CN111516438A - 轮胎状况监测结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轮胎状况监测结构,包括:一轮胎以及一轮胎状况传感器。该轮胎包含一钢丝环带层;该轮胎状况传感器,包括一传感器本体、一通讯模块以及一连接至该传感器本体及该通讯模块的控制芯片,该传感器本体埋入该轮胎的内里或直接设置于该轮胎的内侧腔室的周面。其中,该钢丝环带层作为该通讯模块的天线,该通讯模块与一外部的轮胎状况读取器于频率上相互对应以产生电磁共振耦合并供电至该控制芯片。本发明可应用于汽车传感器,且本发明利用一般轮胎既有的钢丝环带层作为通讯模块的天线,具有天线面积大、趋动功率大的优势。
Description
技术领域
本发明涉及一种轮胎状况监测结构,特别为一种可完全没入轮胎内,并以轮胎内的钢丝环带层作为天线的轮胎状况监测结构。
背景技术
现今汽车技术对于电子化的需求不断提高,而汽车传感器可把车辆运行时的各种讯息诸如:车速、转速、各部件温度等,转化为电讯号传输给汽车计算器,以使车辆可保持在良好的工作状态,亦即,汽车传感器可把光、电、时间、温度、压力及气体等物理量或化学量转换为讯号,是汽车电控系统的一种关键输入设备,汽车传感器较常见的应用如:温度传感器、压力传感器、空气流量计、曲轴位置传感器、氧传感器、爆震传感器、车速传感器等。
在传感器的能量传输方面,通常以电磁感应作为能量传输技术的缺陷在于,若少了磁性材料的束缚,发射线圈与接收线圈间的耦合度低,传输效率备受考验;而使用电磁共振虽可达到相对于电磁感应稍佳的传输功率,但整体传输效率仍有待改善。
此外,现有的胎外式传感器不仅失窃机率高,也易于受外部环境影响而使汽车传感器损坏,若汽车在缺失汽车传感器的状况下运行,可能造成汽车安全存在相当大的风险。
发明内容
有鉴于此,为解决上述问题,本发明的主要目的在于提供一种轮胎状况监测结构,包括:一轮胎,包含一钢丝环带层;以及一轮胎状况传感器,包括一传感器本体、一通讯模块以及一连接至该传感器本体及该通讯模块的控制芯片,该传感器本体埋入该轮胎的内里或直接设置于该轮胎的内侧腔室的周面;其中,该钢丝环带层作为该通讯模块的天线,该通讯模块与一外部的轮胎状况读取器于频率上相互对应以产生电磁共振耦合并供电至该控制芯片。
于一较佳实施例中,该轮胎状况传感器为汽车传感器。
于一较佳实施例中,更进一步包括一连接至该控制芯片的电源供应器,该电源供应器连接至该通讯模块并由该通讯模块获取耦合于该轮胎状况读取器所产生的电流。
于一较佳实施例中,该通讯模块为被动式射频识别标签(Radio FrequencyIdentification,RFID)通讯模块、GSM通讯模块、蓝牙通讯模块、Wifi通讯模块或Zigbee通讯模块。
于一较佳实施例中,该轮胎状况传感器为一种胎压传感器,且该传感器本体为埋入式时,该轮胎对应于该传感器本体的位置系设置有一连通至轮胎内部腔室的气道,对准至该传感器本体上的压力接收端。
于一较佳实施例中,该压力接收端为一弹簧管,该弹簧管插入该气道,并于该弹簧管的末端具有一开口连通至该轮胎的内部腔室。
于一较佳实施例中,该轮胎状况读取器系具有一频率调变模块,该频率调变模块系依据该轮胎状况传感器检测的相关感测数值调整该轮胎状况读取器的输出频率及/或输出功率。
本发明利用一般轮胎既有的钢丝环带层作为通讯模块的天线,除可克服常规胎内式汽车传感器受钢丝环带层屏蔽而造成讯号传输困难的问题外,钢丝环带层作为天线更具有天线面积大、趋动功率大的优势,且利用电磁共振方式耦合相较于使用磁感应的方式,本发明传送效率更高、传送距离更大,且本发明轮胎状况监测结构的轮胎状况传感器完全没入轮胎之中,可避免传感器外露而有失窃、损坏的风险。本发明可应用于汽车传感器,监测车辆状态如:温度、胎压、轮胎转速、转动杂音等等,用途广泛,极具产业利用价值。
附图说明
图1为本发明轮胎状况监测结构一较佳实施例的方块示意图。
图2为本发明轮胎状况监测结构第一实施例的结构示意图。
图3为本发明轮胎状况监测结构第二实施例的结构示意图。
图4为本发明一较佳实施例的连接示意图。
附图标记说明:
100 轮胎状况监测结构
1 轮胎
11 钢丝环带层
12 橡胶层
13 轮圈
2 轮胎状况传感器
21 传感器本体
211 气道
212 压力接收端
22 通讯模块
23 控制芯片
24 电源供应器
200 轮胎状况读取器
3 频率调变模块。
具体实施方式
下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能解释为对本发明的限制。
以下请参阅图1,为本发明一较佳实施例的方块示意图,如图所示:
本发明的轮胎状况监测结构100,主要包括:一轮胎及一轮胎状况传感器2。于一较佳实施例中,本发明的轮胎状况监测结构100进一步包含一电源供应器24,该电源供应器24可以包含于该通讯模块22之中,或是设于该通讯模块22之外并与该通讯模块22进行通讯或连接。
一般而言,轮胎基本上由胎面、胎边、胎唇及若干个层迭结构所构成,前述若干个层迭结构例如但不限于:橡胶层、缓冲橡胶层、覆盖层、钢丝环带层、帘布层、气密层及/或胎唇钢丝等。本文所述的轮胎,其中至少包含一钢丝环带层,该轮胎与轮圈构成一可灌入气体的轮胎内部腔室,使轮胎内侧腔室成为一气密状态。
本文所述的轮胎状况传感器2,于一较佳实施例中,其包括一传感器本体21、一通讯模块22及一控制芯片23。其中,该传感器本体21埋入该轮胎1内里或直接设置于该轮胎内侧腔室的周面;该通讯模块22利用该钢丝环带层作为天线,该通讯模块22可与一外部的轮胎状况读取器200于频率上相互对应以产生电磁共振耦合,以供电至该控制芯片23;该控制芯片23系连接至该传感器本体21及该通讯模块22。
本发明的轮胎状况传感器2可应用于各种汽车监测装置,具体而言,例如但不限于汽车传感器,用于监测诸如:轮胎胎况,包含胎压、胎温、轮胎转动杂音(Noise)、轮胎转速、轮胎动平衡或轮胎静平衡等,本发明不限于此等。前述监测轮胎转动杂音(Noise)用以判别轮胎的磨损情况,而监测胎压、轮胎转速、轮胎动平衡或轮胎静平衡则可了解轮胎在驾驶时是否能让车体维持平衡及稳定。于一较佳实施例中,本发明的轮胎状况传感器2为一种胎压传感器,其可以为例如:电容压力传感器、电阻压力传感器、压电压力传感器或其他类此的传感器,于本发明中不予以限制。
本文所述的通讯模块22可与该电源供应器24、该控制芯片23、一外部之轮胎状况读取器200或其他部件进行通讯;或是包含该电源供应器24的该通讯模块22可与该控制芯片23、一外部的轮胎状况读取器200或其他部件进行通讯。例如:该通讯模块以无线传输方式耦接至轮胎状况读取器200(中央控制系统或第三方控制系统),借此该轮胎状况读取器200可以访问控制芯片的数据以搜集轮胎的数据。于一较佳实施例中,本发明之通讯模块可以为被动式射频识别标签(Radio Frequency Identification,RFID)通讯模块、GSM通讯模块、蓝牙通讯模块、Wifi通讯模块或Zigbee通讯模块等或其他类此的通讯,本发明不限于此等。于一更佳实施例中,本发明的通讯模块系一被动式射频识别标签(Radio FrequencyIdentification,RFID)通讯模块。使用RFID作为本发明之通讯模块22的优势在于,该通讯模块22可与特定目标进行远程无线通信,而不需额外电力来源,仅需利用远程共振方式产生感应电流。本文所述的通讯模块22可包含一编码器,对于收发的讯号进行编码。
本发明是以该轮胎状况读取器200作为一级线圈、该钢丝环带层11作为二级线圈采用LC共振电路,在相同的共振频率下共振耦合以产生较大的功率来传输电力。本文所述的电源供应器24连接或包含于该通讯模块22,并与该控制芯片23连接,并经由该通讯模块22获取耦合于该轮胎状况读取器200所产生的电流,并将该电流进行预处理后馈入以启动并至能该控制芯片23。于一较佳实施例中,该电源供应器24可以为包含滤波器、交流对直流转换器、变压器或其他类此的预处理电路,于本发明中不予以限制。
本文所述的轮胎状况传感器2及轮胎状况读取器200间的讯号传输,可通过调变特定无线电的讯号频率,达谐振频率后进行信息传输。因此,该轮胎状况读取器200具有一频率调变模块3,该频率调变模块3依据该轮胎状况传感器2回授的相关感测数值微调该轮胎状况读取器200的输出频率及/或输出功率,使该轮胎状况读取器200所接收到的回授讯号达到最佳的接收功率。
一般而言,为了增加轮胎的结构强度,于轮胎内侧会补上一钢丝环带层加强轮胎的强度以避免形变,本发明利用此钢丝环带层作为轮胎状况传感器的天线,以下例举本发明的二个不同具体实施例分别进行说明。
I.第一实施例
以下请一并参照图1及图2,其所示分别为本发明轮胎状况监测结构100之方块示意图及第一实施例结构示意图,如图所示:
第一实施例的轮胎状况监测结构100,包括一轮胎1及一轮胎况状况传感器2。该轮胎1包含有一橡胶层12及一钢丝环带层11,该轮胎1与轮圈13构成一可灌入气体的轮胎内部腔室,使轮胎内侧腔室成为一气密状态。而该轮胎状况传感器2则包括一传感器本体21、一通讯模块22以及一连接至该传感器本体21及该通讯模块22的控制芯片23,该传感器本体21直接设置于该轮胎内侧腔室的周面。
其中,该通讯模块22以轮胎1内部的钢丝环带层11作为天线,该轮胎状况读取器200利用高频电磁波传输讯号给该通讯模块22,当二者达到一谐振频率而耦合后,该通讯模块22中的天线(即该钢丝环带层11)收到此高频电磁波后产生电流,并将该电流传输至一电源供应器24,该电源供应器24将该电流进行预处理后馈入至该控制芯片23,以使启动并致能该控制芯片23,该控制芯片23接收该电流及该通讯模块22所传输的小讯号后,将响应讯号经由相同频率的高频载波反向回传至该轮胎状况读取器200,如此通过电磁共振方式完成电源的传输以启动该控制芯片23,而该控制芯片23可以该钢丝环带层11作为讯号天线进行讯号收发,或是通过一穿过该钢丝环带层11的额外的讯号天线(图未示)进行讯号收发。具体而言,该轮胎状况传感器2中设置于该轮胎内侧腔室周面上的该传感器本体21,于获得车辆状况讯号后,通过该通讯模块22将该轮胎状况讯号经该天线以电磁共振传输至外部的该轮胎状况读取器200。
本实施例的优势在于,该传感器本体可设置于该轮胎内侧腔室周面的任何位置,轮胎状况监测结构不影响轮胎内部结构,且使用轮胎既有的钢丝环带层作为电磁共振耦合之天线,具有天线面积大、趋动功率大、传输功率和传输效率大等优势。
II.第二实施例
以下请一并参照图1及图3,其所示分别为本发明胎内式的轮胎状况监测结构100的方块示意图及第二实施例的结构示意图,如图所示:
第二实施例的轮胎状况监测结构100,包括一轮胎1及一轮胎况状况传感器2。该轮胎1包含有一橡胶层12及一钢丝环带层11,该轮胎1与轮圈13构成一可灌入气体的轮胎内部腔室,使轮胎内侧腔室成为一气密状态。该轮胎状况传感器2则包括一传感器本体21、一通讯模块22以及一连接至该传感器本体21及该通讯模块22的控制芯片23。第二实施例与第一实施例的差异仅在于,该传感器本体21的设置直接埋入该轮胎1内里,且该轮胎状况传感器2为一胎压传感器。
该轮胎1对应于该传感器本体21的位置设置有一连通至轮胎内部腔室的气道211对准至该传感器本体21上的压力接收端212(如图3所示),该压力接收端212为一弹簧管,该弹簧管插入该气道211,并于该弹簧管的末端具有一开口连通至该轮胎的内部腔室,因此,该轮胎内部腔室中的气体会通过该气道211对该压力接收端212产生压力,该传感器本体21经由运算得出该轮胎内部腔室中的气体压力,即胎压值,接着,通过该通讯模块22将该胎压值讯号经作为天线的该钢丝环带层11以电磁共振传输至外部的该轮胎状况读取器200。
本实施例的优势在于,该轮胎状况传感器2可于制作轮胎时一并设置于轮胎内部,不需额外安装手续,且该轮胎状况传感器2埋入轮胎内部,可降低失窃与受外部环境影响而损坏之风险,于车辆运行时亦不易脱落,且使用轮胎既有的钢丝环带层作为电磁共振耦合之天线,具有天线面积大、趋动功率大、传输功率和传输效率大等优势。
为更进一步说明本发明的轮胎状况监测结构100与轮胎状况读取器200间的连接关系,请参阅图4的连接示意图,如图所示:
本发明的轮胎状况监测结构100用于车辆时,可分别设置在车辆的四个轮胎上,分别监测车辆各轮胎的状况。具体而言,本发明的轮胎状况读取器亦可与例如胎压监测系统(TPMS)整合使用。
此实施例的轮胎状况读取器200为无线识别读取机,其包含射频识别天线、显示器、控制模块及记录模块;该射频识别天线可接收该通讯模块的无线讯号,同时发出控制讯号让该通讯模块接收;该显示器可将该射频识别天线所接收的轮胎信息显示给用户读取,以了解车辆目前四个轮胎的状况;该记录模块可用以记录该射频识别天线所接收的轮胎状况数值,用以评估轮胎状况;该控制模块为中央处理系统,能够整合该射频识别天线、显示器及纪录模块等各单元,此外,该控制模块可进一步设有预警模块,当轮胎状况超过所设定的标准范围时,该预警模块会发出警示讯号以通知用户。
该通讯模块于此实施例中为一被动式射频识别标签,通过轮胎状况读取器200远程提供特定频率的电磁波以致能该控制芯片,该钢丝环带层作为该通讯模块的天线,以共振耦合接收该轮胎状况读取器所传递的讯号值;并且该通讯模块电性连接一控制芯片,将该控制芯片所传送的控制讯号转换为电磁波讯号由共振耦合传输至该轮胎状况读取器,通过上述的方式确认每一组轮胎的状况
综上所述,本发明利用一般轮胎既有的钢丝环带层作为通讯模块的天线,具有天线面积大、趋动功率大的优势,且利用电磁共振方式耦合相较于使用磁感应的方式,本发明传送效率更高、传送距离更大,且本发明轮胎状况监测结构的轮胎状况传感器完全没入轮胎之中,可避免传感器外露而有失窃、损坏的风险。本发明可应用于汽车传感器,监测车辆状态如:温度、胎压、轮胎转速、转动杂音等等,用途广泛,极具产业利用价值。
以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果,以上所述仅为本发明的较佳实施例,但本发明不以图面所示限定实施范围,凡是依照本发明的构想所作的改变,或修改为等同变化的等效实施例,仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时,均应在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种轮胎状况监测结构,其特征在于,包括:
一轮胎,包含一钢丝环带层;以及
一轮胎状况传感器,包括一传感器本体、一通讯模块以及一连接至该传感器本体及该通讯模块的控制芯片,该传感器本体埋入该轮胎的内里或直接设置于该轮胎的内侧腔室的周面;
其中,该钢丝环带层为该通讯模块的天线,该通讯模块与一外部的轮胎状况读取器于频率上相互对应以产生电磁共振耦合并供电至该控制芯片。
2.根据权利要求1所述的轮胎状况监测结构,其特征在于,该轮胎状况传感器为汽车传感器。
3.根据权利要求1所述的轮胎状况监测结构,其特征在于,更进一步包括一连接至该控制芯片的电源供应器,该电源供应器连接至该通讯模块并由该通讯模块获取耦合于该轮胎状况读取器所产生的电流。
4.根据权利要求2所述的轮胎状况监测结构,其特征在于,该通讯模块为被动式射频识别标签通讯模块、GSM通讯模块、蓝牙通讯模块、Wifi通讯模块或Zigbee通讯模块。
5.根据权利要求2所述的轮胎状况监测结构,其特征在于,该轮胎状况传感器为胎压传感器,且该传感器本体为埋入式时,该轮胎对应于该传感器本体的位置设置有一连通至轮胎内部腔室的气道,对准至该传感器本体上的压力接收端。
6.根据权利要求5所述的轮胎状况监测结构,其特征在于,该压力接收端为一弹簧管,该弹簧管插入该气道,并于该弹簧管的末端具有一开口连通至该轮胎的内部腔室。
7.根据权利要求5所述的轮胎状况监测结构,其特征在于,该轮胎状况读取器具有一频率调变模块,该频率调变模块依据该轮胎状况传感器检测的相关感测数值调整该轮胎状况读取器的输出频率及/或输出功率。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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