BRPI0500986B1 - sistema sensor de pressão do pneu de montagem externa - Google Patents

Abstract

"sistema sensor de pressão do pneu de montagem externa". trata-se de um sistema sensor de pressão do pneu de montagem externa com um sensor de elasticidade que tem uma característica de deslocamento longitudinal de resistência variável. o sensor de elasticidade é acoplado a um processador que amostra a resistência do sensor de elasticidade periodicamente. o corpo do sensor é unido à parede lateral externa de um pneumático de modo que o corpo seja deslocado pela parede lateral do pneu e a resistência seja uma função da pressão interna do pneu. quando o processador determina que a pressão está abaixo de um valor limite, um gerador de r.f. é ativado pelo processador para gerar um sinal de baixa pressão do pneu. esse sinal é convertido por um receptor em um aviso para o condutor do veículo.

Description

SISTEMA SENSOR DE PRESSÃO DO PNEU DE MONTAGEM

EXTERNA

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a sensores de pressão de pneu automotivos. Mais particularmente, a invenção presente refere-se a um método e um sistema para monitorar a pressão interna dos pneus de veículos utilizando um sensor montado externamente.

Os sistemas de sensores de pressão de pneus são conhecidos e geralmente utilizados para monitorar a pressão de ar interna em pneumáticos individuais de um veículo e para fornecer um sinal de advertência ao condutor do veículo sempre que a pressão de ar interna em um ou mais dos pneus do veículo estiver perigosamente baixa ou alta. 0 sinal de advertência é gerado tipicamente por um gerador de sinais de r.f. controlado por um microprocessador conectado ao sensor da pressão do pneu sempre que a pressão interna do pneu medida pelo sensor se encontrar fora de uma faixa de operação normal predeterminada. Esse sinal de r.f. é transmitido a um receptor montado no veículo, o qual utiliza o sinal de advertência para alertar o condutor do veículo visualmente (ao ativar uma lâmpada ou um aviso de advertência) ou audivelmente (ao ativar um alarme audível), ou ambos.

Os sistemas de pressão de pneu conhecidos empregam tipicamente uma de duas configurações básicas de desenho. 0 primeiro tipo de configuração de desenho emprega um arranjo interno no qual todos os componentes que compreendem as partes transmissoras· de sinais do sistema sensor de pressão do, pneu são posicionados dentro do invólucro do pneu. Em uma instalação típica desse tipo, o sensor de pressão, o gerador de r.f., o microprocessador, e a fonte de alimentação da batería C.C. são instalados fisicamente dentro do invólucro do pneumático antes do pneu ser inflado, geralmente mediante a união desses componentes a uma superfície interna da roda. As configurações de desenho desse primeiro tipo apresentam diversas desvantagens. Primeiramente, a instalação dos componentes do sistema dentro do invólucro do pneu não é simples, requer uma atenção cuidadosa quanto à localização e à montagem dos componentes, e aumenta o custo de fabricação de todo o automóvel. Além disso, muitos veículos utilizam pneus com cintas de aço, que interagem de uma maneira nociva com os sinais de r.f. gerados internamente ao pneu. Adicionalmente, quando a bateria ou um dos outros componentes do sistema falha, a substituição do componente defeituoso requer que o pneu afetado seja removido da roda antes que a substituição possa ser feita, o que é dispendioso e demorado. O segundo tipo de configuração básica de desenho utilizado para os sistemas atuais de sensor de pressão do pneu emprega componentes que são montados em uma tampa que é unido de maneira rosqueável à extremidade exterior exposta da haste de válvula do pneu. Embora esse arranjo de desenho evite as desvantagens observadas acima associadas com sistemas de monitoramento de pressão do pneu internamente montados, ele introduz as seguintes desvantagens adicionais. Primeiramente, uma vez que o sistema de monitoramento da pressão é suportado pela haste de válvula externamente projetada, a força de aceleração produzida pela roda e pelo pneu girando, a qual pode atingir um valor de 200 g, pode prejudicar bastante a exatidão do sistema sensor. Além disso, os componentes do sistema podem facilmente ser inadvertidamente perdidos ou roubados.

Os esforços para obter um sistema de monitoramento da pressão do pneu simples embora preciso e durável sem as desvantagens observadas acima não foram bem sucedidos até a presente data.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO A invenção compreende um método e um sistema para monitorar a pressão interna dos pneus de um veiculo que emprega componentes montados externamente que são relativamente simples e baratos de fabricar e instalar em um veiculo, os quais propiciam leituras internas exatas da pressão do pneu, o qual pode ser substituído de maneira barata e facilmente em caso de falha, e os quais não apresentam as desvantagens observadas acima nos sistemas conhecidos.

Em um aspecto o mais amplo, a invenção compreende um sistema sensor de pressão de pneu de montagem externa que tem um elemento sensor de deslocamento de resistência variável para fornecer valores de resistência indicativos da pressão interna do pneu quando acoplado a uma superfície externa da parede de um pneu pneumático. 0 elemento sensor de deslocamento de resistência variável tem uma característica de resistência variável que é essencialmente linear com o deslocamento longitudinal. Um processador é acoplado ao elemento sensor de deslocamento e converte os valores da resistência que correspondem à pressão interna inadequada do pneu em sinais de ativação do gerador de r.f.. Os sinais de ativação do gerador de r.f. são acoplados a um circuito gerador de r.f. que transmite um sinal de advertência da pressão baixa do pneu quando ativado pelo processador. 0 sensor de deslocamento de resistência variável, o processador e o circuito gerador de r.f. são todos montados preferivelmente em um substrato flexível de modo que uma unidade completa possa ser fixada facilmente à parede lateral externa do pneu. A invenção inclui adicionalmente uma fonte de alimentação C.C. tal como uma bateria para fornecer a energia elétrica ao sensor de deslocamento de resistência variável ao processador e ao circuito gerador de r.f..

Na realização preferida, o processador também inclui circuitos de determinação de valores para determinar os valores máximos e mínimos da resistência fornecidos pelo sensor de deslocamento de resistência variável durante uma volta de um pneumático e para calcular a diferença entre o os valores máximos e mínimos da resistência. Os circuitos de comparação no processador comparam a diferença com um valor limite predeterminado. Quando a diferença é maior do que o valor limite predeterminado, o processador ativa o gerador de r. f. . 0 processador inclui adicionalmente circuitos de controle para controlar a operação dos circuitos determinadores de valores e dos circuitos de comparação de acordo com o valor da diferença. Os circuitos de controle atrasam a operação dos circuitos determinadores de valores e dos circuitos de comparação por um primeiro período de tempo, por exemplo, um minuto, quando a magnitude da diferença não excede o limite, e atrasam a operação dos circuitos determinadores de valores e dos circuitos de comparação por um segundo período de tempo mais curto, por exemplo, dez segundos, quando o valor da diferença excede o limite. A invenção inclui adicionalmente circuitos receptores para converter o sinal de advertência da pressão baixa do pneu em um sinal indicador de advertência para operar um alarme visível ou audível do condutor do veículo. A invenção apresenta uma solução conveniente ao problema de monitorar a pressão interna do pneu nos veículos equipados com pneumáticos. 0 sistema pode ser instalado durante a fabricação de um veículo novo ou como um artigo de venda posterior. A invenção evita a necessidade de desmontar o pneu da roda para instalar ou substituir um componente gasto, o que é especialmente útil quando é substituída a fonte de alimentação da bateria de C.C.. Adicionalmente, os veículos existentes sem sistemas sensores da pressão do pneu podem ser facilmente adaptados com um sistema do estado da técnica a um custo relativamente baixo. Isto é particularmente vantajoso nas jurisdições que exigem dispositivos de advertência de pressão baixa do pneu em todos os veículos de estrada.

Para uma compreensão mais ampla da natureza e das vantagens da invenção, deve ser feita referência à descrição detalhada a seguir tomada conjuntamente com os desenhos em anexo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A FIGURA 1 é uma vista esquemática de um sistema de monitoramento de pressão do pneu simples de acordo com a invenção; a FIGURA 2 é uma vista em perspectiva de um pneu e de uma roda do veículo que mostra o sistema de monitoramento da pressão montado no mesmo; a FIGURA 3 é uma vista secional tomada ao longo das linhas 3-3 da FIGURA 2; a FIGURA 4 é um diagrama de blocos do sistema de monitoramento da pressão do pneu de acordo com a invenção; e as FIGURAS 5A e 5B são vistas esquemáticas que ilustram a variação dos valores da resistência do sensor com a posição angular da roda para um pneu corretamente inflado e um pneu sub-inflado, respectivamente.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS REALIZAÇÕES PREFERIDAS

Voltando aos desenhos, a Figura 1 é uma vista esquemática da parte do sensor de pressão de um sistema de monitoramento da pressão do pneu de acordo com a invenção. Conforme observado nessa figura, o sensor da pressão, designado genericamente pela referência numérica 10, inclui um sensor de elasticidade 12, um circuito integrado 14 que incorpora o cálculo da pressão, os circuitos de geração de sinais e transmissão de r.f., uma antena 15 e uma fonte de alimentação de bateria de C.C. 16. Todos os quatro componentes principais do sensor são carregados por um membro de base ou substrato flexível 17 montado na superfície externa 18 da parede lateral 19 do pneu do veículo. O sensor de elasticidade 12 é um componente conhecido que tem a propriedade de uma resistência ôhmica que varia em uma proporção previsível com o deslocamento longitudinal linear do corpo do sensor. Uma vez que o corpo do sensor de elasticidade 12 é fixado na superfície externa 18 da parede lateral 19 do pneu, o comprimento desse corpo irá mudar quando a parede lateral 19 do pneu se expandir ou contrair. A proporção da expansão ou da contração da parede lateral 19 do pneu, que é uma função da pressão interna do pneu e da posição angular do pneu, é correlacionada com os valores da resistência que são medidos periodicamente para o sensor de elasticidade 12. Desse modo, com a medição periódica do valor da resistência do sensor de elasticidade 12 com o passar do tempo, a pressão interna do pneu também pode ser monitorada com o passar do tempo. A variação da resistência do sensor de elasticidade 12 na faixa prevista dos valores de deslocamento longitudinal no uso real da invenção pode ser escolhida de modo que seja essencialmente linear, o que simplifica a calibração do sensor de pressão 10. 0 sensor de elasticidade 12 é preferivelmente um sensor de elasticidade Merlin disponível junto à Merlin Systems Corp. Ltd de Plymouth, Inglaterra. Outros sensores de resistências variáveis equivalentes podem ser utilizados, conforme desejado.

Com referência às Figuras 2 e 3, o sensor de pressão 10 é preso firmemente à parede lateral 19 do pneu em qualquer maneira apropriada. Por exemplo, um adesivo à base de epóxi ou silicone durável forte pode ser aplicado às superfícies confrontantes do substrato 17 do sensor de pressão e da parede lateral 19 do pneu e ser colocado para curar sob pressão. Uma ligação térmica também pode ser empregada, ao se utilizar os materiais de substrato 17 que são termicamente compatíveis com os materiais da parede lateral do pneu para finalidades de ligação térmica. A Figura 4 é um diagrama de blocos da invenção. Conforme observado nessa figura, o sensor de elasticidade 12 é acoplado eletricamente a um circuito de ponte de resistência convencional 31. A saída do circuito de ponte 31 é acoplada a um microcontrolador 32. Energia elétrica C.C. é alimentada diretamente ao microcontrolador 32 da batería 16. 0 microcontrolador 32 controla a aplicação da alimentação de C.C. à ponte 31 e um transmissor de r.f. 34. A saída do transmissor de r.f. 34 é acoplada à antena 15. 0 circuito de ponte 31, o microcontrolador 32, e o transmissor de r.f. 34 são todos incorporados preferivelmente no circuito integrado 14. Alternativamente, o circuito de ponte 31 e o transmissor de r.f. 34 podem ser incorporados em invólucros separados, se desejados. Conforme observado acima, todos os componentes da invenção são montados preferivelmente em um substrato flexível 17 (mostrado na Figura 1) para facilitar a instalação na parede lateral 19 do pneu.

As Figuras 5A e 5B ilustram o processo de medição da resistência para duas condições diferentes da pressão do pneu: a pressão do pneu dentro de uma faixa aceitável de pressões (Figura 5A); e a pressão do pneu abaixo de um valor mínimo aceitável (Figura 5B). Na condição aceitável da pressão do pneu ilustrada na Figura 5A, o valor da resistência medida do sensor de elasticidade 12 varia entre um máximo R max quando o sensor de pressão 10 encontra-se a uma distância mínima do pavimento e sujeito ao deslocamento máximo (adjacente ao pavimento) , e um mínimo R min em que o sensor de pressão 10 encontra-se a uma distância máxima do pavimento e sujeito ao deslocamento mínimo, O parâmetro que é utilizado para computar a pressão do pneu é a diferença R = (R max) - (R min) . Esse parâmetro é calculado pelo microcontrolador 32. Quando esse valor situa-se dentro de uma faixa predeterminada, como é o caso ilustrado na Figura 5A, nenhum sinal é transmitido da antena 15, uma vez que a pressão interna do pneu está situada dentro da faixa permitida. Quando o valor de R é maior do que um valor predeterminado, o microcontrolador 32 ativa o transmissor de r.f. 34, que causa um sinal da pressão baixa ser transmitido da antena 15. Esse sinal de baixa pressão é recebido pelos circuitos receptores na placa convencionais (não mostrados), os quais convertem o sinal de baixa pressão em um sinal de advertência perceptível, tal como um indicador visível, um alarme audível, ou ambos. Geralmente, os circuitos receptores incluem um decodificador para decodificar o sinal de baixa pressão em uma forma que possa ser utilizada para operar o indicador de advertência. Os exemplos representativos de tais receptores são ilustrados e descritos nas patentes U.S. N° 5.900.808; 6.175.301; e 6.453.737. Uma vez que os circuitos receptores são convencionais e bem conhecidos dos elementos. versados na técnica, considera-se que uma descrição adicional seja desnecessária.

Para conservar a energia da batería, as medições da resistência podem ser feitas periodicamente, e não continuamente. Por exemplo, um valor inicial de R pode ser calculado primeiramente. Se o valor de R for menor do que o valor limite, o microcontrolador 32 irá aguardar um minuto, e então dar-se-á prosseguimento com um outro cálculo do parâmetro R. Se todos os resultados do cálculo em um valor de R que excede o valor limite, o microcontrolador 32 irá aguardar um período mais curto (dez segundos) e então irá fazer um outro cálculo do parâmetro R. Se que o resultado for um outro valor de R que excede o valor limite, o microcontrolador 32 ativa o transmissor de r.f. para gerar um sinal de baixa pressão do pneu. Se o resultado for um valor sucessivo de R que não excede o valor limite, o microcontrolador 32 irá aguardar um minuto, e então dar-se-á prosseguimento com o cálculo seguinte.

Embora a realização preferida tenha sido descrita até o presente como uma unidade simples para um pneu, na prática cada pneu de um veiculo será equipada com um sistema sensor de pressão do pneu.. Vários arranjos de codificação podem ser feitos para identificar cada sensor individual de maneira singular, e o indicador de advertência pode ser configurado para identificar o pneu particular que está sub-inflado presentemente.

Como ficará agora aparente, a invenção apresenta um sistema sensor de pressão de pneu interno de baixo custo que seja relativamente simples de instalar em um pneu do veiculo sem requerer a remoção do pneu da roda. Além disso, o sensor de pressão do pneu de acordo com a invenção pode ser instalado no pneu do veiculo durante a fabricação do pneu, caso desejado. Adicionalmente, a substituição da batería ou outros componentes falhos do sistema pode ser feita sem a necessidade para remover o pneu da roda, o que simplifica o reparo ou a substituição de todo o sistema e desse modo reduz o custo de manutenção. Por último, a invenção apresenta um sistema preciso e confiável para monitorar a segurança do pneu em todos os veículos que utilizam pneumáticos.

Embora a invenção tenha sido descrita com referência a uma realização preferida particular, várias modificações, realizações alternativas e equivalentes podem ser empregados, conforme desejado. Por exemplo, embora a invenção tenha sido descrita com referência ao uso de adesivos e de ligação térmica para unir o sensor à parede lateral do pneu, outras técnicas conhecidas podem ser empregadas, caso sejam julgadas apropriadas, para a finalidade de unir o sensor à parede lateral do pneu. Portanto, o acima exposto não deve ser interpretado como limitador da invenção, a qual é definida pelas reivindicações em anexo.

REIVINDICAÇÕES

Claims (10)

1. SISTEMA SENSOR DE PRESSÃO DO PNEU DE MONTAGEM EXTERNA, caracterizado pelo fato de compreender: um elemento de sensor de deslocamento de resistência variável para fornecer os valores da resistência indicativos da pressão interna do pneu quando acoplado a uma superfície externa da parede de um pneumático; um processador acoplado ao dito elemento sensor do deslocamento para converter os valores da resistência que correspondem à pressão interna do pneu inadequada em sinais de ativação do gerador de r.f.; e um circuito gerador de r.f. para transmitir um sinal de advertência de baixa pressão do pneu quando ativado pelo dito processador.

2. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o dito elemento sensor de deslocamento de resistência variável tem uma característica de resistência variável que é essencialmente linear com o deslocamento longitudinal.

3. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o dito sensor de deslocamento de resistência variável, o dito processador e o dito circuito gerador de r.f. são montados em um substrato flexível.

4. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de incluir adicionalmente uma fonte de alimentação C.C. para alimentar a energia elétrica ao dito sensor de deslocamento de resistência variável, ao dito processador e ao dito circuito gerador de r.f..

5. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o dito processador inclui adicionalmente circuitos determinadores de valores para determinar os valores de resistência máximos e mínimos fornecidos pelo dito sensor de deslocamento de resistência variável durante uma volta de um pneumático e para calcular a diferença entre os ditos valores máximos e os ditos valores mínimos da resistência.

6. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que o dito processador inclui adicionalmente circuitos de comparação para comparar a dita diferença com um valor limite predeterminado e para ativar o dito gerador de r.f. quando a dita diferença for maior do que o dito valor limite predeterminado.

7. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que o dito processador inclui adicionalmente circuitos de controle para controlar a operação do dito circuito determinador de valores e dos ditos circuitos de comparação de acordo com o valor da dita diferença. .

8. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que os ditos circuitos de controle retardam a operação dos ditos circuitos determinadores de valores e dos ditos circuitos de comparação por um primeiro período de tempo em que a magnitude da dita diferença não excede o dito limite, e retarda a operação dos ditos circuitos determinadores de valores e dos ditos circuitos de comparação por um segundo período de tempo em que o valor da dita diferença excede o dito limite.

9. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que o dito primeiro período de tempo é maior do que o dito segundo período de tempo.

10. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o dito sistema sensor de pressão inclui adicionalmente circuitos receptores para converter o dito sinal de advertência de baixa pressão do pneu em um sinal indicador de advertência.