專利名稱：低電流消耗的輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低電流消耗的輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)。
轎車和輪胎生產(chǎn)廠家正努力將現(xiàn)代公路用戶對安全、舒適以及方便的不斷增長的需求考慮進(jìn)來。這種現(xiàn)象從很多種設(shè)備的普通特性就很清楚地看出，僅僅在幾年前這些設(shè)備類型還沒有實(shí)際存在，比如安全氣囊、防抱死制動系統(tǒng)(ABS)、ESP設(shè)備等。
最近已經(jīng)有輪胎氣壓測量和/或監(jiān)測設(shè)備可以投入使用。通過簡單、可靠和定時地提醒駕駛員他/她的車輛輪胎的充氣度，提高了安全性、改善了燃料利用率和輪胎使用壽命等。這些系統(tǒng)通常包括至少一個自測輪胎的傳感器。
因此，已知某些類型的壓力傳感器(譬如電容傳感器或電阻傳感器)，例如，在給定時間可進(jìn)行測量輪胎的壓力。通常，這些傳感器需要電源供應(yīng)以進(jìn)行測量和傳輸收集的信息。已知在車輪上可配備有電池。如果希望頻繁地、甚至連續(xù)測量輪胎氣壓，這在想要測量輪胎是否漏氣的情況下是必須的，那么電池必須是容易更換的，因?yàn)閭鞲衅鞴ぷ鲗﹄姵赜邢喈?dāng)大的需求量，使得電池很快就會用完。因此，電池必須以簡單、快速和廉價方式有效地更換。
在這種情況下，經(jīng)常會遇到由于電池觸點(diǎn)引起地可靠性問題，電池觸點(diǎn)必須能夠承受最為惡劣的環(huán)境。觸點(diǎn)惡化使電能的供應(yīng)有變得隨機(jī)、不穩(wěn)定，甚至完全斷開的危險。
為了改變這種狀況，采用非替代性電池，其能以限定的方式結(jié)合在電路中，例如通過焊接。通過這種方法，可以保證更可靠的能量供應(yīng)。另外，如果要防止電池壽命過短，就非常需要避免連續(xù)給壓力監(jiān)測系統(tǒng)供電，以避免可用電池能量過快消耗掉。因此已經(jīng)研究出多種能夠使傳感器只有在必須的時候才連續(xù)工作的裝置。這樣，當(dāng)車輛靜止時，就沒有必要進(jìn)行連續(xù)的測量。解決這一問題的一個已有方案是采用一個離心開關(guān)，使得當(dāng)車輛停止時，傳感器斷開。這種離心開關(guān)，比如一個彈簧承載球，通常用于檢測車輛的運(yùn)行狀態(tài)(不管行駛中還是靜止)。以譬如3到5公里/小時的速度下持續(xù)幾秒鐘的任何運(yùn)動，都會使得傳感器再次啟動。但是，這種開關(guān)有一些限制。實(shí)際上，離心開關(guān)非常昂貴，且不耐用，精度也不高，這是因?yàn)樵谡y量模式重新開始前車輛經(jīng)常需要行駛200米或300米甚至更長的距離。在這種情況下，可能在駕駛員剛離開他/她的停車位，開上高速公路，他/她就被警告輪胎氣不足甚至漏氣。很明顯，這種情況希望盡量避免。
本發(fā)明可以改善上述問題。為了達(dá)到此目的，本發(fā)明提出一種輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)，包括一個與輪胎的環(huán)境壓力保持液體流通的壓力傳感器；一個用于檢測車輛啟動時產(chǎn)生的噪聲的噪聲檢測器；一個管理模塊，其一方面能夠接受和處理由壓力傳感器提供的數(shù)據(jù)，另一方面，能夠接受和處理由噪聲檢測器提供的數(shù)據(jù)，這樣，當(dāng)車輛停止時，壓力傳感器在“經(jīng)濟(jì)”模式下工作；當(dāng)車輛行駛時，壓力傳感器在“正?！蹦Ｊ较鹿ぷ?。
由于噪聲檢測器，有可能省去上述離心開關(guān)。優(yōu)選在該系統(tǒng)上安裝一高通濾波器，以只保持大于10或100Hz的頻率。
該噪聲檢測器優(yōu)選是壓電式的。
該技術(shù)是自測自檢的，可靠且精確，并具有非常短的響應(yīng)時間，比如少于100ms。此外，壓電式傳感器的一個主要特征是它們能夠不需要電力供應(yīng)而進(jìn)行工作。更具體地，由壓電式材料構(gòu)成的膜的變形能夠產(chǎn)生微電流。這個電流隨后被用于讀取、處理或分析信號的電路。只有電子模塊需要電源供應(yīng)，但是很微弱。因此提供了長使用壽命的電池。
該噪聲檢測器還優(yōu)選為一壓力變化檢測器。
除了與檢測壓力變化相關(guān)的功能，例如作為爆胎檢測器或用來控制壓力測量傳感器的重復(fù)率，壓電式壓力變化傳感器還可作為麥克風(fēng)，其可以容易地精確檢測到行駛模式的一個輸入。由于壓電式檢測器甚至能夠檢測發(fā)動機(jī)的啟動，使得駕駛員在車輛行駛前做出反映，因此任何異常情況的檢測是非常迅速的，駕駛員可以在離開停車場之前得到通知，實(shí)際上甚至在進(jìn)入行駛狀態(tài)之前就得到通知。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施方案，壓電式檢測器的電能消耗基本為0。通過這種方式，可節(jié)約電池的能量。
在一較佳的實(shí)施例中，該噪聲檢測器對與其相連接的車輪的角位移產(chǎn)生的噪聲敏感。
根據(jù)本發(fā)明的另一較佳的實(shí)施例，該噪聲檢測器對車輛發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的噪聲敏感。
最好，“經(jīng)濟(jì)”模式下由壓力傳感器測量的時間間隔基本上長于“正?！蹦Ｊ较碌摹?br> 在“經(jīng)濟(jì)”模式下，有可能減少輪胎壓力測量的頻率。于是監(jiān)測系統(tǒng)只需以一定的時間間隔供給電能，例如2，3，5，30，60，120分鐘等。一旦繼續(xù)行駛，就重新采用“正?！蹦Ｊ?。
根據(jù)本發(fā)明的一較佳實(shí)施方案，當(dāng)運(yùn)行模式從“經(jīng)濟(jì)”模式轉(zhuǎn)換到“正?！蹦Ｊ綍r，在“加速”測量模式中具有一個運(yùn)行過渡階段，在過渡階段由壓力傳感器測量的時間間隔基本上比“正常”模式下的短。
該輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)包括一個傳輸裝置，其使得數(shù)據(jù)從優(yōu)選安裝有傳感器和檢測器的車輪傳送到車輛的非轉(zhuǎn)動部分。這種傳輸裝置優(yōu)選具有一個或多根天線。
該傳輸裝置可以是轉(zhuǎn)發(fā)器類型的，或?qū)嶋H上是無線電發(fā)射機(jī)/接受機(jī)類型的。
該壓力變化檢測器優(yōu)選用于作用于另一以電或機(jī)械方式與所述檢測器協(xié)同工作的部件。
該設(shè)備需要進(jìn)行響應(yīng)的時間間隔是非常短，例如時間t趨向于0秒。時間越短，該設(shè)備對提高安全性更有利。
由管理模塊傳輸?shù)男盘杻?yōu)選是電信號或無線電信號。
例如，該噪聲和壓力變化檢測器包括一個具有兩個腔的外殼，這兩個腔通過一個壓電式薄膜彼此分開并基本上相互絕緣，第一腔承受參考壓力，第二腔能夠與希望被監(jiān)測的介質(zhì)環(huán)境保持液體流通，所述薄膜在所述環(huán)境的壓力變化下發(fā)生變形，該變形能夠產(chǎn)生一個電信號，其強(qiáng)度與變形的程度有關(guān)。
參考腔的參考壓力基本上是恒定的，不隨被監(jiān)測環(huán)境壓力的變化而改變，這使得兩腔間的壓力差改變，被監(jiān)測環(huán)境壓力變化產(chǎn)生一個壓電式信號。
較佳地，該薄膜用于對變形地幅值和/或速度做出響應(yīng)，該變形是壓力變化的程度和/或變化率的函數(shù)。
優(yōu)選地，參考壓力對應(yīng)于真空。
該傳感器較佳安裝成使被監(jiān)測介質(zhì)環(huán)境對應(yīng)于輪胎腔內(nèi)壓力。例如，傳感器可以直接安裝在所述腔內(nèi)；另一方面，導(dǎo)管可以使周圍介質(zhì)輸送到安裝在例如車輪上的傳感器。
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備較佳安裝在車輪上，且較佳具有至少一個將數(shù)據(jù)傳輸?shù)杰囕v的非轉(zhuǎn)動部分的裝置，以確保信號從車輪傳送到車輛。該車輛可以具有至少一個數(shù)據(jù)接受裝置。
本發(fā)明還提供一種具有一個上述噪聲檢測器的輪胎。
本發(fā)明還提供一種具有一個上述噪聲檢測器的輪緣。
參考附圖，根據(jù)本發(fā)明的爆胎檢測設(shè)備的非限制描述，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將更加清楚。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的壓力變化傳感器的剖視圖；圖2為一曲線圖，示出了與一定類型易發(fā)生在車輛輪胎內(nèi)的壓力變化相關(guān)的信號的例子；圖3示出了監(jiān)測輪胎的流程圖，該輪胎具有根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)測系統(tǒng)；圖4是測量和/或監(jiān)測車輛輪胎壓力的系統(tǒng)的原理圖，該系統(tǒng)具有一個壓力傳感器和一個壓力變化檢測器。
圖4為根據(jù)本發(fā)明的用于監(jiān)測輪胎1的壓力的系統(tǒng)的原理圖。其包括如下所述的一個壓力傳感器7和一個壓力變化傳感器2。并且具有一個和傳感器2以電子或機(jī)械方式協(xié)同工作的管理模塊3。電池4將電能供給模塊3和傳感器7，可選擇地，也可以供給傳感器2，但是根據(jù)本發(fā)明的傳感器2的優(yōu)選類型是不需要任何電能的，其可以節(jié)省電池4的電能。為了使車輪的數(shù)據(jù)能夠傳輸?shù)杰囕v，優(yōu)選且最好提供一個傳輸模塊5。比如，可以包括一個發(fā)射器(優(yōu)選為高頻發(fā)射器)和一個轉(zhuǎn)發(fā)器等。也可以加上天線6使得圖4的設(shè)備更加完整。
該設(shè)備用于安裝在車輪上，可安裝于輪緣或輪胎上。其也可以結(jié)合在這些部件中的一個或另一個中，比如模制在輪胎壁內(nèi)。因此，一個不用電能的壓力變化檢測器2被優(yōu)先選用，使得電池4的壽命能夠盡可能地與輪胎、車輪或車輛的壽命一樣長。電池4被裝入設(shè)備1中，例如可以是焊入的。以這種方式，就可以避免因更換電池而帶來原有的頻繁接觸問題。
圖1顯示壓電式壓力變化檢測器2的一種特別的優(yōu)選類型。其包括一個具有兩個腔21和22的外殼25，其中的個腔通過一個壓電式薄膜23彼此分開并基本上相互絕緣。一個開口24在檢測器的第一腔21和希望被檢測的環(huán)境或介質(zhì)之間建立液體流通。腔22受到參考壓力，或無壓力或處于真空下。一個電輸出端28能夠傳輸在薄膜23變形過程中產(chǎn)生的微弱電流信號。
如果腔22處于真空下，薄膜23通常表現(xiàn)為凹的變形，其在真空下被推向腔22。來自孔24的所有附加壓力都對薄膜23的變形產(chǎn)生作用，薄膜23將占據(jù)一個穩(wěn)態(tài)位置，例如26?？刂魄?1內(nèi)壓力的任何下降都將使薄膜23發(fā)生新的變形，然后該薄膜趨向于恢復(fù)到最初的(基本上是平直的)形狀或輪廓27。在曲率變化的情況下，薄膜23釋放出一個微弱電流，該電流為變形的幅值和/或速度的函數(shù)。這樣，通過孔24與腔21相連的輪胎爆胎時，就會使腔21內(nèi)的壓力明顯急劇地降低。薄膜23從第一穩(wěn)態(tài)輪廓到第二穩(wěn)態(tài)輪廓的變形使得由電輸出端28產(chǎn)生一個電流。該電流其后可以由管理模塊3接受并進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚怼?br> 圖2示出了由根據(jù)本發(fā)明的壓力變化檢測器2產(chǎn)生的信號的一些例子。該圖示出了表現(xiàn)出的物理現(xiàn)象和檢測器的相應(yīng)信號之間的關(guān)系。例如，在充氣模式A中，壓力增加，即改變。這使得產(chǎn)生一個例如正的恒定信號，其與微弱、連續(xù)以及規(guī)則的壓力變化相聯(lián)系。
在壓力不變時，即在B和D處，由于薄膜保持固定，其輪廓不發(fā)生改變，因此沒有信號產(chǎn)生。
在壓力減小的情況下，即在C處，一個負(fù)的恒定信號與微弱、恒定以及規(guī)則的壓力減少相聯(lián)系。
在F處，輪胎爆裂或壓力突然急劇損失，由于傳感器的薄膜在短時間內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重的變形，這期間需要從第一基本穩(wěn)態(tài)輪廓過渡到另一基本穩(wěn)態(tài)輪廓，從而產(chǎn)生一個短時間的“尖峰”形式的信號。
在E處，壓力處于穩(wěn)態(tài)，車輛處于行駛狀態(tài)。行駛噪聲可以由傳感器根據(jù)其靈敏度進(jìn)行采集。其起到噪聲檢測器、傳感器或麥克風(fēng)的作用。這種作為壓力變化傳感器/行駛噪聲檢測器的雙重功能是特別有利的，如圖3所示。
圖3示出了應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的壓力監(jiān)測系統(tǒng)的輪胎監(jiān)測方法的工作框圖。在標(biāo)準(zhǔn)功能模式下，由壓力傳感器7進(jìn)行的測量在給定時間間隔重復(fù)進(jìn)行。
為了延長電池的使用壽命使其達(dá)到最大，一旦不需要對輪胎進(jìn)行連續(xù)的監(jiān)測(一般在車輛停止的情況下，尤其是長時間停止時)希望盡量減少給定時間間隔的重復(fù)測量次數(shù)。最終，噪聲檢測器2連續(xù)監(jiān)測車輛和最好是一個或多個輪胎的聲音狀態(tài)。通常，當(dāng)車輛靜止時，就不發(fā)出聲音或聲音大小基本為0。噪聲檢測器能夠檢測這種狀態(tài)。于是，管理模塊3啟動“經(jīng)濟(jì)”模式，其測量時間間隔基本上比標(biāo)準(zhǔn)模式的長。這種運(yùn)行模式尤其能夠節(jié)省電池。如果噪聲檢測器校準(zhǔn)使得能夠檢測發(fā)動機(jī)的運(yùn)行噪聲，那么在行駛之前都可以轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)模式。這樣，在車輛上路前，與異常壓力有關(guān)的任何問題都可檢測出來。如果檢測器校準(zhǔn)使得只能檢測出車輪的行駛，這使得一旦進(jìn)行了第一個角位移，即可被檢測到，因此在車輛在上路或高速行駛前，任何壓力問題都可暴露出來。
較佳地，當(dāng)運(yùn)行模式從“經(jīng)濟(jì)”變換到“正?！保凇凹铀佟睖y量模式下具有一個很短的過渡階段，該“加速”測量模式使得一個或多個輪胎壓力的任何反?，F(xiàn)象被快速或基本上同時檢測出來。
權(quán)利要求
1.一種輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)，包括一個與輪胎的環(huán)境壓力保持液體流通的壓力傳感器；一個用于檢測車輛啟動時產(chǎn)生的噪聲的噪聲檢測器；一個管理模塊，其一方面能夠接受和處理由壓力傳感器提供的數(shù)據(jù)，另一方面，能夠接受和處理由噪聲檢測器提供的數(shù)據(jù)，這樣，當(dāng)車輛停止時，壓力傳感器在“經(jīng)濟(jì)”模式下工作；當(dāng)車輛行駛時，壓力傳感器在“正?！蹦Ｊ较鹿ぷ鳌?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)，其中，該噪聲檢測器是壓電式的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)，其中，該噪聲檢測器還是一個壓力變化檢測器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中的任一所述輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)，其中，該噪聲檢測器對與其相連接的車輪角位移產(chǎn)生的噪聲敏感。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一所述輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)，其中，該噪聲檢測器對車輛發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的噪聲敏感。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5的任一所述輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)，其中，“經(jīng)濟(jì)”模式下由壓力傳感器進(jìn)行測量的時間間隔基本上長于“正常”模式下的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6的任一所述輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)，其中，當(dāng)運(yùn)行模式從“經(jīng)濟(jì)”模式轉(zhuǎn)換到“正?！蹦Ｊ綍r，在“加速”測量模式中有一運(yùn)行過渡階段，在過渡階段由壓力傳感器進(jìn)行測量的時間間隔基本上比“正常”模式下的短。
全文摘要
一種輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)，包括一個與輪胎的環(huán)境壓力保持液體流通的壓力傳感器；一個用于檢測車輛啟動時產(chǎn)生的噪聲的噪聲檢測器；一個管理模塊，其一方面能夠接受和處理由壓力傳感器提供的數(shù)據(jù)，另一方面，能夠接受和處理由噪聲檢測器提供的數(shù)據(jù)，這樣，當(dāng)車輛停止時，壓力傳感器在“經(jīng)濟(jì)”模式下工作；當(dāng)車輛行駛時，壓力傳感器在“正常”模式下工作。
文檔編號B60C23/04GK1476389SQ01819368
公開日2004年2月18日 申請日期2001年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月23日
發(fā)明者J－F·布洛, J-F 布洛 申請人:米其林技術(shù)公司, 米其林研究和技術(shù)股份有限公司