CN111361362A - 一种轮胎压力自动调节装置及调节方法 - Google Patents

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郭进
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Abstract

本发明公开了一种轮胎压力自动调节装置，包括胎压监测模块、充放气模块、能量收集模块和控制模块；所述胎压监测模块，用于测量轮胎的运行数据，并发送给控制模块，所述运行数据包括轮胎的压力和温度；所述充放气模块，用于轮胎压力的释放和补充；所述控制模块，用于接收胎压监测模块传来的运行数据，控制充放气模块对轮胎进行充气或放气，以对轮胎的压力进行动态调节；所述能量收集模块，用于收集汽车振动产生的能量，以供给各模块所需电源。本发明具有结构紧凑、集成度高、安全可靠、适用范围广、可动态调整轮胎压力等优点。

Description

一种轮胎压力自动调节装置及调节方法
技术领域
本发明主要涉及车辆技术领域，特指一种轮胎压力自动调节装置及调节方法。
背景技术
随着国家经济的快速发展，特别是网络购物推动物流行业的持续发展，营运的货运物流车辆也日渐增多。在物流车辆的行驶过程中，极大可能遭遇恶劣的天气条件、道路条件以及交通状况，轮胎常在复杂和苛刻的条件下使用，会承受着各种变形、负荷、力以及高低温作用，导致轮胎因胎压过高而爆裂或因胎压过低而导致车辆倾斜、跑偏，给货运车辆的行驶造成安全隐患，严重时可能会导致事故发生。因此，对胎压的监测和动态控制显得尤为重要。而现有的轮胎平衡装置因压力调整幅度过小且不能动态调整，已无法满足现代物流车辆的安全需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种动态调整轮胎压力的轮胎压力自动调节装置及调节方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种轮胎压力自动调节装置，包括胎压监测模块、充放气模块、能量收集模块和控制模块；
所述胎压监测模块，用于测量轮胎的运行数据，并发送给控制模块，所述运行数据包括轮胎的压力和温度；
所述充放气模块，用于轮胎压力的释放和补充；
所述控制模块，用于接收胎压监测模块传来的运行数据，控制充放气模块对轮胎进行充气或放气，以对轮胎的压力进行动态调节；
所述能量收集模块，用于收集汽车振动产生的能量，以供给各模块所需电源。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述胎压监测模块包括胎压检测单元、气嘴连接件和无线通信单元；
所述胎压检测单元，通过气嘴连接件与轮胎相连，用于测量轮胎运行数据；
所述气嘴连接件，用于将胎压检测单元和充放气模块与轮胎连通；
所述无线通信单元，用于将胎压检测单元的测量数据发送给控制模块。
所述气嘴连接件包括气嘴接头、压力软管和三通接头；
所述气嘴接头，与轮胎气嘴相连，用于轮胎压力的导出；
所述压力软管，用于气嘴接头与胎压检测单元、胎压检测单元与三通接头、以及三通接头与充放气模块之间的连接；
所述三通接头，用于胎压检测单元和充放气模块的连接。
所述充放气模块包括可调排气阀、单向阀和微型高压气泵；
所述可调排气阀，与所述胎压监测模块相连，用于释放轮胎内的高压气体；
所述单向阀，安装于胎压监测模块与所述微型高压气泵之间，用于阻挡轮胎内高压气体对微型高压气泵的压力冲击；
所述微型高压气泵，与所述胎压监测模块相连，用于在胎压不足时，给轮胎补充气体。
所述能量收集模块包括振动能量收集单元和储能电池；
所述振动能量收集单元，用于将汽车在行驶过程中振动产生的机械能转化为电能；
所述储能电池，用于存储由振动能量收集单元产生的电能。
所述振动能量收集单元包括静电式振动能量收集模块或电磁式振动能量收集模块或压电式振动能量收集模块。
所述胎压监测模块、充放气模块、能量收集模块和控制模块均嵌装在防护外壳内部，从而形成一个整体，固定在轮圈的内侧或外侧。
所述胎压监测模块、充放气模块和能量收集模块均安装于所述外壳内的安装板内，所述胎压监测模块与充放气模块安装于所述安装板的同一直径上，所述能量收集模块则均分安装于所述胎压监测模块和充放气模块的两侧，以使整体重心位于安装板的圆周中心处。
本发明还公开了一种基于如上所述的轮胎压力自动调节装置的调节方法，包括步骤：
1)所述胎压监测模块测量轮胎的运行数据，并发送给控制模块，所述运行数据包括轮胎压力和温度；
2)所述控制模块接收胎压监测模块传来的运行数据，并发送充放气信号至所述充放气模块；
3)充放气模块根据充放气信号对轮胎进行充气或放气，以对轮胎的压力进行动态调节。
作为上述技术方案的进一步改进：
当控制模块判断胎压值低于第一设定限值时，则立即启动充放气模块给轮胎充气直至胎压恢复至正常状态；当判断胎压值高于第二设定限值时，则立即开启充放气模块释放高压气体；当胎压值高于极限值时，则自动开启充放气模块释放高压气体。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的轮胎压力自动调节装置，通过胎压监测模块来检测轮胎的胎压值，并传送至控制模块中进行数据处理和判断，当判断出胎压低于设定的压力极限值或处于快速漏气状态时，则立即启动充放气模块给轮胎充气直至胎压恢复正常，避免车辆发生突然倾斜或方向失控；当判断出胎压接近设定的压力极限值时，充放气模块自动开启释放轮胎内的高压气体，避免爆胎事故的发生；而振动能量收集模块可有效地将车辆行驶过程中的振动转化为电能并储存，可随时为各模块提供电力供应，保障整个调节装置的正常运行。
本发明的轮胎压力自动调节装置，整个调节装置的压力设定值可通过驾驶室显示屏或手持工具进行调整，在车辆行驶和停车状态下均可对胎压进行动态调整；整个调节装置具有结构紧凑、集成度高、安全可靠、适用范围广、可动态调整等优点，可满足货运卡车、客车、特种车、矿车等车辆的使用需求。
附图说明
图1为本发明的装置在实施例的安装示意图。
图2为本发明的装置在实施例的结构示意图。
图3为本发明的胎压监测模块在实施例的结构示意图。
图4为本发明的充放气模块和能量收集模块在实施例的结构示意图。
图5为本发明的防护外壳在实施例的结构示意图。
图6为本发明的调节方法在实施例的方法流程图。
图中标号表示：1、胎压监测模块；11、胎压检测单元；12、气嘴连接件；121、气嘴接头；122、压力软管；123、三通接头；13、无线通信单元；2、充放气模块；21、可调排气阀；22、单向阀；23、微型高压气泵；3、能量收集模块；31、振动能量收集单元；32、储能电池；33、固定件；4、控制模块；5、防护外壳；51、安装板；52、护罩；6、轮圈；7、轮胎；8、驾驶室显示器；9、手持设备；10、轮胎气嘴。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
如图1～5所示，本实施例的轮胎压力自动调节装置，包括胎压监测模块1、充放气模块2、能量收集模块3和控制模块4；其中胎压监测模块1，用于测量轮胎7的运行数据，并发送给控制模块4，运行数据包括轮胎压力和温度；充放气模块2，用于轮胎7压力的释放和补充；控制模块4，用于接收胎压监测模块1传来的运行数据，控制充放气模块2对轮胎7进行充气或放气，以对轮胎7的压力进行动态调节；能量收集模块3，用于收集汽车振动产生的能量，以供给各模块所需电源。
本发明的轮胎压力自动调节装置，通过胎压监测模块1来检测轮胎7的胎压值，并传送至控制模块4中进行数据处理和判断，当判断出胎压低于设定的压力极限值或处于快速漏气状态时，则立即启动充放气模块2给轮胎7充气直至胎压恢复正常，避免车辆发生突然倾斜或方向失控；当判断出胎压接近设定的压力极限值时，充放气模块2自动开启释放轮胎7内的高压气体，避免爆胎事故的发生；上述压力动态调整过程可以在车辆停止或者行驶状态下进行；而振动能量收集模块3可有效地将车辆行驶过程中的振动转化为电能并储存，可随时为各模块提供电力供应，保障整个调节装置的正常运行。
本实施例中，胎压监测模块1包括胎压检测单元11、气嘴连接件12和无线通信单元13；胎压检测单元11通过气嘴连接件12与轮胎7相连，用于测量轮胎运行数据；气嘴连接件12用于将胎压检测单元11和充放气模块2与轮胎7连通；无线通信单元13用于将胎压检测单元11的测量数据发送给控制模块4或者驾驶室显示器8或者手持设备9，当然，也可以通过显示器8或者手持设备9对轮胎7的压力进行调整。
本实施例中，气嘴连接件12包括气嘴接头121、压力软管122和三通接头123；气嘴接头121与轮胎气嘴10相连，用于轮胎压力的导出；压力软管122用于气嘴接头121与胎压检测单元11、胎压检测单元11与三通接头123、以及三通接头123与充放气模块2之间的连接；三通接头123，用于胎压检测单元11和充放气模块2的连接。其中压力软管122为带金属防护网的耐候型气压软管。
本实施例中，充放气模块2包括可调排气阀21、单向阀22和微型高压气泵23；可调排气阀21与胎压监测模块1相连，用于释放轮胎7内的高压气体；单向阀22安装于胎压监测模块1与微型高压气泵23之间，用于阻挡轮胎7内高压气体对微型高压气泵23的压力冲击；微型高压气泵23与胎压监测模块1相连，用于在胎压不足时，给轮胎7补充气体。其中可调排气阀21存在两种工作模块：静态模式和动态模式，当处于静态模式时，只有当胎压超过压力限值时才会动作；当处于动态模式时，当胎压接近某个设定值时，可调排气阀21会主动开启释放高压气体，直至低于胎压报警值。
本实施例中，能量收集模块3包括振动能量收集单元31和储能电池32；振动能量收集单元31用于将汽车在行驶过程中振动产生的机械能转化为电能；储能电池32用于存储由振动能量收集单元31产生的电能。其中振动能量收集单元31采用电磁式振动能量收集模块，其中电磁式式振动能量收集模块具有技术成熟、结构紧凑、发电量大、可靠性高等优点。当然，在其它实施例中，也可以采用静电式振动能量收集模块或者压电式振动能量收集模块等。其中储能电池32为超级储能电容器，其具有耐高低温、安全可靠、重量轻、循环充放电次数高等优点。
本实施例中，胎压监测模块1、充放气模块2、能量收集模块3和控制模块4均嵌装在防护外壳5内部，从而形成一个整体，固定在轮圈6的内侧或外侧。其中防护外壳5为高强度非金属材料，用于保护内部的胎压监测模块1、充放气模块2、能量收集模块3和控制模块4等免受石块、砖头等外界硬物的撞击，同时在装配过程中，采用了橡胶密封、涂密封胶等防水防尘手段，能够有效地避免各功能模块受到浸水和沙尘伤害。
本实施例中，防护外壳5包括安装板51和护罩52，胎压监测模块1、充放气模块2和能量收集模块3均安装于外壳5内的安装板51内，胎压监测模块1与充放气模块2安装于安装板51的同一直径上，能量收集模块3则均分安装于胎压监测模块1和充放气模块2的两侧，以使整体重心位于安装板51的圆周中心处。具体地，振动能量收集单元31和储能电池32通过固定件33固定在安装板51内部的卡槽内，能够有效将振动能量收集单元31和储能电池32牢牢固定，避免其在车辆运行过程中因松动而造成故障；振动能量收集单元31和储能电池32采用中心对称布置，有效地避免因中心偏心给车辆行驶产生影响；护罩52则用于保护安装板51上安装的元器件免收外部硬物打击和浸水伤害。
在进行安装时，护罩52将安装板51固定在轮圈6内侧或外侧；气嘴接头121一端与轮胎气嘴10连接紧固，一端通过压力软管122穿过防护外壳5与胎压检测单元11相连。整体结构简单紧凑、体积小、重量轻、可靠性高、防护性好、适用范围广，非常适合市面上商务车、客车、卡车、特种车等车辆的安装使用。
如图6所示，本发明还公开了一种基于如上所述的轮胎压力自动调节装置的调节方法，包括步骤：
1)胎压监测模块1测量轮胎7的运行数据，并发送给控制模块4，运行数据包括轮胎压力和温度；
2)控制模块4接收胎压监测模块1传来的运行数据，并发送充放气信号至充放气模块2；
3)充放气模块2根据充放气信号对轮胎7进行充气或放气，以对轮胎7的压力进行动态调节。
本实施例中，当控制模块4判断胎压值低于第一设定限值时，则立即启动充放气模块2给轮胎7充气直至胎压恢复至正常状态；当判断胎压值高于第二设定限值时，则立即开启充放气模块2释放高压气体；当胎压值高于极限值时，则自动开启充放气模块2释放高压气体。上述第一设定限值、第二设定限值和极限值根据轮胎使用情况、温度等因素来进行综合确定。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种轮胎压力自动调节装置，其特征在于，包括胎压监测模块(1)、充放气模块(2)、能量收集模块(3)和控制模块(4)；
所述胎压监测模块(1)，用于测量轮胎(7)的运行数据，并发送给控制模块(4)，所述运行数据包括轮胎(7)的压力和温度；
所述充放气模块(2)，用于轮胎(7)压力的释放和补充；
所述控制模块(4)，用于接收胎压监测模块(1)传来的运行数据，控制充放气模块(2)对轮胎(7)进行充气或放气，以对轮胎(7)的压力进行动态调节；
所述能量收集模块(3)，用于收集汽车振动产生的能量，以供给各模块所需电源。
2.根据权利要求1所述的轮胎压力自动调节装置，其特征在于，所述胎压监测模块(1)包括胎压检测单元(11)、气嘴连接件(12)和无线通信单元(13)；
所述胎压检测单元(11)，通过气嘴连接件(12)与轮胎(7)相连，用于测量轮胎(7)运行数据；
所述气嘴连接件(12)，用于将胎压检测单元(11)和充放气模块(2)与轮胎(7)连通；
所述无线通信单元(13)，用于将胎压检测单元(11)的测量数据发送给控制模块(4)。
3.根据权利要求2所述的轮胎压力自动调节装置，其特征在于，所述气嘴连接件(12)包括气嘴接头(121)、压力软管(122)和三通接头(123)；
所述气嘴接头(121)，与轮胎气嘴(10)相连，用于轮胎(7)压力的导出；
所述压力软管(122)，用于气嘴接头(121)与胎压检测单元(11)、胎压检测单元(11)与三通接头(123)、以及三通接头(123)与充放气模块(2)之间的连接；
所述三通接头(123)，用于胎压检测单元(11)和充放气模块(2)的连接。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的轮胎压力自动调节装置，其特征在于，所述充放气模块(2)包括可调排气阀(21)、单向阀(22)和微型高压气泵(23)；
所述可调排气阀(21)，与所述胎压监测模块(1)相连，用于释放轮胎(7)内的高压气体；
所述单向阀(22)，安装于胎压监测模块(1)与所述微型高压气泵(23)之间，用于阻挡轮胎(7)内高压气体对微型高压气泵(23)的压力冲击；
所述微型高压气泵(23)，与所述胎压监测模块(1)相连，用于在胎压不足时，给轮胎(7)补充气体。
5.根据权利要求1～3中任意一项所述的轮胎压力自动调节装置，其特征在于，所述能量收集模块(3)包括振动能量收集单元(31)和储能电池(32)；
所述振动能量收集单元(31)，用于将汽车在行驶过程中振动产生的机械能转化为电能；
所述储能电池(32)，用于存储由振动能量收集单元(31)产生的电能。
6.根据权利要求5所述的轮胎压力自动调节装置，其特征在于，所述振动能量收集单元(31)包括静电式振动能量收集模块或电磁式振动能量收集模块或压电式振动能量收集模块。
7.根据权利要求1～3中任意一项所述的轮胎压力自动调节装置，其特征在于，所述胎压监测模块(1)、充放气模块(2)、能量收集模块(3)和控制模块(4)均嵌装在防护外壳(5)内部，从而形成一个整体，固定在轮圈(6)的内侧或外侧。
8.根据权利要求7所述的轮胎压力自动调节装置，其特征在于，所述胎压监测模块(1)、充放气模块(2)和能量收集模块(3)均安装于所述外壳(5)内的安装板(51)内，所述胎压监测模块(1)与充放气模块(2)安装于所述安装板(51)的同一直径上，所述能量收集模块(3)则均分安装于所述胎压监测模块(1)和充放气模块(2)的两侧，以使整体重心位于安装板(51)的圆周中心处。
9.一种基于权利要求1～8中任意一项所述的轮胎压力自动调节装置的调节方法，其特征在于，包括步骤：
1)所述胎压监测模块(1)测量轮胎(7)的运行数据，并发送给控制模块(4)，所述运行数据包括轮胎(7)压力和温度；
2)所述控制模块(4)接收胎压监测模块(1)传来的运行数据，并发送充放气信号至所述充放气模块(2)；
3)充放气模块(2)根据充放气信号对轮胎(7)进行充气或放气，以对轮胎(7)的压力进行动态调节。
10.根据权利要求9所述的轮胎压力自动调节装置的调节方法，其特征在于，当控制模块(4)判断胎压值低于第一设定限值时，则立即启动充放气模块(2)给轮胎(7)充气直至胎压恢复至正常状态；当判断胎压值高于第二设定限值时，则立即开启充放气模块(2)释放高压气体；当胎压值高于极限值时，则自动开启充放气模块(2)释放高压气体。
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