[实用新型]一种自供能量式轮胎

说明书

技术领域

本实用新型涉及汽车轮胎，特指一种基于压电效应的自供能量式轮胎，属于汽车节能技术领域。

背景技术

 轮胎是汽车的重要组成部分，车轮通过轮胎来传递各种作用力，减轻汽车行驶过程中的冲击，具有防震作用并减少车辆冲击；同时，汽车在行驶过程中，受到路面工况的影响和汽车本身的行驶状态，车轮轮胎内的气压不断变化，例如在汽车行驶速度增大时，轮胎内温度升高，胎内气体膨胀，胎压也随之增大；在高温环境中，甚至会发生爆胎的危险；轮胎内气压的变化，对汽车的行驶安全性和舒适性有很大的影响；基于传感器技术的轮胎压力监测系统（TPMS）通过对胎压进行实时监测，以确行车安全；TPMS由胎压监测模块和中央监视控制模块两个主要部分组成；其中胎压监测模块安装在汽车轮胎内，该模块带有传感器和无线发射装置，主要用来监测轮胎内的气压和温度并把监测到的数据通过发射装置发送给中央监视控制模块；现有的监测模块一般安装在轮毂的凹槽底面，由于轮毂型号或品牌的不同，尺寸会有差异，导致监测模块的通用性差；目前传感器系统的质量大都在20g左右，从而引起较大的动态负载，特别是在最关键的高速区段。

压电效应是指某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷；当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态；本文利用汽车行车过程中轮胎胎压变化的原理，提出了一种回收车轮能量的结构；专利CN101599527A公开了一种压电薄膜元件，可以回收薄膜变形时所产生的电能，因此可以利用胎压的变化产生电能，回收能量并加以利用；这部分电能可以给TPMS中的传感发射器进行供电，形成自供能TPMS，并可以将多余的电能储存起来；同时，通过检测薄膜变形产生的电压，可作为TPMS的压力传感器和速度、加速度传感器。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：在车辆行驶过程中，根据车胎内气压变化产生压差的原理，利用压电材料的正压电效应，回收轮胎转动所产生的能量并加以利用，形成自供能轮胎压力监测系统，得到一种自供能量式轮胎。

本实用新型通过以下技术方案解决所提出的技术问题：在轮胎内设置一基体，该基体将轮胎内腔分隔成两个腔室，利用行车过程中两个腔室压强的变化，使基体两侧产生压差，引起基体发生形变，贴附在基体上的压电薄膜元件亦随之变形产生电能。

本实用新型的具体方案为：包括轮胎、气门嘴、轮辋、压电薄膜元件、基体、外腔、内腔、螺母、传感发射器和连接块。

基体由金属材料制成，为一圆形空腔，且对应于轮辋的气门嘴孔开有一通孔，用以安装气门嘴，基体可以与轮辋焊接而成或制成一体，内部与轮辋组成封闭的内腔，外部与轮胎组成外腔。

气门嘴包括气门嘴本体、防尘帽、气门芯、限位盖、密封圈A和回位弹簧；气门嘴本体整体为筒形，两端外部设有螺纹，用于连接防尘帽和限位盖，气门嘴本体内部有两个凹槽，由气门嘴本体内部的环形凸台分隔开，防尘帽与气门嘴本体的一端凹槽形成A腔，限位盖与气门嘴本体的另一端凹槽形成B腔，所述气门嘴本体在外部对称设有V型凸台A和圆形凸台B；气门嘴本体的内部的环形凸台内径与气门芯中部凸台的外径相同；V型凸台A的一端设有一颈部，用于与连接块配合，凸台A顶端设有螺纹，用于连接胎压监测系统的传感发射器，并可通过发射器外侧的螺母微调传感发射器的位置；沿V型凸台A和圆形凸台B的轴线分别设有通气道A和通气道B，且通气道A和通气道B分别与气门嘴本体内部的环形凸台内孔同轴连通，通气道A与外腔连通，通气道B与内腔连通；回位弹簧安装于B腔中，且位于气门芯与限位盖之间。

限位盖用于限制回位弹簧的轴向移动，且内部开有凹槽，凹槽内设有密封圈A用于密封。

连接块为一圆柱形，连接块沿轴向钻有通孔，并与V型凸台A的颈部配合，连接块可以沿V型凸台A的颈部上下滑动，且通过密封圈B密封，隔绝外腔和内腔之间的气体，连接块的外部沿圆周开有一凹槽，用于固定基体；基体的外侧贴附有压电薄膜元件，压电薄膜元件随着基体的变形而变形，产生正压电效应，回收电能；此外，压电薄膜元件的上部电极与下部电极之间连接电压检测单元，通过检测薄膜变形产生的电压，可作为TPMS的压力传感器和速度、加速度传感器。

TPMS的传感发射器由温度传感器、MCU（单片机）、发射机和电池组成；它们集成在一个保护盒内，通过螺纹与气门嘴连接；当安装于不同轮毂时，可以通过螺母微调传感发射器的位置，因此此种传感发射器与气门嘴组装结构的通用性强；由于减少了压力传感器和速度、加速度传感器，传感发射器的质量较小，从而引起的动态负载较小，特别是在最关键的高速区段。