[发明专利]一种汽车轮胎加热装置

说明书

一种汽车轮胎加热装置。轮胎橡胶在冬季严寒情况下变硬、失去弹性，导致和地面接触面积变小、抓地力减少。本发明在轮辋内部粘贴电发热膜并安装温度和压力传感器以及微型风扇。所有电缆（含数据线）通过轮轴上配电环碳刷组件和外置控制器相连。外置控制器和汽车电瓶、发电机相连。发动机先点火启动让发电机工作，当外置控制器收到温度传感器的低温信号后给发热膜供电加热空气，空气热量再通过轮胎自身的导热能力把胎体橡胶加热。当轮胎内空气温度和压力达到设定值后外置控制器停止对发热膜供电。轮胎橡胶温度回升后恢复弹性，可以把抓地力保持在正常的安全行车水平。

技术领域

本发明属于汽车制造领域，设计一种对汽车轮胎加热的装置。

背景技术

汽车轮胎橡胶在冬季寒冷环境下变硬，弹性减少，导致和地面接触面积减少，这样抓地力也大幅降低。轮胎冷硬后，轮胎驱动力、操控性、稳定性都受到影响，刹车距离变长影响安全。对轮胎加热使轮胎变暖恢复弹性是非常有效的方法。对轮胎加热可以用外置的加热设备但不能随车使用，对车主来说并不方便。还有设计内置电热丝的轮胎，这需要轮胎厂把电热丝加入到轮胎内，属于特种轮胎，制造技术比较复杂，而且不利于维护更换。另外一种方法就是更换冬季轮胎。冬季轮胎适合北方冰雪期较长的环境，并不适合我国黄河和长江中下游地区短时间寒冷天气，而且冬季轮胎偏软油耗高。本发明是在轮辋上铺装电发热膜，然后对车轮内部空间空气加热，提升轮胎温度。技术上容易实现，适合汽车制造厂安装。对轮胎规格也没有特殊要求。

发明内容

本发明的目的是设计一种对汽车轮胎加热的装置。使轮胎温度在严寒天气环境下也能保持在设定的范围内，这样轮胎的弹性和抓地力可以恢复到正常状态，满足安全行驶的要求。

本发明在汽车的轮胎内部轮辋的表面粘贴电发热膜、安装温度传感器和压力传感器模块以及微型风扇。通过电缆和数据线连接到配电金属环组件上，金属环组件通过圆形绝缘底座固定在轮轴上并和碳刷组件接触导电。碳刷组件安装在外圈上，通过电缆和数据线连接到外置控制器。外置控制器连接到电瓶和发电机。工作过程：汽车钥匙打开后（一键启动的车按下第一次按钮）全车通电。内置的温度压力传感器模块工作，当监测到低温信号发送给外置控制器请求加热。此时，启动发动机进入怠速热车过程。外置控制器检测车内供电系统电压高于13V(以12V轿车供电系统为例)，判断发动机已经启动，发电机开始工作，然后接通继电器给发热膜供电。微型风扇也同时工作，快速将发热膜发出的热量均匀传导到空气中。轮胎内空气加热后，空气热量传导到轮胎橡胶上。轮胎橡胶自身导热能力将热量从里到外逐步传递，使得橡胶整体升温，恢复弹性。

当轮胎内空气温度加热到40°C时，或者轮胎压力达到300KPA。外置控制器断开继电器，停止给发热膜供电。

车轮是滚动的而电瓶和外置控制器不可能滚动。我们借鉴直流电机碳刷结构，设置金属环组件和对应的碳刷组件来解决电力和数据电流传输问题。金属环组件的四个耐磨导电圆环安装在圆圈型的底座上，圆圈形底座安装到轮轴上。碳刷组件也有四个微型碳刷。碳刷前端和金属环接触，碳刷后端有弹簧顶在圆形的外圈上。外圈和内圈有轴承连接，可以相对旋转但不会轴向窜动，这样保证每个碳刷对应一个金属圆环。设计四组金属环和碳刷是为了满足供电和数据的传输要求。对于驱动车轮，轮轴和车轮同步转动，配电环组件的内圈是转动的而外圈是固定的。对于非驱动轮，轮轴是固定的，配电环组件的内圈也是固定的而外圈是和车轮同步转动的。

内置传感器模块由温度传感器、压力传感器组成。负责监控轮胎内的空气温度和压力信号并将电信号发送给外置控制器。当轮胎内空气温度低于零下7℃，启动电发热膜。当轮胎内空气温度达到40℃或者压力超过300KPA时关闭电发热膜。

内置风扇可将发热膜产生的热量快速均匀导出到轮胎内的空气中。设置-7℃启动加热是因为橡胶在这个温度以下快速变硬。工程师也可以根据橡胶的温度特性修改参数值。