PL165083B1 - Pressure sensor unit in an alarm system and alarm system - Google Patents

Abstract

1 . Czujnik cisnienia, zwlaszcza do po­ miaru w pneumatycznej oponie kola jezdne­ go, zawierajacy pierwsza komore i druga komore oraz rozdzielajaca te komory elasty­ czna membrane wyposazona w element prze­ wodzacy prad elektryczny wspólpracujacy ze stykami elektrycznymi wlaczonymi w ob­ wód elektronicznego nadajnika sygnalu, znamienny tym, ze co najmniej jedna z ko­ mór (A, B) zawiera co najmniej jedna scianke (32, 132, 152, 178, 232, 240, 242, 278) z materialu przepuszczalnego dla powietrza. FIG.1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest czujnik ciśnienia, zwłaszcza do pomiaru w pneumatycznej oponie koła jezdnego. Niniejszy wynalazek dotyczy w szczególności czujnika ciśnienia, który może być wykorzystany w układzie wytwarzającym sygnał alarmowy, gdy wielkość zmiany ciśnienia w oponie przekracza wielkość niebezpieczną.

Znany jest z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 211 901, Matsudy czujnik ciśnienia przeznaczony do przetwarzania zmiany ciśnienia gazu na sygnał elektryczny. Urządzenie to reaguje na różnicę ciśnień między dwiema komorami oddzielonymi membraną. Przeznaczeniem urządzenia jest reagowanie na różnicę ciśnień występującą między dwiema komorami i nie uwzględnia ono okoliczności, w których wielkość zmiany ciśnienia w ciśnieniowym układzie czynnym, będąca pod kontrolą, jest taka, że nie stanowi zagrożenia.

Znany jest z opisu patentowego USA 4 048 614 układ złożony z detektora ciśnienia i nadajnika radiowego ostrzegający o wysokości ciśnienia w oponie. Układ ten wzbudza sygnał alarmowy, gdy ciśnienie powietrza spada poniżej ustawionego poziomu minimalnego ciśnienia roboczego.

O ile ważne jest w pewnych okolicznościach wzbudzenie sygnału ostrzegawczego, gdy ciśnienie w oponie spada poniżej wstępnie ustalonego ciśnienia krytycznego, to występują pewne sytuacje, w których samo obniżenie ciśnienia w oponie poniżej wstępnie ustalonego poziomu nie stanowi zagrożenia.

Ścianka ogumienia pneumatycznego i uszczelnienie wytworzone między oponą i felgą są przepuszczalne do pewnego stopnia, w wyniku czego ciśnienie w napompowanej oponie po dłuższym czasie spada. Takie bardzo stopniowe obniżanie się ciśnienia nie stanowi zagrożenia, gdy na przykład napompowana opona jest zamocowana w przyczepie pojazdu nieużywanego

165 083 przez kilka miesięcy. Bardzo często przyczepy są odstawione do zajezdni na długi okres czasu i gdyby opony tych pojazdów były wyposażone w ostrzegawcze czujniki ciśnienia powietrza w oponie, to bardzo często włączałyby one sygnał ostrzegawczy. Ponieważ takie urządzenia alarmowe zasilane są przez baterie o małej mocy, ulegałyby one wyczerpaniu przez działający alarm pozostawiając bez nadzoru, co w efekcie stwarzałoby konieczność wymiany baterii przed ponownym uruchomieniem sygnału ostrzegawczego. Wiąże się to ze zdjęciem opony z felgi. Niekiedy włączenie się sygnału ostrzegawczego i wyczerpanie baterii nie jest wyraźnie dostrzegalne, co sprawia, że kierowca ma niczym nieuzasadnione poczucie bezpieczeństwa w tym sensie, że nie wie o niesprawności urządzenia. W większości pojazdów powolny spadek ciśnienia w oponie nie stanowi zagrożenia. Jak zaznaczono poprzednio, wszystkie opony są w pewnym stopniu nieszczelne w wyniku czego powietrze wydostaje się w sposób ciągły z każdego prawie ogumienia pneumatycznego. Taki spadek ciśnienia staje się niebezpieczny dopiero wtedy, gdy prędkość, z jaką przebiega ten spadek jest taka, że ciśnienie w oponie może opaść poniżej poziomu krytycznego ciśnienia podczas jazdy.

Celem niniejszego wynalazku jest opracowanie czujnika ciśnienia, który reaguje na wstępnie ustaloną prędkość zmiany ciśnienia w środowisku płynnym czynnego układu ciśnieniowego.

Czujnik ciśnienia zwłaszcza, do pomiaru ciśnienia w pneumatycznej oponie kołajezdnego, zawierający pierwszą komorę i drugą komorę oraz rozdzielającą te komory elastyczną membranę wyposażoną w element przewodzący prąd elektryczny współpracujący ze stykami elektrycznymi włączonymi w obwód elektronicznego nadajnika sygnału, według wynalazku charakteryzuje się tym, że co najmniej jedna z komór zawiera co najmniej jedną ściankę z matriału przepuszczalnego dla powietrza.

Korzystnie przepuszczalną ściankę stanowi membrana rozdzielająca komory.

Korzystnie przepuszczalną ściankę drugiej komory stanowi ścianka z otworami oraz przepuszczalna pokrywa, która zakrywa otwory, przy czym komory są rozdzielone membraną nieprzepuszczalną dla powietrza.

W korzystnym rozwiązaniu pierwsza komora posiada kanał doprowadzający.

Korzystnie komory są wyposażone w elastyczne mieszki.

Korzystnie komory są wyposażone w filtry.

W korzystnym rozwiązaniu czujnika druga komora jest wyposażona w ściankę rozdzielającą z trzpieniami, w których usytuowane są kanały przelotowe stanowiące wraz z elastycznymi tulejami zawory zwrotne.

Czujnik ciśnienia według obecnego wynalazku reaguje na szybkość zmiany ciśnienia w układzie, który kontroluje i nie wpływa na rzeczywiste ciśnienie układu. Ponadto, czujnik ciśnienia nie podlega wpływowi zmiany temperatury w układzie, który kontroluje, gdyż znajduje się wewnątrz układu i zmiany temperatury w kontrolowanym środowisku spowodują odpowiednie zmiany temperatury w czujniku. Ta cecha jest szczególnie pożądana, gdy czujnik wykorzystywany jest w oponie ogumienia pneumatycznego, gdzie temperatury mogą się znacznie różnić w zależności od temperatury otoczenia oraz prędkości pojazdu, a także obciążenia i warunków nawierzchni drogowej. Jeśli czujnik ciśnienia wmontowany jest w komorę powietrzną opony, to zmiany ciśnienia wynikające ze zmiany temperatury są zasadniczo takie same w komorze ciśnieniowej czujnika i komorze powietrznej opony i nie uruchomi to alarmu. Czujnik ciśnienia jest gotowy do reagowania na szkodliwe zmiany ciśnienia bez potrzeby zasilania elektrycznego. Nie czerpie energii ze swojej baterii elektrycznej dopóty dopóki nie włączy się nadajnik w wyniku wykrycia niepożądanej prędkości zmian ciśnienia w oponie. Czas działania czujnikajest co najmniej równy czasowi używania opony, w której jest zainstalowany. Oczywiście w przypadku, gdy uszkodzona oponajest wymieniana lub naprawiana, łatwojest wymienić czujnik i/lub jego baterię.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania pokazany jest na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok perspektywiczny czujnika ciśnienia według wynalazku w przekroju osiowym, fig. 2 - schemat alarmowego zespołu nadajnikowego z czujnikiem ciśnienia z fig. 1, fig. 3 - widok odbiornika do współpracy z nadajnikiem z fig. 2, fig. 4 - przekrój poprzeczny napompowanego koła ilustrujący usytuowanie nadajnika i czujnika ciśnieniowego w komorze

165 083 opony, fig. 5 - uchwyt mocujący zespołu nadajnikowego w widoku perspektywicznym, fig. 6

- zespół czujnika ciśnienia wraz z nadajnikiem w widoku perspektywicznym w częściowym przekroju, fig. 7 - drugi przykład wykonania czujnika ciśnienia według wynalazku w przekroju poprzecznym, fig. 8 -diafragmę czujnika ciśnienia z fig. 7, w przekroju poprzecznym, fig. 9

- trzeci przykład wykonania czujnika ciśnienia według wynalazku w przekroju wzdłużnym, fig. 10 - czwarty przykład wykonania czujnika ciśnienia według wynalazku, fig. 11 - piąty przykład wykonania czujnika ciśnienia według wynalazku, fig. 12 - szósty przykład wykonania czujnika ciśnienia według wynalazku, fig. 13 - siódmy przykład wykonania czujnika ciśnienia według wynalazku, fig. 14 - schemat obwodu przełącznika temperatury z dodatkowym łącznikiem zabezpieczającym oponę przed nadmiernym wzrostem temperatury.

Na fig. 1 pokazany jest czujnik ciśnienia 10, posiadający obudowę 12, składającą się z trzech elementów 14, 15 i 16. Element 14 o kształcie tulei z otworem 20 jest wykonany z materiału przewodzącego prąd elektryczny, np. mosiądzu lub miedzi.

Element 16 wykonany z materiału izolacyjnego ma kształt kołpaka z pierścieniową ścianką 26 i ścianką boczną 28. Pierścieniowa ścianka 26 ma stożkowe podcięcie czołowe 30. Powierzchnia czołowa 30 jest ukształtowana stożkowo w kierunku diafragmy 32. Średnica pierścieniowej ścianki 26 jest tak dobrana, aby można ją było wpasować w otwór 20 elementu 14.

Element 15 wykonany z materiału izolacyjnego ma kształt kołpaka z pierścieniową ścianką 24 i ścianką boczną 18. Pierścieniowa ścianka 24 posiada również stożkowe podcięcie czołowe

22. Powierzchnia czołowa 22 jest również ukształtowana stożkowo w kierunku diafragmy 32. Średnica pierścieniowej ścianki 24 jest tak dobrana aby można było ją wpasować w otwór 20 elementu 14.

Diafragmę 32 tworzy obwodowy pierścień mocujący 34 i cienka giętka membrana 36. Pierścień mocujący 34 jest zaklinowany pomiędzy stożkowymi podcięciami czołowymi 22, 30 kołpaków. Pierścień mocujący 34 styka się z wewnętrzną powierzchnią elementu 14 tworząc dobry styk elektryczny.

Elementy 14,15 i 16 oraz diafragma 32 stanowią zespół, tak jak pokazano na fig. 1. W ten sposób diafragma 32 oddziela pierwszą komorę ciśnieniową A od drugiej komory ciśnieniowej B. Druga komora ciśnieniowa B jest szczelnie zamknięta. Pierwsza komora ciśnieniowa A posiada kanał wlotowy 42, usytuowany w króćcu 44, który początkowo jest zamknięty czołową zaślepką46. Elementy 14,15 i 16 oraz diafragma 32 tworzą zespół, poddany działaniu wstępnego ciśnienia, o wartości równej ciśnieniu, które należy zastosować w drugiej komorze B. Gdy czujnik znajduje się w oponie ciężarówki, to wartość tego ciśnienia wynosi około 7 at.

W bocznej ściance 28 jest zamocowany pierwszy elektryczny zestyk 48, który wystaje z pierwszej komory ciśnieniowej A. Wewnętrzna końcówka 50 pierwszego, elektrycznego zestyku 48 jest umieszczona w pewnej odległości od diafragmy 32 i tworzy pierwszy, elektryczny łącznik.

Drugi elektryczny zestyk 56 jest zamontowany w bocznej ściance 18, z której wystaje. Końcówka 58 drugiego elektrycznego zestyku 56 tworzy drugi elektryczny łącznik, który znajduje się w pewnej odległości od membrany 36, gdy ta zajmuje swoje normalne położenie pokazane na fig. 1. Korzystne jest, gdy końcówki 50, 58 zestyków 48, 56 są umieszczone równolegle do membrany 36. Gdy powstanie różnica ciśnień pomiędzy komorami A i B, to giętka membrana 36 będzie odginana w kierunku tej komory, w której panuje niższe ciśnienie. Gdy powstanie wstępnie określona różnica ciśnień, to membrana 36 zetknie się z jednym lub drugim zestykiem 48, 56 zamykając obwód elektryczny. Wówczas prąd płynie przez element 14, membranę 36 i przez zestyk 48 albo zestyk 56 zależnie od tego, który z zestyków styka się z diafragmą 36.

Giętka diafragma 32jest wykonana z elektrycznie przewodzącego kauczuku silikonowego. Normalnie materiał ten uważa się zasadniczo za nieprzepuszczalny dla powietrza. Jednakże membrana 36 może przepuszczać znaczną ilość powietrza, jeśli między komorami A i B panuje różnica ciśnień przez dłuższy okres czasu (np. przez kilka dni). Na skutek tej przepuszczalności ciśnienia w obu komorach A i B wyrównają się, membrana 36 nie będzie odginana i nie będzie zawierać zestyków 48, 56. Stan taki będzie trwał dopóki prędkość obniżania się ciśnienia w

165 083 komorze ciśnieniowej B nie przewyższy prędkości, z jaką płynne medium przenika przez membranę 36.

Wytwarzając w komorach A i B ciśnienie wstępne, które jest bliskie ciśnieniu roboczemu w kontrolowanym układzie, membrana 36 zajmuje położenie neutralne. Gdy czujnik 10 ma być uruchomiony, to usuwa się zaślepkę czołową 46 z króćca 44 otwierając kanał wlotowy 42. Wówczas kanał wlotowy 42 łączy się z układem ciśnieniowym, który ma być kontrolowany i w ten sposób pierwsza komora ciśnieniowa A zostaje poddana ciśnieniu. Jeżeli różnica ciśnień pomiędzy komorami A i B jest większa niż wartość, przy której zestyki czujnika 10 są rozwarte, to giętka membrana 36 zacznie odginać się aż do zetknięcia z jednym stykiem lub drugim zestykiem 48, 56 zamykając obwód nadajnika.

Gdy czujnik ciśnienia 10 zostaje połączony z urządzeniem wytwarzającym ciśnienie, to komory A i B zostają poddane działaniu ciśnienia, które jest zasadniczo równe normalnemu ciśnieniu roboczemu. Różnica ciśnień, która powstanie na początku będzie stopniowo maleć, gdyż powietrze będzie przenikać przez membranę 36. Ciśnienie powietrza utrzymuje się w komorach A i B dzięki zaślepce 46, która zamyka kanał wlotowy 42.

Na fig. 2 pokazano przykład zastosowania czujnika ciśnienia 10 w zespole nadajnikowym 60 układu alarmowego. Zespół nadajnikowy 60 zawiera źródło energii w postaci baterii elektrycznej 62 oraz nadajnik 64. W zespole nadajnikowym 60 pokazanym na fig. 2, można zastosować baterię składającą się z co najmniej jednej podwójnej baterii 1,5 Volt o przedłużonej trwałości oraz nadajnik w postaci dostępnego w handlu nadajnika krótkofalowego takiego typu, który jest zwykle stosowany w celu kontrolowania otwarcia lub zamknięcia np, drzwi garażu.

Na fig. 3 pokazano przenośny odbiornik 70, który współpracuje z zespołem nadajnikowym 60. Odbiornik 70 posiada typową konstrukcję kompatybilną z nadajnikiem 64. Odbiornik 70 wytwarza sygnał akustyczny 72 i wizualny sygnał optyczny 74. Sygnał akustyczny 72 może realizować np. brzęczyk alarmowy, a wizualny sygnał optyczny 74 dioda elektroliminescencyjna. Kasujący przycisk 76 służy do przerwania obwodu alarmowego odbiornika 70. Odbiorniki, które wytwarzają sygnały akustyczne i optyczne w odpowiedzi na wstępnie określone warunki są dobrze znane i w związku z tym nie zostaną tu opisane szczegółowo. W tym rozwiązaniu odbiornik jest zamocowany w przenośnej obudowie 78, w której zamontowano także typowy ciśnieniowy przyrząd pomiarowy 80. Ciśnieniowy przyrząd pomiarowy 80 ma złączkę 82 do połączenia z zaworem powietrznym opony. Ciśnieniowy przyrząd pomiarowy 80 wykazuje ciśnienie w oponie, gdy złączka 82 zostaje połączona z zaworem opony.

Jak pokazano na fig. 4 ciśnieniowy zespół nadajnikowy 60 jest zamontowany w komorze powietrznej 84 pneumatycznej opony 86. W tym przykładzie wykonania zespół nadajnikowy 60 jest zamocowany za pomocą uchwytu 88, wewnątrz opony 86, który z kolei jest umieszczony na końcu 90 zaworowego trzpienia 92 zamontowanego na wieńcu 94 koła jezdnego.

Na fig. 5 jest pokazany uchwyt mocujący 88 zespołu nadajnikowego, który posiada gniazdo 96 i kołnierz mocujący 98, w którym znajduje się otwór ustalający 100. Otwór ustalający 100 jest tak zwymiarowany aby wchodził w niego zaworowy trzpień 92. Gniazdo 96 ma w przekroju wzdłużnym kształt trapezowy.

Na fig. 6 pokazano zamocowanie czujnika ciśnienia 10 w obudowie 102, o trapezowym przekroju poprzecznym, który odpowiada przekrojowi wzdłużnemu gniazda 96. Bateria 62, nadajnik 64 i czujnik ciśnienia 10 są umieszczone w obudowie 102 z króćcem 44 wystającym ze ścianki obudowy 102, tak że otwór wlotowy 42 zostaje połączony z komorą powietrzną 84 (fig. 4), gdy zaślepka czołowa 46 (fig. 1) zostanie usunięta.

Na fig. 7 pokazano drugi przykład wykonania czujnika ciśnienia. W tym przykładzie wykonania zestyki 110, 112 są zamontowane na ściance czołowej 114 równolegle i w pewnej odległości od siebie tworząc łącznik elektryczny 116, 118. Podobnie, zestyki 120 i 122 są zamontowane na bocznej ściance 124 tworząc łącznik elektryczny 126, 128 po drugiej stronie diafragmy 132.

Diafragma 132 oddziela od siebie dwie komory A i B, przy czym łącznik elektryczny 116, 118 znajduje się w komorze A, a łącznik elektryczny 126, 128 znajduje się w komorze B. Kanał wlotowy 142 jest usytuowany w króćcu 144 i wchodzi do pierwszej komory A. Kanał wlotowy 142 normalnie jest zamknięty zaślepką czołową 146. W tym przykładzie wykonania diafragma

165 083

132 zostaje odchylona stykając się albo z końcówkami 116, 118 zestyków 110, 112, albo z końcówkami 126, 128 zestyków 120, 122 zależnie od kierunku, w którym zostaje odchylona. Gdy diafragma 132 styka się z końcówkami 116,118, to prąd płynie przez zestyk 110 do zestyku 112. Podobnie, gdy diafragma styka się z końcówkami 126 i 128, to prąd płynie przez zestyk 120 do zestyku 122.

Na fig. 8 pokazano w przekroju poprzecznym diafragmę, którą można zastosować w przykładach wykonania czujnika pokazanych na fig. 1 i fig.7.

Diafragma posiada pierścień 150 o obwodzie kołowym, giętką membranę 152 i środkową tarczę 154. Jak już uprzednio podkreślono, diafragma wykonana jest z giętkiego materiału, który jest przewodnikiem elektrycznym. Gdy pierścień 150 zostanie zaciśnięty pomiędzy stożkowymi podcięciami 22, 30 pierścieniowych ścianek 24,26, to ulegnie on deformacji przyjmując kształt trapezowy (fig. 1) powodując zamknięcie pierścienia 150 w obudowie 12.

Tarcza 154 jest szczególnie przydatna w przykładzie wykonania pokazanym na fig. 7, w którym posiada ona płaskie powierzchnie czołowe 156 i 158. Dzięki temu uzyskuje się dobry kontakt pomiędzy zestykami 110 i 112 oraz pomiędzy zestykami 120 i 122, jak to powyżej opisano. Tarcza 154 i membrana 152 mają w widoku z przodu kształt kołowy.

Jak to uprzednio podkreślono czujnik ciśnienia jest początkowo szczelnie zamknięty i komory A i B są poddane działaniu wstępnego ciśnienia, które jest prawie równe ciśnieniu, w którym czujnik ma pracować.

W typowym układzie, jakim jest komora powietrzna opony pneumatycznej stosowanej w ciężarówkach, wartość wstępnego ciśnienia w komorach A i B wynosi około 7 at. Czujnik ciśnienia 10 pracuje w tych warunkach przez dłuższy okres czasu. Membrana 26 jest prawie nieobciążona, gdyż różnica ciśnień pomiędzy komorami A i B na skutek przepuszczalności membrany jest bliska zera.

Gdy zostaje usunięta zaślepka czołowa 46 króćca 44, otwierając kanał wlotowy 42, ciśnienie w komorze A spadnie i membrana 36 odchyli się, zwierając się z końcówką 50 zestyku 48. Chodzi o to, aby sprawdzić nadajnik 60, czy będzie wysyłał sygnał ostrzegawczy. Po zmontowaniu czujnika ciśnienia na wieńcu 94, oponę 86 napełnia się powietrzem aż do momentu, gdy ciśnienie w komorze powietrznej 84 osiągnie wartość ciśnienia w komorze B czujnika ciśnienia 10, co umożliwi odchylenie membrany 36 z powrotem w położenie neutralne. Jeśli opona 86 zostanie zbyt napompowana, to membrana 36 odchyli się w drugą stronę tak, że zetknie się z końcówką 58 zestyku 56 co z kolei spowoduje zadziałanie nadajnika 60 wysyłającego sygnał ostrzegawczy. Jeśli opona 86 zostanie prawidłowo napompowana, to membrana 36 zajmie położenie bardzo bliskie położeniu neutralnemu, pokazanemu na fig. 1. Jeśli powstanie różnica ciśnień pomiędzy ciśnieniem w komorze powietrznej 84 opony 86 a ciśnieniem w komorze B czujnika 10, to różnica tych ciśnień zostanie po pewnym czasie zredukowana na skutek przepuszczalności membrany 36. Jak uprzednio podkreślono, nawet membrany, które są uważane za zasadniczo nieprzepuszczalne, nie są tak całkowicie nieprzepuszczalne, gdyż pewna ilość powietrza będzie przenikać w dłuższym okresie czasu prowadząc do wyrównania ciśnień, pomiędzy komorami A i B.

Jeśli jednakże, ciśnienie w komorze powietrznej 84 opony 86 spadnie lub wzrośnie do nieoczekiwanego poziomu z szybkością większą niż prędkość, z jaką powietrze może przenikać przez membranę 36, to membrana 36 będzie odchylać się kontaktując się z zestykiem 48 lub 56 włączając nadajnik 60, który z kolei będzie wysyłał sygnał ostrzegawczy, który to sygnał włączy przetworniki alarmowe odbiornika 70, jak to opisano wyżej.

Na fig. 9 pokazano trzeci przykład wykonania czujnika ciśnienia stosowanego w oponie pneumatycznej. Czujnikowy układ ciśnieniowy 160 posiada obudowę 162, w której znajduje się komora ciśnieniowa B. Łącznik elektryczny czujnika ciśnieniowego 166 jest zamontowany na jednym końcu obudowy 162 i tworzy ściankę komory ciśnieniowej B. Czujnik 166 składa się z końcowego kołpaka 168 wykonanego z materiału przewodzącego prąd, który ma ściankę końcową 170 z otworami 172 umożliwiającymi przepływ powietrza tam i z powrotem pomiędzy komorą 262 i komorą 173. Końcowy kołpak 168 ma także element pierścieniowy 174 ściśle przylegający do obudowy 162. Elektrycznie izolujący kołnierz 176 umieszczony jest wewnątrz elementu pierścieniowego 174. Giętka diafragma 178 umieszczona jest wewnątrz czujnika 166

165 083 i jest utrzymana tam przy pomocy ścianki mocującej 180. Ścianka mocująca 180 posiada szereg otworów 182 przechodzących przez nią tak, by ciśnienie powietrza w komorze ciśnieniowej B wywierane było na jedną stronę diafragmy 178. Wewnątrz komory ciśnieniowej B może być umieszczony nadajnik i bateria (nie pokazana), przy czym między baterią, zestykami i mocującą ścianką 180 przewodzącą prąd oraz końcowym kołpakiem 168 przewodzącym prąd istnieją połączenia elektryczne. Kołnierz 176 wykonany z materiału izolacyjnego zapobiega bezpośredniemu elektrycznemu połączeniu między mocującą ścianką 180 a końcowym kołpakiem 170. Diafragma 178 wykonana jest z materiału przewodzącego prąd i styka się z mocującą ścianką 180, gdy znajduje się ona w zwykłym położeniu, przedstawionym na fig. 9.

Gdy ciśnienie powietrza w komorze ciśnieniowej B przewyższy ciśnienie w komorze powietrznej opony o taką wartość, iż zaistnieje określona różnica ciśnień między komorą ciśnieniową B i komorą powietrzną opony ogumienia pneumatycznego, w której urządzenie jest zainstalowane, to diafragma 178 odkształci się i zetknie ze ścianką końcową 170 końcowego kołpaka 168, zamykając obwód elektryczny i uruchamiając nadajnik, jak to już opisano uprzednio.

Nasadka 260 umieszczona jest na końcu obudowy 162 i tworzy komorę wstępną 262 połączoną z diafragmą 178 za pomocą otworów 172. Do komory wstępnej 262 dochodzi niewielki kanał doprowadzający 264. Kanał doprowadzający 264 służy do tego, aby ciśnienie, w komorze wstępnej 262 nie rosło ani opadało z taką samą prędkością, z jaką ciśnienie w komorze powietrznej opony zmienia się w wyniku ruchu koła po wyboistej powierzchni drogi lub innych zakłóceń. Zatem nasadka 260 służy jako amortyzator zapobiegający oddziaływaniu skokowych ciśnień na diafragmę 178. Należy jednak zauważyć, że kanał 264jest wystarczająco duży, aby zapewnić to, że ciśnienie w komorze wstępnej 262 wzrośnie z prędkością znacznie większą od wymaganej w celu ukazania niebezpiecznie szybkich zmian w komorze powietrznej opony.

Z drugiej strony komory ciśnieniowej B znajduje się ścianka działowa 184. Ścianka działowa 184 ma pierwszy trzpień 186 wystający w kierunku komory ciśnieniowej B. Pierwszy kanał przelotowy 188 przechodzi przez ścieżkę działową 184 i wychodzi na zewnątrz trzpienia 186. Tuleja 190 wykonana z nieprzepuszczalnego dia powietrza elastycznego materiału jest nasunięta na pierwszy trzpień 186 i służy do zamykania otworu utworzonego przez pierwszy kanał przelotowy 188. Podobnie drugi trzpień 192 wystaje na zewnątrz ścianki działowej 184 i posiada drugi kanał przelotowy 194 przechodzący przez nią, który jest zamknięty tuleją 196. Filtr 198 jest umieszczony na wewnętrznej powierzchni czołowej działowej ścianki 184 i służy do filtrowania powietrza, zanim odpłynie ono z komory ciśnieniowej B przez drugi kanał przelotowy 194. Podobny filtr 200 umieszczony jest od zewnątrz na powierzchni czołowej ścianki działowej 184 i służy do filtrowania powietrza zanim przejdzie ono przez pierwszy kanał przelotowy 188.

Typowy króciec 202 zaworu powietrznego posiada kołnierz 204 umieszczony w komorze 206, opierający się o ściankę końcową 208. Kanał przelotowy 210 przechodzi przez króciec 202 posiadający gwintowany odcinek końcowy 212 z zewnętrznym gwintem 214. Gwint 216 ułatwia montowanie zaworu w sposób konwencjonalny. Rozporka 218 oddziela kołnierz 204 króćca 202 zaworu od filtra 192 i tworzy kolejną komorę 220. Komora ciśnieniowa B, komora 206 i komora 220 mają kołowe przekroje poprzeczne lub jakiekolwiek inne. W praktyce zespół czujnika ciśnienia 160 zamocowany jest na krawędzi obręczy koła, przy czym trzpień zaworu 202 wystaje na zewnątrz koła, zaś obudowa 162 umieszczona jest wewnątrz komory powietrznej opony. W nagwintowany odcinek końcowy 212 wkręca się konwencjonalny zawór jednodrogowy.

Opona może być napompowana w sposób konwencjonalny. Powietrze przechodzi przez kanał przelotowy 210 do komory 206. Powietrze wchodzące do komory 206 przechodzi przez kanały 222 do komory powietrznej opony. Wraz ze wzrostem ciśnienia w komorze powietrznej opony, powietrze wchodzi do komory 220 przez kanał 224. Powietrze to przepływa przez filtr 200 do pierwszego kanału przelotowego 188. W pewnym momencie ciśnienie w komorze 220 wzrośnie na tyle, że rozciągnie tuleję 190 do tego stopnia, iż otworzy się pierwszy kanał przelotowy 188 do komory ciśnieniowej B. Powietrze przechodzi tak długo przez pierwszy kanał przelotowy 188 dopóki różnica ciśnień między komorą 220 i komorą ciśnieniową B nie spowoduje skurczenia tulei 190 i zamknięcia pierwszego kanału przelotowego 188. Należy

165 083 zauważyć, że tuleja 190 działa tak, aby ciśnienie w komorze ciśnieniowej B nie wzrosło powyżej ciśnienia w komorze 220 w czasie wstępnego etapu pompowania i służy utrzymaniu w komorze ciśnieniowej B ciśnienia nieco niższego od ciśnienia w komorze powietrznej opony. Różnica ciśnień utrzymywana przez tuleję 190 jest większa niż potrzebna do odchylenia diafragmy 178 i zetknięcia jej ze ścianką mocującą 180. W rezultacie we wstępnym etapie pompowania diafragma 278 odkształci się i zetknie ze ścianką mocującą 180. Ścianka mocująca 180 zabezpiecza diafragmę 178 przed uszkodzeniem w warunkach, gdy różnica ciśnień między komorą powietrzną opony i komorą ciśnieniową B jest większa niż ta różnica, która w innych warunkach byłaby uważana za niebezpieczną.

Rozumie się, iż w czasie wstępnego pompowania opony często się zdarza napompo wanie opony znacznie powyżej zwykłego ciśnienia roboczego, dla prawidłowego jej ułożenia na obręczy koła. Po napompowaniu opony jak opisano, powietrze jest wpuszczane poprzez zawór powietrzny, w wyniku czego ciśnienie w komorze powietrznej może spaść znacznie poniżej ciśnienia panującego w komorze ciśnieniowej B. W takim przypadku powietrze może być odprowadzone z komory ciśnieniowej B przez drugi kanał przelotowy 194 przez odkształcenie tulei 196. Odpowietrzanie będzie kontynuowane do momentu, aż ciśnienie w komorze powietrznej spadnie poniżej normalnego ciśnienia roboczego. Powstająca różnica ciśnień między komorą ciśnieniową B i komorą powietrzną opony jest taka, że ciśnienie w komorze B przewyższa ciśnienie w komorze powietrznej o wartość większą niż potrzeba do odchylenia diafragmy 178 i zetknięcia jej ze ścianką końcową 170, co uruchomi nadajnik. Opona jest wówczas ponownie napełniana powietrzem w celu zwiększenia ciśnienia w komorze powietrznej do wymaganego ciśnienia roboczego; i ponownie ciśnienie w komorze powietrznej opony będzie wyższe niż ciśnienie w komorze ciśnieniowej B. Przy obniżaniu różnicy ciśnień na skutek przechodzenia powietrza przez pierwszy kanał przelotowy 188, ciśnienie w komorze ciśnieniowej B pozostanie nieco niższe od ciśnienia w komorze powietrznej, co spowoduje wyłączenie nadajnika. Następnie przepuszczalność diafragmy 178 pozwoli na stopniowe zmniejszenie różnicy ciśnień i diafragma 178 powróci do położenia neutralnego. W wyniku takiego postępowania, obecność czynnego układu alarmowego jest sygnalizowana przez fakt, iż alarm uruchamiany jest wówczas, gdy powietrze jest odprowadzane z nadmiernie napompowanej opony. Jednakże alarm zostaje wyłączony przy ponownym napompowywaniu opony do ciśnienia roboczego i ponownie uruchomi się dopiero wtedy, gdy w komorze powietrznej nastąpi niebezpieczny spadek ciśnienia.

Jeśli w wyniku gwałtownego ubytku, ciśnienie w komorze powietrznej opony spada z niebezpieczną prędkością przekraczającą stopień przepuszczalności diafragmy 178, to zostanie ona odkształcona i zetknie się ze ścianką końcową 172 uruchamiając nadajnik, jak to wcześniej opisano, który z kolei uruchomi system alarmowy. Skutkiem tego powstanie sygnał alarmowy. Jeśli, z drugiej strony, ciśnienie w komorze powietrznej opony rośnie lub spada z prędkością mniejszą niż taka, która wskazuje na niebezpieczeństwo, to przepuszczalność diafragmy 178 zapewni to, że pozostanie ona niewychylona, wskutek czego nie zetknie się ze ścianką końcową 172 i nie uruchomi nadajnika.

Czujnik ciśnienia pokazany na fig. 9 może być zainstalowany w jakiejkolwiek oponie pneumatycznej bez względu na to, jakie ciśnienie jest wymagane w oponie. Ciśnienie zwykle zawiera się w przedziale od 1,9 at do 2,1 at dla samochodów osobowych i od 5 at do 7 at dla opon ciężarówek. Pierwszy kanał przelotowy 188 i drugi kanał przelotowy 194 oraz związane z nimi tuleje 190 i 196 pozwalają na to, aby ciśnienie w ciśnieniowej komorze B było automatycznie dostosowywane do odpowiedniego ciśnienia w oponie i w konsekwencji czujnik według wynalazku może być z powodzeniem używany w układzie wysokiego ciśnienia lub niskiego ciśnienia, ponieważ różnica ciśnień po obu stronach diafragmy 178 nigdy nie będzie wyższa od tej, na jaką pozwalają tuleje 190 i 196, które działają jak zawory otwierające i zamykające pierwszy kanał przelotowy 188 i drugi kanał przelotowy 194.

Na fig. 10 przedstawiono czujnik ciśnienia według wynalazku w czwartym przykładzie wykonania. Komora ciśnieniowa B czujnika 230 jest oddzielona od komory A przy pomocy membrany 278. Końcowa ścianka 232 jest wykonana jako przepuszczalna przez umieszczenie w niej przelotowego otworu 234. W tym wariancie, membrana 278 jest wykonana z materiału

165 083 przewodzącego prąd, a obie ograniczające ścianki 280 i 282 również przewodzą prąd elektryczny i tworzą zestyki łącznika elektrycznego. Kiedy ciśnienie w komorze B przewyższy ciśnienie w komorze A, to membrana 278 zostaje odchylona stykając się ze ścianką 280, a kiedy ciśnienie w komorze A przewyższy ciśnienie w komorze B, to membrana 278 zostaje odchylona stykając się ze ścianką 282.

Pojemnik 233, przedstawiony schematycznie na fig. 10 może być wykorzystany do kalibrowania czujnika według wynalazku. Jeśli pojemność pojemnika 233 i przemieszczenie trzpienia 235 są znane, to możliwe jest dokonanie zmiany ciśnienia w komorze A o ustaloną wartość w celu określenia przepuszczalności przepuszczalnej ścianki komory B, aby uzyskać pewność, że odkształcenie diafragmy 278 doprowadzi do zetknięcia ze ścianką 280 lub ścianką 282 w razie wystąpienia niebezpiecznie szybkich zmian różnicy ciśnień między komorami A i B. ,

Na fig. 11 przedstawiono piąty przykład wykonania czujnika według wynalazku. Ścianka przepuszczalna 242 utworzona jest przez wykonanie kanałów 236 w nieprzepuszczalnej ścianie końcowej 238 i nałożenie przepuszczalnej pokrywy 240 na ścianę końcową 238. Dzięki takiej budowie, nie ma potrzeby wykonywania diafragmy 278 z materiału przepuszczalnego.

W następnym przykładzie wykonania czujnika ciśnienia przedstawionego na fig. 12 obudowa 230 czujnika umieszczona jest w obudowie 242 filtra tak, że komory A i B wyposażone są odpowiednio w komory wstępne 244 i 246. Elementy 248 i 250 filtra służą do filtrowania powietrza zanim wpłynie ono odpowiednio do komór A i B.

Jeszcze inny przykład wykonania przedstawiony jest na fig. 13, gdzie giętkie harmonijki 252 i 254 otaczają odpowiednio komory wstępne 244 i 246. Taka konstrukcja odpowiednia jest do wykorzystania w ośrodku, gdzie pożądane jest odcięcie ośrodka, w którym pracuje czujnik od ośrodka wewnątrz zespołu czujnika ciśnienia. Oczywiste jest, że jeśli zespół czujnika 260 z fig. 13 umieszczony jest w ośrodku, którego ciśnienie spada, to harmonijki 252 i 254 rozciągną się. Jeśli prędkość spadku ciśnienia jest niebezpieczna, to między komorami A i B wystąpi różnica ciśnień, gdyż kanał 234 nie pozwoli na zachowanie równowagi między komorami A i B, w wyniku czego diafragma 278 zostanie odkształcona, zetknie się ze ścianką ograniczającą 280, co z kolei uruchomi układ alarmowy. Podobnie, jeśli ciśnienie ośrodka, w którym znajduje się czujnik 260 wzrasta z niebezpieczną prędkością, to ciśnienie w komorze A wzrośnie szybciej niż ciśnienie w komorze B, w wyniku czego diafragma 278 odkształci się aż do zetknięcia z drugą ścianką ograniczającą 282, która zamknie obwód elektryczny i też uruchomi alarm.

W jeszcze jednym przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 14, łącznik termoczuły 290 jest włączony równolegle do czujnika 10 i połączony jest z nadajnikiem 300. Łącznik 290 może mieć postać otwartego zwykle zestyku bimetalowego czułego na temperaturę i w przypadku gdy temperatura ośrodka, w którym zestyk się znajduje wzrośnie powyżej ustalonego limitu, zamyka obwód i uruchamia alarm. Jak już uprzednio wskazano, czujnik 10 kompensuje zmiany temeperatury w układzie, lecz jakkolwiek ma to swoje wyraźne zalety, to w niektórych zastosowaniach korzystne jest wszczęcie alarmu, gdy temperatura w układzie przekroczy pewien ustalony limit. Na przykład, gdy pojazd ma podwójne opony, jedna z dwóch opon może być nadmiernnie obciążona i nagrzać się do temperatury stanowiącej zagrożenie pęknięcia opony. Układ przedstawiony na fig. 14 uruchomi alarm nawet wtedy, gdy czujnik ciśnienia nie zostanie uruchomiony w wyniku zmiany ciśnienia w układzie.

165 083

FIG.4

FIG. 5

165 083

158

165 083

4*3

FIG. 9

233

FIG.10

FIG.1

165 083

244

242 246

FlG.12

FlG.14

FIG.13

165 083

FIG.1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz Cena 10 000 zł

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Czujnik ciśnienia, zwłaszcza do pomiaru w pneumatycznej oponie koła jezdnego, zawierający pierwszą komorę i drugą komorę oraz rozdzielającą te komory elastyczną membranę wyposażoną w element przewodzący prąd elektryczny współpracujący ze stykami elektrycznymi włączonymi w obwód elektronicznego nadajnika sygnału, znamienny tym, że co najmniej jedna z komór (A, B) zawiera co najmniej jedną ściankę (32,132,152,178,232,240, 242,278) z materiału przepuszczalnego dla powietrza.
2. 2. Czujnik według zastrz. 1, znamienny tym, że przepuszczalną ściankę (32, 132, 152, 178, 278) stanowi membrana rozdzielająca komory (A, B).
3. 3. Czujnik według zastrz. 1, znamienny tym, że przepuszczalną ściankę (242) drugiej komory (B) stanowi ścianka (238) z otworami (236) oraz przepuszczalna pokrywa (240), która zakrywa otwory (236), przy czym komory (A, B) są rozdzielone membraną (284) nieprzepuszczalną dla powietrza.
4. 4. Czujnik według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwsza komora (A) posiada kanał doprowadzający (42,172, 264).
5. 5. Czujnik według zastrz. 1, znamienny tym, że komory (A, B) są wyposażone w elastyczne mieszki (252, 254).
6. 6. Czujnik według zastrz. 1, znamienny tym, że komory (A, B) sa wyposażone w filtry (198, 200, 248, 250).
7. 7. Czujnik według zastrz. 1, znamienny tym, że druga komora (B) jest wyposażona w ściankę rozdzielającą (184) z trzpieniami (186,192), w których usytuowane są kanały przelotowe (188,194) stanowiące wraz z elastycznymi tulejami (190,196) zawory zwrotne.