專利名稱：輪胎測(cè)試設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輪胎測(cè)試設(shè)備，并尤其是涉及一種用于測(cè)試飛機(jī)輪胎的設(shè)備。
背景技術(shù)：
要求飛機(jī)輪胎最大包含5％的氧氣。此原因在于如果輪胎變熱到超過約200℃(在一組制動(dòng)器結(jié)合或制動(dòng)的情況下會(huì)發(fā)生)，輪胎材料中的氯丁基分解并產(chǎn)生異戊尖二烯，而異戊尖二烯與氧氣一同形成可自燃的混合物。飛機(jī)輪胎的自燃可能是未知數(shù)量的先前無法解釋的飛機(jī)失事的原因。
由于將飛機(jī)配裝碳制動(dòng)器已經(jīng)變得越來越普遍，因此這種自燃情況趨于增加，碳制動(dòng)器由于它們比傳統(tǒng)制動(dòng)器更輕、更高效并壽命更長(zhǎng)而是有利的，然而，傳統(tǒng)制動(dòng)器在大約400℃下熔化，而碳制動(dòng)器在高到大約1100℃下都是有效的，因此在結(jié)合的制動(dòng)器中產(chǎn)生并由此可以傳導(dǎo)到飛機(jī)輪胎上的溫度相應(yīng)地增高。
由于具有自燃的已知問題，具有一個(gè)飛機(jī)輪胎內(nèi)5％氧氣的指令極限；存在如此低濃度的氧氣可以防止異戊尖二烯存在時(shí)發(fā)生自燃。
飛機(jī)擁有者和用戶設(shè)法通過用氮?dú)馓畛漭喬頋M足這個(gè)極限，例如，飛機(jī)輪胎需要大約三十個(gè)大氣壓，并因此在充氣之前輪胎內(nèi)的空氣被稀釋大約三十倍。在充氣之前輪胎內(nèi)存在的空氣一般為包含大約21％氧氣的環(huán)境空氣；用純氮?dú)庀♂屧摽諝馊秾?dǎo)致輪胎內(nèi)的氧氣含量為0.7％，正好處于指令極限之內(nèi)。
然而，用于填充(或再填充)輪胎的氮?dú)怆y得純凈，并且在某些情況下可能包含若干百分比的氧氣。要求氮?dú)庠窗儆?.3％的氧氣(對(duì)于三十個(gè)大氣壓的輪胎)，以便可以滿足5％的含量。
在很多情況下，飛機(jī)擁有者利用液化氮?dú)馓畛浜驮偬畛淦滹w機(jī)的輪胎，并且實(shí)際上這種氣源可以接近100％純凈。然而，液化氮?dú)夥浅０嘿F，因此其他不太認(rèn)真的擁有者和用戶代之以利用加壓氮?dú)狻＜訅旱獨(dú)饨?jīng)常主要是因?yàn)閮r(jià)格而購(gòu)買，而質(zhì)量(即氣體中存在的氧氣百分比)并未得以保證，并且可能是未知的。
同樣，在一些飛機(jī)場(chǎng)，地勤人員并不合格或者未經(jīng)訓(xùn)練而理解到輪胎的氧氣含量的重要性，并且已經(jīng)得知在沒有可用的氮?dú)庠磿r(shí)用氧氣源填充輪胎。
除了飛機(jī)輪胎內(nèi)氣體的氧氣含量非常關(guān)鍵之外，輪胎內(nèi)氣體的壓力也是至關(guān)重要的。從而，未充滿的輪胎不能夠提供與它預(yù)期能提供的相同的抓地程度，并且認(rèn)為在跑道上滯留有水(在輪胎和跑道表面之間駐留有一層水的情況下，降低了它們之間的抓緊程度)，未充滿的輪胎尤其易于浮滑或者飄滑。發(fā)生過很多飛機(jī)滑出跑道的飛機(jī)事故，并且認(rèn)為浮滑易于導(dǎo)致飛機(jī)無法停止。
用于飛機(jī)輪胎的壓力測(cè)試設(shè)備是公知的。一種形式的測(cè)試設(shè)備包括一個(gè)與一百多年之前發(fā)明的第一種類似的機(jī)械測(cè)量?jī)x器，更先進(jìn)的設(shè)備利用機(jī)電傳感器。
然而，利用這種設(shè)備，只有測(cè)試輪胎處于已知的基準(zhǔn)溫度下的壓力是可行的，而這一般意味著輪胎必須處于或接近周圍溫度，否則輪胎內(nèi)的氣體將比相應(yīng)氣體在冷的時(shí)候的壓力高，而溫度導(dǎo)致的變化將使得壓力數(shù)據(jù)不可靠。
例如在美國(guó)，聯(lián)邦航空局(FAA)已經(jīng)表達(dá)了輪胎壓力要每天測(cè)試的愿望，但是航空公司表明這在實(shí)際中難于實(shí)現(xiàn)，由于飛機(jī)經(jīng)常處于連續(xù)工作中一次達(dá)到三周，并且在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)，對(duì)于使輪胎可以充分冷卻，進(jìn)行可靠的測(cè)試來說，飛機(jī)處于地面上的時(shí)間不夠長(zhǎng)。
也可以使用氧氣測(cè)試設(shè)備，通過該設(shè)備可以測(cè)試出飛機(jī)輪胎的氧氣含量。然而，由于進(jìn)行測(cè)試所花費(fèi)的時(shí)間，這些設(shè)備的使用并不普遍，因此，已經(jīng)評(píng)估到測(cè)試大型飛機(jī)上每個(gè)輪胎的壓力和氧氣含量要耗去達(dá)兩個(gè)小時(shí)，而這長(zhǎng)于大多數(shù)飛機(jī)的理想周轉(zhuǎn)時(shí)間(還沒有考慮輪胎充分冷卻而進(jìn)行可靠壓力測(cè)試所需的時(shí)間)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種輪胎測(cè)試設(shè)備，該設(shè)備可以在飛機(jī)輪胎是熱的或冷的時(shí)候使用。
本發(fā)明的另一目的是提供一種輪胎測(cè)試設(shè)備，該設(shè)備可以在一次操作中測(cè)試輪胎的壓力和氧氣含量，即，僅需要利用輪胎氣門上的氣門頭一次。
因此，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種輪胎測(cè)試設(shè)備，該設(shè)備包括壓力傳感器，其特征在于，該設(shè)備還包括溫度傳感器。
優(yōu)選地是，該設(shè)備具有記錄輪胎容量的裝置，以及計(jì)算基準(zhǔn)溫度下有效壓力的裝置。在優(yōu)選實(shí)施例中，基準(zhǔn)溫度下的有效壓力可以通過該裝置計(jì)算，但在其他(非優(yōu)選)實(shí)施例中，壓力計(jì)算可以例如通過所測(cè)量的壓力和溫度下載到其上的計(jì)算機(jī)或其他裝置單獨(dú)進(jìn)行。
公知的是壓力、溫度和給定量氣體的體積之間的關(guān)系彼此相關(guān)聯(lián)(波義耳定律)，并且輪胎之內(nèi)氣體體積方面的常識(shí)可以使任何特定溫度下的壓力數(shù)據(jù)能夠換算到另一溫度(基準(zhǔn)溫度)下的壓力數(shù)據(jù)。于是，如果確定了輪胎的壓力應(yīng)該在0℃下測(cè)量，而實(shí)際壓力在50℃下測(cè)量，那么可以輕易計(jì)算出0℃下的等價(jià)或有效壓力。
該設(shè)備在任何給定溫度下測(cè)量輪胎的能力以及在優(yōu)選實(shí)施例中的計(jì)算基準(zhǔn)溫度下的壓力的能力使得該設(shè)備能夠更好地檢測(cè)輪胎發(fā)生的氣體泄漏。從而，通過傳統(tǒng)的壓力測(cè)試裝置，仍然不可能獲得任何真正有用的數(shù)據(jù)，即使允許飛機(jī)的輪胎冷卻并每天加以測(cè)量，如果相同的飛機(jī)一天處于諸如亞利桑那的高溫環(huán)境中，而在另一天處于諸如阿拉斯加的寒冷氣候中，由于環(huán)境溫度，這種“冷”輪胎的溫度可能在兩地之間相差40℃。
優(yōu)選地是，該設(shè)備包括基座單元和氣門頭，氣門頭由軟管連接到基座單元上，氣門頭適于連接到輪胎氣門上，并可以使少量氣體從輪胎中排出。優(yōu)選地是，溫度傳感器也位于氣門頭之內(nèi)，以便盡可能接近輪胎測(cè)量氣體的溫度，并且相當(dāng)大地降低了發(fā)生計(jì)算誤差的可能性，該計(jì)算誤差例如由于氣體在離開輪胎時(shí)被冷卻而發(fā)生。
理想的是，溫度傳感器為熱電偶。同樣理想的是，壓力傳感器是絕對(duì)壓力傳感器，即可以將測(cè)得的壓力與真空加以比較的壓力傳感器。有利地是，壓力傳感器為構(gòu)造為應(yīng)變儀的壓力變換器，諸如瑞士Kistler制造的應(yīng)變儀，其型號(hào)為MER 180.A.20?！?0”項(xiàng)表示傳感器可以在20bar的范圍內(nèi)工作，這個(gè)范圍對(duì)于大部分應(yīng)用來說足夠了，但是如果需要的話可以使用其他提供更多(或更小)范圍的傳感器。
理想的是，該設(shè)備還包括氧氣傳感器。于是，該設(shè)備可以測(cè)量輪胎內(nèi)氣體的壓力，并可以基本在同時(shí)測(cè)量氧氣含量-尤其是，需要操縱者從輪胎中抽出僅僅單獨(dú)一股氣體，來用于壓力和氧氣測(cè)試二者。以這種方式，如果所有輪胎的壓力每天加以測(cè)量，就可以每天獲得氧氣含量的記錄，并且可以快速查明輪胎是用較差質(zhì)量的氮?dú)?即包含較大百分比的氧氣)填充，或甚至以氧氣來替代氮?dú)馓畛洹?br> 優(yōu)選地是，氧氣傳感器位于基座單元中。從而，不需要靠近氣門測(cè)量氧氣含量，這是由于這個(gè)含量不會(huì)在氣門和基座單元之間改變。同樣優(yōu)選地是，基座單元包含一個(gè)腔室，輪胎氣體可以流入該腔室內(nèi)，氧氣傳感器位于該腔室之內(nèi)。理想的是，該設(shè)備包括清洗腔室的裝置，以便來自前面輪胎測(cè)量的氣體不會(huì)損害對(duì)下個(gè)輪胎氧氣含量的測(cè)試。
有利的是，基座單元是便攜的，并按需要設(shè)計(jì)成手提式，以便它可以圍繞飛機(jī)攜帶，尤其是攜帶到加以測(cè)試的飛機(jī)每個(gè)輪胎處。優(yōu)選地是，基座單元包括一個(gè)扣鉤，以便它可以懸掛在操縱者佩戴的腰帶上。
于是，該設(shè)備將是便攜的，并且基座單元將優(yōu)選地包括至少一個(gè)電池，以提供電源。電池優(yōu)選地是可再充電的，但是該設(shè)備理想地還可以包括一個(gè)不可再充電的電池架，以便可以購(gòu)買不可再充電電池，并在使用前可再充電電池未充分充滿的情況下使用。
理想的是，基座單元包括接口裝置，通過該裝置，存儲(chǔ)于其中的數(shù)據(jù)可以下載到諸如主機(jī)的計(jì)算機(jī)中。該設(shè)備可以具有一個(gè)易失存儲(chǔ)器，其中可以存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)于氧氣含量的數(shù)據(jù)、操縱者已經(jīng)測(cè)試的每架飛機(jī)的輪胎的壓力測(cè)量值和所計(jì)算的有效壓力，并且這些測(cè)量值的永久記錄可以保持在計(jì)算機(jī)內(nèi)，或者永久形式從其中輸出。
有利的是，該設(shè)備對(duì)周圍大氣壓力和溫度進(jìn)行周期測(cè)量，并且可以在將輪胎氣體的測(cè)量壓力換算到有效(基準(zhǔn))壓力過程中利用這些測(cè)量。從而在計(jì)算有效壓力時(shí)也需要考慮大氣壓力，并且在進(jìn)行有效壓力計(jì)算時(shí)，該設(shè)備可以為大氣壓力變化提供必要條件。于是，可以在基準(zhǔn)溫度并且也在基準(zhǔn)大氣壓力下計(jì)算壓力，從而同一飛機(jī)的輪胎內(nèi)的壓力可以在海平面(例如邁阿密)和高海拔處(例如丹佛)可靠地測(cè)量，而這些地點(diǎn)之間大氣壓力的變化不會(huì)影響有效壓力數(shù)據(jù)的可靠性。
優(yōu)選地是，該設(shè)備具有待機(jī)模式，在該模式下，在不工作期間顯示器可以關(guān)閉，然而，在這些待機(jī)期間，周圍壓力和溫度數(shù)據(jù)可以持續(xù)周期性讀取。當(dāng)操縱者致動(dòng)開關(guān)時(shí)，該設(shè)備可以返回到全工作模式，盡管優(yōu)選地這是自動(dòng)的，并且例如探測(cè)到壓力或者溫度明顯升高時(shí)發(fā)生，以表示要進(jìn)行測(cè)量。
由于該設(shè)備需要包括輪胎體積的記錄，其具有一個(gè)永久存儲(chǔ)器，其包含特定用戶的飛機(jī)的輪胎體積的數(shù)據(jù)庫(kù)，從而可以計(jì)算出或者查閱所有可用飛機(jī)輪胎內(nèi)的氣體體積，該設(shè)備的永久存儲(chǔ)器可以用于存儲(chǔ)每個(gè)用戶的飛機(jī)的輪胎體積。另外，該設(shè)備優(yōu)選地包括一個(gè)顯示裝置，通過這個(gè)顯示裝置，可以一次引導(dǎo)操縱者到飛機(jī)的每個(gè)輪胎，并且通過查閱存儲(chǔ)在其永久存儲(chǔ)器內(nèi)的每個(gè)特定輪胎的體積，該設(shè)備將自動(dòng)計(jì)算有效壓力。
該設(shè)備優(yōu)選地具有控制按鈕，該按鈕使得操縱者可以選擇要被測(cè)量的飛機(jī)，該選擇可以通過飛機(jī)型號(hào)作出，但是優(yōu)選地通過參照飛機(jī)的獨(dú)特字母數(shù)字編碼來作出，從而可以保持每個(gè)飛機(jī)的每個(gè)輪胎的壓力和氧氣含量的記錄。
理想的是，該設(shè)備具有顯示屏，同樣理想的是，該設(shè)備的控制裝置可以將飛機(jī)的描述呈現(xiàn)在顯示屏上，控制裝置也在顯示屏上以連貫的順序識(shí)別其中要加以測(cè)試的飛機(jī)的每個(gè)輪胎。


現(xiàn)在將參照附圖以示例方式描述本發(fā)明，圖中圖1示出設(shè)備的氣門頭；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的輪胎測(cè)試設(shè)備的第一實(shí)施例的基座單元；圖3示出該設(shè)備顯示屏的一種可能的輸出；圖4示出根據(jù)本發(fā)明的輪胎測(cè)試設(shè)備的第二實(shí)施例的基座單元。
具體實(shí)施例方式
圖1所示的氣門頭10基本上為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并且包括開口12，飛機(jī)輪胎(未示出)的輪胎氣門14的一部分可以配合到其內(nèi)。以公知的方式，開口帶有一個(gè)密封件16，氣門可以與其密封地接合，氣門頭10還包括一個(gè)打開氣門并使得空氣從輪胎中溢出并進(jìn)入氣門頭的主體20之中的裝置。
在氣門頭的主體20之內(nèi)，并正好鄰近開口12，定位一個(gè)溫度傳感器22。在這個(gè)實(shí)施例中，溫度傳感器22為熱電偶，尤其是具有銅的正極元件和康銅(銅鎳合金)的負(fù)極元件的T型熱電偶。這種熱電偶的有效溫度范圍大約為-185℃到+300℃。
熱電偶22的輸出為表示從輪胎中漏出的氣體的溫度的電信號(hào)。該電信號(hào)由電導(dǎo)線24承載，該電導(dǎo)線沿著主體20的中空內(nèi)部穿行并也沿著連接氣門頭10和基座單元30(圖2)或130(圖4)的軟管26的中空內(nèi)部穿行。如圖2所示，軟管26的中空內(nèi)部開口到基座單元內(nèi)的空腔32中，而電導(dǎo)線24從該空腔穿過壓力密封件34，并終止在印刷電路板36上。
空腔32與另一個(gè)空腔40通過導(dǎo)管42連通，而另一個(gè)空腔40通過導(dǎo)管46與腔室44連通。以這種方式，從輪胎抽出的氣體沿著軟管26供送，并進(jìn)入空腔32和40以及腔室44中。
壓力傳感器50位于空腔40附近，在這個(gè)實(shí)施例中，為瑞士Kistler制造的固態(tài)壓力傳感器，尤其是型號(hào)為MER18A.20。壓力傳感器位于基座單元30主體的凹槽52之內(nèi)，該凹槽帶有一個(gè)環(huán)形密封件54，以防止氣體泄漏。通過一個(gè)適當(dāng)?shù)芈菁y連接并定位在凹槽52的相應(yīng)的螺紋擴(kuò)大部分之內(nèi)的鎖定環(huán)56，壓力傳感器固定于該凹槽52之內(nèi)，并且密封壓力保持于環(huán)形密封件54上。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解到這個(gè)壓力傳感器為絕對(duì)壓力傳感器，其工作元件一側(cè)上具有真空。壓力傳感器通過測(cè)量工作元件上的應(yīng)變來起作用，其應(yīng)變表示所述元件兩側(cè)的壓力差?？梢允褂闷渌麎毫鞲衅?，但是認(rèn)為如上所述的應(yīng)變儀型傳感器是最適當(dāng)?shù)摹?br> 壓力傳感器50的輸出為表示空腔40內(nèi)的壓力的電信號(hào)；電導(dǎo)線60將壓力傳感器50的輸出傳輸?shù)接∷㈦娐钒?6。
腔室44包含平板62所表示的電化學(xué)氧氣傳感器。電化學(xué)型商用氧氣傳感器是公知的，并且可以從英國(guó)的City Technologies Limited of Portsmouth購(gòu)得。適當(dāng)?shù)膫鞲衅鳛樵摴舅N售的參考號(hào)為C/YO2的傳感器。然而，在其他實(shí)施例中，可以使用其他類型的氧氣傳感器，如于WO94/23289所公開的類似的固態(tài)傳感器，只要其構(gòu)造成適于探測(cè)氧氣。適當(dāng)?shù)墓虘B(tài)氧氣傳感器可以由Omega High Technology Sensors Limited，Unit 8，Aston FieldsTrading Estate，Sugarbrook Road，Bromsgrove，Worcestershire，B60 3 DW，England處購(gòu)得。固態(tài)氧氣傳感器易于由多數(shù)操縱者優(yōu)先選用。
氧氣傳感器62的輸出為對(duì)應(yīng)于腔室44內(nèi)氣體中存在的氧氣比例的電信號(hào)，且該電信號(hào)通過電導(dǎo)線64傳輸?shù)接∷㈦娐钒?6。
該設(shè)備還包括顯示屏70。適當(dāng)?shù)娘@示屏為液晶顯示器。由于液晶顯示器非常易于遭受不可逆的溫度損壞，因此該顯示屏與基座單元的剩余部分由一氣隙72隔開，并通過不導(dǎo)熱(和導(dǎo)熱性差)的支座74與基座單元剩余部分接合。以這種方式，顯示屏70可以得到保護(hù)而免受基座單元剩余部分內(nèi)可能出現(xiàn)的高溫的損壞，后者是由于熱的輪胎氣體和/或在非常熱的天氣下入射陽光的照射。優(yōu)選地是，支架74是彈性并柔性的，以便同時(shí)保護(hù)顯示屏70免受基座單元30上的物理振動(dòng)。
顯示屏一種可能的輸出示于圖3中。從而，當(dāng)該設(shè)備首次開啟時(shí)，要求操縱者選擇要被測(cè)試的飛機(jī)。優(yōu)選地是，設(shè)備的永久存儲(chǔ)器僅包括特定飛機(jī)擁有者或用戶的機(jī)群中的那些飛機(jī)，因此不在該機(jī)群內(nèi)的飛機(jī)的數(shù)據(jù)不需要保留在存儲(chǔ)器中?；鶈卧?0(還有圖4中的基座單元130)具有控制按鈕(未示出)，操縱者可以使用該按鈕來選擇飛機(jī)。有利的是，控制按鈕為搖桿按鈕，操縱者可以通過它將光標(biāo)上下移動(dòng)過顯示裝置上顯示的機(jī)群飛機(jī)的菜單。另外，控制按鈕可以反復(fù)壓下，以滾動(dòng)過機(jī)群的菜單。顯示裝置優(yōu)選地顯示飛機(jī)型號(hào)(例如DC-10)以及飛機(jī)的獨(dú)特字母數(shù)字編碼。
一旦已經(jīng)選擇了要被測(cè)試的飛機(jī)，顯示器將顯示該飛機(jī)的描述80。該描述80示出每個(gè)輪子或輪胎，而箭頭82將加亮，以告知操縱者那個(gè)輪胎要檢測(cè)，在這種情況下為前輪輪胎84中的一個(gè)。微處理器訪問關(guān)于該特定輪胎體積的存儲(chǔ)器，以便隨后的壓力測(cè)量值和溫度測(cè)量值(與先前(最近)已經(jīng)記錄的周圍壓力和溫度測(cè)量值一起)可用于將測(cè)量的壓力變換為有效壓力。
另外，可以省略箭頭82，而代之以要被測(cè)試的輪胎的描述在顯示屏70上間歇地閃爍，且已經(jīng)測(cè)試的輪胎以實(shí)心示出，而還未測(cè)試的輪胎以輪廓示出。
測(cè)得的壓力和計(jì)算出的有效壓力可以顯示在顯示屏70上，以便向操縱者證實(shí)檢測(cè)已經(jīng)成功完成。另外，氧氣含量測(cè)試結(jié)果可以顯示為通過/失敗，例如可以顯示字母“OK”，或者例如顯示由一個(gè)叉劃過的字母“OK”(認(rèn)為它可以被世界上大多數(shù)國(guó)家的國(guó)民所理解，而不需翻譯)-如果氧氣測(cè)試失敗，操縱者可以按下控制按鈕來顯示作為百分比測(cè)量的實(shí)際氧氣含量。
盡管顯示裝置優(yōu)選地(最初)僅僅顯示氧氣含量的通過/失敗狀態(tài)，但是微處理器存儲(chǔ)實(shí)際百分比，并且這個(gè)實(shí)際百分比可以下載到計(jì)算機(jī)中，以便可以檢查輪胎內(nèi)氧氣實(shí)際百分比的變化。
在第一個(gè)輪胎測(cè)試之后，顯示屏70上的箭頭82(或其他指示器)將移動(dòng)到另一個(gè)輪胎，而操縱者可以進(jìn)行該輪胎的測(cè)試。
圖4示出基座單元130的第二實(shí)施例，在這個(gè)實(shí)施例中，沿著電導(dǎo)線24(圖4中僅示出了其中的一條)自熱電偶(圖4中未示出)傳送的溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)綆в械谝晃⑻幚砥?8的第一印刷電路板86。位于空腔40中的壓力傳感器(圖4中未示出，但可以與圖2中的相同)也通過電導(dǎo)線60(圖4中僅示出其中一條)與第一印刷電路板86連通，并進(jìn)一步與第一微處理器88連通。位于腔室44中的氧氣傳感器(同樣圖4中未示出，但可以與圖2中的相同)也借助于電導(dǎo)線64(圖4中僅示出其中一條)與第一印刷電路板86，進(jìn)而與第一微處理器88連通。
僅示意性示出了第一印刷電路板86，而實(shí)際上其帶有除了微處理器88之外的元件，這些元件在需要時(shí)可以在沿著電導(dǎo)線24、60和64接收的信號(hào)傳輸?shù)轿⑻幚砥?8之前調(diào)節(jié)或修整該信號(hào)。
空腔40、腔室44和第一印刷電路板86位于第一殼體部分90內(nèi)，該殼體部分90也帶有第一連接器92，第一連接器92接收從第一微處理器88沿著導(dǎo)線94的信號(hào)(如果需要的話由其他元件調(diào)節(jié)和修整該信號(hào))。在印刷電路板86和第一連接器92之間僅示出一條電導(dǎo)線94，但是在實(shí)際中，可以根據(jù)需要傳輸?shù)膯为?dú)信號(hào)的數(shù)量來設(shè)置多條電導(dǎo)線。
基座單元130還包括第二殼體部分96，該殼體部分設(shè)計(jì)成與第一殼體部分90互連并通過適當(dāng)?shù)墓潭ㄑb置(未示出)固定到第一殼體部分90上。當(dāng)固定到一起時(shí)，第一和第二殼體部分90、96包括基座單元130時(shí)，它與諸如圖2所示的軟管和氣門頭一起構(gòu)成一個(gè)完整的根據(jù)本發(fā)明的輪胎測(cè)試設(shè)備。同樣，當(dāng)固定到一起時(shí)，第一殼體部分90的第一連接器92連接到由第二殼體單元96承載的第二連接器98上。第二連接器98與第二殼體部分96之內(nèi)的第二印刷電路板102上承載的第二微處理器100連通，以這種方式，信號(hào)可以在第一和第二微處理器88、100之間借助于第一和第二連接器92、98連通(反之亦然)。
第二微處理器100驅(qū)動(dòng)來自輪胎測(cè)試裝置的輸出，即，顯示裝置70，并也驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)輸出，即，例如要下載到計(jì)算機(jī)上的數(shù)據(jù)。同樣，第二印刷電路板102一般也帶有其他元件，以按需要調(diào)節(jié)或修整輸入和/或輸出信號(hào)。
設(shè)置了第一微處理器88和第二微處理器100之間的可分離的第一和第二連接器92、98，以使得包括所有傳感器和第一微處理器88的第一殼體部分90可以與所述設(shè)備拆開以用于標(biāo)定。從而，盡管在一些實(shí)施例中有可能通過計(jì)算機(jī)或者可能通過因特網(wǎng)遠(yuǎn)程標(biāo)定該設(shè)備，可以構(gòu)想到一些顧客將更喜歡不必要進(jìn)行常規(guī)的標(biāo)定工作。因此，這種顧客可以周期地(有可能每年一次)將第一殼體部分90及其元件部分送到供應(yīng)商(或者批準(zhǔn)的標(biāo)定者)處，以進(jìn)行標(biāo)定，而可以給顧客提供替換(預(yù)先標(biāo)定的)第一殼體部分，以便該設(shè)備可以連續(xù)使用。由于重新標(biāo)定對(duì)于顧客來說可以非常簡(jiǎn)單地進(jìn)行，因此認(rèn)為常規(guī)的重新標(biāo)定是理想的，或可能是強(qiáng)制的。該設(shè)備的工作特性確保了傳感器和第一微處理器保持它們?nèi)ぷ餍Ч途取?br> 第一和第二微處理器88、100可以分別具有安全碼，以便特定的第一殼體部分90(及其傳感器和第一微處理器88)僅能夠與特定的第二殼體部分96(及其顯示裝置70和第二微處理器100)一同使用。這種結(jié)構(gòu)可以防止操縱者從多于一個(gè)設(shè)備中交換相應(yīng)的殼體部分，后者將為躲避或延遲常規(guī)重新標(biāo)定提供條件。
另外，設(shè)置成第一微處理器88或者由第一印刷電路板86所攜帶的另一個(gè)元件包括一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以便傳輸?shù)降诙⑻幚砥?00的信號(hào)為數(shù)字信號(hào)。
如圖所示，第二殼體部分96具有四個(gè)端子104，它們連接到第二印刷電路板102上。這些端子102是RS232數(shù)據(jù)傳輸端子(未示出)之外的，這被認(rèn)為是本設(shè)備的理想特征。端子104適于連接到電池充電器(未示出)的對(duì)應(yīng)端子上，該設(shè)備將周期性地連接到該充電器上，充電器在每個(gè)工作班次結(jié)束時(shí)使用。端子104可以配裝有適宜的接觸表面，如本領(lǐng)域技術(shù)人員可以充分理解到的。
端子104中的兩個(gè)將提供電源，以再充電電池(未示出)，它們有第二殼體部分96承載，而另外兩個(gè)端子104可以借助于電池充電器與計(jì)算機(jī)連通。因此，后面的兩個(gè)端子104對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出端子，該設(shè)備可以通過它們與主機(jī)連通?？梢哉J(rèn)為這種結(jié)構(gòu)比利用RS232端子進(jìn)行這種通信更優(yōu)越，這是由于RS232端子易于被重復(fù)(可能是每日)的連接而損壞。從而，優(yōu)選地是保留RS232端子，以用于不太頻繁的連接，例如可能需要用于遠(yuǎn)程標(biāo)定、診斷校驗(yàn)和工程驗(yàn)收。從而，可以構(gòu)想到有可能借助于因特網(wǎng)或者其他遠(yuǎn)程通信連接，可以在該設(shè)備上進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷校驗(yàn)，并且該設(shè)備的特定故障(與軟件相關(guān)的)可以遠(yuǎn)程探測(cè)并校正。同樣，如果額外的飛機(jī)加入到機(jī)群中，那么用于該飛機(jī)描述80的數(shù)據(jù)以及每個(gè)飛機(jī)輪胎的體積可以傳輸?shù)皆撛O(shè)備上(借助于RS232連接或者借助于數(shù)據(jù)端子104，如優(yōu)選的)，并添加到其永久存儲(chǔ)器中，而該設(shè)備不必要返回到制造商和供應(yīng)商那里。
可以理解到電池充電端子可以通過印刷電路板102上的適當(dāng)元件連接到電池上，需要時(shí)，該元件可以調(diào)節(jié)或調(diào)整輸入電壓和電流。然而，優(yōu)選地是，輸入電壓和電流不需要這種調(diào)節(jié)或調(diào)整，而是電池充電器提供理想的再充電電壓和電流。
如所示出的，該設(shè)備可能包括最少數(shù)量的控制按鈕，例如三個(gè)控制按鈕。如果需要該設(shè)備為PIN(個(gè)人識(shí)別號(hào))控制的以便它僅可以由已知的操縱者使用，那么電池充電器可以配裝有一個(gè)鍵盤，適宜地為數(shù)字鍵盤，但有可能為數(shù)字字母鍵盤，而PIN輸入可以通過電池充電器和數(shù)據(jù)端子104進(jìn)行。以這種方式利用電池充電器有助于確保操縱者在受控環(huán)境中，如在辦公室那輸入PIN，而不必要在不利環(huán)境中，如在惡劣天氣下室外輸入PIN。
AAA當(dāng)該設(shè)備使用時(shí)，需要確保前面測(cè)試的輪胎的氧氣含量不會(huì)污染隨后測(cè)試的輪胎的氣體，因此腔室44必須在每次測(cè)試之前凈化。在圖2的第一實(shí)施例中，為此目的提供了電控風(fēng)扇66和適當(dāng)?shù)拈y門(未示出)。當(dāng)閥門切斷時(shí)，腔室44關(guān)閉，而當(dāng)允許氣體從飛機(jī)輪胎中排出時(shí)，軟管26、空腔32和40、以及腔室44的中空內(nèi)部中的壓力快速變得與飛機(jī)輪胎內(nèi)的壓力相等。然而，當(dāng)測(cè)試完成后，閥門開啟且風(fēng)扇66工作，以便排出腔室44內(nèi)(以及設(shè)備的空氣和導(dǎo)管內(nèi))的氣體，并用環(huán)境空氣替代該氣體。
另外(且優(yōu)選的)，腔室44可以用來自要被測(cè)試的下一個(gè)輪胎的氣體凈化。在這種實(shí)施例中，部件166(圖4)為閥門，優(yōu)選地為Schrader閥。Schrader閥可以由電機(jī)(未示出)開啟。需要閥門166保持開啟足夠長(zhǎng)的時(shí)間以允許腔室44內(nèi)的氣體被沿著軟管26(圖2)到來的氣體吹出。閥門166隨后關(guān)閉，使得腔室44填充以來自被測(cè)試輪胎的氣體。在被測(cè)試輪胎的氧氣含量能夠得以精確確定之前，需要凈化腔室44(以及設(shè)備剩余部分)內(nèi)存在的所有自前面測(cè)試所遺留的氣體。設(shè)備的軟管26、空腔32、40、腔室44和導(dǎo)管42、46的容積就切合實(shí)際來說最小，并且在工作結(jié)構(gòu)中，希望這個(gè)容積大約為30cc。為了確保這種結(jié)構(gòu)能完全凈化，可以安排大約100cc的氣體用于凈化，即，使100cc的氣體從輪胎氣門中漏出，并流入(且穿過)該設(shè)備。
為了避免故障或不可靠的壓力數(shù)據(jù)，如該儀器未正確施加到輪胎氣門上時(shí)可能發(fā)生的，壓力傳感器50采用連續(xù)的讀數(shù)并僅在三個(gè)連續(xù)讀數(shù)處于預(yù)定的相對(duì)范圍內(nèi)才采納這個(gè)讀數(shù)。試驗(yàn)表明當(dāng)如所優(yōu)選的利用應(yīng)變儀壓力傳感器時(shí)，在大約三十秒后，傳感器將給出大約為實(shí)際壓力98％的讀數(shù)，且在大約九十秒后，給出100％的讀數(shù)?？梢砸庾R(shí)到九十秒過長(zhǎng)，而無法期望操縱者將氣門頭10一直固定在被測(cè)試的輪胎的輪胎氣門上，因此，在實(shí)際中，期望實(shí)際壓力數(shù)據(jù)從98％的讀數(shù)中推斷出來。
微處理器88具有一個(gè)永久存儲(chǔ)器和一個(gè)易失存儲(chǔ)器(RAM)，永久存儲(chǔ)器包含將由本設(shè)備測(cè)試的每個(gè)輪胎容積，而該信息可以由微處理器使用，以將測(cè)量溫度下測(cè)得的壓力變換為預(yù)定基準(zhǔn)溫度下的有效壓力。當(dāng)微處理器88具有已經(jīng)計(jì)算出基準(zhǔn)溫度和基準(zhǔn)周圍壓力下的有效壓力時(shí)，其存儲(chǔ)在設(shè)備的易失存儲(chǔ)器中。所測(cè)得的輪胎氧氣含量也存儲(chǔ)在易失存儲(chǔ)器中。
當(dāng)飛機(jī)所有輪胎的壓力和氧氣含量都已經(jīng)測(cè)量后，結(jié)果可以從設(shè)備的易失存儲(chǔ)器下載到計(jì)算機(jī)和其他更永久的數(shù)據(jù)記錄器中。另外，數(shù)據(jù)的下載可以每個(gè)工作班次進(jìn)行一次，適宜地在操縱者工作日結(jié)束時(shí)。此時(shí)，來自若干飛機(jī)的數(shù)據(jù)可以一同下載。
利用圖4所示的基座單元130的設(shè)備的適當(dāng)?shù)墓ぷ黜樞蛉缦率紫?，氣門頭10施加到輪胎的氣門上?？涨?0內(nèi)壓力的升高(由于氣體沿著軟管26通過)由觸動(dòng)第一微處理器88的壓力傳感器50探測(cè)。氣門頭10保持在氣門上30秒，此后微處理器查詢來自壓力傳感器的壓力讀數(shù)。取得連續(xù)的壓力讀數(shù)(大致1微秒間隔)，如果三個(gè)連續(xù)的讀數(shù)彼此充分接近(優(yōu)選地在彼此的3.5％之內(nèi))，那么這些讀數(shù)的平均值被確定為實(shí)際壓力的98％。然而，如果連續(xù)讀數(shù)并非充分接近(例如，它們彼此相差3.5％以上)，則假定操縱者移動(dòng)了氣門頭，而使之脫離與氣門的充分接觸，因此取得更多的壓力讀數(shù)，直到連續(xù)的讀數(shù)充分類似為止。當(dāng)已經(jīng)獲得三個(gè)充分類似的連續(xù)壓力讀數(shù)時(shí)，第一微處理器88外插壓力讀數(shù)，以獲得實(shí)際(100％)壓力值。
在完成壓力測(cè)試之后，進(jìn)程繼續(xù)以氧氣測(cè)試和溫度讀取。具體地說，第一微處理器88指令電機(jī)開啟閥門166，并吹走腔室44和設(shè)備剩余部分之內(nèi)的氣體。為此，電機(jī)驅(qū)動(dòng)一杠桿，而該杠桿又接合Schrader閥166的樞軸(圖中都沒有示出，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以輕易明白)。杠桿的位置由電機(jī)上安裝的旋轉(zhuǎn)編碼器確定，為了確保杠桿開啟閥門預(yù)定的時(shí)間段，杠桿首先縮回到其完全縮進(jìn)的位置(此時(shí)電流升高到停機(jī)的程度，并在電機(jī)停止前切斷-這是為了防止電機(jī)卡住)，然后杠桿被向前驅(qū)動(dòng)杠桿接合樞軸所需的預(yù)定距離。杠桿進(jìn)一步移動(dòng)以便開啟樞軸，并允許氣體排出，接著在預(yù)定時(shí)間后關(guān)閉。杠桿最初遠(yuǎn)離樞軸移動(dòng)，以便其位置可以精確并可靠地確定，即，除非杠桿首先反轉(zhuǎn)到公知的初始位置，否則不會(huì)假定杠桿的位置足夠精確地已知。
如上所述，雖然設(shè)備的“滯留容積(dwell volume)”可能約為30cc，但理想地是吹掃大約100cc的氣體。閥門166必須開啟以在所具有的壓力下吹掃100cc的氣體的時(shí)間可能非常短，且閥門166必須包括一個(gè)限流部分，以限制氣體出流的速率，以便可以有效地控制所需的吹掃量。
同樣理想的是，在裝置已經(jīng)凈化之后，溫度測(cè)量值由熱電偶22取得。此原因在于當(dāng)氣門頭首先連接到閥門上時(shí)，只有少量的氣體將流過氣門頭，盡管閥門166保持關(guān)閉，而熱電偶本身的熱量(thermal mass)將趨于破壞在該時(shí)刻取得的任何溫度測(cè)量值。在三十秒時(shí)間段過去后，此后取得壓力讀數(shù)，氣門頭的溫度將接近從輪胎中排出的氣體的溫度。同樣，在凈化過程中流過氣門頭的額外的100cc(或者100cc左右)氣體將導(dǎo)致更加可靠的溫度測(cè)量，即，熱電偶22所測(cè)得的溫度將更加接近氣體的實(shí)際溫度。然而，即使如此，仍可預(yù)計(jì)到測(cè)得的溫度稍微低于實(shí)際溫度，而該偏差可以憑經(jīng)驗(yàn)測(cè)得，并且第一微處理器88包含一個(gè)算法來校正這個(gè)偏差。
優(yōu)選地是，該設(shè)備還包括可以記錄每次測(cè)試的日期和時(shí)間的電子時(shí)鐘，即，記錄壓力傳感器表明輪胎壓力測(cè)試已經(jīng)作出的每個(gè)時(shí)刻的日期和時(shí)間。這個(gè)數(shù)據(jù)可以與輪胎壓力和氧氣含量一同下載。通過這個(gè)日期和時(shí)間記錄，官方可以核查對(duì)于用戶或擁有者機(jī)群中的每架飛機(jī)，測(cè)試足夠頻繁地進(jìn)行。同樣，飛機(jī)用戶或擁有者可以輕易地檢查到輪胎壓力內(nèi)的任何逐漸增大，這可能會(huì)在特定輪胎上發(fā)生，并有可能利用這個(gè)信息來確定那個(gè)輪胎制造商制造需要更多地和/或更少地充氣的輪胎。
該設(shè)備記錄每次測(cè)量的時(shí)間和日期的能力的附加的優(yōu)點(diǎn)在于可以確定最后測(cè)量的日期。從而，如果設(shè)備停止工作，則可以確定最后一次測(cè)量(在其停止工作之前)的日期和時(shí)間，并且可以確認(rèn)有可能對(duì)設(shè)備故障負(fù)責(zé)的操縱者。如果他的誤操作導(dǎo)致設(shè)備故障可以被確認(rèn)，操縱者可能會(huì)更當(dāng)心該設(shè)備。從而，盡管該設(shè)備優(yōu)選地制造成可以承受兩米掉落測(cè)試，仍然有可能由于誤操作而導(dǎo)致設(shè)備故障。
可以理解的是輪胎內(nèi)的壓力、其中的氣體溫度、以及氣體的體積之間的關(guān)系不可能總是一致的，這是由于輪胎的彈性(及由此其容積)可能隨溫度變化。然而，可以預(yù)料到彈性中的這種變化具有很小的影響，從而該關(guān)系基本一致。然而，如果試驗(yàn)表明對(duì)于某些飛機(jī)輪胎來說該關(guān)系不完全一致，那么可以憑經(jīng)驗(yàn)確定均勻性的不足，而第一微處理器88(或者圖2實(shí)施例的單獨(dú)的微處理器)可以包括一個(gè)算法來校正均勻性的不足。
在附圖中，印刷電路板86、102、微處理器88、100以及各種電導(dǎo)線在繪制的相應(yīng)的殼體部分中以實(shí)線示出。然而，可以理解的是實(shí)際中這些元件位于殼體部分中的腔室和空腔內(nèi)。
雖然在圖中未示出，顯示屏70優(yōu)選地具有照明裝置，當(dāng)周圍光線不足以使顯示屏清晰可見時(shí)通過該照明裝置可以照亮顯示屏。優(yōu)選地是，該設(shè)備可以具有光敏元件以探測(cè)周圍光線的程度，從而照明裝置自動(dòng)工作。另外，該設(shè)備可以帶有另一個(gè)照明裝置，其適于將光線照射到輪胎氣門上，以便操縱者可以更容易地將定位氣門，并在其上正確地放置氣門頭10。
由于該設(shè)備理想地用于世界上的很多國(guó)家，因此優(yōu)選地是顯示屏70和控制按鈕(未示出)利用符號(hào)和曲線表示，而不是文字，以便避免翻譯的需要。另外，該設(shè)備，尤其是氣門頭和控制按鈕一般足夠大而可以由帶手套的手來操縱，這是由于在非常冷和非常熱的天氣中一般需要手套。從而期望基座單元為可以輕易握在一個(gè)手中的大小和重量，并且用另一只手握住氣門頭。同樣期望的是控制按鈕可以在基座單元被握持的同時(shí)也由一只手來接近，以便操縱者可以在不需要首先將氣門頭從輪胎氣門上移開的前提下接近控制按鈕。
可再充電電池(未示出)設(shè)計(jì)成為該設(shè)備提供足以工作大約十四個(gè)小時(shí)的電能，該時(shí)間比大多數(shù)操縱者的工作日都長(zhǎng)。以這種方式，該設(shè)備在需要充電之前(在用于下一個(gè)工作日時(shí))可以用于整個(gè)工作日。理想地是，設(shè)備的易失存儲(chǔ)器足夠大而可以存儲(chǔ)來自許多飛機(jī)的數(shù)據(jù)，尤其是可存儲(chǔ)來自比十四小時(shí)時(shí)間段內(nèi)一般要測(cè)試的飛機(jī)多的飛機(jī)的數(shù)據(jù)。從而，壓力和氧氣數(shù)據(jù)只需要在操縱者工作日結(jié)束時(shí)下載。
基座單元30、130應(yīng)該設(shè)計(jì)成耐日照、臭氧、以及特種液壓工作油，后者為用于飛機(jī)的潤(rùn)滑劑。
盡管在兩個(gè)實(shí)施例中表明(圖2和圖4)包括氧氣傳感器，也有可能提供一種能夠測(cè)試輪胎內(nèi)氣體壓力而不測(cè)試氧氣含量的輪胎測(cè)試設(shè)備，這個(gè)實(shí)施例只需要壓力傳感器和溫度傳感器。
權(quán)利要求
1.一種輪胎測(cè)試設(shè)備，包括一個(gè)壓力傳感器，其特征在于，該設(shè)備還包括溫度傳感器。
2.如權(quán)利要求1所述的輪胎測(cè)試設(shè)備，其中，該設(shè)備具有存儲(chǔ)輪胎容積的記錄的裝置以及計(jì)算基準(zhǔn)溫度下有效壓力的裝置。
3.如權(quán)利要求1所述的輪胎測(cè)試設(shè)備，其包括基座單元和氣門頭，氣門頭通過軟管連接到基座單元上，氣門頭適于連接到輪胎氣門上并可以使氣體從輪胎中排出。
4.如權(quán)利要求3所述的輪胎測(cè)試設(shè)備，其中，溫度傳感器在氣門頭之內(nèi)。
5.如權(quán)利要求3所述的輪胎測(cè)試設(shè)備，其中，基座單元包括第一部分和第二部分，第一和第二部分可分離，軟管連接到第一部分上，第一部分包含壓力傳感器和第一微處理器，而第二部分包含第二微處理器、接口裝置和顯示裝置，第一和第二部分具有相應(yīng)的連接裝置，通過該連接裝置，第一和第二微處理器可以相互通信。
6.如權(quán)利要求1所述的輪胎測(cè)試設(shè)備，其中，該設(shè)備還包括氧氣傳感器。
7.如權(quán)利要求6所述的輪胎測(cè)試設(shè)備，具有基座單元，該基座單元包括一個(gè)腔室，輪胎氣體可以流入該腔室內(nèi)，并且氧氣傳感器位于該腔室之內(nèi)。
8.如權(quán)利要求7所述的輪胎測(cè)試設(shè)備，包括控制氣體從腔室內(nèi)排出的裝置。
9.如權(quán)利要求1所述的輪胎測(cè)試設(shè)備，包括至少一個(gè)提供電能的電池。
10.如權(quán)利要求1所述的輪胎測(cè)試設(shè)備，包括接口裝置，存儲(chǔ)于設(shè)備中的數(shù)據(jù)可以通過該裝置下載到計(jì)算機(jī)上。
11.如權(quán)利要求1所述的輪胎測(cè)試設(shè)備，具有控制裝置和顯示裝置，控制裝置適于在顯示裝置上顯示飛機(jī)的描述，控制裝置也適于以連續(xù)順序識(shí)別顯示裝置上的飛機(jī)的每個(gè)輪胎。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種輪胎測(cè)試設(shè)備，并尤其是涉及一種用于測(cè)試飛機(jī)輪胎的設(shè)備。本發(fā)明提供了一種輪胎測(cè)試設(shè)備，其包括壓力傳感器和溫度傳感器，可以計(jì)算出基準(zhǔn)溫度下的有效壓力，因此輪胎可以在熱或冷的時(shí)候測(cè)量。該設(shè)備還包括氧氣傳感器，從而也可以確定輪胎的氧氣含量。
文檔編號(hào)B60C19/00GK1436297SQ01811323
公開日2003年8月13日 申請(qǐng)日期2001年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月17日
發(fā)明者科林·F·貝爾, 約翰·M·諾茨 申請(qǐng)人:紐博宇宙空間有限公司