CN107650586A - 自我检测胎压的轮胎 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种自我检测胎压的轮胎。此轮胎适于嵌入至一轮毂，且包括胎体、钢丝层以及胎压检测器。其中胎体包括适于与地面直接接触的胎面胶、适于与轮毂结合固定的胎唇部以及分别从两侧连接胎面胶与胎唇部的两胎侧结构体；钢丝层被包覆于胎体之内；胎压检测器设置于所述两胎侧结构体的两外侧表面上或者两外侧表面之间，且至少与其中的一个胎侧结构体固定连接。本公开所提供的自我检测胎压的轮胎不需要额外安装胎压检测器，且又不容易因环境变化而使胎压检测能力受到破坏。

Description

自我检测胎压的轮胎

技术领域

本发明涉及胎压检测领域，具体涉及一种自我检测胎压的轮胎。

背景技术

轮胎的异常问题一直是所有驾驶者最为担心也最难预防的问题之一。为了解决此问题，现有胎压检测系统(Tire pressure Monitoring System，TPMS)可以用于协助驾驶人监测胎压状况，以尽可能保持标准的胎压并且及时发现车胎漏气。

现有的胎压检测系统可分为直接式与间接式。间接式的胎压检测系统通过车辆防滑刹车系统(Anti-skid Brake System，ABS)的轮速感测器根据各轮胎之间轮速的差别来判断是否存在轮胎胎压不足的现象；直接式的胎压检测系统通过安装在每个轮胎上的压力感测器直接检测胎压，并在有异常状况出现时直接传输信息到驾驶者的接收器上。由于间接式的胎压检测系统无法同时检测到两个以上胎压不足的轮胎，所以目前市场上以直接式的胎压检测系统为主流。

现有的直接式胎压检测系统分成胎外式胎压检测系统以及胎内式胎压检测系统两种。胎外式胎压检测系统是直接将轮胎的气嘴盖换上胎压检测器，而胎内式胎压检测系统则是将轮胎的气嘴座换成胎压检测器，以使胎压检测器伸入至轮毂与轮胎之间的空间中而得以检测轮胎的压力。然而，胎内式胎压检测系统的安装十分不方便，而胎外式胎压检测系统虽然安装方便，但却容易因暴露在多变的环境中而造成损坏。因此，如何提供便利且不容易因环境变化而造成损坏的胎压检测装置，就是一个值得努力的研究方向。

发明内容

有鉴于现有技术的缺陷，本发明所提供的自我检测胎压的轮胎不需要额外安装胎压检测器，且又不容易因环境变化而使胎压检测能力受到破坏。

在一个实施例中，本发明提出一种自我检测胎压的轮胎。此轮胎适于嵌合固定至一轮毂，且包括胎体以及胎压检测器。其中胎体包括适于与地面直接接触的胎面胶、适于与轮毂结合固定的胎唇部以及分别从两侧连接胎面胶与胎唇部的两胎侧结构体，每一个胎侧结构体包括一个外侧表面与一个内侧表面，此两胎侧结构体的两内侧表面相对；胎压检测器设置于所述两胎侧结构体的两外侧表面上或者两外侧表面之间，且与其中一胎侧结构体固定连接。

在一个较佳实施例中，上述轮胎还包括被包覆于胎体之内的一个钢丝层，而胎压检测器被设置于任一胎侧结构体的内侧表面与钢丝层之间，或者胎压检测器被设置于任一胎侧结构体的外侧表面与钢丝层之间。

在此较佳实施例中，胎压检测器还可以包括一块电路板、一个压力检测晶片、一个保护层以及一个无线传输装置。压力检测晶片设置于电路板上，且具有一压力检测区域以检测此压力检测区域所受的压力。保护层遮盖压力检测晶片以及电路板的至少其中一部分，并且在与压力检测区域相对应之处设置一道气体通道。无线传输装置电性耦接至电路板，并具有天线以将压力检测晶片所检测到的压力以无线方式向外传输。其中，与电路板连接的胎侧结构体的内侧表面覆盖于保护层的表面并封闭气体通道的一侧，以使气体通道成为密闭的气室。此外，胎压检测器以前述的钢丝层为天线的一部分。

在一个较佳实施例中，前述的胎压检测器被设置于任一胎侧结构体的内侧表面上。

在此较佳实施例中，胎压检测器还可以包括一块电路板、一个压力检测晶片以及一个无线传输装置。压力检测晶片设置于电路板上，且具有一压力检测区域以检测此压力检测区域所受的压力。无线传输装置电性耦接至电路板，并具有天线以将压力检测晶片所检测到的压力以无线方式向外传输。此外，胎压检测器将前述的钢丝层做为天线的一部分。

因为本发明所提供的自我检测胎压的轮胎内建有胎压检测器，因此不需要额外再进行胎压检测器的安装手续。再者，胎压检测器被设置在轮胎内且与胎侧结构体固接在一起，如此可以减少环境对胎压检测器所造成的影响，进而降低胎压检测器的故障几率。

附图说明

图1为根据本发明一实施例的自我检测胎压的轮胎的剖面图。

图2为根据本发明一实施例的胎压检测器的电路方框图。

图3A为根据本发明一实施例的自我检测胎压的轮胎于设置胎压检测器处的剖面图。

图3B为根据本发明一实施例的自我检测胎压的轮胎于设置胎压检测器处的剖面图。

图3C为根据本发明一实施例的自我检测胎压的轮胎于设置胎压检测器处的剖面图。

图3D为根据本发明一实施例的自我检测胎压的轮胎于设置胎压检测器处的剖面图。

图4为根据本发明另一实施例的自我检测胎压的轮胎于设置胎压检测器处的剖面图。

附图标记说明：

10：轮胎

20：电路板

100：胎体

102：胎面胶

104：胎唇部

106、300、400：胎侧结构体

110：钢丝层

112：钢丝环带

114、116、310、440：胎体钢丝层

130：胎压检测器

150：胎纹

200、304：压力检测晶片

202：压力检测区域

210：无线传输装置

300a、400a：外侧表面

300b、400b：内侧表面

302：电路板

306：保护层

308：气体通道

350：遮蔽段

402、404：区域

410：胎边胶

420：帘布层

430：内面胶

AA’、BB’：剖面线

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与技术效果，在以下配合参考附图的一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

请参照图1，其为根据本发明一实施例的自我检测胎压的轮胎的剖面图。本实施例中的轮胎10包括了胎体100、钢丝层110以及胎压检测器130。胎体100包括胎面胶102、胎唇部104以及胎侧结构体106，其中胎面胶102上刻有胎纹150并适于与地面直接接触，胎唇部104适于与轮胎10的轮毂结合而使轮胎10能固定于轮毂上，胎侧结构体106被设置于胎面胶102的两侧以分别自胎面胶102的左右两侧连接至胎唇部104。钢丝层110被包覆于胎体100之中，且包括设置于胎面胶102之内，胎纹150以下的钢丝环带(Steel Belt)112，以及设置于胎侧结构体106之内的胎体钢丝层(carcass steel layer)114与116。胎压检测器130与胎侧结构体106设置在一起。

必须注意的是，在图1中胎压检测器130的位置仅是简单的示意，其仅代表胎压检测器130会被设置在左侧胎侧结构体106的外侧表面(左侧胎侧结构体106的左表面)与右侧胎侧结构体106的外侧表面(右侧胎侧结构体106的右表面)之间的胎侧结构体内。胎压检测器130在轮胎10中的位置将在图3A～图3C中做更为详细的说明。

请参照图2，其为设置于图1轮胎10之中的胎压检测器130的一实施例的电路方框图。在本实施例中的胎压检测器包括了一片电路板20，以及设置在电路板20上的压力检测晶片200与无线传输装置210。为了检测周遭环境所带来的压力，必须在压力检测晶片200上设置一块压力检测区域202。压力检测区域202能够根据所受的压力的大小而产生出对应的压力信息，此压力信息经过压力检测晶片200的处理之后，会被转换为与其对应的一组电子数据。无线传输装置210电性耦接至压力检测晶片200、从压力检测晶片200接收其产生的电子数据，并将此电子数据以无线方式向外传输。其中，电路板20可以是一般的电路板或者是软式电路板(Flexible PCB)。

接下来请参照图3A，其为根据本发明一实施例的自我检测胎压的轮胎于设置胎压检测器处的剖面图。此图所显示的剖面为如图1的轮胎左侧剖面线AA’到剖面线BB’之间的特定区块；且由于剖面的关系，在图3A中仅显示了胎压检测器中的电路板302以及压力检测晶片304。如图所示，胎侧结构体300包括外侧表面300a与内侧表面300b，胎体钢丝层310设置于外侧表面300a与内侧表面300b之间的胎侧结构体中，胎压检测器则固定连接于胎侧结构体300的内侧表面300b上。其中，胎侧结构体300的外侧表面300a指的是胎侧结构体300与外界环境接触的那一面，而内侧表面300b指的则是胎侧结构体300与轮胎内胎或者轮胎内气体接触的那一面。通过此种设计，胎压检测器可以轻易的感测到轮胎内胎或者轮胎内气体施加在其上的压力大小，并将所测得的压力传送到对应的接收装置，例如：车载轮胎压力显示器。

请参照图3B，其为根据本发明另一实施例的自我检测胎压的轮胎于设置胎压检测器处的剖面图。与图3A所示者相同，胎侧结构体300包括外侧表面300a与内侧表面300b，胎体钢丝层310设置于外侧表面300a与内侧表面300b之间的胎侧结构体中。本实施例与图3A所示之实施例的其中一个不同处在于，在这个剖面处，胎压检测器除了电路板302以及压力检测晶片304之外，还包括一个保护层306。保护层306不但遮盖整个压力检测晶片304，也同时遮盖一部分或整个电路板302，并且在与压力检测晶片304的压力检测区域相对应之处还设置有一条气体通道308。气体通道308可供气体自由流动，并且贯穿整个保护层306。

本实施例与图3A所示之实施例的另外一个不同处在于，胎压检测器被设置在胎体钢丝层310与胎侧结构体300的内侧表面300b之间。压力检测晶片304以及部分电路板302以保护层306用遮盖方式加以保护，使得在轮胎制造过程中，用来制作胎侧结构体300的材料不会接触到被保护层306遮盖的区域(包括压力检测晶片304以及电路板302被保护层306遮盖的那一个部分)。因此，保护层306可以保护需要保护的电路。只要气体通道308直接以内侧表面300b为壁，又或者是如图3B中所示直接在内侧表面300b上开一个小洞(也就是气体通道308在内侧表面300b上的开口)以直接连接到气体通道308，则当轮胎内部的压力改变的时候，气体通道308内的压力也会随之改变。因此，虽然压力检测晶片304是被包覆在胎侧结构体300之内，但仍然可以利用气体通道308与压力检测晶片304接触而检测到轮胎内部的压力。

接下来请参照图3C，其为根据本发明另一实施例的自我检测胎压的轮胎于设置胎压检测器处的剖面图。与图3B所示者相同，胎侧结构体300包括外侧表面300a与内侧表面300b，胎体钢丝层310设置于外侧表面300a与内侧表面300b之间的胎侧结构体中。在这个剖面处，胎压检测器除了电路板302以及压力检测晶片304之外，还包括一个保护层306。保护层306不但遮盖整个压力检测晶片304，也同时遮盖一部分或整个电路板302。与图3B不同之处在于以下几项：首先，本实施例是以检测胎侧结构体形变的形变检测器来做为压力检测晶片304，通过不同轮胎气压而导致胎侧结构体相对呈现不同程度形变，因此，可以通过检测电路板302(或保护层306)的形变，检测出轮胎中的气压是否正常。例如，可以将形变结构设计为振荡电路的一部分，利用形变造成的震荡频率改变来判断是否发生形变现象；或者，可以将形变结构设计成分布性阻抗，使得形变结构改变时会因为截面面积的改变而造成等效阻抗产生变化，进而造成电位出现变化。其次，由于不需要直接依靠气体压力来判断胎压是否正常，因此本实施例中的胎压检测器并不强制设置气体通道，但亦可设置气体通道来作为形变空间而保护电路板302；再者，由于可以不需要设置气体通道，因此胎压检测器可以被设置在胎侧结构体中的任意位置，例如图3C中所示的胎体钢丝层310与胎侧结构体300的外侧表面300a之间。或者，胎压检测器的设置方向可以任意调整，例如在胎压检测器同样被设置在外侧表面300a与胎体钢丝层310之间的时候，可以改使电路板302靠近胎体钢丝层310，并使保护层306远离胎体钢丝层310而改为靠近外侧表面300a。换句话说，不但胎压检测器的位置可以被设置于任意位置，而且胎压检测器的设置方向也可以任意调整。

请参照图3D，其为根据本发明一实施例的自我检测胎压的轮胎于设置胎压检测器处的剖面图。与图3B不同之处在于，气体通道308远离压力检测晶片304的那一端会被制作胎侧结构体300或其它特定的薄材料所覆盖(如图3D所示的遮蔽段350)，使气体通道308形成一封闭气室。此时压力检测晶片304所检测到的压力是气体通道308反应内侧表面300b的轮胎压力而得到的结果。

请参照图4，其为根据本发明另一实施例的自我检测胎压的轮胎于设置胎压检测器处的剖面图。在本实施例中，胎侧结构体400主要包括了胎边胶(Sidewall Rubber)410、帘布层(Polyester)420以及内面胶(Inner Liner)430，而胎压检测器则可以设置在适当的位置上。胎边胶410的一侧相当于胎侧结构体400的外侧表面400a，而内面胶430的一侧则相当于胎侧结构体400的内侧表面。胎压检测器可被设置于外侧表面400a与内侧表面400b之间。举例来说，如图3C所示的胎压检测器可被设置于区域402之中，或被设置在胎边胶410与帘布层420之间的其它位置；在另一个例子中，如图3B或图3C所示的胎压检测器可被设置于区域404之中，或被设置在内面胶430与帘布层420之间的其它位置。此外，胎压检测器与胎体钢丝层440之间的距离，可视实际设计需求而定，并不以实施例中所示者为限。

综合来说，胎压检测器会被设置于两侧胎侧结构体的外侧表面之间，且会被固定连接到至少其中一侧的胎侧结构体。另外，胎压检测器除了设置在电路板上的压力检测晶片与无线传输装置之外，也可以加上温度检测器或重力感测器等等，且温度检测器或重力感测器等等电子元件也可以电性耦接到无线传输装置，以将所检测到的温度或重力变化等通过无线传输装置(例如电磁波传输装置或声波传输装置等)向外传输到对应的接收器。此外，前述的电路板可以是利用3D打印而得的电路，并且可以被设置在轮胎的外侧表面上以通过检测轮胎形变状态而得知轮胎中的压力。

再者，为了强化无线传输的能力，本发明还利用轮胎中的钢丝层，包括：钢丝环带(Steel Belt)或胎体中的其它钢丝层，做为无线传输装置中的天线的一部分。具体的天线设计方式应当考量无线传输装置中的天线位置、形状以及与钢丝层之间的距离及方向等，进行相应的调整。再者，钢丝层也可做为无线充电的感应线圈或天线，以提供胎压检测器所需的电力，或者将电力提供至电力储存设备以于需要时提供电力给胎压检测器使用。

根据上述，本发明所提供的自我检测胎压的轮胎内建有胎压检测器，因此不需要额外再进行胎压检测器的安装手续。再者，胎压检测器被设置在轮胎内且与胎侧结构体固接在一起，如此可以减少环境对胎压检测器所造成的影响，进而降低胎压检测器的故障几率。另外，胎压检测器中还可以储存有一些重要信息，例如：轮胎制造履历、新制或再制胎的相关信息等，并且使这些信息可以被外界读取，藉此增加轮胎的可靠性辨识度。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明精神和范围内，当可作些许变动与润饰，因此本发明保护范围当以权利要求所界定为准。另外本发明的任一实施例或权利要求不须实现本发明所公开的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅用来辅助专利文件搜索，并非用来限制本发明权利要求。

Claims (11)

1.一种自我检测胎压的轮胎，适于与一轮毂结合固定，其特征在于，该轮胎包括：

一胎体，包括：

一胎面胶，适于与地面直接接触；

一胎唇部，适于与该轮毂结合固定；以及

两胎侧结构体，分别自该胎面胶的两侧连接至该胎唇部，每一该两胎侧结构体包括一外侧表面与一内侧表面，该两胎侧结构体的该两内侧表面相对；以及

一胎压检测器，设置于该两胎侧结构体的该两外侧表面上或该两外侧表面之间，且固定连接于该两胎侧结构体之一。

2.如权利要求1所述的轮胎，其特征在于，该轮胎还包括一钢丝层，该钢丝层包覆于该胎体之内；且该胎压检测器被设置于任一所述胎侧结构体的该内侧表面与该钢丝层之间，或者该胎压检测器被设置于任一所述胎侧结构体的该外侧表面与该钢丝层之间。

3.如权利要求2所述的轮胎，其特征在于，该胎压检测器包括：

一电路板；

一压力检测晶片，设置于该电路板上，该压力检测晶片具有一压力检测区域以检测该压力检测区域所受的一压力；

一保护层，遮盖至少该电路板的其中一部分以及该压力检测晶片，并于与该压力检测区域相对应处设置一气体通道；以及

一无线传输装置，电性耦接至该电路板并具有一天线以将该压力检测晶片所检测到的该压力以无线方式向外传输，

其中，与该电路板连接的该胎侧结构体的该内侧表面覆盖于该保护层的表面并封闭该气体通道的一侧，以使该气体通道成为密闭的一气室。

4.如权利要求3所述的轮胎，其特征在于，该胎压检测器将该钢丝层做为该天线的一部分。

5.如权利要求1所述的轮胎，其特征在于，该胎压检测器被设置于任一所述胎侧结构体的该内侧表面上。

6.如权利要求5所述的轮胎，其特征在于，该轮胎还包括一钢丝层，该钢丝层包覆于该胎体之内。

7.如权利要求6所述的轮胎，其特征在于，该胎压检测器包括：

一电路板；

一压力检测晶片，设置于该电路板上，该压力检测晶片具有一压力检测区域以检测该压力检测区域所受之一压力；以及

一无线传输装置，电性耦接至该电路板并具有一天线以将该压力检测晶片所检测到的该压力以无线方式向外传输。

8.如权利要求7所述的轮胎，其特征在于，该胎压检测器将该钢丝层做为该天线的一部分。

9.如权利要求6所述的轮胎，其特征在于，该胎压检测器包括：

一电路板；

一压力检测晶片，设置于该电路板上以检测特定区域的压力；

一保护层，遮盖至少该电路板的其中一部分以及该压力检测晶片；以及

一无线传输装置，电性耦接至该电路板并具有一天线以将该压力检测晶片所检测到的压力以无线方式向外传输。

10.如权利要求9所述的轮胎，其特征在于，该压力检测晶片为一形变检测器。

11.如权利要求1所述的轮胎，其特征在于，该胎压检测器包括：

一电路板；

一压力检测晶片，设置于该电路板上，该压力检测晶片具有一压力检测区域以检测该压力检测区域所受之一压力；

一保护层，遮盖至少该电路板的其中一部分以及该压力检测晶片，并于与该压力检测区域相对应处设置一气体通道；以及

一无线传输装置，电性耦接至该电路板并具有一天线以将该压力检测晶片所检测到的该压力以无线方式向外传输，

其中，与该电路板连接的该胎侧结构体的该内侧表面覆盖于该保护层的表面并封闭该气体通道的一侧，以使该气体通道成为密闭的一气室。