TW201617241A - 無線輪胎監測裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係有關用於車輛的一種無線輪胎監測裝置。該無線輪胎監測裝置包括：1)一胎壓/溫度訊號傳輸裝置；2)至少一偵測器單元，以測量或偵測與該輪胎狀況有關的至少一參數；3)一天線，以傳輸對應輪胎狀況的訊號；其中，該無線輪胎監測裝置係活動安裝在該輪胎的一閥桿上，並做為該閥桿的一帽蓋；其中，該天線包括至少一彎曲條狀物，設置與該閥桿在相同軸線上，使其中心軸線與該輪胎的閥桿對齊；而且，其中該天線與閥桿同用一輪胎共軸(X-X)，並調整為繞著該輪胎共軸(X-X)轉動。

Description

無線輪胎監測裝置

本發明大體上係有關車輛用的無線輪胎監測裝置，尤其是關於具有無線介面的胎壓/溫度訊號傳輸裝置。

對於擁有汽車的消費族群而言，能便捷且安全的抵達目的地是相當重要的。在現代社會中，各式各樣的汽車或車輛早已成為不可或缺的交通工具或運輸設備。因此，人們越來越關注車輛駕駛的安全。

影響車輛駕駛安全的其中一項因素是車輛零件(例如煞車系統、輪胎、與發動系統)的功能與適當運作，這也是最重要的一個環節。與輪胎有關的駕車安全影響因素，除了輪胎表面的胎紋，還包括胎壓與輪胎溫度。因此，胎壓與/或輪胎溫度的監測對車輛而言相當重要。

例如，若胎壓長時間比正常所需之胎壓低25%的話，當車輛高速移動時，輪胎的溫度很容易急遽升高，而可能導致車胎爆裂。胎壓過高或不足，都會對車胎造成損害。

因此，若胎壓比標準胎壓值高25%，車胎的使用壽命將會縮短15%到20%。若胎壓比標準胎壓值高25%，則車胎的使用壽命將會縮短30%。適當充氣的輪胎不僅能在使用中增加性能與安全性，也能更加節省燃料，並延長車胎壽命。

然而，根據統計，目前使用中的車輛，其中有20%的輪胎充氣不足。此外，輪胎溫度也對駕車安全有重要的影響。輪胎溫度越高，則輪胎強度越低。也就是說，溫度高的輪胎較容易變形。再者，輪胎溫度每升高1℃，車胎磨損率即增加2%。

只有當胎壓適當時，車胎才能展現最佳性能。當胎壓過高時，車胎滾動時的接觸部分變小。然而，由於車胎與地面的接觸面積減少，車胎的中間部分會快速磨損。由於車胎的表面張力延伸，造成了損害與破 裂。另一方面，當胎壓不足時，車胎滾動時的接觸部分變大，使得耗油量增加，且車胎雙面的磨損也相對增加。因此而造成輪胎溫度升高，且使得車胎的表面或胎面層(ply)容易剝落。當輪胎溫度過熱時，可能會發生爆胎(blow out)。

為了確保駕車安全，迄今已開發了各種胎壓監測系統。某些先前技術教示了將偵測器(sensor)結合到車胎本身或車胎附近，以監測車胎操作參數的技術內容。在測量參數後，即將量得的參數傳輸到一遠端位置的終端機，例如保養維修廠，或是固定安裝在車輛上的監測器。

一些先前技術的裝置已嘗試解決車輛輪胎充氣不當的問題。一般來說，這些裝置通常監測輪胎參數，例如溫度與胎壓，然後在任何車輛輪胎充氣不當，或是由於嚴重充氣不足而導致有潛在的安全性危害存在時，向操作車輛者提供信號。許多先前技術的裝置，除了安裝傳輸器以傳輸訊號到位於中央的接收單元外，也在每一個輪胎內提供遠端偵測器。然而，因為車輛輪胎難以想像的惡劣操作環境所帶來的眾多各種偵測器相關挑戰，某些先前技術的裝置仍無法克服其中的至少一種。

一般的車輛操作環境並不特別有利於傳輸與接收數位或類比訊號。由於某些傳輸器通常完全安裝於車胎內，由一獨立於車輛電池的電池提供動力，因此，接收器在偵測存在於電子吵雜環境中相對微弱的訊號時，必須特別敏銳。此外，安裝在一般車輛上的各種電子導電組件(electrically conductive component)，可能有助於電子通訊，但也容易阻礙電波傳輸(radio wave transmission)。

與安裝在車胎上或車胎內之傳輸器有關的另一個重要問題，是當發送天線(transmitting antenna)的質量中心(centre of mass)，未沿著車胎轉動的軸線定向時，則該發送天線的轉動，會在被傳輸的訊號中誘發「多卜勒頻率偏移」(Doppler frequency shift)。因此，使用輪胎閥桿(valve stem)做為發送天線的系統，必須提供複雜的檢測電路(detection circuitry)，以彌補多卜勒偏移。又或者，此類系統可能顯著增加過多的傳輸，因為大部分的資訊會被視為噪音而被過濾掉。而且，車胎的高速轉動可能會導致訊號傳輸不一致。不一致的訊號傳輸與相對微弱的訊號，都可能導致關於車輛胎壓/溫度狀況的資訊遺失或有誤。

有鑑於這些與其他缺點，確有必要提供一無線輪胎監測裝置，設置以能活動安裝(detachably mounted)在車輛輪胎的閥桿上，使其提供一簡單而有效的裝置，既節省製造成本，在使用上也很簡單/方便，但卻能抵擋任何不佳的天候狀況、爛泥或瓦礫的混入，同時在不利於無線傳輸的狀況下(例如因為輪胎轉動或多卜勒偏移所誘發的頻率偏移)也能可靠的運作。本發明也有助於延長能量消耗的週期(periods of power consumption)，但同時大幅減少組裝與維修費用。以下將詳細敘述與/或舉例說明本發明的無線輪胎監測裝置，以及其元件的組合方式。

本發明係有關用於車輛的一種無線輪胎監測裝置。該無線輪胎監測裝置包括：1)一胎壓/溫度訊號傳輸裝置；2)至少一偵測器單元，以測量或偵測與該輪胎狀況有關的至少一參數；3)一天線，以傳輸對應輪胎狀況的訊號；其中，該無線輪胎監測裝置係活動安裝在該輪胎的一閥桿上，並做為該閥桿的一帽蓋(cap)；其中，該天線包括至少一彎曲條狀物(curvature strip)，設置與該閥桿在相同軸線上，使其中心軸線(centre axis)與該輪胎的閥桿對齊；而且，其中該天線與閥桿同用一輪胎共軸(X-X)(comrnon axis)，並調整為繞著該輪胎共軸(X-X)轉動。

該胎壓/溫度訊號傳輸裝置另外還裝備有一電池座(battery holder)，以容置一電池。做為一實施例但不做為限制，該天線的至少一彎曲條狀物可為一完全、大體上、或半圓形的條狀物，調整為可沿著該電池座的周邊設置。

在本發明的較佳實施例中，繞著該輪胎共軸(X-X)轉動的天線，被定位使得該彎曲條狀物的中心軸線沿著該閥桿的軸線(Z-Z)；這樣的配置可避免對被傳輸的訊號誘發多卜勒頻率偏移。該閥桿在本質上從輪胎傾斜延伸，使得來自該天線彎曲條狀物的訊號徑向傳輸，可被導向或引導到車輛主體。該彎曲條狀物的徑向傳輸訊號，可避免任何不一致或微弱訊號傳輸，因而可避免與該輪胎狀況有關的任何資料遺失或有誤。

該胎壓/溫度訊號傳輸裝置也裝備有一微控制器(micro-controller)。該微控制器負責處理接收自該偵測器單元的所有相關資訊，並經由該天線，將該些資訊傳輸到一胎壓監測系統(TPMS)中的其他 相關單元。

根據本發明的較佳實施例，該天線最好以電器性連接與藍牙晶片連接，以在該胎壓/溫度訊號傳輸裝置與該胎壓監測系統(TPMS)中的其他相關單元之間，進行藍牙配對、無線通訊、或資料加密，以及進行與輪胎狀況相關的無線資訊傳輸。本技術領域之一般技藝人士會理解，該天線係由該微控制器控制，使之有助於在長時間能量消耗時，能持續產生能量消耗極低(ultra-low)的藍牙波訊號(Bluetooth wave signal)，以延長電池的使用壽命。

本發明包括數個新穎特徵，以及在附屬文字說明及附圖中詳細敘述與說明的零件組合。本技術領域之一般技藝人士會理解，在各種細節方面所做的變化，皆不偏離本發明的範疇，也不會減損本發明的任何優點。

100‧‧‧無線輪胎監測裝置

110‧‧‧胎壓/溫度訊號傳輸裝置

112‧‧‧微控制器

130‧‧‧感測器單元

150‧‧‧天線

151‧‧‧彎曲條狀物

170‧‧‧電池

171‧‧‧電池座

190‧‧‧容器

191‧‧‧堅固外殼

200‧‧‧輪胎

210‧‧‧閥桿

230‧‧‧輪胎

300‧‧‧藍牙波訊號

400‧‧‧車輛

本發明將可經由接下來的詳細文字說明與附圖完全理解，這些文字說明與附圖僅做為說明，因此並不限制本發明，其中：圖1a是一無線輪胎監測裝置的一分解透視圖，該無線輪胎監測裝置根據本發明的較佳實施例，調整為可被活動安裝到車輛輪胎的一閥桿上；圖1b係本發明之較佳實施例的無線輪胎監測裝置，圖中顯示其部分組合的俯視及側視立面圖；圖1c係本發明之較佳實施例，如圖1b所示的無線輪胎監測裝置，圖中顯示其部分組合的示意圖；圖2a係本發明之較佳實施例的無線輪胎監測裝置，圖中顯示其一偵測器天線之一放大的俯視及側視立面圖；圖2b係本發明的較佳實施例，如圖1b所示之偵測器天線的一放大示意圖；圖3顯示本發明之較佳實施例的無線輪胎監測裝置，被安裝到輪胎的每一個閥桿上。

本發明係有關一種無線輪胎監測裝置，尤其是關於能無線接 合一胎壓監測系統(TPMS)的一種胎壓/溫度訊號傳輸裝置。以下，本說明書將根據本發明的較佳實施例敘述本說明。然而，本技術領域之一般技藝人士會瞭解，將敘述說明侷限於這些較佳實施例，僅只為了有助於本發明的討論，各種可能的修改與相當的設置，皆不偏離附加之申請專利範圍的範疇。

以下將分別或合併根據附圖1a到附圖3，敘述本發明之較佳實施例的無線輪胎監測裝置。

關於圖1a到1c，本發明之較佳實施例的無線輪胎監測裝置100，一般包括一胎壓/溫度訊號傳輸裝置110，一感測器單元130，以及一天線150，以傳輸對應輪胎狀況的訊號。

該胎壓/溫度訊號傳輸裝置110包括至少一感測器單元130，以測量或偵測至少一參數，例如但不限於胎壓、溫度、輪胎速度、加速、距離資訊、或任何其他有關輪胎200狀況的較佳參數。需注意的是，該胎壓/溫度訊號傳輸裝置110最好設置在輪胎200的每一個閥桿210上，使其可提供有關輪胎200狀況的所需讀數、資訊、或參數。

該無線輪胎監測裝置100最好係活動安裝在輪胎200的閥桿210上，並做為該閥桿210的一帽蓋。所述之無線輪胎監測裝置100最好由一電池170供應電力。做為一實施例但不做為限制，該感測器單元130的頂部裝備有一電池座171，以容置該電池170。

該胎壓/溫度訊號傳輸裝置110也可提供一微控制器112。該微控制器112最好以電器性連接與該感測器單元130連接，使該感測器單元130能持續偵測與輪胎200狀況有關的所需參數，並將偵測所得的資訊傳輸到該微控制器112。該微控制器112負責處理接收自該感測器單元130的所有相關資訊，並經由該天線，將該些資訊傳輸到一胎壓監測系統(TPMS)中的其他相關單元(圖中未顯示)。

該胎壓/溫度訊號傳輸裝置110可另外包括一具有配對性能的藍牙晶片，以使該胎壓/溫度訊號傳輸裝置110能與該胎壓監測系統(TPMS)中的其他相關單元相通或配對。

在較佳實施例中，該天線150最好以電器性連接與藍牙晶片連接，以在該胎壓/溫度訊號傳輸裝置110與該胎壓監測系統(TPMS)中 的其他相關單元之間，進行藍牙配對、無線通訊、或資料加密，以及進行與輪胎狀況相關的無線資訊傳輸。本技術領域之一般技藝人士會理解，該天線150係由該微控制器112控制，使之有助於在長時間能量消耗時，能持續產生能量消耗極低(ultra-low)的藍牙波訊號300，以延長電池170的使用壽命。

需注意的是，該天線150包括至少一彎曲條狀物151(參見圖2a與2b)，調整為可繞著該電池170的周邊設置。做為一實施例但不做為限制，該彎曲條狀物151可為一完全、大體上、或半圓形的條狀物，調整為可沿著該電池座171的周邊設置。

同時也需注意的是，所述之天線150的彎曲條狀物151最好設置與該閥桿210在相同軸線(Z-Z)上，使其中心軸線與該輪胎200的閥桿210對齊(參見圖3)。如此，該天線150與閥桿210同用一輪胎230共軸(X-X)，並調整為在車輛400移動時繞著該輪胎230共軸(X-X)轉動。

為了避免對被傳輸的訊號誘發多卜勒頻率偏移，該胎壓/溫度訊號傳輸裝置110中，繞著輪胎230共軸(X-X)轉動的天線150，被定位使得該彎曲條狀物151的中心軸線沿著該閥桿210的軸線(Z-Z)。由於該閥桿210在本質上從輪胎200傾斜延伸，使得來自該天線150彎曲條狀物151的訊號徑向傳輸，可被導向或引導到車輛主體。如此，該天線150的彎曲條狀物151，可避免任何不一致或微弱訊號傳輸。因而可避免與該輪胎狀況有關的任何資料遺失或有誤。

本技術領域之一般技藝人士會瞭解，該胎壓/溫度訊號傳輸裝置110最好有一堅固外殼191保護。該堅固外殼191以氣密與/或水密的接合方式，牢固安裝到一容器190上，使其可抵擋任何不佳的天候狀況、爛泥或瓦礫的混入，而不會影響該無線輪胎監測裝置100的無線傳輸性能。

需注意的是，執行上述實施例所使用的各種單元、組件、與/或元件的安排或配置，僅只做為說明與範例之用，而非限制本發明。本技術領域之一般技藝人士會清楚，此處所用的這些安排或配置、組件、與/或元件，可經修改以獲得不同的結果或所需的操作特徵。如此，上述說明不應被理解為任何對本發明的限制，而是做為本案發明人執行本發明的 一種最佳方式。

以上的敘述說明可以任何方式做變化。這些變化不應被視為偏離本發明的原則與範疇，而且對於本技術領域之一般技藝人士而言，所有這些修改都包括在下列申請專利範圍的範疇之內。

100‧‧‧無線輪胎監測裝置

110‧‧‧胎壓/溫度訊號傳輸裝置

112‧‧‧微控制器

130‧‧‧感測器單元

150‧‧‧天線

170‧‧‧電池

171‧‧‧電池座

190‧‧‧容器

191‧‧‧堅固外殼

Claims (10)

1. 一種無線輪胎監測裝置，用於車輛，該無線輪胎監測裝置包括：1)一胎壓/溫度訊號傳輸裝置；2)至少一偵測器單元，以測量或偵測與該輪胎狀況有關的至少一參數；3)一天線，以傳輸對應輪胎狀況的訊號；其中，該無線輪胎監測裝置係活動安裝在該輪胎的一閥桿上，並做為該閥桿的一帽蓋；其中，該天線包括至少一彎曲條狀物，設置與該閥桿在相同軸線上，使其中心軸線與該輪胎的閥桿對齊；而且其中該天線與閥桿同用一輪胎共軸(X-X)，並調整為繞著該輪胎共軸(X-X)轉動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之無線輪胎監測裝置，其中，該胎壓/溫度訊號傳輸裝置裝備有一電池座，以容置一電池。
3. 如申請專利範圍第2項所述之無線輪胎監測裝置，其中，該天線的至少一彎曲條狀物可為一完全、大體上、或半圓形的條狀物，調整為可沿著該電池座的周邊設置。
4. 如申請專利範圍第1項所述之無線輪胎監測裝置，其中，繞著該輪胎共軸(X-X)轉動的天線，被定位使得該彎曲條狀物的中心軸線沿著該閥桿的軸線(Z-Z)；這樣的配置可避免對被傳輸的訊號誘發多卜勒頻率偏移。
5. 如申請專利範圍第4項所述之無線輪胎監測裝置，其中，從輪胎傾斜延伸的該閥桿，使得來自該天線彎曲條狀物的訊號徑向傳輸，可被導向或引導到車輛主體。
6. 如申請專利範圍第5項所述之無線輪胎監測裝置，其中，該彎曲條狀物的徑向傳輸訊號，可避免任何不一致或微弱訊號傳輸，因而可避免與該輪胎 狀況有關的任何資料遺失或有誤。
7. 如申請專利範圍第1項所述之無線輪胎監測裝置，其中，該胎壓/溫度訊號傳輸裝置裝備有一微控制器。
8. 如申請專利範圍第7項所述之無線輪胎監測裝置，其中，該微控制器負責處理接收自該偵測器單元的所有相關資訊，並經由該天線，將該些資訊傳輸到一胎壓監測系統(TPMS)中的其他相關單元。
9. 如申請專利範圍第8項所述之無線輪胎監測裝置，其中，該天線以電器性連接與藍牙晶片連接，以在該胎壓/溫度訊號傳輸裝置與該胎壓監測系統(TPMS)中的其他相關單元之間，進行藍牙配對、無線通訊、或資料加密，以及進行與輪胎狀況相關的無線資訊傳輸。
10. 如申請專利範圍第9項所述之無線輪胎監測裝置，其中，該天線係由該微控制器控制，使之有助於在長時間能量消耗時，能持續產生能量消耗極低的藍牙波訊號，以延長電池的使用壽命。