SISTEMA PARA CONTROLAR EL ESTADO DE LOS NEUMÁTICOS EN VEHÍCULOS
DESCRIPCIÓN
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un sistema compuesto por unos elementos sensores, otros emisores, otros receptores, y un módulo de control, distribuidos entre neumático y vehículo, que mediante la transmisión de señales permite conocer desde el asiento del conductor, con el vehículo tanto en movimiento como parado, la presión en el neumático, o su temperatura, o su caducidad, o el consumo de su superficie de rodadura.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
La presión y la temperatura de los neumáticos, su grado de desgaste y la antigüedad del material que los conforma, afectan de forma directa la seguridad durante la conducción de los vehículos.
Actualmente el control de la presión se realiza acoplando manualmente un manómetro a la válvula de la rueda, por lo que esta operación debe realizarse con el vehículo parado y no permite determinar los cambios de presión que haya durante la conducción y que pueden ser originados, por ejemplo, por variaciones de temperatura, por pinchazo, o por alineación defectuosa de las ruedas.
En lo que se refiere a la temperatura de los neumáticos, que modifica la presión y por consiguiente el agarre del neumático al pavimento, no se tiene constancia de sistemas que permitan realizar su control.
Los neumáticos convencionales presentan en la superficie de rodadura unos
canales que favorecen la evacuación de agua cuando se conduce sobre suelo mojado, y unas marcas que indican el grado máximo aconsejable del desgaste de esa superficie. El desgaste de los neumáticos debe ser vigilado mediante la observación visual y subjetiva de estas marcas.
También hay que tener en cuenta que los neumáticos están conformados en su mayor parte por elastómeros que progresivamente incrementan su grado de polimerización, lo que determina una pérdida importante de las características elásticas que facilitan su agarre al pavimento. Esto determina que si ha transcurrido un tiempo importante desde su fabricación, e independientemente del dibujo que haya, el neumático puede encontrarse en unas condiciones no fiables. Actualmente no se conoce dispositivo alguno que determine si ha transcurrido el tiempo de vida aconsejable del neumático.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
El sistema de esta invención tiene la finalidad de informar al conductor del vehículo, incluso con éste en movimiento, sobre el estado de los neumáticos. Para ello, este sistema comprende unos sensores así como unos módulos emisores, otros receptores, y otro de control, que se distribuyen entre neumático, llanta, y resto de vehículo.
El módulo para informar sobre el desgaste del neumático está compuesto por un terminal dispuesto a una profundidad determinada respecto a la superficie de rodadura del neumático nuevo, de modo que, cuando el neumático alcanza un determinado desgaste, dicho terminal queda al descubierto entrando en contacto con el pavimento provocando la señal oportuna en la pantalla de control. Los terminales de desgaste están compuestos bien sea por unas prolongaciones solidarias a la malla metálica incluida habitualmente en los neumáticos, bien sea por cilindros metálicos estrechos introducidos en el neumático acabado y con resinas que le hagan formar parte solidaria del mismo.
El módulo para informar sobre la caducidad consta de un reloj programable. Cuando dicho reloj alcanza la fecha de caducidad del material conformante del neumático, programada previamente, provoca la señal oportuna en la pantalla de control.
Estos dos módulos pueden estar asociados entre sí, y ambos lo están a una fuente de alimentación eléctrica y, mediante cable o señales de radiofrecuencia, se comunican con el módulo sito en la llanta.
El módulo en la llanta dispondrá de un receptor si es que ha de recibir señales de radiofrecuencia sobre el desgaste o la caducidad del neumático, consta de un sensor de presión y opcionalmente de otro de temperatura, los que proporcionarán sus mediciones a un codificador, y dispone de una fuente de alimentación eléctrica, de un codificador, y de un emisor. El codificador codifica las señales antes de ser emitidas, lo que las distinguirá según sean de una rueda o de otra, o según sean de una variable medida o de otra. Según sean las características del vehículo o del neumático, el módulo de llanta dispondrá de antena dentro o fuera del neumático, en cuyo último caso se le asociará a la válvula, que actuará de tal antena. La fuente de alimentación eléctrica, según sea su durabilidad o la antena del emisor, podrá estar en el propio dispositivo del emisor y por lo tanto en la cavidad toroidal de la rueda, o estar incorporada a la propia válvula, exterior a dicha cavidad. Los factores de durabilidad de la fuente de alimentación eléctrica y de seguridad en la conducción se combinarán para determinar los intervalos de tiempo a los que el emisor emitirá la señal con la medición.
Según tales características del vehículo o del neumático, para recibir la emisión del módulo de llanta también puede haber un único receptor final, que estará situado en el módulo de control y que mediante descodificación de la señal recibida identificará todas y cada una de las ruedas y cada tipo de variable, o bien puede haber varios receptores, situados los que convenga en la proximidad
de rueda o grupos de ruedas, y que identificarán cada tipo de medición. Esta identificación estará a cargo del descodificador en el receptor.
El módulo de control puede encontrarse integrado en el ordenador del vehículo o constituir un elemento independiente, e incluye un microprocesador, unos pulsadores para que cada usuario fije, para cada una de las ruedas, los valores escogidos para cada variable así como los límites de tolerancia a la variabilidad de los mismos, una pantalla en la que se visualizan los valores correspondientes a las señales recibidas, una memoria interna en la que durante un plazo preestablecido se graban, en forma de fichero legible a voluntad de quien proceda, los valores atribuidos a las variables, y unos medios de alarma que entran en funcionamiento cuando alguno de los valores recibidos se sale de los límites escogidos o bien cuando se dejan de recibir señales de alguno de los módulos emisores.
El módulo de control presentará una pantalla en la que se visualizarán los valores de presión y temperatura recibidos y la referencia a la rueda correspondiente. Si el valor presentado en la pantalla no se encuentra dentro de los límites fiables preestablecidos se activarán los sistemas de alarma. En el caso de que el sistema permita detectar el desgaste de los neumáticos y la caducidad del material que los conforma, se alarmará en la pantalla sobre la rueda que sea preciso cambiar. Los medios de alarma incluidos en el módulo de control están compuestos por señales luminosas y acústicas.
Se ha previsto que la pantalla del módulo de control esté provista de luces de iluminación conectadas al circuito de alimentación de las luces del panel de controles del vehículo.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La figura 1 muestra el sistema cuando el receptor final está en el módulo de
control.
- La figura 2 muestra el sistema cuando hay un receptor final para cada rueda.
- La figura 3 muestra la disposición de un módulo de llanta en el caso concreto de estar asociado a la válvula de la rueda para emitir la señal, habiéndose representado dicha rueda parcialmente y seccionada por un plano radial.
- La figura 4 muestra el caso en que la fuente de alimentación eléctrica del módulo de llanta es externa a la cavidad toroidal de la rueda.
- La figura 5 muestra un despiece de la figura 4.
- La figura 6 muestra una variante de la figura 4.
- La figura 7 muestra un esquema del módulo de llanta representado en las figuras 1 y 2, que incluye receptor, emisor, fuente de alimentación eléctrica, codificador y sensores de presión y temperatura.
- La figura 8 muestra un dispositivo de control de desgaste y caducidad, que incluye reloj programable y terminal de desgaste, en este caso concreto conectada a la malla reforzadora del neumático, y el conjunto provisto de emisor.
- La figura 9 muestra uno de los módulos receptores finales.
- La figura 10 muestra una propuesta para el módulo de control.
- La figura 11 muestra otro tipo de propuesta para la pantalla visualizadora de mediciones, con botones de selección de valores fiables para las variables.
REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN
El sistema incluye varios módulos emisores (1), uno o varios módulos receptores (2), y un módulo de control (3).
Los módulos emisores (1) tienen antena propia, pudiendo encontrarse asociados a la válvula (5a) de la rueda (5) a controlar, para usarla como antena o como portadora de pilas.
En la figura 4 se representa una realización de válvula para el caso de ser el albergue de la fuente de alimentación eléctrica del dispositivo emisor (1). La llanta es (5c). Las juntas tóricas (21) aseguran la estanqueidad del sistema. El emisor (1) tiene su polo positivo en (22) y el negativo en (23). El muelle (24) asegura que el conductor (25) tenga uno de sus extremos en contacto fijo con el emisor por el polo positivo mientras el otro extremo mantiene contacto con el obús (26). La pieza (27) es habitual en las válvulas actuales, a ella se le rosca la pieza (28), también habitual en válvulas y que contiene el obús (26). Este obús es desplazable, de forma que la posible sobrepresión interior comprime su junta tórica contra la propia (28), mientras que al aplicar una sobrepresión exterior, por ejemplo al hinchar la rueda, abre la cavidad y permite la entrada de aire. Entre (26) y (28) no hay contacto eléctrico. A la pieza (27) se enrosca el portador (29) de pilas (30). El obús (26) ejerce presión y contacto en uno de los polos de las pilas (30) que son empujadas contra el resorte flexible (31) que también ejerce presión, pero contra el polo opuesto, y la corriente se transmite a través de los elementos (29) y (27) hasta el extremo negativo (23) del emisor (1). El resorte (31) asegura que no disminuya la eficacia del necesario contacto eléctrico. Si fuera conveniente cambiar las pilas, bastará con desenroscar el portador (29), sustituirlas, y volver a enroscar el conjunto.
En otra realización alternativa, el portador (32) de pila (33) en la figura 6 es la pieza que se sujeta a la llanta (5c) mediante el enroscado del
ajustador (34). La hermeticidad del sistema se asegura mediante la junta tórica (35) así como mediante las de los obuses (36) y (37). Estos obuses son los de uso habitual en las válvulas actuales. El obús (36) se enrosca en la rosca (38) del portador (32). El obús (37) se enrosca en la rosca (39) del ajustador (34). Al desenroscar el ajustador (34), se cierra el obús (36), manteniendo estanco el recinto a presión, dejando la pila (33) a presión atmosférica y permitiendo su cambio. Con el ajustador (34) enroscado al portador (32), el obús (36) se hunde por empuje de la pila (33), y se cierra el recinto de aire a presión mediante el obús (37), que permitirá la entrada de aire a presión en el neumático según su mecanismo habitual. En esta posición de cerrado, el obús (36) proporciona al emisor el contacto eléctrico con el polo positivo de la pila, y el obús (37) le proporciona el contacto con el polo negativo. El material de la rosca (38) no es conductor, pudiendo pertenecer, por ejemplo, a un casquillo de nylon.
La figura 7 presenta el módulo (1) mostrando una fuente de alimentación eléctrica (6), un codificador de señales (7), un emisor (8) de señales de radiofrecuencia, un sensor de presión (9) y un sensor de temperatura (10).
La misión del emisor (8) es transmitir unas señales de radiofrecuencia, codificadas según sea la rueda de que se trate y según sean los valores de presión o temperatura tomados por los sensores (9 y 10). La emisión se efectúa según intervalos de tiempo comprendidos entre 0,1 segundo y 10 minutos para ahorrar energía eléctrica sin disminuir seguridad.
En la figura 8, el dispositivo está conectado con el módulo de llanta mediante un módulo emisor (8a), y consta de un reloj programable (11) con pila propia, que causará señal cuando se alcance la fecha programada de caducidad del material conformante del neumático (5b),
y unos terminales de desgaste del neumático, que en este caso concreto están conformados por unas prolongaciones (12) solidarias a la malla reforzadora (5d) propia del neumático; dichas prolongaciones rematan a una cierta profundidad respecto a la superficie de rodadura del neumático nuevo. Cuando los extremos de dichas prolongaciones quedan al descubierto, debido al desgaste del neumático, entran en contacto con el pavimento provocando la señal de alarma en el panel de control, generada por gestión en el circuito del emisor (1), el que recibirá la señal del neumático a través de un cable, o por variación o cesación de radiofrecuencia.
Los módulos receptores finales (2) se encuentran en el módulo de control o fijados en zonas próximas a las ruedas (5). Dichos receptores incluyen un descodificador (2b) de señales de radiofrecuencia. Las señales emitidas por los módulos emisores (1) son captadas por los módulos receptores (2), descodificadas por (2b), y transmitidas por cable (4) al módulo de control (3).
Este módulo de control (3), incluye un microprocesador (13) que recibe a través del receptor (2) las señales procedentes de los sensores de presión y de temperatura (9 y 10) y del dispositivo de desgaste o caducidad del neumático, encontrándose conectados a dicho microprocesador (13): una pantalla (14), un zumbador (15), y unos pulsadores (16); dicho módulo de control (3) incluye además una memoria interna (17).
Los pulsadores (16) permiten fijar los márgenes para los valores fiables de presión y de temperatura.
La pantalla (14), en la realización opcional de la figura 10, presenta un contador numérico (18), en el que se visualizan alternativamente la
presión y temperatura de cada rueda, y la silueta (19) de un vehículo con luces bicolores (20) que indican la rueda (5) a la que pertenecen los valores visualizados en el contador (18). Si el valor exhibido en (18) está dentro de los límites fiables, se encenderá una luz verde (20) correspondiente a la rueda (5) afectada, si está fuera de los valores fiables la luz encendida será roja y sonará el zumbador (15). Las luces (21) corresponden al circuito de iluminación nocturna en el cuadro del vehículo.
En la memoria interna (17) se almacenan temporalmente los valores tomados en cada una de las ruedas lo que permite, especialmente en caso de producirse un accidente, comprobar la evolución última de las mediciones y averiguar si el estado de algún neumático influyó en tal accidente.