ZAKATOV ROMAN MIKHAILOVICH (RU)
| WO1993025399A1 | 1993-12-23 |
| RU2509656C1 | 2014-03-20 | |||
| RU2550107C1 | 2015-05-10 | |||
| RU2597330C1 | 2016-09-10 | |||
| RU2009898C1 | 1994-03-30 | |||
| RU2533850C2 | 2014-11-20 |
| ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Пассивный измеритель параметров воздуха в шинах и угловых скоростей колес, содержащий конструктивные детали, генерирующие магнитные поля, установленные на ободе колеса, и / или на шине, включающие, по меньшей мере, один постоянный магнит, и / или, по меньшей мере, одну деталь, изготовленную из материала с магнитной проницаемостью, и / или электрической проводимостью, отличными от магнитных проницаемостей, и / или электрических проводимостей материалов обода колеса, и / или шины, и / или, по меньшей мере, одну выпуклость, и / или, по меньшей мере, одно углубление на внутренней поверхности обода колеса, отличающийся тем, что на ободе колеса, и / или на шине установлен, по меньшей мере, один сенсор давления, генерирующий при вращении колеса во внешнем магнитном поле, собственное магнитное поле, зависящие от давления воздуха в шине, и / или, по меньшей мере, один сенсор температуры, генерирующий при вращении колеса во внешнем магнитном поле, собственное магнитное поле, зависящие от температуры воздуха в шине, и установлен вблизи внутренней поверхности обода колеса, и / или внешней поверхности шины, по меньшей мере, один генератор сигналов, генерирующий внешнее магнитное поле, и генерирующий при воздействии на него собственного магнитного поля сенсора давления или собственного магнитного поля сенсора температуры, электрический сигнал, зависящий, соответственно, от давления или температуры воздуха в шине, а также, генерирующий электрическое напряжение при воздействии на него магнитного поля конструктивной детали, и установлен вблизи генератора сигналов, по меньшей мере, один беспроводной узел передачи информации, образующий электрическую цепь, по меньшей мере, с одним генератором сигналов, и снабженный контроллером и встроенным соответствующим программным обеспечением обработки электрических сигналов и электрических напряжений для определения соответствующей информации о давлении, и / или температуре воздуха в шине, установленной на колесе, и / или угловой скорости, и / или угловом ускорении колеса, причем беспроводной ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) узел передачи информации содержит, по меньшей мере, один генератор электромагнитных волн с, по меньшей мере, одной антенной, излучающей электромагнитные волны, и / или, по меньшей мере, один генератор звуковых волн с, по меньшей мере, одним излучателем звуковых волн, при этом передача соответствующей информации осуществляется по кодированному радиоканалу, с использованием электромагнитных волн, и / или по кодированному звуковому каналу, с использованием звуковых волн, причем, при выполнении беспроводного узла передачи информации пассивным (не содержащим источников электрической энергии и не соединенным с электросетью транспортного средства) его электропитание осуществляется электрическими сигналами, и / или электрическими напряжениями генератора сигналов, причем пассивный беспроводной узел передачи информации может содержать накопитель электрической энергии, содержащий, по меньшей мере, один аккумулятор, и /или, по меньшей мере, один конденсатор, причем, по меньшей мере, один беспроводной узел передачи информации и, по меньшей мере, один генератор сигналов могут быть объединены, по меньшей мере, в одном блоке, и на транспортном средстве, предпочтительнее в салоне, установлен, по меньшей мере, один беспроводной узел отображения информации, содержащий контроллер и встроенное соответствующее программное обеспечение и, по меньшей мере, одну приемную антенну электромагнитных волн, и / или, по меньшей мере, один приемник звуковых волн, и отображающий номер колеса, и соответствующую информацию о давлении и / или температуре в шине, полученную с узла беспроводной передачи информации, и, передающий, при необходимости, информацию о номере колеса, его угловой скорости на другие системы транспортного средства, например, системы ABS, ESP, и /или установлен на транспортном средстве, предпочтительнее в салоне, по меньшей мере, один проводной узел отображения информации, соединенный в электрическую цепь с генератором сигналов, содержащий контроллер и встроенное соответствующее программное обеспечение обработки электрических сигналов и электрических напряжений, поступающих с ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) 15 генератора сигналов, определяющий и отображающий номер колеса, и соответствующую информацию о давлении и / или температуре в шине, и, передающий, при необходимости, информацию о номере колеса, его угловой скорости на другие системы транспортного средства, например, системы ABS, ESP, причем при выполнении проводного узла отображения информации пассивным (не содержащим источников электрической энергии и не соединенным с электросетью транспортного средства) его электропитание осуществляется электрическими сигналами, и / или электрическими напряжениями генератора сигналов, причем пассивный проводной узел отображения информации может содержать накопитель электрической энергии, содержащий, по меньшей мере, один аккумулятор, и /или, по меньшей мере, один конденсатор, причем все узлы отображения информации могут быть объединены, по меньшей мере, в одном блоке. 2. Пассивное устройство по п. 1, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один сенсор давления содержит, по меньшей мере, одну катушку индуктивности и, по меньшей мере, одно электротехническое устройство, предпочтительнее, резистор, сопротивление которого зависит от давления воздуха в шине, причем, по меньшей мере, одна катушка индуктивности образует, по меньшей мере, с одним электротехническим устройством, по меньшей мере, один электрический контур, и / или, по меньшей мере, один сенсор температуры содержит, по меньшей мере, одну катушку индуктивности и, по меньшей мере, одно электротехническое устройство, предпочтительнее, резистор, сопротивление которого зависит от температуры воздуха в шине, причем, по меньшей мере, одна катушка индуктивности образует, по меньшей мере, с одним электротехническим устройством, по меньшей мере, один электрический контур, причем, по меньшей мере, один сенсор давления, и / или, по меньшей мере, один сенсор температуры объединены, по меньшей мере, в одном блоке. 3. Пассивное устройство по п. 2, отличающееся тем, что, по меньшей мере, ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) 16 одна катушка индуктивности выполнена в виде одного витка электропроводом с поперечным сечением произвольной формы и размерами, например, прямоугольной, круглой, эллиптической, или иной формы, и / или в виде разрезанной шайбы, и / или, в виде разрезанного кольца, и / или, в виде разрезанного по радиусу диска, изготовленных из немагнитного электропроводящего материала. 4. Пассивное устройство по п. 1, отличающееся тем, что генератор сигналов содержит, по меньшей мере, один постоянный магнит, произвольной формы, и / или, по меньшей мере, один электромагнит, произвольной формы, и, по меньшей мере, одну катушку индуктивности, произвольной формы, причем, по меньшей мере, одна катушка индуктивности расположена вблизи постоянного магнита, и / или вблизи электромагнита, и / или установлена на постоянном магните, и / или на электромагните. 5. Пассивное устройство по п. 4, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один генератор сигналов образован цилиндрическим постоянным магнитом и круглой катушкой индуктивности, расположенной на торце цилиндрического постоянного магнита, причем для установки генератора сигналов вблизи внутренней поверхности обода колеса и / или внешней поверхности шины генератор сигналов расположен на опоре, установленной на транспортном средстве вблизи колеса, предпочтительнее, другим торцом цилиндрического постоянного магнита. 6. Пассивное устройство по п. 1, отличающееся тем, что, отображение информации осуществляется соответствующими световыми и / или звуковыми сигналами. 7. Пассивное устройство по п. 1, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один сенсор давления и / или, по меньшей мере, один сенсор температуры, и / или, по меньшей мере, одна конструктивная деталь установлены на шине при ее изготовлении. ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) |
| ИЗМЕНЁННАЯ ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ получена Международным бюро 29 октября 2022 (29.10.2022) ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Е Пассивный измеритель параметров воздуха в шинах и угловых скоростей колес, содержащий конструктивные детали, генерирующие магнитные поля, установленные на ободе колеса, и / или на шине, включающие, по меньшей мере, один постоянный магнит, и / или, по меньшей мере, одну деталь, изготовленную из материала с магнитной проницаемостью, и / или электрической проводимостью, отличными от магнитных проницаемостей, и / или электрических проводимостей материалов обода колеса, и / или шины, и / или, по меньшей мере, одну выпуклость, и / или, по меньшей мере, одно углубление на внутренней поверхности обода колеса, отличающийся тем, что на ободе колеса, и / или на шине установлен, по меньшей мере, один сенсор давления, генерирующий при вращении колеса во внешнем магнитном поле, собственное магнитное поле, зависящие от давления воздуха в шине, и / или, по меньшей мере, один сенсор температуры, генерирующий при вращении колеса во внешнем магнитном поле, собственное магнитное поле, зависящие от температуры воздуха в шине, и установлен вблизи внутренней поверхности обода колеса, и / или внешней поверхности шины, по меньшей мере, один генератор сигналов, генерирующий внешнее магнитное поле, и генерирующий при воздействии на него собственного магнитного поля сенсора давления или собственного магнитного поля сенсора температуры, электрический сигнал, зависящий, соответственно, от давления или температуры воздуха в шине, а также, генерирующий электрическое напряжение при воздействии на него магнитного поля конструктивной детали, и установлен вблизи генератора сигналов, по меньшей мере, один беспроводной узел передачи информации, образующий электрическую цепь, по меньшей мере, с одним генератором сигналов, и снабженный контроллером и встроенным соответствующим программным обеспечением обработки электрических сигналов и электрических напряжений для определения соответствующей информации о давлении, и / или температуре воздуха в шине, установленной на колесе, и / или угловой скорости, и / или угловом ускорении колеса, причем беспроводной ИЗМЕНЁННЫЙ ЛИСТ (СТАТЬЯ 19) узел передачи информации содержит, по меныпей мере, один генератор электромагнитных волн с, по меньшей мере, одной антенной, излучающей электромагнитные волны, и / или, по меньшей мере, один генератор звуковых волн с, по меньшей мере, одним излучателем звуковых волн, при этом передача соответствующей информации осуществляется по кодированному радиоканалу, с использованием электромагнитных волн, и / или по кодированному звуковому каналу, с использованием звуковых волн, причем, при выполнении беспроводного узла передачи информации пассивным (не содержащим источников электрической энергии и не соединенным с электросетью транспортного средства) его электропитание осуществляется электрическими сигналами, и / или электрическими напряжениями генератора сигналов, причем пассивный беспроводной узел передачи информации может содержать накопитель электрической энергии, содержащий, по меньшей мере, один аккумулятор, и /или, по меньшей мере, один конденсатор, причем, по меньшей мере, один беспроводной узел передачи информации и, по меньшей мере, один генератор сигналов могут быть объединены, по меньшей мере, в одном блоке, и на транспортном средстве, предпочтительнее в салоне, установлен, по меньшей мере, один беспроводной узел отображения информации, содержащий контроллер и встроенное соответствующее программное обеспечение и, по меньшей мере, одну приемную антенну электромагнитных волн, и / или, по меньшей мере, один приемник звуковых волн, и отображающий номер колеса, и соответствующую информацию о давлении и / или температуре в шине, полученную с узла беспроводной передачи информации, и, передающий, при необходимости, информацию о номере колеса, его угловой скорости на другие системы транспортного средства, например, системы ABS, ESP, и /или установлен на транспортном средстве, предпочтительнее в салоне, по меньшей мере, один проводной узел отображения информации, соединенный в электрическую цепь с генератором сигналов, содержащий контроллер и встроенное соответствующее программное обеспечение обработки электрических сигналов и электрических напряжений, поступающих с ИЗМЕНЁННЫЙ ЛИСТ (СТАТЬЯ 19) 19 генератора сигналов, определяющий и отображающий номер колеса, и соответствующую информацию о давлении и / или температуре в шине, и, передающий, при необходимости, информацию о номере колеса, его угловой скорости на другие системы транспортного средства, например, системы ABS, ESP, причем при выполнении проводного узла отображения информации пассивным (не содержащим источников электрической энергии и не соединенным с электросетью транспортного средства) его электропитание осуществляется электрическими сигналами, и / или электрическими напряжениями генератора сигналов, причем пассивный проводной узел отображения информации может содержать накопитель электрической энергии, содержащий, по меньшей мере, один аккумулятор, и /или, по меньшей мере, один конденсатор, причем все узлы отображения информации могут быть объединены, по меньшей мере, в одном блоке. 2. Пассивное устройство по п. 1, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один сенсор давления содержит, по меньшей мере, одну катушку индуктивности и, по меньшей мере, одно электротехническое устройство, предпочтительнее, резистор, сопротивление которого зависит от давления воздуха в шине, причем, по меньшей мере, одна катушка индуктивности образует, по меньшей мере, с одним электротехническим устройством, по меньшей мере, один электрический контур, и / или, по меньшей мере, один сенсор температуры содержит, по меньшей мере, одну катушку индуктивности и, по меньшей мере, одно электротехническое устройство, предпочтительнее, резистор, сопротивление которого зависит от температуры воздуха в шине, причем, по меньшей мере, одна катушка индуктивности образует, по меньшей мере, с одним электротехническим устройством, по меньшей мере, один электрический контур, причем, по меньшей мере, один сенсор давления, и / или, по меньшей мере, один сенсор температуры объединены, по меньшей мере, в одном блоке. 3. Пассивное устройство по п. 2, отличающееся тем, что, по меньшей мере, ИЗМЕНЁННЫЙ ЛИСТ (СТАТЬЯ 19) 20 95 одна катушка индуктивности выполнена в виде одного витка электропроводом с поперечным сечением произвольной формы и размерами, например, прямоугольной, круглой, эллиптической, или иной формы, и / или в виде разрезанной шайбы, и / или, в виде разрезанного кольца, и / или, в виде разрезанного по радиусу диска, изготовленных из немагнитного 100 электропроводящего материала. 4. Пассивное устройство по п. 1, отличающееся тем, что генератор сигналов содержит, по меньшей мере, один постоянный магнит, произвольной формы, и / или, по меньшей мере, один электромагнит, произвольной формы, и, по меньшей мере, одну катушку индуктивности, произвольной формы, причем, 105 по меньшей мере, одна катушка индуктивности расположена вблизи постоянного магнита, и / или вблизи электромагнита, и / или установлена на постоянном магните, и / или на электромагните. 5. Пассивное устройство по п. 4, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один генератор сигналов образован цилиндрическим постоянным ПО магнитом и круглой катушкой индуктивности, расположенной на торце цилиндрического постоянного магнита, причем для установки генератора сигналов вблизи внутренней поверхности обода колеса и / или внешней поверхности шины генератор сигналов расположен на опоре, установленной на транспортном средстве вблизи колеса, предпочтительнее, другим торцом 115 цилиндрического постоянного магнита. 7. Пассивное устройство по п. 1, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один сенсор давления и / или, по меньшей мере, один сенсор температуры, и / или, по меньшей мере, одна конструктивная деталь установлены на шине при ее изготовлении. 120 ИЗМЕНЁННЫЙ ЛИСТ (СТАТЬЯ 19) |
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в автомобилестроении, тракторостроении.
При эксплуатации транспортного средства необходимо контролировать давления воздуха в шинах, чтобы избежать как повышенного, так и пониженного давления. Низкое давление воздуха в шине вызывает повышенный прогиб шины, тем самым увеличивая ее износ и температуру, влияющую на прочность шины, а также увеличение расхода топлива. При превышении давления воздуха в шине выше необходимого давления, уменьшается площадь контакта между шиной и дорогой, что приводит к быстрому истиранию середины шины. При движении транспортного средства с неисправной тормозной системой, например, при заклинивании тормозных колодок, нагревается воздух в шине, следовательно, измерение температуры воздуха позволяет контролировать исправность тормозной системы.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Для обеспечения безопасного вождения автомобиля, обусловленного давлением воздуха в шине, были разработаны различные типы устройств контроля давлений в шинах. В настоящее время используются два принципиально различных устройства контроля давлений в шинах: устройство контроля давлений и температур воздуха в шинах с прямыми измерениями давлений и температур; устройство контроля изменения давления воздуха в одной шине с косвенной оценкой изменения давления.
Устройства контроля давлений и температур воздуха в шинах с прямыми измерениями, различаются по месту установки сенсорных блоков с датчиками давления и температуры: устройство контроля с внутренним сенсорными блоками, устанавливаемыми на внешней поверхности обода колеса внутри шины; устройство контроля с внешними сенсорными блоками, устанавливаемыми на вентилях шин. Все сенсорные блоки используют закодированные радиочастотные каналы для передачи значений давления и температуры воздуха в шине на монитор, размещенный в салоне транспортного средства, и содержат источник электропитания датчиков давления, температуры и радиопередатчика.
В устройствах контроля давления с косвенной оценкой изменения давления воздуха в одной шине это изменение определяется оценкой различий угловых скоростей вращения всех колес. В автомобиле с системой ABS угловая скорость вращения каждого колеса определяется с помощью уже имеющихся датчиков. Разница в угловых скоростях вращений колес возникает, когда радиус качения соответствующей шины изменяется из-за изменения давления воздуха в шине. Угловая скорость вращения колеса, на котором установлена эта шина, увеличивается при уменьшении давления и уменьшается при увеличении давления по сравнению с угловыми скоростями вращения трех других колес транспортного средства, в шинах которых давление соответствует норме.
Недостатками систем контроля давления с косвенным контролем изменения давления воздуха в шине являются: измерение не давления в шине, а его изменения по сравнению с давлениями в шинах на других колесах; сравнительно длительные периоды времени обнаружения (~ 10 минут) изменения давления; обнаружение только значительного изменения давления воздуха в шине; ошибки, вызываемые изменениями радиусов качений шин в зависимости от неравномерности загрузки транспортного средства; неработоспособность при одинаковом изменении давлений во всех шинах транспортного средства. Недостатками систем контроля с прямыми измерениями по сравнению с системами контроля с косвенными измерениями являются: высокая стоимость; меньшая надежность, связанная со сложностью радиотехнических устройств; сложность в обслуживании системы при эксплуатации; ограниченный срок службы источников электропитания; различные проблемы, обусловленные использованием электромагнитного излучения для связи монитора с сенсорными блоками. Одним из направлений в решении проблемы создания простых устройств с прямыми измерениями давлений и температур в шинах, является разработка устройств не содержащих, установленных на ободе колеса сложных радиотехнических устройств, требующих для своей работы электропитания: радиопередатчиков, датчиков давления и температуры и др. Такие устройства имеют много преимуществ, например: простота конструкции; высокая надежность; низкая цена; увеличенный срок службы; простота технического обслуживания; индукционная передача информации о давлении и температуре с колеса, следовательно, устранение проблем, связанных с использованием электромагнитных волн.
Известно устройство, контролирующее давление в шине автомобиля, которое содержит датчик давления, внутренняя полость которого сообщается с внутренней полостью шины (Международная заявка РСТ № 80/02837, В60С23/04, 1986 г.). Давление воздуха, поступающего из шины, действует на подвижный элемент, на который в противоположном направлении действует пружина. Перемещение подвижного элемента фиксируется двумя переключателями, генерирующими соответствующие сигналы. Передатчик, входящий в состав устройства, имеет обмотку и возбуждающую систему, которая в соответствии с сигналами датчика давления подает изменяющийся со временем ток в обмотку, в результате чего создается магнитное поле, которое приводит в действие приемное устройство, генерирующее сигнал, пропорциональный давлению в шине. Недостатками этого устройства являются большие габариты, сложность конструкции, недостаточная надежность, определяемые тем, что устройство содержит переключатели, подвижный элемент, возбуждающую систему, источники электропитания, устанавливаемые на колесе.
Одно из возможных решений указанной проблемы, реализовано в устройстве для контроля за давлением в шине автомобиля (Патент РФ № 2009898, В60С23/04, 1992 г). На внутренней поверхности обода колеса расположена первичная круглая катушка индуктивности, связанная проводами через отверстие в ободе колеса в электрический контур с электрическим датчиком давления, расположенным на внешней поверхности обода колеса внутри шины, изменяющим сопротивление в электрическом контуре при изменении давления воздуха в шине. Вблизи обода колеса расположен узел приема сигнала, состоящий из цилиндрического постоянного магнита, расположенного одним торцом на кронштейне, и вторичной круглой катушки индуктивности, размещенной на другом торце постоянного магнита, обращенного к ободу колеса. Первичная катушка индуктивности генерирует, при ее перемещении вблизи узла приема сигнала, при воздействии на нее магнитного поля цилиндрического постоянного магнита узла приема сигнала, индукционный ток, сила которого зависит от электрического сопротивления контура, т. е. от давления воздуха в шине. Индукционный ток генерирует собственное магнитное поле первичной катушки индуктивности, зависящее от давления воздуха. При воздействии переменного собственного магнитного поля первичной катушки индуктивности на вторичную катушку индуктивности узла приема сигнала во вторичной катушке наводится переменная ЭДС, зависящая от давления воздуха в шине. Переменная ЭДС является электрическим сигналом, передаваемым по проводам на сигнальное устройство, расположенное у водителя. Электрический датчик давления, выполненный в виде мембранного ключа, размыкает электрический контур при снижении давления в шине ниже порогового значения. Сила индукционного тока становится равной нулю. Электрический сигнал не поступает на сигнальное устройство, которое оповещает водителя о снижение давления ниже порогового значения световым и звуковым сигналами.
Действующая модель устройства для контроля за давлением в шине автомобиля была представлена на выставке BRUSSELS EUREKA ‘96 и была удостоена диплома и бронзовой медали.
Опытный образец устройства для контроля за давлением в шине автомобиля был испытан в 1999 г. в АО «Москвич» г. Москва. Испытания подтвердили результаты теоретических и экспериментальных исследовании физических основ измерительной системы с индукционной передачей сигнала с перемещающегося объекта на неподвижный измерительный узел, которые были использованы при разработке устройства для контроля за давлением в шине автомобиля. В частности, были получены теоретически и подтверждены экспериментально математические модели электрических сигналов и напряжений.
Наиболее близким к изобретению по конструкции является «Пассивный измеритель давления и температуры воздуха в шине колеса автомобиля» (Патент РФ № 2509656, В60С23/04, 2012 г.). Пассивный измеритель содержит на ободе колеса связанные в электрическую цепь первичную катушку индуктивности и электрический датчик давления, изменяющий сопротивление в электрической цепи в зависимости от давления воздуха в шине; связанные в электрическую цепь дополнительную первичную катушку индуктивности и датчик температуры, изменяющий электрическое сопротивление цепи при изменении температуры воздуха в шине; один или несколько постоянных магнитов, и / или одну или несколько областей обода с магнитными проницаемостями, отличными от магнитной проницаемости материала, из которого сделан обод колеса, и / или одну или несколько выпуклостей, и / или одно или несколько углублений. На неподвижной части автомобиля расположены: постоянный магнит и вторичная катушка индуктивности; связанное с вторичной катушкой индуктивности в электрическую цепь активное, с питанием электроэнергией от источника электроэнергии, или пассивное, без источника электроэнергии, устройство беспроводной передачи информации на сигнальное устройство, установленное в салоне автомобиля.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Заявляемое изобретение «Пассивный измеритель параметров воздуха в шинах и угловых скоростей колес» содержит, установленные на ободе колеса или на шине, конструктивные детали, генерирующие магнитные поля, сенсоры давления и температуры, генерирующие при вращении колеса во внешнем магнитном поле, собственные магнитные поля, зависящие, соответственно, от давления и температуры. Вблизи обода колеса или шины установлен генератор сигналов, генерирующий внешнее магнитное поле, и генерирующий, при воздействии на него собственного магнитного поля сенсора давления (температуры), электрический сигнал, зависящий от давления (температуры), и генерирующий, при вращении колеса, электрические напряжения, при воздействии на него магнитных полей конструктивных деталей. При осуществлении беспроводной передачи информации, вблизи генератора сигналов установлен, связанный с ним в электрическую цепь, пассивный беспроводной узел передачи информации с программным обеспечением обработки электрических сигналов и напряжений для определения информации о давлении, температуре, угловой скорости, угловом ускорении колеса, электропитание которого осуществляется электрическими сигналами и напряжениями. В салоне транспортного средства установлен беспроводной узел отображения информации, полученной от пассивного беспроводного узла передачи информации. При осуществлении проводной передачи информации в салоне транспортного средства установлен, связанный в электрическую цепь с генератором сигналов пассивный проводной узел отображения информации с программным обеспечением обработки электрических сигналов и напряжений для определения информации о давлении, температуре, угловой скорости, угловом ускорении колеса, электропитание которого осуществляется электрическими сигналами и напряжениями.
Целями заявляемого изобретения являются:
1. Измерения угловых скоростей и угловых ускорений колес транспортного средства;
2. Сохранение целостности обода колеса, выполненного из материала с магнитной проницаемостью много большей единицы, например, стали, при размещении сенсоров давления и сенсоров температуры внутри шины;
3. Передача информации с пассивного беспроводного узла передачи информации на беспроводной узел отображения информации без использования электромагнитных волн. Первая цель достигается использованием программного обеспечения обработки электрических сигналов и электрических напряжений, установленного на соответствующем узле пассивного измерителя. Например, по измеренному интервалу времени At между временами регистраций электрических сигналов от сенсора давления и сенсора температуры, установленных на ободе колеса радиусом г, на известном расстоянии S друг от друга, измеренном по дуге обода, оценивается средняя на этом интервале времени угловая скорость щ ср v = S/At, щ ср = vjr.
Аналогично, средняя угловая скорость оценивается по любым другим измеренным интервалам времени между временами регистраций электрических сигналов и электрических напряжений. Оценка мгновенной угловой скорости ш мг основана на использовании известных зависимостей параметров электрического напряжения от угловой скорости колеса: амплитуды электрического напряжения длительности электрического напряжения т = (р , формы электрического напряжения, полученными теоретически и подтвержденными экспериментально. Например, мгновенная угловая скорость оценивается по измеренному значению амплитуды Л изм по формуле где У -1 (А) - функция, обратная функции (щ), и по измеренному значению т изм по формуле где - функция, обратная функции <р(щ). Среднее угловое ускорение £ ср на интервале времени АТ оценивается по результатам оценок угловых скоростей: щ н в начале интервала времени, и ш к - в конце интервала времени по формуле Знание угловой скорости вращения колеса необходимо для работы алгоритмов обнаружения, оценки параметров электрических сигналов, и, следовательно, для оценки давления и температуры. При необходимости информация об угловой скорости колеса может передаваться на другие системы транспортного средства, для работы которых необходимо знание угловых скоростей колес, например, системы ABS, ESP.
Известно, что пластина, изготовленная из магнитного материала с большой магнитной проницаемостью, экранирует магнитное поле, т. е., если постоянный магнит находится перед пластиной, то за пластиной магнитное поле равно нулю. Такая ситуация возникает при размещении сенсора давления (температуры) внутри шины на внешней поверхности стального обода колеса, и размещении генератора сигналов, создающего внешнее магнитное поле, вблизи внутренней поверхностиобода. В этом случае для обеспечения работы сенсора давления (температуры), часть сенсора, генерирующую собственное магнитное поле, нужно размещать на внутренней поверхности обода, а часть сенсора, определяющую зависимость собственного магнитного поля от давления (температуры), размещать внутри шины на внешней поверхности обода. Электрическое соединение частей сенсора осуществляется через отверстие в ободе колеса, как показано на фиг. 1, позиция 1
Вторая цель достигается тем, что в случае использования стального обода колеса сенсор давления (температуры) размещается внутри шины не на ободе колеса, а на самой шине, например, одним из возможных вариантов является размещение сенсора давления (температуры) на боковине шины, как показано на фиг. 4, позиция 14. Материал, из которого сделана боковина шины, является немагнитным, следовательно, внешнее магнитное поле генератора сигналов, размещенного вблизи шины, присутствует внутри шины и собственное магнитное поле сенсора создает электрический сигнал в генераторе сигналов. В случае использования колеса, с ободом, изготовленным из немагнитного материала с малой магнитной проницаемостью, экранирование внешнего магнитного поля не происходит и сенсор давления (температуры) может устанавливаться внутри шины на внешней поверхности обода колеса.
Третья цель достигается тем, что беспроводной узел передачи информации содержит генератор и излучатель звуковых волн, и передача информации осуществляется кодированными звуковыми сигналами.
Пассивный измеритель является работоспособным только во время движения транспортного средства при превышении установленной минимальной скорости. Проведенные исследования показали, что при соответствующем выборе параметров генератора сигналов, сенсоров давления и температуры, минимальная скорость работоспособности заявляемого измерителя составит ~ 2 - 4 км/час. По сравнению с известными устройствами контроля давлений и температур воздуха в шинах с прямыми измерениями, пассивный измеритель имеет преимущества, например:
1. Пассивный измеритель не нуждается в источниках электропитания;
2. На колесе или на шине отсутствуют радиопередатчики, датчики давления и температуры, подвижные механические части;
3. Индуктивная передача электрических сигналов и напряжений с колеса или шины на генератор сигналов, исключающая использование электромагнитных волн;
4. Простая конструкция, небольшие размер и масса сенсора давления (температуры) при его, предпочтительном, изготовлении в виде электрического контура из катушки индуктивности и резистора давления (температуры), т. е., резистора, сопротивление которого зависит от давления (температуры) воздуха в шине, низкая стоимость;
5 Возможность использования сенсора давления (температуры) на колесе, как с камерной, так и с бескамерной шиной;
6. Простая конструкция, небольшие размер и масса генератора сигналов при его, предпочтительном, изготовлении из катушки индуктивности и постоянного магнита, низкая стоимость;
7. Возможность использования проводной связи генератора сигналов с проводным узлом отображения информации, устраняющей многие проблемы, возникающие при осуществлении беспроводной связи;
8. Возможность использования звуковых волн для беспроводной передачи информации, устраняющая многие проблемы, возникающие при использовании электромагнитных волн;
9. Низкая стоимость пассивного измерителя для длинных автопоездов, имеющих много колес;
Использование угловых скоростей колес, измеренных пассивным измерителем, может привести к отказу от использования на транспортном средстве других систем измерения угловых скоростей, следовательно, к снижению цены на транспортное средство.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 приведена схема расположения составных частей устройства по патенту № 2009898, поясняющая принцип его работы, на которой использованы следующие обозначения:
1. Первичная круглая катушка индуктивности диаметром 16 мм, толщиной — 2 мм, массой - 2 гр.;
2. Электрический датчик давления, выполненный в виде мембранного ключа диаметром 30 мм, массой - 6 гр.;
3. Узел приема сигнала, содержащий цилиндрический постоянный магнит и вторичную круглую катушку индуктивности;
4. Цилиндрический постоянный магнит диаметром 16 мм, высотой 6 мм, массой 33 гр.;
5. Вторичная катушка индуктивности, аналогичная первичной катушке индуктивности;
6. Сигнальное устройство;
7. Обод колеса;
8. Шина;
9. Кронштейн;
10. Защита тормозного барабана; 11. Провод;
12. Тормозной барабан;
13. Схема размещения узлов устройства на колесе. 15 На фиг. 2 представлены фотографии диплома и медали выставки BRUSSELS EUREKA ’96.
На фиг. 3 представлены:
А - титульный лист протокола испытаний в АО «Москвич» г. Москва;
В — выписка из протокола испытаний. 20 На фиг. 4 приведена одна из возможных схем размещения узлов пассивного измерителя параметров воздуха в шинах и угловых скоростей колес, на которой использованы следующие обозначения:
14. Сенсор давления (температуры);
15. Конструктивная деталь; 25 16. Генератор сигналов;
17. Электрический провод, соединяющий генератор сигналов с беспроводным узлом передачи информации;
18. Беспроводной узел передачи информации.
ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ 30 Пассивный измеритель параметров воздуха в шинах и угловых скоростей колес, рассмотренный в данном частном примере, который не является ограничением для осуществления изобретения, работает следующим образом.
При вращении колеса 7 сенсор давления (температуры) 14 перемещается во внешнем магнитном поле генератора сигналов 16. В сенсоре давления 335 (температуры), изготовленного, предпочтительнее, в виде электрического контура из катушки индуктивности и резистора давления (температуры), генерируется индукционный ток, параметры которого определяются сопротивлением резистора давления (температуры). Индукционный ток создает собственное магнитное поле сенсора давления (температуры), которое J40 генерирует в катушке индуктивности генератора сигналов, образованного, предпочтительнее, постоянным магнитом и катушкой индуктивности, ЭДС индукции, которая является электрическим сигналом с параметрами, зависящими от давления (температуры) воздуха. Также в генераторе сигналов 45 генерируется, при вращении колеса, электрическое напряжение, зависящее от угловой скорости колеса, при воздействии магнитного поля конструктивной детали 15, предпочтительнее, постоянного магнита. Электрические сигналы и электрическое напряжение генератора сигналов поступают по проводам на проводной узел отображения информации, установленный в салоне 50 транспортного средства. Его программное обеспечение определяет соответствующую информацию о давлении, температуре, угловой скорости, угловом ускорении колеса. Соответствующая информация о давлении и температуре отображается звуковыми и световыми сигналами. При необходимости, проводной узел отображения информации передает номер 55 колеса, значение угловой скорости колеса на другие системы транспортного средства, например, ABS, ESP. При выполнении проводного узла отображения информации активным, он содержит источник электрической энергии или питается от электросети транспортного средства. При выполнении проводного узла отображения информации пассивным, его электропитание осуществляется 560 электрическими сигналами и напряжениями генератора сигналов. Для беспроводной передачи информации на беспроводной узел отображения информации, генератор сигналов соединяется электрическими проводами 17 с установленным рядом с ним беспроводным узлом передачи информации 18, снабженным программным обеспечением обработки электрических сигналов и >65 электрических напряжений для определения соответствующей информации о параметрах воздуха и угловой скорости колеса. Передача соответствующей информации на беспроводной узел отображения информации, может осуществляться, например, по кодированному звуковому каналу, с использованием звуковых волн. При выполнении беспроводного узла передачи 70 информации пассивным, его электропитание осуществляется электрическими сигналами и напряжениями генератора сигналов.
Next Patent: SKIN CARE AND TREATMENT APPARATUS