ES2232447T3 - Sistema para comprobar la presion de hinchado de los neumaticos de un vehiculo a motor. - Google Patents
Sistema para comprobar la presion de hinchado de los neumaticos de un vehiculo a motor.Info
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Abstract
Sistema para comprobar por lo menos un parámetro de estado de un neumático para un vehículo a motor, que comprende: - por lo menos una rueda de neumático (1) que comprende un neumático (2) montado sobre una llanta de montaje (3); - un tubo interno (4) insertado en la cavidad definida entre el neumático y la llanta; - un dispositivo de medición para medir dicho por lo menos un parámetro de estado asociado con dicha rueda; - un dispositivo de transmisión diseñado para transmitir una señal que indica el valor medido por dicho dispositivo de medición, incluyendo dicho dispositivo de transmisión una batería de suministro de energía; - un dispositivo de recepción diseñado para recibir dicha señal que indica el valor medido por dicho dispositivo de medición; - un sensor para detectar el movimiento de dicha rueda, diseñado para permitir la activación de dicho dispositivo de transmisión cuando dicha rueda se mueve; caracterizado por el hecho de que dicho dispositivo de transmisión, dicho dispositivode medición y dicho sensor de movimiento están alojados en el mismo contenedor que está insertado en una pared de dicho tubo interno en una posición radialmente interna respecto a dicha rueda.
Description
Sistema para comprobar la presión de hinchado de
los neumáticos de un vehículo a motor.
La presente invención se refiere a un sistema
para comprobar la presión de hinchado del neumático, a una rueda de
neumático y a un tubo interno que comprende dispositivos para
comprobar la presión de hinchado del neumático.
Un sistema de comprobación según el preámbulo de
la reivindicación 1 se conoce a partir del documento US 4 311 985
A.
La rueda es el componente que proporciona una
conexión entre el vehículo y la carretera; realiza la función de
proporcionar soporte de tipo neumático al vehículo y a su carga y de
asegurar, mediante el neumático, un rendimiento de agarre a la
carretera adecuado. El soporte del vehículo se prevé mediante el
volumen de aire presurizado contenido en el interior de la
rueda.
El neumático comprende una estructura toroidal
internamente hueca formada por una pluralidad de componentes y,
principalmente, por una tela de carcasa textil o metálica que tiene
dos talones, cada uno definido a lo largo de un borde
circunferencial interno de la carcasa para fijar el neumático a la
correspondiente llanta de soporte. También comprende por lo menos un
par de núcleos de refuerzo anulares -usualmente llamados "alambres
de talón"- que son circunferencialmente inextensibles y están
insertados en dichos talones (usualmente por lo menos un alambre de
talón por talón).
La tela de carcasa incluye una estructura de
soporte que comprende cuerdas textiles o de metal, se extiende
axialmente desde un talón al otro para formar una estructura
toroidal y tiene sus bordes de extremo cada uno asociado con un
alambre de talón correspondiente.
En los neumáticos del tipo llamado radial, las
cuerdas citadas anteriormente están colocadas substancialmente en
planos que contienen el eje de rotación del neumático.
En la periferia de esta carcasa está dispuesta
una sobrestructura anular, conocida como estructura de cintura, que
está compuesta normalmente por una o más bandas de tejido cauchutado
que están superpuestas entre sí para definir un llamado "paquete
de cintura", y una banda de rodadura hecha de material
elastómero, envuelta alrededor del paquete de cintura y moldeada con
un diseño elevado para el contacto de rodadura del neumático sobre
la carretera. Además, la carcasa está provista, en posiciones
laterales axialmente opuestas, de dos flancos que están hechos de
material elastómero y cada uno se extiende en la dirección radial
hacia el exterior desde el borde externo del talón asociado.
En neumáticos del tipo llamado sin tubo, es
decir, que no requieren el uso de un tubo interno durante su
funcionamiento, la superficie interna de la carcasa está normalmente
recubierta con un llamado revestimiento, principalmente una o más
capas de material elastómero que son impermeables al aire.
Finalmente, la carcasa puede comprender otros componentes conocidos,
es decir, bordes, cintas y rellenos según el diseño de neumático
específico.
Una rueda de neumático para vehículos comprende
un neumático que define una cavidad toroidal y está montado sobre
una llanta correspondiente, que tiene una superficie de fondo
provista de un hueco central y dos asientos de talón sobre los que
los talones del neumático se apoyan en contacto y que cada uno está
axialmente delimitado entre una superficie de extremo radial
(lateral) en una posición axialmente externa y un saliente anular
opuesto, axialmente interno, para fijar el talón sobre el asiento
correspondiente.
En un neumático del tipo sin tubo, el aire
presurizado está contenido entre el neumático y la llanta de
soporte. La capa de revestimiento dispuesta sobre la superficie
interna del neumático está diseñada para mantener el aire
presurizado en el interior de este último. Este neumático usualmente
se hincha mediante una válvula de hinchado que está usualmente
colocada sobre el cuello de dicha llanta.
Un neumático de este tipo se describe por ejemplo
en la solicitud de patente EP 928680 A.
Otra solución para mantener la capacidad de
soporte del neumático consiste en el uso de un tubo interno que se
inserta entre el neumático y la llanta y se hincha con aire
presurizado introducido en el tubo interno mediante una válvula de
hinchado que sobresale hacia el exterior de la rueda.
El tubo interno, que se inserta entre el
neumático y la llanta, comprende un cuerpo tubular expansible en
forma de toro que está generalmente hecho de material elastómero y
es hinchable mediante una válvula de hinchado asociada.
La válvula para hinchar el tubo interno
usualmente comprende una base para su conexión al tubo interno y una
carcasa cilíndrica (vástago) que está fijada a la base y que tiene
colocado en su interior el mecanismo de activación para las
operaciones de hinchado y deshinchado.
Un neumático que no está hinchado correctamente
reduce la eficiencia del vehículo; produce, en particular, un
aumento en el consumo de combustible, un deterioro de las
características de maniobrabilidad, y un mayor desgaste del
neumático, para mencionar solamente los inconvenientes
principales.
Por lo tanto, es de la máxima importancia poder
monitorizar de manera continua la tendencia de la presión en los
neumáticos del vehículo.
La patente US 5540092 describe un sistema para
monitorizar la presión en un neumático, que comprende una unidad de
detección de presión y una unidad para transmitir una señal
codificada al vehículo equipado con el neumático. La unidad de
transmisión puede montarse en el interior o el exterior del
neumático. La transferencia de esta señal codificada se produce
mediante un acoplamiento inductivo entre la unidad de transmisión y
una antena fija. Una batería suministra energía a esta unidad de
transmisión.
La patente US 5900808 describe un sistema para
detectar una presión baja en un neumático, que comprende medios de
sensor de baja presión alimentados mediante una batería y un
transmisor de radiofrecuencia para transmitir la señal generada
mediante estos medios de sensor a un receptor. El sistema también
comprende medios de conmutación diseñados para permitir la
activación del transmisor cuando los medios de sensor señalan una
condición de baja presión en el interior del neumático. La vida de
la batería se preserva, ya que el transmisor se activa solamente
cuando se requiere para transmitir una señal al receptor.
La patente US 5562787 describe un procedimiento
para monitorizar las condiciones de un neumático de vehículo, por
ejemplo la presión y la temperatura del aire en el interior del
neumático. El procedimiento usa un dispositivo programa que se
alimenta a sí mismo que está montado sobre la superficie interna del
neumático o está insertado en la pared de la llanta de soporte de
dicho neumático. El dispositivo comprende una fuente de suministro
de energía que puede activarse o desactivarse usando un dispositivo
de conmutación, un sensor diseñado para monitorizar la información
citada anteriormente, un circuito integrado, un amplificador y una
antena.
Un transmisor-receptor, que está
situado en el vehículo o en una posición remota, interroga el
dispositivo programable que se alimenta por sí mismo, el cual
responde con una señal de radiofrecuencia que contiene la
información requerida. El dispositivo programable que se alimenta
por sí mismo se activa mediante dicho
transmisor-receptor remoto, que acciona el
dispositivo de conmutación que provoca la activación de la fuente de
suministro de energía.
Los solicitantes se han dado cuenta que, en la
técnica actual, los dispositivos para medir los parámetros físicos
tales como, por ejemplo, la presión y la temperatura, de una rueda
de neumático y los dispositivos para transmitir los valores de
dichos parámetros se alimentan también durante condiciones no
operativas, por ejemplo cuando el vehículo está parado, o se activan
mediante un comando que se genera fuera de la rueda y sobre el que
depende la decisión de proporcionar información sobre el estado de
dicha rueda de neumático.
Los solicitantes han considerado el problema de
proporcionar un sistema para monitorizar las condiciones operativas
de una rueda de neumático, por ejemplo la presión y la temperatura
del aire en el interior del propio neumático, en el que la detección
de estas condiciones se realiza durante el desplazamiento del
vehículo sin la necesidad de activar un comando desde el exterior de
dicha rueda de neumático.
Los solicitantes han encontrado que, usando un
sensor de movimiento dispuesto en el interior de la rueda de
neumático y que puede detectar el movimiento de dicha rueda, es
posible realizar la medición solamente durante las condiciones
operativas deseadas.
En particular, el sensor de movimiento permite la
alimentación de un sensor que está dispuesto en el interior de la
rueda, sobre la llanta de soporte de dicho neumático o en el
interior del tubo interno, y que mide dichas condiciones
operativas.
Un primer aspecto de la presente invención se
refiere a un sistema para comprobar por lo menos un parámetro de
estado de un neumático para un vehículo a motor según las
características de la reivindicación 1.
Preferiblemente, dicho sensor de movimiento es un
interruptor acelerométrico.
Preferiblemente, dicho dispositivo para medir por
lo menos un parámetro de estado es un sensor de presión.
Preferiblemente, dicho dispositivo para medir por
lo menos un parámetro de estado es un sensor de temperatura.
En particular, dicho dispositivo de transmisión
comprende una batería de suministro de energía, un dispositivo para
medir la tensión de dicha batería y transmitir el valor de la
tensión medida mediante una señal de radiofrecuencia.
El sistema también comprende un dispositivo para
visualizar dicha señal que indica el valor medido por dicho
dispositivo de medición.
Preferiblemente, el tubo interno tiene por lo
menos dos compartimientos que están separados entre sí y cada uno
provisto de dicho dispositivo de medición.
Otro aspecto de la presente invención se refiere
a una rueda de neumático para vehículos según la reivindicación 9 o
la reivindicación 13.
Preferiblemente, dicho sensor de movimiento es un
interruptor acelerométrico.
Preferiblemente, dicho dispositivo para medir por
lo menos un parámetro de estado de un neumático es un sensor de
presión.
Alternativamente, dicho dispositivo para medir
por lo menos un parámetro de estado de un neumático es un sensor de
temperatura.
Otras características y ventajas se harán más
claras a partir de la descripción detallada de una realización
preferida, pero no exclusiva, de los diferentes aspectos de la
presente invención.
Esta descripción se proporcionará a continuación
con referencia a los dibujos adjuntos, proporcionada solamente para
propósitos ilustrativos y, por lo tanto, de una naturaleza no
limitativa, en los que:
- La figura 1 muestra un diagrama de bloques de
la sección de transmisión del dispositivo para comprobar la presión
de aire;
- La figura 2 muestra un diagrama de bloques de
la sección de recepción del dispositivo para comprobar la presión de
aire;
- La figura 3 muestra una realización de la
sección de transmisión del dispositivo para comprobar la presión de
aire;
- La figura 4 muestra una sección transversal de
un tubo interno de un neumático según una realización de la presente
invención;
- La figura 5 muestra una sección transversal
axial parcial de un neumático montado sobre la respectiva llanta que
comprende un tubo interno;
- La figura 6 muestra una realización de un tubo
interno según la invención;
- La figura 7 muestra una sección transversal de
un tubo interno de un neumático según una realización diferente de
la presente invención;
- La figura 8 muestra una sección transversal de
un tubo interno de un neumático según otra realización de la
presente invención;
- La figura 9 muestra una sección transversal de
un neumático sin tubo según otra realización de la presente
invención.
La figura 1 muestra el diagrama de bloques del
transmisor 600 del dispositivo para comprobar la presión de aire en
los neumáticos de un vehículo según la invención. Consiste en un
circuito electrónico alimentado con batería que transmite mediante
ondas electromagnéticas, preferiblemente en una radiofrecuencia de
onda corta, en un rango de frecuencia de entre 100 kHz y 1000 MHz,
incluso más preferiblemente de forma digital, información
relacionada con los parámetros operativos del neumático, en
particular, pero no exclusivamente, relacionados con la presión de
hinchado. Este transmisor 600, que está instalado en el interior de
por lo menos una rueda de neumático del vehículo a motor comprende
el circuito electrónico y la batería de suministro de energía. Para
mantener las dimensiones lo más pequeñas posible, el transmisor 600
usa preferiblemente tecnología SMD (Dispositivo de Montaje de
Superficie) para el montaje de los componentes, mientras que, para
reducir el consumo a un mínimo, se usan preferiblemente componentes
electrónicos del tipo CMOS.
Este transmisor 600 comprende una batería 601 que
representa la fuente de energía para alimentar el transmisor 600.
Consiste preferiblemente en varios elementos de litio que se
insertan en el interior de un contenedor especial y que están
conectados en serie; la batería 601 proporciona una tensión de 4,0 V
y tiene una capacidad de 150 mAh. La batería 601 está conectada a un
regulador de tensión 603 que regula la tensión de suministro
suministrada mediante la batería 601, estabilizándola en 3 V. El
regulador de tensión 603 es preferiblemente un circuito integrado
con una baja corriente de entrada y una mínima diferencia de tensión
entrada/salida, por ejemplo el circuito integrado MC78LC30 fabricado
por Motorola.
La salida del regulador de tensión 603 está
conectada a un microcontrolador 604 (por ejemplo PIC16LC711
fabricado por Microchip).
El microcontrolador 604 tiene la función de
controlar el transmisor 600 según un control lógico programado en su
interior y descrito a continuación. Recibe la información desde por
lo menos un sensor de presión 605, un dispositivo de medición de la
tensión 606 y un conmutador acelerométrico 602. El microcontrolador
604 procesa la información recibida y la envía a un circuito
transmisor 607, que a su vez lo irradia mediante una antena 608.
El sensor de presión 605, que mide la presión de
hinchado del neumático, es por ejemplo el sensor
SM5310-060AH fabricado por Exar. Consiste en un
sensor de presión compensado con la temperatura. Para reducir el
consumo de la corriente de suministro de energía, el sensor de
presión 605 se acciona solamente cuando el microcontrolador 604
requiere una lectura.
El dispositivo de medición de tensión 606, que
está conectado directamente a la batería 601, será leído por el
microcontrolador 604 siempre que se requiera el estado cargado de la
batería 601.
El conmutador acelerométrico 602, por ejemplo el
modelo 6200-9 fabricado por Aerodyne, que depende
del sensor de movimiento, tiene contactos que se cierran
automáticamente cuando se alcanza un valor de aceleración
predefinido. Cuando la rueda empieza a moverse y el conmutador
acelerométrico 602 alcanza el valor de aceleración predefinido, por
ejemplo de 1,5 g, cierra sus contactos, informando así al
microcontrolador 604 que el vehículo se mueve. A modo de alternativa
al conmutador acelererométrico 602 es posible usar otros modelos de
sensores de movimiento, por ejemplo del tipo piezoeléctrico.
El circuito transmisor 607 es un circuito que se
estabiliza con la frecuencia mediante un resonador SAW (Onda
Acústica de Superficie), a la frecuencia de 433,92 MHz. Está
conectado directamente a la batería 601 para poder tener la máxima
tensión disponible. Puede suministrar una potencia de unos 4 mW, con
modulación de tipo ASK (Amplitud por Desplazamiento de Fase).
La antena 608 está hecha con una corta sección de
cable, cuya longitud depende de la frecuencia de transmisión: en el
caso de una frecuencia de transmisión de 433,92 MHz es de una
longitud de unos 5 cm.
La figura 2 muestra el diagrama de bloques de la
sección de recepción 700 del dispositivo para comprobar la presión
de aire de los neumáticos. Consiste en un circuito electrónico
alimentado por la batería del automóvil. La señal se recibe mediante
la antena 701 que está conectada a un receptor 702 (por ejemplo el
modelo RXNB-CE/433) fabricado por Auriel). La señal
recibida, convertida de manera adecuada, se envía a un
microcontrolador 703 (por ejemplo PIC16LC711 suministrado por
Microchip). El microcontrolador 703 acciona, según el programa
grabado en el mismo, un sistema de visualización 704 para la
información recibida. El sistema de visualización 704 puede
construirse en dos versiones, que se pueden detectar automáticamente
mediante el microcontrolador 703 sobre la base del consumo de
corriente. Una primera realización del sistema de visualización 704
comprende un par de LEDs para cada rueda, que indican
respectivamente, mediante un cambio en el color, que el neumático
tiene una presión menor que un valor predefinido de antemano y que
la batería que alimenta al transmisor 600 se empieza a descargar.
Una realización diferente según la invención comprende un
dispositivo de visualización que indica, en forma digital, el valor
de presión de cada neumático y el valor de tensión de la
batería.
El microcontrolador 702 se adapta automáticamente
al sistema de visualización 704 usado, eligiendo el correspondiente
procedimiento de accionamiento.
El sistema para comprobar la presión de aire
según los programas guardados en los microcontroladores 604 y 703
funciona de la manera descrita posteriormente.
Cuando el vehículo a motor empieza a moverse y la
fuerza centrífuga alcanza 1,5 g, que corresponde a unos 8 km/h, el
transmisor 600 se activa, el microcontrolador 604 lee el valor del
sensor de presión 605 y/o el valor de tensión de la batería 601 y
transmite la información, por ejemplo, 14 veces en sucesión. En este
punto, para ahorrar potencia de la batería, el microcontrolador 604
asume un estado completamente inactivo durante un primer periodo de
tiempo predefinido (por ejemplo 2,3 s); durante este periodo
solamente las memorias y el oscilador de temporización (en el
interior del microcontrolador 604) permanecen funcionando. Al final
de este primer periodo, comprueba si ha pasado un segundo periodo de
tiempo predefinido (un intervalo que define el tiempo entre
operaciones de lectura del sensor sucesivas), por ejemplo 3 minutos;
si no ha pasado, asume otra vez el estado inactivo durante un
periodo de tiempo por ejemplo igual al tiempo anterior; si ha
pasado, lee otra vez el sensor de presión. En el caso que haya
pasado un tercer periodo de tiempo predefinido (intervalo entre
transmisiones sucesivas), por ejemplo 21 minutos desde la última
transmisión, o en el caso que se detecte una diferencia de presión
entre las últimas mediciones realizadas que sea mayor que un límite
predefinido, realiza una nueva transmisión (preferiblemente 14 veces
en sucesión) de la información correlacionada.
Para evitar que se solapen las transmisiones de
varios transmisores 600 entre sí, se alternan temporalmente. En
particular, la pluralidad de transmisores 600 instalados en un
vehículo a motor tiene un número de identificación. Cada número de
identificación tiene, asociado con el mismo, un tiempo de retraso
predefinido que es proporcional al mismo. La transmisión de la señal
se produce en el tiempo de transmisión definido previamente (21
minutos o cuando se produce un mal funcionamiento) más el tiempo de
retraso definido anteriormente. De esta manera, las transmisiones
están alternadas temporalmente entre sí y no se solapan, evitando la
posible pérdida de información.
Cuando el vehículo a motor se para y el
interruptor acelerométrico 602 abre sus contactos, el
microcontrolador 604 asegura que los circuitos del transmisor 600 se
activan y permanecen en funcionamiento durante otro periodo de
tiempo predefinido, por ejemplo entre 30 minutos y 2 horas,
siguiendo a los que están conmutados a un estado completamente
inactivo hasta que el vehículo a motor arranca para moverse otra
vez. De esta manera es posible distinguir entre paradas temporales
del vehículo (por ejemplo, paradas en semáforos o en atascos de
tráfico), donde el sistema ha de permanecer operativo, y paradas
prolongadas (por ejemplo en aparcamientos de automóviles), donde el
sistema se ha de apagar. Teniendo en cuenta la distorsión de la
señal debida a la reflexión de la señal de radio o caídas en el
portador provocadas por la rotación de la rueda y, por lo tanto, un
cambio continuo en la posición de la antena (diferente polarización
de las dos antenas de transmisión y recepción) o interferencia de un
origen electromagnético, la señal puede alcanzar el receptor 702 de
una forma distorsionada o incompleta. Se han introducido así medidas
para limitar a un mínimo cualquier interpretación incorrecta de la
señal recibida.
La información se transmite mediante el
transmisor 600 por ejemplo mediante una modulación de tipo ASK, a
través de sucesivas secuencias de bits, donde el número total de
bits es igual a 26, y comprende un bit de arranque con una duración
igual al 120% del periodo del bit.
Cada transmisión realizada mediante cada
transmisor 600 se repite un número predefinido de veces, por ejemplo
14 veces en sucesión.
El microcontrolador 703, mediante un control
lógico grabado en la memoria, por ejemplo verificando la duración
del periodo de un único bit y su medio ciclo, analiza la primera
secuencia de bits recibida y, solamente si todos los bits que la
forman están dentro de una tolerancia predefinida, se acepta toda la
transmisión. Si uno o más bits están fuera del rango de tolerancia,
la secuencia de bits no se aceptará en su conjunto, sino solamente
se aceptarán y guardarán el valor y la posición de aquellos bits que
se hayan recibido correctamente. Recibiendo la misma señal 14 veces
en sucesión, el sistema podrá reconstruir toda la secuencia,
añadiendo en la memoria los bits que faltan inicialmente, pero
recibidos posteriormente, durante toda la secuencia de las catorce
transmisiones. Cuando los neumáticos, y por lo tanto los
dispositivos asociados para comprobar la presión de aire
(transmisores 600 y receptor 700) se montan en un vehículo a motor
por primera vez, su inicialización se realiza automáticamente. Los
neumáticos, una vez se empiezan a mover, transmiten la información
tal como se ha descrito anteriormente. El microcontrolador 703
guarda el código de identificación de los transmisores -y por lo
tanto de las ruedas- presente en el vehículo a motor. El
microcontrolador 703 se programa para comparar este código de
identificación con el de las transmisiones sucesivas y acepta
solamente en código recibido varias veces en sucesión, descartando
los códigos de identificación incorrectos (diferentes de los
guardados durante la inicialización) por ejemplo transmitidos por
otro vehículo a motor que tiene el mismo sistema de control de
presión y que está presente en la proximidad. Esta función está
siempre activa para evitar la transmisión de cualquier transmisor
que no pertenezca al vehículo a motor que entra en el sistema de
control del propio vehículo. Además, como resultado no es necesario
realizar ninguna inicialización manual de los dispositivos de
comprobación de la presión de aire en el caso de reemplazo de uno o
más neumáticos y/o transmisores.
El transmisor 600, incluyendo las baterías, está
preferiblemente formado y contenido en un contenedor de forma
cilíndrica 801, tal como se muestra en la figura 3. Tiene una rosca
802 (por ejemplo M 16, paso 0,75) para poder fijarse a un manguito
roscado 21, y un reborde 803 que entra en contacto con el manguito
21. Las medidas de este contenedor 801 sin el reborde 803 son 14,75
mm para el diámetro externo y 30 mm para la longitud, para un peso
total de unos 10 gramos.
La rosca 802 permite un rápido reemplazo del
transmisor 600 en el caso de su mantenimiento. Además, el montaje
del transmisor 600 se puede realizar en el momento del montaje del
tubo interno en el neumático, evitando así posibles daños durante el
movimiento de los tubos internos.
La figura 4 muestra una sección transversal a
través de un tubo interno 900 de un neumático según una realización
preferida de la presente invención. Muestra un transmisor 600
montado sobre un manguito roscado 21 y una válvula de hinchado 450
del tipo tradicional. La válvula de hinchado 450 comprende una base
451 que tiene, en su interior, el mecanismo de activación para las
operaciones de hinchado y deshinchado, y una carcasa cilíndrica 452
(vástago) fijada a la base 451.
El vástago 452 de la válvula está usualmente
alojado en un orificio especial previsto sobre la superficie del
fondo del reborde, y más precisamente sobre la pared del hueco,
desde el que sobresale al ambiente externo, a presión atmosférica,
con el correspondiente extremo cerrado por un tapón.
El transmisor 600 para comprobar la presión de
aire de los neumáticos de un vehículo a motor está montado sobre
dicho tubo interno convencional en una posición diametral (a 180º)
respecto a la válvula de hinchado 450, de manera que los pesos están
distribuidos de una manera equilibrada de forma que el neumático no
se desequilibre durante la rotación.
El transmisor 600 está situado en la parte de
pared radialmente interna (sobre la superficie intradós) del tubo
interno 400 para estar encarado hacia el hueco central del reborde
sobre el que el tubo interno y el neumático estarán montados. De
esta manera, hay espacio suficiente para contener la parte saliente
del transmisor 600 y el manguito 21; además, no entran en contacto
con la superficie radialmente interna del neumático, evitando
posibles daños en el neumático (abrasiones) y en el transmisor
600.
En la figura 5, la referencia numérica 1 indica
en una vista en sección transversal parcial una rueda para vehículos
que comprende un neumático 2, una llanta 3 y un tubo interno 4
insertado en la cavidad definida entre el neumático y la llanta.
El neumático 2 comprende una carcasa toroidal 5,
flancos 6 que terminan en un par de talones 7, una banda de rodadura
8 prevista sobre su superficie radialmente externa con un diseño de
la banda de rodadura adecuado que incluye cavidades 100 y hendiduras
105 y, si es necesario, una estructura de cintura 50 colocada, sobre
la periferia del neumático, entre la carcasa y la banda de rodadura,
comprendiendo usualmente esta estructura una pluralidad de bandas de
tejido cauchutadas que están radialmente superpuestas y reforzadas
con cuerdas textiles o de metal que son paralelas entre sí en cada
banda e intersecan respecto a las bandas adyacentes y
preferiblemente colocadas paralelas al plano ecuatorial en la banda
radialmente más externa.
La llanta 3 comprende una superficie de fondo 9
provista de un hueco central 10 y dos asientos de talón 11 que son
laterales respecto al hueco y contra los que se apoyan haciendo tope
los talones del neumático; cada asiento está definido axialmente
entre una superficie de extremo radial (lateral) 12 en una posición
axialmente externa y un saliente anular axialmente interno 13.
Un orificio 44, en cuyo interior está montada una
válvula de hinchado común 90 para neumáticos sin tubo, está formado
ventajosamente en la pared del hueco 10.
El tubo interno 4 está preferiblemente moldeado y
vulcanizado en una forma toroidal para memorizar esta forma: en
otras palabras, cuando se somete a tensiones mecánicas que lo
deforman, puede producir reacciones elásticas diseñadas para
asegurar que vuelve a adquirir la forma original no deformada. En
particular, y más preferiblemente, el tubo interno está moldeado y
vulcanizado con un forma toroidal que tiene un volumen interno no
menor de un tercio del volumen de uso final.
Es particularmente ventajoso, para neumáticos con
un "bajo perfil", usar un tubo interno (figura 6) que esté
preferiblemente dividido en dos compartimentos circunferenciales A y
B que están separados mediante una pared central 110 de mayor
rigidez que los flancos 115, tal como el descrito en la solicitud de
Patente Europea EP919405, presentada por los mismos
solicitantes.
Este tubo interno está dividido en por lo menos
dos partes circunferenciales separadas, separadas por una pared
longitudinal, proporcionando a dicha pared, y preferiblemente
también a la zona que la rodea, una mayor rigidez que la parte
axialmente más externa, es decir, los flancos del tubo interno, de
manera que, durante el hinchado del tubo en el interior del
neumático, la expansión del tubo en la dirección axial es mayor que
en la dirección radial para llevar su porción central en contacto
con la zona de la banda de rodadura al mismo tiempo que se adapta
completamente con los lados de los flancos del neumático, evitando
así la generación de tensiones anormales en las paredes del
tubo.
Este tubo interno se puede obtener
preferiblemente mediante la formación de los lados de los tubos
internos de manera separada de su parte central, uniéndolos a
continuación juntas las partes separadas, ventajosamente mediante
una adhesión química de los materiales elastoméricos asociados
durante la vulcanización del tubo interno.
Obviamente, el tubo interno puede estar formado
de cualquier otra manera conveniente y puede ser de cualquier tipo,
de un único volumen y con una pluralidad de compartimentos mayor de
dos, dispuestos como se quiera.
Para los propósitos de hinchado y deshinchado de
los compartimentos en los que el tubo interno está dividido, cada
compartimiento estará provisto de un dispositivo asociado 14 (figura
15) que no tiene ninguna parte para su conexión con el ambiente
externo, que pasa a través de la llanta.
Este dispositivo 14 es ventajoso durante las
condiciones de aceleración rápida del vehículo, donde hay la
posibilidad de que el neumático pueda deslizarse respecto a la
llanta, con el consiguiente alto riesgo de desgarro del tubo interno
en la base de la válvula o cizalladura del vástago de la válvula,
con el consiguiente deshinchado inmediato del neumático y la
correspondiente pérdida de estabilidad del vehículo, poniendo
seriamente en peligro de esta manera las vidas del conductor y de
los pasajeros del propio vehículo.
El dispositivo 14 para hinchar, deshinchar y
calibrar el tubo interno comprende un cuerpo rígido 15 que está
preferiblemente hecho de material plástico o aleaciones ligeras de
metal. El cuerpo rígido 15, que tiene preferiblemente una
configuración cilíndrica, está montado en el interior de un manguito
roscado especial 21 (figura 6) que define una abertura circular
pasante formada en el material elastómero de la superficie
radialmente interna (intradós) del tubo interno.
Preferiblemente, el cuerpo rígido 15 citado
anteriormente (diámetro externo 14,75 mm y longitud 30 mm) comprende
una porción anular de su superficie externa roscada (por ejemplo
rosca M 16, paso 0,75), para permitir que se enrosque en el manguito
21, y un reborde de base 20 que permite fijar su posición respecto
al manguito. El cuerpo rígido 15 tiene un peso total de unos 10
gramos.
Tal como puede entenderse claramente a partir de
las figuras 5 y 6, el cuerpo rígido 15 citado anteriormente está
desprovisto completamente de cualquier parte para su conexión a
ambiente fuera de la rueda. Además, el tubo interno provisto de este
dispositivo es libre para moverse en cualquier posición en el
interior de la cavidad definida por el neumático y la pared de la
llanta.
En particular, el hinchado del tubo interno se
realiza introduciendo aire a presión en el espacio entre el
neumático y la llanta, para deformar el tubo respecto a su
configuración inicial, creando así una diferencia de presión entre
el volumen interno del tubo y el espacio interno, estando pendiente
por lo tanto el restablecimiento del equilibrio entre las presiones
en los ambientes citados anteriormente, correspondiente al retorno
del tubo a su configuración original no deformada. Posteriormente,
el aire presente fuera del tubo se permite que fluya al interior de
la atmósfera circundante, permitiendo así la expansión del propio
tubo hasta que llena completamente la cavidad entre el neumático y
la llanta.
A continuación, se alcanza el valor correcto y
predefinido de presión de aire en el interior de la cámara liberando
el aire que crea una sobrepresión respecto al valor deseado,
mediante un dispositivo que está calibrado de manera adecuada a
dicho valor.
La válvula, que no tiene ninguna parte para su
conexión al ambiente externo, también puede comprender uno o más
elementos independientes (entrada, calibración y descarga) que están
separados entre sí, y también puede no tener alguno de dichos
elementos.
La figura 7 muestra una sección transversal a
través de un tubo interno 900 de un neumático según una realización
de la presente invención, en el que es posible apreciar un
transmisor 600 que está montado sobre un primer manguito roscado 21
y un dispositivo 14 para el hinchado, deshinchado y calibración del
tubo interno, que está montado sobre un segundo manguito roscado 21
que está preferiblemente situado en una posición diametralmente
opuesta (a unos 180º) del anterior para una distribución equilibrada
de los pesos.
Preferiblemente, el dispositivo 14 y el
transmisor 600 están colocados hacia el interior del tubo interno
900 de manera que, cuando se montan sobre la llanta respectiva,
encaran el hueco central de la propia llanta. De esta manera, hay
suficiente espacio para el alojamiento de estos dispositivos.
La figura 8 muestra una sección transversal a
través de un tubo interno 1000, que está dividido en dos
compartimentos circunferenciales A y B, según otra realización de la
presente invención. Un transmisor 600 está montado sobre un primer
manguito roscado 21 del compartimiento A y un dispositivo de
hinchado 14 está montado sobre un segundo manguito roscado 21 del
compartimiento A situado a 180º del anterior para equilibrar los
pesos.
Para un tubo interno 1000, que está dividido en
dos compartimientos circunferenciales A y B, son necesarios dos
dispositivos de hinchado 14, en concreto uno para cada
compartimiento. Un único transmisor 600, por otro lado, es
suficiente para proporcionar una alerta a las variaciones en la
presión de los dos compartimientos del tubo interno.
En el caso donde se use solamente un transmisor
600, es preferible usar un dispositivo de equilibrado 1001 para
equilibrar los pesos del tubo interno 1000. En este caso un
dispositivo de hinchado 14 está montado sobre un primer manguito
roscado 21 del compartimiento B y un dispositivo de equilibrado 1001
está montado sobre un segundo manguito roscad 21 del compartimiento
B situado a 180º del primero, para equilibrar los pesos.
El dispositivo de equilibrado 1001 consiste
preferiblemente en un contenedor del mismo tipo que el contenedor
801 y que tiene preferiblemente el mismo peso que los otros
elementos montados sobre el tubo interno, con el propósito de
equilibrar y distribuir de manera uniforme los pesos del tubo
interno y, por lo tanto, del neumático.
Se puede obtener un mayor grado de sensibilidad
con dos transmisores 600, es decir, uno para cada
compartimiento.
La figura 9 muestra, a modo de ejemplo, una rueda
que comprende un neumático 2, del tipo conocido de manera
convencional como un neumático sin tubo, y una llanta de soporte 3.
Este neumático 2 se hincha mediante una válvula de hinchado 90 que
está colocada por ejemplo, de una manera conocida por sí misma,
sobre el cuello 10 de dicha llanta.
La llanta 3 comprende una superficie de fondo 9
provista de un hueco central 10 y dos asientos de talón 11 que están
situados a los lados del hueco y sobre los que los talones del
neumático se apoyan haciendo tope; cada asiento está delimitado
axialmente entre una superficie de extremo radial (lateral) 12 en
una posición axialmente externa y un saliente anular axialmente
interno 13.
El neumático 2 consiste en una estructura
toroidal internamente hueca formada por una pluralidad de
componentes y, principalmente, por una tela de carcasa textil o
metálica 5 que tiene dos talones 7 y 7', cada uno definido a lo
largo de un borde circunferencial interno de la carcasa para fijar
el neumático a la correspondiente llanta de soporte 3. También
comprende por lo menos un par de núcleos de refuerzo anulares
-usualmente llamados alambres de talón 71 y 71'- que son
circunferencialmente inextensibles e insertados en dichos talones
(usualmente por lo menos un alambre de talón por talón).
La tela de carcasa incluye una estructura de
soporte que comprende cuerdas textiles o de metal, que se extienden
axialmente desde un talón al otro para formar una estructura
toroidal y tiene sus bordes de extremo cada uno asociado con un
alambre de talón correspondiente.
En los neumáticos del tipo llamado radial, las
cuerdas citadas anteriormente están colocadas substancialmente en
planos que contienen el eje de rotación del neumático.
Sobre la periferia de esta carcasa está colocada
una sobrestructura anular, conocida como estructura de cintura 50,
que está compuesta normalmente por una o más bandas de tejido
cauchutado que están superpuestas una sobre la otra para definir un
llamado "paquete de cintura" y una banda de rodadura 8 hecha de
material elastómero, envuelta alrededor del paquete de cintura y
moldeada con un diseño elevado para el contacto de rodadura del
neumático sobre la carretera. Además, la carcasa está provista, en
posiciones laterales axialmente opuestas, de dos flancos 6 y 6' que
están hechos de material elastómero y cada uno se extiende en la
dirección radial hacia el exterior desde el borde externo del talón
asociado.
En neumáticos del tipo llamado sin tubo, es
decir, los que no requieren el uso de un tubo interno durante su
funcionamiento, la superficie interna de la carcasa está normalmente
recubierta con un llamado revestimiento 11, en concreto una o más
capas de material elastómero que son impermeables al aire.
Finalmente, la carcasa puede comprender otros elementos conocidos,
es decir, ribeteados, cintas y rellenos según el diseño específico
del neumático.
El transmisor 600 del tipo descrito
anteriormente, montado sobre un manguito roscado, está insertado en
la llanta de soporte 3. Este manguito roscado está formado
preferiblemente a lo largo del plano ecuatorial del neumático sobre
dicha superficie de fondo 9 de la llanta 3.
En estos neumáticos sin tubo, el
transmisor/sensor está insertado desde el exterior de la llanta
mediante el enroscado del propio transmisor en dicho manguito
roscado. Esto permite un montaje y un desmontaje rápido y fácil del
transmisor si se requieren operaciones de mantenimiento o reemplazo.
Además, el transmisor insertado en la llanta de soporte permite la
aplicación del sistema para comprobar la presión de aire en
neumáticos del tipo tradicional para los que no se requiere ninguna
modificación estructural.
Además, el sensor de presión puede estar
suplementado y/o puede reemplazarse mediante un sensor de un tipo
diferente diseñado para medir por lo menos un parámetro de estado de
dicha rueda de neumático. Los parámetros de estado de una rueda de
neumático son parámetros relacionados con las condiciones físicas de
la rueda, por ejemplo la presión de aire o la temperatura de dicho
aire presurizado en el interior de la rueda.
Claims (16)
1. Sistema para comprobar por lo menos un
parámetro de estado de un neumático para un vehículo a motor, que
comprende:
- por lo menos una rueda de neumático (1) que
comprende un neumático (2) montado sobre una llanta de montaje
(3);
- un tubo interno (4) insertado en la cavidad
definida entre el neumático y la llanta;
- un dispositivo de medición para medir dicho por
lo menos un parámetro de estado asociado con dicha rueda;
- un dispositivo de transmisión diseñado para
transmitir una señal que indica el valor medido por dicho
dispositivo de medición, incluyendo dicho dispositivo de transmisión
una batería de suministro de energía;
- un dispositivo de recepción diseñado para
recibir dicha señal que indica el valor medido por dicho dispositivo
de medición;
- un sensor para detectar el movimiento de dicha
rueda, diseñado para permitir la activación de dicho dispositivo de
transmisión cuando dicha rueda se mueve;
caracterizado por el hecho de que dicho
dispositivo de transmisión, dicho dispositivo de medición y dicho
sensor de movimiento están alojados en el mismo contenedor que está
insertado en una pared de dicho tubo interno en una posición
radialmente interna respecto a dicha rueda.
2. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que dicho sensor de movimiento
es un interruptor acelerométrico.
3. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que dicho contenedor está
insertado en un manguito fijado en la pared de dicho tubo
interno.
4. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que dicho dispositivo para
medir por lo menos un parámetro de estado es un sensor de
presión.
5. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que dicho dispositivo para
medir por lo menos un parámetro de estado de un neumático es un
sensor de temperatura.
6. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que dicho dispositivo de
transmisión, que también comprende un dispositivo para medir la
tensión de dicha batería de suministro de energía, transmite el
valor de la tensión medida mediante una señal de
radiofrecuencia.
7. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que también comprende un
dispositivo para visualizar dicha señal que indica el valor medido
por dicho dispositivo de medición.
8. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que comprende un tubo interno
con al menos dos compartimientos que están separados entre sí y cada
uno provisto de dicho dispositivo de medición.
9. Rueda para vehículos, que comprende:
- un neumático montado sobre una correspondiente
llanta de montaje;
- un tubo interno (4) insertado en el interior de
la cavidad definida entre el neumático y la llanta;
- un dispositivo de medición para medir por lo
menos un parámetro de estado de dicho neumático asociado con dicha
rueda;
- un dispositivo de transmisión diseñado para
transmitir una señal que indica el valor medido mediante dicho
dispositivo de medición, incluyendo dicho dispositivo de transmisión
una batería de suministro de energía;
- un sensor para detectar el movimiento de dicha
rueda, diseñado para activar dicho dispositivo de transmisión cuando
dicha rueda se mueve;
caracterizada por el hecho de que dicho
dispositivo de transmisión, dicho dispositivo de medición y dicho
sensor de movimiento están alojados en el mismo contenedor que está
insertado en una pared de dicho tubo interno en una posición
radialmente interna respecto a dicha rueda.
10. Rueda según la reivindicación 9,
caracterizada por el hecho de que dicho sensor de movimiento
es un interruptor acelerométrico.
11. Rueda según la reivindicación 9,
caracterizada por el hecho de que dicho dispositivo para
medir por lo menos un parámetro de estado de un neumático es un
sensor de presión.
12. Rueda según la reivindicación 9,
caracterizada por el hecho de que dicho dispositivo para
medir por lo menos un parámetro de estado de un neumático es un
sensor de temperatura.
13. Rueda de neumático para vehículos, que
comprende:
- un neumático montado sobre una llanta de
montaje correspondiente;
- un dispositivo de medición para medir por lo
menos un parámetro de estado de dicho neumático asociado con dicha
rueda;
- un dispositivo de transmisión, que comprende
una batería, diseñado para transmitir una señal que indica el valor
medido por dicho dispositivo de medición;
- un sensor para detectar el movimiento de dicha
rueda diseñada para conectar dicha batería a dicho dispositivo de
transmisión cuando dicha rueda se mueve;
caracterizada por el hecho de que:
- dicho dispositivo de medición, dicho
dispositivo de transmisión y dicho sensor de movimiento están
alojados en el mismo contenedor; y
- dicho contenedor está insertado en la llanta
desde el exterior de la llanta enroscando el propio contenedor en un
manguito roscado.
14. Rueda según la reivindicación 13,
caracterizado por el hecho de que dicho sensor de movimiento
es un interruptor acelerométrico.
15. Rueda según la reivindicación 13,
caracterizado por el hecho de que dicho dispositivo de
medición para medir por lo menos un parámetro de estado de un
neumático es un sensor de presión.
16. Rueda según la reivindicación 13,
caracterizado por el hecho de que dicho dispositivo de
medición para medir por lo menos un parámetro de estado de un
neumático es un sensor de temperatura.
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