ПАССИВНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ И ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА В ШИНЕ КОЛЕСА АВТОМОБИЛЯ
PASSIVE AUTOMOTIVE TIRE AIR PRESSURE AND TEMPERATURE METRE

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в автомобилестроении, тракторостроении и других областях техники, где необходим контроль давления и температуры в пневматической шине колеса.
Известно устройство, контролирующее давление в шине колеса автомобиля, которое содержит датчик давления, внутренняя полость которого сообщается с внутренней полостью шины. 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 [1].
Недостатками этого устройства являются большие габариты, сложность в изготовлении, высокая стоимость, недостаточная надежность, определяемые тем, что устройство содержит переключатели, подвижный элемент, передатчик, возбуждающую систему и приемное устройство.
Известно также устройство контроля давления в пневматической шине колеса автомобиля, содержащее электрический датчик давления в шине колеса автомобиля, установленный на ободе колеса и связанный с первичной катушкой индуктивности, закрепленной на внутренней поверхности обода колеса и вторичную катушку индуктивности, установленную на неподвижной части автомобиля вблизи первичной катушки индуктивности, и связанную с сигнальным устройством, установленным у водителя [2].
Недостатками этого устройства являются большие габариты, недостаточная надежность, определяемые тем, что устройство содержит первичную катушку индуктивности, закрепленную по всей внутренней поверхности обода колеса, датчик давления, создающий электрические сигналы при возникновении ненормального давления в шине.
Наиболее близким к изобретению по конструкции является «Устройство для контроля за давлением в пневматической шине автомобиля», выполненное по первому варианту [3].
При выполнении устройства по первому варианту на ободе колеса 1 расположены, связанные в электрическую цепь, первичная катушка индуктивности 2 и электрический датчик давления 3, изменяющий сопротивление в электрической цепи в зависимости от давления воздуха в шине колеса.
На неподвижной части автомобиля расположены постоянный магнит 4 и вторичная катушка индуктивности 5.
Сигнальное устройство 6 расположено у водителя и соединено проводами с вторичной катушкой индуктивности 5 в электрическую цепь.
Одним недостатком этого устройства является то, что оно не обеспечивает измерение температуры воздуха в шине колеса.
Другим недостатком является невозможность беспроводной передачи информации о давлении и температуре воздуха в шине колеса с вторичной катушки индуктивности 5 на сигнальное устройство 6.
Целями изобретения являются:
1. Обеспечение измерения температуры воздуха в шине колеса.
2. Осуществление беспроводной передачи информации о давлении и температуре воздуха в шине колеса с вторичной катушки индуктивности 5 на сигнальное устройство 6.
3. Осуществление пассивной (без использования источников электроэнергии: элементов питания, батареек, аккумуляторов и т.п.) беспроводной передачи информации о давлении и температуре воздуха в шине колеса с вторичной катушки индуктивности 5 на сигнальное устройство 6.
Первая цель достигается тем, что на обод колеса 1 устанавливаются, связанные в электрическую цепь, дополнительная первичная катушка индуктивности 7 и датчик температуры 8, изменяющий электрическое сопротивление цепи при изменении температуры воздуха в шине колеса.
Вторая цель достигается тем, что на неподвижной части автомобиля устанавливается, связанное с вторичной катушкой индуктивности 5 в электрическую цепь, устройство 9 беспроводной передачи информации на сигнальное устройство 6
Третья цель достигается тем, что на обод колеса 1 устанавливаются один или несколько постоянных магнитов 10, и/или на ободе колеса создаются одна или несколько областей 11 с магнитными проницаемостями, отличными от магнитной проницаемости материала, из которого сделан обод колеса, и/или на ободе колеса создаются одна или несколько выпуклостей 12, и/или одно или несколько углублений 13, а устройство 9 беспроводной передачи информации выполняется пассивным.
На фиг.1 изображена схема устройства, осуществляющего первую цель, где:
1 - Обод колеса.
2 - Первичная катушка индуктивности для измерения давления воздуха в шине колеса.
3 - Датчик давления, связанный с первичной катушкой индуктивности 1 в электрическую цепь, и изменяющий электрическое сопротивление в цепи при изменении давления воздуха в шине колеса.
4 - Постоянный магнит, установленный на неподвижной части автомобиля.
5 - Вторичная катушка индуктивности, расположенная вблизи постоянного магнита 4.
6 - Сигнальное устройство, расположенное в салоне автомобиля у водителя, и связанное проводами с вторичной катушкой индуктивности 5 в электрическую цепь.
7 - Дополнительная первичная катушка индуктивности для измерения температуры воздуха в шине колеса.
8 - Датчик температуры, связанный с дополнительной первичной катушкой индуктивности 7 в электрическую цепь, и изменяющий электрическое сопротивление цепи при изменении температуры воздуха в шине колеса.
На фиг.2 изображена схема устройства, осуществляющего вторую цель, где:
1 - Обод колеса.
2 - Первичная катушка индуктивности для измерения давления воздуха в шине колеса.
3 - Датчик давления, связанный с первичной катушкой индуктивности 1 в электрическую цепь и изменяющий электрическое сопротивление цепи при изменении давления воздуха в шине колеса.
4 - Постоянный магнит, установленный на неподвижной части автомобиля.
5 - Вторичная катушка индуктивности, расположенная вблизи постоянного магнита 4.
6 - Сигнальное устройство, расположенное в салоне автомобиля у водителя.
7 - Дополнительная первичная катушка индуктивности для измерения температуры воздуха в шине колеса.
8 - Датчик температуры, связанный с дополнительной первичной катушкой индуктивности 7 в электрическую цепь и изменяющий электрическое сопротивление цепи при изменении температуры воздуха в шине колеса.
9 Связанное с вторичной катушкой индуктивности 5 в электрическую цепь устройство беспроводной передачи информации на сигнальное устройство 6.
На фиг.3 изображена схема устройства, осуществляющего третью цель, где:
1 - Обод колеса.
2 - Первичная катушка индуктивности для измерения давления воздуха в шине колеса.
3 - Датчик давления, связанный с первичной катушкой индуктивности 1 в электрическую цепь и изменяющий электрическое сопротивление цепи при изменении давления воздуха в шине колеса.
4 - Постоянный магнит, установленный на неподвижной части автомобиля.
5 - Вторичная катушка индуктивности, расположенная вблизи постоянного магнита 4.
6 - Сигнальное устройство, расположенное в салоне автомобиля у водителя.
7 - Дополнительная первичная катушка индуктивности для измерения температуры воздуха в шине колеса.
8 - Датчик температуры, связанный с дополнительной первичной катушкой индуктивности 7 в электрическую цепь и изменяющий электрическое сопротивление цепи при изменении температуры воздуха в шине колеса.
9 Связанное с вторичной катушкой индуктивности 5 в электрическую цепь устройство пассивной беспроводной передачи информации на сигнальное устройство 6.
10 - Постоянный магнит, установленный на ободе колеса.
11 - Область с магнитной проницаемостью, отличной от магнитной проницаемости материала, из которого сделан обод колеса.
12 - Выпуклость на ободе колеса.
13 - Углубление на ободе колеса.
Устройство, схема которого представлена на фиг.1, работает следующим образом.
При вращении обода колеса 1 первичная катушка индуктивности 2 перемещается вблизи постоянного магнита 4 и в ней наводится ЭДС индукции, параметры которой определяются сопротивлением электрической цепи первичной катушки индуктивности 2, зависящим от давления воздуха в шине колеса.
Под действием ЭДС индукции в первичной катушке индуктивности 2 возникает индукционный ток, параметры которого зависят от давления воздуха в шине колеса.
Индукционный ток первичной катушки индуктивности 2 создает магнитное поле, пронизывающее вторичную катушку индуктивности 5, параметры которого зависят от давления воздуха в шине колеса.
Магнитное поле первичной катушки индуктивности 2 создает во вторичной катушке индуктивности 5 индукционное напряжение, параметры которого определяются давлением воздуха в шине колеса.
Индукционное напряжение подается на сигнальное устройство 6, связанное проводами с вторичной катушкой индуктивности 5 в электрическую цепь.
Сигнальное устройство 6 после обработки индукционного напряжения отображает размер давления воздуха в шине колеса.
При перемещении вблизи постоянного магнита 4 дополнительной первичной катушки индуктивности 7 в ней наводится ЭДС индукции, параметры которой определяются сопротивлением электрической цепи дополнительной первичной катушки индуктивности 7, зависящим от температуры воздуха в шине колеса.
Под действием ЭДС индукции в дополнительной первичной катушке индуктивности 7 возникает индукционный ток, параметры которого зависят от температуры воздуха в шине колеса.
Индукционный ток дополнительной первичной катушки индуктивности 7 создает магнитное поле, пронизывающее вторичную катушку индуктивности 5, параметры которого зависят от температуры воздуха в шине колеса.
Магнитное поле дополнительной первичной катушки индуктивности 7 создает во вторичной катушке индуктивности 5 индукционное напряжение, параметры которого определяются температурой воздуха в шине колеса.
Индукционное напряжение подается на сигнальное устройство 6, связанное проводами с вторичной катушкой индуктивности 5 в электрическую цепь.
Сигнальное устройство 6 после обработки индукционного напряжения отображает размер температуры воздуха в шине колеса.
Работа устройства, схема которого представлена на фиг.2, отличается от работы устройства, схема которого представлена на фиг.1, тем, что индукционное напряжение вторичной катушки индуктивности 5 подается на устройство 9 беспроводной передачи информации, с которого информация о давлении и температуре воздуха в шине колеса передается на сигнальное устройство 6.
Работа устройства, схема которого представлена на фиг.3, отличается от работы устройства, схема которого представлена на фиг.1, тем, что индукционное напряжение вторичной катушки индуктивности 5 подается на устройство 9 пассивной беспроводной передачи информации, с которого информация о давлении и температуре воздуха в шине колеса передается на сигнальное устройство 6.
Электропитание устройства 9 пассивной беспроводной передачи информации осуществляется следующим образом.
При перемещении вблизи вторичной катушки индуктивности 5 первичной катушки индуктивности 2 или 7, или постоянного магнита 10, или области 11 с магнитной проницаемостью, отличной от магнитной проницаемости материала, из которого сделан обод колеса, или выпуклости 12 на ободе колеса, или углубления 13 на ободе колеса во вторичной катушке индуктивности 5 изменяется магнитное поле.
Изменяющееся магнитное поле создает во вторичной катушке индуктивности 5 индукционное напряжение, которое генерирует в устройстве 9 пассивной беспроводной передачи информации электроэнергию, используемую для его электропитания.
Источники информации
1. Международная заявка РСТ №80/02837, В60С 23/04, 1986 г.
2. Патент США №3881170, В60С 23/04, 1975 г.
3. Патент РФ №2009898, В60С 23/04, 1992 г.