KR20080035073A

KR20080035073A - Pressure sensor apparatus for tire

Info

Publication number: KR20080035073A
Application number: KR1020060101208A
Authority: KR
Inventors: 이주왕
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2006-10-18
Filing date: 2006-10-18
Publication date: 2008-04-23

Abstract

A pressure sensor for a tire is provided to improve the reliability of measuring tire pressure by installing a tire pressure senor part for transmitting air pressure inside the tire to the outside. A pressure sensor for a tire comprises a guide rail(3), a tire pressure sensor part(4), a generator(5), a battery(12), a main wheel(7), and an auxiliary wheel(9). The guide rail is installed along the outer periphery of a vehicle wheel(1) inside a tire in a ring shape. The tire pressure sensor part transmits air pressure inside the tire to the outside while revolving along the outer periphery of the guide rail. The generator mounted on the lower surface of the tire pressure sensor part generates electricity by the rotation of a rotor shaft(6). The battery drives the tire pressure sensor part by charging the electricity generated from the generator. The main wheel fixed on the rotor shaft of the generator is rotated by friction force with the guide rail. The auxiliary wheel, which is supported by the generator to be rotated on the guide rail, prevents separation of the tire pressure sensor part by centrifugal force. The auxiliary wheel is rotated in a supporter(8) extended from the generator.

Description

Pressure sensor apparatus for tire

도 1은 본 발명에 의한 타이어 압력 센서 장치의 개념도 1 is a conceptual diagram of a tire pressure sensor device according to the present invention

도 2는 본 발명에 의한 타이어 압력 센서 장치를 나타내는 정단면도 Figure 2 is a front sectional view showing a tire pressure sensor device according to the present invention.

도 3은 본 발명에 의한 타이어 압력 센서 장치를 나타내는 측면도 Figure 3 is a side view showing a tire pressure sensor device according to the present invention

도 4는 본 발명에 의한 장치를 회로로 나타낸 도면 4 is a circuit diagram of an apparatus according to the present invention.

도 5는 본 발명 장치의 작동 원리를 나타낸 도면5 shows the principle of operation of the device of the invention;

도 6과 도 7은 종래기술 6 and 7 is a prior art

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※ Explanation of codes for main parts of drawing

A : 타이어 압력 센서 장치 1 : 차륜A: tire pressure sensor device 1: wheel

2 : 타이어 3 : 가이드레일2: tire 3: guide rail

4 : 타이어 압력 센서부 5 : 발전기4: tire pressure sensor unit 5: generator

6 : 회전자축 7 : 메인휠6: rotor shaft 7: main wheel

8 : 지지대 9 : 보조휠8: support 9: auxiliary wheel

10 : 마찰재 12 : 배터리10: friction material 12: battery

13 : 압력센서 14 : 데이터처리부13 pressure sensor 14 data processing unit

15 : 안테나 16 : 레귤레이터 15 antenna 16: regulator

본 발명은 차량의 타이어의 공기압을 자동으로 측정하여 알려주는 타이어 압력 센서 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a tire pressure sensor device for automatically measuring and informing the air pressure of a tire of a vehicle.

차량의 타이어 공기압의 적정성은 연비와 타이어의 노후 속도 및 타이어 파열 사고에 직접적인 영향을 미치게 되며, 또 타이어 압력이 지나치게 높거나 낮을 경우 운전시 핸들이 떨리는 부작용이 있어 안전운행 및 안락한 운전을 방해하는 문제가 있다.The adequacy of tire inflation pressure of the vehicle directly affects fuel economy, aging speed of tires and tire rupture accidents. Also, when tire pressure is excessively high or low, steering wheel shakes when driving, which hinders safe driving and comfortable driving. There is.

이를 위해 상시적으로 타이어 공기압을 체크할 수 있게 타이어 내부의 차륜에 타이어 압력 센서(TMPS)를 장착하여 라디어 커플링 방식에 의해 센서로부터 라디오 주파수를 발진시켜 타이어 안의 압력을 타이어 외부에 있는 인디게이터에 전달하므로써, 이 신호를 보고 운전자가 타이어 공기압의 적정성을 확인하고, 타이어 공기압이 규정치 보다 떨어졌을 경우 즉시 정비소에 가서 공기압을 보충하도록 하는데 도움을 주고 있다. To this end, a tire pressure sensor (TMPS) is mounted on the wheels inside the tire to check tire inflation pressure at all times, and the radio frequency is oscillated from the sensor by the radial coupling method.The pressure inside the tire is transferred to an indicator on the outside of the tire. By transmitting this signal, the driver can check the adequacy of the tire inflation pressure and, if the tire inflation pressure drops below the specified value, immediately go to the workshop to replenish the pressure.

그런데 타이어 내부에 설치되는 타이어 압력 센서는 공기압을 주파수로 변환시켜 외부로 송출하여야 하므로 자체 유지 전력을 필요로 하는데, 이를 위해 타이어 압력센서(TMPS) 내부에 작은 건전지를 장착하여 전원으로 사용하고 있다.However, the tire pressure sensor installed inside the tire needs self-maintaining power because it converts the air pressure into frequency and sends it to the outside. For this purpose, a small battery is mounted inside the tire pressure sensor (TMPS) and used as a power source.

도 6에 종래 타이어 압력센서장치(31)를 타이어 내의 차륜(32)에 설치한 구조를 나타내었는데, 차륜(32)에 와이어(33)를 둘러 붙이고, 그 와이어(33) 상에 도 7에서와 같이 고정하우징(34)을 통해 TMPS(35)를 고정시켜 설치하고 있다.6 shows a structure in which a tire pressure sensor device 31 is mounted on a wheel 32 in a tire. The wire 33 is enclosed on the wheel 32, and the wire 33 is connected to the wire 33 in FIG. Likewise, the TMPS 35 is fixed and installed through the fixed housing 34.

그러나 상기한 종래 기술에 의하면 고정하우징(34)에 불필요한 공간(36)의 존재로 공간 활용도가 떨어지고, 장착되는 건전지의 최대 수명이 7~8년이므로,건전지가 수명을 다하면 TMPS(35)의 수명도 다하게 되며, 이로써 TMPS(35)가 무용지물이 되어 차량 소유자가 고가의 TMPS(35)를 교환하기 위해 많은 비용을 들어야 하므로써 유지 보수 비용을 증대시키는 문제가 있다.However, according to the prior art described above, since space utilization is reduced due to the presence of unnecessary space 36 in the fixed housing 34, and the maximum life of the mounted battery is 7 to 8 years, when the battery reaches the end of its life, the life of the TMPS 35 is reached. As a result, the TMPS 35 becomes obsolete and the vehicle owner has a problem of increasing the maintenance cost because the vehicle owner has to spend a lot of money to replace the expensive TMPS 35.

한편, 배터리 전원의 절약을 위해 TMPS의 기능을 차량 주행중과 정차시로 나누어 구분하는 스위칭 기능을 구비토록 한 것도 있고, 또 신호 전송을 연속적 방식이 아닌 1~3분 간격으로 발송토록 하는 것도 있으나 이들은 신호가 단속적이어서 즉각적인 신호 대응을 어렵게 하는 문제가 있어 실용성이 낮았다.On the other hand, in order to save battery power, the TMPS has a switching function for dividing the function of the TMPS into driving and stopping the vehicle, and also transmits signals at intervals of 1 to 3 minutes rather than in a continuous manner. The signal was intermittent, which made it difficult to immediately respond to the signal, thereby making it less practical.

이에 본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 것은 배터리 전원이 계속 충전되므로 타이어 압력 센서의 수명을 연장할 수 있으며, 공기압 계측 신호의 전송간격을 크게 줄일 수 있어 타이어의 상태를 실시간으로 운전자가 체크하여 즉시 상황에 맞는 조치를 취할 수 있어 연비를 높이고 타이어의 노후 속도를 늦추며 안전정을 개선한 타이어 압력 센서 장치를 제공하는데 있다.Therefore, the present invention has been proposed in view of the above, and its purpose is to extend the life of the tire pressure sensor because the battery power is continuously charged, and can greatly reduce the transmission interval of the air pressure measurement signal, thereby realizing the state of the tire in real time. Therefore, it is possible to provide a tire pressure sensor device that improves fuel economy, slows down the aging of tires and improves safety by allowing the driver to check and immediately take appropriate actions.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 타이아 압력 센서 장치에 따르면 According to the TIA pressure sensor device of the present invention for achieving the above object

타이어 내부로 차륜의 외주를 따라 환상으로 설치되는 가이드 레일과;A guide rail annularly installed along the outer circumference of the wheel into the tire;

상기 가이드 레일의 외주를 따라 선회하면서 타이어내의 공기압력을 측정하 여 외부로 송신하는 타이어 압력 센서부와;A tire pressure sensor unit which measures the air pressure in the tire and transmits it to the outside while turning along the outer circumference of the guide rail;

상기 타이어 압력 센서부의 저면에 장착되어 그의 회전자축의 회전에 의해 전기를 생산하는 발전기와;A generator mounted on a bottom surface of the tire pressure sensor unit to generate electricity by rotating the rotor shaft thereof;

상기 발전기에서 발전되는 전기를 충전하여 상기 타이어 압력 센서부를 구동하는 배터리와;A battery which charges electricity generated by the generator and drives the tire pressure sensor;

상기 발전기의 회전자축에 고정 장착되어 차량 주행시 상기 가이드레일에 접하여 가이드레일과의 마찰력에 의해 회전하는 메인 휠과;A main wheel fixed to the rotor shaft of the generator and rotating by frictional force with the guide rail in contact with the guide rail when the vehicle is driven;

상기 타이어 압력 센서부가 원심력에 의해 이탈되는 것을 방지하며, 상기 메인휠과 함께 상기 가이드레일을 상하로 협지하여 가이드 레일상에서 회전 주행이 가능하게 상기 발전기측에 의해 지지되도록 설치되는 보조휠;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.And an auxiliary wheel which prevents the tire pressure sensor from being separated by the centrifugal force and is supported by the generator side to allow rotational running on a guide rail by pinching the guide rail up and down together with the main wheel. Characterized in that configured.

그리고 상기 메인휠의 외주에는 미끄럼을 방지하여 마찰력을 높이기 위한 마찰재가 도포된 것을 특징으로 한다.And the outer circumference of the main wheel is characterized in that the friction material is applied to prevent the sliding to increase the friction force.

또 상기 마찰재는 고무인 것을 것을 특징으로 한다.In addition, the friction material is characterized in that the rubber.

또 상기 보조휠은 상기 발전기로부터 연장되는 지지대에 회전 가능하게 장착된 것을 특징으로 한다.In addition, the auxiliary wheel is characterized in that rotatably mounted on a support extending from the generator.

그리고 상기 발전기는 좌우 2개가 설치되며, 그 각각의 발전기의 공용축으로 사용하는 하나의 회전자축의 좌우 중앙 위치에 상기 메인휠이 고정 장착되며, 상기 좌우의 발전기로부터 각기 하부로 연장하는 좌우 지지대에 각기 회전 가능하게 장착되어 상기 가이드레일의 좌우에서 상기 메인휠과 삼각점을 형성하도록 가이드레 일을 협지하는 좌우 2개의 보조휠로 구성된 것을 특징으로 한다.In addition, the generator is provided with two left and right, the main wheel is fixed to the left and right center position of one rotor shaft to be used as a common shaft of each generator, the left and right support extending from the left and right generators, respectively Each of them is rotatably mounted and comprises two auxiliary wheels left and right that sandwich the guide rail to form a triangular point with the main wheel at the left and right of the guide rail.

또 상기 발전기는 타이어 압력 센서부의 앞뒤 좌우로 4개가 설치되며, 상기 좌우 발전기의 공용 회전축인 회전자축도 전후 2개가 설치되고, 각각의 회전자축에 상기 메인휠이 설치되며, 상기 보조휠은 상기 4개의 발전기로부터 하부로 연장하는 4개의 지지대에 각기 하나씩 회전 가능하게 장착된 것을 특징으로 한다.In addition, four generators are installed in front, rear, left, and right of the tire pressure sensor unit, and two front and rear rotor shafts, which are common rotating shafts of the left and right generators, are installed. Four supporters extending downward from the four generators are characterized in that each one is rotatably mounted.

이하에 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.It will be described below with reference to the accompanying drawings of the present invention.

도 1은 본 발명에 의한 타이어 압력 센서 장치의 개념도이고, 도 2는 본 발명에 의한 타이어 압력 센서 장치를 나타내는 정단면도이며, 도 3은 본 발명에 의한 타이어 압력 센서 장치를 나타내는 측면도이며, 도 4는 본 발명에 의한 장치를 회로로 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명 장치의 작동 원리를 나타낸 도면이다.1 is a conceptual view of a tire pressure sensor device according to the present invention, Figure 2 is a front sectional view showing a tire pressure sensor device according to the present invention, Figure 3 is a side view showing a tire pressure sensor device according to the present invention, Figure 4 Is a circuit diagram of a device according to the invention, and FIG. 5 is a diagram showing the principle of operation of the device of the invention.

도면에 있어 부호 1은 차축에 장착되고 그의 외주에 타이어(2)가 장착되는 차륜이며, 원형으로 형성되는 차륜의 외주에는 링상으로 가이드레일(3)이 돌출하도록 설치되어 있다.In the drawing, reference numeral 1 denotes a wheel which is mounted on the axle and on which the tire 2 is mounted on the outer circumference thereof, and the guide rail 3 protrudes in a ring shape on the outer circumference of the wheel formed in a circular shape.

이 가이드레일(3)의 바깥쪽에는 가이드레일(3)에 구속되어 차량의 급가감속 움직임, 즉 주행 시작시나 멈출 때 또는 가속이나 감속이 있게 될 때 관성력에 의해 그리고 동시에 원심력을 받으면서 가이드레일(3)과 반대 방향으로 움직이도록 타이어 압력 센서부(4)가 설치되며, 이 타이어 압력 센서(4)의 저면에는 1개 이상, 본 실시예에서는 전후 좌우로 모두 4개의 발전기(5,5,5,5)가 장착되어 있으며, 좌우의 발전기(5,5)들은 서로 공용 회전축인 회전자축(6,6)을 가지며, 이 회전자축(6,6)의 좌우 중심에는 메인 휠(7)(7)이 고정 장착되고, 그 메인 휠(7,7)이 가이 드 레일(3)의 상면(3a)에 밀착하여 마찰 접촉력에 의해 회전하도록 구성되어 있다.Outside of the guide rail 3, the guide rail 3 is restrained by the guide rail 3 to receive the inertia force and centrifugal force at the same time when the rapid acceleration / deceleration movement of the vehicle is started or stopped, or when acceleration or deceleration occurs. The tire pressure sensor unit 4 is installed to move in the opposite direction to), and at least one bottom surface of the tire pressure sensor 4 is provided. 5), the left and right generators 5, 5 have rotor shafts 6, 6, which are common rotational axes, and the main wheels 7, 7 at the left and right centers of the rotor shafts 6, 6; The fixed and mounted main wheels 7 and 7 are configured to be in close contact with the upper surface 3a of the guide rail 3 and rotate by frictional contact force.

그리고 상기 전후 좌우 각각의 발전기(5,5,5,5)로 부터는 하부를 향해 지지대(8,8,8,8)가 연장되어 있으며, 그 지지대(8)에는 각각 보조휠(9)이 회전가능하게 지지 및 장착되고 그 보조휠(9)은 가이드레일(3)의 저면(3b)에 밀착하여 상부측의 메인휠(7)과 협력하여 가이드레일(3)을 협지하며, 삼각점을 형성한다.And the support (8,8,8,8) extends downward from the generators 5,5,5,5 of the front, rear, left and right, and the auxiliary wheel (9) rotates in the support (8), respectively. It is possibly supported and mounted, and the auxiliary wheel 9 is in close contact with the bottom surface 3b of the guide rail 3 to cooperate with the main wheel 7 on the upper side to sandwich the guide rail 3 and form a triangular point. .

상기한 메인 휠(7)과 보조휠(9)의 외주에는 가이드레일(3)과의 마찰 접촉력을 높일 수 있도록 마찰재(10), 예를 들면 고무층이 도포되어 미끄럼이 방지되며, 상기 발전기(5)들 사이(또는 어느 곳이나 무방함)로 발전기(5)에서 생성된 전기를 충전하는 배터리(12)가 장착되어 있다.The outer circumferences of the main wheel 7 and the auxiliary wheel 9 are coated with a friction material 10, for example, a rubber layer, so as to increase frictional contact force with the guide rails 3, thereby preventing slippage. There is a battery 12 that charges the electricity generated by the generator 5 between (or anywhere).

도 4는 본 발명을 회로 개념으로 도시한 것으로 타이어 압력 센서부(4)는 타이어 공기압을 측정하는 압력센서(13)와, 그 압력센서(13)의 정보를 데이터 처리하는 데이터처리부(14) 및 데이터처리부(14)로부터의 신호를 송신하는 안테나(15)를 포함하여 구성되며, 발전기(5)로부터 생성된 전기가 레귤레이터(16) 및 역류방지기(17)를 거쳐 배터리(12)에 축전되고, 그 배터리(12) 전원에 의해 타이어 압력센서부(4)가 작동되도록 구성되어 있다.4 is a circuit concept of the present invention. The tire pressure sensor unit 4 includes a pressure sensor 13 for measuring tire air pressure, a data processor 14 for data processing information of the pressure sensor 13, and And an antenna 15 for transmitting a signal from the data processor 14, the electricity generated from the generator 5 is stored in the battery 12 via the regulator 16 and the backflow preventer 17, The tire pressure sensor unit 4 is operated by the battery 12 power source.

이와같은 본 장치의 작동에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The operation of the apparatus as described above will be described in detail.

차량이 주행을 시작하거나 감가속되는 순간에는 관성의 법칙에 의해 차륜(1)의 움직임 방향 즉, 가이드레일(3)이 회전 움직임을 시작하면 도 5에 도시하는 것과 같이 본 발명의 TPMS장치(A)는 원심력을 받아 움직이게 되는데 관성력에 의해 가이드레일(3)의 움직임 방향과는 반대 방향으로 움직이게 된다.At the moment when the vehicle starts or decelerates, the TPMS apparatus A of the present invention as shown in FIG. 5 when the direction of movement of the wheel 1, that is, the guide rail 3 starts to rotate according to the law of inertia. ) Is moved by the centrifugal force, but moves in a direction opposite to the direction of movement of the guide rail (3) by the inertial force.

이에따라 가이드레일(3)과 마찰접촉하고 있는 메인 휠(7)이 회전하게 되어 회전자축(6)의 회전에 의해 발전기(5)가 발전을 시작하여 생산된 전기는 배터리(12)에 보내져 충전되어 저장되며, 저장된 전기는 타이어 압력 센서부(4)의 작동을 위한 동력원으로 사용된다.Accordingly, the main wheel 7 in frictional contact with the guide rail 3 rotates, and the generator 5 starts to generate electricity by the rotation of the rotor shaft 6, and the generated electricity is sent to the battery 12 and charged. The stored electricity is used as a power source for the operation of the tire pressure sensor unit 4.

그러면 압력센서(13)가 타이어 공기압을 검출하게 되며, 데이터처리부(14)에 서 이 공기압을 전기적 정보로 변환하여 안테나(15)를 통해 송신하면 운전석에서 이 신호를 수신하여 계기판에 다시 압력정보로서 변환시켜 나타내게 되며, 이 압력정보에 근거하여 타이어에 공기를 보충할 것인지를 판단하게 되는 것이다.Then, the pressure sensor 13 detects the tire inflation pressure, and the data processor 14 converts the inflation pressure into electrical information and transmits it through the antenna 15 to receive the signal from the driver's seat and return the pressure information back to the instrument panel. In this case, it is determined whether to replenish air to the tire based on the pressure information.

한편 차량의 운전 방향이 반대일 때에도 레귤레이터(16, 정류기)를 통해 발전된 전기가 정류되어 배터리(12)에 공급되므로 운전 방향과는 관계없이 배터리(12)의 충전이 항시 가능하다. On the other hand, even when the driving direction of the vehicle is reversed, the electricity generated through the regulator 16 (rectifier) is rectified and supplied to the battery 12, so that the charging of the battery 12 is always possible regardless of the driving direction.

이상에서와 같이 본 발명은 차량이 주행할 때 관성력과 원심력에 의해 상대 회전운동을 하도록 발전기를 가지는 타이어 압력 센서 장치를 타이어 내 차륜에 설치하는 것에 의해서, 항상 타이어 압력 센서 장치를 가동 할 수 있는 전기가 생산되도록 하므로써, 자동차가 움직이거나 정지할 때 마다 관성에 의해 가이드레일 위를 움직이는 TMPS의 운동 에너지를 전기에너지로 변환하여 반영구적으로 배터리를 충전할 수 있어, 종래 배터리의 용량 소진을 걱정하여 압력 측정 주기를 길게 유지하던 것에서 벗어나 실시간으로 연속적으로 송신할 수 있어 정확한 타이어 압력을 수시로 확인하여 타이어 압력 측정의 신뢰성을 높이고 장치의 반영구적 사용이 가 능한 장점이 있다.As described above, the present invention provides an electric motor capable of always operating a tire pressure sensor device by installing a tire pressure sensor device having a generator on a wheel of a tire so as to perform relative rotational movement by inertial and centrifugal forces when the vehicle is traveling. By making it possible to produce semi-permanently charged batteries by converting the kinetic energy of the TMPS moving on the guide rail by inertia into electric energy whenever the vehicle moves or stops, the pressure is measured without worrying about the exhaustion of the capacity of conventional batteries. It is possible to continuously transmit in real time away from keeping the period long, so it is possible to check the accurate tire pressure from time to time to increase the reliability of tire pressure measurement and to use the device semi-permanently.

Claims

A guide rail annularly installed along the outer circumference of the wheel into the tire;

A tire pressure sensor unit which measures air pressure in the tire and transmits the outside to the outside while turning along the outer circumference of the guide rail;

A generator mounted on a bottom surface of the tire pressure sensor unit to generate electricity by rotating the rotor shaft thereof;

A battery which charges electricity generated by the generator and drives the tire pressure sensor;

A main wheel fixed to the rotor shaft of the generator and rotating by frictional force with the guide rail in contact with the guide rail when the vehicle is driven;

And an auxiliary wheel which prevents the tire pressure sensor from being separated by the centrifugal force and is supported by the generator side to allow rotational running on a guide rail by pinching the guide rail up and down together with the main wheel. Tire pressure sensor device, characterized in that configured.

The method of claim 1,

The auxiliary wheel is a tire pressure sensor device, characterized in that rotatably mounted on a support extending from the generator.

The method of claim 2,

The left and right two generators are installed, the main wheel is fixed to the left and right center position of one rotor shaft used as a common shaft of each of the generators, respectively on the left and right support extending from the left and right generators, respectively Tire pressure sensor device, characterized in that consisting of two auxiliary wheels rotatably mounted to the left and right of the guide rail to sandwich the guide rail to form a triangular point with the main wheel.

The method of claim 2,

Four generators are installed in front, rear, left, and right of the tire pressure sensor unit, and two front and rear rotor shafts, which are common rotation shafts of the left and right generators, are installed. The main wheels are installed on each rotor shaft, and the auxiliary wheels Tire pressure sensor device, characterized in that each one is rotatably mounted on the four support extending from the generator to the bottom.

The method according to any one of claims 1 to 4,

Tire pressure sensor device characterized in that the friction material is applied to the outer periphery of the main wheel to increase the friction by preventing slipping.

The method of claim 5, wherein

The tire pressure sensor device, characterized in that the friction material is rubber.