本发明涉及一种尤其用于指示轮胎压力状态的指示装置,该装置能固定在车轮上,包括测量轮胎压力的机构,一个将测得的压力值转换成相应的电信号并将该电信号传送给一台电子装置的传感器/变送器,以及一个用于传感器/变送器的电源。 在这种指示器或指示装置中,主要问题之一是电源应设置在何处。由于这种指示器是直接安装在车轮上,即安装在一个旋转的部件上,使用汽车上电源将增加建造和维修费用,生产成本很高。
本发明的目的是提供一种开头所述类型的尤其用于指示轮胎压力状态的指示装置,该装置的电源必须极端可靠,结构简单坚实,所占空间极小且成本尽可能的低。
上述目的由本发明的尤其用于指示轮胎压力状态的指示装置来实现,该装置的电源由一个感应电流发电机组成,该发电机由一个转子和一个同轴定子构成。转子同轴地固定在车轮上并可与车轮一起转动,定子可相对于转子转动,并至少配置了一个平衡重,该平衡重能够使定子相对于车体保持基本上不动,并能够在转子随车轮转动时克服定子和转子之间的磁性吸引力。
在一个进一步地改进中,为了防止平衡重摆动,例如在加速和减速期间,平衡重与一个阻尼机构动态连接,该阻尼机构对上述摆动运动进行阻尼,亦即它是消耗掉所积累的动能的机构。
在其中感应出电流的绕组最好是转子的一部件并同轴地固定在车轮上,并且相对于车轮无相对运动,而定子由一个永久性的,尤其是一个多极的磁性部件组成。
由上述内容可明显体会到本发明的优点。利用车轮转动的动能和重力及惯性力来产生电流,由此为指示装置提供了一个避免了所有与相对旋转部件之间电触头结构有关的问题的电源并且它的寿命不受时间限制。就发电机本身而言消除了这个问题,因为感应线圈是连接在转子上并与车轮转动,而由永外磁性部件构成的定子则形成相对于车轮的转动运动。这些处于相对运动的部件只是定子主轴的支承物,可以容易地经济地制作得足够坚实耐久。对平衡重的摆动运动进行阻尼的机构防止了二次效应的出现,这种二次效应可以导致所产生电能量急剧减小或者造成完全不能发电,因为如果不设置这种机构,摆动运动会由于不断积累的动能使平衡块处于惯性静止的状态减少,这有可能使车轮和平衡重之间产生动态耦合,从而平衡重和定子开始随转子和车轮一起转动。该指示装置制造简单,成本低,占据空间极少。
本发明还涉及进一步改进上述指示装置的其它一些特征。
作为一个非限制性的例子,在附图中示出了的一个优选实施例,以下通过对该实施例的描述来详细说明本发明的一些具体特征和由此所获得的优点。
图1是一个轮子的示意立视图,其上装配有本发明的用于指示轮胎压力状态的指示装置,
图2是图1所示装置在盒子打开时的一个示意前视图,
图3是沿图2中Ⅲ-Ⅲ线的放大截面图,
图4是本发明的装置的一种改型,类似于图1的一个视图,该装置可以装配在一个轮圈盖上或装在同轴固定在轮圈本身上的那种毂盖上,
图5是图4所示装置装在一个轮圈盖上或毂盖上的横截面图,
图6是图4和5所示装置背面的一个视图。
用于指示轮胎2的压力状态的指示装置1装配在轮子的轮圈3上,并且处于精确同轴的位置。用连接管4将指示装置1与充气阀5稳定相连。
参见图2和3,该装置由一个可打开的盒子6组成,该盒子6上设有孔106,用于将其固定到轮胎2的轮圈3上。固定孔106最好设置在盒子6的外部延伸部分上。盒子6中装有一个与连接管4相连的压力测量装置7和一个只在图3中示出了印刷线路的传感器/变送器8。该传感器/变送器8将压力表7产生的测量信号转换成电信号并将其传送到一台设置在司机室(未示出)中的电子装置。盒子6中一个同轴的主轴11可自由转动地支承在衬套或轴承9,10中,该主轴11从盒子6的一端延伸到另一端。主轴11上同轴安装了一个可绕主轴自由转动的转子,整体上用标号12表示。该转子构成一个旋转的电流发电机的一部分,该发电机用于产生给可充电电池充电的电能,而可充电电池则作为传感器/变送器的电源。转子12稳定地固定在盒子6的侧面上,后者固定在轮圈3上。当安装在轮子上时,主轴11和转子12与轮子的旋转轴是同轴布置的,盒子6和转子12相连,绕主轴11随车轮转动。一个定子13安装在可转动的主轴11上并可以随主轴一起旋转。定子直接布置在转子12的旁边。在离转子12最远的定子13侧面上整体固定一个径向伸展部件14,构成一个平衡重,使定子13具有足以保持不动的惯性静止状态,可靠地克服转子12和定子13之间作用的磁性吸引力。径向伸展部件14由一块扇形板构成,其圆心与定子13和主轴11的轴线同轴心,扇形角宽(张角)为30-90°度。扇形板上有一个同心的弧形槽口23,它所处的径向距离大于发电机外周壁所处的径向距离。在部件14的距定子13最远的一侧上叠装有一个臂件14’,它可自由旋转地支撑在主轴11上。臂件14’有一个销子114’,朝着部件14轴向突出并滑动啮在部件14中的弧形槽口23中,臂件14’的径向长度大于部件14的径向长度,但小于盒子6的径向长度。臂件14’的自由端上装有一重块15,该重块15朝着部件14轴向突出并且位于部件14的周面边缘上方外部,距离该边缘一定间距处。重块15可以做成合适的轴向弧形凸棱或肋片,它的径向内外侧面都与主轴11同心。由重块15和臂件14’构成的部件重量大约与部件14相同,构成第二个平衡重,该平衡重相对于第一平衡重可在转动的两个方向上转动一小的角度。由此第二平衡重有效地阻尼第一平衡重(即部件14)的摆动运动,这种运动在车轮转动运动的加速和减速期间尤其存在,并且可能使定子13和部件14也沿车轮的相同方向转动,边会减少能量产生的数量或者完全不能产生能量。
尤其参见图3,转子12由一个大体上为圆柱形的铁磁心16(尤其足铁心)构成,它最好也构成其中支撑主轴11的衬套9的外壳。一个环形绕组18借助于绝缘线圈17并且不存在相对转动可能性地固定在铁磁心16周围,电流则在该绕组中感应出来。绕组18放置在两个铁磁盘19,20之间,其中距定子13最远的盘19装有一个轴向伸长部21周向环,这些轴向伸长部21指向定子30,相互间等距。伸长部21在定子13周围以极小的间隙将定子13包围住。定子13由一个市场上有售的环形多极永久磁铁组成,它装在一个塑料心件22上,不能转动地固定在主轴11上。多极磁铁有许多等距的极性交替变化的周面磁极。有利的是,多板磁铁的磁极数目与转子的延长部21的数目相对应。利用轮子的旋转能量和使定子13或多或少保持不动的重力,并通过在定子13的环形多极磁铁和转子12的延长部21的铁磁环的相对转动期间作用在绕组18上的磁通量的变化,在转子12的绕组18中感应出电流。
本发明的另一个特征是电流发电机大体呈圆柱形,而盒子6有一个也是圆柱形的并与发电机同轴的壳腔,其半径稍大于由臂件14’和重块15构成的部件的半径。整个组件的尺寸要求部件14和由臂件14’和重块15构成的部件不干扰测量机构7和传感器/变送器8,这些是装在圆筒形腔的其余周向环形部分中。
因此该装置不仅具有以上所述的优点,并且结构也非常简单,要求的空间极少。其结果是成本极低,若是工作可靠效率高,避免使用移动触头或可耗尽性电源。
图4至6示出了本发明装置的另一种实施例,其中该装置不仅包含盒子6’而且还有用于一个轮圈外侧的罩盖部分,带有任何所要求的径向伸展部,例如一个轮圈盖30或毂盖。盒6’可用一种搭扣式的方法与车轮同轴地固定在轮圈盖30的外侧上,或者部分地或全部地凹入轮圈中。轮圈盖30可用任何方式固定在轮子上。
盒6’的固定部件是轴向固定凸耳206’组成的同轴周面环,实施例中有8个成对布置的固定凸耳206’,这些凸耳对呈十字设置。凸耳206’的自由端向盒6’背侧凸出,并弹性地沿径向朝中部弯曲。在其自由端处每个凸耳有一个末端扣齿306’,它从端部的径向向外的一侧凸出,整个径向外侧轴自由端方向截面锥形变小。凸耳206’最好是弧形的以便与由它们形成的环的半径相对应,齿306’在凸耳整个角宽度上延伸。固定凸耳206’用于搭扣到轮圈盖30中的相配槽口中。
在所示实施例中,在槽口的位置处,轮圈盖30有一个窗口,其形状基本上与平面上的盒6’的形状互补,或至少与盒背部互补。当安装了轮圈盖30后,该窗口与轮子同轴。在这种情况下,如图5所示,齿306’啮合在窗口的边缘130后面,凸耳206’位于盒6’前侧上的一个外环形凸缘606’上。这些凸耳平行于盒6’周面延伸,并在径向向外方向上与周面分开一足够的间距,避免凸耳206’和周面之间的干扰,保证在将盒6’装配到轮圈盖30上时凸耳能径向向内弯曲。选择凸耳206’的轴向长度要求它们不要超过盒6’的后侧面。凸耳206’最好在稍短于后侧处终止。因此,当装在轮圈30上后,盒6’部分地凹入其中,并部分地从轮圈盖30向外延伸。其前侧最好朝着外侧凸起,平滑地与周面凸缘606’相接,凸缘606’基本与朝着轮圈盖30的相邻部分锥形延伸。
通过改进,也可以将盒6’牢固地固定在沿轮子的轴向方向的一个大约对应于轮圈盖30中的窗口边缘130厚度的距离处,每个凸耳206’包含一个与齿306’相对的向外的径向台阶。这样,边缘130可以扣牢在齿306’和台阶406’之间,防止了任何沿盒6的任一方向的轴向移动。
如图5所示,凸耳206’中的齿306’和相对的台阶406’由切入到这些凸耳的径向侧面中的槽506’来构成则是有利的。槽506’的宽度大约相应于窗口的边缘130厚度。
显然,本发明不局限于上述描述的和示出的实施例,而是可以多种方式改变和改型,尤其就结构方面而言,而不偏离所描述的发明构思和权利要求书的范围。