轮胎维护装置的制作方法

本申请涉及一种轮胎维护装置，具体是一种可自动或人工地检测、充气或修理轮胎的集成轮胎维护装置。

背景技术：

轮胎在使用轮胎的装置(如车辆)的操作期间起重要作用。然而，轮胎在操作期间容易发生故障，例如，可能发生泄漏、损坏和/或磨损。轮胎的故障将显著影响装置的安全操作，特别是对于行驶的车辆而言将是危险的。在现有技术中，提供检测系统，例如TPM，以监测轮胎的状态。检测系统可实时监测轮胎的压力。如果监测到的压力异常，它可向使用者提供信号或警报。本领域还提供了一种轮胎修理装置。当使用者发现轮胎损坏并且发生泄漏时，使用者可使用轮胎修理装置来修理轮胎。然而，使用者需要在使用轮胎修理装置之前确定轮胎的状态。在某些情况下，使用者可能需要在修理轮胎后手动给轮胎充气。这些步骤对使用者来说不方便。

本领域中提供了一些轮胎维护组件，但其操作非常复杂。使用者必须努力学习或接受培训以学习组件的操作。有时使用者可能无法正确使用轮胎维护组件并且无法修理轮胎。这种不当使用可能导致使用者的安全风险。

因此，需要提供一种更方便、智能的轮胎维护装置。

技术实现要素：

本申请提供了一种轮胎维护装置，其在连接到轮胎时可自动检测轮胎是否需要充气、放气或修理，从而可实现轮胎的自动维护。

在本申请的一个实施例中，提供了一种轮胎维护装置，包括：用于监测轮胎的状态的监测模块，状态包括轮胎的压力；用于使轮胎充气或放气的充气模块；用于将密封剂填充到轮胎的修理模块；用于基于来自监测模块的信号维护轮胎的控制模块。

在本申请的另一个实施例中，信号包括指示轮胎压力的压力信号，当压力低于阈值压力时，控制模块控制充气模块使轮胎充气。

在本申请的另一个实施例中，当压力大于阈值压力时，控制模块控制充气模块使轮胎放气。

在本申请的另一个实施例中，充气模块包括释放装置，当压力大于阈值压力时，释放装置将被启动以使轮胎放气。

在本申请的另一个实施例中，其中释放装置是闭合压力阀，当压力大于阈值压力时，该闭合压力阀将打开。

在本申请的另一实施例中，其中控制模块还确定轮胎是否有穿孔，当确定穿孔时，控制模块控制修理模块以修理轮胎。

在本申请的另一个实施例中，其中确定轮胎是否有穿孔是基于轮胎压力的变化和/或充气模块中泵的状态。

在本申请的另一实施例中，其中控制模块还基于映射泄漏量和泄漏水平的记录表来确定轮胎的泄漏水平。

在本申请的另一个实施例中，其中控制模块还确定轮胎是否已经成功修复。

在本申请的另一实施例中，还包括用于显示轮胎状态的显示模块。

在本申请的另一个实施例中，还包括用于与轮胎的阀芯连接的连接管，传感器设在连接管或阀芯内，用于测量压力。

在本申请的另一个实施例中，其中阀设在连接管的端部附近，用于选择性地将轮胎内部连通到轮胎维护装置。

本申请还提供一种维护轮胎的方法，包括：提供轮胎维护装置，其包括控制模块；控制模块自动确定对轮胎的动作，动作选自充气、放气和/或填充密封剂。

在本申请的另一实施例中，控制模块通过基于监测模块的信号控制充气模块和/或修理模块来维护轮胎。

在本申请的另一个实施例中，监测模块监测轮胎的状态，包括轮胎的压力。

在本申请的另一个实施例中，轮胎由充气模块充气或放气。

在本申请的另一个实施例中，修理模块用于将密封剂填充到轮胎中。

在本申请的另一个实施例中，还包括基于轮胎中的压力的变化和/或充气模块中的泵的操作来由控制模块确定轮胎是否具有穿孔的步骤 。

在本申请的另一个实施例中，控制模块还根据映射泄漏量/单位时间和尖钉大小的索引表确定轮胎的泄漏水平。

附图说明

图1是以示范性视图示出的轮胎维护装置的实施例。

图2是示出当轮胎中出现不同尺寸的尖钉时的压力变化的表格。

图3是控制模块的实施例的逻辑图。

图4示出了本申请的充气模块和修理模块的实施例。

图5是连接管的端部的实施例。

具体实施方式

尽管附图示出了本申请的实施例，但是本领域技术人员将理解，本发明的范围不应限于附图。通过本发明的教导可能进行各种修改，这些修改应该在本发明的范围内。

图1是本申请的轮胎维护装置的示范性视图。轮胎维护装置1可包括监测模块2、控制模块3、充气模块4和修理模块5。轮胎维护装置1还可包括显示模块6。监测模块2用于监测轮胎的状态，包括但不限于轮胎的内压。监测模块2将关于压力的信号传输到控制模块3。控制模块3根据信号控制充气模块4、修理模块5和/或显示模块6。所有这些模块可布置在壳体内，从而可以实现紧凑的设计。提供连接管7以将轮胎维护装置连接到轮胎。因此，当使用者将轮胎维护装置连接到轮胎时，该装置将自动维护轮胎。

以用于汽车的轮胎为例，轮胎的正常压力为约2.5巴。因此，轮胎的阈值将为2.5巴。可通过比较轮胎的压力与阈值来确定轮胎的异常状态。可理解，对于在不同情况下使用的轮胎，正常压力将是不同的。因此，可取决于轮胎的使用来改变阈值。在一个实施例中，轮胎维护装置允许使用者选择使用轮胎的车辆的类型。然后，控制装置基于选择确定阈值。在进阶模式中，允许使用者将阈值输入到轮胎维护装置中。以下说明将以汽车轮胎为例。

当轮胎维护装置连接到轮胎时，监测模块将监测轮胎的压力。如果压力超过2.5巴，充气模块将使轮胎放气，直到压力降至2.5巴。充气模块包括释放装置，当压力大于阈值压力时，该释放装置将被启动以使轮胎放气，即在该实施例中为2.5巴。如果检测到的压力低于阈值压力，则控制模块将启动充气模块以使轮胎充气，直到轮胎内的压力达到2.5巴。控制模块还根据轮胎的压力变化确定轮胎是否具有穿孔。如果确定了穿孔，则控制模块将控制修理模块以修理轮胎。

接下来将更详细地描述模块。

监测模块2

监测模块2可包括用于检测轮胎压力的电子装置、机械装置和/或化学装置。在一个实施例中，连接管或阀芯的端部设有压力传感器。压力传感器可布置在其它位置，例如在轮胎维护装置的壳体内，只要压力传感器可检测轮胎的压力即可。在将管连接到轮胎时，轮胎将与轮胎流体连通，使得压力传感器将以预定间隔连续检测轮胎的内部压力。检测到的压力值发送到控制模块。可以理解，压力传感器可为电子传感器、机械传感器或甚至智能化学涂层。

监测模块2可设有发送模块，例如RFID模块。一些轮胎配备了轮胎压力监测系统(TPM)。在此情况下，监测模块2可通过RFID与TPM通信以获得轮胎的压力。

控制模块3

控制模块3连接到其它模块。监测模块2向控制模块3提供信号。信号包括压力信号。轮胎的状态将由控制模块3基于信号确定，例如过压状态、低压状态或穿刺状态。例如，关于汽车轮胎，常压约为2.5巴。因此，阈值设置为2.5巴。如上所述，阈值可取决于轮胎的类型而变化。如果检测到的压力超过2.5巴，控制模块将控制充气模块使轮胎放气，直到轮胎压力降至2.5巴。

备选地，该放气可通过独立于控制模块的充气模块来完成。例如，充气模块包括关闭的压力阀，其在正常状态下关闭但在压力超过2.5巴时打开。因此，如果轮胎压力超过2.5巴，则关闭的压力阀将自动打开以释放轮胎内的空气。

如果轮胎的压力低于2.5巴，则控制模块3将启动充气模块以使轮胎充气，直到轮胎内的压力达到2.5巴。本领域技术人员将理解，充气模块包括用于将空气泵送到轮胎中的泵。如果轮胎没有穿孔，则在充气后轮胎内的压力不会改变。因此，如果在充气之后检测到压降，则控制模块3可以确定轮胎中存在穿孔。优选地，取决于泄漏量，控制模块可进一步确定轮胎的泄漏水平。泄漏量可通过每单位时间的压降来计算。

图2示出了关于轮胎的尖钉测试期间的压力变化的数据。在该实例中，样品轮胎具有约41升的容积。已经测试了几种尺寸的尖钉。一开始，轮胎状况良好，并且没有穿刺。然后在轮胎中形成不同尺寸的尖钉。例如，当在轮胎中形成直径约2mm的尖钉时。轮胎中的压力在10秒内下降0.01巴，并且在20秒内下降0.03巴，并且在30秒内下降0.04巴。对于直径约3mm的尖钉，轮胎中的压力在10秒内下降0.08巴，并且在20秒内下降0.14巴，并且在30秒内下降0.20巴。对于直径约4mm的尖钉，轮胎中的压力在10秒内下降0.15巴，并且在20秒内下降0.26巴，并且在30秒内下降0.35巴。对于直径约6mm的尖钉，轮胎中的压力在10秒内下降0.20巴，并且在20秒内下降0.34巴，并且在30秒内下降0.44巴。对于直径约8mm的尖钉，轮胎中的压力在10秒内下降0.23巴，并且在20秒内下降0.34巴，并且在30秒内下降0.45巴。

因此，对于特定类型的轮胎，能够基于在预定时间段内检测到的压降来近似地确定尖钉尺寸。因此，基于实验数据，可生成关于泄漏量和尖钉尺寸的特定类型轮胎的索引表并将其存储在控制模块中。当检测到穿孔时，控制模块将使用索引表来确定轮胎中的尖钉尺寸。因此，可由控制模块基于尖钉大小来确定修理策略。例如，控制系统可确定要注入轮胎中的密封剂的量。如果尖钉尺寸太大而无法通过注入密封剂进行修理，则控制模块可发出更换轮胎的信号。

除了通过压力变化确定尖钉尺寸之外，还可通过监测充气模块中的泵的操作来确定尖钉尺寸。大体上，当给轮胎充气时，当轮胎中的压力达到阈值(例如2.5巴)时，控制模块将停止充气模块的操作。对于没有穿孔的轮胎，充气模块中的泵将停止操作。对于具有穿孔的轮胎，轮胎压力将由于穿刺而下降，例如在十秒内降至2.4巴。然后控制模块必须开始充气模块的操作以使轮胎充气直到轮胎压力达到2.5巴。如果轮胎未修理，则此循环将继续。因此，通过检测泵的活动状态，可确定轮胎是否有穿孔。

备选地，可通过比较充气模块的泵送空气量和使轮胎充气所需的量来确定穿孔。对于具有特定容积的给定轮胎，可在充气模块开始给轮胎充气之前计算用于使轮胎充气从检测到的压力到阈值压力所需的空气量。在启动充气模块时，可计算在一段时间内由充气模块泵送的空气量。因此，所需空气量和泵送空气量之间的差异可用于确定轮胎中是否存在穿孔以及轮胎中的尖钉的尺寸。例如，在没有穿孔的情况下，它需要5分钟才能将空的41L轮胎充气至2.5巴。因此，如果将轮胎充气至2.5巴的时间高于5分钟，则可确定轮胎具有泄漏，例如轮胎具有穿孔。时间差可用于计算尖钉的大小。

图3是控制模块的逻辑图。在步骤100中，当轮胎维护装置启动时，启动模块。该装置将在步骤101中初始化，其中控制模块可确定其它模块是否处于正确状态。如果检测到异常情况，控制模块可给出相应的指示。例如，如果轮胎修理单元中没有安装密封剂瓶，则控制模块可通过显示模块向使用者发出指令或指示。在将轮胎维护装置连接到轮胎时，控制模块将移动到步骤102。

将检测轮胎的压力并将其传输到控制模块。可使用不同方法产生关于轮胎压力的信号。例如，对于具有TPM系统的轮胎，压力传感器已经安装到轮胎上，并且关于压力的信息可通过无线发射器传输。因此，轮胎维护装置可例如通过RFID与无线发射器通信，以获得关于压力的信息。在TPM数据不是优选的情况下，或者轮胎不具有TPM系统的情况下，轮胎的压力可由轮胎维护装置的传感器检测。传感器包含在监测模块中。在将连接管与轮胎连接之后，传感器可检测轮胎的压力，并且测量值将传输到控制模块。

在步骤102中，控制模块与将检测到的压力与阈值进行比较。在该实施例中，阈值是2.5巴。可理解，阈值可取决于轮胎类型和/或不同应用而变化。优选地，提供控制面板，使得使用者可输入或选择适当的阈值。如果轮胎压力大于或等于阈值，则控制模块将进行到步骤109，否则控制模块将进行到步骤103。

在步骤109中，控制模块确定轮胎压力是否大于阈值压力。如果轮胎压力大于阈值压力，则需要对轮胎进行放气操作。就此而言，执行步骤111。如果轮胎压力等于阈值压力，则表明轮胎处于良好状态，并且轮胎维护模块将进行到步骤110。

步骤111是放气操作。轮胎中的空气可通过轮胎维护装置中的阀排放到环境中。阀可为常闭的压力阀。阀连接到连接管，并且可通过控制模块启动而打开。因此，在步骤111中，控制模块启动阀，使得轮胎中的空气可释放。当轮胎中的压力达到2.5巴时，即步骤112，阀将关闭，即步骤113。

在另一个实施例中，阀可为减压阀，当压力高于阈值(例如2.5巴)时，该减压阀将自动打开。减压阀可为本领域已知的类型。就此而言，当连接管连接到具有超过阈值压力的压力的轮胎时，阀将自动打开以使轮胎放气。就此而言，放气操作可能不需要控制模块的参与。

如果在步骤102中轮胎压力小于阈值压力，则将发生步骤103。在步骤103中，将确定是否存在诸如轮胎中的尖钉的穿孔。如上所述，可通过检测预定时间段内的压力变化来确定轮胎中的尖钉。在该实施例中，预定时间段是10秒。如果在10秒内检测到压降，则确定轮胎已经具有穿孔。泄漏水平将根据索引表确定。如果发现轮胎有穿孔，则控制模块将在步骤105中启动修理模块以将密封剂注入轮胎中。然后，控制模块将移至步骤104。如果在轮胎中没有确定穿孔，则控制模块将直接转到步骤104。

在步骤104中，执行充气操作以使轮胎充气。将轮胎充气至阈值压力，例如2.5巴。步骤106将确定充气是否完成。如果压力达到2.5巴，则控制模块将在步骤107中停止充气模块。然而，如果轮胎压力在预定时间段内不能达到2.5巴，则可能表明轮胎未成功修理。预定时间段可为例如20分钟。可理解，预定时间段将由轮胎的容积和充气模块中的泵的功率确定。当轮胎中的穿孔太大而无法通过注入密封剂进行修理时，会发生故障。在此情况下，控制模块将发出轮胎故障信号，并且在步骤108中将需要轮胎更换。

可选地，控制模块可在步骤107之后移动到步骤102，以确保轮胎是否处于良好状态。

充气模块

充气模块4包括连接到连接管7的泵。在泵启动时将产生压缩空气以使轮胎充气。充气模块还包括放气装置，例如如上所述的阀。如果需要，轮胎中的空气可从阀释放。

修理模块

修理模块5包括密封剂瓶和泵。泵可为充气模块中的相同泵。密封剂瓶具有入口和出口。在修理期间，泵将通过入口将压缩空气输入密封剂瓶中，并且密封剂将通过出口排出到轮胎中。

充气模块4和修理模块5可集成到一个模块200中，模块200包括入口201和出口202。如图4所示，它包括泵、密封剂瓶和三通电磁阀203。电磁阀由控制模块控制，使得模块200可用作充气模块或修理模块。当泵与密封剂瓶连接时，模块200是修理模块。当绕过密封剂瓶时，模块200是充气模块。可提供释放端口204，使得当出口202与释放端口204连通时，模块200可用于放气。

显示模块6

提供显示模块以显示装置和轮胎的状态。例如，显示模块可包括显示器，该显示器可显示轮胎的实时压力和实时温度。可显示诸如充气操作、修理操作等状态。显示模块可包括警报灯以指示轮胎和/或轮胎维护装置的异常状况。声音报警装置也可采用。

连接管

连接管可为本领域中可用的普通管。

尽管如此，图5是连接管的改进实施例，其用于说明目的而不用于限制目的。

图5是连接管的端部的截面视图。端部301将使用本领域已知的方法连接到轮胎的阀芯，例如使用螺纹连接(未示出)。电磁阀304设在管中，用于分离左侧306和第二侧305。电磁阀是常闭阀。第二侧305将连接到轮胎。传感器302设在第二侧305。因此，当连接管连接到轮胎时，第二侧305与轮胎连通。因此，传感器302可检测轮胎中的压力。通过这种方法，可最小化轮胎中空气的释放。

如果传感器302检测到的压力小于或大于阈值压力，则控制模块将启动电磁阀304以打开电磁阀304，使得轮胎维护装置与轮胎连通。因此，可采取充气、放气和/或修理步骤。可选地，另一个压力传感器303设在左侧306，使得当左侧压力基本上等于右侧压力时电磁阀304被激活，这可避免对轮胎维护装置的冲击。

在本申请的一个实施例中，轮胎维护装置向使用者提供若干不同的操作模式，如自动模式、引导模式或手动模式，使得使用者可进行选择。在自动模式下，轮胎维护装置将自动完成对轮胎的维护。使用者仅需要将连接管连接到轮胎的阀芯，并且轮胎维护装置将自动检测轮胎的压力并且将采取相应的动作。可理解，轮胎维护装置可由电池操作，或者由汽车产生的电力操作，或甚至由电网操作。在引导模式中，控制模块将例如通过显示模块向使用者发出选择，并引导使用者完成维护。在手动模式下，使用者可选择步骤，如充气步骤、放气步骤、修理步骤。这对有经验的使用者将是有利的，如果他/她确定轮胎中的穿孔，则对于可直接执行修理步骤(即步骤105)。

在本申请的一个实施例中，轮胎维护装置可包括可安装在智能移动电话/平板电脑中的客户端应用程序。就此而言，轮胎维护装置将设有无线连接模块，例如WIFI或蓝牙，使得智能移动电话或平板电脑可与轮胎维护装置通信和/或控制轮胎维护装置。

本申请还提供了一种自动维护轮胎的方法。首先，检测轮胎的压力。可通过集成在轮胎中的传感器或连接到轮胎的传感器来执行检测。基于检测到的值确定轮胎的状态：如果压力超过阈值压力，则将执行放气操作以使轮胎中的压力变得适当；如果轮胎处于阈值压力之下，则将执行充气操作；如果轮胎有穿孔，则将密封剂注入轮胎中以修复轮胎。在本申请的优选实施例中，它还包括确定轮胎是否已被成功修复的步骤。如果轮胎未被修复，则可给出故障信号或者可以执行另一次修理尝试。

尽管以上详细描述示出、描述和指出应用于各种实施例的新颖特征，但将理解，在不脱离本公开的精神下，可进行所示装置或方法的形式和细节的各种省略、置换和变化。此外，上文所述的各种特征和过程可独立于彼此使用，或可以以各种方式组合。所有可能的组合和子组合旨在落入本公开内容的范围内。上述描述的许多实施例包括类似的构件，且因此，这些类似的构件可在不同实施例中互换。

尽管本发明在某些实施例和实例的内容下公开，但本领域的技术人员将认识到的是，本发明超过具体公开的实施例而延伸至其它备选实施例和/或使用，以及其显而易见的改型和等同方案。因此，本发明不意图限制在由本文的优选实施例的特定公开内容内。