[发明专利]感知和传送车辆轮胎参数的发送应答器和传感器装置

说明书

一般说来，本发明涉及车辆的轮胎，更具体地说，是涉及装在车辆轮胎中或轮胎上的用于发送轮胎识别和/或轮胎运转状态数据的发送应答器(transponder)。

近来，人们对于在车辆轮胎中或轮胎上安装发送应答器以提供制造和使用轮胎过程中的轮胎标识数据产生了兴趣。进一步的发展导致了把这种发送应答器装在轮胎中以感知和发送轮胎压强数据以及轮胎标识数据，如美国专利4,911,217号、5,181,975号及5,218,861号。

在这些专利和其他有关专利中披露的装置利用一个被动集成电路发射应答器，它在制造轮胎过程中直接装在轮胎内部或者装在贴到轮胎外侧壁上的贴片下面。发送应答器响应来自轮胎外部单元的询问信号，并使用该询问信号作为电能源来发送关于轮胎标识码和/或轮胎压强数据的数字信号。由于在轮胎内发送应答器安装在大多数车辆轮胎中都会有的钢带附近，故需要一种特殊的天线。这种天线为两个分开的电极或者线圈绕组的形式。再有，要求这种发射应答器安装在轮胎中的特定位置，以便能以适当的信号强度水平接收和发射信号而不受到干扰。

除了将轮胎的唯一轮胎标识码存储在集成电路发送应答器的存储器中，这种装置还将一个压强传感器装到包含发送应答器的电路板上，以在收到询问信号时提供压强数据。这种压强传感器的形式可以是具有可变电导率的弹性材料，以及压电电阻传感器、硅电容压强传感器或带有导电墨水的可变电导薄片。发送应答器包括一电路对压强数据进行数字化以便单独发送或与轮胎标识码一起发送给外部的询问源。

美国专利4,695,823号披露了一种发送应答器，它带有一个内部的或者说在板上的电源，其形式是与电池相连的长周期振荡器。该振荡器在设定的时刻启动温度和/或压强传感器以得到轮胎的温度和压强。被感知的温度和压强与预置的温度和压强阈值进行比较，当阈值被超过时，发送应答器便向外部位置(如装在车辆上的灯光显示器)发送一个代表超限温度或压强信号的编码信号，以指示至少温度和压强之一的阈值已被超过。

然而，这种装在轮胎上的发射应答器尽管有效地发送轮胎标识和某些轮胎压强和温度数据，但也并非不受限制。大多数先前装备的装在轮胎上的发送应答器是被动的并且要从外部询问信号源得到电能。这就限制了外部询问信号源和发送应答器之间的有效距离范围。的确，这种外部询问源利用了一种手提短杖，它必须放在紧邻轮胎处来向轮胎上的发送应答器发送询问信号和接收来自发送应答器的数据信号。

这种装在轮胎上的发送应答器还需要特殊的天线结构和在轮胎上的安装位置，以提供适当的数据信号强度。再有，由于这种发送应答器只在接收到询问信号的时候才启动，或者在设定的时刻通过发送应答器板上的振荡器启动，因此这种发送应答器发送的只是收到询问信号时或收到来自板上的振荡器信号时的瞬时压强和温度数据。这种发送应答器不能主动地积累压强和温度数据(如在一个设定轮胎使用周期内的极大和极小压强和温度值)。这种装在轮胎上的发送应答器还不能利用使用英里数来确定轮胎的实际使用状态。对于确定轮胎状态以延续使用、确定剩余可用寿命、安全或不安全状态等，前面提到的极大的和极小温度和压强值以及轮胎使用程度都是极其有用的参数。

这样，就希望提供一种发送应答器和传感器装置，它能装在车辆轮胎内部或轮胎上的多个不同位置而且不需要特殊的天线结构。还会希望提供这样一种装在轮胎上的发送应答器和传感器装置，它以半主动方式运转，以在轮胎在车辆上使用期间自动和连续地感知、记录和发送轮胎运转参数。还会希望提供一种装在轮胎上的发送应答器和传感器装置，它能存储这种轮胎运转参数以使其后当从外部控制源收到询问信号时发送给外部控制源。还希望提供一种装在轮胎上的发送应答器和传感器装置，它能监测各种轮胎运转参数，包括预定时间段内的压强、温度和轮胎转数，并能检测至少是这些参数中某些参数的极大和极小值。还希望提供一种装在轮胎上的发送应答器和传感器装置，它能在轮胎的整个预期寿命期间运转而无需修理或更换部件。最后，还希望提供一种装在轮胎上的发送应答器和传感器装置，它能在与先前设计的装在轮胎上的发送应答器相比更长的距离上接收来自外部控制源的询问信号和向外部控制源发送轮胎运转参数。

本发明是一种发送应答器和传感器装置，用于感知车辆轮胎状态参数并向车辆外部的远处发送这些参数。