CN213768168U - 一种自动轮胎充放气装置和相应车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种自动轮胎充放气装置，包含：充放气驱动器；与充放气驱动器电连接的蓄电池；气流驱动元件，气流驱动元件可驱动旋转地设置在轮胎和轮辋之间的空腔内；与气流驱动元件传动连接以向蓄电池充电的发电机。本实用新型还提供了一种具有上述自动轮胎充放气装置的车辆。根据本实用新型的装置和车辆能够充分利用轮胎空腔内的风能为充放气驱动器独立供电，整体结构简单且制造成本较低。

Description

一种自动轮胎充放气装置和相应车辆

技术领域

本实用新型总体上涉及车辆技术领域，更具体地，涉及一种自动轮胎充放气装置和相应车辆。

背景技术

在机动车辆中，车轮的轮胎空腔内通常填充有气体，其中的气体压力与机动车辆的操控性和安全性直接相关。在车辆行驶中，将轮胎空腔内的气体压力保持在安全范围内非常重要。通常，轮胎中的气体压力可以通过车轮上安装的轮胎压力传感器进行监控，并通过相应充气和放气来调整。但是这种控制方案需要人工参与，并且对于轮胎压力的变化反应并不及时。

目前，本领域已经发展出了智能胎压管理系统，可以自动控制胎压而无需人工参与。例如，美国专利文件US 14/529231中公开了一种用于车辆的轮胎管理系统，车辆包括四个车轮，在每个车轮上安装限定轮胎腔的可充气轮胎，所述轮胎管理系统包括：每个车轮上的双向泵，其配置用于选择性地从每个轮胎泵送空气至大气以使每个轮胎放气以及从大气泵送空气至每个轮胎腔以使每个轮胎充气；以及电池组件，其安装到每个车轮以用于为双向泵供电，每个电池组件包括可充电电池和用于连续地为可充电电池充电的磁铁元件。

实用新型内容

本公开总结了实施例的各方面，并且不应当用于限制权利要求。根据在此描述的技术可设想到其他实施方式，这对于本领域普通技术人员来说在研究以下附图和具体实施方式后将是显而易见的，并且这些实施方式意图被包含在本申请的范围内。

本申请的发明人认识到，需要一种自动轮胎充放气装置和相应车辆，该装置能够充分利用轮胎空腔内的风能为充放气驱动器独立供电，整体结构简单且制造成本较低。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种自动轮胎充放气装置，包含：

充放气驱动器；

与充放气驱动器电连接的蓄电池；

气流驱动元件，气流驱动元件可驱动旋转地设置在轮胎和轮辋之间的空腔内；

与气流驱动元件传动连接以向蓄电池充电的发电机。

根据本实用新型的一个实施例，还包括：

引导气道，引导气道包括第一端和横截面大于第一端的第二端，第一端朝向气流驱动元件，第二端朝向车轮转动的状态下空腔内的气流方向。

根据本实用新型的一个实施例，引导气道的第二端的端面垂直于车轮旋转运动的切线方向。

根据本实用新型的一个实施例，气流驱动元件设置在引导气道内靠近第一端处。

根据本实用新型的一个实施例，引导气道固定至轮辋。

根据本实用新型的一个实施例，充放气驱动器包括与空腔流体连通的气泵和阀门。

根据本实用新型的一个实施例，阀门进一步流体连接气泵和空气出口。

根据本实用新型的一个实施例，还包括：

壳体，壳体容纳充放气驱动器、蓄电池和发电机，并与气门嘴连接形成整体。

根据本实用新型的一个实施例，还包括将壳体接地到轮辋的防静电连线。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种车辆，包括如以上的自动轮胎充放气装置。

附图说明

为了更好地理解本实用新型，可以参考以下附图中所示的实施例。附图中的部件不一定按比例绘制，并且可以省略相关的元件，或者在一些情况下比例可能已经被放大，以便强调和清楚地示出本文描述的新颖特征。另外，如本领域中已知的，系统部件可以被不同地布置。此外，在附图中，贯穿几个视图，相同的附图标记表示相应的部分。

图1示出了根据本实用新型的一实施例的车辆的车轮的示意图；

图2示出了根据本实用新型的一实施例的自动轮胎充放气装置的放大视图；

图3示出了从车轮上分解出来的根据本实用新型的一实施例的自动轮胎充放气装置的示意图；

图4示出了根据本实用新型的一实施例的车轮的侧向透视示意图；

图5示出了根据本实用新型的一实施例的车轮沿图1中的线BB’截取的剖开图；

图6示出了根据本实用新型的一实施例的自动轮胎充放气装置的充放气状态示意图；

图7示出了根据本实用新型的一实施例的自动轮胎充放气装置的充放气状态示意图；

图8示出了根据本实用新型的一实施例的自动轮胎充放气装置的充放气状态示意图。

具体实施方式

以下描述了本公开的实施例。然而，应该理解，所公开的实施例仅仅是示例，并且其他实施例可以采取各种替代形式。附图不一定按比例绘制；某些功能可能被夸大或最小化以显示特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而仅仅是作为用于教导本领域技术人员以各种方式使用本实用新型的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参考任何一个附图所示出和描述的各种特征可以与一个或多个其他附图中所示的特征组合以产生没有明确示出或描述的实施例。所示特征的组合为典型应用提供了代表性实施例。然而，与本公开的教导相一致的特征的各种组合和修改对于某些特定应用或实施方式可能是期望的。

在本申请文件中，当一个元件或者部分被称为“在...上”、“接合至”、“连接至”或者“耦接至”另一元件或者部分时，该元件或者部分可直接在另一元件或者部分上，接合、连接或者耦接至另一元件或者部分，或者可存在介于其间的元件或者部分。相反，当一个元件被称为是“直接在...上”、“直接接合至”、“直接连接至”或者“直接耦接至”另一元件或者部分时，可不存在介于其间的元件或者部分。用于描述元件之间的关系的其他词应当以类似的方式来解释。

为了便于描述的目的，在本文中可使用诸如“内侧”、“外侧”、“在...之下”、“在...下方)”、“下部”、“在...上方”、“顶部”等的空间关系术语来描述如在图中示出的一个元件或者部件与另一元件或者部件的关系。空间关系术语可旨在包含除在图中描绘的方位以外的处于使用或者工作中的装置的不同方位。例如，如果图中的装置被翻转，被描述为在其他元件或者部件“下方”或者“之下”的元件则将定向在其他元件或部件“上方”。因此，实例术语“在...下方”可包含上方和下方的方位两者。装置可以其他方式定向(旋转90度或者以其他方位)，并且相应地解释在此使用的空间关系描述术语。

如在以上背景技术中所提到的，在现有技术的轮胎压力控制装置中，供能方式通常是附加较为复杂的结构，以利用车轮转动时的动能发电。发明人认识到，其中还存在进一步的改进空间，以实现通过较低的成本和简单的结构实现供能。基于现有技术中的这些问题，本申请的发明人在一个或多个实施例中提供了一种自动轮胎充放气装置和相应车辆，相信其能解决现有技术中的一个或多个问题。

下面的实施例中所涉及的车辆可以是标准的汽油动力车辆、混合动力车辆、柴油动力车辆和/或任何其他类型的车辆，以及还可以是公共汽车、船舶或航空器。车辆包括与机动性有关的部件，诸如发动机、电动马达、变速器、悬架、驱动轴和/或车轮等。车辆可以是非自主的、半自主的(例如一些常规运动功能由车辆控制)或自主的(例如运动功能由车辆控制，无需驾驶员的直接输入)。

参考图1-6，根据本实用新型的一个方面，提供了一种自动轮胎充放气装置100。自动轮胎充放气装置100包括充放气驱动器114、蓄电池105、气流驱动元件106、以及发电机104。其中，蓄电池105与充放气驱动器114电连接。气流驱动元件106可驱动旋转地设置在轮胎102和轮辋101之间的空腔103内。气流驱动元件106与发电机104传动连接，以驱动发电机104为蓄电池105充电。

在本实用新型公开的范围内，充放气驱动器114可用于根据充放气指令使车轮200的轮胎102充气或者放气。该指令例如可以来自于自动轮胎充放气装置100的控制单元(未示出)。举例来说，控制单元可以根据设置在车轮200内的轮胎压力传感器(未示出)的压力检测信号与预设压力范围的比对结果给出充气或者放气的指令，在此不作为本实用新型的重点进行阐述。例如，该充放气驱动器114可以为同时具有充气和放气功能的双向气泵。

气流驱动元件106可设置在轮胎102和轮辋101之间的空腔103内，并且可以受气体流动的驱动而旋转。气流驱动元件106传动连接到自动轮胎充放气装置100中的发电机104，并且自动轮胎充放气装置100整体固定到轮辋101。在车轮200的转动过程中，由于气体在空腔103内处于不受约束的状态，不能与轮胎102和轮辋101充分地耦合，因此会在空腔103内形成气体的流动。如图4所示，该气体的流动方向A’与车轮200的旋转运动的切线方向A大体相反。由此可以通过该气流的流动来驱动气流驱动元件106转动，以将风能转换为旋转动能进行回收。在车辆正常行驶中，即车辆向前行驶时，气流驱动元件106朝向车轮200转动的状态下空腔103内的气流方向A’，并由该气流驱动。附图中所示出的气流驱动元件106仅为示例而非限定，本领域技术人员可以理解，气流驱动元件106的扇叶可以为任何数目，例如但不限于三叶、五叶、七叶等，扇叶的形状也可以为任何可行的形状，例如但不限于四边形、蔓叶形、水滴形等。进一步地，气流驱动元件106也不限于附图中所示的结构形式，任何目前存在或者可能在后续开发出来的可被风能驱动以将风能转换为动能的部件都可以用在本实用新型的方案中。

根据实用新型的一些实施例，包括气流驱动元件106的自动轮胎充放气装置100可整体都处于空腔103中轮胎的安装面以下的空间119内，在图5的沿图1中的线BB’截取的车轮剖视图中，安装面以线CC’表示。在该实施方式中，自动轮胎充放气装置100在轮胎空腔103中的设置完全不会影响到轮胎102的装配，从而更加有利于制造装配和后续维护，例如更换轮胎等操作。此外，将自动轮胎充放气装置100设置在空间119中，还能够保证在车辆行驶过程中轮胎102受到挤压时，自动轮胎充放气装置100不会触及轮胎102的内壁造成损伤。

发电机104与气流驱动元件106传动连接，并且可以由气流驱动元件106的旋转运动所驱动，以将气流驱动元件106受气流驱动产生的旋转动能转化为电能并向蓄电池105供电。发电机104可以为任何已知类型的微型电机，例如但不限于同步发电机、异步发电机、单相发电机、多相发电机等等。

基于本实用新型的构思，通过设置在车轮200的空腔103内的气流驱动元件106和发电机104回收空腔内的风能，相比现有的方案来说结构更加简单，不需要对既有的车轮结构进行较大改造，成本较低而且回收的能量足以驱动自动轮胎充放气装置100的运行。

此外，蓄电池105与充放气驱动器114电连接并接收和存储由发电机104产生的电能。蓄电池105可以使用储存的电能为充放气驱动器114供电。蓄电池105可以为任何已知类型的能量储存装置，例如但不限于镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、铅酸电池、铁锂电池等等。根据本实用新型的一些实施例，蓄电池105中储存的回收能量还可以为车轮附近的其他电子元器件——如轮辋LED灯等——供电，这进一步简化了相关部件的结构和装配，降低了车辆制造成本。

参考图3和4，自动轮胎充放气装置100还可包括壳体109，壳体109可以容纳充放气驱动器114、蓄电池105和发电机104，并与气门嘴118连接形成整体。这可以增加自动轮胎充放气装置100的整体稳健性以及减少装配成本。

可选地，自动轮胎充放气装置100还包括将壳体109接地到轮辋101的电连线。该实施方式的方案可以很好地解决静电对自动轮胎充放气装置100的相关部件的不利影响和吸引灰尘的问题。

根据本实用新型的一个或多个实施例且如图4所示，自动轮胎充放气装置100可包括引导气道112。引导气道112包括第一端107和第二端108，其中，第二端108横截面大于第一端107，以使引导气道112的形状大体为喇叭形。第一端107朝向气流驱动元件106，第二端108朝向车辆向前行驶时车轮200转动运动中空腔103内的气流方向A’。引导气道112可以显著扩大气流驱动元件106的迎风面积，使更大空间内的气流流动汇聚到气流驱动元件106处进行能量回收，以便通过发电机104转换为更充足的电能。

在一个实施例中，引导气道112的第二端108可以与空腔103中的轮辋101的内侧面形状相匹配，以更大程度地利用空腔103中气体流动的能量，并且可以给予引导气道112更好的支承，以避免振动。

如图4所示，在一个实施例中，引导气道112的第二端108相对于车轮200中心的外侧部分处于轮胎的安装面CC’以下，以避免影响轮胎102的装配。为了清楚简洁起见，图4中省略了轮胎102的部分。

如图所示，引导气道112的第二端108的端面113可垂直于车轮旋转运动的切线方向A。该方案有助于增加气流回收量，使更大空间内的气流流动汇聚到气流驱动元件106处，从而获取更多的电能。

此外，气流驱动元件106可设置在引导气道112内靠近第一端107处。在该实施例中，能够使从第二端108进入引导气道112的气流中的大部分被用于驱动气流驱动元件106，相比于将气流驱动元件106放置在引导气道112外的方案，能够获取更多的能量。在一些实施例中，引导气道112的第一端107的内侧可以设置为近圆形，并且与气流驱动元件106的边缘具有尽量小的间隔。

此外，引导气道112可固定至车轮200的轮辋101。例如，见图4中所示，引导气道112可以通过紧固件120固定至轮辋101。由于引导气道112具有沿轮辋101周向延伸的长度，在车辆行驶期间，随着车轮200的旋转和震动，引导气道112可能会与轮辋101内侧撞击并产生金属啸叫声。将引导气道112固定至车轮200的轮辋101可以很好地解决该问题。该固定可以通过各种已知方式实施，例如但不限于通过固定支架、紧固件、焊接、粘接、卡接等方式。

根据本实用新型的一个或多个实施例，充放气驱动器114可包括与空腔103流体连通的气泵110和阀门111，如图6的示意图中所示。不同于双向泵的方案，使用泵110和阀门111作为充放气驱动器114可以减少相应的制造成本。

参考图6，在一个实施例中，阀门111可进一步流体连接泵110和空气出口115。在将阀门111设置在泵110与空气出口115之间的方案中，可以使自动轮胎充放气装置100的充放气驱动器114通过唯一的空气出口进行充放气操作，降低了装配复杂度并且减少灰尘污物进入的风险。在本实用新型的一些实施例中，阀门111为三通阀，例如但不限于二位三通电磁阀、三位三通电磁阀等等。如图6所示，阀门111包括第一出口121、第二出口122、和第三出口123。第一出口121与空气出口115流体连通；第二出口122与泵110流体连通；第三出口123与空腔103流体连通。此外，阀门111还包括第一阀部件116和第二阀部件117。第一阀部件116可选择性地处于打开第一出口121的位置(如图6、7所示位置)、或关闭第一出口121的位置(如图8所示位置)。第二阀部件117可以选择性地处于关闭第二出口122的位置(如图7所示位置)、关闭第三出口123的位置(如图6所示位置)或者中间位置(如图8所示位置)，在该中间位置，第二出口122、和第三出口123均开启。

举例来说，参考图6，阀门111可以根据需要，例如根据来自自动轮胎充放气装置100的控制单元的指令，通过蓄电池105提供的电力，分别致动阀门111中的阀部件116和117，以开启或者关闭阀门111的不同支路进行充气和放气操作。

在图6中所示的充气状态下，图6左侧支路被阀部件117封闭，而通向空气出口115的支路被阀部件116打开，此时可以通过驱动泵110向轮胎空腔103中充气，以提升轮胎102中的气体压力。

在需要放气时，参考图7中所示的放气状态，阀部件117打开图7中左侧支路并封闭通向泵110的上侧支路，且通向空气出口115的支路被阀部件116打开，此时可以将轮胎空腔103中的气体经由空气出口115排出，以降低轮胎102中的气体压力。

在需要保持压力的状态下，参考图8中所示的保压状态，阀部件117处于中间位置，通向空气出口115的支路被阀部件116封闭，此时可以保持轮胎空腔103中的气体压力。

根据本实用新型的另一个方面，还提供了一种车辆，包括如前所述的自动轮胎充放气装置100。应当理解，在相互不冲突的情况下，以上针对根据本实用新型的自动轮胎充放气装置100阐述的所有实施方式、特征和优势同样地适用于根据本实用新型的车辆。也就是说，上面所述的应用于自动轮胎充放气装置100的所有实施例及其变化都可以直接移转应用于根据本实用新型的车辆，并直接结合于此。为了本公开文件的简洁起见，在此不再重复阐述。

综上所述，相比于现有技术，本实用新型提出了一种自动轮胎充放气装置和相应车辆，该装置和车辆能够充分利用轮胎空腔内的风能为充放气驱动器独立供电，整体结构简单且制造成本较低。

在技术上可行的前提下，以上针对不同实施例所列举的技术特征可以相互组合，从而形成本实用新型范围内的另外实施例。

在本申请中，反意连接词的使用旨在包括连接词。定或不定冠词的使用并不旨在指示基数。具体而言，对“该”对象或“一”和“一个”对象的引用旨在表示多个这样对象中可能的一个。此外，可以使用连接词“或”来传达同时存在的特征，而不是互斥方案。换句话说，连接词“或”应理解为包括“和/或”。术语“包括”是包容性的并且具有与“包含”相同的范围。

上述实施例是本实用新型的实施方式的可能示例，并且仅是为了使本领域技术人员清楚地理解本实用新型的原理而给出。本领域技术人员应当理解：以上针对任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本实用新型实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本实用新型的整体构思下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以彼此进行组合，并产生如上所述的本实用新型实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在具体实施方式中提供。因此，凡在本实用新型实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型所要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动轮胎充放气装置，其特征是，包含：

充放气驱动器；

与所述充放气驱动器电连接的蓄电池；

气流驱动元件，所述气流驱动元件可驱动旋转地设置在轮胎和轮辋之间的空腔内；

与气流驱动元件传动连接以向所述蓄电池充电的发电机。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征是，还包括：

引导气道，所述引导气道包括第一端和横截面大于所述第一端的第二端，所述第一端朝向所述气流驱动元件，所述第二端朝向车轮转动的状态下所述空腔内的气流方向。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征是，所述引导气道的第二端的端面垂直于车轮旋转运动的切线方向。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征是，所述气流驱动元件设置在引导气道内靠近所述第一端处。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征是，所述引导气道固定至轮辋。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述充放气驱动器包括与所述空腔流体连通的气泵和阀门。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征是，所述阀门进一步流体连接所述气泵和空气出口。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征是，还包括：

壳体，所述壳体容纳所述充放气驱动器、所述蓄电池和所述发电机，并与气门嘴连接形成整体。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征是，还包括将所述壳体接地到轮辋的防静电连线。

10.一种车辆，其特征是，包括如以上权利要求1-9中任一项所述的自动轮胎充放气装置。

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