Сигнальное устройство о деформации пневматической шины транспортного средства

 

р >697@43

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К IIATI=HÒÓ

Союз Советских

Социапистически х

Республик (6l ) Дополнительный к патенту (51) М. Кл. (22) Заявлено 290377 (21) 2465451/27-11 (23) Приоритет (3l ) 671471 (32) 29,03.76 (38) США

В 60 С 23/06

I осударстыенный комитет

СССР ио аелам изобретений и открытий

Опубликовано 05.11.79.Бюллетень ¹ 41

Зата опубликования описания 08.1179 (5Зу УЛК 629. 113, .012.5,018 (088.8) Иностранцы

Дональд Джозеф Карбо, Дзвид Алан Бетто и Лайл Энтони Поэр (США ) (72) Авторы изобретения

Иностранная фирма Гоулд Инк (ClllA ) (7l) Заявитель (54 ) СИГНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО О ДЕФОРМАЦИИ ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ

ШИНЫ TPAHCIIOPTНОГО СP ЕДСTBA

Изобретение относится к сигнальным устройствам, монтируемым в коле сах транспортных средств с пневматическими шинами.

Известно сигнальное устройство, 5 установленное на колесе с пневматической шиной, содержащее датчик изменения давления в шине, радиопередатчик с антенной и установленный на транспортном средстве приемник сигна10 лов (13 (2 )

Недостатком известных устройств является необходимость установки на колесе батарей для питания радиоприемника, что делает их громоздкими, 15 уязвимыми для повреждений внешними предметами, и тем самым не обеспечивает необходимой надежности.

Известно также сигнальное устройство о деформации пневматической ши20 ны транспортного средства, содержащее датчик деформации шины, выполненный в виде пьезоэлектрического генератора, соединенный с ним радиопередатчик с антенной, установленные на колесе, и установленный на транспортном средстве приемник радиосигналов (3) ., Пьезоэлектрический генератор превращает механическое сжатие шины, воэникающее при опускании, в электрическую энергию. Вырабатываемая энергия, служащая признаком того, что шина спустила, исключает необходимость использования внешних источников питания, например батарей. Таким образом, устраняется трудность обслуживания передаточного узла, имеющего части с ограниченным сроком службы.

Кроме того, исключается возможность возникновения ложных сигналов, поскольку связь не может возникнуть> до тех пор, пока в системе не произойдет неисправность, приводящая к вырабатыванию энергии, необходимой для передачи сигнала.

Недостатком известного устройства является его низкая надежность, так как генератор работает лишь незначительный промежуток времени в течение оборота колеса и для питания радиопередатчика должен компенсировать это повышенной мощностью, что трудно осуществимо на практике при новых габаритах устройства.

Цель изобретения — повышение надежности сигнального устройства.

Цель достигается тем, что устрой,ство снабжено включенными между гене.ратором и радиопередатчиком выпрями697043 телем, накопителем заряда, выполнен.ным в виде конденсатора, подключенного к выходу выпрямителя через диод, .последовательно с которым включен тиристор, управляющий элемент которого ,соединен с выходом выпрямителя через Стабилктрон,«и триггером„ образующим с тиристором цепь разряда конденсатоРВо

Кроме того, все элементы устройства, установленные на колесе, целесообразно смонтировать внутри вставки, ограничивающей допустимый прогиб шины, что исключает воэможность их механических повреждений.

На фиг, 1 изображено транспортное средство, снабженное сигнальным ус"— ройством; на фиг. 2 - колесо с сигнальным устройством, в разрезе," на фиг. 3 — узел I фиг. 2; на фиг.4 блок-схема электронных цепей преобра-gg зовательного узла; на фиг. 5 — принципиальная схема электронных цепей преобразовательного узла.

Транспортное средство имеет пневматические шины, установленные на колесных узлах 2, подцерживающих конструкцию шасси 3, изображенную на чертеже пунктиром.

Каждая из шин 1 снабжена передающим узлом 4, автономным и заключенным внутри вставки 5, ограничивающей .:допустимый прогиб шины.

Каждый из передающих узлов 4 может вести радиопередачу, которая принимается приемником 6 с помощью приемной антенны 7 Приемник декодирует передачу передающих узлов 4 и вырабатывает слуховой или зрительный си:.-нал, предупреждающий водителя машины о том, что шина находится в неисправном состоянии — спустила. B настоя- 40 щем изобретении используется такой способ связи, при котором отсутствует необходимость в трудоемкой и дорогой установке проводов или кабелей.

Приемник может принадлежать к известному типу, содержащему усилители и частотно-избирательные цепи, В некоторых случаях в качестве приемной антенны 7 может использоваться радиоантенна машины или любая подходящая внешняя антенна.

Устройство может быть применено не только для легковых автомобилей, но и для других машин, снабженных пневматическими шинами, в частнос..и для грузовиков, автобусов, caìoëå"..ов и т.п.

Каркас шины 8 и вставка 5 (см.фиг. 2) ограничивают допустимый. прогиб шины, установленный на колесном ободе 9.

Вставка 5 дает воэможность машине ехать на несущей нагрузку поверхнс>сти 10 в течение достаточно,цлительйого времени и на достаточное расстояние без существенного снижения безопасности и повреждений оборудования. Если шина спус".типа и машина опирается на несущую нагрузку поверхность 10, то передающий блок, установленный между поверхностью 10 и ободом 9 колеса, сигнализирует об этом приемнику 6 с помощью передающей антенны 11. Эта антенна в предпочтительном варианте является целой частью длины волны на частоте передачи, т.е, составляет 1/4, 1/2 и т,п. часть длины волны, и говторяет профиль вставки, Передающий узел 4 к антенна 11 составляют одно целое со вставкой 5, что предохраняет их от внешних повреждений.

Передающий узел 4 содержит вырабатывающий энергию преобразователь

12, имеющий круглый слой 13, изготовленный из пьезоэлектрической керамики, прикрепленной к металлическому диску 14. Когда преобразователь изгибается или деформируется, между слоем 13 и диском 14 возникает электрическое напряжение. В предпочтительном варианте изобретения преобразователь 12 выполнен ча основе выпускаемых промышленностью пьезоэлектрических генера-оров униморфного типа например на основе генератора„ выпускаемого фирмой Вернитрон Компани, Бедфорд, Огайо. С преобразователем 12 соединена кнопка 15, изготовленная из эластомерного материала: высокопрочной резины или подобного вещества, Передающий узел 4 содержит также монтажный элемент 16 цилиндрической формы, который соответствует выполне «ной во вставке 5 цилиндрической полости 17, удерживаемый в нужном положении с помощью ключа 18, Полость 17 целесообразно выполнять с небольшой конусностью, что облегчает ее формование и вставку передающего узла . Монтажный элемент может быть выполнен из пластика или легкого металла, чтобы уменьшить несбалансированность шины.

Эластомерная кнопка 15, пьезоэлектрическая накладка 13 и металлический диск образуют узел, располагаемый на дне полости 17, частично скользящий по выемке 19 и опирающийся ча плечо 20 монтажного элемента

16. Выемка 19 имеет такую форму, которая допускает деформации диска и накладки 13, не выводящие их за пределы упругости, Искривленная часть выемки ограничивает перемещение конструкции, так что макскмальйое напряжение вырабатывается без возникновения разрушающих деформаций в системе, При изгибе, достигающем около

0,015 дюйма, преобразователь вырабатывает напряжение около 80 В . Время, 1 в течение которого вырабатывается энергия, зависит от скорости транс697043 портного средства при работе цепи, и длительность импульсов с положительной и отрицательной полярностью имеет величину порядка миллисекунд.

В монтажном элементе 16 имеется также цилиндрическая камера 21, в которой содержится колесная модульная цепь 22. Эта схема включает в себя все цепи, необходимые для того, чтобы подать сигнал с неисправности на приемник 6. Она может быть подключена к преобразователю 12 с помощью проводов. Видно, что передающий узел совершенно автономен и занимает минимальное пространство. Та часть полости 17, которая не занята передающим узлом 4, заполняется пробкой

23, позволяющей кнопке 15 оставаться в контакте с дном полости 17.

Если шина работает в спущенном или перегруженном состоянии, то в том месте, где прогиб превышает допустимый прогиб шины под тяжестью ав томобиля, несущая нагрузку поверхность 10 вставки 5 испытывает нагрузку весом транспортного средства. При вращении колесного обода 9 и сжатий той части, где находится передающий узел 4, кнопка 15 деформирует слой

13 и диск 14. Эта деформация приводит к возникновению электрического напряжения, поступающего на модульную ЗО цепь, и имеющего одну полярность при сжатии преобразователя 12, и противоположную — при возвращении его в исходное положение ° Энергия вырабатывается при каждом обороте вставки

5 и используется для питания передающего узла, Колесная модульная цепь 22 содержит выпрямитель 24, цепь 25 накопления заряда и разрядки, модулятор 26 49 и передатчик 27, Напряжение, вырабатываемое преобразователем 12, выпрямляется выпрямителем 24, и в цепи 25 накапливается заряд. Если достаточный заряд идти мощность, необходимая для включения модулятора 26 и передатчика 27, накоплены, то разряжающая часть цепи

25 включается. Передача, несущая информацию о неисправности шины, ведет- 50 ся с помощью антенны 11 до тех пор, пока не израсходуется энергия, накопленная в цепи 25. Цикл периодически повторяется, поскольку повторные обращения колесного обода 9 приводят к повторной выработке импульсов напряжения преобразователем 12 и вновь обеспечивают энергией цепь 25 накопления заряда. Подобная периодическая активность удобна тем, что она не создает таких помех для других сис- 60 тем связи, которые мог бы создать непрерывный сигнал, и существенно снижает вероятность ложной тревоги.

Преобразователь 12 (см, фиг,5), 1 соединенный с выпрямителем 24, содер- 65 жит диоды 28-31, образующие двухполупериодный мост, Двухполупериодное выпрямление предназначено для того, чтобы использовать всю энергию выходного сигнала преобразователя, включая отрицательные и положительные пики. Возникающие при вращении колеса энергетические импульсы прев,ращаются таким образом в импульсы знакопостоянного тока, так что в конденсаторе 32, подключенном к выпрямителю 24 через диод 33, накапливается заряд. Напряжение на этом конденсаторе, являющемся накопительньм элементом цепи 25 зарядки-разрядки, непрерывно возрастает до тех пор,пока не накапливается достаточно энергии, чтобы сработали модулятор 26 и передатчик 27.

Напряжение на конденсаторе 32 постоянно регулируется разрядной частью зарядно-разрядной цепи 25, которая содержит переключательное устройство, тиристор 34, предпочтительно кремниевый управляемый вентиль (SCR) или подобное, диод 33 и триггерное устройство, предпочтительно стабилитрон 35 или подобный прибор. Во время работы стабилитрон 35 остается непроводящим, пока напряжение на конденсаторе 32 не превысит обратное напряжение стабилизации на характеристике стабилитрона. При этом стабилитрон 35 становится проводящим и передает сигнал триггера на вентиль переключательного устройства тиристора 34, что приводит к его включению. В результате мощность подается с конденсатора 32 на модулятор 26 и передатчик 27 через катод кремниевого управляемого вентиля по каналу 36 подачи мощности.

Передача продолжается до тех пор, пока напряжение на конденсаторе не упадет до уровня выключения кремниевого управляемого вентиля.

Модулятор 26 может содержать любые цепи, вырабатывающие характеристический тон модуляции, а в предпочтительном варианте представляет собой нестабильный мультивибратор, в котором коллектор fl-p-tl-транзистора 37 соединен с сопротивлением нагрузки 38. Сопротивление нагрузки

38 соединено с каналом 36 подачи мощности на втором своем конце. Подобным образом вторая половина мультивибратора содержит h --p-и-транзистор

39, коллектор которого соединен с сопротивлением нагрузки 10, также подключенным к каналу подачи мощности 36 °

Транзисторы 37 и 39 снабжены соответствующими временньики цепями, содержащими резистор 41,конденсатор

42 и резистор 43, конденсатор 44.

Частота тона модуляции определяется постоянными времени этих двух RC-ue697043

Фиг. f

ФФ

:-,,7;, А, аъ *. пей и может. фыфф,, фаз личной для различных типов шк...

Модуляционный сигнал подается на передатчик 27 через конденсатор 45, один из контактов которого соединяется с коллектором транзистора 39, а второй — с базой транзистора 46, Передатчик 27 содержит генератор радиочастоты, вырабатывающий несущую„ пригодную для частотной модуляции, В предпочтительном варианте он содержит N-p-и-транзистор 46, имеющий колебательный контур с катушкой индуктивности 47 и конденсатором 48, подключенный к коллектору транзистора 46. К контакту катушки 47 подсоединяется антенна„ Колебательный контур определяет несущую частоту передатчика. Резистор 49, подключенный

Между базой транзистора 46 и землей, служит для создания смещения в генераторе и подключается между коллектором и эмиттером транзистора 46. Резистор 50 включен между эмиттером транзистора 46 и землей, делитель напряжения„ содержащий резистор 51, подключенный между шиной— питания и одним из концов резистора

49, второй конец которого заземлен, представляет собой цепь смещения для базы транзистора 46, соединенной с.о средней точкой делителя. b,ежду сред- ЗО ней точкой делителя и землей подк>-.ю-

52 чен также фильтруюший конденсатор 5

Передатчик предназначен для ведения передачи с мощностью порядка не— скольких иилливат в дкапазоне частот

35 от 50 до 100 мГц. Радиус его действия не должен превышать 50 футон, что свести помехи к минимуму, Формула из обрет ени я

1. Сигнальное устройство о деформации пневматической шины транспортного "редства, содержащее датчик деформации шины, выполненный в виде пьезоэлектрического генератора, соединенный с ним радиопередатчик с антенной, установленные на колесе, и установленный на транспортном средстве приемник радиосигналов, о т л ич а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения его надежности, оно снабжено включенными между генератором и радиопередатчиком выпрямителем, накопителем заряда, выполненным в виде конденсатора, подключенного к выходу выпрямителя через диод, последовательно с которым включен тиристор, управляющий элемент которого соединен с выходом выпрямктеля через стабклитрон, и триггером, образующим с тиркстором цепь разряда конденсатора, 2 „Сигнальное устройство по п „1, отличающееся тем,что асе его элементы, установленные на к олесе, смонтированы внутри вставки, ограничивающей допустимый прогиб шины.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3786413, кл. 340-58, опублик. 1974.

2. Опубликованная заявка Франции

9 2225300, кл„, В 60 С 23/00.опублик, 1974.

3. Опубликованная заявка ФРГ

Р ?528352, кл, В 60 С 23/056, опублкк. 1976 (прототип), / С! /

Л s3 гп

ЧИИИПИ Заказ 6594/59

ТиРаж 804 Подписное

Филиал ППП " Патент, Г е Уж город р ул Про ектн ая