专利名称：压力传感装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及对压敏装置的流体媒质中预定的压力变化速率起反应的压力传感器。更具体地说，本发明涉及可以用于轮胎压力报警装置中、以便当轮胎压力变化速率超过危险的变化速率时产生报警信号的压力传感器。
本申请是1988年6月6日提交的、申请号为07/202，262的美国专利申请的部分继续申请。
对压力变化起反应而产生报警信号的压敏开关是众所周知的。但是，本发明的压力传感器对流体媒质中的预定的压力变化速率、而不是对简单的压差起反应。
Matsuda的美国专利4，211，901针对用于把压缩空气压力的变化转换成电信号的压敏开关。该装置对由膜片隔开的两个容器之间的压差起反应。该装置预定对两容器的压差起反应，而完全没有考虑到被监控的压敏装置中压力变化速率也有不会产生危险的情况。
Shumway的美国专利4，048，614公开了用于提供轮胎压力报警的压力检测器和无线电发射装置。预定该装置在空气压力降落到低于设定的最小工作压力时产生报警信号。
虽然，在某些情况下，当充气轮胎中的压力降落到低于预定的临界压力时产生报警信号是重要的，但是，也存在这样的情况，即，仅仅轮胎压力降低到低于预定值这件事并不是危险的。
充气轮胎的壁以及轮胎和轮辋之间形成的密封在一定程度上是可渗透的，因此，经过一段持久的时间间隔，已充气的轮胎中的压力将降低。例如，当已充气的轮胎装在机动车辆的挂车上保存几个月时，压力的这种非常平缓的降落是没有危险的。持久地将挂车存放在编发场是很普通的事情，因而，如果这些挂车的轮胎装有对胎内压力的降低起反应的轮胎压力报警器，那么，这些报警器就会频繁地发出信号。因为这些报警器可能由小功率电池组供电，所以，当报警器发出信号而无人管理时，这些电池组可能耗尽电能，结果，必须更换这些电池组才能使所述装置重新有效地工作。这项工作包括从轮辋上取下轮胎。在某些情况下，可能不容易验证报警器已发出信号和电池组已放电这一事实，因此，由于驾驶员未发觉该装置已不能工作，这可能使驾驶员有一种错误的安全感。
对于大多数机动车来说，轮胎中压力的缓慢降低不存在危险。如前所述，所有轮胎都具有某种程度的可渗透性，因此，实际上所有充气轮胎都一直在连续地漏气。仅仅当压力降低的速率使得车辆行驶时轮胎中的压力会降低到临界压力之下时，这种压力降落才是危险的。
本发明的目的是提供一种对压敏感装置的流体媒质中预定的压力变化速率起反应的压力传感器。
本发明的另一个目的是提供一种包含压力腔的压力传感器，其中，该压力腔的壁之一是可渗透的，该壁用于使压力腔的压力按预定速率变化，并且，该压力腔的壁之一是软膜片，该膜片响应压力腔和与该传感器连通的压敏装置之间压差的预定变化而移动到预定的位置。
本发明的另一个目的是提供一种装有对轮胎中预定的空气压力变化速率起反应的压力传感器的轮胎压力报警装置。并且，按照本发明的一个方面，提供一种对压敏装置的流体媒质中预定的压力变化速率起反应的压力传感器，该传感器包括(a)其壁包围压力腔的壳体，(b)所述壁之一是把该压力腔与压敏装置隔开的软膜片，所述膜片可以响应该压力腔与该压敏装置之间的压差的预定变化而在第一位置和第二位置之间来回移动，(c)所述壁中至少一个是可渗透壁，该壁对所述流体媒质是可渗透的、并具有足以使所述流体媒质能够以这样的速率穿透该壁的渗透率、即、当该压力装置中压力变化率低于预定的变化率时，所述渗透速率将有助于使压力腔和压敏装置中的压力达到平衡而避免所述膜片移动到所述第二位置;所述可渗透壁具有足以避免流体媒质以这样的速率穿过所述壁的不渗透性、以致当所述压敏装置中出现所述预定变化速率时将有助于阻止发出以下情况压力腔和压敏装置中迅速地建立压力平衡而阻止膜片从所述第一位置移动到所述第二位置。
根据本发明的另一方面，提供一种气动压敏电开关、用于检测压敏充气装置中危险的压力变化速率，该开关包括(a)其壁包围压力腔的壳体，(b)装在所述外壳中的软膜片，该膜片构成所述压力腔的所述壁之一，所述膜片用于在工作时将压力腔与所述压敏充气装置隔开，所述膜片响应所述装置中危险的压力变化速率而自由和独立地在第一和第二位置之间来回移动，(c)所述压力腔的所述壁之一是可渗透壁，该壁具有足以让空气能够以这样的速率穿透该壁的渗透率、即、当所述压敏装置中的压力以低于所述危险速率的速率变化时、所述渗透速率有助于迅速地在所述膜片的相反的两侧建立压力平衡而阻止对所述压力变化的检测;所述可渗透壁具有足以避免空气以这样的速率穿过所述壁的不渗透性、以致当所述压敏装置中出现所述危险的压力变化速率时将有助于阻止发生以下情况在所述膜片的相反的两侧迅速地建立压力平衡而阻止膜片从所述第一位置移动到所述第二位置，(d)由所述外壳支撑并与所述膜片相联系、随着所述膜片在所述第一和第二位置之间来回移动而断开和闭合的开关装置。
根据本发明的再一个方面，在充气到预定的充气压力的轮胎充气腔中，提供改进的报警装置、用于当空气以危险的速率从该充气腔泄出时产生报警信号，该装置包括(a)安装在所述充气腔中的壳体，该壳体的壁构成在轮胎充气腔中的压力腔，(b)安装在所述壳体中的软膜片，所述软膜片构成所述压力腔的所述壁之一，所述膜片用来将该压力腔与所述充气腔隔开、以致于所述膜片响应充气腔中危险的压力变化速率而在第一和第二位置之间自由地、单独地来回移动，(c)所述压力腔的所述壁之一是可渗透壁，该壁具有足以允许空气以如下速率穿过该壁的渗透性，即，当所述充气腔中的压力以低于所述危险速率的速率变化时，所述渗透速率使得能够在所述膜片的相反的两侧建立所述压力腔和所述充气腔的压力的平衡、以阻止对所述充气腔的压力变化的检测;所述可渗透壁具有足以避免空气以这样的速率穿过所述壁的不渗透性，以致当所述压敏装置中出现所述危险的压力变化速率时将有助于阻止发生以下情况在所述膜片的相反的两侧迅速地建立压力平衡而阻止该膜片从所述第一位置移动到所述第二位置，(d)与所述膜片相联系并能够随着所述膜片从所述第一位置移动到所述第二位置而产生报警信号的报警装置。
在参考如下的结合各附图详细叙述的说明书之后，将更加清楚地理解本发明。附图中
图1是按照本发明的实施例构成的压敏电开关的剖面侧视图，
图2是说明装有图1的压敏开关的压敏发射机组件的示意图，图3是与图2的发射机联合使用的接收机的图解说明，图4是穿过充气的车轮组件所取的剖面图，该图说明所述发射机和压敏开关在轮胎充气腔中的安装方式，图5是图4的安架支架的示图，图6是压敏发射机组件的局部剖开的示图，图7是穿过按照本发明的另一实施例构成的压敏开关的一部分的剖面侧视图，图8是穿过适合于与按照图7构成的开关联合使用的膜片所取的剖面图，图9是按照本发明的另一个实施例构成的轮胎压力报警装置的剖面侧视图，图10是按照本发明的再一个方面构成的压力传感器的图解说明。
图11是说明本发明的再一个实施例的压力传感器的图解说明，图12是说明本发明的再一个方面的压力传感器的图解说明，图13是说明本发明的再一个实施例的压力传感器的图解说明，图14是说明与所述发射机串联连接的温度开关的电路图。
参考图1，标号10总的标明按照本发明的实施例构成的压敏电开关。
压敏电开关10包括壳体12，该壳体由三个用标号14、15和16标明的构件构成。构件14是具有中心孔20的圆柱形套筒件。构件14由将作为导体的材料(例如，黄铜或紫铜)制成。
构件16由绝缘材料制成并具有圆柱形侧壁26和端壁28。圆柱形侧壁26具有在朝向端壁28的方向上向外、向后倾斜的端面30。将圆柱形侧壁26以压配合方式装入构件14的孔20中。构件15由绝缘材料构成并具有圆柱形侧壁24和端壁18。侧壁24具有在朝向端壁18的方向上向外、向后倾斜的端面22。软膜片32由周边装配环34和薄的软膜片36构成。装配环34楔入端面22和30之间。因此，将迫使装配环34与构件14的内表面接触、以便在它们之间形成良好的电接触。
按图1中所示的方式组装构件14、15和16以及软膜片32，使得膜片32把第一压力腔38与第二压力腔40隔开。第二压力腔40是密封腔。第一压力腔38具有穿过连接管44的通道42，该连接管44最初由法兰式端壁46封闭。构件14、15和16以及膜片安装在升压到第二压力腔40工作时所需要的环境压力或控制压力的环境中。当该装置准备用于卡车或类似车辆的轮胎中时，所述控制压力是大约每平方英寸100磅。
第一电导体48安装在端壁28中并伸进第一压力腔38。第一电导体48的内端部50与膜片32隔开一定距离，从而构成第一电触点。
第二电导体56安装在端壁18中并穿过该端壁。第二电导体56用来构成第二电触点58，当处在图1中所示的正常位置时，该电触点58与膜片36隔开一定距离。触点50和58离开膜片36的距离最好是相等的。显然，当压力腔38和40之间产生压差时，软膜片36将向压力低的腔偏移，并且，当这两个腔之间形成预定的压差时，触点50和58中总有一个将与膜片36接触、从而有效地将该开关闭合、使电流能够流过构件14、膜片36以及导体48和56中的任一个(这取决于这些导体中哪一个与膜片36接触)。
软膜片32由导电的硅橡胶材料(例如，由Tilsonburg，Ontario，Canada的Armet Industries Corporation制造的硅橡胶)制成。通常认为这种材料基本上是不透气的，但是，如果在持久的一段时间间隔内(即，若干天)、在压力腔38和40之间保持压差的话，那么，可能有相当量的空气透过膜片36。由于膜片36的可渗透性导致压力的平缓平衡的缘故，该膜片不会偏移而接触所述导体，除非压力腔40中的压力变化速率超过该流体媒质透过膜片36的速率。
当把压力腔38和40加压到接近待监视的系统中的工作压力的初始压力时，膜片36将处在中间位置。当准备使用该开关时，从连接管44上取下端壁46、以打开通道42。然后，把通道42与待监视的压力装置连通，以致该装置中的压力加到第一压力腔38上。如果压力腔38和40之间的压差大于该开关预定保持开路状态的压力范围，那么，如前所述，软膜片36将偏移而接触触点50和58之一、从而把该开关10闭合。
当把压敏开关10安装在增压环境中时，压力腔38和40被增压到基本上等于正常工作压力的压力。由于空气终将会穿透膜片36的缘故，初始出现的任何压差将平缓地减弱。由于端壁46将通道42封闭，所以，压力腔38和40中将维持所述空气压力。
如图2中所示，开关10可以用于改进压敏发射机组件60。发射机组件60包括电池组形式的电源62和发射机64。图2中所示类型的准备用于轮胎压力报警装置的压敏发射机组件60可以使用诸如一个或多个A型1.5伏长效电池的电池组、以及市场上可买到的、诸如通常用于控制打开和闭合车库大门机构或类似装置的短波无线电发射机。
图3中总的用标号70表示适合于与图2的发射机组件联合使用的便携式接收机。接收机70可以具有与发射机42兼容的任何普通结构。接收机70具有声频报警器72和视觉报警器74。声频报警器72可以是蜂音器式报警器，而视觉报警器74可以是发光二极管形式的报警器。为中断该接收机的报警电路而设置了熄灭按钮76。能够随接收到预定的信号而产生声频报警信号并点亮可目测的指示灯的接收机是众所周知的，因此，将不予以以详细说明。本发明的该接收机安装在便携式壳体78中，普通压力表80也可以安装在该壳体中。压力表80的连接管82具有适合于构成与轮胎或类似装置的充气阀连接的形式。压力表80预定当连接管82连接到轮胎或类似装置的阀门时给出检测到的压力读数。
如图4中所示，压敏发射机组件60安装在充气轮胎组件的充气腔84中，这种充气轮胎总的用标号86表示。在该实施例中，发射机组件60安装在支架88上，该支架又安装在阀杆92的内端部90上，阀杆92安装在深凹式轮辋94上。
图5中示出装配支架88，从图中可以看到，支架88做成具有支座96和装配法兰98的形状，在该法兰上加工装配通孔100。使装配通孔100的尺寸与阀杆92相配合、以便接纳该阀杆。支座96具有普通的楔形榫构形。
参考图6，可以看到，发射机组件60安装在壳体102中，该壳体的底部104具有与支座88的形状相对应的楔形榫横截面构形。电池组62、发射机64和压敏开关10都装在壳体102中，而连接管44穿过壳体102的壁而伸出，以便当去掉端壁46(图1)时，通道42将通往充气腔84(图4)。
图7中示出按照本发明的另一个实施例所构成的压敏开关，现在参考该图。在图7中所示的实施例中，导体110和112以平行隔开的形式安装在端壁114中，以便构成触点116和118。导体120和122以同样方式安装在侧壁124中，以便在膜片132的相侧构成接点126和128。输入通道142穿过连接管144进入第一腔138。通道142通常由端壁146封闭。在本实施例中，膜片132偏移而与触点116、118，或者与触点126、128接触，随其偏移的方向而定。当该膜片与触点116、118接触时，电流能够从导体110流到导体112。类似地，当膜片132与触点126和128接触时，电流能够经由导体120流到导体122。
在另一个未示出的变型中，可以只在膜片的一侧构成一组触点116、118，以便随着工作时的需要，该膜片的移动能够接通或断开触点116和118之间的连接。
图8中以截面图的形式示出适用于图7中所示实施例的膜片。该膜片包括环形周边环150、软膜片152和中心凸台154。如前所述，该膜片是由能够导电的软性材料制成的。当把环形环152夹在楔肩24和端面30(9图1)之间时，该环形环152变形而呈现一般三角构形(如图1中所示)，这将有助于把环150固定在该壳体中。
凸台154尤其适用于图7中所示的实施例中，其中，最好形成平的端面156和158，以便如前所述建立触点116、118之间以及触点126128之间的连接。在前视图中，凸台154和膜片142各自都是圆形的。
如前所述，当最初装配该压敏开关时，把腔38和40升压到大约等于该压敏开关的预定的工作环境的压力。在典型的装置中，例如，在诸如用于汽车运货行业的充气轮胎的充气腔中，可将腔38和40增压到每平方英寸100磅的标准压力。该压敏开关能够在这种状态下被存放一段持久的时间，这是因为由于压力腔38和40之间几乎不存在压差、而最初可能存在的压差也因为膜片36的渗透性将减弱的缘故，几乎没有负荷加在该膜片上。当准备以图4所示的方式使用该压敏开关时，取下所述连接管的端壁46，以打开通道42。结果，腔38中的压力将下降，因而，膜片36将偏移而与触点50接触。该过程可用于试验所述发射机、以便保证它能够起发射报警信号的作用。在安装压敏开关之后，对该轮胎充气、充气过程将持续进行、直到在充气腔84中形成所需压力为止。该压力将被传送到压敏开关的压力腔38，并且，将用来使膜片36反向偏移到中间位置。如果该轮胎被过量充气，那么，膜片36将偏移而与触点58接触，这将再次激励发射机发出报警信号。在该轮胎已被适当充气之后，膜片36将处在非常接近图1中所示中间位置的位置。如果充气腔84中的压力和基准腔40中的压力之间存在压差，那么，该压差迟早会由于膜片36的渗透性而减小。如前所述，甚至被认为基本上不渗透的膜片也不是完全不渗透的，结果，在一段持久的时间后将发生空气的轻微转移，导致长时间保持的压差的消失。但是，如果充气腔84中的压力以大于膜片36透气的速率降低或升高到不希望有的程度，那么，如前所述，膜片36将偏移而与触点50或58接触、从而激励发射机发射危险信号，该信号将激励接收机的报警机构。
图9中示出本发明的再一个实施例，图中，标号160总的表示用于充气轮胎的压力传感器和报警装置。
压力传感装置160包括壳体162，在该壳体中构成压力腔164。总的用标号166表示的压敏电开关安装在壳体162的一端，并用于构成压力腔164的壁。开关166包括端盖168，该端盖由导电材料制成并具有端壁170，多个通孔172穿过该端壁，使流体媒质能够在腔262和腔173之间来回通过。端盖168还具有管状壁部分174，后者以紧配合方式与壳体162的端部相配合。从管状壁174向里安装着电绝缘垫圈176。软膜片178安装在开关166中，并借助保持壁180保持在其中。保持壁180具有多个穿过该壁的通道182，以使压力腔164中的流体压力加到膜片178的一侧。发射机和电池组(未示出)可以安装在压力腔164中，同时，在电池组、触点和导电保持壁180及导电端盖168之间形成电连接。可以看到，由绝缘材料制成的垫圈176用来避免保持壁180和端盖170之间的直接电接触。膜片178由导电材料制成，并且，当它处在图9中所示的正常位置时与保持壁180接触。显然，如前所述，当压力腔164中的压力以这样的数值超过充气腔中的压力，以致在压力腔164与充气轮胎(该轮胎工作时装有所述装置)的充气腔之间存在预定的压差时，膜片178将偏移而与端盖168的端壁170接触，从而接通电路并由此激励所述发射机。
端盖260安装在壳体162上、并且，用来构成经由通道172与膜片178相通的前腔262。小通道264通向前腔262。随着车轮沿粗糙的路面或类似物转动，轮胎的充气腔中的压力以一定速率变化;通道264用来保证前腔262中的压力不会以和上述速率一样大的速率降低或升高。该附加的端盖用来构成防止把“脉冲”压力加到膜片上的“阻尼器”。但是，应当指出，通道264大到足以保证前腔262中压力升高的速率将显著大于用来指示充气腔中危险的压力变化速率所需要的速率。
总的用标号184表示压力腔164的第二壁组件。该第二壁具有伸进压力腔164中的第一突起部186。充气通道188穿过第二壁184，然后，穿过突起部186的一部分而横向向外开口。由基本上不渗透的塑料制成的管状套筒190套在整个突起部186上，从而封闭由通道188构成的开口。类似的突起部192从隔板184向外伸出，并且，具有穿过该突起部而开口的充气通道194，该开口通常由套筒196封闭。过滤器198伸展到第二壁184的内表面，用来在流体媒质从压力腔经由放气通道194放出之前对它进行过滤。类似的过滤器200伸展到第二壁184的外表面，用来在流体媒质穿过充气通道188之前对它进行过滤。
普通气阀杆202的内端法兰204固定在腔206中，以致该气阀杆靠在端壁208上。通道210从阀杆202的这头延伸到那头，并具有用来配合Schrader阀门外螺纹214的带螺纹的外端部212，外螺纹214是为接纳普通的端盖而提供的。为了便于以常规的方式安装阀门，设置了支撑螺纹216。垫圈218把阀杆的法兰204与过滤器192隔开，用来形成另一个腔220。显然，压力腔164、腔206和202各自具有圆形截面构形或者任何其他需要的截面构形。工作时，压力传感装置160安装在车轮的轮辋上，同时，阀杆202从轮辋向外伸出、而壳体162位于轮胎的充气腔中。把常规的单向阀门安装在带螺纹的外端部212上，然后，可以用常规方式对轮胎充气。于是，空气将经由通道210进入腔206。进入腔206中的空气将经由通道222放入轮胎的充气腔中。随着轮胎压力腔中压力的升高，空气将经由通道224而进入腔220。这部分空气将经由过滤器200传输到充气通道188。腔220中的压力最后将大到足以使套筒190扩张到足以打开通向压力腔164的通道188的程度。空气将持续地穿过充气通道188，直到腔220和压力腔164之间的压差使得套筒190收缩而封闭该通道为止。应当指出，套筒190在最初充气阶段用来避免压力腔164中的压力上升到超过腔220中的压力，并且，用来使压力腔164中的压力保持略微低于充气腔的压力。由套筒190保持的压差大于引起软膜片178偏移而与保持壁180接触所需要的压差。因此，在最初充气阶段，膜片178将偏移而与保持壁180接触、并且由保持壁180支撑着。保持壁180用来保证在充气腔和压力腔164之间的压差大于某值(该值在没有保持壁时可以认为是危险的)的环境中，膜片178不会被损坏。显然，在充气轮胎的最初充气阶段，通常把轮胎充气到显著高于正常工作压力的压力、以便保证把轮胎正确地固定在轮辋上。在已经把轮胎充气到安装压力之后，可以经由气阀放出空气，结果，轮胎充气腔中的压力显著低于压力腔164中的压力。当出现这种现象时，可以通过使套筒196偏移而使空气经由排气通道194从压力腔164排出。该排气过程将继续到充气腔中的压力降低到低于正常工作压力为止。结果，压力腔164和轮胎充气腔之间存在这样的压差，即，压力腔164中的压力比充气腔的压力超出一定值，该值大于为了使膜片178偏移而与端壁170接触从而激励发射机所需要的值。然后，轮胎重新充气，使充气腔中的压力升高到所需要的工作压力。结果，充气腔中的压力将再一次超过压力腔中的压力。当由于空气经由充气通道188流通而使所述压差减小时，压力腔中的压力将保持略低于充气腔中的压力，因此，发射机将被去激励。此后，膜片的渗透性将使所述压差平缓地消失，而膜片将回到中间位置。由于上述过程的缘故，当空气从被过量充气的轮胎排出时报警装置被激励这一事实就向人们报告报警装置工作正常。但是，当轮胎重新充气到工作压力时，该报警器被去激励，并且，只有当充气腔中出现危险的压力下降时才会被重新激励。
如果出现快速的漏泄的话，那么，轮胎充气腔中的压力将以危险的速率、即、超过膜片178的渗透速率的速率降落。如前所述，膜片178将偏移而与端壁172接触，从而激励发射机，后者又将激励该报警装置。结果，将产生报警信号。另一方面，如果轮胎充气腔中压力的升高或降低速率小于表征危险的变化速率的值的话，那么，膜片178的渗透性将确保该膜片不偏移、从而不与端壁172接触，结果，发射机将不被激励。
图9中示出的压力传感装置能够安装在任何充气轮胎中，而与该轮胎中所需的冷充气压力无关。对于汽车轮胎来说，冷充气压力通常在每平方英寸28至30磅范围内，而对于卡车轮胎来说是每平方英寸80至100磅。充气通道188和排气通道194以及与它们相关的套筒190和196用来自动地调节压力腔中的压力、使其与轮胎中的压力相配，因此，本发明的传感装置可以方便地按照原样用于高压或低压装置中，这是因为膜片两侧的压差绝不会超过套筒190和196所允许的值，所述套筒起打开和关闭所述充气和排气通道188和194的作用。
根据上文，显然，本发明的压力传感装置无需电力驱动就能做好准备并迅速响应危险的压力变化。除非由于检测到轮胎中危险的压力变化速率的缘故而激励发射机，该装置不消耗其电池组的功率。因此，本发明的传感装置的工作寿命等于装有该装置的轮胎的工作寿命。显然，在更换或修理损坏的轮胎时，更换该传感器和/或其电池组是简单的事情。图10中示出本发明的另一种变型，其中，压力变化速率传感器230的压力腔B由膜片278与腔A隔开。通过在端壁232上设置穿透该壁的小孔234而使该端壁成为可渗透的。在该装置中，膜片278由导电材料制成，并且，限制板280和282也都由导电材料制成并构成开关触点。当腔B中的压力超过腔A中的压力时，膜片278偏移而与壁280接触，而当腔A中的压力超过腔B中的压力时，该膜片偏移而与壁282接触。
图10中示意地示出的容器233可以用于校准本发明的传感器。当已知容器233的容量以及活塞234的位移时，可以按预定的速率改变腔A中的压力、测定腔B的可渗透壁的可渗透性，以便确保当腔A和B之间出现危险的压差变化速率时，膜片278会移动而与壁280或282接触。
在与图11相关的本发明的另一个实施例中，通过在不渗透端壁238中加工通道236并把可渗透盖板240加到端壁238上而构成压力腔B的可渗透壁。由于这种结构的缘故，就不必用可渗透材料制造膜片278。
在图12中所示的另一实施例中，在过滤壳体242中设置壳体230，从而，分别为腔A和B构成前腔244和246。过滤件248和250分别用于在流体媒质进入腔A和B之前过滤这些流体媒质。
图13中示出本发明的再一个实施例，其中，软波纹管252和254分别包围前腔244和246。该结构适用于希望把传感器在其中工作的流体媒质与该压力传感装置中的流体媒质隔开的情况。显然，如果把图13的传感装置260设置在压力降低的压敏装置中，那么，波纹管252和254都将扩张。如果所述压力降低速率是危险速率，那么，因为通道234不允许在腔A和B之间保持压力平衡，所以，将在腔A和B之间建立压差；结果，膜片278将被偏移而与支撑阀280接触，这将激励电气系统而产生报警信号。同样，如果其中安装着传感器260的装置中的压力以危险的速率上升，那么，腔A中的压力将以高于腔B中的压力的速率上升；结果，膜片278将被偏移而与保持壁282接触，这将再次接通电路而激励报警信号。
在图14中所示的另一种变型中，与开关10并联设置感温开关290。开关290可以是常开双金属开关式的，该开关对温度敏感，因而，当该开关所处的流体媒质中的温度上升到高于预定极限值时、该开关将闭合而接通电路和产生报警信号。如上所述，开关10补偿所述装置中温度的变化；这具有明显的优点，在希望当装置中温度超过预定极限值时产生报警信号的场合，开关10还有许多用途。例如，当汽车以双轮胎行驶时，一组中的两个轮胎之一可能过载、因而发热直至爆炸。图14中所示的装置即使在装置中压力变化未激励压力传感器的情况下也将产生报警信号。
如前所述，本发明的压力传感器对它所监视的装置中的压力变化速率起反应、而不受该装置中实际压力的影响。此外，该压力传感器不受它所监视的装置中温度变化的影响，这是因为该传感器安装在所述装置内部，因而，被该传感器监视的流体中的温度变化必然引起传感器的相应温度变化。当把该传感器用于下述情况(即、由于环境温度条件或速度、负载以及路面条件的缘帮、轮胎的温度可能显著变化)下的充气轮胎中时，该特征特别合乎要求。当该压力传感器安装在轮胎的充气腔中时，在压力腔和充气腔中，由温度变化引起的压力变化将基本上相同，因而，将不激励报警信号。在轮胎压力与外部大气压力相似的另一种装置中，温度变化引起的压力变化可能使该装置产生错误的报警信号。在这些装置中，环境温度的降低也可能产生错误的报警信号。
除了上述这些实施例之外，本领域的技术人员将明白本发明的其他各种变型。
权利要求
1.一种对压敏装置的流体媒质中的预定压力变化速率起反应的压力传感器，其特征在于包括a)具有包围压力腔的壁的壳体，b)所述壁之一是把压力腔与压敏装置隔开的软膜片，该膜片可以响应压力腔和压敏装置之间压差的预定变化而在第一位置和第二位置之间来回移动，c)所述壁中至少一个是可渗透壁，该壁对所述流体媒质是可渗透的、并具有足以使所述流体媒质能够以这样的速率穿透该壁的渗透率、即、当该压力装置中压力变化速率低于预定的变化速率时，所述渗透速率将有助于使压力腔和压敏装置中的压力达到平衡而避免所述膜片移动到所述第二位置，所述可渗透壁具有足以避免流体媒质以这样的速率穿透所述壁的不渗透性、以致当所述压敏装置中出现所述预定变化速率时将有助于阻止发生以下情况压力腔和压敏装置中迅速地建立压力平衡而阻止膜片从所述第一位置移动到所述第二位置。
2.如权利要求1中所述的传感器，其特征在于所述可渗透壁是不同于软膜片的壁。
3.如权利要求2中所述的传感器，其特征在于所述可渗透性是通过在所述可渗透壁中构成小孔装置来实现的。
4.如权利要求1中所述的传感器，其特征在于在所述可渗透壁中构成通道装置，并且，可渗透的覆盖件覆盖所述通道装置。
5.如权利要求1中所述的传感器，其特征在于所述膜片是由导电材料制成的。
6.如权利要求5中所述的传感器，其特征在于相对于所述膜片并排地设置至少一块导电板，使得当该膜片处在其第一位置时、该导电板与该膜片隔开，而当该膜片处在其第二位置时，该板与所述膜片接触。
7.如权利要求5中所述的传感器，其特征在于所述膜片可以移动到第三位置，在该位置，膜片以与向第二位置移动的方向相反的方向偏离所述第一位置，第一和第二导电板分别安装在所述膜片两侧中的任一侧、并分别与该膜片隔开一定距离，从而，该膜片离开第一位置的移动将在膜片和第一导电板之间建立接触，而该膜片向第二位置的移动将在膜片和第二导电板之间建立接触。
8.如权利要求1中所述的传感器，其特征在于还包括在所述壳体中构成的第二腔，该第二腔具有用于与所述压敏装置连通的通道，从而，该第二腔中的压力可以随所述压敏装置中压力的迅速变化而迅速变化，所述软膜片将压力腔与所述第二腔隔开。
9.如权利要求1中所述的传感器，其特征在于还包括在压力腔的可渗透壁和该压敏装置之间构成的第一前腔，该第一前腔具有用于与该压敏装置连通的第一通道。
10.如权利要求9中所述的传感器，其特征在于按照限制向第一前腔的进出量的要求来确定该第一通道的尺寸，使得该压敏装置中短暂时间内的压力脉动不会导致膜片向第二位置移动。
11.如权利要求8中所述的传感器，其特征在于还包括在压力腔的可渗透壁与该压力装置之间构成的第一前腔，该第一前腔具有用于与该压敏装置连通的第一通道，在所述第二腔和所述压敏装置之间构成的第二前腔，从第二腔开始的通道通到该第二前腔，所述第二前腔具有在其中构成的、用于与该压敏装置连通的开口。
12.如权利要求11中所述的传感器，其特征在于还包括分别设置在所述第一和第二前腔中的第一和第二过滤装置、用于过滤进入该第一和第二前腔的流体媒质、以防止对第二腔的可渗透壁和通道的污染。
13.如权利要求8中所述的传感器，其特征在于还包括在压力腔的可渗透壁和该压力装置之间构成的第一前腔，该第一前腔具有用于与该压敏装置连通的第一通道，在第二腔和压敏装置之间构成的第二前腔，该第二腔的通道通到该第二前腔，该第一和第二前腔分别具有用于把该第一和第二前腔与所述压敏装置隔开的第一和第二软壁，该第一和第二软壁是足够柔软的、以便允许把在压敏装置中出现的危险的压力变化传递到所述软膜片、使该膜片按使用要求偏移。
14.如权利要求1中所述的传感器，其特征在于还包括通到压力腔的通道装置，所述流体媒质可经由该通道装置进入该压力腔，与所述压力腔连通的流量控制装置，用于避免流体媒质流入压力腔、除非压敏装置和压力腔之间的压差超过使软膜片在第一和第二位置之间偏移所需要的压差。
15.如权利要求14中所述的传感器，其特征在于所述流量控制装置适合于阻止流体媒质从所述压力腔经由所述通道装置排出，除非压敏装置和压力腔之间的压差超过使软膜片在所述第二和第三位置之间偏移所需要的压差。
16.如权利要求1中所述的传感器，其特征在于还包括通到压力腔的充气通道，所述流体媒质可以从压敏装置经由该通道进入压力腔，与所述充气通道连通的流量控制装置，该流量控制装置能够打开和关闭所述充气通道，该流量控制装置用来当压敏装置中压力超出压力腔中压力的数值使得该压差显著大于使膜片从所述第一位置移动到所述第二位置所需要的值时、打开所述充气通道、以允许流体媒质进压力腔，由此，在所述压差降低到低于使所述膜片从所述第一位置移动到所述第二位置所需要的值之前，流体媒质向压力腔的输入将被中断。
17.如权利要求16中所述的传感器，其特征在于还包括从压力腔开始的排气通道，所述流体媒质可以从该压力腔经由该排气通道排入压敏装置，与所述排气通道连通的流量控制装置，该流量控制装置能够打开和关闭该排气通道，该流量控制装置用来当压力腔中压力超出压敏装置中压力的数值使得它们之间的压差显著大于使膜片从所述第一位置移向所述第二位置所需的值时、允许流体媒质从该压力腔排出、以致在该压差降低到使膜片向所述第三位置移动之前、将中断从压力腔排出流体媒质。
18.如权利要求16中所述的传感器，其特征在于所述膜片可以移动到第三位置，在该位置，膜片以与向第二位置移动的方向相反的方向偏离所述第一位置，以及所述传感器还包括(a)在所述壳体中构成的输入腔，(b)将该输入腔与所述压力腔隔开的隔板，(c)各自穿过所述隔板而使输入腔和压力腔之间连通的充气通道和排气通道，(d)在所述充气通道中的第一单向阀装置，该第一单向阀是常闭的、并且、当压敏装置中压力超出压力腔中压力的数值使得它们之间的压差显著大于使膜片从所述第一位置向所述第二位置移动所需的值时、该阀门能够打开而使流体媒质能够从输入腔流向压力腔，以致在该压差降低到低于使膜片向所述第二位置移动所需的值之前，将中断向压力腔输入流体媒质，(e)在排气通道中的第二单向阀装置，该单向阀装置是常闭的、并且、当压力腔中压力超出输入腔中压力的数值使得它们之间的压差显著大于使膜片从所述第一位置向所述第三位置移动所需的值时、该阀门能够打开而使流体媒质能够从压力腔中排出、以致该压差降低到低于使膜片从所述第三位置向所述第一位置移动所需的值之前、中断从压力腔排出流体媒质。
19.如权利要求18中所述的传感器，其特征在于所述隔板具有在其上构成并伸进压力腔中的第一突起部，所述通道穿过该突起部，而所述第一单向阀包括软性套筒，该套筒套在第一突起部上并封闭所述充气通道，所述软性套筒具有足以在压差作用下而偏移的柔性、以便使充气通道能够象上文所述那样打开。
20.如权利要求19中所述的传感器，其特征在于所述隔板具有在其上构成并伸进输入腔中的第二突起部，所述排气通道穿过该突起部，所述第二单向阀包括软性套筒，该套筒套在第二突起部上并且通常封闭所述排气通道，所述第二软性套筒在压差作用下偏移，从而使排气通道能够象上文所述那样打开。
21.如权利要求18中所述的传感器，其特征在于还包括充气轮胎的具有近端和远端的阀杆，从所述近端到所述远端穿过该阀杆的轮胎的一次充气通道，所述阀杆的所述近端安装在所述壳体上，使得该轮胎充气通道通到所述输入腔，从所述输入腔开始的轮胎的二次充气通道，工作时，轮胎充气所需的空气从所述输入腔经由该通道到达轮胎充气腔。
22.如权利要求1中所述的传感器，其特征在于还包括由所述壳体支撑并且与所述膜片连通的开关装置，该开关装置随该膜片在所述第一和第二位置之间移动而打开和闭合。
23.如权利要求21中所述的传感器，其特征在于还包括用于当压敏装置中的压力以危险的速率变化时发射报警信号的报警装置，该报警装置包括(1)安装在所述壳体中并经由所述开关装置电连接到电源箱的发射机装置，工作时，电源安装在电源箱中、以便当所述开关闭合时激励该发射机发射危险信号，(2)远离所述轮胎、用于产生报警信号的报警信号发生装置，(3)远离所述轮胎，用于接收由所述发射机发射的危险信号的接收机装置，所述接收机装置与所述报警信号发生装置连通、以便当接收到所述危险信号时激励所述报警信号发生装置、使它产生所述报警信号。
24.一种用于检测压敏充气装置中危险的压力变化速度的气动压敏电开关，其特征在于包括(a)具有包围压力腔的壁的壳体，(b)安装在所述壳体上的软膜片，所述膜片构成所述压力腔的所述壁之一，所述膜片用来在工作时将压力腔与所述压敏气动装置隔开，所述膜片响应该压力装置中所述危险的变化速率而在第一位置和第二位置之间自由和独立地来回移动，(c)所述压力腔的所述壁之一是可渗透壁，该壁具有足以使得空气能够以这样的速率透过该壁的可渗透性、即、当所述压敏装置中的压力以低于所述危险速率的速率变化时、所述渗透速率有助于迅速地在所述膜片的相反的两侧建立压力平衡而阻止对所述压力变化的检测，所述可渗透壁具有足以避免空气以这样的速率穿透该壁的不渗透性、以致当所述压敏装置中出现危险的压力变化速率时有助于阻止发生以下情况在所述膜片的相反的两侧迅速地建立压力平衡而阻止膜片从所述第一位置移动到所述第二位置，(d)由所述外壳支撑并与所述膜片相联系、随着所述膜片在所述第一和第二位置之间来回移动而断开和闭合的开关装置。
25.如权利要求24中所述的开关，其特征在于所述软膜片是导电膜片，以及所述开关装置包括(a)第一导体装置，该装置的第一触点设置在所述软膜片的对面、以便当该膜片处在所述第一位置时不与该膜片接触、而当该膜片处在所述第二位置时与该膜片接触，所述第一导体易于连接到电路上，(b)连接装置，用于把所述膜片连接到所述电路、使得当所述膜片处在其第一位置时所述开关断开、而当所述膜片处在其第二位置时所述开关闭合。
26.如权利要求24中所述的开关，其特征在于在所述壳体中构成压力传感腔，该压力传感腔由所述膜片与所述压力腔隔开。
27.如权利要求25中所述的开关，其特征在于用于把所述膜片连接到电路上的所述连接装置包括第二导体装置，该第二导体装置安装在所述壳体中并具有以相对于所述第一触点并排隔开一定距离的方式设置的第二触点，以便当所述膜片处在其第一位置时不与该膜片接触、而当所述膜片处在其第二位置时与该膜片接触，以致当所述膜片处在其第二位置时，所述第一和第二导体经由所述膜片彼此电连接。
28.如权利要求24中所述的开关，其特征在于所述膜片是所述可渗透壁。
29.一种在充气到预定充气压力的轮胎的充气腔中的改进的报警系统，该系统用于当空气以可能是危险的速率从该充气腔中泄出时产生报警信号，其特征在于包括(a)安装在所述充气腔中的壳体，该壳体的壁在该充气腔中构成压力腔，(b)安装在所述壳体上的软膜片，该膜片构成该压力腔的所述壁之一，所述膜片用来将该压力腔与所述充气腔隔开、以致所述膜片响应充气腔中危险的压力变化速率而在第一和第二位置之间自由地、独立地来回移动，(c)所述压力腔的所述壁之一是可渗透壁，该壁具有足以允许空气以如下速率穿过该壁的可渗透性，即，当所述充气腔中的压力以低于所述危险速率的速率变化时，所述渗透速率将有助于在所述膜片的相反的两侧建立所述压力腔和所述充气腔的压力平衡、以阻止对所述充气腔的压力变化的检测，所述可渗透壁具有足以避免空气以这样的速率穿透所述壁的不渗透性，以致当所述压敏装置中出现所述危险的压力变化速率时，有助于阻止发生以下情况在所述膜片的相反的两侧迅速地建立压力平衡而阻止该膜片从所述第一位置移动到所述第二位置，(d)与所述膜片相联系并能够随着所述膜片从所述第一位置移动到所述第二位置而产生报警信号的报警装置。
30.如权利要求29中所述的报警系统，其特征在于所述报警装置包括(a)发射机装置，该装置安装在所述充气腔中，并且，经由所述压敏开关连接到电源上，以便当所述开关闭合时被激励而发射危险信号，(b)远离所述车轮的，用于产生报警信号的报警信号发生装置，(c)远离所述轮胎的，用于接收由所述发射机发射的危险信号的接收机装置，该接收机装置与所述报警信号发生装置连通，以便当接收到所述危险信号时激励所述报警信号发生装置，使它产生所述报警信号。
31.如权利要求的报警系统，其特征在于，所述膜片是可渗透壁。
全文摘要
一种对流体媒质中预定的压力变化速率起反应的压力传感器包括包围压力腔的壳体，该壳体具有可渗透壁和用于把压力腔和装有该传感器的压敏装置隔开的软膜片。该传感器可用于充气轮胎中，工作时，当轮胎中压力以危险的速率变化时，该软膜片将偏移而激励发射机。当压力变化速率小于危险的变化速率时，该传感器将不激励发射机。
文档编号G01L7/08GK1052283SQ8910963
公开日1991年6月19日 申请日期1989年12月25日 优先权日1989年12月8日
发明者简·巴林斯 申请人:简·巴林斯