CN105270110A - 轮胎压力传感器组件 - Google Patents

Abstract

公开一种轮胎压力传感器组件，具体地，公开一种轮胎压力传感器组件和维修所述组件的方法。所述轮胎压力传感器组件包括适配器壳体，其包括内部腔室和将所述腔室连接至所述壳体外部的流道；以及阀芯，其与所述流道相联。所述轮胎压力传感器组件还包括压力传感器，其位于所述适配器壳体的所述腔室内，并进一步与阀芯相联；以及盖，其能够将所述压力传感器的至少一部分密封于所述壳体的所述腔室内。

Description

轮胎压力传感器组件

技术领域

本发明主要涉及一种压力测量传感器，特别是轮胎流体压力测量传感器组件。

背景技术

压力监测系统通常用于测量气体或液体压力，如气压。例如，轮胎压力监测系统(TPMS)测量机器轮胎的充气压力。充气压力信息有助于保持最佳轮胎性能，避免不必要的磨损。

知道机器的非公路(OTR)轮胎内的压力、有时是温度，可以帮助机器所有者或操作者延长机器轮胎的使用寿命，进而提高机器的生产能力。OTR轮胎经常被用于诸如采矿、建筑、农业或运输等行业的机器中。例如，上述机器可以是一辆非公路卡车或土方机器，如轮式装载机、挖掘机、自动倾卸卡车、反铲挖土机、自动平地机、拖拉机、收割机、材料装卸机等。

有些情况下，OTR轮胎的直径可能超过6英尺，其对应的轮辋直径为3英尺及以上。由于这类OTR轮胎的尺寸，这种OTR轮胎无法像普通汽车上的轮胎一样拆卸。因此，要在生产场所更换机器上的OTR轮胎或给OTR轮胎充气可能也很困难。可能没有合适的工具，环境因素可能会让这项工作变得复杂。另一方面，如果已经知道OTR轮胎的压力正在减小，就需要在方便的时间、在服务设施内修理或更换OTR轮胎，同时也可以提高机器的可用性。

如上所述，知道轮胎压力可以防止损耗轮胎使用寿命并/或降低保养和维修成本。已经有许多不同的轮胎压力传感器组件被用于测量轮胎压力。例如，美国专利No.7,667,583(“Petrucelli”)，公布日期2010年2月23日，公开了一种轮胎压力计。Petrucelli的专利中，图1示出一种代替传统轮胎阀杆的传统盖的轮胎压力计。

虽然在现有技术的TPMS已经有了一定程度的应用，但仍然需要一种轮胎压力传感器组件，其可以基于外部温度波动或碎片引起的损坏减少压力传感器的不准确测量。因此，本发明披露的轮胎压力传感器组件和更换轮胎压力传感器组件或其中设备的方法针对克服现有轮胎压力传感器组件的一个或多个不足。

发明内容

一方面，本发明描述了一种轮胎压力传感器组件，其包括适配器壳体、腔室、阀芯、压力传感器和盖。所述适配器壳体限定穿过所述适配器壳体的流道、和腔室。所述阀芯与所述适配器壳体流道相联。所述压力传感器与所述适配器壳体的所述腔室相联，并进一步与所述阀芯相联。所述盖能够将所述压力传感器的至少一部分密封于所述适配器壳体的所述腔室内。

另一方面，本发明描述了一种维修轮胎压力传感器组件的方法。所述方法包括移除盖，所述盖能够将压力传感器的至少一部分密封于与轮辋密封接合的适配器壳体的腔室内。所述适配器壳体包括流道，其在所述适配器壳体的第一端与所述轮辋内表面流体连通，并且在所述适配器壳体的第二端与所述腔室流体连通。移除所述压力传感器，将新传感器或维修过的传感器安置于所述腔室内。

发明内容的目的在于简单介绍精选的一些构思，这些构思将在下面的具体实施方式中进一步描述。本发明内容并非意在确定所要求保护主题的关键或必要特征，也非意在用于限定所要求保护主题的范围。此外，所要求保护的主题不局限于解决本发明中任何部分提到的任何或全部不足的限制。

附图说明

图1示出轮辋和轮胎组件以及轮胎压力传感器组件的外部透视图。

图2示出轮胎压力传感器组件示例性实施方式的分解透视图。

图3示出图2中轮胎压力传感器组件的截面图。

图4示出根据一种替代结构的轮胎压力传感器组件的截面图。

图5示出图2中轮胎压力传感器组件不含压力传感器的截面图。

图6示出根据一种替代结构的轮胎压力传感器组件的截面图。

图7示出一种示例性轮胎压力监测系统。

图8示出一种维修轮胎压力传感器组件示例性方法的框图。

具体实施方式

本发明披露了一种可以附接至轮辋内部的轮胎压力传感器组件。图1示出OTR轮辋和轮胎组件110的外部透视图。轮辋和轮胎组件110包括轮胎111、轮辋113以及附接至轮辋113内表面的轮胎压力传感器组件116。轮胎111可以是橡胶的，并且可以附接有轮辋113。轮辋113可以包括柱表面，其能够围绕轴线A旋转；安装法兰(未示出)，其从柱表面沿径向向内延伸以将轮辋113连接至机器(未示出)；以及轮胎接合法兰108，用于接合轮胎111的侧壁。流体，一般是空气，被引入轮胎111和轮辋113之间的空间内，以将轮胎111充气至所需压力。典型的OTR轮胎可以被充压的压力介于约85-185磅/平方英寸("psig")的表压。轮胎111的推荐压力可以根据机器的尺寸和轮胎111的构造而有所不同。适当充压的OTR轮胎有助于延长OTR轮胎的寿命，进而提高相关机器的生产能力。

此外，图1示出轮胎压力传感器组件116附接至轮辋113，并且延伸通过轮辋113的柱表面。公开的轮胎压力传感器组件116可以定位在轮辋113的任意位置上，但优选以方便进行维修的方式定位。

图2及图3示出图2中安装到轮辋和轮胎组件110上的轮胎压力传感器组件116的分解透视图和截面图。垫圈(grommet)117可以是弹性垫圈(例如橡胶垫圈)，其能够在第一端114与轮辋113接合。垫圈117用于帮助将轮胎压力传感器组件116密封到轮辋113上，并且，如图所示，可以适配在适配器壳体119的第一端114上。除了垫圈117之外或作为垫圈117的替代，适配器壳体119可以螺纹拧入轮辋113中、焊接至轮辋113或以其他方式附接至轮辋113。图4示出一种带螺纹138的示例性替代轮胎压力传感器组件137，螺纹138能够与轮辋113中对应的螺纹啮合。

再次参见图3，适配器壳体119限定流道131和腔室135。流道131与腔室135通过轮辋113流体连通。阀芯121(在一些实施例中可以包括美式(Schrader)阀或法式(Presta)阀)与适配器壳体119结合，使得阀芯121至少部分设置在适配器壳体119的流道131内。阀芯121能够与与轮辋113结合的轮胎111的轮胎腔室134流体连通。如图3所示，阀致动器136被包含于阀芯121中，由压力传感器125按下。

轮胎压力传感器组件116还包括O型环123，O型环123可以设置在槽118中，槽118形成于适配器壳体119内，并能够接纳O型环123。轮胎压力传感器组件116的压力传感器125可以至少部分地设置在适配器壳体119的腔室135内。压力传感器125可以由几种元件组成，下面将结合图7进一步说明。O型环123可以与适配器壳体119和检修盖127接触，从而帮助密封腔室135，防止在检修盖127被使用时流体泄漏至外面。检修盖127能够将压力传感器125密封在适配器壳体119的腔室135内。

轮胎压力传感器组件116可以包括锁紧螺母129。锁紧螺母129可以移除，并且，如上所述，能够在锁紧在检修盖127上时帮助密封腔室135。锁紧螺母129可以螺纹拧入或以其他方式附接至适配器壳体119。检修盖127可以足够耐用以保护压力传感器125免受恶劣环境和碎片的损害。检修盖127可以由非金属材料制成，例如塑料(例如玻璃纤维尼龙)。检修盖127可以由在密封腔室135时能将外部温度变化对空气的影响最小化的材料制成。检修盖127和锁紧螺母129的功能可以合而为一。例如，检修盖127可以包括螺纹或能够帮助密封腔室135，但同时允许检修盖127能够移除的其他密封结构。

压力传感器125能够测量腔室135内的压力，并提供代表检测压力的输出信号。假定腔室135内的压力约等于与轮辋113相联的轮胎111内的区域134内的压力。压力传感器125也能够测量腔室135内流体的温度，假定其约等于轮胎111内的温度。压力传感器125可移除地与适配器壳体119相联。若压力传感器125位于腔室135内，压力传感器125能够按压阀致动器136，并允许来自轮胎111的流体进入腔室135中。来自轮胎111的流体可以填充腔室135，使得压力传感器125可以测量轮胎111的流体压力。

在图3和4中，阀致动器136被按下，使腔室135与轮胎111的流体承压区流体连接。例如，当位于端部133的阀致动器136被抵着弹簧132的推力按下以将阀致动器136保持在默认关闭位置时，阀面128可以运动远离阀座122。检修盖127和锁紧螺母129可以抵靠阀致动器136上弹簧132的推力将压力传感器125保持就位。由于阀面128运动远离阀座122，产生了一个开口，导致流体通过流道131在腔室135和轮胎111的加压内部之间运动。

图5示出轮胎压力传感器组件116的截面图，其中未放置压力传感器125。如图5所示，由于没有压力传感器125或其他物体位于阀致动器136的端部133上，阀致动器136位于默认关闭位置。阀芯121可以包括由弹簧132辅助的提升式阀，其将阀芯121保持在默认关闭位置。在默认关闭位置，阀面128靠在阀座122上，不允许流体，诸如来自轮胎腔室134的流体，进入腔室135。

图6示出本发明所讨论的轮胎压力传感器组件150的替代实施方式。在本实施方式中，平头(truncated)适配器壳体151可以通过焊接、紧固、胶粘或其他方式附接至轮辋155，轮辋155位于既有阀芯154上方，阀芯154典型地用于增加或移除轮胎腔室157的压力。阀芯154与平头适配器壳体151相联，使得阀芯154朝外的一面被平头适配器壳体151包围，并且至少一部分位于轮辋155的流道156内。阀芯154设置为与与轮辋155结合的轮胎111的轮胎腔室157流体连通。如图6所示，阀致动器158包含于阀芯154中，由压力传感器159按下进入打开位置。轮胎压力传感器组件150可以包括锁紧螺母152。锁紧螺母152可以移除，并且，如上所述，能够在锁紧在检修盖153上时帮助密封腔室160。锁紧螺母152可以螺纹拧入或以其他方式附接至平头适配器壳体151。如本发明中其他实施方式所述，在安装时，检修盖153能够按压压力传感器159，压力传感器159又按压阀致动器158，使其进入打开位置，从而允许来自轮胎111的流体进入腔室160。来自轮胎111的流体可以填充腔室160，使得压力传感器159可以测量轮胎腔室157内的流体压力。

图7示出轮胎压力监测系统(TPMS)17的实施例。网络5可以与服务器11、计算机20及压力传感器125通信连接。压力传感器125可以定位于轮胎压力传感器组件116内。监测器47与计算机20通信连接。监测器47可以显示压力传感器125的状态。

压力传感器125可以与计算机20无线通信，从而报告气压、温度或其他所需的测量数据。压力传感器125可以包括收发器4，其能够在压力传感器125和服务器11之间传递信号。压力可以由位于压力传感器125内的模块7(例如压电模块)来测量。温度可以由位于压力传感器125内的模块6(例如热电偶)来测量。压力传感器125可以通过附接至轮胎压力传感器组件116的显示器15进行通信。显示器15可以集成到压力传感器125中或通过其他方式与压力传感器125通信连接。如果显示器15被集成到压力传感器125中，检修盖127可以用透明材料制成，以便在检修盖打开时可以看到显示器15。

服务器11可以接收并处理关于一个或多个压力传感器的信息，例如压力传感器125的信息。服务器11可以处理数据并保留来自压力传感器125的测量读数的历史记录。压力传感器125可以直接或间接地将测量的压力或环境读数(例如腔室135内流体的温度)传送给服务器11或计算机20。压力传感器125也可以传送自己的位置信息，例如是否位于轮胎压力传感器组件116内。

本发明中所描述的通信路径可以是有线或无线的。本发明所讨论的系统和子系统可以分布或集成在一个设备中。本发明所披露的实施例也可以应用到其他可以使用轮胎压力监测系统的机器中。

工业实用性

总的来说，本发明所描述的技术在很多条件下都具有工业实用性，例如，但不限于，缩短更换或维修压力传感器的时间，同时避免损害压力传感器。其工业实用性几乎可以扩展到使用轮胎的机动运输平台中的所有轮胎，所述机动运输平台包括汽车、公共汽车、卡车、拖拉机、工业作业器械及大多数农业、采矿及建筑用非公路机器中。

与附接至阀杆的端部上的压力传感器相比，本发明披露的轮胎压力传感器组件116允许更好地保护压力传感器125免受外部碎片损害。此外，对于轮胎压力传感器组件116来说，不存在一些传统轮胎压力传感器装置中常见的由于延伸阀杆损坏而发生故障或不能操作的风险。

图8示出维修轮胎压力传感器组件116的示例性方法140。在步骤141中，可以移除检修盖127。检修盖127可以通过拧松锁紧螺母129移除，锁紧螺母129可以将检修盖127的法兰压靠在适配器壳体119的一面上。在步骤142中，压力传感器125可以从腔室135中移除。压力传感器125可以移除，从而进行替换、维修或其他对压力传感器125进行的调整或保养。例如，如图7所示，为压力传感器125提供电力的电池3可以替换，从而恢复压力传感器125的功能。

在步骤143中，流体被限制从轮胎111逸出。关于步骤143，阀芯121能够防止大量流体从与腔室135流体连通的轮胎111中逸出。例如，阀芯121可以是弹簧阀芯(如美式阀)，当阀芯121的阀致动器136没有被压力传感器125按下时，阀芯121密封在轮胎111和腔室135之间流动的流体。在步骤144中，压力传感器125可以进行替换、维修或其他保养并放回腔室135中。

在步骤145中，压力传感器125被流体密封在腔室135中。检修盖127可以安装为流体密封腔室135，锁紧螺母129可以按将检修盖127固定在适配器壳体119上的方式安装。在步骤146中，允许流体从轮胎111逸出到腔室135中。压力传感器125可以用于按压阀致动器136，阀致动器136允许流体填充腔室135。在步骤146中，压力传感器125可以用于测量与轮辋113结合的轮胎111的气压。

与现有轮胎压力传感器组件相比，轮胎压力传感器组件116和方法140可以缩短对压力传感器125进行更换、维修或其他保养所消耗的时间。轮胎压力传感器组件116可以用来替代阀杆。例如，当检修盖127和压力传感器125被移除时，可以通过阀芯121和流道131对轮胎111加压。

应当领会的是，以上说明提供了本发明所述系统的实施例、结构和方法。但是，可以预期的是，本发明的其他实现方式在细节上可能会与上述实施例有所不同。对发明内容或其实施例的引用均旨在引用当时讨论的特定实施例，并非意在暗示对本发明范围的任何更一般的限定。除另有说明外，所有针对某些特征的区别性及贬低性语言均意在表明对这些特征不是优选的，并非意在将这些特征完全排除在本发明的范围之外。

本发明中所引用的数值范围，其目的仅在于作为逐个引用该范围内每个数值的简捷方法，除非另有说明，并且该范围内的每个单独数值都应被理解为在本发明中已经单独引用。除非另有说明或与本发明明显相矛盾，本发明中所描述的所有方法都可以任何适当顺序执行。

Claims (10)

1.一种轮胎压力传感器组件，所述轮胎压力传感器组件包括：

适配器壳体，其至少部分限定内部腔室及将所述腔室连接至所述适配器壳体外部的流道；

阀芯，其与所述流道相联，所述阀芯在所述腔室和所述适配器壳体的外部之间提供选择性的流体连通；

压力传感器，其与所述适配器壳体的所述腔室相联，并进一步与所述阀芯相联；以及

盖，其适用于将所述压力传感器的至少一部分密封于所述适配器壳体的所述腔室内。

2.根据权利要求1所述的轮胎压力传感器组件，其中，所述适配器壳体能够在第一端与轮辋接合。

3.根据权利要求2所述的轮胎压力传感器组件，其中，所述流道设置为通过所述轮辋的内表面流体连通。

4.根据权利要求3所述的轮胎压力传感器组件，其中，所述阀芯设置为与联接至所述轮辋的轮胎的流体压力区域流体连通。

5.根据权利要求1所述的轮胎压力传感器组件，其中所述阀芯至少部分被设置在所述流道内。

6.一种维修轮胎压力传感器组件的方法，所述方法包括：

移除盖，所述盖能够将第一压力传感器的至少一部分密封于与轮辋密封接合的适配器壳体的腔室内，所述适配器壳体包括流道，其与所述轮辋的内表面在所述适配器壳体的第一端流体连通，并与所述腔室在所述适配器壳体的第二端流体连通；

移除所述第一压力传感器；以及

将第二压力传感器放置于所述腔室中。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第二压力传感器是维修后的所述第一压力传感器。

8.根据权利要求6所述的方法，还包括放置所述盖以密封所述腔室。

9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述盖是非金属的。

10.根据权利要求6所述的方法，还包括通过所述流道加压附接至所述轮辋的轮胎。