发电机上产生出变化的加速度(在强度、方向、以及形式这几个方面发生变化)。作用在第二元件上的加速度、且与转动轴线偏心的质心造成了变化的惯性力，该惯性力使得转子相对于定子作振荡运动/转动，从而产生出电能。
具体而言，在轮胎于路面上滚动的过程中，轮胎产生可变的变形，此变形首要地是集中在轮胎与地面的触压区域，且在相邻的区域也产生变形。这些变形在轮胎以及与轮胎相连的发电机中造成变化的加速度(在加速度的强度、方向、以及形式方面)。
特别是，在第一方面，本发明涉及一种用于车辆的轮子，其包括：轮辋；安装在该轮辋上的轮胎；至少一个用于发电的装置，其与所述轮胎可操作地进行连接，其中，所述至少一个用于发电的装置包括：第一元件，其相对于所述轮辋或所述轮胎是固定的；第二元件，其被安装到第一元件上，且可围绕着预定的转动轴线相对于所述第一元件自由地转动，第二元件的质心偏心于预定的转动轴线；以及发电机，其具有被安装到第一元件上的定子和被安装到第二元件上的转子。
根据一种实施方式，第二元件包括至少一个质量集中体，该重量集中体离开预定的转动轴线。
优选地是，第二元件包括多个质量集中体，这些质量集中体围绕着预定的转动轴线进行布置。
采用质量集中体使得用于发电的装置的制造和标定变得简化。事实上，可在制成了所述第二元件之后，按照适当的定位和适当的个数将这些质量体安装到第二元件上。
更为优选地是，第二元件包括三个围绕着预定转动轴线进行布置的质量集中体。
此外，所述的三个质量集中体具有相互不同的角距离。
通过仅采用三个如上述规定那样进行布置的质量体，使得作用在第二元件上的作用力和力矩达到最大的效果，同时降低了装置的复杂性。
有利地是，与质量集中体相对应的物体具有相同的密度和相同的体积。
如果与质量体相对应的物体在体积和密度方面被制成相同的，则能降低制造成本。
根据一种优选实施方式，第一元件和第二元件分别是由对应的平行盘体形成的，盘体相互分离开，且利用沿着预定转动轴线延伸的销体连接起来。此外，各个盘体是同轴的。
首要地，结合其采用了质量集中体的事实，这样的结构设计是简单而有效的。
根据一种实施方式，定子是导电元件，而转子是永磁体。
作为替代方案，转子是导电元件，而定子是永磁体。
基于具体的结构需要，对导电元件以及负责产生电磁场的元件的定位形式进行选择。
根据另一种实施方式，定子是导电元件，转子包含“驻极体”类型的材料。
作为备选方案，转子是导电元件，定子包含“驻极体”类型的材料。
采用被称为“驻极体”的材料使得装置的尺寸能被减小，同时能产生出数值相当高的电压/电流。“驻极体”(该词是“电”和“磁体”这两个单词的组合形式)是这样的材料：其具有准永久性的电荷极化特性或偶极化特性。这种材料的磁性等效物就是永磁体，自然界中存在的一些材料—例如石英和其它形式的二氧化硅就属于“驻极体”类型。目前的许多“驻极体”是聚合物材料。
此外，优选地是，所述的至少一个用于发电的装置还包括罩壳，其容纳着第一元件和第二元件。
罩壳确保了对装置提供了必要的保护，并使得装置能被快速地安装/拆卸。
优选地是，所述至少一个用于发电的装置的预定转动轴线被定向在轮胎的径向方向上。这样的定向状态能利用到作用在车轮/轮胎上的纵向力和横向力。
作为备选方案，所述至少一个用于发电的装置的预定转动轴线被定向在轮胎的轴向方向上。按照这样的方式，就可利用作用到车轮/轮胎上的纵向力和径向力。
根据一种实施方式，车轮具有安装在轮辋上的阀，且所述至少一个用于发电的装置被安装在所述阀上。
优选地是，所述至少一个用于发电的装置被安装在阀的密封塞上。
此外，所述至少一个用于发电的装置的预定转动轴线被定向在与阀纵向延伸方向平行的方向上。
如上述的安装方式确保了能容易而便捷地接近用于发电的装置。此外，优选地是，这种类型的安装方式被用来对安装在阀本身上的传感器/作动器进行供能。
事实上，有利地是，车轮还包括至少一个用于对轮胎至少一个工作参数进行检测的系统，且所述至少一个用于发电的装置向所述至少一个检测系统供电。
根据一种备选的实施方式，车轮具有安装在轮辋上的阀，该阀与轮胎相连接，且所述至少一个检测系统被安装在所述阀上。优选地是，所述至少一个用于发电的装置被安装在阀的密封塞上。
根据另一方面，本发明涉及一种用于车轮的轮胎，其包括至少一个用于发电的装置；其中，所述至少一个用于发电的装置包括：第一元件，其适于一体地连接到轮胎的某个部分上；第二元件，其被安装到第一元件上，并能围绕着预定的转动轴线相对于所述第一元件自由地转动，第二元件的质心偏心于预定的转动轴线；以及发电机，其具有安装在第一元件上的定子和安装在第二元件上的转子。
根据一种实施方式，所述至少一个用于发电的装置被安装在轮胎的径向内侧表面上。
这种方案使得轮胎内部的空余空间得以利用，并能对发电装置进行保护；此外，此方案使得该装置与轮胎滚动过程中其上受到变形的区域直接接触。
根据一种优选实施方式，所述至少一个用于发电的装置被安装到径向内侧表面的环周部分上，并靠近轮胎的胎面环带。该区域具有便于安装此装置的、基本上平坦的表面。
优选地是，所述至少一个用于发电的装置被安装得靠近轮胎的赤道中心面。
按照这种方式，所述至少一个用于发电的装置的预定转动轴线被定向在轮胎的径向方向上。
作为备选措施，所述至少一个用于发电的装置被安装在径向内侧表面的侧边部分上，并靠近轮胎的侧壁。
因而，所述至少一个用于发电的装置的预定转动轴线被定向在轮胎的轴向方向上。
优选地是，安装在轮胎侧壁上的方案是用于尺寸大于轿车轮胎的轮胎上，即用在那些针对于商用车辆的轮胎上，其中的商用车辆例如是卡车、全拖挂车、载重货车等车辆。
优选地是，所述至少一个检测系统被安装在轮胎的径向内侧表面上。
按照这种方式，整个检测系统被布置在轮胎的内部中，轮胎内部的空余空间得到了利用，且在更换轮胎本身的过程中，能容易地更换该系统。
下文对根据本发明的车轮的优选(但非排它性的)实施方式进行详细描述，从这些详细描述，可更加清楚地理解本发明的其它特点以及优点。
附图说明
下文将参照附图进行描述，附图给出了非限定性的实例，在附图中：
图1是对根据本发明车轮的一部分所作的径向剖切透视图；
图2表示了图1所示车轮的一种备选实施方式；
图3是图1所示车轮的另一种实施方式；
图4中的分解透视图表示了前述附图所示车轮的组成元件；
图5是图4所示元件的俯视图；以及
图6是图4所示元件被容纳在罩壳中时的局部剖开正视图。
具体实施方式
图1表示了根据本发明的车轮1的第一优选实施方式，该车轮包括安装在轮辋3上的轮胎2。
车轮1可被安装在任何类型的车辆上，这些车辆例如也就是指轿车、诸如卡车/全拖挂车/载重货车等的货物运输车辆、机动车等。
更特定而言，轮胎2优选地是被设计成用于这样的车辆：其设置有安装在车上的车载电子装置，该电子装置适于与容纳在车轮1中或位于车轮上的其它装置相配合、并相互作用，下文将对所述的其它装置进行描述。
轮胎2包括胎体结构4。该胎体结构4具有至少一个胎体帘布层(图中未详细表示)，该帘布层的形状被设计成基本上为环面形态，且利用其相对的环周边缘与一对环形的锚固结构相接合，每个锚固结构都被布置在通常称为“胎边”的区域5中。
特别是，两个环形锚固结构在轮胎2的轴向方向“X”上相互分离开，其中，轴向方向“X”平行于轮胎2自身的几何滚动轴线。
在胎体结构4的环周外侧部位上贴附了束带结构6，该结构包括一个或多个束带层。
沿着环周方向在束带结构6上叠压了胎面环带7，在该环带上制出并布置着纵向和横向的沟槽，从而形成了所需的“胎面花纹”。
轮胎2还包括一对所谓的侧壁8，它们在横向上贴接到胎体结构4的相对两侧上。
可能的话，胎体结构4的内侧部上涂覆有所谓的“胎衬”，这是一层气密的弹性体材料，其适于保证轮胎自身在充气膨胀时的致密性。
因而，轮胎2具有径向的内部表面9，其基本上为环形形态，该内部表面9可由所述的弹性体材料胎衬构成。
轮胎2上的胎边5接合到轮辋3的边缘10上。
轮辋3上还设置有孔洞11，由圆筒体13构成的阀12被密封到该孔洞11中。在圆筒体13中安装了阀体(图中未示出)，且该圆筒体13的第一端14面对着轮胎2的内部，而与第一端14相反的第二端15则从轮辋3中伸出，且设置有密封塞16。
阀12的第一端14是由柔性部分构成的，其例如是由橡胶制成的，该部分与制在轮辋3上的孔洞11的边缘相接合。
借助于轮胎2的充气压力，胎边5被紧压到轮辋3的边缘10上，由此确保了轮胎2在轮辋3自身上的气密性。
迄今为止，上文描述并表示的是无内胎的轮胎2，但本发明也适用于带有充气内胎的轮胎，在这样的情况下，阀12的第一端14将还与所述充气内胎相连接。
还有利地是，在车轮1上还安装了至少一个用于发电的装置17，其与轮胎2可操作地相连。
需要指出的是：文中“与轮胎可操作地相连的、用于发电的装置”是指这样的装置—其可借助于其至少一个部分固定到轮胎上或固定到轮胎之外。在任何情况下，在轮胎在地面上滚动的过程中，该装置都会受到轮胎自身所产生作用力的影响。
用于发电的该装置17的功能在于向优选地安装在车轮和/或轮胎中/上的一个或多个装置进行供电。这些装置可由用于检测轮胎2本身一个或多个工作参数的系统构成，这些参数例如是压力、温度、局部变形、加速度、速度等。
作为向检测系统供电功能的补充功能或替代功能，所述用于发电的装置17还可被用来向作动器提供必要的能量，其中的作动器例如是泵，其例如专用于将轮胎2内的压力保持为正确的数值。
更一般而言，用于发电的装置17被用来向安装在车轮1上的任何装置提供必需的电能。
如图4、5和图6中示意性表示的那样，用于发电的装置17包括第一元件18，其相对于轮辋3和/或轮胎2是固定的，并包括第二元件19，其被安装到第一元件18上，并能绕着预定的转动轴线“Z”相对于所述第一元件19自由地转动。
第一元件18具有面对着第二元件19的第一表面18a和与第一表面18a相反的第二表面18b。同样地，第二元件19具有面对着第一元件18的第一表面19a和与第一表面19a相反的第二表面19b。
第二元件19惰动性地安装在第一元件18上，且由于不存在任何限制转动的限位止挡，所以其可相对于所述第一元件18执行任何转动。
第二元件19还具有质心“CG”，其偏心于预定的转动轴线“Z”，从而，发电用装置17所受到的任何加速度都会造成这样的惯性力：其决定了第二元件19在第一元件18上的转动/振荡。
事实上，如图5所示，由于质心“CG”偏离于预定的转动轴线“Z”，所以，作用在所述质心“CG”上的任何作用力都会产生出相对于轴线“Z”的转动力矩。
为了将质心“CG”置于所需的位置上，优选地是，第二元件19包括至少一个质量集中体20，其偏离预定的转动轴线“Z”。
优选地是，第二元件19包括多个质量集中体20，这些质量集中体围绕着预定的转动轴线“Z”进行布置。
词语“质量集中体”20被用来指代这样的物体：其独立于第二元件19，且该物体被固定到所述第二元件19上，以便于将重心“CG”偏移到所需的位置上。
这些质量体20例如被定位在第二元件19两表面19a、19b的其中之一上，或者可被容纳在制在第二元件19上的合适容座21中，或者，质量体可以位于所述第二元件19的厚度范围内(参见图6)。在后者的情况下，与质量体20对应的物体的密度“ρ”应当与第二元件19的密度不同。
作为备选方案，第二元件19自身可被制成这样：其质量的分布缺乏均匀性，从而，该元件上被预定转动轴线“Z”穿过的几何中心与质心“CG”不重合。
根据另一种备选实施方式，第二元件19具有对称的形状，且其质量分布是均匀的，但预定转动轴线“Z”却不通过质心“CG”。
在图中所示的优选实施方式中，第一元件18和第二元件19分别是由第一盘体和第二盘体构成的。因而，第一元件18和第二元件19优选地是圆形的，它们相互平行，并分离开预定的距离“d”，两盘体利用沿预定转动轴线“Z”延伸的销体22连接起来。销体22的远端23具有缩小的横截面，从而形成了环形的表面24，第二元件19座压在该表面19上，并可滑动，因而，所述第二元件19在销体22自身上可自由地转动。优选地是，在销体22与第二元件19之间设置了低磨擦系数的材料—例如特氟纶、处理后的铜、滚球微型轴承，由此来增大发电用装置17的效率。
优选地是，第一元件18和第二元件19是同轴的，且预定的转动轴线“Z”优选地穿过两元件的几何中心，并与两元件垂直地延伸。
优选地是，预定的距离“d”在约1.2mm到4mm之间，更为优选地是在约1.5mm与约2.5mm之间。
此外，优选地是，第一元件18和第二元件19的直径“D”在约6mm到约100mm之间，具体的数值取决于发电用装置17在车轮1上的安装位置、以及所述车轮1的尺寸。
优选地是，安装在轿车车轮上的、用于发电的装置17的直径“D”处于约6mm到约50mm之间。
此外，所述直径“D”与第一元件/第二元件19之间预定距离“d”的比值优选地处于约8到约20之间。
优选地是，第二元件19包括三个质量集中体20，这些质量集中体围绕着预定的转动轴线“Z”进行布置，并处于同一圆形运动轨迹上。
优选地是，对应着三个质量集中体20的三个物体是相同的，也就是说，它们具有相同的体积“V”和相同的密度“ρ”，且被埋嵌到第二元件19中，分别处于对应的容座21中。
三个质量集中体20之间还具有一定的转角距离α1、α2、和α3，这些角度互不相同，优选地是，它们分别对应于90°、45°、和135°。
用于发电的装置17还包括发电机25，其具有安装在第一元件18上的定子26、以及安装在第二元件19上的转子27。
在本说明书以及后附的权利要求书中，“发电机”一词是指代任何这样的设备：由于一个定子与一个转子之间产生相对转动，所以该设备能产生出电压，进而产生出电能。
另外，“定子”26一词指代发电机25上的第一部件，其相对于预定的参照系统是固定的，在当前的特定情形中，该参照系统是由轮胎2的轮辋3构成的。
最后，“转子”27一词指代发电机25上的第二部件，其被安装到定子上，并能相对于定子进行转动。
仅作为举例，发电机25可以是电磁型发电机，也就是说，其能借助于导体在磁场中的相对运动来产生出电能。
例如，定子26是导电元件(即导线)，转子27是磁体(例如为永磁体)，或者是相反的情况，转子27形成了导电元件，而定子26是磁体。
优选地是，发电机25包含并采用了被称为“驻极体”的、用于发电的材料。
至于“驻极体”(该词是“电”和“磁体”这两个单词的组合形式)一词，是指代一种电介质材料，其具有准永久性的电荷极化特性或偶极化特性。“准永久性”一词意味着电荷衰减的特征时间尺度(几十年或几个世纪)远长于对所述材料进行研究所持续的时长。
任何“驻极体”类型的材料都可被用来实现电动机25，在自然材料中，该材料例如是石英和其它形式的二氧化硅，或者是绝缘的聚合物(即氟聚合物、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯)。通过将电介质材料加热到高温、而后再在电场中进行冷却就能制备出“驻极体”材料。
通过使由“驻极体”材料构成的元件(定子或转子)相对于导电元件(转子或定子)相互靠近地相对运动，就可在发电机25中产生出电能。这样的运动使得导电元件中的电势相对于“驻极体”类型材料的元件发生变化。
根据一种实施方式，定子26是导电元件，转子27包含“驻极体”类型的材料。作为替代方案，转子27是导电元件，定子26包括“驻极体”类型的材料。
优选地是，定子26和转子27相互面对着，并分别被布置在属于第一元件18和第二元件19上的、相互面对的第一表面18a和19a上。
此外，优选地是，定子26和转子27是由贴接到所述表面18a和19a上的薄片构成的。
这些薄片的个数、布局、几何结构、以及延伸尺度可以是任何类型，并可基于具体的需要而进行设计。
在图中所示的优选实施方式中，定子26和转子27都具有两个相对于销体22对称布置的薄片。
优选地是，用于发电的装置17还包括罩壳28，第一元件18和第二元件19被安装到该罩壳28中。更详细而言，按照图6所示的示意性表示，第一元件18被紧固到罩壳28上，从而该元件的表面18b与所述罩壳28的底板29相接合。罩壳28被固定到车轮1上。
优选地是，用于发电的装置17的预定转动轴线“Z”被定向在轮胎2的径向方向“R”上。在这种构造设计中，造成第二元件19在第一元件18上转动的作用力是纵向作用力和测向力，其中，纵向作用力的指向与车轮1的运动方向相同，而侧向力与轮胎2本身的几何滚动轴线平行。
作为备选方案，用于发电的装置17的预定转动轴线“Z”可被定向在轮胎2的轴向方向“X”上。在这样的结构设计中，造成第二元件19在第一元件18上转动的作用力是纵向力和径向力。
此外，用于发电的所述装置17可被安装到轮辋3上、或安装到轮胎2的一个部分上，优选地是，其被安装到轮胎2自身的内部。
如图1和图2所示，用于发电的装置17被安装在轮胎2的径向内侧表面9上。
特别是，在图1所示的实施方式中，用于发电的装置17被安装在径向内侧表面9的环周部分30上，且位于轮胎2的胎面环带7上，优选地是，其处于轮胎2的赤道中心面“E”上。优选地是，罩壳28的底板29与径向内侧表面9相接合。因而，预定转动轴线“Z”的定向形式与轮胎2的径向方向“R”基本上相同。
在图2所示的实施方式中，用于发电的装置17被安装在径向内侧表面9的侧边部分31上，其位于侧壁8上。优选地是，在这种情况下，罩壳28的底板29也与径向内侧表面9相接合。因而，预定转动轴线“Z”的定向方式与轮胎2的轴向“X”基本上相同。
在发电用装置17所供电的装置被安装在轮胎2内部的情况下，优选地将装置17也安装在轮胎2的内部，并使用电装置靠近发电装置17，其中的用电装置例如是安装在轮胎2径向内侧表面9上的检测系统。
由于用于发电的装置17在被安装到径向内侧表面9时与轮胎胎体4直接相连，所以，该发电用装置17会受到由轮胎2局部变形所产生的加速度。在与地面触压的区域处，这种变形更大，并能产生出变化的加速度，可按照三条轴线—即纵轴、横轴、径向轴对这些加速度进行分解。
这些加速度与其它一些加速度进行向量相加，其它的加速度是由引擎、制动系统、以及从路面传递来的作用力所施加的，这些加速度在三个轴线—即纵轴、横轴、径向轴方向也是可分解的。
用于发电的装置17受到上文提到的所有三种分量的作用，但仅有位于与预定转动轴线“Z”垂直的平面内的分量才能造成转子27的转动，并产生出电能。
按照图3所示的另一种实施方式，用于发电的装置17被安装在阀12上，阀被安装在轮辋3上。特别是，用于发电的装置17被定位在阀12的密封塞16上。
图3所示的轮胎2是无内胎型轮胎，也就是说，这种轮胎没有充气内胎。因而，阀12仅连接到轮辋3上，其不会直接受到由轮胎2局部变形所造成的应力的作用。由于第一端14具有所述的柔性，在任何情况下，阀12都会经受压力脉动的作用，此压力脉动是由于所述压力的移动而造成的，其中，因为轮胎2上对应着轮胎接地区域的压缩量较大，所以会造成压力的移动。阀12还受到一些加速度的作用，这些加速度是由引擎、制动系统、以及从路面经轮胎2传递来的作用力施加的。
应当指出的是：在任何情况下，在轮胎在地面上滚动的过程中，用于发电的装置17都受到轮胎2上所产生作用力的至少一部分，因而，这符合上文所表述的定义—“用于发电的装置与轮胎可操作地相连”。
特别是在与阀在径向上对应的胎面区域每次经过接地区域时，这些加速度造成阀12在柔性部分14上发生振荡，因而被传递给设置在密封塞16上的发电用装置17，其中的柔性部分与制在轮辋3上的孔洞11的边缘相接合。
如果阀12被连接到充气内胎上(图中未示出)，则至少是出于上述的原因，来自于轮胎2局部变形的应力也会被部分地传递到发电用装置17上。
对用于发电装置17在密封塞16上的定向形式进行选择，以便于使转子17在定子26上的转动/振动达到最大。
例如，用于发电的装置17的预定转动轴线“Z”被定向在与阀12纵长延伸方向平行的方向上。
如果存在着检测系统(图中未示出)，且其被安装在阀12上—例如用于检测轮胎2的充气压力，或者如果设置了用于保持该充气压力恒定的泵，则优选地是将发电用装置17安装到密封塞16上。

Claims (42)

1.一种用于车辆的轮子，其包括：
轮辋(3)；
安装在轮辋(3)上的轮胎(2)；
至少一个用于发电的装置(17)，其与所述轮胎(2)可操作地进行连接，
其中，所述至少一个用于发电的装置(17)包括：
第一元件(18)，其相对于所述轮辋(3)或所述轮胎(2)是固定的；
第二元件(19)，其被安装到第一元件(18)上，且可围绕着预定的转动轴线(Z)相对于所述第一元件(18)自由地转动，第二元件(19)的质心(CG)偏心于预定的转动轴线(Z)；以及
发电机(25)，其具有被安装到第一元件(18)上的定子(26)和被安装到第二元件(19)上的转子(27)。
2.根据权利要求1所述的车轮，其特征在于：第二元件(19)包括至少一个质量集中体(20)，该质量集中体与预定的转动轴线(Z)间隔开。
3.根据权利要求1所述的车轮，其特征在于：第二元件(19)包括多个质量集中体(20)，这些质量集中体围绕着预定的转动轴线(Z)进行布置。
4.根据权利要求1所述的车轮，其特征在于：第二元件(19)包括三个围绕着预定转动轴线(Z)进行布置的质量集中体(20)。
5.根据权利要求4所述的车轮，其特征在于：所述的三个质量集中体(20)具有相互不同的角距离(α1、α2、α3)。
6.根据权利要求3、4、或5所述的车轮，其特征在于：与质量集中体(20)相对应的物体具有相同的密度(ρ)和相同的体积(V)。
7.根据权利要求1所述的车轮，其特征在于：第一元件(18)和第二元件(19)是由对应的平行盘体形成的，盘体相互分离开，且利用沿着预定转动轴线(Z)延伸的销体(22)连接起来。
8.根据权利要求7所述的车轮，其特征在于：各个盘体是同轴的。
9.根据权利要求1所述的车轮，其特征在于：定子(26)是导电元件，而转子(27)是永磁体。
10.根据权利要求1所述的车轮，其特征在于：转子(27)是导电元件，而定子(26)是永磁体。
11.根据权利要求1所述的车轮，其特征在于：定子(26)是导电元件，转子(27)包含驻极体类型的材料。
12.根据权利要求1所述的车轮，其特征在于：转子(27)是导电元件，定子(26)包含驻极体类型的材料。
13.根据权利要求1所述的车轮，其特征在于：所述的至少一个用于发电的装置(17)还包括罩壳(28)，该罩壳容纳第一元件(18)和第二元件(19)。
14.根据权利要求1所述的车轮，其特征在于：所述至少一个用于发电的装置(17)的预定转动轴线(Z)被定向在轮胎(2)的径向方向(R)上。
15.根据权利要求1所述的车轮，其特征在于：所述至少一个用于发电的装置(17)的预定转动轴线(Z)被定向在轮胎(2)的轴向方向(X)上。
16.根据权利要求1所述的车轮，其特征在于：其具有安装在轮辋(3)上的阀(12)，且所述至少一个用于发电的装置(17)被安装在所述阀(12)上。
17.根据权利要求16所述的车轮，其特征在于：所述至少一个用于发电的装置(17)被安装在阀(12)的密封塞(16)上。
18.根据权利要求16所述的车轮，其特征在于：所述至少一个用于发电的装置(17)的预定转动轴线(Z)被定向在与阀(12)纵向延伸方向平行的方向上。
19.根据权利要求1所述的车轮，其特征在于还包括：至少一个用于对轮胎(2)至少一个工作参数进行检测的系统，且所述至少一个用于发电的装置(17)向所述至少一个检测系统供电。
20.根据权利要求19所述的车轮，其特征在于：其具有安装在轮辋(3)上的阀(12)，该阀与轮胎(2)相连接，且所述至少一个检测系统被安装在所述阀(12)上。
21.根据权利要求20所述的车轮，其特征在于：所述至少一个用于发电的装置(17)被安装在阀(12)的密封塞(16)上。
22.一种用于车轮的轮胎，其包括至少一个用于发电的装置(17)；
其中，所述至少一个用于发电的装置(17)包括：
第一元件(18)，其适于一体地连接到轮胎(2)的一部分上；
第二元件(19)，其被安装到第一元件(18)上，并能围绕着预定的转动轴线(Z)相对于所述第一元件(19)自由地转动，第二元件(19)的质心(CG)偏心于预定的转动轴线(Z)；以及
发电机(25)，其具有安装在第一元件(18)上的定子(26)和安装在第二元件(19)上的转子(27)。
23.根据权利要求22所述的轮胎，其特征在于：第二元件(19)包括至少一个质量集中体(20)，该重量集中体与预定的转动轴线(Z)间隔开。
24.根据权利要求22所述的轮胎，其特征在于：第二元件(19)包括多个质量集中体(20)，这些质量集中体围绕着预定的转动轴线(Z)进行布置。
25.根据权利要求22所述的轮胎，其特征在于：第二元件(19)包括三个围绕着预定转动轴线(Z)进行布置的质量集中体(20)。
26.根据权利要求25所述的轮胎，其特征在于：三个质量集中体(20)具有相互不同的角距离(α1、α2、α3)。
27.根据权利要求24、25、或26所述的轮胎，其特征在于：与质量集中体(20)相对应的物体具有相同的密度(ρ)和相同的体积(V)。
28.根据权利要求22所述的轮胎，其特征在于：第一元件(18)和第二元件(19)是由对应的平行盘体形成的，盘体相互分离开，且利用沿着预定转动轴线(Z)延伸的销体(22)连接起来。
29.根据权利要求28所述的轮胎，其特征在于：各个盘体是同轴的。
30.根据权利要求22所述的轮胎，其特征在于：定子(26)是导电元件，而转子(27)是永磁体。
31.根据权利要求22所述的轮胎，其特征在于：转子(27)是导电元件，而定子(26)是永磁体。
32.根据权利要求22所述的轮胎，其特征在于：定子(26)是导电元件，转子(27)包含驻极体类型的材料。
33.根据权利要求22所述的轮胎，其特征在于：转子(27)是导电元件，定子(26)包含驻极体类型的材料。
34.根据权利要求22所述的轮胎，其特征在于：所述至少一个用于发电的装置(17)还包括罩壳(28)，该罩壳容纳第一元件(18)和第二元件(19)。
35.根据权利要求22所述的轮胎，其特征在于：所述至少一个用于发电的装置(17)被安装在轮胎(2)的径向内侧表面(9)上。
36.根据权利要求35所述的轮胎，其特征在于：所述至少一个用于发电的装置(17)被安装到径向内侧表面(9)的环周部分(30)上，并靠近轮胎(2)的胎面环带(7)。
37.根据权利要求36所述的轮胎，其特征在于：所述至少一个用于发电的装置(17)被安装得靠近轮胎(2)的赤道中心面(E)。
38.根据权利要求35所述的轮胎，其特征在于：所述至少一个用于发电的装置(17)被安装在径向内侧表面(9)的侧边部分(31)上，并靠近轮胎(2)的侧壁(8)。
39.根据权利要求22所述的轮胎，其特征在于：所述至少一个用于发电的装置(17)的预定转动轴线(Z)被定向在轮胎(2)的径向方向(R)上。
40.根据权利要求22所述的轮胎，其特征在于：所述至少一个用于发电的装置(17)的预定转动轴线(Z)被定向在轮胎(2)的轴向方向(X)上。
41.根据权利要求22所述的轮胎，其特征在于还包括：至少一个用于对轮胎(2)至少一个工作参数进行检测的系统，且所述至少一个用于发电的装置(17)向所述至少一个检测系统供电。
42.根据权利要求41所述的轮胎，其特征在于：所述至少一个检测系统被安装在轮胎(2)的径向内部表面(9)上。
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