CN105050836A - 用于对胎压测量电子器件进行降温的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了联接到飞机轮子的轮缘的热压力测量组件。壳体构造成紧固到轮面。电子器件包封件定位在壳体内。电子器件定位于电子器件包封件内且配置成处理从测量胎压和温度的远程传感器所接收到的信号。内部绝热体定位于所述壳体的内部。内部绝热体构造成将电子器件的温度降低到足以允许使用额定至125摄氏度的低温电子器件。

Description

用于对胎压测量电子器件进行降温的系统和方法
技术领域
本发明总体上涉及用于对胎压测量电子器件进行降温的系统,并且更具体地涉及构造成安装到使用相对较低成本的电子器件的飞行器轮子上的胎压测量系统(以下简称“TPMS”)。
背景技术
飞机刹车片和轮子的温度不断上升。通过安装有TPMA电子器件壳体的轮子可以注意到存在许多间歇的峰值温度,且TPMA电子器件壳体与内部电气部件相关联。
大型飞机在着陆、滑行和起飞期间在它们的轮子中产生大量的热量。这是由于从刹车片的热传导所导致的。由于橡胶轮胎是不良的热导体,因而热量会在轮子中以比其可被消散的速度更快地积聚,尤其是在飞机执行重复的起飞和着陆、滑行距离过长或起飞取消时。如果飞行员不知晓所发生的曾经温度上升,则可能会造成危险的爆胎。为了防止这一点,往往需要在航班之间应用强制性的安全冷却阶段,但这会成为飞机周转时间上的限制因素。
实际轮胎温度取决于许多因素,比如之前的航班数量、大气温度、飞机重量、滑行距离和刹车片的使用。安全的强制性冷却阶段通常不会将所有的这些因素考虑在内,并且往往是不需要那样长的时间。
针对飞机轮胎的压力测试装置是众所周知的。一种形式包括类似于一百年前首次发明的机械仪表。更现代的装置使用机电传感器。
然而,对于这样的装置而言,唯一可行的是当它们处于已知的基准温度下时测试轮胎的压力,而这通常意味着轮胎必须处于环境温度下或接近环境温度,否则轮胎内的热气体将处于比冷却时的相应气体更大的压力下,并且温度引起的变化将会使压力读数不可靠。
例如在美国,美国联邦航空管理局(FAA)已表示希望每天都进行胎压测试,但航空公司指出这在实践中无法实现,其原因在于飞机经常是处于一次长达三周的持续运作状态,并且飞机在足够长的适于轮胎充分冷却以便进行可靠测试的该时间段内没有在地面上。
由于高温,会需要昂贵的和由外国引进的高温电子器件。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种对胎压测量电子器件进行降温的改进系统。
本发明的另一个目的是提供一种对于TPMS而言的改进系统,其构造成安装到使用低成本的电子器件的飞行器轮子上。
本发明的再一个目的在于提供构造/联接到飞机轮子轮缘的TPMS。
此外,本发明的又一个目的在于提供一种具有定位于壳体内部的内部绝热体的TPMS。
本发明的还一个目的在于提供一种具有内部绝热体的TPMS,所述内部绝热体构造成将电子器件的温度降低到足以允许使用额定(rated)且可操作至125摄氏度的电子器件。
此外,本发明的还一个目的在于提供一种具有绝热体的TPMS,其构造成提供使得用于电子器件的包封件的内部温度不超过125℃。
本发明的这些和其它目的以联接到飞机轮子轮缘的热压力测量组件来实现。壳体构造成紧固到轮面。电子器件包封件定位在壳体内。电子器件定位于电子器件包封件内且配置成处理从测量胎压和温度的远程传感器所接收到的信号。内部绝热体定位于所述壳体的内部。内部绝热体构造成将电子器件的温度降低到足以允许使用额定至125摄氏度的低温电子器件。
附图说明
图1示出本发明TPMS的一个实施例的横截面视图。
图2示出本发明TPMS的另一个实施例的横截面视图。
图3示出本发明的一个实施例,其中轮毂罩包括位于轮毂罩主体的顶帽处的内部绝热体。
图4示出具有联接到轮胎轮缘的压力传感器的本发明实施例。
图5示出具有轮毂罩的顶帽的实施例的本发明实施例。
图6示出具有内部和外部绝热体的本发明实施例。
图7示出图6实施例的透视图。
图8示出具有特定绝热体的本发明实施例。
图9示出通过将其保持到飞行器轮毂上的三个螺钉或等效结构所附接的轮毂罩。
图10示出从图9所示轮子分离的轮毂罩。
图11是具有内部和外部绝热体的轮毂罩的分解视图。
图12示出图11实施例的轮毂罩主体和外部绝热体的实施例。
图13示出另一个实施例,其中只设置有内部绝热体。
具体实施方式
图1和图2示出了本发明的TPMS10,示出壳体(也称为轮毂罩12)的内部,其具有被包封的通常表示为14的电子器件。
在图1中,内部绝热体16a用于提供用于胎压和/或温度测量和监测的内部低成本电子器件14的热绝热体。示出了散热。
在图2中,提供外部绝热体16b,其设置成可包括绝热罩、热绝缘垫片、空气或绝热过滤器和导热垫片。
在一个实施例中,本发明提供构造成安装到飞机轮子或轮缘18上的TPMS10。TPMS10包括壳体,其具有用于电子器件14的通常表示为12的主体(有时被称为轮毂罩)。轮毂罩12可通过多个螺钉20或等效结构附接到轮胎的轮毂或轮缘18并覆盖轮毂轴向开口的全部或部分。TPMS10包括位于包封件24中的电子器件14,其处理从测量胎压和/或温度的传感器26所接收到的信号。在各种实施例中,传感器26可以测量其它参数。作为一个非限制性的实例,压力传感器26可基于压阻或压电技术(包括但不限于在US5,996,419、美国公开号2002/0073783中所公开的那些),这些专利文献以其全文通过引用并入本文。
在图3的实施例中,轮毂罩12包括定位在轮毂罩12主体的顶帽12a处的内部绝热体16a。如图所示,内部绝热体16a为环形形式,但其它几何构造也是合适的。绝热体16a可定位于组件内的将限制流入电子器件14内的热量的任何位置处。在该实施例中,在轮毂罩12与飞行器轮子之间没有外部绝热体16b。图4示出压力传感器26联接到轮胎的轮缘18,并且电联接到电子器件14和定位于轮毂罩12内部的电子器件包封件24。绝热体具有足够的绝热能力并定位成使电子器件包封件24的内部不超过125摄氏度或更低。
图5示出从图9实施例的具有轮毂罩12顶帽的轮毂罩12。同样,尽管内部绝热体16a以环形构造示出,但是其可为各种不同的几何构造,并且也可以定位在不同的表面处;在上述情况下,绝热体16a可定位于组件内的将限制流入电子器件14内的热量的任何位置处。
在对轮子进行刹车时电子器件14经受施加的高温。本发明的系统和方法阻止通过各种传递模式将热量从轮子和刹车片传递到位于TPMS10中的电子器件14内,所说的传递模式包括但不限于辐射,传导和对流。这增强了标准电子器件14有效运作的能力。可在高于125摄氏度下有效工作的高温电子器件14是昂贵的且是定制的。通常在诸如低于125摄氏度下工作的低温电子器件14是更可广泛获得的廉价COTS商品。通过本发明,使用能够承受温度不超过125摄氏度、120摄氏度和115摄氏度的低温电子器件14实现较大的成本节约。因此,允许该技术应用到更广泛的市场上。
在图6的实施例中,设置内部绝热体16a和外部绝热体16b。还示出安装传感器26,其经由电缆联接到电子器件14。外部绝热体可驻留于轮毂和轮毂罩12之间。内部绝热体可为用于限制热量在一个方向上流动的平面环状的垫圈形式或者为限制热量在所有方向上流动的被造型的(profiled)三维结构。传感器26可以是压力传感器,包括但不限于压电、压阻或MEMS压力传感器。
图7是图6所示轮毂罩主体12的包括内部绝热体16a和外部绝热体16b的透视图。
现在参照图8的分解视图,内部绝热体16a和外部绝热体16b设置于同一个下部轮毂罩主体12b上。这提供了许多优势。限制了热量从轮毂流入到电子器件包封件24内的主要路径,也限制了从壳体传递到电子器件14内的次级热传递。外部绝热体16b经由紧固件联接到轮毂罩主体12,所说的紧固件可经由绝热体16b而被热绝缘,如以上所论述的那样。轮毂罩主体12的主体元件包括内部绝热体16a。轮毂罩主体12的目的是为了将旋转线圈元件定位和支撑在位于与轮轴中的匹配固定线圈元件连接的轮子上以及用于给电子器件14提供保护性包封件24。还设置将电子器件14与热传导元件隔离的联接绝热体16a和/或6b的轮速变换器。如图8中所示,内部绝热体16a提供:(i)外部绝热体16a环;(ii)夹套绝热体16a和(iii)和在所述轮毂罩主体12中的被造型的内部绝热体16a。
现在参照图9,轮毂罩12被示出为通过将轮毂罩12保持到飞行器轮毂上的三个螺钉20或等效结构而被附接。紧固件的数量是任意的,并且依赖于个别应用的几何构型。轮毂罩12覆盖轮子的轴向开口或外表面。外部热绝热体设置于与轮子连接的轮毂罩12的外表面处。在该实施例中,外部热绝缘体远离定位于轮毂罩12内部的电子器件14(未示出)定位。图10示出与图9所示轮子分离的轮毂罩12。
图11是具有内部和外部绝热体的轮毂罩12的分解视图。轮毂罩帽12a联接到轮毂罩主体12。设置有内部绝热体16a。在一个实施例中,如图11中所示,内部绝热体16a包括将金属夹套16与电子器件包封件24(其在图11中未示出)隔离的绝热套筒16a和绝热垫片16a。外部绝热体16b包括多个紧固件绝热体16b。紧固件联接到轮毂罩主体12。在一个实施例中,紧固件是热导体,包括但不限于将轮毂罩主体12联接到外部绝热体16b的金属螺钉20。外部绝热体以与紧固件相关的关系设置,以便减少和/或消除从轮子通过紧固件进入到轮毂罩12并进入到电子器件14内的热传递。在图11的实施例中,设置外部螺钉绝热体16b。
图12示出轮毂罩主体12和图11实施例的外部绝热体。
图13示出另一实施例,其中只设置内部绝热体16a。在该实施例中,绝热体16a可以是夹套绝热体16a,以及构造成平坦环形板的两个附加绝热体16a。
在一个实施例中,电子器件14可包括ASIC(专用集成电路),其调节由压力传感器26所产生的信号以获得第一模拟压力输出信号。经调节的输出压力信号经由第一模拟信号线通过电缆供给到ECU微处理器。可替换地,ASIC可产生数字输出压力信号,在这种情况下,数字信号线将ASIC连接到微处理器。电缆可任选地包括用于电源和接地连接的触头(未示出)。
一旦确定传感器26出现故障,则微处理器禁用HBA并给飞机操作人员发出警告信号。警告信号可点亮在飞机仪表盘上的灯(未示出)。微处理器产生估计的压力信号。微处理器可在飞机操作的同时连续地监测压力信号。
本发明的其它实施例对于考虑到本文所公开的本发明的说明书和实践的本领域内的技术人员而言将是显而易见的。本说明书和实例意旨仅仅被视为是示例性的,本发明的真正范围和精神由所附权利要求书限定。

Claims (24)

1.联接到飞机轮子的轮缘的热压力测量组件,其包括:
壳体,其构造成紧固到轮面;
定位在所述壳体中的电子器件包封件;
电子器件,其定位于所述电子器件包封件中且配置成处理从测量胎压和温度的远程传感器所接收到的信号;以及
定位于所述壳体内部中的内部绝热体,内部绝热体构造成将电子器件的温度降低到足以允许使用额定至125摄氏度的低温电子器件。
2.根据权利要求1所述的组件,其中,所述内部绝热体具有一定的数量并且定位成使得用于低温电子器件的包封件的内部温度不超过125摄氏度。
3.根据权利要求1所述的组件,其中,所述壳体包括主体壳体、下部主体壳体、中间壳体、电子器件包封件和分离或集成帽。
4.根据权利要求1所述的组件,进一步包括:
定位在所述壳体外表面处的外部绝热体。
5.根据权利要求4所述的组件,其中,所述内部绝热体和所述外部绝热体具有一定的数量并且定位成使得用于低温电子器件的包封件的内部温度不超过125摄氏度。
6.根据权利要求1所述的组件,其中,所述绝热体由选自下述的材料制成,所述材料呈现优于所述主体壳体的构造的材料的热绝缘性能。
7.根据权利要求1所述的组件,其中,所述绝热体提供大于由所述主体壳体的材料所提供的绝热。
8.根据权利要求1所述的组件,其中,所述内部绝热体为环形或者匹配所述轮子上的TPM安装接口的一些其它轮廓的形式。
9.根据权利要求1所述的组件,其中,所述内部绝热体靠近轮毂罩的顶部定位。
10.根据权利要求1所述的组件,其中,所述远程传感器联接到所述轮子的轮缘,并且电联接到所述电子器件。
11.根据权利要求1所述的组件,其中,所述壳体包括顶帽。
12.根据权利要求1所述的组件,其中,所述内部绝热体阻止将热量通过辐射、传导和对流从飞机的轮毂罩、轮子和刹车片传递到所述电子器件内。
13.根据权利要求1所述的组件,其中,所述远程传感器通过电缆联接到所述电子器件。
14.根据权利要求1所述的组件,其中,所述内部绝热体的至少一部分定位在壳体主体和壳体罩之间。
15.根据权利要求1所述的组件,其中,所述远程传感器是压力传感器。
16.根据权利要求1所述的组件,其中,所述远程传感器是压阻、压电或MEMS压力传感器。
17.根据权利要求4所述的组件,其中,所述内部绝热体和所述外部绝热体16设置于同一个下部壳体主体元件上。
18.根据权利要求17所述的组件,其中,所述下部壳体主体元件经由紧固件联接到轮毂罩主体。
19.根据权利要求18所述的组件,其中,所述紧固件与所述电子器件热绝缘。
20.根据权利要求1所述的组件,其中,所述内部绝热体16的至少一部分包括夹套绝热体。
21.根据权利要求4所述的组件,其中,所述内部绝热体包括环、一个或更多个绝热体夹套和位于中间壳体主体元件处的绝热体中的至少一个。
22.根据权利要求4所述的组件,其中,所述热压力测量组件定位在所述轮子的轴向开口的上方,外部热绝热体设置于所述轮毂罩的外表面处。
23.根据权利要求1所述的组件,其中,所述电子器件包括调节由压力传感器所产生的信号以获得第一模拟压力输出信号的ASIC。
24.根据权利要求23所述的组件,其中,所述电子器件包括联接到ECU微处理器的相应压力输入端口的模拟信号线。
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