用于充氣輪胎的球形監(jiān)控裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及充氣輪胎，并且特別涉及一種耐用封裝，用于監(jiān)控上述輪胎狀況的無(wú)線(xiàn)傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)充氣輪胎被安裝并在車(chē)輛上使用時(shí)，人們通常希望監(jiān)控氣壓輪胎內(nèi)部的狀況。例如，要監(jiān)控的實(shí)例包括壓力和溫度。在不卸掉輪胎的情況下檢查獲知輪胎內(nèi)部的情況時(shí)出現(xiàn)困難。此外，當(dāng)輪胎正在旋轉(zhuǎn)時(shí)，很難將測(cè)量裝置應(yīng)用于輪胎的閥桿。因此，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出各種系統(tǒng)，以在輪胎上或在輪胎內(nèi)提供無(wú)線(xiàn)傳感器。
[0003]大型的非公路用車(chē)(例如礦石拖運(yùn)卡車(chē)和輪式裝載機(jī))為提供合適的無(wú)線(xiàn)監(jiān)控解決方案提出了額外的動(dòng)機(jī)。此類(lèi)車(chē)輛的輪胎更換成本通常是好幾萬(wàn)美元，而早期發(fā)現(xiàn)輪胎的損壞對(duì)防止永久性損傷來(lái)說(shuō)是必要的。此外，這些車(chē)輛在土路上行駛，在所述土路上損壞輪胎的巖石和其它碎石是常見(jiàn)的。
[0004]自動(dòng)駕駛車(chē)輛對(duì)提供合適的無(wú)線(xiàn)監(jiān)控解決方案提出了進(jìn)一步的動(dòng)機(jī)。此類(lèi)特征的實(shí)例是用于采礦應(yīng)用的自拖運(yùn)卡車(chē)。本質(zhì)上，不存在可在操作期間檢測(cè)輪胎的問(wèn)題的操作者。因此需要一種輪胎監(jiān)控系統(tǒng)用來(lái)在輪胎缺氣或損壞之后阻止車(chē)輛運(yùn)行。
[0005]安裝合適的監(jiān)控裝置到輪胎上或輪胎內(nèi)公認(rèn)是具有挑戰(zhàn)的。在輪胎或輪輞的外部安裝的監(jiān)控裝置受到碎石的撞擊而受損。在輪胎或輪輞的內(nèi)部安裝的監(jiān)控裝置受到不同的環(huán)境挑戰(zhàn)。這些環(huán)境挑戰(zhàn)包括高壓、高含氧量以及暴露于設(shè)計(jì)為增加輪胎性能的液體。此夕卜，在輪胎內(nèi)附接監(jiān)控裝置的方法存在挑戰(zhàn)。一種解決方案是通過(guò)將監(jiān)控裝置連接到纏繞在輪輞周?chē)膸钗飦?lái)將監(jiān)控裝置附接到輪輞上。然而，一些車(chē)輛的輪輞不具有輪輞的凹進(jìn)部分以建立用于帶狀物連接解決方案的空腔。因而，當(dāng)輪胎安裝在輪輞上時(shí)，監(jiān)控裝置會(huì)被輪胎緣從輪輞上撞下來(lái)。另一種解決方案是將監(jiān)控裝置附接到輪胎的內(nèi)部。然而，眾所周知，當(dāng)輪胎接觸到地面并支撐車(chē)輛時(shí)會(huì)撓曲。因此，輪胎的撓曲使得附接變得很困難。
[0006]Koch等人所有的US 6，082, 192于2000年7月4日公開(kāi)了一種解決方案。Koch等人公開(kāi)了一種球形監(jiān)控組件，所述球形監(jiān)控組件插入輪胎和輪輞之間形成的氣室內(nèi)。所述組件的曲率足以使組件能夠在輪胎內(nèi)側(cè)上滾動(dòng)。然而，專(zhuān)利US 6,082, 192并未提出將組件外部的溫度變化傳達(dá)給傳感器。此外，專(zhuān)利US 6，082，192中所使用的傳遞膠不夠堅(jiān)固以承受預(yù)期的應(yīng)用中可以預(yù)見(jiàn)的沖擊、振動(dòng)以及高g載荷。另外，呼吸管的使用限制了將環(huán)境條件傳達(dá)給傳感器并不便于附接至所述感測(cè)器。
[0007]Koch等人所有的US 6，543，277于2003年4月8日公開(kāi)了一種球形監(jiān)控組件，所述球形監(jiān)控組件的比重小于1，從而其可浮在輪胎內(nèi)所含液體上。專(zhuān)利US 6，543，277還公開(kāi)了一種適于使傳感器以預(yù)定配置定位的外部重塊，即以便傳感器入口暴露于空氣中，而非暴露于液體。然而，出于至少兩個(gè)原因，所述外部重塊存在問(wèn)題。首先，能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)定配置的外部質(zhì)量塊在漂浮時(shí)并不太適合于允許監(jiān)控組件在不存在液體的情況下于輪胎內(nèi)側(cè)上滾動(dòng)。由此引起的平衡不良將給監(jiān)控組件帶來(lái)不當(dāng)沖擊和振動(dòng)，如同失衡的輪胎疾馳在道路上一般。其次，每當(dāng)外部質(zhì)量塊接觸到輪胎的內(nèi)側(cè)，外部重塊將會(huì)導(dǎo)致監(jiān)控組件跳離輪胎內(nèi)側(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]在本發(fā)明的一方面，公開(kāi)了一種在充氣輪胎內(nèi)使用的監(jiān)控裝置。所述監(jiān)控裝置包括傳感器單元、包圍所述傳感器單元的密封材料以及通過(guò)組合半球形半體所形成的球形殼體。球形殼體包括排氣口及排氣口防護(hù)裝置，其中，球形殼體包圍密封材料。
[0009]在本發(fā)明的另一方面，公開(kāi)了一種用于監(jiān)控充氣輪胎內(nèi)部的狀況的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括與接收器單元通信的車(chē)輛控制系統(tǒng)。接收器單元配置為與監(jiān)控裝置通信。所述監(jiān)控裝置包括傳感器單元。所述傳感器單元包括圍繞所述傳感器單元的密封材料，以及通過(guò)組合半球形半體所形成的球形殼體。所述球形殼體包括排氣口及排氣口防護(hù)裝置，其中，所述球形殼體包圍密封材料。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1示出在本發(fā)明中所描述的環(huán)境；
[0011]圖2示出用于與本發(fā)明一起使用的系統(tǒng)的框圖；
[0012]圖3示出如本發(fā)明中所描述的裝置；
[0013]圖4示出如本發(fā)明中的替代方案所描述的裝置；
[0014]圖5示出如本發(fā)明中所描述的裝置的附加視圖；
[0015]圖6示出如本發(fā)明中所描述的裝置的附加視圖；
[0016]圖7示出如本發(fā)明中所描述的裝置的附加視圖；
[0017]圖8示出如本發(fā)明中所描述的裝置的一部分的視圖；
【具體實(shí)施方式】
[0018]將本發(fā)明的圖1中所示的監(jiān)控裝置10設(shè)計(jì)成嵌入輪胎20中，以使監(jiān)控裝置10在輪胎20安裝到輪輞30上時(shí)裝入輪胎20與輪輞30之間的空腔32內(nèi)。在車(chē)輛運(yùn)行期間，監(jiān)控裝置10可隨著輪胎和輪輞組件的旋轉(zhuǎn)圍繞加壓空氣腔32自由移動(dòng)。正如本領(lǐng)域所公知的，輪胎20主要是具有加強(qiáng)帶或繩的橡膠。輪輞30通常是鋼或鋁。
[0019]在圖2中所示的無(wú)線(xiàn)輪胎監(jiān)控系統(tǒng)215包括監(jiān)控裝置10、接收器單元230和車(chē)輛控制系統(tǒng)220。監(jiān)控裝置10通常將輪胎20內(nèi)的狀況傳達(dá)至車(chē)輛控制系統(tǒng)220。傳感器單元40能夠向基于車(chē)輛的接收器單元230發(fā)送信號(hào)并接收信號(hào)，所述基于車(chē)輛的接收器單元230與車(chē)輛控制系統(tǒng)通信。在車(chē)輛上可以存在多個(gè)接收器單元230。在接收來(lái)自監(jiān)控裝置10的信號(hào)后，車(chē)輛控制系統(tǒng)220可采取多種行動(dòng)，例如向操作者顯示狀態(tài)、通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送消息、改變操作參數(shù)、改變車(chē)速限制、或改變導(dǎo)航路線(xiàn)。
[0020]監(jiān)控裝置10可以在輪胎20安裝在輪輞30上之前嵌入輪胎20中。然后，對(duì)輪胎20增壓，使得輪胎和輪輞組件將支撐車(chē)輛的重量。替代地，當(dāng)輪胎20和輪輞30在維修期間部分地分離時(shí)，監(jiān)控裝置10能夠被放置在輪胎20中。嵌入安裝技術(shù)允許使用現(xiàn)有的輪胎20和輪輞30的設(shè)計(jì)，而無(wú)需修改。在正常運(yùn)行期間，監(jiān)控裝置10將被限制在空腔32內(nèi)，并且隨著輪胎20轉(zhuǎn)動(dòng)而在輪胎20的底部的內(nèi)表面上滾動(dòng)。
[0021]重型載貨應(yīng)用中使用的輪胎通常部分地填充有液體。這種液體的實(shí)例是由俄勒岡州克拉克默斯的富勒兄弟公司出售的Tire Life。這種液體阻止較小的泄漏并防止輪輞30的腐蝕。因此，監(jiān)控裝置10應(yīng)當(dāng)能夠在加壓空氣腔32以及含有液體的加壓空氣腔32中操作。當(dāng)液體存在時(shí)，監(jiān)控裝置10應(yīng)當(dāng)能夠浮在液層的頂部。
[0022]在圖3、4和5中所示的監(jiān)控裝置10包括傳感器單元40\殼體50和密封材料60。正如本領(lǐng)域中所公知的，傳感器單元40包括使得其可以用作無(wú)線(xiàn)輪胎傳感器所需的電子部件。作為實(shí)例而非限制，電子部件可包括天線(xiàn)、中央處理單元(CPU)、電源、壓力傳感器或溫度傳感器。傳感器單元40的電子部件可以布置在印刷電路板上。傳感器單元40可以被灌封材料封閉，所述灌封材料包圍電子部件并使其免受沖擊和振動(dòng)損害。替代地，傳感器單元40可以被由復(fù)合材料制成的保護(hù)罩封閉。灌封材料或保護(hù)罩應(yīng)當(dāng)包括周?chē)諝夤?yīng)裝置以與傳感器單元40的感測(cè)部件連通。所述供應(yīng)裝置的實(shí)例包括孔或可透層。
[0023]參照?qǐng)D6，監(jiān)控裝置10的外部由殼體50形成。殼體50通常呈球形并通過(guò)組合二半球形半體60而形成。沿著圍繞殼體50限定中瑋線(xiàn)的接合處接合半球形半體60。半球形半體60可以是相同的。在這種情況下，半球形半體60可含有使得半球形半體60與相似部分相嚙合的互補(bǔ)特征。所述互補(bǔ)特征的實(shí)例包括插舌承槽、銷(xiāo)和孔、插片和狹槽等等。
[0024]半球體60可通過(guò)多種方法連接，例如插舌承槽、銷(xiāo)和孔或螺紋緊固件。參見(jiàn)圖6。相同半球形半體60可包含各互補(bǔ)接合特征組的部分。例如，相同半球形半體60可包含:一部分上的插舌特征150和在另一部分上的承槽特征160，使得半球形半體60被配置為接合到相同部分。在另一實(shí)施例中，相同半球形半體60可包含:一部分上的銷(xiāo)特征150和在另一部分上的孔特征160，使得半球形半體60被配置為接合到相同部分。在另一實(shí)例中，相同半球形半體60可包含:一部分上的排氣口特征和在另一部分上的盲孔特征，使得半球形半體60配置為通過(guò)插入螺紋緊固件而接合到相同部分。半球形半體60可以通過(guò)激光焊或通過(guò)化學(xué)粘合(例如膠水或環(huán)氧樹(shù)脂)接合在一起。圖4示出了可能更適合用于通過(guò)激光焊將兩個(gè)半球形半體60接合在一起的替代配置。
[0025]殼體50裝配有排氣口 110。將排氣口 110配置成使得液體、灰塵和污物得以阻擋，但是允許氣體和水蒸氣通過(guò)。合適的排氣口的實(shí)例是戈?duì)柋Ｗo(hù)排氣口，可從馬里蘭州埃爾克頓的W.L.戈?duì)柟精@得。當(dāng)在部分填充有液體的輪胎中使用時(shí)，不透液體的排氣口 110允許監(jiān)控裝置10正常地操作。殼體50可裝配有不止一個(gè)排氣口 110，使得如果在液體環(huán)境中使用監(jiān)控裝置10，至少一個(gè)排氣口總是打開(kāi)以與空氣連通。在一個(gè)實(shí)例中，排氣口 110位于監(jiān)控裝置10的通常相對(duì)的側(cè)面上。
[0026]殼體50可包括排氣口防護(hù)裝置120。排氣口防護(hù)裝置120在排氣口 110上方延伸，并防止排氣口受到碰撞。排氣口防護(hù)裝置120可形成殼體50的大體球形形狀的一部分，從而當(dāng)監(jiān)控裝置10在輪胎20的內(nèi)部上滾動(dòng)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生阻礙。排氣口防護(hù)裝置120可以呈形成為半球形半體60的一部分的懸臂形狀的形式。當(dāng)將兩個(gè)半體接合以形成殼體50時(shí)，懸臂形狀的另一端可由另一半球形半體60支撐。
[0027]排氣口防護(hù)裝置120可在排氣口 110的上方(在這里，液體可聚集并阻塞排氣口110)，在排氣口防護(hù)裝置120與殼體50之間形成空間125。因此，可能必須提供第一排泄口 130和第二排泄口 140，所述排泄口將允許液體從排氣口 110排出。第一和第二排泄口130、140可形成為相同的半球形半體60，或者其可形成為不同的半球形半體60。用于從排氣口 110排