一种自发电免改装可速度警示的汽车轮毂灯的制作方法

文档序号:3881720阅读:281来源:国知局
一种自发电免改装可速度警示的汽车轮毂灯的制作方法
【专利摘要】本发明为一种新型的自发电免改装可速度警示的汽车轮毂灯产品。其装机效果见附图。针对市面上现有的太阳能轮毂灯、气门嘴帽灯及专业改装灯存在的需要蓄电池、改变原车轮毂外观、使用受环境限制、改装原车电气线路等种种缺点,技术上采用新颖独特的自供电设计解决了电源问题;利用独有的光敏特性和速度敏感特性首次在轮毂灯上实现了暗处行车速度显式定量警示功能,将传统轮毂灯从单纯强调炫酷效果的汽车附件扩展为安全行车的必备配件;结构上采用整体模块化设计,无论新车标配或旧车加装,均无需对原车进行任何改动。产品真正做到了自供电、自适应、免改装、免维护、易安装、易更换。产品价格适中,具备大规模推广应用的条件,市场前景广阔。
【专利说明】一种自发电免改装可速度警示的汽车轮毂灯
[0001]【技术领域】
本发明涉及一种汽车轮毂灯产品,特别是家用轿车的自发电免改装可速度警示的汽车轮毂灯产品。
[0002]【背景技术】
轮毂灯,指的是安装在车轮轮毂上面的彩灯,行车过程中,彩灯工作,变换颜色,起到示宽、行车安全警示,炫酷装饰功能,其效果个性独特、时尚,受到越来越多车企、车主的青睐。随着电子工业的飞速发展,微控制器、光伏产品、LED发光管、EL发光条、发光带等价格越来越亲民,市面上也出现了种类繁多的轮毂灯产品,此类产品功能强大,设计小巧、外观漂亮,利用控制器编程技术,实现了各式各样的颜色自动变幻、爆闪等功能。轮毂灯作为一个灯光产品,首要解决的是电源问题,这是一个关键,目前市场上的轮毂灯成品,主要采取两种方式来解决电源问题。[0003]第一种方式采用电池等蓄能装置完成电源供给。此类产品市面上最多,共同特点是利用一次性电池或充电电池作为电源,由控制器完成彩灯的模式控制,可单色、可彩色,超级绚丽。采用充电电池作为电源的轮毂灯产品均配有太阳能板。此类产品主要优点:采用太阳能板自动完成电池充电,与原车电路无关联,免接线,个人可以完成安装,产品采用轴对称设计且安装于原车轮毂盖位置(回转中心),对车轮动平衡影响小,不影响高速行车安全性。缺点:摒弃了原车标轮毂盖,太阳能板功率小,不能实现即时供电,且受环境影响大,黑夜、连续阴天、下雨、存放车库、太阳能板沾泥水等情况均会造成电池亏电,受制于电池自身特性,夏季轮毂暴晒影响电池安全性,冬季严寒会导致电池不充电情况出现。另一种主要产品称为气门嘴帽灯,主要采用一次性电池供电,少数也采用太阳能电池。此类产品优点:功能简单、设计小巧、成本低廉、免接线,个人可以安装。缺点:一次性电池需要1~3个月更换,产品安装在气门嘴位置,影响车轮动平衡,危及高速行车安全性,需要进行动平衡校正,成本高。
[0004]第二种方式采用原车电源。汽车行车过程中轮毂、轮毂盖、刹车盘均高速旋转,此类产品只能安装于刹车钳、刹车盘后保护盖等非旋转位置上。此类产品属于汽车专业改装范畴,优点:不用考虑电源功率及寿命问题。缺点:成本高,非个人可以安装,改动了原车线路,存在安全隐患。
[0005]综上所述,现有轮毂灯产品或专业改装产品均无法做到免改装、免维护,功能上彩灯变换模式虽繁多,但都由事先设计的控制逻辑来工作,仅强调了夜间示宽、炫酷效果,与行车状态无关联,均存在或多或少的问题,达不到大规模推广应用的条件。
[0006]本发明针对目前产品存在的问题,尤其是电源问题进行了创新设计,采用独特的偏心轮技术实现自供电和自适应,利用供电的速度敏感特性拓宽了轮毂灯的功能,提高了行车安全性,并采用整体模块化结构设计实现了免改装、免维护和易于装拆。克服了当前轮毂灯产品的诸多问题,最终达到自发电、自适应、速度敏感、免改装,免维护,装拆简易,可靠安全,具有大规模推广价值。
[0007]
【发明内容】

[0008]技术方案
本发明由卡套(3)、发电机转子(4)、发电机定子(7)、控制板(5)、LED灯珠组(6)和偏心轮(8)组成,其装机效果可见附图1、附图2、附图3和附图4。图示中的轮毂(I)和轮毂盖(2)为原车标准配件,仅用于示意。卡套(3)作为安装的基座,一方面用于容纳发电机转子(4)、发电机定子(7)和偏心轮(8),另一方面用于和轮毂中心孔对接,同时为轮毂盖的安装提供配合接口 ;发电机转子(4)安装在卡套(3)的中心孔内,通过摩擦实现轴向的紧配合,通过卡套(3)中心孔尾端的台阶实现轴向定位;发电机定子(7)通过滑动轴承安装在转子⑷内部,定子(7)和转子⑷组成完整的发电机组件,可直接采购标准件;偏心轮(8)通过卡槽和发电机定子(7)的输入端相固连;控制板(5)上设置控制电路所需的元器件和导线,并通过连接支柱和卡套(3)相连;LED灯珠组(6)均匀分布在卡套(3)外露部分圆周的安装孔内,并用灌封料进行灌封。
[0009]轮毂⑴为原车的标准配件,见附图5,这里仅用于示意。轮毂⑴的中心孔即为本发明的安装空间,卡套(3)通过变形后的预紧作用和轮毂(I)的中心孔内壁实现紧配合,摩擦作用保证卡套(3)会随着轮毂(I)的转动而转动,两者之间不会发生相对转动。本发明不对轮毂(I)作任何改动。
[0010]轮毂盖(2)为原车的标准配件,见附图6,这里仅用于示意。轮毂盖(2) —般采用多爪涨开变形的原理和轮毂(I)中心孔内壁实现摩擦紧配合,本发明可以利用轮毂盖(2)的多爪结构来适应性设计卡套(3)的多爪结构,同样用多爪涨开的原理和轮毂(I)中心孔内壁实现摩擦紧配合,但两者的多爪结构错位配合安装,互相不会产生影响。本发明不对原车轮毂盖(2)作任何改动。
卡套(3)的结构如附图7所示,卡套(3)的结构设计应和轮毂盖(2)的结构进行适应性匹配。卡套(3)可以采用工程塑料材料一次整体模压成型,如在图示位置处设置缺口和裂口,采用变形涨紧的作用和轮毂(I)中心孔内部实现摩擦紧配合。卡套(3)的中心孔用于安装发电机组件,发电机转子(4)(外壳)和卡套(3)的中心孔采用紧配合实现连接,卡套(3)中心孔尾部的台阶对发电机组件(4)实现轴向定位。
[0011]为了美观和增加炫酷效果,卡套(3)的外露部分可以设置为透明色或者喷涂成和轮毂盖(2)相匹配的鲜亮的彩色,在外露部分的圆柱面上预设有LED灯珠组(6)的安装孔,将需要的LED灯珠(6)放置在安装孔中,并用灌封料进行灌封,灌封后将LED灯珠(6)的管脚和控制板(5)上相对应的导线焊接在一起即可。
[0012]卡套(3)安装时,只需将卡套(3)用力推入轮毂⑴中心孔内即可,卡套(3)前端突出部分的台阶实现和轮毂(I)的轴向定位。拆卸时,只需将卡套(3)外露部分用力挤压,使其变形缩小,摩擦预紧作用失去后即可轻松取出。
[0013]作为本发明的显示元件,LED灯珠组可以采用较为灵活的形式,可以采用LED灯珠,或者采用EL光条、EL光片等,显示效果可以为爆闪、频亮,也可以显示为特定图案或者文字。
[0014]轮毂灯控制板(5)见附图8,其电路元器件包括升压稳压器、三极管、电阻、二极管等,全部集成到控制板(5)上。发电机输出电压信号接入控制板(5),由控制板(5)电路完成LED灯珠组(6)闪亮渐变控制,控制板(5)设计四个安装定位孔与卡套(3)通过螺钉固连。
[0015]发电机组件见附图9,其由发电机转子(4)、发电机定子(7)和偏心轮⑶组成,发电机组件构成了本发明的自适应供电系统。发电机转子(4)(外壳)安装在卡套(3)的中心孔内,通过摩擦实现轴向的紧配合,通过卡套(3)中心孔尾端的台阶实现轴向定位;发电机定子(7)(中心轴)通过滑动轴承安装在转子(4)内部,定子(7)和转子(4)组成完整的发电机,可直接采购标准件。偏心轮(8)为一个半圆形的块状结构,采用密度较大的材料制成,如铅块或者钨铜材料(密度越大越好,但需兼顾成本),在偏心轮(8)上设置有连接卡槽,以和发电机定子(7)的输入端相固连。 [0016]当车轮转动时,发电机转子(4)随之转动,但定子(7)会受到偏心轮(8)的制约,当偏心轮(8)反向转动一定角度时,因为重力始终向下的定向作用,偏心轮(8)的重力作用就提供给定子(7)所需的反向力矩。随着行车速度的变化,偏心轮(8)的摆动角度会自动适应,进而满足车速变化和负载变化的要求。
[0017]控制板(5)交付后,通过标准支柱螺钉连接在卡套(3)上,将LED灯珠组(6)灌封在卡套(3)的安装孔中,将发电机组件压入卡套(3)的中心孔内。完成发电机输出导线和控制板接线柱的焊接,完成LED灯珠组(6)管脚和控制板(5)相应导线的焊接。上述工作完成后即完成了产品的装配。完成装配后的产品结构见附图4。
[0018]产品装机的过程对新车标配和旧车加装均相同。先将卡套(3)用力推入轮毂(I)的中心孔内,卡套(3)前端突出部分的台阶实现和轮毂(I)的轴向定位。为了增加防水性能,可以在卡套(3)和轮毂(I)之间增加一个橡胶防水垫。随后将轮毂盖(2)压入卡套(3)的孔内,即可完成产品的装机。
[0019]装机完成后的示意图见附图1、附图2和附图3,可以看出,装机后轮毂(I)的外形几乎没有变化,中心轮毂盖(2)处过渡光滑,轮毂盖(2)外围处增加了一圈色彩鲜艳或透明的装饰圈。当车轮转动时,LED射灯(6)开始发射彩色光晕,整个车轮会呈现“风火轮”的效果,并且会随着车速的变化而变幻不同的警示色彩,不仅炫酷和示廓,还大大增加了行车的趣味性和安全性。
[0020]产品拆卸或维修更换的过程对新车标配和旧车加装均相同。拆卸或更换时,首先将轮毂盖(2)取下,然后将卡套(3)外露部分用力挤压,使其变形缩小,摩擦预紧作用失去后即可轻松取出。产品拆卸后可以将轮毂盖(2)重新装回,即可实现原车的复原。
[0021]工作原理
偏心轮的工作原理示意图见附图10,附图10中,4为发电机转子,7为发电机定子,8为偏心轮,速度V表不车辆行驶的方向,ω I表不车轮的转动方向,ω 2表不偏心轮反向摆动的方向,G表示偏心轮的重力方向。当车辆前行时,轮毂(I)带动卡套(3)和发电机转子(4)一起按照图示转动方向转动,偏心轮(8)和定子(7)也会随之一起摆动,但当偏心轮(8)和定子(7)摆动到一定的角度时,在偏心轮(8)重力的作用下,定子(7)上就会产生一个附加的反向力矩,当反向力矩和摩擦力矩及电磁力矩之间达到平衡时,偏心轮(8)和定子(7)就会处于静止的状态,而此时转子(4)依然在克服反向力矩做功,转子(4)和定子(7)之间产生相对转动,发电机就会产生电能输出。
[0022]显然,上述过程是一个动态的平衡过程,随着行车方向及速度的不同以及电机负载的变化,偏心轮⑶的摆角也会随之自动反向或者变化,但偏心轮⑶的摆动是一个自动适应的过程,无需主动控制或者人工干预。
[0023]为了确保偏心轮(8)的正常工作,选择合适的材料,匹配相适应的电机参数和负载大小是至关重要的。
[0024]控制板(5)行车速度色彩警示作用原理图见附图11,控制板(5)主要实现对LED灯珠组(6)的时序控制,由升压稳压器、微控制器、三极管和各类阻容元件构成。采用微控制器来完成灯组时序逻辑的软件控制,提升产品功能,缩小设计尺寸,提高可靠性、降低成本。
[0025]发电机组件(4)输出电压Ul分成两路,一路经升压稳压器产生微控制器和灯组驱动电压U2,一路作为控制电压接入微控制器A/D通道,微控制器输出六路I/O信号控制开关三极管状态,三极管实现LED灯组电流驱动。
[0026]发电机组件⑷的输出电压Ul与行车速度成正相关,从而微控制器根据输入的控制电压U1,按事先设计的逻辑控制不同颜色灯组开关状态。灯珠组(6)开关逻辑状态见表
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[0027]车速达到15km/h,绿色灯组Gl点亮,速度达到20km/h,绿色灯组G2闪亮,速度达到30km/h,橙色灯组G3点亮,熄灭绿色灯组Gl和G2,依此类推从而实现行车速度色彩警示的设计目的。
[0028]表1灯珠组(6)开关逻辑状态
【权利要求】
1.一种自发电免改装可速度警示的汽车轮毂灯产品,它包括: 微型发电机组件,其安装在汽车轮毂中心孔内,可在轮毂转动时完成自行发电,它包括:微型发电机和偏心摆动装置,偏心摆动装置利用重力提供反向力矩,从而克服发电机转子和定子一起转动的技术难题,偏心摆动装置的摆动角度自动变化,进而实现轮毂转动时的自行发电和自行适应功能; 可控的发光组件,它包括控制板和发光元件,控制板敏感外界的明暗变化进而控制电路的通断,同时将不同行车速度下输出的电压作为控制变量,控制发光元件按照不同的行车速度实现不同的发光效果; 整体模块化的卡套组件,卡套组件采用一体化结构设计,无需对原车作任何改动即可实现汽车轮毂灯产品的安装和拆卸。
2.根据权利要求1的一种偏心轮,偏心轮采用偏心结构,其材料为密度较大的金属,如铁、铅和鹤。
3.根据权利要求1的一种摆锤结构,其材料为密度较大的金属,如铁、铅和钨。
4.根据权利要求1的一种控制板,采用光敏电阻敏感外界的明暗变化,从而实现控制电路的通断。
5.根据权利要求1的一种控制板设计方法,以电压的变化作为控制变量,控制发光元件按照电压的变化而变化。
6.根据权利要求1的一种发光元件,可以在转动状态下实现频闪、图案、文字等效果,如LED灯珠、EL发光条、发光片等。
7.根据权利要求1的一种卡套结构,采用工程塑料整体模压成型,无需对原车作任何改动即可实现轮毂灯的安装和拆卸。
【文档编号】B60Q1/26GK103707710SQ201410029225
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2014年1月22日 优先权日:2014年1月22日
【发明者】王德周, 刘献伟 申请人:刘献伟
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