TWI706871B

TWI706871B - 具有重心偏移之胎壓偵測器

Info

Publication number: TWI706871B
Application number: TW107107491A
Authority: TW
Inventors: 尤山泉; 李國鼎; 周明立
Original assignee: 為升電裝工業股份有限公司
Priority date: 2018-03-06
Filing date: 2018-03-06
Publication date: 2020-10-11
Also published as: TW201938407A

Abstract

本發明提供一種具有重心偏移之胎壓偵測器，其用於一車輪，車輪具有一輪圈及一輪胎，輪胎及輪圈間形成一氣壓空間，輪圈設有連通氣壓空間之一氣嘴，胎壓偵測器包含：一本體及一偵測模組，本體活動設於氣壓空間且具有一容置空間、一形狀幾何中心及一質量重心，形狀幾何中心之位置相異於質量重心之位置；偵測模組設於容置空間，偵測模組用以感測氣壓空間之氣體壓力。藉此，能夠保持本體之穩定度，盡量讓收發天線朝向固定方向，訊號強度趨於穩定，並且無須使用任何工具，即可安裝，達到安裝便利之效果。

Description

具有重心偏移之胎壓偵測器

本發明係關於一種用於車輪之胎壓偵測相關領域，尤指一種具有重心偏移之胎壓偵測器。

按，胎壓偵測系統為一種裝設於車輪，用以偵測輪胎之氣壓是否足夠之電子系統，此系統會即時偵測，並且以儀表、數位顯示或是單純以燈號或聲音讓駕駛人得知胎壓的變化，以減少因胎壓過高或不足所導致的交通事故。

胎壓偵測系統依運作方式主要可分為間接式與直接式。其中，間接式胎壓偵測系統，其非直接偵測輪胎的胎壓，而是偵測車輪的轉速，若系統偵測到某一車輪的轉速與其他車輪的轉速差距過大，則可能有胎壓異常而會提醒駕駛人，但是，間接式胎壓偵測系統無法提供給駕駛人實際的胎壓數值。

再者，直接式胎壓偵測系統，其具有訊號發射功能之感測器，能夠提供駕駛者車輪實際的胎壓數值，其中，依安裝方式分有胎外式及胎內式兩種，胎外式之感測器係裝在車輪的氣嘴，可由車主自行簡易安裝，但是因感測器本身有重量，鎖在氣嘴上會造成車輪質量不平均分布，而影響車輪平衡，而且灌氣時需拆開感測器，會有碰壞感測器之風險。

而且對於橡膠式氣嘴結合胎外式感測器的狀態下，於車輛行進時會有甩動現象，長久運作下來橡膠氣嘴之橡膠體可能會有斷裂的風險。另外，胎內式的感測器是安裝在車輪的輪圈裡面，需要拆開輪胎安裝，由於一般為固定式的胎壓偵測器，需要將氣嘴鎖合於輪圈上，於裝設時，常因技師施工不小心，而造成拆卸輪胎之胎皮或工具直接撞傷氣嘴或是感測器，造成氣嘴斷裂或感測器損壞，對商家產生額而外的成本。

為解決上述課題，本發明提供一種具有重心偏移之胎壓偵測器，當車輪行進而且本體於輪胎內活動時，利用本體之質量重心偏移形狀幾何中心，使本體能夠保持平衡穩定，不易隨車輪任意滾動；藉此，無線傳輸單元傳輸效果穩定，並且不用使用任何工具，即可安裝，達到安裝便利。

本發明之一項實施例提供一種具有重心偏移之胎壓偵測器，其用於一車輪，車輪具有一輪圈及套設於輪圈之一輪胎，輪胎及輪圈間形成一氣壓空間，輪圈設有連通氣壓空間之一氣嘴，胎壓偵測器包含：一本體，其外緣呈圓球體、橢圓體或橄欖球體其中之一，本體活動設於氣壓空間，本體內設有一容置空間，本體穿設有一通道，通道連與氣壓空間連通，其中，本體具有一形狀幾何中心及一質量重心，形狀幾何中心之位置相異於質量重心之位置，質量重心處於形狀幾何中心與本體之外緣間，通道遠離質量重心；以及一偵測模組，其設於容置空間，偵測模組具有相互耦接之一感測單元、一中央處理單元、一無線傳輸單元及一提供電力之電力單元，感測單元藉由通道偵測氣壓空間內之氣體壓力並產生一壓力訊號，中央處理單元接收壓力訊號，並藉由無線傳輸單元將壓力訊號以無線方式向外傳輸。

藉由上述，本發明將設有偵測模組之本體放置於氣壓空間中，當車輪行進時，由於本體之質量重心偏移形狀幾何中心，因此，能夠保持本體處於平衡穩定狀態，避免本體隨車輪轉動而任意滾動，造成本體損傷。

而且於本體轉動過程中，透過偵測模組偵測氣壓空間內之氣體壓力，因此，不需額外固定於車輪上，達到快速簡易安裝之便利性。

再者，本發明之胎壓偵測器僅需放置於輪胎及輪圈間之氣壓空間，於無須配合車輪規格或是氣嘴位置，解決習知安裝感測器時，容易造成感測器或氣嘴損傷之問題；藉此，本發明適用於任何車輪，不受型號、樣態之規範限制，進而增加本發明之使用範圍。

另外，當車輪行進時，由於本體之質量重心偏移形狀幾何中心，能夠保持本體之通道常態性朝向車輪軸心，避免通道被遮蔽，導致偵測模組量測氣體壓力之準確性。

1:車輪

2:輪圈

3:輪胎

4:外表面

5:外周緣

6:外胎面

7:內胎面

16:弧形邊

17:平面

18:通道

20:偵測模組

21:感測單元

22:電路基板

221:第一面

8:氣壓空間

9:氣嘴

100:胎壓偵測器

10:本體

11:容置空間

12:形狀幾何中心

13:質量重心

14:第一軸

15:第二軸

222:第二面

23:中央處理單元

24:無線傳輸單元

241:第一天線部

242:第二天線部

25:電力單元

26:配重單元

30:填充件

圖1係本發明第一實施例之胎壓偵測器剖面示意圖(一)，表示本體之外緣呈圓球體且未設有配重單元。

圖2係本發明第一實施例之胎壓偵測器剖面示意圖(二)，表示本體之外緣呈圓球體且設有配重單元。

圖3係本發明第二實施例之胎壓偵測器剖面示意圖(一)，表示本體之外緣呈橢圓體且未設有配重單元。

圖4係本發明第二實施例之胎壓偵測器剖面示意圖(二)，表示本體之外緣呈橢圓體且設有配重單元。

圖5係本發明第三實施例之胎壓偵測器剖面示意圖(一)，表示本體之外緣具有平面且未設有配重單元。

圖6係本發明第三實施例之胎壓偵測器剖面示意圖(二)，表示本體之外緣具有平面且設有配重單元。

圖7係本發明本體設於車輪實施例示意圖。

圖8係本發明本體於車輪之氣壓空間中滾動之實施例剖面示意圖。

圖9係本發明本體搖擺穩定狀況之實施例示意圖。

為便於說明本發明於上述發明內容一欄中所表示的中心思想，茲以具體實施例表達。實施例中各種不同物件係按適於說明之比例、尺寸、變形量或位移量而描繪，而非按實際元件的比例予以繪製。

本文所用單數形式「一」、「一個」及「該」亦包含複數形式，除非上下文清楚地指示其他情況。再者應瞭解，當用於此說明書時，術語「包括」及/或「包含」指定存在所述特徵、本體、模組及/或單元，但是不排除存在或附加一或多個其他特徵、本體、模組及/或單元。

當提到元件設於另一元件「上」或「之上」，或是元件與另一元件「連結」、「耦接」或「連接」時，其可直接設於、耦接、連結或連接於另一元件或是存在有中間元件，合先敘明。

請參閱圖1至圖9所示，本發明提供一種具有重心偏移之胎壓偵測器100，其用於車輛之一車輪1，車輛能夠係機車、汽車其中之一，於本發明實施例中，車輛為汽車。車輪1具有一輪圈2及套設於輪圈2之一輪胎3，輪圈2具有一外表面4及一外周緣5，外表面4朝向車輪1轉動軸線之一端，外周緣5環繞車輪1之轉動軸線設置，輪胎3具有一外胎面6及一內胎面7，其中，輪胎3之內胎面7朝向輪圈2之外周緣5套設於輪圈2上，輪胎3之內胎面7與輪圈2之外周緣5間形成一氣壓空間8，而車輛行進時，輪胎3之外胎面6與地面接觸；再者，輪圈2之外表面4設有一氣嘴9，氣嘴9連通氣壓空間8，其中，氣嘴9提供氣體輸入氣壓空間8。

本發明之胎壓偵測器100包含：一本體10及一偵測模組20，偵測模組20設於本體10內部之一容置空間11中，其中，本體10活動設置於氣壓空間8，用以平衡車輪1之質量，並且透過偵測模組20之一感測單元21偵測氣壓空間8內之氣體壓力，藉此，以達到同時兼具平衡車輪1及偵測胎壓之效果。

本體10，其具有一形狀幾何中心12及一質量重心13，形狀幾何中心12之位置相異於質量重心13之位置，質量重心13處於形狀幾何中心12與本體10之外緣間，本體10之外緣會與輪胎3之內胎面7接觸；進一步說明，質量重心13於本體10之位置係低於形狀幾何中心12於本體10之位置，因此，當本體10於靜止狀態時，質量重心13之位置會常態低於形狀幾何中心12之位置，並且位於本體10之重力方向上。

再者，本體10具有一第一軸14及垂直於第一軸14之一第二軸15；本體10之外緣能夠係呈圓球體、橢圓體、橄欖球體或圓柱體其中之一；請參閱圖1及圖2所示，本發明第一實施例中，本體10之外緣呈圓球體，第一軸14之長度等於第二軸15之長度，第一軸14與第二軸15之交界處為本體10之圓心，而形狀幾何中心12為本體10之圓心，質量重心13相對位於第二軸15上且低於形狀幾何中心12於第二軸15之位置。

請參閱圖3及圖4所示，本發明第二實施例中，本體10之外緣呈橢圓體，其中，第一軸14之長度大於第二軸15之長度，形狀幾何中心12位於第一軸14與第二軸15之交界處，而質量重心13相對位於第二軸15上且低於形狀幾何中心12於第二軸15之位置。

請參閱圖5及圖6所示，於本發明第三實施例中，本體10之外緣由一弧形邊16連結一平面17構成，而本體10之外緣由截面來看，弧形邊16之兩端連結於平面17之兩側；其中，第一軸14之長度大於第二軸15之長度，形狀幾何中心12位於第一軸14與第二軸15之交界處，質量重心13位於第二軸15上且處於形狀幾何中心12與平面17間。

此外，於本發明各實施例中，本體10為殼體，偵測模組20直接設置於本體10之容置空間11，其中，本體10穿設有一通道18，通道18遠離質量重心13及第二軸15，通道18連通氣壓空間8且與感測單元21連結，偵測模組20藉由一填充件30固設於本體10之容置空間11，填充件30填滿容置空間11，感測單元21藉由通道18偵測氣壓空間8之氣體壓力，其中，填充件30能夠係塑膠或橡膠，塑膠如聚醯胺纖維(PA)、聚對苯二甲酸二丁酯(Polybutylene terephathalate,PBT)PBT等，橡膠如矽氧樹脂(silicone)、三元乙丙橡膠(Ethylene Propylene Diene Monomer,EPDM)等。

偵測模組20，其具有一電路基板22、一中央處理單元23、一無線傳輸單元24及一提供電力之電力單元25，其中，於本發明實施例中，感測單元21、中央處理單元23及無線傳輸單元24相互偶接且整合為一體；其中，無線傳輸單元24為射頻天線，其中，射頻天線可以為sub-1GHz，亦即射頻天線之頻率低於1GHz，例如：315MHz、434MHz、868MHz或915MHz等頻段，除此之外也可以是頻率2.4GMHz，於本發明實施例中，無線傳輸單元24具有一第一天線部241及一第二天線部242，第一天線部241與第二天線部242轉折連結，因此，本發明之無線傳輸單元24為非指向性，所以當本體10隨車輪1行進產生滾動時，無線傳輸單元24依然能夠穩定將感測單元21所產生之壓力訊號傳送至中央處理單元23；電力單元25係鈕扣型電池，電力單元25沿第二軸15設置。

於感測單元21透過通道18偵測氣壓空間8內之氣體壓力時，感測單元21會產生一壓力訊號並將壓力訊號傳送至中央處理單元23，而中央處理單元23接收壓力訊號，並藉由無線傳輸單元24將壓力訊號以無線方式向外傳輸，而無線傳輸單元24能夠與車輛之電子控制單元(Engine Control Unit,ECU)無線連接，當電子控制單元接收到壓力訊號時，便將氣壓空間8之氣體壓力顯示，或是當氣壓空間8之氣體壓力出現異常時發出警示訊號，以提醒駕駛者，其中，電子控制單元能夠係儀表、數位顯示、燈號或聲音其中之一的提示介面。

再者，電路基板22具有相對遠離彼此之一第一面221及一第二面222，感測單元21、中央處理單元23及無線傳輸單元24設於電路基板22之第一面221，電力單元25設於電路基板22之第二面222，其中，電路基板22之設置方向平行於第一軸14或第二軸15。

於本發明第一、第二及第三實施例中，請參閱圖1圖3及圖5所示，感測單元21、中央處理單元23及無線傳輸單元24之合計重量小於電力單元25之重量，於本發明實施例中，電路基板22之設置方向平行於第一軸14，其中，電路基板22之第一面221及第二面222相對平行第一軸14，而且電路基板22之第一面 221偏移第一軸14；藉此，利用電力單元25之重量，使本體10之質量重心13偏移形狀幾何中心12。

於本發明第一、第二及第三實施例中，請參閱圖2、圖4及圖6所示，偵測模組20更設有一配重單元26，配重單元26與電力單元25連結，藉由配重單元26增加電力單元25之重量，使中央處理單元23及無線傳輸單元24之合計重量小於電力單元25及配重單元26之合計重量，其中，配重單元26能夠是金屬塊、橡膠塊或其他材質塊，而配重單元26之目的係為了增加本體10之重量，使本體10之質量重心13偏移形狀幾何中心12。

請參閱圖7至圖9所示，將設有偵測模組20之本體10放置於氣壓空間8中，於車輪1轉動而帶動車輛行進時，車輪1轉動之離心力，使本體10隨著車輪1行進，由於本體10之質量重心13低於形狀幾何中心12，因此，本體10受外力影響時，本體10會形成如同不倒翁式之往復晃動，以動態平衡方式，使本體10不會朝任意方向滾動，進而讓無線傳輸單元24之指向位置能夠保持朝向同一方向，使無線傳輸單元24之訊號傳遞不受干擾以及傳遞效果連續不間斷。

再者，於本發明第三實施例中，本體10放置於氣壓空間8時，本體10之平面17會與內胎面7接觸，以保持本體10不會朝任意方向滾動，增加本體10之穩定性，讓無線傳輸單元24之指向能夠保持朝向同一方向，使無線傳輸單元24之訊號傳遞不受干擾、傳遞效果連續不間斷及訊號強度收發趨於穩定。

此外，於本體10轉動過程中，透過偵測模組20偵測氣壓空間8內之氣體壓力，因此，不需額外固定於車輪1上造成安裝時之繁複程序；藉此，達到快速簡易安裝之便利性。另外，本發明胎壓偵測器100之數量能夠係一個或複數個，使用者能夠根據需求，或是車輛種類調整胎壓偵測器100之數量，其中，當胎壓偵測器100之數量係複數個，由於胎壓偵測器100之外殼呈球體；因此，於車輪1轉動而帶動車輛行進時，本體10與輪胎3之內胎面7滾動接觸，進而以動態平衡方式，抵消車輪1與車輪組件所造成之不平衡震動，以及車輪1之質量，從而抵消車輪1與車輪組件所造成之不平衡震動，以平衡車輪1質量以及減少車輪1震動，藉此，達到平衡車輪1且兼具胎壓偵測之功效。

而另需說明的是，為了更進一步達到輪胎3之平衡以及節省成本的功用，本發明亦可將單一胎壓偵測器100搭配複數個平衡體(未圖示)置入氣壓空間8中，各平衡體可以為球體形狀，而可利用動態平衡的原理，使車輪1轉動達到穩定的功效。

以上所舉實施例僅用以說明本發明而已，非用以限制本發明之範圍。舉凡不違本發明精神所從事的種種修改或變化，俱屬本發明意欲保護之範疇。