專利名稱：汽車輪胎形變致發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用微小形變發(fā)電的裝置，尤其涉及一種汽車輪胎形變致發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
汽車輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)，簡稱TPMS，即“Tire Pressure MonitoringSystem”，主要用于在汽車行駛時(shí)，適時(shí)地對輪胎氣壓進(jìn)行自動監(jiān)測，對輪胎漏氣造成低胎壓和高溫高胎壓防爆胎進(jìn)行預(yù)警，確保行車安全。
一般地，汽車輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)由發(fā)射檢測模塊(每個(gè)輪胎一個(gè))和接收顯示模塊(一個(gè))組成。不同類型的輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)具體組成不同。
但是，目前市場上TPMS大都采用電池饋電方式使安裝有胎壓監(jiān)測傳感器的發(fā)射檢測模塊得以正常工作，而這種方式使TPMS系統(tǒng)壽命受到極大限制，且使其對氣壓的監(jiān)測采取周期性的節(jié)電方式而不能對氣壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，而且極大地影響了TPMS胎內(nèi)模塊的重量和體積。
為了解決上述問題，有人提出了陶瓷壓電飽饋電的TPMS方案，壓電陶瓷產(chǎn)生電能的工作原理是正反壓電效應(yīng)，壓電陶瓷在應(yīng)力作用下通過壓電效應(yīng)可以產(chǎn)生數(shù)量可觀的電荷，在工作物質(zhì)上建立起很高的電勢，可以輸出不小的靜電能，實(shí)際上構(gòu)成了一個(gè)壓電電源。
壓電陶瓷在現(xiàn)有主動式TPMS(主動式TPMS是直接式TPMS中的一種，它利用安裝在每一個(gè)輪胎里的以鋰離子電池為電源的壓力傳感器來直接測量輪胎的氣壓)基礎(chǔ)上的改進(jìn)，解決了電池的問題，而且發(fā)電模塊應(yīng)用面十分廣。但壓電陶瓷可以形變的次數(shù)有限，目前一般是幾十萬次。假設(shè)汽車一天行駛100公里，車輪半徑為0.3米，周長為1.88米，則每天輪胎轉(zhuǎn)動100*1000/1.88＝53191圈，也就是壓電陶瓷形變53191次。按目前壓電陶瓷的技術(shù)水平，壓電電源可以使用10天左右，或者是車行駛1000公里。就目前的技術(shù)而言，離實(shí)用還有距離。
中國專利申請?zhí)?00410067821.3的發(fā)明公開了一種微型振動發(fā)電機(jī)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，其主要包括殼體1，在殼體內(nèi)設(shè)有磁鋼3，在磁鋼3左右兩側(cè)設(shè)有與其配合的兩組線圈2，磁鋼3上下兩端面分別通過兩彈簧4與殼體1的上下內(nèi)壁相連接。在汽車上下顛簸時(shí)，該裝置能夠?qū)⒄駝拥臋C(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，為汽車內(nèi)的小型電器充電。
該發(fā)明的微型振動發(fā)電機(jī)雖然能夠?qū)⑵囌駝拥臋C(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，但是由于路況的關(guān)系，汽車在行駛過程中，振動的頻率和振動的幅度都是不可預(yù)知的，因此由振動產(chǎn)生的電源將是斷續(xù)且沒有周期的，無法為需要實(shí)時(shí)監(jiān)控的TPMS提供的可靠的供電。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的上述TPMS的壽命、監(jiān)測密度、重量和體積等問題，而提出一種使用壽命長、體積小、重量輕、發(fā)電穩(wěn)定的汽車輪胎形變致發(fā)電裝置。
本發(fā)明采取的技術(shù)方案是汽車輪胎形變致發(fā)電裝置，安裝在輪輞和輪胎內(nèi)表面之間；其特點(diǎn)是，包括底座、外蓋、內(nèi)套、磁體、彈性體、線圈；所述的底座固連在輪輞上；所述的外蓋套在底座口部，其頂部頂在輪胎內(nèi)表面處；所述的內(nèi)套設(shè)在底座內(nèi)；所述的磁體鑲嵌在內(nèi)套內(nèi)；所述的彈性體套在內(nèi)套外；所述的線圈纏繞在內(nèi)套下部，與磁體底部相鄰。
上述汽車輪胎形變致發(fā)電裝置，其中，所述的底座上段兩側(cè)對稱設(shè)有封閉的滑槽。
上述汽車輪胎形變致發(fā)電裝置，其中，所述的滑槽的長度以所述外蓋向下滑行時(shí)所帶動磁體向下穿過線圈為準(zhǔn)。
上述汽車輪胎形變致發(fā)電裝置，其中，還包括兩個(gè)限位銷，分別穿越底座上段兩側(cè)的滑槽與所述外蓋的底部固定；所述定位銷可隨外蓋的上下而在所述滑槽中滑行。
上述汽車輪胎形變致發(fā)電裝置，其中，所述的底座上段兩側(cè)對稱設(shè)有封閉的滑槽。
上述汽車輪胎形變致發(fā)電裝置，其中，所述的內(nèi)套包括上內(nèi)套和下內(nèi)套，所述的上內(nèi)套固定在外蓋的頂部內(nèi)側(cè)，形成磁體頂部的固定座；所述的下內(nèi)套的下部位于與磁體底部相鄰的段上設(shè)有上、下兩圈凸條，所述的線圈纏繞在所述兩圈凸條之間。
上述汽車輪胎形變致發(fā)電裝置，其中，所述的彈性體設(shè)在外蓋頂部內(nèi)壁與內(nèi)套的上圈凸條的上方之間。
上述汽車輪胎形變致發(fā)電裝置，其中，所述的彈性體由彈簧構(gòu)成。
上述汽車輪胎形變致發(fā)電裝置，其中，所述的底座的底部采用膠粘或其它方式與輪輞固定連接。
汽車啟動后，輪胎運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)磁體安裝處的輪胎受到汽車自重而形變，向內(nèi)凹陷，帶動磁體進(jìn)入線圈，線圈切割磁力線產(chǎn)生一脈沖電壓；當(dāng)磁體安裝處的輪胎不再受到汽車自重，則由于內(nèi)部氣壓的作用恢復(fù)形狀，帶動磁體退出線圈，線圈切割磁力線產(chǎn)生一與前次脈沖電壓反向的脈沖電壓。汽車在高速行駛的過程過程中，輪胎每轉(zhuǎn)一圈，磁體將穿過和退出線圈一次，因此只要汽車在行駛過程中，線圈就可產(chǎn)生持續(xù)的電流。
由于本發(fā)明采用了以上的技術(shù)方案，在車啟動后就能連續(xù)發(fā)電，其自供電TPMS技術(shù)(無電池饋電技術(shù))可使TPMS系統(tǒng)工作壽命下限在20年以上，大大降低產(chǎn)品的成本。


本發(fā)明的具體性能特征由以下的實(shí)施例及其附圖進(jìn)一步說明。
圖1是中國專利申請?zhí)?00410067821.3公開的微型振動發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明汽車輪胎形變致發(fā)電裝置安裝在輪胎上的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明在使用時(shí)輪胎面未與地面接觸時(shí)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖(一般狀態(tài)下)，其中a是本發(fā)明安裝在輪胎內(nèi)的使用狀態(tài)圖，b是a中虛框部分的放大示意圖。
圖4是本發(fā)明在使用時(shí)輪胎與地面接觸時(shí)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，其中a是本發(fā)明安裝在輪胎內(nèi)的使用狀態(tài)圖，b是a中虛框部分的放大示意圖。
具體實(shí)施例方式
請參閱圖2。本發(fā)明汽車輪胎形變致發(fā)電裝置10，安裝在輪輞20和輪胎30內(nèi)表面之間。
請參閱圖2。本發(fā)明汽車輪胎形變致發(fā)電裝置10包括底座11、外蓋12、內(nèi)套13、磁體14、彈性體15、線圈16。其中底座11固連在輪輞20上；外蓋12套在底座11的口部，外蓋12頂部頂在輪胎30內(nèi)表面處；內(nèi)套13設(shè)在底座11內(nèi)；磁體14鑲嵌在內(nèi)套13內(nèi)；彈性體15套在內(nèi)套13外；線圈16纏繞在內(nèi)套13下部，與磁體14底部相鄰。在底座11上段兩側(cè)對稱設(shè)有封閉的滑槽111，該滑槽111的長度以外蓋12向下滑行時(shí)所帶動磁體14向下穿過線圈16為準(zhǔn)。
本發(fā)明汽車輪胎形變致發(fā)電裝置10還包括兩個(gè)限位銷17，分別穿越底座11上段兩側(cè)的滑槽111與外蓋12的底部固定。該定位銷17可隨外蓋12的上下而在滑槽111中滑行。
該內(nèi)套13包括上內(nèi)套131和下內(nèi)套132。上內(nèi)套131固定在外蓋12的頂部內(nèi)側(cè)，形成磁體14頂部的固定座；下內(nèi)套132的下部位于與磁體14底部相鄰的段上設(shè)有上、下兩圈凸條1321、1322，線圈16纏繞在這兩圈凸條之間。
彈性體15設(shè)在外蓋12頂部內(nèi)壁與內(nèi)套的上圈凸條1321的上方之間。彈性體15由彈簧構(gòu)成。
底座11的底部可采用膠粘或其它方式與輪輞20固定連接。
以下詳細(xì)描述本發(fā)明的發(fā)電原理汽車輪胎形變致發(fā)電裝置10安裝在輪輞20和輪胎30內(nèi)表面之間，底座11用膠粘或其它方式與輪惘20連接，外蓋12在彈簧彈性體15的彈力作用下頂在輪胎30內(nèi)表面處。當(dāng)致發(fā)電裝置10安裝位置處的輪胎30表面未與地面接觸時(shí)，因?yàn)橹掳l(fā)電裝置10內(nèi)的磁體14連接在外蓋12上，外蓋12此時(shí)由于受到彈簧(彈性體)15的力的作用，使外蓋12頂住輪胎30的內(nèi)表面，磁體14處在線圈16的上端，如圖3所示。當(dāng)輪胎30在運(yùn)動過程中，輪胎30表面與地面接觸部分不斷變換，當(dāng)致發(fā)電裝置10安裝位置處的輪胎30表面與地面接觸時(shí)，輪胎30由于受到汽車自重的影響，與地面接觸處的輪胎30會變形。由于本發(fā)明頂在輪胎30內(nèi)表面，輪胎30的變形將使外蓋12沿輪軸方向運(yùn)動，從而帶動磁體14運(yùn)動。磁體14將逐漸穿過線圈16，由于磁體穿過線圈16運(yùn)動引起穿過線圈16的磁通量的變化，從而使線圈16產(chǎn)生一脈沖電壓。當(dāng)輪胎30由于旋轉(zhuǎn)，本發(fā)明安裝位置處的輪胎30表面離開地面后，輪胎30由于內(nèi)部氣壓的作用會自動復(fù)原，此時(shí)外蓋12在彈簧(彈性體)15的彈性力的作用下會一直頂住輪胎30內(nèi)表面，磁體14由于與外蓋連接在一起，所以磁體14也會隨外蓋12一起運(yùn)動，此時(shí)磁體14向之前運(yùn)動的反方向運(yùn)動，磁體14退出線圈16，這一運(yùn)動使穿過線圈16的磁通量產(chǎn)生變化，從而導(dǎo)致線圈16產(chǎn)生一與前次的脈沖電壓反向的脈沖電壓。汽車在行駛的過程過程中，輪胎3每轉(zhuǎn)一圈，磁體14將穿過和退出線圈16一次，因此汽車在行駛過程中線圈16可產(chǎn)生持續(xù)的電流。
權(quán)利要求
1.汽車輪胎形變致發(fā)電裝置，安裝在輪輞和輪胎內(nèi)表面之間；其特征在于，包括底座、外蓋、內(nèi)套、磁體、彈性體、線圈、；所述的底座固連在輪輞上；所述的外蓋套在底座口部，其頂部頂在輪胎內(nèi)表面處；所述的內(nèi)套設(shè)在底座內(nèi)；所述的磁體鑲嵌在內(nèi)套內(nèi)；所述的彈性體套在內(nèi)套外；所述的線圈纏繞在內(nèi)套下部，與磁體底部相鄰。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車輪胎形變致發(fā)電裝置，其特征在于，所述的底座上段兩側(cè)對稱設(shè)有封閉的滑槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車輪胎形變致發(fā)電裝置，其特征在于，所述的滑槽的長度以所述外蓋向下滑行時(shí)所帶動磁體向下穿過線圈為準(zhǔn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車輪胎形變致發(fā)電裝置，其特征在于，還包括兩個(gè)限位銷，分別穿越底座上段兩側(cè)的滑槽與所述外蓋的底部固定；所述定位銷可隨外蓋的上下而在所述滑槽中滑行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車輪胎形變致發(fā)電裝置，其特征在于，所述的內(nèi)套包括上內(nèi)套和下內(nèi)套，所述的上內(nèi)套固定在外蓋的頂部內(nèi)側(cè)，形成磁體頂部的固定座；所述的下內(nèi)套的下部位于與磁體底部相鄰的段上設(shè)有上、下兩圈凸條，所述的線圈纏繞在所述兩圈凸條之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車輪胎形變致發(fā)電裝置，其特征在于，所述的彈性體設(shè)在外蓋頂部內(nèi)壁與內(nèi)套的上圈凸條的上方之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的汽車輪胎形變致發(fā)電裝置，其特征在于，所述的彈性體由彈簧構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車輪胎形變致發(fā)電裝置，其特征在于，所述的底座的底部采用膠粘或其它方式與輪輞固定連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種汽車輪胎形變致發(fā)電裝置，安裝在輪輞和輪胎內(nèi)表面之間；其特點(diǎn)是，包括底座、外蓋、內(nèi)套、磁體、彈性體、線圈；所述的底座固連在輪輞上；所述的外蓋套在底座口部，其頂部頂在輪胎內(nèi)表面處；所述的內(nèi)套設(shè)在底座內(nèi)；所述的磁體鑲嵌在內(nèi)套內(nèi)；所述的彈性體套在內(nèi)套外；所述的線圈纏繞在內(nèi)套下部，與磁體底部相鄰。該裝置能夠在汽車行駛時(shí)將輪胎由于受到汽車自重而導(dǎo)致的形變轉(zhuǎn)化為電能。只要汽車在行駛過程中，線圈就可產(chǎn)生持續(xù)的電流。
文檔編號H02K7/18GK1992484SQ20051011200
公開日2007年7月4日 申請日期2005年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月26日
發(fā)明者李威, 陳旭琳, 詹汝楫, 楊從明 申請人:上海保隆實(shí)業(yè)股份有限公司, 上海群英汽車電子有限公司