轮胎压力监测系统的制作方法
【专利摘要】本发明包括一种轮胎压力监测系统。一个系统包括轮胎压力监测器，该轮胎压力监测器向用户发送声音警报和视觉警报的信号。另一个部件是使用轮胎空气压力平衡装置，该轮胎空气压力平衡装置具有安全触发器，以保证双轮胎系统共享空气但是在像轮胎爆裂一样的快速空气压降的情况下停止共享空气。
【专利说明】轮胎压力监测系统
[0001]优先权申请
[0002]本申请要求2011年3月18日提交的临时专利申请号61/454，483的优先权，该专利申请的内容通过弓丨用结合到本文中。
[0003]MM
[0004]本发明提供一种轮胎压力监测系统，该轮胎压力监测系统具有位于轮胎附近的可视电子低压报警和位于轮胎附近的额外的射频发射器以及用于驾驶员或维护人员的射频接收器。
【技术领域】
[0005]本发明涉及用于卡车和重型车辆的轮胎压力监测系统TPMS和装置。
【背景技术】
[0006]本发明特别涉及用于卡车和重型车辆(例如用于拖拉半挂车的牵引车)的轮胎压力测量装置。卡车最大的操作费用之一是轮胎的成本。当轮胎充气不足时，轮胎过度磨损、燃料消耗增大、车辆的操纵特性受到消极影响且灾难性轮胎故障的风险增加、并且道路安全受到损害。在充气不足的情况下，轮胎变热并且螺纹分离的风险增加(特别是在重新螺纹连接的轮胎中)。
[0007]尽管美国政府已强制规定所有的新的轿车和轻型卡车具有位于车辆上的内装轮胎压力监测系统TPMS，但是目前没有针对重型车辆的法律。因此，仅有百分比很小的卡车安装有TPMS作为原始设备。尽管卡车驾驶员通常意识到具有合适的轮胎压力的重要性，但是正确检测所有轮胎中的轮胎压力所需的时间量和努力常常使得驾驶员忽视检测，从而假设压力是正确的。除了在典型的双轮后桥上是耗时的，检测也是不方便的，原因是常常需要双膝跪地以将阀杆定位成能够检查压力。由美国政府进行的研究显示美国道路上所有卡车中的56%具有一个或多个充气不足的轮胎(美国商务部、国家技术信息服务，公布#PB2005100013 “Commercial Vehicle Tire Condition Sensors”)。该调查由 McLean, VA的 Booz Allen Hamilton, Inc.从事。
[0008]配件市场TPMS中的多种TPMS对于最终用户而言是难以使用的并且对于批发商而言是难以销售的，若干原因如下:
[0009].轮胎位置编程。由于大多数TPMS仅在接收器的屏幕上显示哪个轮胎充气不足，因此需要对系统编程以读取哪个发射器位于哪个轮上。这是耗时的并且通常对于普通用户且甚至对于车辆维护人员而言都是混乱的过程。一些TPMS具有在工厂预编程的发射器，从而意味着损坏的发射器需要更换来自工厂的合适地预编程的单元，并且不能在车队的库存中获得所需的多余的单元。
[0010].预设压力范围。通常，压力报警阈值已由系统制造者预设，从而意味着对于购买这些装置的车队而言，其需要订购对于每台车辆而言具有合适报警阈值的单元，原因是车辆之间的压力有所不同并且通常根据轮胎安装于其上的车桥而有所不同。这些系统使得批发商难以预先向其顾客提供合适的压力范围。然而，多个系统的报警阈值能够被编程，但是通常是通过对系统的相当复杂的输入序列来实现的。
[0011].非常少的系统允许若干监测器以及横向监控若干车辆的能力，从而使得那些系统对于维护和维护人员而言是无用的。
[0012].没有系统能够监测等待被拖车(例如牵引车)接载的一系列挂车。
[0013]本发明的意图是解决检查轮胎压力过程中的不便因素以及其它系统的缺点。
【发明内容】
[0014]本发明的目的是提供一种高度可见的报警装置，所述报警装置除了接收器之外定位在车轮处，所述接收器具有可见和可听到的警报，位于车辆或维护人员所有物内侧，其将对低轮胎压力报警。
[0015]本发明的又一个目的是提供一种报警装置，该报警装置能够易于根据期望的轮胎压力被单独校准。
[0016]本发明的又一个目的是提供一种TPMS，该TPMS能够监测用于卡车、牵引车、或挂车轮胎的任何轮胎压力范围。
[0017]本发明的又一个目的是提供一种报警装置，该报警装置不需要编程来识别哪个轮胎低。
[0018]本发明的又一个目的是在轮胎和驾驶室内侧两处为驾驶员提供引人注目的报警。
[0019]本发明的又一个目的是在驾驶室内侧为驾驶员提供可听到的报警。
[0020]本发明的又一个目的是通过远程接收器为维护人员提供引人注目的报警。
[0021]本发明的又一个目的是通过远程接收器为维护人员提供可听到的报警。
[0022]本发明的又一个目的是能够在不连接拖车的情况下监测挂车的轮胎压力。
[0023]本发明的又一个目的是提供一种安全门，以用于通过远程接收器为卡车车队提供引人注目的报警，以能够监测所有的通过车辆。
[0024]本发明的又一个目的是提供一种安全门，该安全门通过远程接收器具有可听见的报警，以能够监测所有的通过车辆。
[0025]本发明的又一个目的是提供一种系统，该系统不会由于环境温度的变化而给出误警报。
[0026]本发明的又一个目的是提供一种系统，其中一辆拖车牵引车能够与数量不限的不同的挂车连接，而无需对发射器或接收器进行任何重新编程并且仍然使该系统监测拖车和挂车二者的所有的车轮。
[0027]本发明的又一个目的是提供一种系统，其中对能够同时监控多少轮胎没有限制。
[0028]本发明的又一个目的是提供一种系统，其中当轮胎压力正确时，传感器和发射器都不使用任何电力。
[0029]本发明的又一个目的是提供一种系统，该系统具有用于发射器和接收器二者的低电池报警。
[0030]本发明的又一个目的是提供一种系统，该系统将在车辆移动或停车时监测轮胎压力。
[0031]本发明的又一个目的是将轮胎的充气点重新定位至更方便和可接近的位置处。[0032]本发明的又一个目的是能够利用该系统现场而不移除任何部件的情况下检查轮胎压力。
[0033]本发明的又一个目的是通过轮胎提供无声报警，以消除对周围的任何干扰。
[0034]本发明的又一个目的是提供一种测试报警装置的功能性以及电池状况的简单的方法。
[0035]本发明的又一个目的是提供一种TPMS，该TPMS易于由维护人员在不具有特殊工具或训练的情况下安装。
[0036]本发明的又一个目的是提供一种TPMS，该TPMS对轮胎平衡的影响可忽略或不对轮胎平衡产生影响。
[0037]本发明的又一个目的是提供一种TPMS，该TPMS无需为了更换传感器/发射器单元中的电池而被移除。
[0038]本发明的又一个目的是提供一种TPMS，其中能够在不使轮胎放气或影响轮胎压力的情况下更换电池。
[0039]本发明的又一个目的是提供一种TPMS，该TPMS使用标准的现成的电池，所述现成的电池能够易于由维护人员在不具有特殊工具或训练的情况下更换。
[0040]本发明的又一个目的是提供一种TPMS，该TPMS具有长电池寿命。
[0041]本发明的又一个目的是提供一种TPMS，除非断开软管，否则该TPMS无需在更换轮胎时被移除。
[0042]本发明的又一个目的是提供一种TPMS，该TPMS无需在更换轮胎时进行重新编程。
[0043]又一个目的是提供一种低轮胎压力监测和报警的系统，该低轮胎压力监测和报警的系统易于以OEM和配件市场应用的低成本安装和维护。
[0044]又一个目的是提供一种用于维护两个连接轮胎之间的平均轮胎压力的系统以延长轮胎寿命。
[0045]又一个目的是提供一种安全机构，当两个轮胎之间的平均轮胎压力被连接并且一个轮胎受损时，通过随后关闭已连接的轮胎之间的气流而使得未受损轮胎中的空气压力被保持在可驾驶状况下。
[0046]本发明通过提供定位在后轮中心中的支架上或附接至前轮上的轮辋的传感器和发射器而实现了其目的。传感器/发射器具有透明帽，该透明帽具有明亮的发光二极管LED和射频RF天线以及安装在小型印刷电路板PCB上的用于LED闪烁和RF发送的电路。如果轮胎压力从设定压差下降(优选地偏离设定压力大约Spsi磅每平方英寸)，则LED开始闪烁并且将发射RF信号。在PCB下方具有压力参考室。压力室的一个壁是膜，其目的在于测量压力室与轮胎压力之间的压差。如果轮胎中的轮胎压力下降Spsi或更多，则参考室的膜将被激活并且与支承接触垫圈相接触，其将触发PCB上的用于使LED闪烁和发射RF信号的电路，这指示轮胎压力已下降至报警水平。在主体内侧具有电池，该电池将为PCB上的电路提供电力。能够在传感器/发射器单元处视觉看到该LED，并且可以通过位于驾驶室内侧或维护人员的所有物中的远程接收器，看到LED并且听到哔哔声或警报。
[0047]当参照附图时，本发明在其中实现本发明所固有的目的和其它目的的方式将变得更加易于显而易见，在附图中，相似的附图标记在全部附图中表示相应的部件。【专利附图】
【附图说明】
[0048]图1是优选实施例的透视图，其中视图的一部分被放大以示出本发明相对于一对车轮的放置。
[0049]图2是与车轮分开的优选实施例的透视图。
[0050]图3A是优选实施例的顶部的分解图。
[0051]图3B是优选实施例的底部的分解图。
[0052]图4是优选实施例的横截面图。
[0053]图5是优选实施例的横截面图。
[0054]图6是优选实施例的横截面图。
[0055]图7是优选实施例的横截面图。
[0056]图8是备选的优选实施例的透视图，其中视图的一部分被放大以示出本发明相对于一对车轮的放置。
[0057]图9是与车轮分开的优选实施例的透视图。
[0058]图1OA是备选的优选实施例的顶部的分解图。
[0059]图1OB是备选的优选实施例的底部的分解图。
[0060]图11是备选的优选实施例的横截面图。
[0061]图12是备选的优选实施例的横截面图。
[0062]图13是备选的优选实施例的横截面图。
[0063]图14是备选地优选实施例的横截面图。
【具体实施方式】
[0064]主体I应当由黄铜加工成具有用于轮胎压力的压力区域60和压力通道61以将压力引导至合适区域中。主体I还具有电池腔62和测试按钮腔63。压力区域60、阀杆24、由23A、23B、23C构成的入口转接器以及测试按钮腔63全部通过主体I中的压力通道61连接。电池13具有与电池中心销15相接触的正端13A以及负端13B，该负端13B使电路完整且允许电池弹簧16与电池端帽螺钉14相接触时电流流动，从而使得主体I成为负导体。正侧通过连接器螺钉37从电池中心销15连接至连接器带36、至压力室关闭销10、至压力室接触弹簧U、至压力室9，压力室9具有焊接至其上的膜7。如果压力室9中的压力大于加压区域60中的压力，则膜70将被激活并且充分移动以触及支承接触垫圈4，该支承接触垫圈4与包括无线电3的PC板直接接触并且向包括无线电3的PC板提供正电力。包括无线电3的PC板的负侧将与室螺纹6持续接触，该室螺纹6与带负电荷的主体I直接接触。
[0065]传感器/发射单元100也通过具有机械传感器、膜7而实现其压降的目的。压力室9上的膜7是机械装置并且不需要电力。当压力室9中的参考压力超过轮胎压力Spsi时，膜7将移动且与支承接触垫圈4相接触并且PCB电路将通电。监测不使用电池能量，原因是在轮胎压力已下降Spsi之前电池是完全断开的。这使得电池寿命最大化。
[0066]备选的压力传感器
[0067]与使用具有压力室(该压力室具有膜)的机械感测系统相反，该感测系统能够被加载的机械弹簧或电子传感装置代替。
[0068]在将传感器/发射单元100安装于其安装支架27上并且柔性软管39连接至轮胎阀杆24之后，该传感器/发射单元100能够被校准。校准通过围绕一圈逆时针地转动透镜(lens) 2直到其停止为止来完成。透镜2使室螺纹6转动，该室螺纹6随后推动压力室9朝向压力室关闭销10，该压力室关闭销10在用于室销32的O形圈的帮助下对压力室9进行密封。压力室9定位在加压区域60的内侧并且现在因此将具有受限制其中的参考压力9A，在压力室9内侧的该参考压力9A与加压区域60内侧的相同。透镜2随后在其旋转回到其原始位置时对压力室9进行密封。在优选实施例中，如果在通过压力通道61与加压区域60直接连接的同时轮胎压力下降Spsi或更多，则加压区域60中的压力也将下降相等的量。因此，压力室9将相比加压区域60具有Spsi或更大的压力，从而将激活膜7，膜7将触及支承接触垫圈4，该支承接触垫圈4使电路完整并且激活具有无线电3的PC板上的电路，从而开始闪烁具有无线电3的PC板上的LED且发出RF信号以被接收器单元(未示出)接收。为了使具有无线电3的PC板停止闪烁和发射RF信号，必须使轮胎压力回到原始压力，在这种情况下，参考压力被设定或者传感器/发射单元100需要重新校准。RF信号能够是预编程的，以具有三个快速信号随后两次第二长中止，并且随后重复循环以保持从电池13高效地输出能量。
[0069]传感器/发射单元100还通过能够被校准至用于卡车或重型车辆的任何轮胎压力范围而实现其目的。该系统基于压力室9与轮胎压力之间的压差并且因此能够适于任何压力。膜7能够被设计成在除了 Spsi之外的压力下移动，例如如果期望更高的控制程度，则膜7能够被设计成在较低的压差下移动，甚至减小至Ipsi或更低。
[0070]传感器/发射单元100的优选实施例使用相同的频率和协议用于所有的单元，原因是维护人员能够在车辆返回维护或存储设施时易于监测车辆。传感器/发射单元100与接收器的范围是大约60英尺的距离。然而，能够产生具有不同频率的传感器/发射单元100和接收器的组，以降低触发来自附近车辆的误读数的可能性。
[0071]传感器/发射单元100在空气压力测量中是强健的并且对环境控制温度的改变是不敏感的，原因是当环境温度下降时，压力室9中的参考压力和轮胎压力二者均将等同地下降。
[0072]传感器/发射单元10的额外的益处在于安装于用于双轮或“超级单轮”的后桥的端部处的支架上。该位置允许容易地接近，使得当通过空气为轮胎充气时，人员不必跪下。
[0073]功能检查
[0074]传感器/发射单元100的功能性和电池13的状况能够容易地通过压下测试按钮销20来证实。测试按钮销20压下阀杆芯22，阀杆芯22将同时执行两项工作。首先，用于定位在阀杆芯22的底部处的测试按钮30的O形圈将封闭通向阀杆24的压力通道60，来自轮胎的压力供给在该压力通道处被提供给加压区域60。其次，为了重新经历加压区域60中的压力，由于加压区域60现在是不加压的，因此压力室9具有比周围区域更高的压力并且膜7将被激活且与膜7相接触，该膜7将触及支承接触垫圈4，该支承接触垫圈4将激活具有无线电3的PC板上的电路，从而开始闪烁并且发出RF信号(多个RF信号)以被接收器单元200接收。当测试按钮销20被释放时，压力将回到加压区域60并且膜7将回到其待机位置，在该位置处，不存在电接触并且将立即停止闪烁和发出RF信号。
[0075]接收器
[0076]接收器单元能够安装于车辆的驾驶室中，该接收器单元具有可听见的信号，当从传感器/发射单元100接收RF信号时，该接收器单元将发出哔哔声。能够打开或关闭可听见的信号。接收器还能够具有LED或其它的光指示器，以在从传感器/发射单元100接收RF信号时打开。能够打开或关闭可视信号。接收器能够被布线以从车辆电池接收电力或者具有其自身电池。例如，接收器也能够是便携式的，以用于服务或维护人员。便携式接收器能够具有可再充电电池。
[0077]备选的优选实施例
[0078]在备选的优选实施例中，主体101被构造成具有额外的特征，以允许在两个连接的轮胎之间共享空气但是同时具有允许在轮胎中的一个的灾难性故障的情况下自动切断空气流动(即使平衡阀将被手动打开，图8至14)的安全特征。对两种模式进行了描述，第一种是其中平衡阀杠杆142处于竖直位置。当平衡阀杠杆142处于竖直位置时，平衡阀柱塞144处于打开位置，从而允许空气从(163至165)168在空气通道之间自由流动。当平衡阀杠杆142处于水平位置时，平衡阀柱塞144处于关闭位置，从而使空气从(163至165)168在空气通道之间的自由流动停止。存在具有弹簧149的自动平衡阀柱塞147，该弹簧149具有预设张力并且能够通过扭转调节螺钉151来进行微调，使得例如一个或两个轮胎中的空气压力下降到SOpsi (80磅每平方英寸)以下时，平衡阀柱塞147自动关闭，因此隔离轮胎之间的空气。
[0079]此外，在备选的优选实施例中，相比上文所公开的第一优选实施例中的入口转接器23A、23B、23C，入口转接器123能够被空气线路(例如柔性软管139)之间的更耐久的连接代替。
[0080]
【权利要求】
1.一种轮胎压力监测系统，所述轮胎压力监测系统包括轮胎压力传感器和发射器，所述发射器用于在轮胎压力下降至低于预定的压差时向接收器发送RF信号。
2.根据权利要求1所述的轮胎压力监测系统，其中所述压力传感器位于外壳主体中。
3.根据权利要求1所述的轮胎压力监测系统，所述轮胎压力监测系统还包括LED，所述LED在轮胎压力下降至预定压差以下时闪烁。
4.根据权利要求1所述的轮胎压力监测系统，其中所述接收器具有LED或扬声器，以用于发出轮胎压力下降至预定压差以下的信号。
5.根据权利要求1所述的轮胎压力监测系统，其中预定压差处于3psi至IOpsi之间。
6.一种轮胎压力监测系统，其中被捕获的参考空气压力被密封在参考室(60)中并且与来自轮胎的空气持续接触，当轮胎中的压力相对于所述参考室下降至预定压力以下时，传输信号。
7.根据权利要求6所述的轮胎压力监测系统，所述轮胎压力监测系统还包括用于可视信号的LED。
8.根据权利要求6所述的轮胎压力监测系统，其中所述信号由RF信号传输至接收器。
9.根据权利要求8所述的轮胎压力监测系统，其中所述接收器是便携的并且具有LED和声音警报。
10.一种轮胎压力监测系统，所述轮胎压力监测系统包括轮胎压力传感器、轮胎压力共享通道和发射器、以及安全触发器，所述发射器用于在轮胎压力下降至预定压差以下时向接收器发送RF信号，其中轮胎压力下降至较低的预定压力以下时，所述安全触发器停止空气在所述通道中流动。
【文档编号】B60C23/02GK103476603SQ201280013851
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2012年3月18日 优先权日:2011年3月18日
【发明者】T·伦德奎斯特 申请人:T·伦德奎斯特