CN1750950A - 轮胎气压监视系统和使用方法 - Google Patents

Abstract

一个轮胎气压监控系统(10)包括一台有一个为引起与轮胎内部气压成比例的信号的气压变换装置在其中的磁性作动器(11)。作动器(11)对车轨平行地操作以缓和速度敏感性。磁性作动器(11)在一个接近的距离与一个永久地装设在车的固定式场传感器(12)联络。磁性作动器(11)随轮子(15)一起转动，且在轮子(15)的每次转动时与传感器(12)靠近至少一次，且将关于轮胎内部气压的信息传递给司机。

Description

轮胎气压监视系统和使用方法

本申请要求2003年2月15日申请的美国临时申请60/448,085，2003年2月15日申请的美国临时申请60/448,088，2003年5月16日申请的美国临时申请60/470,612，2003年8月08日申请的美国临时申请60/494,065，和2003年8月08日申请的美国临时申请60/494,066申请的优先权利益。

发明背景

技术领域

本发明涉及轮胎传感器用于远距离监视轮胎气压、其制造方法，和其使用方法。特别是，本发明涉及霍尔效应轮胎传感器在机械，机电和电子的版本。

由于最近在美国越野车(Sport Utility Vehicle，SUV)翻车死亡和事故，缺气的轮胎和低轮胎气压极受关注。因为越野车重心比其它车高，适当的轮胎气压是更加重要。我们需要防止翻车事故。美国文化的共同现象是，准许对轮胎气压的疏忽而造成胎压不足或过低以致没有维护行车操作安全。低轮胎气压可能造成许多问题，包括粗劣的车表现，轮胎的磨损增加，和升高的轮胎温度最后将完全破坏轮胎。

当轮胎被运用在大受欢迎的越野车时，因其装载乘客和货物后重心特别高，一个缺气的轮胎造成一种翻车的特别风险。你可记得，福特公司汽车的Ford Explorer使用Bridgestone轮胎，有非常高的翻车和高速公路死亡的纪录。据统计，在企图改正那个情况，福特操作员的指南，据新闻报导，建议轮胎过量充气以提供更加安全的乘驾。但是，当消费者面对在加油站投币式空气压缩机的轮胎气压屏幕，会将轮胎充气到在轮胎外缘边标明的胎压极限。原告的律师提出，一名正常操作员不能被期望知道所有者指南的内容，当轮胎气压已清楚地被标记了在轮胎边。

不用说，在上述情况，一个安全操作车辆的重要因素是维护轮胎内适当的气压。实际上，汽车操作员常忽略轮胎气压直到轮胎气压变得明显降低到轮胎看起来像是平的。在许多场合，这个低轮胎气压情况被允许继续，或许一次就是几个月。

时间过去，而轮胎在这个潜在危险地情况直到被充气回到适当的水平。所以，根据他们的研究结果，美国国会在2002年10月穿过了运输回收改进、责任，和文献法案(the Transportation RecallEnhancement，Accountability，and Documentation Act，the TREAD Act)。在TREAD法案，所有新机动车被要求装有一个警告系统告知操作员如果轮胎充气不足。为了提供合乎TREAD法案的轮胎气压监视系统，许多公司开始研究计划提供这样的轮胎气压系统，是高度可靠的，不发出混淆的信号，并当危险情况存在时总显示给汽车操作员。通常，在汽车仪表板有一个警告灯被连接，穿过导线或无线调动，到轮胎气压屏幕系统与车子的每个轮胎沟通。

背景技术

在最近的过去，常规RF发射机(RF transmitters)轮胎气压屏幕和锯设备传感器(SAW device sensors)已成为广为人知的技术，包括最常见的轮胎传感器类型之一的，一台含有RF发射机(RF transmitter)为送信号的轮胎传感器。

但是，那些过去技术的使用者发现某些过去技术呈现的问题。困扰了用户的一个特殊问题是，当二(2)台汽车互相挨得太紧时，个别RF发射机(RF transmitters)会被不同信号混淆。其它的复杂性也造成其缺乏可靠性。

各种各样的过去技术已被提出以提供合乎TREAD法案要求的轮胎气压监视系统。但是，那些过去技术的每个方法和架构都有固有的问题，大多数是在车内装由电池提供动力的无线电通讯设备与中央无线电接收机。本发明者发现电池操作的设备容易因电池用完而失败，使设备不可靠，或在最坏情况下时好时坏使操作员无法发现。另外，许多设备运用锯设备(SAW devices)和/或压电搏动(piezoelectricpulsing)，和更旧类型的舌簧开关(reed switches)，对速度敏感并且倾向不可靠，因为当轮胎移动时，压力变动，而问题随之产生。

虽然原则上所有过去技术的设备在技术上是可行，他们都有几个严重的缺点。其中一个是设备的纯粹复杂性，使它易有可靠性的问题。由于轮胎气压监视系统的整体目标是增加安全，系统必须有非常高标准的可靠性。并且，正如汽车工程师所知，可靠性通常与系统的复杂成反比。

过去技术系统除了复杂性以外，还有其它与可靠性相关的问题，包括事实上过去技术系统多数需要被安装在轮胎之内，才能有可靠的读数。能装在阀门杆的系统将极为有利，因为系统能在轮胎间互换，当他们在围着车对调时，或被更换时等。这个被渴望的特点会大大增加轮胎气压监视系统的可靠性，像在TREAD法案下所需要的。

另一个使用无线电信号的过去技术经验的问题，是当一辆汽车和它的射频引起系统太紧挨另一辆有相似系统的车而产生信号混淆的问题。例如，您的汽车，当您在高速公路上加速，在您几呎外旁边车道有其它汽车在您的接收器范围内，您的接收器可能会拾起您的邻近的车释放的信号。一个警告灯会出现在您的仪表板，而您会停到最近的加油站以便将可能是完好的轮胎充气。相反地，有低轮胎气压的车也可能会拾起一个从您的车释放的信号，显示他们的轮胎是完好的，当他们实际上并不是。你可以想象当高速公路上有成千上万台并且互相可能非常紧挨的发射机和接收器(每辆车有四台发射机和一台接收器)会有多混乱。可能会有成千上万潜在干涉和错读的情况发生。再者，由于这个系统的高复杂性，费用更大大高于更简单，更可靠的系统。

最后，目前可用的轮胎监视系统之高费用和高复杂性使汽车制造商抗拒运用他们，并积极地寻找一个可提供高水平可靠性与成本实效组合的选择。所以，提供简单，可靠，和低廉的轮胎气压监视系统会是最有利的。

进一步而言，使系统更加容易安装在阀门杆，而不是在轮胎内部，将极为有利，因为一个更加简单的系统将使替换磨损的轮胎和对调轮胎更加容易。

汽车制造业将极为有利如果可以有不依靠电池或无线电天线的轮胎传感器监视系统，其制造方法，和轮胎传感器的使用方法。

发明内容

与上列的好处与产业的渴望符合，本发明提供一个以磁铁为基础的轮胎气压监视系统的许多实施方式，运用至少二块磁铁，即一个固定的传感器磁铁装在车子骨架上，和一个转动的磁铁作动器装在车轮上，在轮子外缘或在阀门杆上皆可。磁铁可是永久磁铁或电磁铁如下所更详尽的描述。磁铁将偏好地运用霍尔效应以提供可被传送给车操作员的信号，即一个在车子仪表板上点亮的灯。装在轮子上的转动的磁铁作为作动器，而装在汽车骨架上的固定的磁铁作为传感器。作动器使用一个在轮子外缘或在阀门杆上的螺纹孔与轮胎里面的气压接触。此轮胎气压根据实施方式与一个推向弹簧的活塞或一个电子压力传感器交流。活塞的位置是轮胎气压的作用并被装在车子上的霍尔效应传感器(Hall effect sensor)侦测。此传感器在当压力高于要求时自动开启，在当压力低于要求时自动开启关闭。当轮子转动时，装在非转动的车骨架上的传感器接受一个每次轮子转动时从作动器发出的信号，如果轮胎气压是在一个预先决定的低压固定点之上。

在装设以后，在作动器和传感器之间将有一个大约0.01毫米到大约50毫米的一个小空格，可用一个弹簧撑杆(a spacer bar)或厚薄规(a feeler gage)在最初安装时设定。一台任意空格调整器也可偏好地装在传感器边。一旦装设，它不需要在轮胎对调或安装备用轮胎时重新设置。在第一机械实施方式时，装在轮子外缘或阀门杆的转动的磁铁作动器包括一块用胶黏剂附在活塞上的永久磁铁。一个膜片附在活塞上，而膜片和活塞的组合使其对细微的轮胎气压变化非常敏感且滞后作用非常低，使设备非常可靠。

磁性作动器随轮子的每次转动而转动而与传感器接近，包括永久地装在车子骨架上的硅片(silicon chip)或半导体(semi-conductor)，并造成电压，霍尔电压，因此制造出可被使用作为信号显示磁铁存在与否的电压。

本发明的一个具体偏好的实施方式运用一块亚铁或稀土磁铁装在轮子的外缘提供成功/失败，或开/关系统以提供仪表板显示。另一个偏好的实施方式有其它特点包括电磁铁的使用，和/或为测量轮胎气压的电子设备。

本发明特别适用于应用在轮胎外缘和阀门杆，且因为没有东西被安装在轮胎里面，轮胎可以用在轮胎商店和修车店就可找到的标准设备以一般方式拆除和替换。

虽然本发明因具体实施方式有某些特点而将在以下藉由例子描述，您必须也了解，一些较小而不需要使用者重新实验的修改也包含在这个发明之范围和广度。本发明的另外的好处和其它新颖的特点将被在随后的描述中指出，并且对那些所属技术领域具有知识之人在试验或使用此技术后显得特别明显。所以本发明是能有许多其它不同的实施方式并且它的细节让那些所属技术领域具有一般知识之人作各种各样方面上的修改而不失本发明的精神。因此，其余的描述将被视为说明而不是限制。

附图简述

为进一步理解本发明的本质，期望范围的优点和各种实施方式，必须参考下面的详述并结合附图，其中同样的部件给与同样的参考数字，其中：

图1是一张霍尔效应传感器的概念用在本发明的几个实施方式的概要图；

图2是本发明的机械实施方式在它的轮子外缘的环境里的一个侧面剖视图；

图3是依照本发明制造的作动器和传感器的一个部份侧面剖视图，以特写镜头显示本发明的运作部件；

图4是另一个实施方式视图的侧面剖视图，包括一个本轮胎气压屏幕的声波焊接塑料结构；

图5是本发明的电子实施方式在它的轮子外缘的环境里的一个侧面剖视图；

图6是本发明的电子实施方式的一个特写镜头部份侧面剖视图；

图7是本发明的阀门装设实施方式位于阀门杆地点穿过轮子外缘的一个侧面剖视图；

图8是机械实施方式装在阀门杆的一个侧面剖视图；

图9是一个电子压力传感器实施方式，在阀门装穿过轮子与轮胎气压接触的一个侧视图；和

图10是装设阀门电子压力作动器的一个的侧面剖视图，显示穿过轮子的相对安装位置。

发明详述

根据本发明的最佳的实施方式，在图1以概念形式公开霍尔效应传感器，其中一个作动器1包括一块有磁场的磁铁4导致一个电压5在一个传感器3中形成。传感器3一般偏好地包括一个半导体或硅片8，但也可以是其它类型的磁性传感器。根本上，轮胎气压6被推向被弹簧压力7向后拉住的磁铁4。如果轮胎气压6变得太轻微，弹簧压力7将磁铁4推离霍尔效应传感器3，并且，由磁场2产生的电压5将减少直到因为轮胎气压已太低而妨碍安全操作而被注意到。

本发明的最基本的形式有二个组件，作动器和传感器。作动器装在轮子上并随轮子旋转。传感器是固定和永久地装在车辆上一处静止的部位，通常是装在车轨上，因为它非常靠近装在转动的车轮上的作动器。作动器发出一个与轮胎气压成比例的磁性信号，传感器接收此信息，将它变成一个有用的信号，并将此信信息传达给司机。

在一个偏好地实施方式中，公开了一种用于汽车操作，传递关于装在车的各个车轨的轮子的各个轮胎的内部轮胎气压充气标准信息给车操作员的轮胎气压屏幕和信息通信装设。轮胎气压屏幕包括至少一台与一个车轮胎的内部轮胎气压接触通信的转动的磁性作动器。这台磁性作动器偏好地穿过轮子装设，为磁性作动器提供与内部轮胎气压通信的管道。这个装设穿过轮子的位置可以从以下挑选，包括：轮子外缘，轮子阀门、轮子边、轮子阀门杆，和轮胎本身。

一个气压变换装设在此至少一台转动的磁性作动器之内并与车轨平行，所以此变换装设对速度不敏感并在任何速度下都可靠。此气压变换装设产生一个与内部轮胎气压成比例的磁通密度(a magnetic fluxdensity)，将前述内部轮胎气压从大约1.0气压(psi)的输入信号变换为大约100气压(psi)的可感应输出信号而将轮胎气压信息传递给车操作员。

至少一台固定式场传感器永久地与转动的磁性作动器面对面地装设，此转动的磁性作动器在转动的磁性作动器和场传感器距离间隔大约0.01毫米到大约50毫米之间转动，偏好地距离间隔大约为1到2毫米。场传感器感应当轮子每次旋转时由转动的磁性作动器转动通过场传感器时所发出的信号并将此信号转换成关于轮胎气压的信息信号后发射。每当轮胎气压超出一个被预先决定的汽车操作安全标准，譬如当轮胎气压低于预先决定的安全标准一(1)气压(psi)或以上，偏好地为二(2)气压(psi)。例如，如果轮胎需要至少被充气到32气压(psi)以达到安全操作的标准，而正常气压充气标准是36气压(psi)，警报将被送到司机如果轮胎气压下降到34气压(psi)以下。

霍尔效应传感器再过去以知被使用在许多汽车应用上，然而，本发明者尚不知有应用是运用在此公开的霍尔效应传感器与一台轮胎气压屏幕的组合，和将在以下被近一步描述的各种各样的实施方式。以下实施方式将按各种各样的类别划分包括，但不被限制于：I.装在外缘的机械实施方式；II.装在外缘的电子压力传感器实施方式；III.装在阀门的机械和电子实施方式；和IV.装在阀门的电子压力传感器实施方式。

这些实施方式将依序被公开，但他们全都运用一个霍尔效应传感器，或一台商业上可得的邻近传感器(proximity sensor)，或场感应传感器(field induction sensor)。以下实施方式可能运用任何这些传感器，只要他们是面对面安装，非速度敏感，和装设在一般互相接近的距离使得感应系统得以被运用。此磁性作动器运用至少一块磁铁选自包括永久强磁铁(permanent ferromagnets)，永久稀土超磁铁(permanentrare earth supermagnets)，电磁铁(electromagnets)，可再充电之电磁铁(rechargeable powered electromagnets)、由电容器供给动力之电磁铁(electromagnets powered by a capacitor)，电子控制之电磁铁(electronically controlled eletromagents)，为操作和充电(如果需要)的电磁铁组合及以上之组合。如果要一个再充电的系统，多块磁铁也可能是必要的。

像已知的，当二块磁铁交错经过会产生电流，并且这电流可用于将作动器的电池充电，如果电池被采用。然而，这电流最好能积存于的电容器中，此为目前汽车应用所偏爱。电池不受喜爱因为他们最终将会磨损，而可靠性正是这个设备的重心。

实施方式并且也可以包括雷射(lasers)，声波(生波探侧器)，雷达，光电管，或其它已知的传感器而不是霍尔效应传感器。前述至少一个固定式场传感器可由以下挑选，包括：霍尔效应传感器(a Hall effectsensor)、压电传感器(a piezoelectric sensor)、电子传感器(an electronicsensor)、邻近传感器(a proximity sensor)、场效应感应传感器(a fieldeffect induction sensor)、应变仪(a strain gauge)、一个磁性操作的传感器(a magnetically operated sensor)，和任何以上的组合。虽然本发明公开这些传感器，本发明的范围将不会因此而被限制住。

I.装在外缘的机械实施方式

装在外缘的机械实施方式是依照本发明安置一台作动器穿过轮子的外缘，并且包括一个机械传感设备其中一个小活塞以弹簧由一个方向推向膜片，并以轮胎的气压由另一个相反方向推向膜片。活塞被一块磁铁胶黏住。通常，只要轮胎内部气压以某一程度从轮胎里边推向膜片，弹簧将固定住活塞和磁铁并与霍尔传感器维持一个被预先决定的空间关系以提供可被传送给车操作员的信号。现在看图2，作动器和传感器的组合由数字10表示，其包括二个基本的组件，即装在轮子上并随轮胎每次旋转而旋转的作动器11，和装设在车的一个非转动的部份的传感器12，在此是装在车轴13上。

磁性作动器的气压变换装设是一个机械上敏感设备，偏好地包括一个含有一个附着于磁铁的活塞的有弹性成员。此有弹性成员也可以是附着于一个暴露于轮胎气压的膜片的弹簧—活塞组合。此有弹性成员可以从以下挑选，包括：螺旋形弹簧、压缩弹簧、扩展弹簧、橡胶插座、弹性材料，和材料有适当的计量泵力量(durameter strength)以支撑膜片的弹性片。一个因为它的压缩力量而被预先选定的泡沫橡胶片将会是用来提供抵抗一个被轮胎气压向外推的膜片最容易的方式。

根本上，当车上的作动器11随着轮子转动，传感器12拾起被传递出去关于轮胎气压的信号。基本上，如果没有信号从作动器传出，传感器12拾起那个事实并且将低压信号传递至车的仪表板。如果，另一方面，作动器11发出轮胎有充分的压力或压力被确定是安全的信号，然后每当轮胎转动到传感器12，它便发出此信号，此时传感器12并不会让仪表板的显示灯显示。此合并入磁性作动器的气压变换装设中的磁铁只需要移离固定式传感器大约5毫米到大约15毫米，即大约12.7毫米，外以便会切除信号，因此触发将那信息传送至车操作员。实际上，在商业上可接受(容忍)轮子生产的空格距离是+/-0.010英时。以这样的可接受度，当轮胎被对调或备用轮胎被安装时在低压设定点上的最大区别是+/-0.4psi。

有这样的了解，我们现在合并参考图2和图3，图2说明作动器11和传感器12相对安置于一台装有轮子和轮胎的汽车上。图3说明一个与本发明符合的霍尔效应作动器的特写镜头和剖视图。在本发明的这第一实施方式，所有的组件都有机械性，虽然包含电机械(electromechanical)和电子的实施方式将会进一步且较详细地在以下描述。

现在看图2，大致显示作动器11穿过车轮子15的外缘16。被密封住的是轮胎14。轮子15装设在车轴(没被显示)的装设面17。汽车业对轮子制造的商业上可接受度(或容忍度)是非常紧的，距离19大约为0.010英寸上下，是作动器11的中心线18和装设面17的后侧方的距离。由于此可接受度(或容忍度)是由制造商所紧紧保持且是产业的标准，本发明也可以依照此可接受度(或容忍度)来决定在传感器12和作动器11之间空格20的距离。在轮胎上的每1气压(psi)变化会使活塞移动大约0.025英寸(0.635毫米)。

像经常使用在霍尔效应传感器上，为当轮胎轮子15的后侧方被洗净且适当地被安装到车的车轨上时，空格20的距离被维持在一个被预先决定的值，以维持商业上对轮子的容忍度。

在合并参考的图2和图3，一个可以普遍地从瑞士苏黎士的Micronas Semiconductor，俄亥俄州Westerville的Lake ShoreCryotronics，Inc.，和佛罗里达州奥兰多市的Sypris Corporation得到的标准霍尔效应传感器12，以一个被预先决定的距离永久地装在车子非转动部位，例如车轴13，此距离为大约0.01毫米到大约50毫米，偏好地大约1毫米到10毫米和最好从1毫米到大约3毫米。

图3是本发明轮胎气压传感器10的特写镜头，包括描述永久地装设在轮子上的作动器11，和永久地装设在车上的固定式场传感器12，例如装设在车轴13。作动器11装设穿过轮子，例如与经由轮子外缘延伸的管接头螺纹22(pipe nipple threads)，并且轮胎内部气压从轮胎里边开放在一个被屋21所定义的空腔。膜片23被轮胎里边的气压所推动并推向活塞26。

被黏附在活塞26的是磁铁27，两者皆由末端屋25固定住。一个定位器24与其整体的非常稀薄的终端片28固定住末端房以防止路残骸、油膏和污秽物与在弹簧处的磁铁接触。终端片28的厚度偏好地是从大约0.5毫米到大约5毫米。

所以，如人所能见，轮胎里边的气压将推向膜片进而推向活塞26，并且因而将磁铁27推向非常稀薄的终端片28的位置。如果轮胎里边的气压降得太低，弹簧29将会把活塞26推入由房21所形成的空腔，藉此磁铁27将从非常稀薄的终端片28被推开，因此减少能由场传感器12传感的磁场密度。场传感器12永久地装设在车轴13，并由托架或键槽32固定住，且由别针33确保其能转动。锁紧螺母34(jam nuts)固定住传感器12，而连接器31可以被用来传递，不论是不是的电子的，信息给车操作员。

虽然最初构想是车操作员将有一个仪表板显示器以显示一个不安全的行路轮胎气压情况，本发明者构想任一种信息传递的方法都可以被运用，包括音像声音告诉车操作员轮胎气压太过低，或许一个装设在方向盘的振动器，或任何其它将能引起车操作员注意的信号。因为新汽车能在挡风玻璃显示全像立体影像(holographic images)，这样一个信息传送到车操作员的方式，或在后视镜显示也在构想内。不管信息是怎样传递，连接器31也可以直接地连接到车的电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)，或也可以是一分开的电缆传递一个电子信号到仪表板显示器，与机载计算机分开。虽然所有这些方法皆包含在本发明者的构想中，传递关于轮胎传感器的信息到车操作员的较佳合方法将留给一个所属技术领域具有一般知识之人士来决定。

再来看图4，那里显示一个与图2和图3发明有轻微不同的实施方式，但包括一个声波焊接的塑料结构(a sonic welded plasticconstruction)含有一介于装设在活塞26的不同型态之内的弹簧29中间的圆筒磁铁。依照上述公开，一块永久磁铁是适合这项作业，但任一类型的磁铁都可以被运用，只要校准被推向传感器并且预先决定作动器和传感器之间适当的空格距离。再次，如图3所示，轮胎内部的气压经由作动器的顶部传送下来并进入一个紧邻在膜片23旁边的室。在这实施方式，屋25是一个整体的结构，且不包括一个分开的定位器和末端房。图3说明一块环状的(toroidal)磁铁，而图4说明一条或一圆筒的磁铁。

II.装在外缘的电子压力传感器

与本发明符合的另一实施方式，图5说明一个利用与图2至图4说明相似原理的一个装在外缘的电子压力传感器，除了取代一块公开在上面那些图中的永久磁铁，本实施方式的图5说明一个电磁线圈28(an electromagnetic coil)其可以由一个电力来源27，包括电池，可再充电电池，或一个用来供电磁线圈28充电的电容器。再次，图5显示作动器，由数字11表示，和经由轮子外缘16连接到内部轮胎气压之间的通信。作动器12永久地装设在车轴13且在作动器11和传感器12之间有一个实际的距离空格20。再次，作动器11的中心线18与轮子15的后面底座盘17被维持在一个距离19。轮胎14经由轮子外缘16和作动器11释放压力并藉由被置入电磁线圈28的电力强迫电磁铁具有磁场的特定值。

在合并参考特写镜头的图6，一个电子板26作为压力传感器，并且也可以是一个固态压力传感器(a solid state pressure sensor)，譬如一种压电变换装设(a piezoelectric transducer)。气压借着螺纹管接头22进入装在轮子外缘的房21。气压进入在房24之内的隔间23并施压力于压力传感器26。在这实施方式，压力传感器26是一个电子板，偏好地为压电或固态，并且也可以包括一个放大器经由导线29传到电力来源27，其再支配提供给电磁线圈28的电力以发送信号。

在本发明的其它实施方式，可以有至少一个电磁线圈28，其中第一线圈28被使用于形成一个可以被在空格22另一边的作动器12传感的磁场，并且第二卷也可被用于当需要时给电池充电或提供电容器电力。广为人知的，当与一块转动的磁铁28接触时，附在作动器上的电子电路将会发电以形成一个能将电池27充电或将积累电荷在电容器27的反电压(back voltage)。与上述机械实施方式相似地，作动器12是永久地装置在车体上，例如经由键槽32装在车轴13上，并由别针33固定住。锁紧螺母34固定住作动器，并且也可以包括一块可有可无的磁铁30，其可以是永久磁铁或电磁铁，以引导如上所述的反电压的形成。再次，电子连接器31被运用于使用上述任何方法传递信息给车操作员。值得注意的是，任何是经济的，可靠的和总准备好供电给电磁线圈28的电力来源都适合用于本实施方式。

作动器11偏好地由被射入铸造的塑料制成，但也可由一片铝块压印成形，或也可由橡胶铸造制成。此各种各样的组件需要与环境隔绝，以避免路残骸、污秽物和泥土和运作中的组件接触。任一适当的覆盖物皆已被本发明者所预先考虑到。

也可以进一步被注意到的是，在这实施方式中，作动器11也可以是″智能的″作动器，或传感器12也可以是″智能的″传感器。一个所属技术领域具有一般知识的电子工程师可以决定哪些是最经济和可靠可行的组件而使用于本应用。换句话说，作动器可以是此轮胎气压屏幕系统中的″智能的″那端，使得不同程度的信息可由电磁线圈28感受到的相当数量的电磁力(electromagneticity)来确定。另一方面，运用它的半导体或硅片的传感器12，，也可以是本轮胎气压屏幕中的″智能的″的那端。

III.装在阀门的机械和电子

图7说明本发明装在的阀门的版本，其中传感器经由一个已经存在在任何商业上可得的轮子里的阀门杆孔装设并与轮胎的气压接触。作动器11是一个整体的结构包含一个替轮胎气压充气的阀门杆的引伸。因作动器被从车的中心向外进一步移动，为了让在传感器12和作动器11之间的空格维持在一个有效的物理距离，装在车轴13的传感器12需要经由一个托架14而延伸。不用说，一个与上述相似的空格在这实施方式中是必要的。

轮子15显示安装着一个轮胎14，尽管装有一个作动器，一个经由轮子15延伸的阀门杆孔16使得阀门杆17仍能被使用而为轮胎气压充气。轮子15是一个标准的轮子，并且本发明的轮胎气压屏幕系统可只经由阀门杆口16而装设并由从那里延伸的阀门杆17而可继续被使用。托架14是另一个可有可无的组件用来延伸传感器12而接近作动器11。托架14也可以是任何一种适当的结构令传感器12处在一个与作动器11接近的地点。接下来图8是机械实施方式装在阀门杆的一个侧面剖视图，其中在阀门作动器屋21的末端包括一个阀门插座22。阀门杆17与穿过房21而被接收的气压直接接触，且进一步与推向膜片23的隔间24接触。末端屋25包括一个形成磁铁27和被固定住在活塞26之内的弹簧29的围拢的一个非常稀薄的部份28。这实施方式是与那些上述的实施方式非常相似，除了空气隔间24是经由阀门杆开口与轮胎内部气压接触之外。

IV.装在阀门的电子压力传感器

图9展示在轮胎14已装置好后，一个电子传感器穿过轮子15的阀门杆开口装设在阀门杆凹进处16的相对位置。阀门杆17使得车操作员能够帮轮胎充气并在作动器11和传感器12之间维持一个物理距离空格20。传感器12永久地装设在车轴13的托架14上。

接下来在图10是一个装在阀门电子压力作动器，一般由数字11表示，的侧面剖视图。再次，电子型式的作动器11包括电力来源27其利用电子通信与经由密封的导线29接收电子传感器26的信息的电磁线圈28通信。屋21包括为了空气隔间23而设置的凹进处，其空气隔间23经由在轮子15里的凹进处16与内部轮胎气压通信。空气隔间31由作动器屋21所定义且穿过轮子托架30由锁紧螺母32固定住。外部的组件被固定不动，偏好地由一个O圆环33(an O ring)固定以保持气压隔间34的干净并且免于路残骸、泥土和污秽物的接触。阀门杆17让车操作员在轮胎气压变得太低时能够从轮子的外面帮轮胎充气。

使用本发明方法也可以被总结如下：装设至少一台磁性作动器以穿过车的轮子使其与轮胎内部气压通信，使得此至少一台作动器的磁铁面对车的中心，并且使磁性作动器中的活跃零件与轮子的车轨大致呈平行的关系而将其速度敏感性减到最小。同时，至少永久地装设一个固定式场传感器到车子，使场传感器与前述至少一台磁性作动器呈面对面的关系，在作动器和传感器之间有一个物理距离空格大约在0.01毫米到大约50毫米之间，以便场传感器可能位于磁性作动器的磁场涨潮线之内，所以信号能产生。这导致与内部轮胎气压成比例，关系车子安全操作的信号可被传递给车操作员。

总之，以上描述本发明的各种实施方式提供所有汽车制造业可望侦测低轮胎气压的好处和目的。在前面描述的本发明的较佳的实施方式为此提出例证和描述。它并不意欲为详尽的或使本公开发明限制于此精确的形式。明显的修改或变异上述关于具体实施方式的教学是可能的。这些被选择和供开的实施方式是为了最佳说明本发明的概念与实际应用原则因此使一个所属技术领域具有一般知识之人士能最佳地运用本发明的各种各样的实施方式和施行各种各样的修改。本发明的范围限定于附在此的权利要求中。

工业适用性

本发明发现特定应用性在汽车制造业，且发现一项特别应用性于监视轮胎气压变动，和汽车操作安全的不当之处。本发明包括一个有一个作动器和一个轮胎气压传感器轮胎的气压监控系统，和一个当轮胎气压太高或太低时传递信息给车操作员的变换装设，使车操作员能作出适当的行为。

Claims (17)

1.一种轮胎气压屏幕和信息通信装设，用于汽车操作以传递信息给车操作员

关于装在车的各个车轨的轮子的各个轮胎的内部轮胎气压充气标准，包括：

至少一台转动的磁性作动器与一个车轮胎的内部轮胎气压接触通信，此磁性作动器装设穿过轮子为磁性作动器提供与内部轮胎气压通信的管道，前述装设穿过轮子的地点从以下挑选，包括：轮子外缘，轮子阀门、轮子边、轮子阀门杆，和轮胎本身；

一个气压变换装设装设穿过轮子并在与车轨平行的至少一台转动的磁性作动器之内所以变换装设对速度不敏感并在任何速度下都可靠，前述气压变换装设产生一个与内部轮胎气压成比例的信号，将前述内部轮胎气压从大约1.0psi气压的输入信号变换为大约100psi气压的可感应输出信号而将轮胎气压信息传递给车操作员；

至少一个固定式场传感器永久地与转动的磁性作动器面对面地装设，前述传感器永久地装设在车的一个固定式部份，面对当在转动时与转动的磁性作动器和场传感器距离间隔大约0.01毫米到大约50毫米之间的转动的磁性作动器，藉以感应当轮子每次旋转时由转动的磁性作动器转动穿过场传感器时所发出的信号；

一台用于通信讯的信号放射器，前述信号放射器与固定式场传感器通信，在每当轮胎气压超出一个预先决定的车辆操作安全标准时将轮胎气压信息传递给车操作员。

2.如权利要求1所述的轮胎气压屏幕，其中，所述至少一台转动的磁性作动器运用至少一块磁铁选自包括永久强磁铁，永久稀土超磁铁，电磁铁，可再充电之电磁铁、由电容器供给动力之电磁铁，电子控制之电磁铁，为操作和充电(如果需要)的电磁铁组合及以上之组合。

3.如权利要求1所述的轮胎气压屏幕，其中，所述磁性作动器的气压变换装设是一个机械上敏感设备包括一个含有一个附着于磁铁的活塞的有弹性成员，此弹簧-活塞组合附着于一个暴露于轮胎气压的膜片，有弹性成员从以下挑选，包括：螺旋形弹簧、压缩弹簧、扩展弹簧、橡胶插座、弹性材料，和材料有适当的计量泵力量支撑膜片的弹性片。

4.如权利要求1所述的轮胎气压屏幕，其中，所述磁性作动器的气压变换装设是一个电子组件，包括电源，压力传感器和修改后的电磁铁卷以制造一个与它接受的轮胎气压成比例的输出电流。

5.如权利要求1所述的轮胎气压屏幕，其中，所述磁性作动器包括一块制造磁通密度约1mks到约1千万mks与磁铁陈列从约0.001到约50tesla的一块磁铁。

6.如权利要求1所述的轮胎气压屏幕，其中，所述至少一个固定式场传感器从以下挑选，包括：霍尔效应传感器、压电传感器、电子传感器、邻近传感器、场效应感应传感器、应变仪、一个以磁性操作的传感器，及以上之组合。

7.如权利要求1所述的轮胎气压屏幕，其中，所述至少一个固定式场传感器包括另外的电路以制造一个反电压给磁性作动器的电池充电。

8.如权利要求1所述的轮胎气压屏幕，其中，所述合并入磁性作动器的气压变换装设的磁铁只需要移动到离固定式传感器大约5毫米到大约15毫米外便可切除信号，因此触发传递到车操作员的信息。

9.如权利要求1所述的轮胎气压屏幕，其中，所述固定式场传感器更进一步包括一个为了增加信号散发的放大器。

10.如权利要求1所述的轮胎气压屏幕，其中，所述固定式场传感器包括一个智能传感器可将不同的信息信号由信号放射器通信传递到车操作员。

11.如权利要求1所述的轮胎气压屏幕，其中，所述信号放射器于每次轮子转动时发射出信号，前述信号与轮胎气压成比例。

12.如权利要求1所述的轮胎气压屏幕，其中，所述信号放射器在当轮胎气压较可接受的轮胎气压低约0.1psi气压到大约5psi气压以上时发出危险警告。

13.如权利要求1所述的轮胎气压屏幕，其中，所述信号放射器在当轮胎气压较可接受的轮胎气压低约1psi气压到大约2psi气压以上时发出危险警告。

14.如权利要求1所述的轮胎气压屏幕，其中，所述信号放射器发出一个被硬联线入车上计算机的信号，然后计算机以任一种本应用预先决定的形式和格式传递信息。

15.如权利要求2所述的轮胎气压屏幕，其中，所述信号放射器将信息用任选以下方式传递给车操作员：仪表板亮灯显示、挡风玻璃全像立体显示、电子警告伴音系统、LCD后视镜图标符号，及以上之组合。

16.一种轮胎气压屏幕和信息通信装设，用于汽车的操作以传递关于装在车的各个车轨的轮子的各个轮胎的内部轮胎气压充气标准的信息给车操作员，包括：

一台转动的磁性作动器与一个轮胎的内部轮胎气压不停的接触，前述磁性作动器装设穿过轮子以提供前述作动器与内部轮胎气压通信的管道，前述装设穿过轮子的地点从以下挑选，包括：轮子外缘，轮子阀门、轮子边、和轮子阀门杆；

一台在转动的磁性作动器内的气压变换装设产生一个与内部轮胎气压成比例的磁通密度，将前述内部轮胎气压从大约1.0psi气压到大约100psi气压的输入信号转换成大约1mks到大约1千万mks磁通密度的输出信号；

一个固定式磁场传感器永久地装设在车上，与前述转动的磁性作动器附着于的轮子围绕车的车轨转动时距离间隔大约0.01毫米到大约50毫米之间，藉此磁场传感器感应到由转动的磁性作动器每次随轮子转动时产生的磁通密度；并且

一台信号放射器与前述固定式磁场传感器电子通信，一旦轮胎气压较让车辆安全操作的轮胎气压低约1psi气压到大约5psi气压以上，前述固定式磁场传感器发出信号通知车操作员低轮胎气压的信息。

17.一个使用如权利要求所述1的轮胎气压屏幕方法，包括以下步骤：

装设至少一台磁性作动器穿过车的轮子与内部轮胎气压接触，所以使所述的至少一台作动器的磁铁面对车的中心，并且使磁性作动器中的活跃零件与轮子的车轨大致呈平行的关系使其对速度敏感性减到最小；

至少永久地装设一个固定式场传感器到车子，使场传感器与前述至少一台磁性作动器呈面对面的关系，两者间隔大约0.01毫米到大约50毫米之间，以便场传感器可能位于磁性作动器的磁场涨潮线之内，所以信号能产生；并且传递与内部轮胎气压成比例，关系车子安全操作的信号给车操作员。

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