專利名稱：外置輪胎氣壓傳感器系統(tǒng)的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及汽車輪胎氣壓傳感器。特別地，本發(fā)明涉及使用一種外置傳感器監(jiān)測車輛的內(nèi)部輪胎氣壓的方法和系統(tǒng)。
輪胎氣壓傳感器系統(tǒng)已為人所知，通常被用來監(jiān)測車輛的單個充氣輪胎的內(nèi)部氣壓并且當車輛的一個或多個輪胎內(nèi)部氣壓過低或過高以至危險時給駕駛者提供一個警告信號。當內(nèi)部輪胎氣壓被傳感器檢測到處于一個預(yù)定的正常工作范圍之外時，典型地，由連接到輪胎氣壓傳感器的微處理器控制的一個r.f.信號發(fā)生器產(chǎn)生警告信號。該r.f.信號被傳遞到一個車載接收器，接收器通過視覺的(通過啟動一個報警燈或顯示器)或聽覺的(通過啟動一個音響警報器)或二者兼有的方式利用該警告信號提醒駕駛者。
已知的輪胎氣壓系統(tǒng)典型地采用兩種基本設(shè)計結(jié)構(gòu)之一。第一種類型的設(shè)計結(jié)構(gòu)采用內(nèi)布置，其中所有部件包括輪胎氣壓傳感器系統(tǒng)的信號傳遞部分都置于胎體內(nèi)部。在這種類型的典型的安裝布置中，通常通過將壓力傳感器、r.f.發(fā)生器、微處理器和D.C.蓄電池電源固定到車輪的一個內(nèi)表面，從而在輪胎充氣之前將這些部件安裝在充氣輪胎內(nèi)部。第一種類型的設(shè)計結(jié)構(gòu)有幾個缺點。首先，系統(tǒng)部件在胎體內(nèi)的安裝不簡單，需要很仔細地注意部件的位置和裝配，增加了整車制造成本。此外，許多車輛使用鋼帶輪胎，其與輪胎內(nèi)產(chǎn)生的r.f.信號以一種有害的方式相互作用。進一步地，當蓄電池或系統(tǒng)部件中的其他任何一個部件故障，更換損壞的部件需要將受損輪胎從車輪上拆下來才能進行更換工作，這樣既耗時又代價昂貴。
目前用于輪胎氣壓傳感器系統(tǒng)的基本設(shè)計結(jié)構(gòu)的第二種類型應(yīng)用了安裝在一個罩子內(nèi)的部件，該罩子螺紋連接到外露的輪胎氣門桿外端。雖然這種設(shè)計布置避免了上述與內(nèi)置輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)有關(guān)的缺點，但是它又帶來下列其它的缺陷。首先，由于壓力監(jiān)測系統(tǒng)由外凸的氣門桿支撐，由車輪和輪胎旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的加速力，這個力能達到200g.數(shù)量級，會嚴重削弱傳感器系統(tǒng)的精確度。此外，系統(tǒng)部件很容易因疏忽而丟失或被盜。
至今仍沒有一種既簡單又精確耐用且避免了上述缺陷的輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括采用外置部件監(jiān)測車輛內(nèi)部輪胎氣壓的方法和系統(tǒng)，其制造和在車輛上的安裝相對簡單和廉價，它提供了精確的內(nèi)部輪胎氣壓讀數(shù)，在出故障時能容易和廉價地替換，并且沒有上述已知系統(tǒng)的缺陷。
在一個主要的方面，本發(fā)明包括一個外置輪胎氣壓傳感器系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有一個可變電阻位移傳感器元件，當它與充氣輪胎的外壁面連接在一起時用來提供表現(xiàn)出內(nèi)部輪胎氣壓的電阻值。該可變電阻位移傳感器元件具有隨縱向位移大致成線性變化的可變電阻特性。一個處理器連接到位移傳感器元件并將對應(yīng)于內(nèi)部輪胎氣壓不足時的電阻值轉(zhuǎn)變成r.f.發(fā)生器啟動信號。r.f.發(fā)生器啟動信號連接到一個r.f.發(fā)生器電路，當該電路被所述處理器啟動時發(fā)送出一個輪胎低壓警報信號。該可變電阻位移傳感器、處理器和r.f.發(fā)生器電路最好裝配在一個撓性基底上，這樣一個完整的單元可以很容易固定到輪胎外側(cè)壁。
本發(fā)明進一步包括一個D.C.電源例如電池，用于向可變電阻位移傳感器、處理器和r.f.發(fā)生器電路提供電力。
在最佳實施方式中，處理器進一步包括數(shù)值確定電路，該電路用于確定在充氣輪胎旋轉(zhuǎn)過程中由可變電阻位移傳感器提供的最大和最小電阻值，并用于計算最大和最小電阻值之間的差值。處理器中的比較電路將該差值和一個預(yù)定臨界值進行比較。當差值大于所述預(yù)定臨界值時，處理器啟動r.f.發(fā)生器。
處理器進一步包括控制電路，該電路用于根據(jù)所述差值的大小控制所述數(shù)值確定電路和所述比較電路的操作。當所述差值的大小未超過所述臨界值時，所述控制電路將所述數(shù)值確定電路和所述比較電路的操作延遲第一時間間隔，例如一分鐘，當所述差值的大小超過所述臨界值時，將所述數(shù)值確定電路和所述比較電路的操作延遲較短的第二時間間隔，例如十秒鐘。
本發(fā)明進一步包括接收電路，該電路用于將所述低壓警報信號轉(zhuǎn)換成報警指示信號以操作一個可看見或可聽見的駕駛員警報。
本發(fā)明為配備有充氣輪胎的車輛監(jiān)測內(nèi)部輪胎氣壓的問題提供了一種方便的解決方案。該系統(tǒng)既可在新車制造過程中安裝也可以作為修理用零件安裝。本發(fā)明在安裝或更換廢棄部件時不必將輪胎從車輪上拆卸下來，當更換D.C.蓄電池電源時這一點尤其有用。進一步地，沒有輪胎氣壓傳感器系統(tǒng)的現(xiàn)有車輛很容易以較低成本用最新技術(shù)加以改進。這對在全路況車輛上強制安裝輪胎低壓警報裝置的要求特別有利。
為了完全了解本發(fā)明的特點和優(yōu)點，應(yīng)當參照結(jié)合附圖的詳細的說明書。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的單個輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)的示意圖；圖2是車輛輪胎和車輪的透視圖，其中在其上安裝有壓力監(jiān)測系統(tǒng)；圖3是沿圖2中線3-3的剖視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)的方框圖；圖5A和5B分別表示充氣適當?shù)妮喬ズ统錃獠蛔愕妮喬サ膫鞲衅髯柚惦S車輪角位置變化的示意圖。
最佳實施方式詳述現(xiàn)在看附圖，圖1是根據(jù)本發(fā)明的輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)的壓力傳感器部分的示意圖。在此圖中可以看到，壓力傳感器，通常用附圖標記10表示，包括一個拉伸傳感器12、一個結(jié)合了壓力計算、信號產(chǎn)生和r.f.傳遞電路的集成電路14、一個天線15和一個D.C.蓄電池電源16。四個主要的傳感器部件全部由一個撓性的基座或基底元件17承載，該元件安裝在車輛輪胎側(cè)壁19的外表面18上。
拉伸傳感器12是已知的部件，它具有歐姆電阻特性，即隨著傳感器主體直線縱向移動電阻在一個預(yù)計的范圍內(nèi)變化。由于拉伸傳感器12的主體固定到輪胎側(cè)壁19的外表面18，當輪胎側(cè)壁19膨脹或壓縮時該主體的長度將改變。輪胎側(cè)壁19膨脹或壓縮的量是內(nèi)部輪胎氣壓和輪胎角位置的函數(shù)，且與阻值關(guān)聯(lián)，阻值被拉伸傳感器12定期測量。這樣，隨著時間推移通過定時測量拉伸傳感器12的阻值，可以隨時監(jiān)測內(nèi)部輪胎氣壓。在實際使用本發(fā)明時，拉伸傳感器12的阻值變化在縱向移動數(shù)值的預(yù)期范圍內(nèi)可被認為基本成線性變化，這樣簡化了壓力傳感器10的計算。拉伸傳感器12最好是英格蘭普利茅斯Merlin系統(tǒng)有限公司的Merlin拉伸傳感器。也可以使用其它等效的可變電阻傳感器。
參照附圖2和3，以任何合適的方式將壓力傳感器10牢固地固定到輪胎側(cè)壁19。例如，一種強力耐用的環(huán)氧樹脂或硅酮基粘合劑可以應(yīng)用到壓力傳感器基底17和輪胎側(cè)壁19的相鄰面并允許在壓力下固化。還可以采用熱粘合方式，使用與輪胎側(cè)壁材料熱粘合的基底17材料以實現(xiàn)熱粘合目的。
圖4是本發(fā)明的方框圖。從圖中可以看出，拉伸傳感器12和一個傳統(tǒng)的電阻橋接電路31電連接。橋接電路31的輸出連接到微型控制器32。來自蓄電池16的D.C.電力直接提供給微型控制器32。微型控制器32控制D.C.電力施加給電橋31和r.f.發(fā)送器34。r.f.發(fā)送器34的輸出連接到天線15。橋接電路31、微型控制器32和r.f.發(fā)送器34都最好集成到集成電路14里。如果需要，橋接電路31和r.f.發(fā)送器也可以集合成獨立回路。如上面提到的那樣，本發(fā)明所有部件最好裝配到一個撓性的基底17上(如圖1所示)，以便于安裝到輪胎側(cè)壁19上。
圖5A和5B示出了兩個不同輪胎氣壓條件下電阻測量的過程輪胎氣壓在容許的壓力范圍內(nèi)(圖5A)；輪胎氣壓低于容許的最小值(圖5B)。在圖5A所示的容許的輪胎氣壓情況下，測得的拉伸傳感器12的阻值在最大值Rmax和最小值Rmin之間變化，在最大值時壓力傳感器10離路面距離最小并受到最大位移(臨近路面)，在最小值時壓力傳感器10離路面距離最大并受到最小位移。用來計算輪胎氣壓的參數(shù)是差值R＝(Rmax)-(Rmin)。該參數(shù)由微型控制器32計算。當這個值位于預(yù)定范圍內(nèi)，如圖5A所示情形，沒有信號從天線15發(fā)送出去，因為內(nèi)部輪胎氣壓在允許范圍內(nèi)。當R值大于預(yù)定值，微型控制器32啟動r.f.發(fā)送器34，發(fā)送器使天線15發(fā)送出低壓信號。該低壓信號被一個傳統(tǒng)的車載接收電路(未示出)接收，該電路將低壓信號轉(zhuǎn)換成可察覺的警告信號，如可以看見的指示器、可以聽見的警報器，或二者兼有。通常，接受電路包括一個解碼器，它將低壓信號譯解成可用來操作警報指示器的形式。在美國專利Nos.5900808,6175301和6453737中解釋和描述了這種接收器的典型例子。由于這種接收器對本領(lǐng)域技術(shù)人員是常規(guī)和已知的，所以不必作進一步敘述。
為保存蓄電池電力，可以周期性地而非連續(xù)地進行電阻測量。例如，首先計算出R的一個初始值。如果R的這個值小于臨界值，微型控制器32將等待一分鐘，然后進行參數(shù)R的另一次計算。如果R值的任一次計算結(jié)果超過臨界值，微型控制器32將等待較短時間(十秒)然后進行參數(shù)R的另一次計算。如果結(jié)果是超過臨界值的另一個R值，微型控制器32啟動r.f.發(fā)送器產(chǎn)生一個輪胎低壓信號。如果結(jié)果是未超過臨界值的一個連續(xù)的R值，微型控制器32將等待一分鐘，然后進行下一次計算。
雖然迄今最佳實施方式是作為用于一個輪胎的單一單元來描述的，但是車輛的每一個輪胎都將裝備一個輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)。使用不同的編碼排列以便能夠唯一地識別每個單獨的傳感器，構(gòu)造警報指示器以識別目前充氣不足的特殊輪胎。
現(xiàn)在很清楚的是，本發(fā)明提供了一種簡單、低成本的內(nèi)部輪胎氣壓傳感器系統(tǒng)，它相對簡單地安裝到車輛輪胎上而不需要將輪胎從車輪上拆卸下來。此外，根據(jù)本發(fā)明的輪胎氣壓傳感器系統(tǒng)在輪胎制造過程中就能安裝在車輛輪胎上。進一步地，不需將輪胎從車輪上拆下來就可以更換蓄電池或其它出故障的系統(tǒng)部件，簡化了維修和整個系統(tǒng)的更換從而降低維護費用。最后，本發(fā)明提供了一個在所有使用充氣輪胎的車輛上用于監(jiān)測輪胎安全的精確可靠的系統(tǒng)。
雖然本發(fā)明已經(jīng)參照具體實施方式
作了描述，如果需要也可采用各種各樣的改進、替代實施方式和等效物。例如，雖然本發(fā)明是使用粘合劑和熱粘合方式將傳感器固定到輪胎側(cè)壁，但是，如果認為合適，也可采用其他已知的技術(shù)將傳感器固定到輪胎側(cè)壁。因此，以上所述不能被認為是限制本發(fā)明，本發(fā)明由從屬權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種外置輪胎氣壓傳感器系統(tǒng)包括可變電阻位移傳感器元件，當它與充氣輪胎的外壁面連接在一起時用來提供表現(xiàn)出內(nèi)部輪胎氣壓的電阻值；處理器，它連接到所述位移傳感器元件，將對應(yīng)于內(nèi)部輪胎氣壓不足時的電阻值轉(zhuǎn)變成r.f.發(fā)生器啟動信號；r.f.發(fā)生器電路，當它被所述處理器啟動時發(fā)送輪胎低壓警報信號。
2.如權(quán)利要求1的發(fā)明，其特征在于所述可變電阻位移傳感器元件具有隨縱向位移大致成線性變化的可變電阻特性。
3.如權(quán)利要求1的發(fā)明，其特征在于所述可變電阻位移傳感器、所述處理器和所述r.f.發(fā)生器電路裝配在撓性基底上。
4.如權(quán)利要求1的發(fā)明，進一步包括D.C.電源，用于向所述可變電阻位移傳感器、所述處理器和所述r.f.發(fā)生器電路提供電力。
5.如權(quán)利要求1的發(fā)明，其特征在于所述處理器進一步包括數(shù)值確定電路，該電路用于確定在充氣輪胎的一個旋轉(zhuǎn)過程中由所述可變電阻位移傳感器提供的最大和最小電阻值，并用于計算所述最大和最小電阻值之間的差值。
6.如權(quán)利要求5的發(fā)明，其特征在于所述處理器進一步包括比較電路，該電路用來將所述差值和預(yù)定臨界值進行比較，并且當所述差值大于所述預(yù)定臨界值時用于啟動所述r.f.發(fā)生器。
7.如權(quán)利要求6的發(fā)明，其特征在于所述處理器進一步包括控制電路，該電路用于限據(jù)所述差值的大小控制所述數(shù)值確定電路和所述比較電路的操作。
8.如權(quán)利要求7的發(fā)明，其特征在于當所述差值的大小未超過所述臨界值時，所述控制電路將所述數(shù)值確定電路和所述比較電路的操作延遲第一時間間隔，當所述差值的大小超過所述臨界值時，將所述數(shù)值確定電路和所述比較電路的操作延遲第二時間間隔。
9.如權(quán)利要求8的發(fā)明，其特征在于所述第一時間間隔大于所述第二時間間隔。
10.如權(quán)利要求1的發(fā)明，其特征在于所述氣壓傳感器系統(tǒng)進一步包括接收電路，該電路用于將所述低壓警報信號轉(zhuǎn)換成報警指示信號。
全文摘要
一種帶有拉伸傳感器的外置輪胎氣壓傳感器系統(tǒng)，該拉伸傳感器具有隨縱向位移電阻可變的特性。該拉伸傳感器連接到一處理器，處理器周期性地對拉伸傳感器的電阻取樣。傳感器主體固定到充氣輪胎外側(cè)壁使得主體被輪胎側(cè)壁移動，電阻是輪胎內(nèi)部氣壓的函數(shù)。當處理器確定氣壓低于一個臨界指時，r.f.發(fā)生器被處理器啟動產(chǎn)生一個輪胎低壓信號。該信號被接收器轉(zhuǎn)換成對駕駛者的警報。
文檔編號B60C23/06GK1712253SQ20041006399
公開日2005年12月28日 申請日期2004年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月24日
發(fā)明者黃世雄 申請人:硅谷微C股份有限公司