CN111532091A - 一种轮胎调压装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轮胎调压装置，通过束紧带在车轮轮辋内固定安装空气压缩机、挤压式发电机、控制器、气压传感器和电池，在车轮轮辋壁开设气门嘴，气门嘴与空气压缩机进气口之间设置连接控制器的第一电磁阀，空气压缩机的出气口设有连接控制器的第二电磁阀，利用控制器控制空气压缩机、挤压式发电机、第一电磁阀和第二电磁阀的开关，采用控制器自主调节空气压缩机、第一电磁阀和第二电磁阀的开关状态，以实现对轮胎进行充放气操作，空气压缩机设置于车轮轮辋内，无需从外部设置进气管结构，简化了车轮轮辋连接结构，同时利用挤压式发电机自主发电，大大提高了使用周期，实现汽车轮胎气压的智能化控制。

Description

一种轮胎调压装置
技术领域
本发明属于汽车轮胎，具体涉及一种轮胎调压装置。
背景技术
轮胎是影响汽车行驶安全性、平顺性、通过性及经济性的重要部件，而轮胎气压是决定轮胎使用性能乃至于攸关汽车运行安全的重要因素。在汽车行驶过程中，由于道路状况的复杂多变，车辆司乘人员对于轮胎气压有着不同要求：在坑洼不平、泥泞道路上行驶时希望轮胎气压低一点，以便缓和冲击，并提高车辆通过性。而在平坦干硬路面，则希望轮胎气压高一点，以便减少行驶阻力，提高车辆经济性。现在能满足人们这一需求，实现车辆轮胎气压可变的技术是在车辆上加装轮胎中央充放气系统，由于该系统结构复杂，成本高，只有部分特种车及军用车辆装配，无法在有越野需求的民用车辆上大规模采用，而目前现有的中央充放气系统主要通过控制信号，实现车辆可根据实时路况，自动调节轮胎压力，提高车辆的形式稳定性、安全性和通过性，但是现有充放系统结构主要采用外部压力充放结构与车轮通过旋转密封结构连接，连接结构要求高，结构不稳定。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轮胎调压装置，以克服现有技术的不足。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种轮胎调压装置，包括空气压缩机、挤压式发电机、控制器、气压传感器和电池；空气压缩机、挤压式发电机、控制器、气压传感器和电池通过束紧带固定于车轮轮辋内，车轮轮辋壁开设有气门嘴，气门嘴与空气压缩机进气口之间设有第一电磁阀，空气压缩机的出气口设有第二电磁阀，空气压缩机、挤压式发电机、气压传感器、电池、第一电磁阀和第二电磁阀均连接于控制器，轮胎安装后，挤压式发电机的挤压发电杆与轮胎内壁接触；气压传感器用于获取轮胎内部气压；控制器用于控制空气压缩机、第一电磁阀和第二电磁阀的开关状态。
进一步的，空气压缩机、挤压式发电机、气压传感器、控制器、电池、第一电磁阀和第二电磁阀下端均设有束带通孔，通过束紧带紧固于车轮轮辋内。
进一步的，还包括用于固定空气压缩机、挤压式发电机、控制器、气压传感器、电池、第一电磁阀和第二电磁阀的元件安装底座，元件安装底座底部设有束带通孔，束紧带穿过束带通孔缠绕于车轮轮辋内。
进一步的，元件安装底座底部设有支撑脚；支撑脚下端面为圆弧面，与车轮轮辋内圆弧面弧度一致。
进一步的，控制器连接有能够与外部控制设备无线连接的无线传输模块。
进一步的，束紧带采用卡扣式束紧带。
进一步的，挤压式发电机包括发电机壳体以及固定于发电机壳体内的定子，定子内同轴设有通过转子驱动轴驱动的转子，转子驱动轴两端通过轴承固定于发电机壳体上，转子驱动轴上固定有外有外齿轮的棘轮，棘轮一侧设有挤压发电杆，挤压发电杆侧壁设有与棘轮外齿轮啮合的齿条；挤压发电杆一端通过回弹装置固定于发电机壳体内，另一端穿过发电机壳体上端与轮胎内壁接触。
进一步的，回弹装置包括中间空腔的挤压发电杆座，挤压发电杆座空腔内底部设有调压板，调压板能够在挤压发电杆座内上下滑动，挤压发电杆座位于调压板下端侧壁开设有气压孔，调压板上端设有回位弹簧，挤压发电杆的一端与回位弹簧上端接触，挤压发电杆的另一端穿过挤压发电杆座上端后穿过发电机壳体上端与轮胎内壁接触；挤压发电杆座下端的气压孔与第二电磁阀通过气管连通。
进一步的，挤压发电杆与挤压发电杆座之间设有滑动轴承。
进一步的，挤压发电杆与发电机壳体之间设有直线滑动轴承。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明一种轮胎调压装置，通过束紧带在车轮轮辋内固定安装空气压缩机、挤压式发电机、控制器、气压传感器和电池，在车轮轮辋壁开设气门嘴，气门嘴与空气压缩机进气口之间设置连接控制器的第一电磁阀，空气压缩机的出气口设有连接控制器的第二电磁阀，利用控制器控制空气压缩机、挤压式发电机、第一电磁阀和第二电磁阀的开关，利用气压传感器获取轮胎内部气压，然后采用控制器自主调节空气压缩机、第一电磁阀和第二电磁阀的开关状态，以实现对轮胎进行充放气操作，空气压缩机设置于车轮轮辋内，无需从外部设置进气管结构，简化了车轮轮辋连接结构，同时利用挤压式发电机自主发电，大大提高了使用周期，实现汽车轮胎气压的智能化控制，以提高车辆行驶安全、越野能力以及在良好路面时的经济性。
进一步的，控制器连接有无线传输模块，可控制器数据传输与控制，提高控制器操控灵活性。
进一步的，元件安装底座底部设有支撑脚；支撑脚下端面为圆弧面，与车轮轮辋内圆弧面弧度一致，连接结构稳定。
进一步的，采用挤压式发电机，利用回弹装置可以设定挤压发电杆的初始高度，便于轮胎的安装，避免干扰轮胎安装过程，同时利用轮胎转动过程中轮胎积压变化发电，结构简单，无需外部充电，提高了设备的使用周期。
附图说明
图1为本发明实施例中结构示意图。
图2为本发明实施例中元件安装底座安装结构示意图。
图3为本发明实施例中元件安装底座安装剖视图。
图4为本发明实施例中元件安装底座结构示意图。
图5为图4侧视图。
图6为本发明实施例中挤压式发电机结构示意图。
图7为图6侧视图。
图8为本发明实施例中挤压式发电机结构剖视图。
图9为本发明实施例中挤压发电杆结构示意图。
其中，1、空气压缩机；2、挤压式发电机；3、控制器；4、气压传感器；5、车轮轮辋；6、电池；7、束紧带；8、气门嘴；9、第一电磁阀；10、第二电磁阀；11、元件安装底座；12、束紧带卡扣；13、束带通孔；14、支撑脚；15、发电机壳体；16、定子；17、转子；18、转子驱动轴；19、棘轮；20、挤压发电杆；21、回弹装置；22、挤压发电杆座；23、调压板；24、回位弹簧；25、气压孔；26、滑动轴承；27、直线滑动轴承。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
如图1、图2所示，本发明一种轮胎调压装置，包括空气压缩机1、挤压式发电机2、控制器3、气压传感器4和电池6；空气压缩机1、挤压式发电机2、控制器3、气压传感器4和电池6通过束紧带7固定于车轮轮辋5内，车轮轮辋5壁开设有气门嘴8，气门嘴8与空气压缩机1进气口之间设有第一电磁阀9，空气压缩机1的出气口设有第二电磁阀10，空气压缩机1、挤压式发电机2、气压传感器4、电池6、第一电磁阀9和第二电磁阀10均连接于控制器3，轮胎安装后，挤压式发电机2的挤压发电杆20与轮胎内壁接触；气压传感器4用于获取轮胎内部气压；控制器3用于控制空气压缩机1、第一电磁阀9和第二电磁阀10的开关状态。控制器3连接有无线传输模块，能够与外部控制设备无线连接，用于控制器3的控制；外部控制设备采用遥控器，或车载控制器或手机APP控制。
空气压缩机1、挤压式发电机2、气压传感器4、控制器3、电池6、第一电磁阀9和第二电磁阀10下端均设有束带通孔，通过束紧带7紧固于车轮轮辋5内；或者如图2、图3、图4所示，设置用于固定空气压缩机1、挤压式发电机2、控制器3、气压传感器4、电池6、第一电磁阀9和第二电磁阀10的元件安装底座11，元件安装底座11底部设有束带通孔13，元件安装底座11通过束紧带7紧固于车轮轮辋5内，束紧带7绕设固定有多个元件安装底座11，每个元件安装底座11上安装一个元器件，即空气压缩机1、挤压式发电机2、控制器3、气压传感器4、电池6、第一电磁阀9和第二电磁阀10分别单独固定于一个元件安装底座11上，每个元件安装底座11单独设置相应的空气压缩机1、挤压式发电机2、控制器3、气压传感器4、电池6、第一电磁阀9和第二电磁阀10安装槽，与对应的元器件匹配固定安装。以确保各元器件的安装稳定性。
束紧带7一端设置有束紧带卡扣12，便于调节不同元器件的位置，以确保车轮轮辋5的动平衡；各元器件(本申请指空气压缩机1、挤压式发电机2、控制器3、气压传感器4、电池6、第一电磁阀9和第二电磁阀10)通过束紧带7缠绕固定靠近车轮轮辋5旋转中心，因此对车轮轮辋5的动平衡影响非常小；且在束紧带上可通过设置空余元件安装底座11，以调节车轮轮辋5的动平衡，提高轮胎运行的稳定性。采用束紧带7紧固结构，便于元器件的安装与拆卸维修。
如图4、图5所示，为确保元件安装底座11安装稳定，元件安装底座11底部设有四个支撑脚14，支撑脚下端面为圆弧面，与车轮轮辋5内圆弧面弧度一致，保证捆扎牢靠，使元件安装底座11与车轮轮辋5内表面更好贴合。空气压缩机1采用微型空气压缩机。
如图6、图7、图8所示，挤压式发电机2采用微型挤压式发电机，包括发电机壳体15以及固定于发电机壳体15内的定子16，定子16内同轴设有通过转子驱动轴18驱动的转子17，转子驱动轴18两端通过轴承22固定于发电机壳体15上，转子驱动轴18上固定有外有外齿轮的棘轮19，棘轮19一侧设有挤压发电杆20，挤压发电杆20侧壁设有与棘轮19外齿轮啮合的齿条；挤压发电杆20一端通过回弹装置21固定于发电机壳体15内，另一端穿过发电机壳体15上端与轮胎内壁接触。
如图9所示，回弹装置21包括中间空腔的挤压发电杆座22，挤压发电杆座22空腔内底部设有调压板23，调压板23能够在挤压发电杆座22内上下滑动，挤压发电杆座22位于调压板23下端侧壁或底部开设有气压孔25，调压板23上端设有回位弹簧24，挤压发电杆20的一端与回位弹簧24上端接触，挤压发电杆20的另一端穿过挤压发电杆座22上端后穿过发电机壳体15上端与轮胎内壁接触；挤压发电杆座22下端的气压孔25与第二电磁阀10通过气管连通。挤压发电杆20与挤压发电杆座22之间设有滑动轴承26，用于减小挤压发电杆20相对挤压发电杆座22滑动时的摩擦力；挤压发电杆20与发电机壳体15之间设有直线滑动轴承27，用于减小挤压发电杆20相对发电机壳体15滑动时的摩擦力。
将本装置安装于车轮轮辋5上后，对车轮轮辋5进行动平衡调整，动平衡调整完成后安装轮胎；对轮胎内进行快速充气，同时通过用遥控器(或汽车车载控制器)启动轮胎内部的控制器3，控制器3对各元器件自检，自检完成后通过气压传感器4读取轮胎内部气压，当轮胎内气压接近设定气压时，停止快速充气；此时，轮胎内的气压低于轮胎内部设定标准气压值，控制器3打开第一电磁阀9，使得空气压缩机1的进气口与气门嘴8相连的管路连通，同时打开第二电磁阀10，空气压缩机1的出气口与轮胎内部相连，启动空气压缩机1，将外界空气压入轮胎内部，使得轮胎内部气压上升，当控制器3通过识别气压传感器输入信号，判定轮胎内部气压符合设定标准值时，关闭第二电磁阀10与轮胎内部相连通道，停止轮胎充气作业；同时，开启空气压缩机1出气口与挤压式发电机2上的气压孔连接通道，第二电磁阀10为三通阀，可实现空气压缩机1出气口连通不同管路，此时向挤压发电杆座22与调压板23之间的空间充气，调压板23上升，同步带动回位弹簧24和挤压发电杆20上升，直至挤压发电杆20顶紧轮胎内表面，当气弹簧压力达到设定值，具备发电条件时，控制器指令停止空气压缩机1工作，同时，关闭第一电磁阀9和第二电磁阀10，切断空气压缩机进气口与气门嘴之间以及空气压缩机出气口与挤压式发电机上的气压孔的管路连通，完成车辆行驶所需轮胎气压准备。
在车辆行驶过程中轮胎处于滚动状态，当装有挤压式发电机1的部位与路面接触时，挤压发电杆20被压缩，然后随着车轮滚动而逐步释放，进而完成一次发电过程，车轮每转一圈挤压式发电机1发电一次。棘轮19通过驱动轴转子驱动轴带动转子在定子环绕中旋转，通过切割定子的磁力线产生电流，该电流通过整流装置整流后输出，实现发电功能，由于棘轮的单向间歇运动作用设置，挤压发电杆20和棘轮19这一反向恢复动作对转子驱动轴18和转子17的转动没有影响，转子在自身惯性作用下继续原有转动，只是在磁力影响下转速逐步降低，直到下个挤压发电周期开始。在车辆行驶中，如果由于轮胎温度升高而导致内部气压增大，当控制器3通过气压传感器4输入信号，判定气压增加至控制器3预置程序设置的警戒值时，控制器3即控制第一电磁阀9将轮胎内部与气门嘴之间管路连通，开始给轮胎放气。当控制器3通过气压传感器输入信号，判定轮胎内部气压符合设定标准值时，控制第一电磁阀9将轮胎内部与气门嘴之间管路关闭，停止放气作业。
在车轮滚动的状态下，挤压式发电机2始终处于发电状态，其所发的电量始终处于控制器3的管理下，优先提供空气压缩机1及相关电磁阀使用，然后向电池6充电，电池6采用锂电池，使得电池6始终处于最佳电量状态。当整个系统都没有用电需求时，控制器3通过控制空气压缩机1出气口与挤压式发电机2上的气压孔之间的第二电磁阀10进行放气，消减对挤压式发电机2上挤压发电杆20的压力，挤压式发电机2从而停止工作。
如果车辆有控制需求和相应的软硬件支持，也可以通过无线通讯的方式在取得授权的情况下，获得并显示轮胎内部各部件状况信息，向控制器3发出对轮胎充气或放气指令，实现车辆轮胎的气压调节操作，以满足不同路面的行驶需求。
本发明提供了一种安装在常规无内胎子午线轮胎内部，智能化的汽车轮胎气压实时检测，自主调节的先进系统。包括微型电动空压机、锂电池，气压传感器，集成轮胎气压监控、轮胎气压信号输出、外部主车控制信号接收及分析响应、自主控制等功能的单片机。其工作原理是：单片机读取气压传感器输入信号，根据预置程序判断轮胎气压与设定标准值之间的差距，控制系统内的电磁阀，同时启动微型电动空压机，将外界空气压入轮胎内部，使得轮胎气压上升，当气压符合设定标准值时，即关闭微型电动空压机停止轮胎充气作业。在车辆行驶中，如果由于轮胎温度升高而导致气压增大，当气压增加至预置程序警戒值时，单片机即控制电磁阀将气门嘴之间管路连通，开始给轮胎放气，当轮胎气压符合设定标准值时，即控制电磁阀停止放气作业。

Claims (10)

1.一种轮胎调压装置，其特征在于，包括空气压缩机(1)、挤压式发电机(2)、控制器(3)、气压传感器(4)和电池(6)；空气压缩机(1)、挤压式发电机(2)、控制器(3)、气压传感器(4)和电池(6)通过束紧带(7)固定于车轮轮辋(5)内，车轮轮辋(5)壁开设有气门嘴(8)，气门嘴(8)与空气压缩机(1)进气口之间设有第一电磁阀(9)，空气压缩机(1)的出气口设有第二电磁阀(10)，空气压缩机(1)、挤压式发电机(2)、气压传感器(4)、电池(6)、第一电磁阀(9)和第二电磁阀(10)均连接于控制器(3)，轮胎安装后，挤压式发电机(2)的挤压发电杆(20)与轮胎内壁接触；气压传感器(4)用于获取轮胎内部气压；控制器(3)用于控制空气压缩机(1)、第一电磁阀(9)和第二电磁阀(10)的开关状态。
2.根据权利要求1所述的一种轮胎调压装置，其特征在于，空气压缩机(1)、挤压式发电机(2)、气压传感器(4)、控制器(3)、电池(6)、第一电磁阀(9)和第二电磁阀(10)下端均设有束带通孔，通过束紧带(7)紧固于车轮轮辋(5)内。
3.根据权利要求1所述的一种轮胎调压装置，其特征在于，还包括用于固定空气压缩机(1)、挤压式发电机(2)、控制器(3)、气压传感器(4)、电池(6)、第一电磁阀(9)和第二电磁阀(10)的元件安装底座(11)，元件安装底座(11)底部设有束带通孔(13)，束紧带(7)穿过束带通孔(13)缠绕于车轮轮辋(5)内。
4.根据权利要求3所述的一种轮胎调压装置，其特征在于，元件安装底座(11)底部设有支撑脚(14)；支撑脚(14)下端面为圆弧面，与车轮轮辋(5)内圆弧面弧度一致。
5.根据权利要求3所述的一种轮胎调压装置，其特征在于，控制器(3)连接有能够与外部控制设备无线连接的无线传输模块。
6.根据权利要求1所述的一种轮胎调压装置，其特征在于，束紧带(7)采用卡扣式束紧带。
7.根据权利要求1所述的一种轮胎调压装置，其特征在于，挤压式发电机(2)包括发电机壳体(15)以及固定于发电机壳体(15)内的定子(16)，定子(16)内同轴设有通过转子驱动轴(18)驱动的转子(17)，转子驱动轴(18)两端通过轴承(22)固定于发电机壳体(15)上，转子驱动轴(18)上固定有外有外齿轮的棘轮(19)，棘轮(19)一侧设有挤压发电杆(20)，挤压发电杆(20)侧壁设有与棘轮(19)外齿轮啮合的齿条；挤压发电杆(20)一端通过回弹装置(21)固定于发电机壳体(15)内，另一端穿过发电机壳体(15)上端与轮胎内壁接触。
8.根据权利要求7所述的一种轮胎调压装置，其特征在于，回弹装置(21)包括中间空腔的挤压发电杆座(22)，挤压发电杆座(22)空腔内底部设有调压板(23)，调压板(23)能够在挤压发电杆座(22)内上下滑动，挤压发电杆座(22)位于调压板(23)下端侧壁开设有气压孔(25)，调压板(23)上端设有回位弹簧(24)，挤压发电杆(20)的一端与回位弹簧(24)上端接触，挤压发电杆(20)的另一端穿过挤压发电杆座(22)上端后穿过发电机壳体(15)上端与轮胎内壁接触；挤压发电杆座(22)下端的气压孔(25)与第二电磁阀(10)通过气管连通。
9.根据权利要求8所述的一种轮胎调压装置，其特征在于，挤压发电杆(20)与挤压发电杆座(22)之间设有滑动轴承(26)。
10.根据权利要求8所述的一种轮胎调压装置，其特征在于，挤压发电杆(20)与发电机壳体(15)之间设有直线滑动轴承(27)。
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