TW473699B - Apparatus and method for monitoring tire air pressure - Google Patents

Description

47369^ A7 B7 五、發明說明（ 發明領域 本發明是提供一插可主 牙了口知一駕駛者車輛的輪胎空氣壓 之監視裝置及其監視方法。 發明背景 習知無線輪胎空氣壓監視裝置以廣泛地應用在告知一 駕驶者車輛的輪胎空氣壓。如第8圖所示，習知輪胎空氣 壓&視裝置51包含有四個發射器53，以及—個接收器μ。 毛射裔53分別安裝於輪胎52内，而接收器54是安裝於車 輛50的本體内。 ' 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 母一發射器53會測量其所對應的輪胎52的内部空氣 壓力。每發射裔53會調整（modulate )信號以反映關於 其所測得的輪胎空氣壓的資料，並且經由無線電波將該信 號從發射天線（未顯示）發射出去。 如第7圖及第8圖所示，接收器54包含有四個接收天 線56，其分別對應於四個發射器53。接收器54亦包含有 一接收電路57以及一控制器58。一顯示器55是安裝於乘 客的隔間内，並且連接於接收器54。 接收電路57會經由接收天線56從發射器53接收無線 40NDA/200001TW ι I紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填{、頁) ^^369 A7 B7 五、 發明說明（2 電波。接收電路57會解調（demodulate)該無線電波，以 顯示壓力資料，並且將該資料傳送至控制器58。控制器58 會命令顯示器55根據所輸入的資料顯示輪胎碰脹壓力的 相關訊息。 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 社 印 製 接收天線56會產生一電壓，其對應於從發射器53傳 來的無線電波的電場密度。當接收天線56所產生的電壓大 於一預定電壓時，接收電路57會偵測該電壓，並且處理該 電壓#號以產生所需的資料。當接收天線56所產生的電壓 小於該預定電壓時，接收電路57就不會偵測該電壓。因 此如果接收天線5 6所產生的電壓不夠大到可讓接收電路 57進行偵測，接收器54就無法從發射器53接收資料。 由於發射器53是安裝於輪胎52内，當車輛5〇在跑時， 每一發射器53相對於接收器54的接收天線的位置會不斷 改變。發射器53的發射天線以及接收器54的接收天線％ 均具有其方向性。因此，當車輛5〇在跑時，每一接收天線 56從發射天線接收到的無線電波的電場密度會不斷改 m㈣’每-接收天、線56所產生的電壓會持續改 變，而且接收電路57可能無法偵測所產生的電壓。因此， 習知接收器54的信號接收並不穩定。 、因此，本發明之主要目的在於提供一種輪胎空氣壓監 視裝置及其監視方法，以產生穩定的信號接收。

40NDA/200001TW (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 丨線·

圖示之簡單說明 第1圖為本發明輪胎空氣壓監視裝置之功能方塊圖。 第2圖為一車輛之部分側視圖，其顯示一連接於輪子 的發射态以及一連接於擔板（fen(jer )的接收天線。 第3圖為第i圖監視裝置之發射器之電路方塊圖。 第4圖為第1圖監視裝置之接收器之電路方塊圖。 第5圖為第4圖接收器之合成器之電路方塊圖。 第6(a)圖為每—接收天線所產生的對應電壓信號圖。 第6 (b)圖所示為分別由第5圖合成器之第一與第二 選擇電路輸出的合成電壓信號。 第6 (c)圖所示為由第5圖合成器之第三選擇電路輸 出的合成電壓信號。 第7圖為習知接收器之電路方塊圖。 第8圖為習知輪胎空氣壓監視裝置之功能方塊圖。 圖示之符號說明 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 12 輪胎空氣壓監視裝置 15a-15d 發射器 17 接收器 31a-31d 接收天線 32 合成器 33 接收電路 發明之詳細說明

40NDA/200001TW 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A-丨規格（210 x 297公复） 47369^ A7 B7 五、發明說明（4 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 下所述為本發明輪胎空氣壓監視裝置之一最佳實施 例’請參考第1圖至第6 ( C )圖。 如第1圖所示，本發明輪胎空氣壓監視裝置12包含有 四發射器15a-15d，一接收17，丨、,3 按收态17以及一顯示器18。發射 :。15d刀別安裝於-車輛11之四個輪胎I3a-13d内。 接收②17疋安裝於車輛11的本體内。顯示器18是安裝於 乘客的隔間内。如第2圖所示，每一發射器15a_15d是固 定於其所對應的輪胎13a_13d内的輪子14。在第i圖中， 輪胎13a為右前輪，輪胎13b為左前輪，輪胎nc為左後 輪，而輪胎13d為右後輪。 如第3圖所示，每一發射器15a-15d均包含有一壓力感 測為21 ’ 一發射電路22，一電源23 ,以及一發射天線24。 牛亿而5，電源23為一經電池，其供應電力給壓力感測器 21以及發射電路22。發射天線24主要沿著相對應的輪胎 13-13d的半徑射線方向發射無線電波。壓力感測器21是 連接於發射電路22，而發射電路22是經由一輸出端25連 接於發射天線24。 壓力感測器21會偵測相對應的輪胎13a_;i3d的内部空 氣壓力，並且傳送一信號至發射電路22，該信號攜有關於 所測得的壓力的資訊。傳輸至發射電路22的信號可反映所

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五、 發明說明（5) 明該壓力是否正常 測得的壓力，或是僅可指 發射電路22包含有_内部記憶體（未顯示），其存有 一唯一識別碼（a unique ID c〇de )。該識別碼是用來區別 安裝於車輛11的發射器ba.15d。發射電路會進行調整以 產生一信號，該信號攜有表示壓力資訊的資料以及該識別 碼’並且將調整後的信號藉由無線電波從發射天線24發射 出去。 發射電路22會在預定的間隔時間進行發射。每一發射 器15a-15d均有不同的發射時間設定，因此每一發射器 ㈣會在不同的時間進行發射。因此，發射器⑽ :的兩個或更多個不可能會同時發射無線電波。換句話 說’接收器17會在不同的時間從每—發射器⑸指接收 到一信號。 巴含有第一至第四接收天 31a-31d，其分別對應於輪胎 1 ja-13d。如第4圖所示， 收裔17亦包含有一合点哭71 口成為32, 一接收電路33,以及一 制杰3 4。接收天線31 a-31 d早八σ, 疋刀別經由接收器17的輸 端35a-35d連接於合成器32。人 口成為32連接於接收電 33，而接收電路33連接於枘钿突，j 、工制為34。控制器34是經由

輸出端37連接於顯示器a。 40NDA/200001TW 5

如第2圖所示，每一接收天線31a-31d為一拱形天線， 其沿著一相對應的車輛擋板36延伸。每一接收天線31a_ 31d會產生與從相對應的發射器I5a-15d發射出來的無、線 電波的電場密度之對應電壓信號，並且將所產生的對應電 壓信號輸出至合成器32。 如第5圖所示，合成器32為一電子電路，其可接收四 個信號’並且輸出一信號。合成器32包含有第一至第三選 擇電路41a-41c。選擇電路41a-41c可分別接收二個信號， 並且產生一信號。 第一選擇電路41a會經由輸入端35a、3 5b從第一以及 第二接收天線31a、31b接收電壓信號。第二選擇電路41b 會經由輸入端35c、35d從第三以及第四接收天線31c、31d 接收電壓信號。第三選擇電路41c會從第一以及第二選擇 電路41a、41b接收電壓信號。第三選擇電路41c會輸出一 電壓信號至接收電路33。 ---------- —一^^ — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第一選擇電路41a包含有第一以及第二π型濾波電路 (filter circuits)42a、42b。第二選擇電路4lb包含有第一以 及第二7Γ型濾波電路42c、42d。第三選擇電路41c包含有 第一以及第二7Γ型濾波電路42e、42f。每一；z：型濾波電路 42a-42f均包含有一線圈43以及兩個電容料，電容44是 連接於相連的線圈43的兩端。每一電容44的一端是連接

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第一選擇電路41a將兩個電壓信號合成為一個電壓信 號，並且將該合成後的信號輸出至第三選擇電路4ic的第 ”疋型濾波電路42e。第一選擇電路41a所合成的兩個電 壓信號，一為從第一接收天線31a輸入至第一疋型濾波電 路42a的電壓信號，而另一為從第二接收天線3ib輸入至 第二冗型濾波電路42b的電壓信號。第二選擇電路41b將 兩個電壓信號合成為一個電壓信號，並且將該合成後的信 號輸出至第三選擇電路41C的第二疋㈣波電路42f。第 二選擇電路41b所合成的兩個電壓信號，一為從第三接收 天線31 c輸入至第一疋型濾波電路42c的電壓信號，而另 一為從第四接收天線31d輸入至第二疋型濾波電路42d的 電壓信號。第三選擇電路41e將兩個電壓信號合成為一個 電屢信號’並且將該合成後的信號輸出至接收電路％。第 三選擇電路41c所合成的兩個電壓信號，一為輸入至第一 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

π型濾波電路42e的電壓信號，而另一為輸入至第二冗型 濾波電路42 f的電壓信號。

本紙張尺度適用中國國家標準規格（2ΐ〇χ 297公爱） 473692 五 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 一---_ — 、發明說明（9) 一放大電路以及一解調（demodulation)電路（未顯示）。 接收電路33會放大並且解調（dem〇dulate)從合成器％ 輸入的電壓信號，並且將該信號輸出至控制器34。接收電 路33與控制器34其功能如同一個處理裝置，用來處理從 合成器32輸入的合成後的電壓信號。 — 當從合成器32輸入的電壓信號的位準（level)大於一預 定位準時，接收電路33會偵測並且處理該電壓信號。當從 合成器32輸入的電壓信號的位準小於一預定位準時，接收 電路33就不會偵測以及處理該電壓信號。因此，如果從合 成器32輸入的電壓信號的位準不夠大到可讓接收電路33 偵測，接收電路3 3就無法處理從合成器3 2輸入的電壓信 號。因此’接收器17就無法從發射器15 a_ 15 d接收資料。 如第4圖所示之控制器34，其包含有一中央處理單元 以及一記憶體。該中央處理單元可以控制接收器17的操 作。該記憶體中存有不同的資訊，其中包含有一控制程式。 輪胎13a-13d的發射器15a-15d的識別碼（ID c〇des)最初 是存放於該記憶體中。 控制器34可以決定從接收電路33所傳來的信號中所 含的必要資料，其包含有壓力資料以及識別碼。控制器34 會根據所決定的資料來判斷相對應於發射器15a-15d的輪 胎13a-13d的輪胎空氣壓是否正常。 40NDA/200001TW 9 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)Ai規格（210x 297公釐） --------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填Γ、頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4? 36 9 Θ a? B7 五、發明説明（丨0 ) 控制器34會命令顯示器18顯示出關於輪胎空氣壓的 資訊以及其他必要資訊。當輪胎空氣壓不正常時，顯示器 18會發出警告。顯示器18會利用字母來顯示資訊，或是 包含有分別對應於輪胎13a-13d的發光二極體。如果顯示 器18包含有發光二極體，它會藉由開啟、關閉，或是閃爍 - 該發光二極體來發出警告輪胎空氣壓的不正常。 以下所述為輪胎空氣壓監視裝置的操作方式，而右前 輪13a的輪胎空氣壓的監視會被分別描述。 當車輛11在跑時，或是當輪胎13a在滾動時，輪胎i3a 中的發射裔15 a會在規律的時間間隔發射出無線電波。第 一至第四接收天線31a-31d會分別從發射器1以接收到無 線電波。每一接收天線31a-31d會產生相對應於所接收到 的無線電波的電場密度的對應電壓信號。 如第1圖所示，第一接收天線31 a、第二接收天線31 b、 第四接收天線3 1 d、第三接收天線3 1 c與輪胎13 a的發射 器15a之間的距離為依序增加。一般而言，當與發射器之 間的距離增加時’無線電波的電場密度就會減少。因此， 如果與發射器15a之間的距離是唯一的考量因素，那麼第 一接收天線31a、第二接收天線31b、第四接收天線31d、 第三接收天線31c所產生的對應電壓信號會依據從發射器 40NDA/200001TW 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A丨規格（210 x 297公釐） II* - I--I---訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填iv頁)

15 a所傳來的無線電波而依序減少。 虽輪胎13a滾動時，發射器15a的發射天線24所發射 出來的無線電波的方向會不斷改變。發射天線24與接收天 線3 la-3 Id均具有方向性。因此，每一接收天線31a_3id 從發射器15a所接收到的無線電波的電場密度會不斷改 婕。換句活說，每一接收天線31a-31d所產生的對應電壓 信號會不斷改變。 第6 (a)圖所示為相對於輪胎13a的滾動角度，接收 天線31a-31d所產生的電壓Va-Vd的大小變化。電壓ν& Vd疋根據輪胎I3a的發射器15a所傳來的無線電波產生 的。水平軸代表輪胎l3a的滾動角度。滾動角度是對應於 第2圖所示之發射器15a的角度位置。垂直軸代表臨界電 壓Vo，其代表接收電路33所能偵測的最小電壓值。接收 電路3 3無法偵測比b界電壓v〇還要低的電壓信號。 如第6 (a)圖所示，電壓Va是由第一接收天線3U 所產生。由於第一接收天線3 la距離發射器l5a最近，因 此電壓Va不只會小於天線31b、31c所產生的電壓¥1)、 Vc，也可能小於臨界電壓Vo，根據輪胎13a的滚動角度或 是發射器15a的角度位置而定。 第一以及第二接收天線3 1 a、3 1 b分別將所產生的電壓 40NDA/200001TW π 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) OJU--------訂----------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

A7 適 度 尺 長 纸 ! _本 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 '發明說明（12 )

Va、Vb輸入至合成器32的第一選擇電路41a。第三以及 第四接收天線31c、3Id則分別將所產生的電壓Vc、Vd輸 入至合成器32的第二選擇電路。 第一選擇電路41a會選擇同時接收到的電壓Va、Vb中 的較大者，並且將所選擇的電壓當作一合成電壓信號 輸出至第三選擇電路41c。第二選擇電路41b會選擇同時 接收到的電壓Vc、Vd中的較大者，並且將所選擇的電壓 當作一合成電壓信號Vcd輸出至第三選擇電路41c。第6 (b )圖所不為相對應於第6 ( a)圖的合成電壓信號、 Vcd。 第二選擇電路41c會選擇同時接收到的合成電壓信號 Vab、Vcd中的較大者，並且將所選擇的電壓當作一最後 合成電壓信號Vabcd輸出至接收電路33。第6 ( c )圖所 不為相對應於第6 (b)圖的最後合成電壓信號Vabcd。 假設當輪胎13a的滾動角度大約為8〇到1〇〇度，或是 290至300度時，發射器15a就會發射無線電波。此時， 第一接收天線31a所產生的電壓Va會小於臨界電壓％， 如第6 (a)圖所示。然而，如第6 (a) _ (c)圖所示，第 二接收天線31b所產生的電壓Vb為電壓Va_Vd中的最大 者，因此電壓Vb會被當作一最後合成電壓信號¥吐以輸 出至接收電路33。當輪胎13a的滾動角度大約為⑽到1〇〇

40NDA/200001TW -----------------------^ (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 12 473699 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（13) 度，或是290至300度時，電壓Vb會大於臨界電壓v〇。 因此，接收電路33可以成功偵測來自合成器32的電壓信 號。 如上所述，無論輪胎13 a的滾動角度如何，輸入至接 收電路33的最後合成電壓信號Vabcd都會大於臨界電壓 Vo。因此，無論輪胎13 a的滚動角度如何，接收電路3 3 都可以偵測一來自合成器32的電壓信號，該電壓信號是根 據發射器15a所發射的無線電波而形成的。 同樣的，當輪胎13b-13d的發射器I5b-15d中的一個發 射出無線電波時，接收天線31a-3 Id分別產生的電壓信號 中的敢大者會經由合成為32輸出接收電路33。輸出至接 收電路33的電壓信號就是最後合成電壓信號Vabcd，其大 於臨界電壓Vo，無論輪胎13b-13d的滾動角度如何。第6 (c )圖所示為最後合成電壓信號Vabcd。因此，接收電路 33可以成功偵測經由合成器32所傳來的來自發射器15b_ 15 d的電壓信號。 因此，接收器17可以穩定接收來自發射器15a_15d〜 信號。此外，本發明無須增加接收天線的數量來改善接收 器17的執行功效，因此簡化了監視裝置的結構，並且降低 了成本。 的 -------------f--------訂------------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 40NDA/200001TW 用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公; 13 A7

五、發明說明（14) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制π 合成器32包含有三個選擇電路41a_41c，用來透過數 個步驟來選出四個輸入信號中的最大者。每一選擇電路 41 a-41 c會接收兩個信號，並且輸出一個信號。每一選擇 電路41a-41c會從兩個輸入信號中選出較高者。選擇最大 的信號的動作比在一個步驟中從四個輸入信號選出一個來 的好。 每一選擇電路41a-41c均包含有兩個冗型濾波電路 42a-42f。每一 π型濾波電路42a-42f均包含有三個阻抗元 件：一個線圈43以及兩個電容44。因此，每一選擇電路 41 a-41c均是結構簡單的。因此，降低了合成器32的製造 成本與尺寸大小。 以上所述的實施例可另有如下的變化方式。 可以使用其他類型的合成器，只要它能接收複數個信 號，並且輸出一信號。 弟5圖的合成裔32從複數個輸入信號中選出一最大 者。能夠藉由將同時輸入的信號的電壓相加以產生一相同 於輸入信號中的最大者的合成信號的電路，就能用來取代 合成器32。 濾波電路42a-42f可為其他類型的電路，如l型、κ型， 40NDA/200001TW 14 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x 297公爱） --------I J---r - 一裝----------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填鳶本頁) 發明說明（) 或是T型電路。 當每一接收天線31a-31d根據右前輪13a的發射器15a 所傳來的無線電波來產生一電壓時，第一以及第二選擇電 路41&、4113會輸出合成電壓信號仏卜¥(：(1。電壓信號％15、 Vcd均大於第6 ( b )圖所示的臨界電壓v〇。因此，當每一 接收天線31a-31d根據左前輪13b的發射器15b所傳來的 無線電波來產生一電壓時，第一以及第二選擇電路41a、 4lb會產生合成電壓信號Vab、vcd，其事實上相同於第6 (b )圖所示的合成電壓信號Vab、vcd。 因此，當每一接收天線31a_31d根據左後輪13c或是右 後輪13d的發射器15c或15d所傳來的無線電波來產生一 電壓時，第一選擇電路41a會產生合成電壓信號Vab，其 事貫上相同於第6(b)圖所示的合成電壓信號Vcd，而第 二選擇電路41b會輸出合成電壓信號Vcd，其事實上相同 於第6 (b)圖所示的合成電壓信號vab。 因此，當發射器15a-15d中的任何一個發射出無線電波 蚪，第一以及第二選擇電路41a、41b會分別輸出合成電壓 信號Vab、Vcd，而合成電壓信號Vab、Vcd總是大於臨界 電壓Vo。因此’第三以及第四接收天線3丨c、3丨d，或是 第一以及第二接收天線31a、31b可以省略。減少接收天線 的數量可以簡化合成器32 ,並且減低選擇電路的數量。此

40NDA/200001TW 仍69 五、 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明說明（丨£) 外，也能簡化接收天線的連接方式。 舉例而言，如果省略兩個接收天線，其餘的接收天轉 會接近車辆在前輪13a、13b與後輪13c、i3d之間的中、 點。因此，如果發射器15a_15d中的任何_個發射出（緯 電波’最後輸人至接收電路33的⑽錢的大小不 大的變動。 因此’接收天線的數量無須對應於發射器的數量。接 收天線的數量與位置是根據不_條件蚊，該條件包含 有車輛的大小以及運輸環境。 此外，可以提供一個能藉由聲音來發出警告不正常的 輪胎空氣壓的警告裝置。 本發明輪胎空氣壓監視裝置可以應用於其他車輛，如 具有多於四個輪子的卡車，以及具有兩個輪子的機車。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請 專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明專利之涵 蓋範圍。 /

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Claims (1)

1. 經濟部智慧財產局員X消費合作社印製 種接收杰，肖來接收攜有表示-物理狀態之資料的 無線電波，該無線電波是由一發射器所發射，該接收 器包s有複數個接收天、線，每一個接收天線係用來依 據所接收的無線電波以分別產生一對應電壓信號，該 接收器的特徵在於另包含有： 合成裔，用來將該複數個接收天線所產生的複數 個對應電壓信號合成為一電壓信號；以及 一處理裝置，用來處理該電壓信號以取得該資料。 2·如申請專利範圍第丨項之接收器，其中該合成器會從 忒複數個對應電壓信號中選出一最高位準（Level)電壓 信號。 3·如申請專利範圍第2項之接收器，其中該合成器會先 後選出並輸出該最高位準電壓信號。 4.如申請專利範圍第3項之接收器，其中該合成器包含 有複數個選擇電路’每一選擇電路會接收複數個信 號，並且輸出一信號。 5·如申請專利範圍第4項之接收器，其中每一選擇電路 會從兩個輸入信號中選出一較高位準信號。 6·如申請專利範圍第4或5項之接收器，其中每一選擇 40NDA/200001TW \η 本纸張义度適用中國0家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) . 4^3698 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8六、申請專利範圍 一 ^ 電路均包含有複數個渡波電路(filter circuits)。 • 種輪胎空氣壓監視裝置，包含有如申請專利範圍第 1、2、3、4、5、或6項中之接收器以及發射器，其中 該發射器是安裝於一車輛輪胎内以發射有關於輪胎空 氣壓的資料。 8· 種輪胎空氣壓監視方法，其包含有： (a) 藉由無線電波來發射表示一物理狀態之資料； (b) 接收該無線電波，並且利用複數個接收天線以分別 產生複數個對應電壓信號； (c) 將該接收天線所產生的複數個對應電壓信號合成 為一電壓信號；以及 (d) 處理該電壓信號以取得該資料。 9·如申請專利範圍第8項之監視方法，其中該步驟（幻包 含從該接收天線所產生的複數個對應電壓信號中選出 並且輸出一最高位準電壓信號。 1 〇·如申咕專利範圍第8項之監視方法，其中該步驟（c)包 含有先從該接收天線所產生的複數個電壓信號中選出 一最高位準電壓信號後再將其輸出。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線！ 40NDA/200001TW 18 H —^1 «>11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X：297公釐）