CN2419075Y

CN2419075Y - 气门芯一体化传感器车胎压监测仪

Info

Publication number: CN2419075Y
Application number: CN 99258993
Authority: CN
Inventors: 丁锐锋
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-12-30
Filing date: 1999-12-30
Publication date: 2001-02-14
Anticipated expiration: 2009-12-30

Abstract

本实用新型的气门芯一体化传感器车胎压监测仪,属汽车电子技术领域,它由气压传感器和车胎气压的监测、显示与报警电路组成,特点之一是气压传感器是一个装置在车胎气门嘴里与气门芯配套为一体化机械结构的气压传感器,结构简单,体积小巧,成本低廉,使用寿命长,二是监测信号采用有线方式传输,显示与报警部分安装在仪表盘上,能检测车胎充气压正常与否,能监测运行的车上车胎气压,本实用新型的技术方案是对现有技术的重大改进和突破,适用于机动车胎防爆漏气等行车安全的监测。

Description

气门芯一体化传感器车胎压监测仪

本发明的气门芯一体化传感器车胎压监测仪，属汽车电子技术领域，具体涉及一种安装在车胎气门嘴里与气门芯一体化的气压传感器监测车胎气压的保安仪器。

充气车胎发明一个多世纪了，车胎的充气压力正常与否，决定着车胎的寿命和行车安全，飞转的车胎内的实时气压如何监测和监控，驾驶室里至今没有车胎气压的监测与显示仪器仪表，所以车胎的防爆与漏气以及由此带来的行车安全问题是一个尚未解决的难题。目前存在有如下方面的问题：

1．车胎充气压力没有方便的检测方法，因此车胎气压或高或低，充气压力不标准，降低车胎行驶里程和车胎使用寿命；

2．充气压力超压或欠压造成整车机械早期磨损和影响燃料消耗，油耗可能增加10--15％，还会潜在许多不安全隐患；

3．车辆行驶中车胎漏气造成揉胎、磨擦发热、爆胎等是车胎早期损坏和常见损坏的原因；

4．据交通部门统计，车辆运行中有3％的交通事故是因车胎气压超压爆胎引发的，如1995年某高速公路一辆大货车爆胎引发了28辆车相撞，20多人死伤的事故；发生在另一高速公路上的事故是其拖车漏气揉胎后司机不知，又续行两公里造成路面大段划伤损坏；

其问题之多，不一枚举。为解决车胎充气安全问题，近年来世界各国都在研究车胎气压监测装置，然而由于车胎的工作环境恶劣，又是滚动运行，且安装部位狭小等等，给车胎气压监测带来许多困难。据了解美国一家公司目前研究的是无线电遥测车胎气压装置，德国一家公司研究的是脉冲测压力车胎报警装置，我国公告的专利技术大都是采用无线电监测车胎气压装置，综论国内外的这些现有技术，监测装置包括监测传感器与发射部分安装在高速旋转的车轮上，有碍车轮高速旋转下的平衡运行，车轮上电路的电源或供电问题较难解决，传感器装在车胎气门嘴处不仅带来打气的不方便，而且车轮趟泥涉水、越沟过坎易损易坏，还有车上车轮很多，如十轮卡车再带上拖车众多的车轮每个安装一个监测装置引来安装的拥挤、监测的紊乱等也是问题，此外大多数无线监测器结构复杂，构件多、造价高，如所用的压力传感器价格高、寿命短，国外一家公司的压力传感器0--1Mpa需人民币100元/支，国内的压力传感器0--1Mpa需200--300元/支且只能用3--4次等等。这些问题说明现有的车胎气压监测仪距实际应用阶段还有这样或那样的不足或问题。综上所述新的发明应力求克服上述的不足与缺点。

本发明的目的是向社会提供一种与气门芯一体化的传感器并用有线传输监测车胎气压的仪器装置，为机动车的安全运行作些贡献。

本发明的技术方案如下：一种气门芯一体化传感器车胎压监测仪，由监测车胎气压安全的气门芯一体化的气压传感器和车胎气压安全的监测、传输、显示或指示与报警各电路及供电源组装结构而成，对应车上的每个车胎设置显示或指示与报警电路，能显示与报警每个车胎的气压安全，其显示或指示电路由开关电路与指示电路组成，报警电路是语音芯片为主构成语音报警电路，它们都可用公知技术设计，技术特点在于：a．所述的监测车胎气压安全的气门芯一体化的气压传感器是一个装置在车胎气门嘴里与气门芯配套结构组装为一体化的气压传感器，它由缸筒和盖及内装的一个气压比较元件弹簧和一个气压传感元件活塞组装构成，所有构件均是机械件，结构简单，体积较小；b．所述的车胎气压安全的监测电路由与气门芯一体化的气压传感器为主构成，缸简中的传感元件活塞和比较元件弹簧在车胎不同气压下，产生活塞位移与弹簧伸缩，形成开关元件，这些开关元件可表徵车胎气压标准(是)、欠压(否)、超压(否)的开关信号，如是数字或模拟信号，构成气压监测信号的采集电路和转换电路，将监测的机械气压信号变为电子信号，气门芯构成信号的输出电路或输出端；c．所述的车胎气压安全监测信号的传输电路是一个监测信号的有线传输电路，该电路由连接气门芯的外引线--旋转传导圈--导电液或导电膏--不旋转传导圈--连接指示及报警电路的传输线顺序逐段连接而成，连接气门芯的外接引线可直接由气门芯端头引出，也可经与气门芯连接的气门嘴帽上引出。

如上所述的气门芯一体化传感器车胎压监测仪，技术特点还有：a．所述的监测车胎气压安全的气门芯一体化的气压传感器，其详细结构如下：气门芯通过绝缘衬套安装在气门嘴里，气门芯进气尾部的芯座与一个缸简前端连接安装一起，在缸筒内先装有绝缘圆环，接着在缸筒中再装一个与缸筒同轴心地设装的弹簧，弹簧之后装有活塞，活塞成圆柱状，其柱腰部有槽嵌套着圆环状密封圈，在活塞前面的轴心部位垂直设有接触小柱和芯座尾端可接触与断开，后边设有导线连接的接触搭铁和车胎轮辋可接触，所述的缸筒盖是设装在缸筒尾端的盖圈，气门芯前端应与外引线连接；b．所述的车胎气压安全的监测电路由与气门芯一体化的气压传感器为主构成，其中它的弹簧为比较元件，活塞为气压传感元件，在车胎气压作用下活塞的位移与弹簧的伸缩，使活塞的接触小柱与芯座尾端可接触或断开，活塞与盖圈可接触或断开，形成开关元件构成气压监测信号的采集电路与转换电路，气门芯构成监测信号的输出电路或输出端，它们功能联结构成车胎气压安全的监测电路，弹簧的材质、结构、性能与它构成比较元件和气压作用下的位移等关系，将决定和影响本发明的车胎压监测仪性能，这方面的设计依据可从公知技术的弹簧理论或用实验办法解决；c．所述的车胎气压安全监测信号的有线传输电路，该电路由信号输入端气门芯--引出线--旋转传导圈--导电液或导电膏--不旋转传导圈--外接传输线至显示或指示及报警电路顺序逐段联接而成，其中旋转传导圈是一个安装在车胎轴部与车胎轮辋绝缘的随轮旋转的旋转传导圈，不旋转传导圈安装在旋转传导圈外，两者间装有导电液或导电膏构成旋转与不旋转导电体间的传输信号的导体，旋转与不旋转传导圈如是金属制成的导电圈，在不旋转传导圈外部可装有保护罩或帽，它们可防止车轮运行时泥水砂尘等入内磨损导电机构；

如上所述的气门芯一体化传感器车胎压监测仪，详细的技术特点在于： a．在缸筒的尾端设装的盖圈是靠螺纹调动的调节盖圈，调动该盖圈能够对比较元件弹簧的伸缩和车胎压的关系准确与否作些调整；b．所述的导电液或导电膏可以是导电铜膏(如英国产的)和国产导电膏，该导电膏可工作在-70℃--250℃的温度环境下；c．车胎的正常气压的显示或指示电路及报警电路是多个车胎共用的显示或指示电路及报警电路，如说明书附图3中所示的每个轮胎超压、欠压时单独由代表各轮胎的K₂D₃、K₃D₄、K₄D₅、K₅D₆等等作显示，便可知是哪个轮胎气压不正常，而报警电路则共用IC₁语音报警电路，各轮胎气压正常时也共用D₂发光二极管的显示电路作显示。

本发明的气门芯一体化传感器车胎压监测仪，有两个特点：一是传感器结构简单，体积小巧；二是摈弃无线传输方式，改用有线传输结构；因此它有许多优点：其核心部件气压传感器是一个装置在车胎气门嘴里与气门芯配套结构组装为一体化的气压传感器，它结构简单，体积微小，装在车胎里不影响车轮高速旋转起来的动态平衡，该传感器仅用少数机械元件--一个缸筒中的活塞与弹簧作传感元件与比较元件，在车胎不同气压下，利用活塞位移与弹簧伸缩，形成开关元件，这些开关元件可表徵车胎气压标准(是)、欠压(否)、超压(否)的开关信号，构成气压监测信号的采集元件和气压--电子信号转换元件，气门芯构成监测信号的输出元件，精巧地构成了机械式的气压--电子信号的转换与传感器，该气压传感器为主可以构成车胎气压安全监测电路，进而做成车胎气压安全监测仪，该监测仪将使车上各轮胎充气压力趋于监测值而相差无几。加之，本发明采用由旋转传导圈--导电液或导电膏--不旋转传导圈构成有线传输结构，使本发明的技术方案具有实用性，该监测车胎气压安全的仪器可以安装在车辆的驾驶室里乃至驾驶仪表盘上，当司机一打开总电源开关，车辆的各车胎压的情况就逐个清楚的显示出来，它不但能在充气时及时检测气压正常与否，还能在行驶中实时监测全车的所有车轮胎的气压安全。因此，本发明的技术方案相对现有技术是一个重大改进和突破，将使监测车轮胎气压安全仪表装在驾驶室中成为可能，也将使车胎防爆与漏气及由此带来的行车安全之难题得以解决。

本发明的说明附图有三幅，三幅中共用统一标号。

图1为与气门芯一体化的气压传感器结构示意图；

图2为有线传输结构的旋转与不旋转的传导圈示意图；

图3是监测车胎气压的电路原理图；

在图1、2、3中：1．芯杆；2．芯体；3．芯帽；4．套有绝缘套的与气门嘴筒螺纹连接部；5．芯体密封圈；6．芯簧；7．芯座密封垫；8．芯座；9．芯座尾端；10．缸筒；11．绝缘圆环；12．弹簧；13．活塞；14．活塞的接触小柱；15．与活塞导线连接的接触搭铁；16．圆环密封圈；17．缸筒调节盖圈；18．与气门芯前端连接的外引线；19．旋转传导圈；20．导电液或导电膏；21．不旋转传导圈；22．与不旋转传导圈连接的传输线；23．外壳或外盖；24．电源连线；25．车胎轮辋(地)；R₁--R₄均为电阻；T₁与T₂为开关管；D₁二极管；D₂--D₅发光二极管；K₁--K₅均是开关；IC₁语音报警电路部分。

本发明的非限定实施例如下：

例一．气门芯一体化传感器车胎压监测仪

本发明的气门芯一体化传感器车胎压监测仪的结构由图1--图3联合示出，它由监测车胎气压安全的气门芯一体化的气压传感器和车胎气压安全的监测、传输、显示或指示与报警各电路及供电源组装结构而成，其中图1所示的是气门芯一体化传感器的具体结构，图2示出该例的有线传输电路的结构，图3所示的是该例监测仪之监测电路的原理图。其中，图1示出的监测车胎气压安全的气门芯一体化的气压传感器，它是一个装置在车胎气门嘴里与气门芯配套结构组装为一体化的气压传感器，它由缸筒10和盖--缸筒调节盖圈17及筒内装的一个气压比较元件弹簧12和一个气压传感元件活塞13组装构成，所有构件均是机械件，结构简单，体积较小。其详细结构如下：气门芯的结构是普通公知公用的结构，无什麽异样，它通过绝缘衬套与气门嘴螺纹接触部4安装在气门嘴里，特点是在气门芯进气尾部的芯座8与一个缸筒10的前端连接安装一起，在缸筒10内先装一个绝缘圆环11，接着在缸筒10中再装一个与缸筒同轴心地设装的弹簧12，弹簧12之后装有活塞13，活塞13成圆柱状，其柱腰部有槽嵌套着圆环状密封圈16，在活塞13前面的轴心部位垂直设有接触小柱14和芯座尾端9可接触与断开，后边设有导线连接的接触搭铁15和车胎轮辋25可接触，所述的缸筒盖即是设装在缸筒尾端的盖圈17，设装的盖圈17是靠螺纹调动的调节盖圈，调动该盖圈17能够对比较元件弹簧12的伸缩和车胎压的关系准确与否作些调整。图2所示的是车胎气压安全监测信号的传输电路结构，这是一个监测信号的有线传输电路，该电路由连接气门芯的外引线18--旋转传导圈19--导电液或导电膏20--不旋转传导圈21--连接指示及报警电路的传输线22顺序逐段连接而成，气门芯前端应与外引线18连接，气门芯的外接引线18可直接由气门芯头端1引出。其中旋转传导圈19是一个安装在车胎轴部与车胎轮辋(地)绝缘的随轮旋转的旋转传导圈，不旋转传导圈21安装在旋转传导圈19外，两者间装有导电液或导电膏20构成旋转与不旋转导电体间传输信号的导体，在不旋转传导圈21外部可装有保护罩或帽23，它们可防止车轮运行中泥水砂尘等入内磨损导电机构。所述的导电液或导电膏20可以是导电铜膏(如英国产的)和国产导电膏，该导电膏可工作在-70℃--250℃的温度环境下。所述的车胎气压安全的监测电路由与气门芯一体化的气压传感器为主构成，缸筒10中的传感元件活塞13和比较元件弹簧12在车胎不同气压下，产生活塞位移与弹簧伸缩，使活塞13的接触小柱14与芯座尾端9可接触或断开，活塞13与盖圈17可接触或断开，形成开关元件，这些开关元件可表徵车胎气压标准(是)、欠压(否)、超压(否)的开关信号，如是数字或模拟信号，构成气压监测信号的采集电路和转换电路，将监测的机械气压信号变为电子信号，气门芯构成信号的输出电路或输出端18，它们功能联结构成车胎气压安全的监测电路，此外弹簧的材质、结构、性能与它构成比较元件和气压作用下的位移等关系，将决定和影响本发明的车胎压监测仪性能，这方面的设计依据可从公知技术的弹簧理论或用实验办法解决。如说明书附图3中所示的电路原理图，每个轮胎超压、欠压时，单独由代表各胎的K₂D₃、K₃D₄、K₄D₅、K₅D₆等等作显示，便可知是哪个轮胎气压不正常，而报警电路则是多个车胎共用的报警电路，共用了IC₁集成电路块为主构成的语音报警电路，各车胎正常气压的显示或指示电路也共用D₂发光二极管的显示电路作显示。假定该例中的气门芯一体化传感器车胎压监测仪装在一个四轮车的机动车中，如轿车、吉普、面的、工具车等，都有四个轮胎，在四个轮胎的气门嘴里都装了该例的气门芯一体化气压传感器，并把四个该例所述的有线传输结构(图2所示的)分别安装在四个车轮与轴转动处的里侧轴上，而且要与该车胎轮辋(地)绝缘的安装，将气门芯端头引出线18与有线传输电路19--22连接起来，进而把四个车胎气压监测的引出线22与该例的显示、报警等电路(该例图3中所示的)连接到一起，这些电路可直接装在驾驶室中或仪表盘上，当司机在驾驶室一打开电源总开关K₁之后，如它是汽车钥匙开关，气门芯一体化传感器车胎压监测仪的监测、显示、指示、报警等电路处在待工作状态，假设四个车轮开始或重新向每个车胎中充气，首先看一个车胎，在车胎压欠压时(如低于正常气压的15％)，由于弹簧伸得正常，活塞13与盖圈接触，产生一个欠压(否)的开关信号被接通，通过活塞13及其搭铁15(与车胎轮辋地已接触)--盖圈17--缸筒10--气门芯尾端9--气门芯外引线18--有线传输19--22到图3中之22，开关K₂被接通，使报警电路IC₁工作并报警，使开关管T₁导通，也使发光管D₃发光(如发红光)作显示或指示，说明该胎充气未足。当继续充气到正常时(在正常气压的±0.02Mpa)，在该气压作用下，推动活塞13位移，压缩弹簧12，使活塞13与盖圈17断开，即使活塞13之搭铁15(地)与缸筒10乃至输出端22断开，产生一个气压正常(是)的开关信号，该信号即是开关K₂被断开，使报警电路IC₁停止工作并停止报警，开关管T₁截止，进而使开关管T₂导通，也使发光管D₂发光(如发绿光)作显示或指示，说明该胎充气已到气压正常。在车胎压超压时(如高于正常气压的30％)，在该气压作用下，更推动活塞13位移，更压缩弹簧12，使活塞13的接触小柱14与气门芯尾端9接触，产生一个超压(否)的开关信号被接通，通过活塞13之搭铁15(地)--气门芯尾端9--气门芯外引线18--有线传输19--22到图3中电路之22，即是开关K₂被接通，使报警电路IC₁工作并报警，使开关管T₁导通，也使发光管D₃发光作显示或指示，说明该胎充气超压。类似的过程可出现在另三个轮胎上，现在再给第二个车胎充气，第二个车胎中的气压传感器会有与第一个车胎充气过程中同样的动作过程，当第二个车胎充气到欠压、超压时，开关K₃被接通，使报警电路IC₁工作并报警，使开关管T₁导通，也使发光管D₄发光作显示或指示，说明该轮胎气压不足或超压，当第二个车胎充气到正常气压时，也会出现使开关K₃被断开，使报警电路IC₁停止工作并停止报警，使开关管T₁截止，进而使开关管T₂导通，也使发光管D₂发光作显示或指示，说明该胎充气已足，气压正常。继续再给第三、四个车胎充气，将会出现如第一、二个车胎充气的同样过程，这里不再重述，以上所述的就是该例的气门芯一体化传感器车胎压监测仪的充气过程。充完气后，若该车启动运行，则该例的四轮车胎的气压进入实时运行监测中，此间如果四个车胎气压均正常，则只有发光管D₂发绿光作显示或指示，说明该例的各车胎运行的监测及气压均正常。如果四轮中任一个车胎压出现欠压或超压，各胎中装的气压传感器将会使开关K₂--K₅中的一个被接通，发红光的二极管D₃--D₆中相应的那一个发光作显示或指示出它代表的那个车胎压欠压或超压，同时还发出语音报警，司机应及时对那个气压不正常的车胎充气(欠压)或检修(超压)，处理之后，发红光的二极管熄灭，二极管D₂发绿光作显示或指示，说明该例的气门芯一体化传感器车胎压监测仪对各车胎运行的实时监测处在正常工作中。这是该例的气门芯一体化传感器车胎压监测仪的使用全过程。

例二．气门芯一体化传感器车胎压监测仪

本发明的气门芯一体化传感器车胎压监测仪的结构由图1--图3联合示出，与例一不同的是：1．该例的气门芯一体化传感器车胎压监测仪安装在一辆六轮机动车上，如六轮卡车，货车等，这样须有六个气门芯一体化气压传感器分别安装在六个车胎内，而图3中每个车胎的显示或指示电路及发红光的二极管都须相应增加；2．考虑到大卡车轮胎气压强与小车轮胎气压强的不同，可调动传感器中的盖圈17能够对比较元件弹簧12的伸缩和车胎压的关系准确与否作些调整；3．每个气压传感器监测信号引出线18均经与气门芯连接的气门嘴帽上引出；4．有的车辆气门嘴与车胎轮辋绝缘，凡遇这种情况两者应连接一起；5．其中有四个轮两两一起作后轮，四个轮胎气压监测的有线传输电路有两对是两个一起安装的，它们可以重叠为里外两圈的构成两个有线传输结构安装在后轮与轴转动处的里侧轴上；6．所用的导电膏是英国产的导电铜膏；7．报警电路IC₁可设有手动开关，以免报警电路长时间进行报警。其余未述的全同于例一之气门芯一体化传感器车胎压监测仪所述的，不多重述。

例三．气门芯一体化传感器车胎压监测仪

本发明的气门芯一体化传感器车胎压监测仪的结构由图1--图3联合示出，与例一与例二不同的是：1．该例的气门芯一体化传感器车胎压监测仪安装在一辆十轮机动车上，如十轮大卡车，十轮重型货车等，而且该车还带有四轮或八轮拖车，这样须有十四个或十八个气门芯一体化气压传感器分别安装在各车胎内，而图3中每个车胎的显示或指示电路及发红光的二极管都须相应增加；2．考虑到大卡车轮胎气压强的不同标准，可调换传感器缸筒中的比较元件弹簧12，以保证传感器监测车胎压的准确性。其余未述的全同于例一与例二之气门芯一体化传感器车胎压监测仪所述的，不多重述。

Claims

1．一种气门芯一体化传感器车胎压监测仪，由监测车胎气压安全的气门芯一体化的气压传感器和车胎气压安全的监测、传输、显示或指示与报警各电路组装结构而成，显示或指示与报警电路能显示与报警每个车胎的气压安全，其显示或指示电路由开关电路与指示电路组成，报警电路是语音芯片为主构成语音报警电路，特征在于：

a．所述的监测车胎气压安全的气门芯一体化的气压传感器是一个装置在车胎气门嘴里与气门芯配套结构组装为一体化的气压传感器，它由缸筒和盖及内装的一个气压比较元件弹簧和一个气压传感元件活塞组装构成；

b．所述的车胎气压安全的监测电路由气门芯一体化的气压传感器为主构成，缸筒中的传感元件活塞和比较元件弹簧在车胎不同气压下，产生活塞位移与弹簧伸缩，形成开关元件，这些开关元件可表微车胎气压标准(是)、欠压(否)、超压(否)的开关信号，构成气压监测信号的采集电路和转换电路，气门芯构成信号的输出电路；

c．所述的车胎气压安全监测信号的传输电路是一个监测信号的有线传输电路，该电路由连接气门芯的外引线-旋转传导圈-导电液或导电膏-不旋转传导圈-连接指示及报警电路的传输线顺序逐段连接而成。

2．如权利要求1所述的气门芯一体化传感器车胎压监测仪，特征在于：

a．所述的监测车胎气压安全的气门芯一体化的气压传感器，其详细结构如下：气门芯通过绝缘衬套安装在气门嘴里，气门芯进气尾部的芯座与一个缸筒前端连接安装一起，在缸筒内先装有绝缘圆环，接着在缸筒中再装一个与缸筒同轴心地设装的弹簧，弹簧之后装有活塞，活塞成圆柱状，其柱腰部有槽嵌套着圆环状密封圈，在活塞前面的轴心部位垂直设有接触小柱和芯座尾端可接触与断开，后边设有导线连接的接触搭铁和车胎轮辋可接触，所述的缸简盖是设装在缸筒尾端的盖圈，气门芯前端应与外引线连接；

b．所述的车胎气压安全的监测电路由与气门芯一体化的气压传感器为主构成，其中它的弹簧为比较元件，活塞为气压传感元件，在车胎气压作用下活塞的位移与弹簧的伸缩，使活塞的接触小柱与芯座尾端可接触或断开，活塞与盖圈可接触或断开，形成开关元件，构成气压监测信号的采集电路与转换电路，气门芯构成监测信号的输出电路，它们功能联结构成车胎气压安全的监测电路；

c．所述的车胎气压安全监测信号的有线传输电路，该电路由信号输入端气门芯一引出线-旋转传导圈-导电液或导电膏-不旋转传导圈-外接传输线至显示或指示及报警电路顺序逐段联接而成，其中旋转传导圈是一个安装在车胎轴部与车胎轮辋绝缘的随轮旋转的旋转传导圈，不旋转传导圈安装在旋转传导圈外，两者间装有导电液或导电膏构成旋转与不旋转导电体间的传输信号的导体，在不旋转传导圈外部可装有保护罩或帽。

3．如权利要求2所述的气门芯一体化传感器车胎压监测仪，特征在于：

a．在缸筒的尾端设装的盖圈是靠螺纹调动的调节盖圈；

b．所述的导电液或导电膏可以是导电铜膏和国产导电膏；

c．车胎的正常气压的显示或指示电路及报警电路是多个车胎共用的显示或指示电路及报警电路。