CN115605737A - 用于测量轮胎压力的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于轮胎的压力测量设备，包括：‑电子电路，其分布在电子板的第一面部和第二面部上，并且包括安装在所述电子板的第一面部上的压力传感器；‑天线，其连接到电子电路；‑第一壳体部分，其覆盖第一面部以使得它们共同界定第一容积，并且包括将第一容积流体连接到外部的通道；‑第二壳体部分，其覆盖第二面部以使得它们共同限定第二容积，并且具有基部以搁置抵靠轮胎胎面的内表面，第二壳体部分布置成使得天线相对于所述第二壳体部分侧向突出，并且壳体的重心位于与电子板间隔开的第二容积中。

Description

用于测量轮胎压力的设备

技术领域

本发明涉及一种用于测量待装配到飞行器上的轮胎的压力的设备。

背景技术

通常，飞行器轮子包括轮辋和接纳在轮辋上的轮胎，轮辋和轮胎界定填充有加压气体的内容积。规定要求每天至少测量一次轮胎内所含气体的压力。如果轮胎充气不足，则不允许飞机起飞。

通常使用连接到与轮辋成整体的充气阀并与内容积联通的压力计来手动进行轮胎所含气体的压力测量。

已知装配有嵌入在轮胎内部的压力测量设备的轮胎，以便于地面的维护操作。压力测量设备收集与轮胎所含气体的压力有关的数字数据，并通过无线电波将这些数据传输至远程布置的读取器，而不需要触碰轮胎或执行任何手动操作。

这种压力测量设备通常包括围绕电子板延伸的壳体，该电子板设有压力传感器和电子部件，电子部件分布在电子板的同一面部。壳体包括将压力传感器流体连接到外部的通道。电子板的一部分延伸成从壳体侧向突出，包括连接到无线电收发器的天线导线。

将压力测量设备插入到粘附至轮胎内表面的橡胶补片中。该补片被预制以接收压力测量设备并将其保持就位，并在轮胎滚动时、特别是在起飞及着陆阶段期间用作吸收轮胎所承受的冲击和变形。

然而，轮胎的滚动导致压力测量设备和补片之间的大量相对运动，这最终劣化并不再提供其将压力测量设备保持在轮胎胎面上的作用，从而导致胎面被破坏。

发明内容

因此，本发明的目的是提出一种能够至少部分地防止上述问题的压力测量设备。

为此，根据本发明，提供了一种测量设备，包括：

-电子电路，其分布在电子板的第一面部和第二面部上，并且包括安装在电子板的第一面部上的压力传感器；

-连接到电子电路的至少一个天线；

-第一壳体部分，其至少部分地覆盖第一面部，使得它们共同界定第一容积，并且包括至少一个第一通道，第一通道将第一容积流体连接到外部；以及

-第二壳体部分，其至少部分地覆盖第二面部，使得它们共同限定第二容积，并且具有至少一个底部以搁置抵靠轮胎的内表面。

根据本发明，第二壳体部分布置成使得天线至少相对于所述第二壳体部件侧向突出，并且该设备的重心位于与电子板间隔开的第二容积中。

通过使重心位于电子板下方，这种压力测量设备用作在轮胎滚动期间限制所述设备和轮胎之间的相对运动的幅度，并因此避免压力测量设备脱离所述轮胎。

具体地，第一壳体部分的高度小于第二壳体部分的高度。

具体地，第一容积小于第二容积。

具体地，第一壳体部分在电子板的第一面部上沿着与所述第一面部正交的轴线的投影表面内接在第二壳体部分在同一第一面部上沿同一方向的投影表面中。

具体地，天线包括在电子板内延伸的导线。

具体地，天线的形状大致为三角形。

具体地，第二壳体部分包括其形状至少部分地凸起的外侧表面。

具体地，第二壳体部分的侧壁包括用于将设备固定到轮胎的外环形凹槽形成装置。

具体地，壳体大致为圆筒形状。

本发明还涉及一种包括这种压力测量设备的轮胎。

根据具体特征，第二壳体部分的底部搁置抵靠轮胎胎面的内表面。

具体地，轮胎包括粘附到轮胎胎面的内表面的连接元件，该连接元件包括接纳部，第二壳体部分插入到该接纳部中。

本发明还涉及一种包括这种轮胎的轮子。

本发明还涉及包括至少一个这样的轮子的飞行器起落架。

通过阅读仅借助本发明的非限制性说明给出的以下描述，将更好地理解本发明。

附图说明

参考附图，附图中：

-图1A是根据本发明第一实施例的压力测量设备的立体图；

-图1B是图1中示出的压力测量设备的示意性剖视图；

-图1C是图1中示出的压力测量设备的电子板的细节图；

-图2是设有图1A、图1B、图1C所示压力测量设备的飞行器轮的示意性局部剖视图；

-图3是图1A、图1B、图1C所示压力测量设备的第一变型的立体图；

-图4是图1A、图1B、图1C所示压力测量设备的第二变型的立体图；

-图5是图1A、图1B、图1C所示压力测量设备的第三变型的立体图；

-图6是图1A、图1B、图1C所示压力测量设备的第四变型的立体图；

-图7是图1A、图1B、图1C所示压力测量设备的第五变型的立体图；以及

-图8是根据本发明第二实施例的压力测量设备的示意性剖视图。

具体实施方式

参考图1A和图1B，根据本发明第一实施例的压力测量设备1包括沿竖直轴线Z延伸的酚醛树脂壳体10，该酚醛树脂壳体在本文中主要为直筒状。壳体10包括第一部分10.1和第二部分10.2，两者布置在电子板20的两侧上，该电子板在水平平面XY中延伸。

壳体10的第一部分10.1与电子板20的第一面部20.1界定第一“脏”容积V1，并形成具有平坦形状上表面11的盖。第一壳体部分10.1包括将第一容积V1流体连接到外部的第一通道12。

壳体10的第二部分10.2与电子板20的第二面部20.2界定第二“净”容积V2，并形成具有平坦形状底部13的帽。壳体10的第二部分10.2包括外环形凹槽14，该外环形凹槽形成压力测量设备1的夹紧装置，并与底部13界定大致为凸形的外侧表面15。外侧表面15的轮廓在穿过轴线Z的平面中呈现出第一平面区15.1和第二平面区15.2，该第一平面区和第二平面区相对于彼此以及相对于轴线Z略微倾斜。

壳体10的第一部分10.1和第二部分10.2沿轴线Z分别具有高度H1和高度H2。应当注意，第一部分10.1的高度H1小于第二部分10.2的高度H2，并且容积V1小于容积V2。

电子板20包括流体连接第一容积V1和第二容积V2的第二贯通通道。第二通道21具有圆形截面，其直径在100至300微米之间，较佳地为200微米。第一通道12具有圆形截面，其直径在此小于第二通道21的直径，以促进空气在第一容积V1和第二容积V2之间的循环，并因而在所述第一容积V1和第二容积V2之间获得更好的压力动态。

如图1C所示，电子电路分布在电子板20的第一面部20.1和第二面部20.2上。电子电路包括压力传感器30、无线电收发器31、微控制器32、电磁能量回收单元33和电池34。压力传感器30和无线电收发器31安装在电子板20的第一面部20.1上并延伸到第一容积V1中。微控制器32、能量回收单元33和电池34安装在电子板20的第二面部20.2上并延伸到第二容积V2中。

压力传感器30包括机械保护帽35，其在参考压力下限定密封封壳。在本示例中，压力传感器30在此处是压电传感器，其包括平行于电子板20的第一面部20.1延伸并设有第一电极37.1的膜36。帽35的上部构成电容器的第二电极37.2。穿过电子板20的第三通道22将由帽35界定的壳体流体连接至第二容积V2。第三通道22具有圆形截面，其直径基本上等于第二通道21的直径。

能量回收单元33包括转换器，该转换器将其捕获的动能转换成电能，该电能被发送到电池34以便进行存储。在本示例中，能量回收单元33包括由铁磁材料制成的球，该球可以在线圈的气隙中自由运动。电池34为微控制器32和无线电收发器31供电。

如图1C所示，第二通道21设有通过金属电镀获得的金属涂层23。每个金属涂层23连接到电池34的极，具体地是正极。环24以非零距离围绕每个金属涂层23延伸。在本示例中，每个环24通过将铜沉积在电子板20中机加工的凹槽25中而制成，并连接到电池34的第一极，具体地是负极。有利地，环24从电子板20的第一面部20.1明显回缩，以便形成保持区。

电子板20还包括第一侧部26.1和第二部分26.2，该第一侧部和第二部分沿着垂直于轴线Z的水平轴线X在壳体10的两侧侧向突出。连接到无线电收发器31的导线或天线轨道27.1、27.2在第一部分26.1和第二部分26.2内部延伸。在本示例中，第一部分26.1和第二部分26.2形状基本相同，并且在此具体地为三角形。

如图2所示，压力测量设备1放置在飞行器起落架的轮子R内部。

轮子R包括轮辋J，轮胎P安装在轮辋J上，与轮辋J共同限定填充有加压氮的内容积V。由弹性体材料制成的连接元件40用作将压力测量设备1固定在轮胎P的胎面内表面上，并用作吸收轮胎在滚动时所承受的冲击和变形。

连接元件40包括大致为截头圆锥形状的基部41，其大基部粘附连接到轮胎P的胎面内表面，其小基部形成接纳部42的主要为圆柱形的底部42.1。

接纳部42包括侧壁42.2和开口42.3，该侧壁具有布置成与壳体10的第二部分10.2的外侧表面15协配的内表面，该开口用于将压力测量设备1的第二壳体部分10.2插入到接纳部42中。开口42.3由环形轮辋42.4限定，该环形轮辋布置成接合在外环形凹槽14中，以将所述第二壳体部分10.2固定并保持在接纳部42中。

飞行器配备有调谐在压力测量装置1的无线电收发器31的发射和接收频率上的无线电收发器。

在操作中，包含在由轮辋J和轮胎P限定的内容积V中的加压空气通过壳体10的第一通道12渗入第一容积V1中。第一通道12对可能存在于内容积V中的颗粒(灰尘、锉屑、沙粒……)执行第一过滤。在空气从第一容积V1通达到第二容积V2期间，由第二通道21执行空气的第二过滤。然后，存在于第二容积V2中的空气渗入由压力传感器30的帽35限定的封壳中，并作用在膜36上。在封壳中空气压力的作用下，膜36变形，并且与所述膜36相关联的电容器的容量变更。集成在微控制器32中的模数转换器将电容器的容量转换成压力值，然后使用压力测量设备1的无线电收发器31将该压力值发送到飞行器的无线电收发器。

电池34在第二通道21的金属涂层23和围绕其的环24之间建立电压，从而电解蒸发可能阻塞第二通道21的任何水。第二通道21的直径通过毛细作用促进水的保持，并有助于防止包含在轮子R中的空气中的水分渗透远至第二容积V2。第二通道21和水电解设备中的水分保持用作限制膜36上的水的存在，并保护压力测量设备1免受飞行器飞行时结冰的有害后果。实际上，膜36上的冷冻水的存在通常会使压力传感器30不工作，并且常常导致其破坏。

在轮子R旋转的周期期间，能量回收单元33将设备1所承受的动能转换成存储在电池34中的电能。

电子板20通过具有柔性的胶珠连接到壳体10的第一部分10.1和第二部分10.2，该胶珠允许所述电子板20和壳体10之间的相对运动，这用作限制车轮R所承受的振动和冲击传递到电子板20。该粘合剂的硬度范围为肖氏00级30至肖氏A级60。

电子部件30、31、32、33、34在电子板20的第一面部20.1和第二面部20.2上的分布，以及壳体10的形状和尺寸(特别是高度H1和H2)使得压力测量设备1的重心G能够位于第二容积V2中，与电子板20间隔开。此外，由于电子板20的第一部分26.1和第二部分26.2在壳体10外侧的对称布置，重心G基本上位于壳体10的中心轴线Z上。

通过使重心G位于电子板20的下方，压力测量设备1用作限制在轮子R滚动期间引起的接纳部42和所述压力测量设备1之间的相对运动幅度，因此限制设备1的粘附到轮胎P胎面上的连接元件40的劣化。设备1的角度间隙也受到限制，从而限制了天线撞击轮胎内表面的风险。

图3示出了设备100，该设备是图1A、图1B、图1C所示设备1的第一变型。压力测量设备100与设备1的不同之处在于，壳体10包括由第一突起16.1和第二突起16.2形成的凸耳，其延伸成从壳体10的第二部分10.2的上端侧向突出。第一突起16.1和第二突起16.2形状基本相同，并在第一部分26.1和第二部分26.2处与电子板20的第二面部20.2协配，以限制所述第一部分26.1和第二部分26.2由于轮子R在其自重作用下的旋转而引起的弯曲。

图4示出了设备200，该设备是图1A、图1B、图1C所示设备1的第二变型。压力测量设备200与设备1的不同之处在于，壳体的第一部分10.1形成具有向外弯曲形状的上表面11同时保持平面形状的下表面的盖。因此，第一通道12的长度增加。壳体10的第一部分10.1的弯曲上表面11和第一通道12的长度增加使得可能限制污染物在第一通道12的入口孔的紧邻处积累。

图5示出了设备300，该设备是图1A、图1B、图1C所示设备1的第三变型。压力测量设备300与设备1的不同之处在于，壳体的第一部分10.1包括大致为截头圆锥形的上部11，该上部具有平坦的上壁，第一通道12穿过该上壁，并且该上壁连接到截头圆锥形壁。对于设备200而言，将斜面添加到上部11能够限制污染物在第一通道12的入口孔的紧邻处积累。

图6示出了压力测量设备400，该压力测量设备是图1A、图1B、图1C所示设备1的第四变型。设备400与设备300的不同之处在于，第一通道12倾斜地穿过上部11的截头圆锥形壁。第一通道12通过孔在第一容积V1内部敞开，该孔比在容积V1外通过它们而敞开的入口孔更远离电子板20。第一通道12的定位用作限制污染物在第一通道12入口孔的紧邻处积累。

图7示出了压力测量设备500，该压力测量设备是图1A、图1B、图1C所示设备1的第五变型。设备500与设备1的不同之处在于，第一通道12平行于电子板20的第一面部20.1延伸，从而对于设备200至400能够限制污染物在第一通道12的入口孔的紧邻处积累。

图8示出了根据本发明第二实施例的压力测量设备600。设备600与设备1的不同之处在于，壳体10的第二部分10.2的外侧表面15的直径在底部13附近扩大，使得壳体10的第一部分10.1在电子板20的第一面部20.1上沿轴线Z的投影表面内接在壳体10的第二部分10.2在同一面部20.1上并沿同一轴线Z的投影表面中，容积V2保持不变。结果，与电子板20的第二面部20.2相比，重心G现在更靠近壳体10的底部13。此外，第二壳体部分10.2因此包括处于底部13附近的外部隆起，该隆起与接纳部42的壁紧密配合，以确保第二壳体部件10.2固定到轮胎的内表面。

当然，本发明不限于所描述的实施例，而是涵盖落入由权利要求书限定的本发明范围内的任何变型。

尽管此处压力测量设备包括由酚醛树脂制成的壳体，但本发明同样适用于其它类型的壳体，例如由金属、碳纤维、环氧树脂或其它材料制成的壳体。

尽管此处壳体为圆筒形，但本发明也适用于其它形状的壳体，例如蛋形、矩形盒形或任何形状的壳体。

尽管此处天线是电子板的一部分，但天线也可以由一根或多根金属线构成，这些金属线可以是直的，也可以是缠绕的以形成弹簧或螺旋形，或者具有其它形状。

尽管此处电子板使用硅基柔性胶珠来固定到壳体，但本发明也适用于壳体与电子板之间的使得壳体和电子板能够相对运动的其它类型的连接，例如橡胶或EPDM型的合成或天然密封。

尽管此处第一通道、第二通道和第三通道具有圆形截面，但是本发明也适用于不同截面的第一通道、第一通道和/或第三通道，例如正方形或其它截面。

尽管此处压力测量设备包括微控制器，但本发明也适用于其它信号处理装置，例如FPGA、逻辑门或微处理器。

本发明适用于用于将部件连接到电子电路的任何装置，例如通过导线、焊接/锡焊、拉削或烧结PCB型支承件上的连接部。

尽管此处压力测量设备包括无线电收发器(例如，“RFID”型)，但本发明适用于任何类型的无线发射技术，例如“LoRa”、“edge”、“Wi-Fi”、“蓝牙”、超声波或“IoT”型的2G、3G、4G、5G协议。

尽管此处压力测量设备包括电磁能转换器，但本发明同样适用于其它类型的能量转换器，例如压电型感应动能转换器或热能转换器。

尽管此处测量设备放置在飞行器轮子中，但本发明也适用于其它运载工具，例如卡车或汽车。

尽管此处轮胎填充有加压氮，但本发明也适用于填充有其它类型的加压流体的轮胎，例如空气或除氮外的惰性气体。

尽管此处压力传感器是压电型的，但本发明也适用于其它类型的压力传感器，例如电阻、电感、压阻、电容或谐振传感器。

尽管此处第二通道设有通过金属电镀获得的金属涂层，但本发明同样适用于在第二通道中施加金属涂层的其它手段，例如卷压金属套筒或施加导电涂料。

第二通道可不具有金属涂层。

尽管此处容纳在电子板的第一表面中的凹槽中的铜环围绕每个第二通道延伸，但本发明同样适用于放置在第二通道附近的其它类型的导电元件，例如方形或任意形状的环、镀在第一电子板表面上的金属、或使用导电油墨的打印件。

尽管此处压力测量设备包括可再充电电池，但本发明同样适用于其它类型的电压发生器，例如主电池或电容器。

尽管此处导电元件连接到电压发生器的负极，并且每个第二通道的涂层连接到电压发电机的正极，但是本发明同样适用于翻转的连接极性。

尽管此处电子板通过胶珠连接到壳体，但本发明也适用于壳体和电子板之间的其它类型的连接，例如从电子板的第一表面延伸到壳体的第一部分的一个或多个弹性体销、以及从电子板的第二表面延伸到壳体的第二面部的一个或多个弹性体销。

尽管此处电子板的延伸到壳体外部的第一部分和第二部分是承载天线的刚性部分，但第一部分和第二部也可以是柔性的和/或包含与壳体下方的部件相关联的其它类型的导电元件。

压力测量设备还可以包括温度传感器，用于传输温度和/或执行压力传感器的测量的温度补偿。温度的测量可以通过专用传感器进行、或者也可以通过测量敏感元件的输入电阻或通过压阻传感器的电阻的任何其它组合在压阻传感器上进行，其结果将仅提供在所执行的组合中移除的压力的温度图像(纵向或横向工作的电阻分别给出正测量因子和负测量因子)。

出于测量冗余的原因，可以考虑在同一轮子中放置若干压力测量设备。

尽管此处电子板的第一部分和第二部分的形状是三角形，但本发明同样适用于任何其它形状，例如这些部分为矩形形状。

尽管此处壳体的底部经由连接元件间接地搁置在轮胎胎面的内表面上，但底部也可以直接搁置在胎面的所述内表面上。

如果重心G位于电子板20下方，则容积V1可以等于或大于容积V2。例如，可以设想壳体10的第二部分10.2的底部13较厚，以降低重心G，并且所得的容积V2基本上等于容积V1。

第一通道12的直径可以大于第二通道21的直径，以便提升从第一容积V1朝向第二容积V2行进的空气的过滤，以不利于其在所述第一容积V1和所述第二容积V2之间的循环。

第三通道22的直径可以大于第二通道21的直径，使得由第二通道21过滤的颗粒均不能关闭第三通道22。

电子电路可以包括代替和/或附加于电子部件31、32、33、34的其它电子部件。然而，所谓的“关键”部件，即那些可能被包含在内容积V中的颗粒(灰尘、锉屑、沙粒等……)损坏的部件，将较佳地分布在电子板20的第二面部20.2上，换言之分布在第二容积V2中，从而受益于由第一通道12和第二通道21执行的双重过滤。

Claims (14)

1.一种用于轮胎(P)的压力测量设备(1、100、200、300、400、500、600)，包括：

-电子电路，所述电子电路分布在电子板(20)的第一面部(20.1)和第二面部(20.2)上，并且包括安装在所述电子板的所述第一面部上的压力传感器(30)；

-至少一个天线(26.1、26.2)，所述至少一个天线连接到所述电子电路；

-壳体(10)的第一部分(10.1)，所述第一部分至少部分地覆盖所述第一面部以使得它们共同界定第一容积(V1)，并且包括至少一个第一通道(12)，所述第一通道将所述第一容积流体连接到外部；以及

-壳体(10)的第二部分(10.2)，所述第二部分至少部分地覆盖所述第二面部以使得它们共同界定第二容积(V1)，并且具有至少一个底部(13)以搁置抵靠所述轮胎的内表面，所述第二壳体部分布置成使得所述天线至少相对于所述第二壳体部分侧向突出，并且所述设备的重心位于与所述电子板隔开的所述第二容积中。

2.根据权利要求1所述的设备(1、100、200、300、400、500、600)，其特征在于，所述壳体(10)的所述第一部分(10.1)的高度(H1)小于所述壳体(10)的所述第二部分(10.2)的高度(H2)。

3.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1、100、200、300、400、500、600)，其特征在于，所述第一容积(V1)小于所述第二容积(V2)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1、100、200、300、400、500、600)，其特征在于，所述壳体(10)的所述第一部分(10.1)在所述电子板(20)的所述第一面部(20.1)上沿与所述第一面部正交的轴线(Z)的投影表面内接在所述壳体(10)的所述第二部分(10.2)在同一第一面部上沿同一方向的投影表面中。

5.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1、100、200、300、400、500、600)，其特征在于，所述天线(26.1、26.2)包括在所述电子板(20)内延伸的导线或轨道(27.1、27.2)。

6.根据权利要求5所述的设备(1、100、200、300、400、500、600)，其特征在于，所述天线(26.1、26.2)的形状大致为矩形。

7.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1、100、200、300、400、500、600)，其特征在于，所述壳体(10)的所述第二部分(10.2)包括至少部分地凸起的外侧表面(15)。

8.根据权利要求7所述的设备(1、100、200、300、400、500、600)，其特征在于，所述第二壳体部分的侧壁包括外环形凹槽(14)，所述外环形凹槽形成用于将所述设备固定到所述轮胎(P)的装置。

9.根据权利要求7所述的设备(1、100、200、300、400、500、600)，其特征在于，所述壳体(10)主要为圆筒形状。

10.一种轮胎(52)，所述轮胎包括根据前述权利要求中任一项所述的压力测量设备(1、100、200、300、400、500、600)。

11.根据权利要求10所述的轮胎(P)，其特征在于，所述壳体(10)的所述第二部分(10.2)的底部(13)搁置抵靠所述轮胎(P)胎面的内表面。

12.根据权利要求11所述的轮胎(P)，其特征在于，包括粘附到所述轮胎胎面的所述内表面的连接元件(40)，所述连接元件包括接纳部(42)，所述壳体(10)的所述第二部分(10.2)插入到所述接纳部中。

13.一种包括根据权利要求10至12中任一项所述的轮胎(P)的轮子(R)。

14.一种包括至少一个根据权利要求13所述的轮子(R)的飞行器起落架。

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