KR20020015072A - 압력 모니터 시스템 - Google Patents

Abstract

압력 모니터 시스템은 다이아프램으로 분리된 첫 번째 챔버(11) 및 두 번째 챔버(12)로 구성되어 있다. 다이아프램은 각각의 측면에 있는 개별의 SAW 장치를 유지하고 있다. SAW 장치는 다른 공명 주파수를 갖는다. 첫 번째 챔버(11) 내의 압력에 대해 상대적으로 두 번째(12) 내의 압력 변화는 다이아프램의 변형을 일으키고, SAW 장치의 공명 주파수의 최종 변화는 챔버 사이의 압력 차이를 나타내기 위해 분석될 수 있다. 설명된 바와 같이, 압력 측정 장치는 자동차 타이어에 대한 밸브 조립체와 상호작용한다. 자동차 타이어가 팽창되었을 때, 팽창 압력은 참고로 첫 번째 챔버(11) 내에 있다. 구멍이 나서 두 번째 챔버(12)로부터의 압력 손실은 다이아프램의 변형을 일으키고 SAW 장치로부터 상응하는 출력을 발생시킨다.

Description

압력 모니터 시스템{PRESSURE MONITOR SYSTEM}

여러 가지 압력 모니터 시스템이 제안되어왔다. 미국 특허 제 5289160에 타이어 압력이 외부 대기압보다 상대적으로 아래로 떨어질 경우 경고 시스템을 작동시키기 위해서 압력 센서 스위치를 닫는 타이어 압력 모니터 시스템이 공지되었다. 압력 감지 스위치는 타이어 압력에 의해 영향을 받는 편향 수단으로 구성되는데, 만약 타이어 압력이 대기압보다 아래로 떨어질 경우, 편향 수단은 경고 신호를 발생시키기 위해 전기 스위치를 닫는다. 이러한 시스템은 경고 신호를 원격 센서에 전송하기 위해 트랜스폰더로써 표면 음파(SAW) 장치를 사용한다. 다이아프램의 편향을 측정하기 위해 다이아프램에 SAW 장치를 직접적으로 사용하여서 대기압에 대해 다이아프램에 작용하는 압력을 측정하는 가능성이 설명되었다.

US 558571에 한 쌍의 SAW 장치 수단으로 긴장을 측정하기 위한 장치가 공지되었다. 한가지 실시예에서 SAW 장치는 한쪽면이 대기 다른 쪽 면은 타이어 압력에 노출된 다이아프램의 대향한 면에 장착된다. 두 개의 SAW 장치로부터 온 신호는 타이어 압력을 나타내는 온도 보정된 신호를 제공하기 위해 혼합된다.

본 발명은 압력 모니터 시스템에 관련되는데, 특히 공기 휠 내의 공기압력을 모니터하기 위한 시스템에 관련된다.

도 1A,1B,1C는 본 발명을 따르는 시스템에서 다이아프램으로 사용될 수 있는 수동긴장 감지 SAW장치를 도시하는 도면;

도 2는 본 발명을 따르는 압력 모니터 시스템의 첫 번째 실시예의 횡단면도;

도 3은 실제 시스템에서 어떻게 사용되는지를 도시하는 도식적 다이아그램;

도 4는 압력 모니터 시스템 같은 것과 상호작용하는 밸브의 횡단면도;

* 부호 설명 *

1......첫번째 SAW 장치 2......두 번째 SAW 장치

4,5....덮개 6......압전기질

7......다이아프램 10.....하우징

11.....챔버 13......단방향 밸브

본 발명은 종래의 시스템을 개선하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 첫 번째 관점에 따라, 다이프램에 의해 분리되는 첫 번째 압력 챔버 및 두 번째 압력 챔버로 구성되는 압력 모니터 시스템을 제공한다. 첫 번째 SAW 장치는 다이아프램의 한 측면에 장착된 첫 번째 공명 주파수를 갖고, 두 번째 SAW 장치는 다이아프램의 다른 측면에 장착된 두 번째 공명 주파수를 갖으며, 첫 번째 챔버는 정해진 압력 P₁으로 압력으로 가압되고 그 압력으로 유지되도록 배열되고, 두 번째 챔버는 압력 P₁과 같은 압력 P₂로 초기에 가압되지만 시간이 지남에 따라 변하도록 배열되는데, 만약 두 번째 챔버의 압력 P₂가 첫 번째 챔버의 압력 P₁에 대해 떨어지거나 올라가면, 다이아프램은 한 측면이 긴장되고 다른 측면이 압축되도록 편향될 것이다. 첫 번째 및 두 번째 SAW 장치는 상기 긴장 및 압축을 감지하여 이러한 편향을 감지하도록 배열되며, 그래서 첫 번째 챔버의 압력 P₁에 대한 두 번째 챔버의 압력 P₂의 변화를 출력으로 나타내게 된다.

그러므로 SAW 장치는 두 개 챔버의 압력 차이를 측정할 수 있고, 첫 번째 챔버의 압력은 사실상 원하는 압력을 갖을 수 있도록 조절이 가능하다. 그러므로 만약 두 번째 챔버의 압력이(예를 들어 공기 휠 내에서 공기압력과 상호작용할 수 있는) 갖고 있는 압력에 대해서 떨어지면, 경고 신호가 각 쌍의 SAW 장치에 의해 발생된다. 또한 SAW 장치는 온도 보정 신호를 제공하며 경고 신호를 원격 센서에 전송하기 위해 트랜스폰더로 사용될 수 있다.

봉 발명의 선호적이고 선택적인 특징은 본 명세서의 청구항과 자세한 설명으로 명백해질 것이다.

본 발명은 또한 예를 들기 위해 첨부된 도면을 참고로 설명될 것이다.

도 1A,1B,1C는 다이아프램으로 사용될 수 있는 중앙 기질의 대향한 측면에 장착된 첫 번째 및 두 번째 SAW 장치(1,2)를 도시한다. 각각의 SAW 장치는 주의 환경으로부터 보호되도록 덮개(4,5)내에 하우징되고 도1A에 도시된 압전 기질(6)(석영 혹은 얇은 막 아연 산화물)의 대향한 측면에 장착된다. 강도 및(혹은) 전기 전도성 같은 중앙 기질의 특성은 다중층 기질을 사용하여 변할 수 있다. 도 1B는 서로 맞대어 있는 압전 기질(6A,6B)에 장착된 단면 SAW 장치의 사용을 도시하며, 도 1C는 금속이나 플라스틱 층 같은 추가적인 구조 층(6C)이 압전 기질(6A,6B) 사이에 사용되는 실시예를 도시한다.

도 1A,1B,1C는 SAW 장치를 공중 혹은 지면에 연결시키기 위한 전기 연결 패드(3A,3B)를 도시한다.

이러한 장치는 GB9902341.8 출원에 공지된 방법으로 제조될 수 있다.

다이아프램의 각각의 측면에 하나씩 두 개의 SAW 장치의 사용은 US5585571에 공지된 방법으로 차동 긴장 센서로 작동될 수 있도록 한다. 공지된 바와 같이 두개의 SAW 장치는 서로 약간 다른 공명 주파수를 갖도록 설계된다. 하나의 SAW 장치의 출력을 다른 것으로부터 제거하여, 차동 긴장 측정이 결정될 수 있고 출력은 온도와의 변화가 사실상 무효화됨에 따라 온도 보정된다. 그러므로 온도의 분리 측정이 필요하지 않다.

이러한 장치는 하나의 장치가 측정요소로 사용되고 다른 것은 참고사항으로 사용하는 SAW 장치의 종래 것과는 다르다. 차동장치와 함께 참조 SAW가 필요없고, 감도는 두 개의 장치가 동일하고 반대 긴장을 갖기 때문에 증가한다. 또한 다이아프램은 정상적으로 하중이 저하되어서(반대 측면의 압력이 동일할 때) 문제가 생기지 않도록 하고 고압을 측정할 수 있도록 한다.

도 2는 도1A,1B,1C에 관련된 방법으로 플라스틱의 되어 하우징(10)내에 장착된 것처럼 다이아프램(7)이 대향한 측면 위에 SAW 장치(8,9)로 구성되는 본 발명의실시예를 도시한다. 하우징(10)은 다이아프램(7)의 한 측면에 첫 번째 챔버(11)를 형성하고, 다이아프램의 다른 측면에 두 번째 챔버(12)를 형성한다. 다이아프램은 두 개의 챔버(11,12)를 분리하고, 그 사이를 밀봉한다. 첫 번째 챔버(11)는 공기(혹은 다른 가스)를 챔버(11)로 들어가게 하지만 챔버(11)로부터 공기가 빠져나가지 못하게 하는 단방향 밸브(13)에 의해 닫혀진다. 두 번째(12) 챔버는 모니터 될 압력과 상호작용한다.

단방향 밸브는 압력이 한 측면에 작용되었을 때 열리도록 배열된 슬롯을 갖는 단일 디스크가 사용될 수 있고, 다른 형태의 단방향 밸브가 사용될 수 있다.

도 3은 압력 감지 시스템에 작동하는 방법을 도시하는 도식적 다이아그램이다. 전술된 다이아프램(7), 하우징(10)과 챔버(11,12)를 도시한다. 챔버(11,12)는 도관(14,15)을 통해 압축공기의 공급으로 가압될 수 있는데, 도관(14)에 도시된 비반환 밸브(13)를 갖는다.

시스템이 첫 번째로 가압되었을 때, 챔버(11)의 압력 P₁과 챔버(12)의 압력 P₂는 동일할 것이다. 그런다음 챔버(11)는 P₁값을 갖게 되고, 단방향 밸브(13)는 공기가 챔버(11)를 빠져나가지 못하도록 한다. 반면에 챔버(12)는 천천히 새거나 구멍이 나서 변할 수 있는 타이어 압력 같은 모니터될 압력과 상호작용한다. 챔버(12)의 압력 P₂는 챔버(11) 압력 P₁에 대해서 떨어지며, 다이아프램(7)은 편향되고, SAW 장치는 이것을 감지하여 경고신호를 보낼 것이다.

이러한 장치는 타이어 압력을 모니터할 수 있다. 타이어가 초기에 팽창되었을 때 챔버(11)는 초기 압력을 갖고, 시간이 지남에 따라 챔버(11)의 압력 P₂는 갖고 있는 압력에 대해 떨어져서 경고신호를 발생시킨다. 만약 타이어가 초기에 지나치게 팽창되었다면, 챔버(11)의 팽창된 압력에 대해 부정확한 값을 갖게 된다. 그러나 이러한 문제는 타이어를 설정된 압력으로 팽창시킬 수 있는 팽창기를 사용하여 피할 수 있다.

도 4는 전술된 압력 모니터와 상호 작용하는 자동차 휠 드라이브 같은 밸브의 실시예를 도시하는 횡단면이다. 압력 모니터는 밸브 몸체(18)의 내부 단부에 장착된다. 첫 번째 슈래더(Schraeder) 밸브(19)는 공기가 첫 번째 챔버(11)에 들어가지만 거기서 빠져 나오지 못하게 하도록 도 3에 도시된 단방향 밸브(13)와 같은 역할을 한다. 두 번째 슈래더 밸브(20)는 타이어 팽창되지만 두 방향 전달을 위해 열일 수 있는 밸브 수단으로 릴리즈 로드(release rod)(21)를 작동시키는 것 외에 밸브를 통해 공기가 못 빠져나가도록 하는 공기 타이어에 대한 종래의 팽창 밸브로 제공된다. 두 개의 슈래더 밸브(19,20)를 연결하여 릴리즈 로드(21)의 작동이 컨넥팅 로드(23)를 통해 첫 번째 밸브(19)의 릴리즈 로드(22)를 작동하게 하는 이점이 있다. 그러므로, 만약 타이어가 지나치게 팽창되었다면 공기는 릴리즈 로드(21)를 작동시켜 밸브(20)를 통해 빠져나가며, 밸브(19)는 공기가 챔버(11)로부터 과도한 압력을 갖지 않도록 빠져나갈 수 있게 열린다.

압력 모니터 장치는 첫 번째 챔버(11)가 자동적으로 최고 팽창 압력을 갖도록 필요한 업력으로 타이어를 단순하게 팽창시켜 쉽게 재조정될 수 있다.

도 4의 화살표는 동일한 시간에 타이어와 압력 챔버(11)를 팽창시킬 수 있도록 사용되는 공기의 경로를 도시한다.

압전 기질의 SAW 장치를 사용하는 이점은 US5585571에 공지된 장치에 응답하도록 사용될 수 있는 무선 통신 주파수 신호나 배터리 같은 외부 전력 공급원의 필요없이 에너지를 저장하고 변환시킬 수 있다. 또한 SAW 장치는 신호를 원격센서에 보내기 위해 공중이나 지면에 연결되기만 하면 되어서 다른 회로가 필요없다. 만약 필요하다면 작은 처리 회로(도시 안됨)가 SAW 장치로부터 수신되는 신호를 처리하기 위해 밸브 몸체(18) 내에 장착될 수 있다. 도 4는 공기를 제공하는 밸브 몸체(18)의 길이를 따라 움직이는 금속 삽입기(24)를 도시한다. 지면연결은 밸브가 삽입된 금속 휠에 사용시 접촉하는 몸체(18)에 대한 금속 링(25)으로 구성된다(이러한 구성요소 사이의 전기적 연결과 SAW 장치의 연결 패드(3A,3B)는 도시안됨).

그러므로 SAW 장치로부터 나오는 신호는 원격센서에 전송될 수 있는데, 센서는 휠에 근접하여 차동차에 설치되며 자동차 계기판에 경고신호를 보내도록 정렬된다. SAW 장치는 또한 경고가 휠 혹은 휠들이 문제를 발생시키는 것을 표시할 수 있도록 센서가 경고신호를 발생시키는 것을 감지하도록 각각의 센서가 유일한 출력을 제공하도록 하기 위해 SAW 장치가 배열된다.

그러므로 전술된 모니터는 타이어 압력을 측정하기 위해 저비용의 크기가 작은 장치를 제공할 수 있다. 이러한 장치는 작고 가벼워서 휠의 성능에 대한 영향을 무시할 수 있다. 타이어의 저압을 경고할 수 있으며, 1~2 pound/square inch(6.9-13.8×NT/M²) 정도의 압력이 적게 저하되는 것을 감지할 수 있어서, 천천히 구멍나는 것에 대한 경고를 할 수 있다. 화물 타이어, 트레일러 타이어나 스페어 타이어 같이 운전자가 쉽게 알아챌 수 없는 상황에서 구멍이 나서 압력이 급격히 저하되는 것을 경고할 수 있다.

Claims (13)

1. 압력 모니터 시스템은 다이아프램으로 분리된 첫 번째 압력 챔버와 두 번째 압력 챔버, 다이아프램의 한 측면에 장착된 첫 번째 공명 주파수를 갖는 첫 번째 SAW 장치와 다이아프램의 다른 측면에 장착된 두 번째 공명 주파수를 갖는 두 번째 SAW 장치, 정해진 압력 P₁으로 가압되고 그 압력으로 유지되도록 배열된 첫 번째 챔버와 압력 P₁과 동일한 압력 P₂로 초기에 가압되지만 시간이 지남에 따라 변하도록 배열된 두 번째 챔버로 구성되는데, 만약 두 번째 챔버 압력 P₂가 첫 번째 챔버 압력 P₁에 대해 상대적으로 떨어지거나 올라가면, 다이아프램은 한 측면에 긴장되고 다른 측면에 압축되어 편향되며, 첫 번째 및 두 번째 SAW 장치는 상기 긴장과 압축을 감지하여 첫 번째 챔버의 압력 P1에 대한 두 번째 챔버의 압력 P2의 변화를 출력하도록 배열된 것을 특징으로 하는 압력 모니터 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 다이아프램은 하나 이상의 압전 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 압력 모니터 시스템.
3. 제 1 항 혹은 제 2 항에 있어서, 첫 번째 챔버는 첫 번째 단방향 챔버로 되어 있어 공기가 챔버를 빠져나가지 못하도록 하는 것을 특징으로 하는 압력 모니터 시스템.
4. 제 1,2 혹은 3 항에 있어서, 두 번째 SAW 장치의 출력으로부터 첫 번째 SAW 장치의 출력을 제거하거나 혹은 그 반대로 하여 첫 번째 및 두 번째 챔버 사이의 압력차를 나타내도록 배열된 처리 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 압력 모니터 시스템.
5. 제 4 항에 있어서, 처리 수단은 주어진 레벨보다 큰 압력 차가 감지될 때 경고 신호를 발생시키도록 정렬되는 것을 특징으로 하는 압력 모니터 시스템.
6. 전항들 중에 있어서, 시스템과 원격 센서 간의 무선 통신을 제공하기 위한 트랜스폰더로 구성되는 것을 특징으로 하는 압력 모니터 시스템.
7. 첨부된 도면을 참고로 전술된 사항을 특징으로 하는 압력 모니터 시스템.
8. 전항들 중 압력 모니터 시스템으로 구성된 팽창밸브.
9. 제 8 항에 있어서, 청구항 제 3 항 혹은 그의 종속항 중 아무항에 대한 압력 모니터 시스템은 팽창 공기가 공급되는 두 번째 단방향 밸브를 갖고, 반대방향으로 공기의 흐름을 막기 위해 작동될 수 있는 릴리즈 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 팽창 밸브.
10. 제 9 항에 있어서, 첫 번째 단방향 밸브는 또한 공기가 첫 번째 챔버로부터 빠져나가도록 하기 위한 릴리즈 장치를 갖으며, 첫 번째 및 두 번째 단방향 밸브는 첫 번째 단방향 밸브의 릴리즈 장치를 작동시키는 두 번째 단방향의 릴리즈 장치를 작동시키도록 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 팽창 밸브.
11. 제 8,9 혹은 10 항에 있어서, 공기와 같은 기능을 하기 위한 금속 삽입기로 구성되는 것을 특징으로 하는 팽창 밸브.
12. 제 8,9,10,11 항에 있어서, 공기 타이어에 대한 팽창밸브로 구성되는 것을 특징으로 하는 팽창밸브.
13. 제 12 항에 있어서, 공기 타이어에 연결되는 것을 특징으로 하는 팽창밸브.