TPMS – Tire Pressure Monitoring System

   Nowy samochód w Rodzinie wprowadził zaburzenia w ustalonym stanie wiedzy na temat obsługi kół samochodowych, tym bardziej że wychowany jestem w czasach kiedy królowały dętki samochodowe, a o oponach bezdętkowych nikt nie słyszał. Podczas wymiany opon zimowych okazało się, że koła samochodu wyposażone są w czujniki ciśnienia TPMS – Tire Pressure Monitoring System, to system monitorujący ciśnienie w oponach w czasie rzeczywistym, https://pl.wikipedia.org/wiki/TPMS. System ten przesyła bezpośrednio informacje do komputera pokładowego drogą radiową na podstawie pomiarów z czujników umieszczonych na wewnętrznej stronie każdej felgi każdego koła. Dzięki temu możliwe jest także pozyskanie informacji o temperaturze opon. Wadą tego systemu jest to, że wymaga on aby każde koło było wyposażone w czujnik. Zaletą jest dokładny pomiar ciśnienia. Ponieważ system TPMS może zwiększyć bezpieczeństwo jazdy, coraz więcej pojazdów dostępnych na rynku jest obecnie wyposażonych w system TPMS. Konwencjonalny, system TPMS zawiera czujnik ciśnienia w oponie umieszczony wewnątrz opony pojazdu, w celu wykrycia charakterystycznych parametrów opony. Wykryte parametry w czasie rzeczywistym są transmitowane przez bezprzewodową technologię nadawczą do procesora w celu przetwarzania danych, a następnie parametry są przekształcane przez procesor na czytelne informacje, które z kolei są przekazywane kierowcy pojazdu w postaci komunikatu tekstowego lub wizualnego.

     Przedmiotem wynalazku  US7218209   METHOD AND APARATUS FOR DETERMINING CORRECT TIRE PRESSURE INFLATION DURING ADJUSTMENT, General Motors Corporation, Thomas Utter, et al., Data patentu 15 maj 2007, jest system  monitorowania ciśnienia w oponach w pojeździe, takim jak samochód, a w szczególności układ  pomiarowy bieżącego  ciśnienia w oponach samochodu.  Celem wynalazku jest poprawa  bezpieczeństwa, zmniejszenie zużycia opon oraz paliwa, w samochodach, poprzez monitorowanie  ciśnienia w oponach. System pomiarowy zapewnia więc  pomiar ciśnienia w każdej  oponie samochodu, poprzez zmontowane czujniki oraz bieżącą sygnalizacje stanu napompowania opon dla kierowcy.

FIG.1 – jest schematem przykładowej postaci wykonania układu monitorowania ciśnienia w oponach samochodu; FIG.2 – jest schematem przykładowej postaci wykonania detektora ciśnienia w oponach; FIG.3 – przedstawia schemat blokowym przykładu wykonania układu monitorowania ciśnienia w oponach; FIG.4 – przedstawia uproszczony diagram  sekwencji działania układu monitorowania ciśnienia w oponach, według wynalazku; FIG.5,6 – przedstawia szczegółowe  diagramy  sekwencji działania układu monitorowania ciśnienia w oponach, według wynalazku.

Rysunek, FIG.1 przedstawia widok z boku przykładowego pojazdu silnikowego 100 mającego koło 104 z oponą 106 zamontowaną w prawym przednim położeniu 112 i koło 124 z oponą 126 zamontowaną w prawym tylnym położeniu 114, wyposażonego w odbiornik 130 monitorowania ciśnienia w oponach i czujnik prędkości 140 pojazdu. Każde koło 104, 124 ma odpowiednio detektor ciśnienia opon 102 i 122, komunikujący się z odbiornikiem 130 ciśnienia w oponach. Detektory 102 i 122 ciśnienia w oponach mogą być urządzeniami elektronicznymi, elektromechanicznymi lub innymi urządzeniami połączonymi z trzpieniem zaworu lub mogą zastępować trzonek zaworu kół 104, 124.  Detektory 102, 122 ciśnienia opony, odpowiednio zawierają jeden lub więcej czujników ciśnienia, które są dowolnymi urządzeniami zdolnymi do wykrywania ciśnienia  w oponach 106, 126  w  połączeniu z nadajnikiem, takim  jak   nadajnik  RF.    W przykładowych konstrukcjach opon, detektory 102 i 122 ciśnienia opon w kołach 104 i 124 mogą być sprzężone z trzpieniem zaworu opony w konwencjonalny sposób. Alternatywnie można również zastosować inne konfiguracje detektorów 102 i 122 ciśnienia opon.

Rysunek, FIG.2 przedstawia bardziej szczegółowo detektor ciśnienia opon 122. Detektor ciśnienia opony 122 zawiera trzpień 158 zaworu i obudowę 150 sprzężoną z trzpieniem 158 zaworu. Trzpień 158 zaworu przenosi powietrze do i z opony w dowolny konwencjonalny sposób, jak pokazano podwójną strzałką na FIG.2,  a  także może służyć jako antena. Trzpienie zaworowe, które służą jako anteny, są zwykle wykonane z metalu. W alternatywnym przykładzie wykonania trzpień zaworu może być podpórką dla dyskretnej anteny. Obudowa 150 zawiera, przynajmniej częściowo, czujnik ciśnienia 152 połączony z procesorem 154 połączonym z nadajnikiem 156 oraz połączonym z trzpieniem 158 zaworu. Czujnik ciśnienia 152 mierzy ciśnienie w oponie i udostępnia dane do pomiaru ciśnienia procesorowi 154. Czujnik ciśnienia 152 może być dowolnego konwencjonalnego typu odpowiedniego dla zakresu ciśnienia opony.  Procesor 154 steruje nadajnikiem 156,  aby okresowo przekazywać wyczuwalne ciśnienie w oponie. Na przykład, procesor 154 może sterować nadajnikiem 156,  aby przesyłać dane o ciśnieniu w oponach raz na minutę. Procesor 154 również określa, czy nastąpiła zmiana ciśnienia w oponie i steruje nadajnikiem 156, aby w sposób dynamiczny transmitować unikalny numer identyfikacyjny,  identyfikator zmiany ciśnienia i opcjonalnie,  dane ciśnienia w oponach, aby monitorować odbiornik 130.  Zmiana ciśnienia w oponie może nastąpić w wyniku pompowania powietrza do opony 106  lub 126 z węża powietrznego na stanowisku napełniania, uwolnienia powietrza z opony 106  lub 126 przez naciśnięcie czopa zaworu w konwencjonalny sposób, z wycieku lub nagłej zmiana temperatury. Na przykład, zmiana ciśnienia w oponie o około 1,6 psi w ciągu 20 sekund może zainicjować dynamiczną transmisję danych. Funt na cal kwadratowy (Pound per square inch – psi) – jednostka pochodna ciśnienia w brytyjskim systemie miar.

1 psi = 0,0680459582401954 atm

1 psi = 6 894,75729 Pa

1 psi = 0,068947 bar

Nadajnik 156 przesyła dane dotyczące ciśnienia w oponach i niepowtarzalne kody identyfikacyjne detektora ciśnienia w oponach odbiornikowi 130  celem monitorowania ciśnienia w oponach na łączach 108 i 128, odpowiednio. Każdy detektor ciśnienia w oponach, w tym detektory 102 i 122,  mają unikalny kod identyfikacyjny detektora ciśnienia w oponie lub numer identyfikacyjny.  Kod może być przechowywany w nadajniku 156, procesorze 154  lub w  pamięci (nie pokazano) związanej z procesorem 154. Skojarzenie numeru ID z określonym położeniem opony 112, 114 umożliwia odbiornikowi 130 lokalizacje,  z   której opony 112, 114   są  odbierane  dane.

Rysunek FIG.3 przedstawia schemat blokowy przykładowej postaci wykonania układu monitorowania ciśnienia w oponach. Detektory ciśnienia w oponach 202, 102, 122 i 222 odpowiadają lewej przedniej lokalizacji opony 110, prawemu przedniemu położeniu 112 opony, prawemu tylnemu położeniu opony 114  i odpowiednio lewej, tylnej oponie 116. Inne konfiguracje są możliwe dla pojazdów mających różną liczbę opon. Na przykład, koło zapasowe do pojazdu 100 może również mieć detektor ciśnienia w oponie,  a ponadto czujnik ciśnienia w oponie może być zainstalowany w każdej oponie wielokołowego  pojazdu.  Każdy detektor ciśnienia opon 202, 102, 122 i 222 zawiera odpowiednio czujnik ciśnienia opon 212, 222, 232 i 242, procesor 214, 224, 234 i 244, odpowiednio, i przekaźnik 216, 226, 236 i 246, odpowiednio. Każdy czujnik ciśnienia w oponie 212, 222, 232 i 242 wykrywa ciśnienie powietrza w odpowiedniej oponie i dostarcza dane dotyczące ciśnienia w oponie do odpowiedniego procesora 214, 224, 234 i 244. Każdy procesor 214, 224, 234 i 244 jest skonfigurowany do wykrywania zmian ciśnienia w oponach i sterowania odpowiednim nadajnikiem 216,226,236 i 246 w celu dynamicznego przesyłania danych i unikalnego kodu identyfikacyjnego do odbiornika 250 w monitorze odbiorczym 130. Dane i niepowtarzalny kod identyfikacyjny stanowią treść komunikatu zmiany ciśnienia przesyłanego do odbiornika 130 monitora.

Czujnik prędkości 140 określa prędkość pojazdu i przesyła dane prędkości pojazdu do procesora 260 w celu dokonania oceny. Czujnik prędkości 140 może również mieć dowolną liczbę konfiguracji i wykorzystywać dowolną liczbę technik do określania prędkości pojazdu. Na przykład prędkość pojazdu można określić za pomocą przetwornika przyspieszenia, prędkościomierza lub podobnego urządzenia. Ponadto prędkość może być obliczana na podstawie parametru operacyjnego pojazdu zmierzonego przez czujnik prędkości 140 lub obliczana na podstawie wielu parametrów roboczych pojazdu, mierzonych przez czujnik prędkości 140 lub jeden lub więcej czujników innych niż czujnik 140 prędkości. Przykładowo, prędkość pojazdu można obliczyć z prędkości obrotowej wału napędowego (nie zilustrowano) mierzonej przez czujnik wału napędowego (nie pokazano) zgodnie z konwencjonalnymi technikami. Monitorowy odbiornik 130 zawiera odbiornik 250, procesor 260 i pamięć 270. Odbiornik 250 odbiera dane z każdego z nadajników ciśnienia opon 216, 226, 236 i 246 przez łącza bezprzewodowe 208, 108, 128 i 228, odpowiednio. W innym przykładzie wykonania odbiornik 250 odbiera dane prędkości pojazdu od czujnika 140 prędkości. Procesor 260 określa, czy pomiar ciśnienia w oponie i prędkość pojazdu są powyżej lub poniżej z góry określonych dopuszczalnych wartości. W jednym przykładzie wykonania procesor 260 komunikuje się z zegarem 310. Pamięć 270 zapisuje z góry określone wartości ciśnienia w oponach, zmierzone wartości ciśnienia w oponach i wartości progowe prędkości pojazdu. Pamięć 270 może również być zdolna do przechowywania powiązań pomiędzy unikalnymi kodami identyfikacyjnymi i lokalizacjami opon, umożliwiając procesorowi 260 bezpośrednie powiązanie danych ciśnienia odebranych z określonego nadajnika 216, 226, 236 lub 246 z lokalizacją opony 110, 112, 114 lub 116, odpowiednio. Monitorowy odbiornik 130 zawiera ponadto jedno lub więcej urządzeń 280 we/wy połączonych z procesorem 260 w celu interakcji z użytkownikiem lub innymi podsystemami samochodowymi, takimi jak klakson pojazdu 290 i zewnętrzna lampa 300 pojazdu.

Rysunek FIG.4 jest schematem blokowym przykładowego algorytmu (400) do określania, czy opona jest wystarczająco napompowana, który może być zaimplementowany w oprogramowaniu w procesorze 260, jak pokazano na FIG.2. Każdy etap procesu (400),  przedstawiony w postaci schematu blokowego  opisuje kolejno  poszczególne procedury reakcji systemu. Najpierw monitoruje się prędkość pojazdu i ciśnienie w oponach (410). Jeżeli prędkość pojazdu jest poniżej z góry określonego progu prędkości i zmienia się ciśnienie w oponach, automatycznie określa się, czy nowo zmierzone ciśnienie w oponie jest większe niż z góry określony zakres ciśnienia, w ustalonym zakresie ciśnienia, lub mniejsze niż wcześniej określone ciśnienie (420) . Na koniec, sygnał jest kierowany do wskaźnika pojazdu gdzie jest dostarczany kierowcy wskazując, że nowo zmierzone ciśnienie w oponie jest większe niż wcześniej określony zakres ciśnienia,  mieści się w ustalonym zakresie ciśnienia, lub jest mniejsze niż z góry określony graniczny zakres ciśnienia (430).

Jak wspomniano powyżej, system monitoruje  prędkość pojazdu i ciśnienie w oponach, co oznacza, że czujnik prędkości 140 wyznacza  prędkość pojazdu, która definiuje dwa stany: stacjonarny  lub ruchomy. W stanie stacjonarnym pojazd jest nieruchomy lub porusza się z prędkością poniżej  5km/h, podczas gdy w stanie ruchomym pojazd porusza się z dowolną prędkością przekraczającą  granice 5km/h.  Ciśnienie w oponach mierzy się raz na ustalony z góry przedział czasu, aby określić, czy występuje zmiana ciśnienia w oponach pomiędzy każdym z góry określonym odstępem czasu. Dane dotyczące monitorowanej prędkości pojazdu i zmiany ciśnienia w oponach mogą być wykorzystane do automatycznego włączenia systemu monitorowania ciśnienia w oponach. W odniesieniu do algorytmu z FIG.5, gdy pojazd jest wyłączony (510), system działa w trybie normalnym. Ciśnienie w oponie mierzy się w określonym przedziale czasu dla trybu normalnego (np.: co trzydzieści sekund). Jeżeli pojazd jest włączony i pozostaje nieruchomy (520), układ pozostaje w normalnym trybie i nadal mierzy ciśnienie w oponach raz na trzydzieści sekund (522). Jeżeli nie wykryto żadnej zmiany ciśnienia między każdym pomiarem ciśnienia, a pojazd pozostaje nieruchomy, układ pozostaje w normalnym trybie stacjonarnym (520). Jeśli wykryta zostanie zmiana ciśnienia i pojazd pozostanie nieruchomy (524), system automatycznie przełączy się w tryb stacjonarny alarmu (530).

W trybie stacjonarnym alarmu (530) pomiary ciśnienia w oponach są uzyskiwane co sekundę. Pomiary są powtarzane (532), dopóki nie wykryje się zmiany ciśnienia (534). Znaczenie tego kroku zostanie oznacza w praktyce dopompowanie danej opony co zaznaczono jako P=0.   Jeśli nie zostanie wykryta żadna zmiana ciśnienia (534), system powraca do normalnego trybu stacjonarnego (520). Jeśli podczas normalnego trybu stacjonarnego (520) pojazd zacznie się poruszać (526), system automatycznie przełączy się na normalny tryb toczenia (540). Podobnie do normalnego stacjonarnego (520) ciśnienie w oponach mierzy się co trzydzieści sekund. Pojazd pozostaje w normalnym trybie toczenia, o ile prędkość pojazdu jest powyżej prędkości stacjonarnej (542). Jeśli pojazd się zatrzyma i stanie się nieruchomy (544), system powróci do normalnego trybu stacjonarnego (520). Jeśli pojazd znajduje się w normalnym trybie toczenia (540), a system wykrywa zmianę ciśnienia (534), system automatycznie przełącza się na tryb alarmowy (550). Podczas trybu alarmowego (550), system dokonuje odczytu pomiaru ciśnienia w oponach na przykład raz na sekundę (552). System kontynuuje pomiar ciśnienia w oponach do momentu dopompowania opony tzn. wykrycia braku zmiany ciśnienia co oznaczono jako P=0 (554). Gdy nie zostanie wykryta żadna zmiana ciśnienia, system automatycznie powróci do normalnego trybu toczenia (540). Jeśli jednak nadal wykryta zostanie zmiana ciśnienia i pojazd się zatrzyma (556), system automatycznie przełączy się w stan ostrzeżenia o trybie stacjonarnym (530).

Aplikacja patentowa US20130009762A1 Tire pressure sensor and nozzle assembly, San-Chan Yu et al., Data aplikacji 10.01.2013, dotyczy konstrukcji mechanicznej czujnika systemu monitorowania ciśnienia w oponach, zwanego  dalej „TPMS”,  który jest układem elektronicznym zaprojektowanym do wykrywania i powiadamiania kierowców pojazdu o charakterystycznych parametrach opon w czasie rzeczywistym, takich jak ciśnienie i temperatura w oponach. Czujnika ciśnienia w oponie zawiera otwór przelotowy rozciągający się wzdłuż promieniowego kierunku otworu sprzęgającego który jest połączony z otworem sprzęgającym, a słupek łączący dyszy zawiera gwintowany otwór biegnący wzdłuż promieniowy kierunek słupka sprzęgu. Ponadto, element mocujący jest wkrętem włożonym do przelotowego otworu mocowania i wkręconym w gwintowany otwór słupka łączącego dyszy. W ten sposób dysza i czujnik ciśnienia w oponach mogą być szybko i stabilnie połączone ze sobą. Konstrukcja mechaniczna czujnika zilustrowana jest na rysunkach, gdzie : Fig.1 to widok zespołu rozebranego czujnika ciśnienia w oponie i zespołu dyszy według pierwszego korzystnego przykładu wykonania niniejszego wynalazku; Fig.2 jest widokiem w stanie rozłożonym z innego kąta widzenia czujnika ciśnienia w oponie i zespołu dyszy pokazanego na Fig.1; Fig.3 jest widokiem perspektywicznym dyszy czujnika ciśnienia w oponie i zespołu dyszy pokazanego na Fig.1; Fig.4 jest schematycznym rysunkiem pokazującym, sposób instalacji czujnika ciśnienia  z zespołem dysz w oponie; Fig.5 to widok zespołu rozebranego czujnika ciśnienia w oponie i zespołu dyszy według drugiego korzystnego przykładu wykonania niniejszego wynalazku.

 

 

Jak pokazano na rysunku Fig. 1-3, pierwszy przykład wykonania 10 zawiera czujnik ciśnienia 20  w oponie i zespół dyszy, 30, które połączone są ze sobą za pomocą łącznika 40. Czujnik 20 ciśnienia w oponie zawiera osłonę 22, w której zainstalowana jest płytka drukowana, (nie jest pokazana na rysunkach) do wykrywania i bezprzewodowego przesyłania charakterystycznych parametrów opon, takich jak ciśnienie w oponach i temperatura.  Ponieważ konstrukcja i funkcja płytki drukowanej nie są cechami niniejszego wynalazku i nie mają nic wspólnego z problemem, który niniejszy wynalazek ma zamiar rozwiązać, jego szczegółowy opis zostanie pominięty. Uchwyt 24 jest zaopatrzony w otwór sprzęgający 24a i otwór przelotowy 24b, który przechodzi w kierunku prostopadłym do osiowego otworu sprzęgającego 24a, w taki sposób, że  otwór przelotowy 24b jest połączony z otworem sprzęgającym 24a. Mówiąc ściślej, ściana wyznaczająca otwór sprzęgający 24a  ma wystający płaski przekrój tworzący płaszczyznę pozycjonującą 24c.  Podstawowa budowa i działanie dyszy 30 jest takie same jak w dostępnych w handlu dyszach opon znanych ze stanu techniki, z tym wyjątkiem, że dysza 30 ma słupek łączący 32, który ma kształt cylindrycznego pręta,  i gwintowany otwór 34 umieszczony na końcu część zaczepu 32. Otwór gwintowany 34 przechodzi przez korpus słupka łączącego 32 wzdłuż promieniowego kierunku słupka łączącego 32, to jest wzdłuż kierunku prostopadłego do kierunku osiowego słupka łączącego 32. Jednakże należy zauważyć, że kierunek przedłużania gwintowanego otworu 34 nie jest ograniczony do wyżej wymienionego kierunku, który jest prostopadły do kierunku osiowego słupka łączącego 32. Gdy gwintowany otwór 34 rozciąga się do wewnątrz od obwodu słupka łączącego 32, można wykorzystać gwintowany otwór 34 mający dowolne rozciągające się położenia. Ponadto, jak pokazano na rysunku Fig.3, obwód słupka łączącego 32 jest zaopatrzony w zagłębioną, płaską sekcję rozciągającą się wzdłuż kierunku osiowego słupka łączącego 32 tak, aby utworzyć płaszczyznę pozycjonowania 32a. Podczas montażu, słupek łączący 32 dyszy 30 jest wprowadzany do otworu sprzęgającego 24a mocowania 24 czujnika 20 ciśnienia w oponie w taki sposób, że płaszczyzna pozycjonowania 32a słupka łączącego 32 jest skierowana do płaszczyzny pozycjonowania 24c mocowania 24 dla ułatwienia wyrównania gwintowanego otworu 34 z otworem przelotowym 24b.

Następnie, element mocujący 40, tzn. śruba 40, jest wprowadzana przez otwór przelotowy 24b i trwale wkręcana w gwintowany otwór 34, aby łeb elementu mocującego (śruby) 40 był mocno przylegający do mocowania 24 czujnika 20 ciśnienia w oponie, tak, że dysza 30 i czujnik 20 ciśnienia w oponie mogą być mocno sprzężone ze sobą. Po zakończeniu prac montażowych, kierunek osiowy otworu przelotowego 24b, uchwytu 24 i kierunku osiowego łącznika 40 jest zasadniczo równoległy do osłony 22. Jak pokazano na rysunku FIG.4, kierunek siły odśrodkowej spowodowanej przez ruch obrotowy koła tocznego 60, który jest zasadniczo prostopadły do osiowego kierunku zapięcia 40, tak że element mocujący 40 prawie nie może się poluzować podczas toczenia koła, aby zapewnić, że dysza 30 i czujnik ciśnienia w oponie 20 mogą być mocno sprzęgnięte ze sobą. Rysunek, Fig. 5 ilustruje czujnik ciśnienia w oponie i zespół dyszy 10 zgodnie z drugim korzystnym przykładem wykonania niniejszego wynalazku. Dysza 30 i łącznik (śruba) 40 w tym przykładzie wykonania są takie same jak te ujawnione na rysunkach, Fig. 1-3. Różnica pomiędzy pierwszą i drugą korzystną wersją wykonania polega na tym, że otwór przelotowy 24b uchwytu 24 czujnika 20 ciśnienia w oponie, który jest połączony z otworem sprzęgającym 24a, do wewnątrz, rozciąga się od górnej powierzchni korpusu uchwytu 24, tzn. osiowe kierunki otworu przelotowego 24b uchwytu 24 i łącznika 40 przebiegają w kierunku osłony 22, a otwór przelotowy 24b jest otworem walcowym. Podczas montażu, element mocujący 40 jest wkładany od górnej powierzchni uchwytu 24 przez otwór przelotowy 24b i wkręcany w gwintowany otwór 34 słupka łączącego 32 dyszy 30 w taki sposób, że łeb elementu mocującego 40 jest zanurzony w otworze przelotowym 24b.  W ten sposób czujnik ciśnienia w oponie i zespół dyszy 10 zapewniony przez drugi przykład wykonania mogą również osiągnąć cel niniejszego wynalazku.

     Monopolistą w dziedzinie produkcji i dystrybucji czujników TPMS jest firma CUB ELECPARTS Inc. z Tajwanu, która dbając o swoje interesy handlowo szeroko patentuje na całym świecie, w tym również w Polsce, kolejne konstrukcje czujników TPMS. Przykładowy patent PL/EP2949485T3  (US9493043) Sposób ustawienia położenia czujnika TPMS , Sun-Chuan Yu et al. Data patentu 17.05.2017, opisuje sposób instalacji czujników TPMS w systemie identyfikacji zmian ciśnienia w oponach pojazdu.

Przedstawiony sposób ustawiania położenia czujnika TPMS według wynalazku jest wykonywany poprzez: użycie narzędzia nastawczego w celu wprowadzenia kodu lokalizacji do czujnika TPMS, który ma zostać ustawiony, tak iż czujnik TPMS może podawać kod lokalizacji oraz swój identyfikator ID do modułu przetwornika sygnałowego systemu monitorującego stan opon pojazdu w celu umożliwienia mu ustawienia relacji pomiędzy identyfikatorem ID czujnika TPMS a jego lokalizacją w samochodzie. W procesie instalacji nowych czujników TPMS ustawiane są jednocześnie graniczne wartości progowe ciśnienia i temperatury powietrza w oponach. Do ilustracji wynalazku zamieszczono rysunki na których: Fig.1 – przedstawia sieć działania sposobu ustawiania położenia czujnika TPMS według pierwszego przykładu wykonania niniejszego wynalazku; Fig.2 – przedstawia schemat blokowy układu narzędzia nastawczego według niniejszego wynalazku; Fig.3 – przedstawia sieć działania sposobu ustawiania położenia czujnika 5 TPMS według drugiego przykładu wykonania niniejszego wynalazku.

                                 

Sposób ustawiania położenia czujnika TPMS (systemu monitorowania ciśnienia opon), zawierający etapy   po uruchomieniu przyrządu programującego – nastawczego;

1. obsługi wspomnianego narzędzia nastawczego w celu dokonania wyboru położenia czujnika TPMS, który ma być ustawiony;
2. umożliwienia przesłania przez wspomniane narzędzie nastawcze danych wyzwalających w celu pobudzenia wspomnianego czujnika TPMS, przy czym wspomniane dane wyzwalające zawierają sygnał wyzwalający oraz kod lokalizacji;
3. zwrócenia przez wspomniany czujnik TPMS sygnału odpowiedzi do wspomnianego modułu przetwornika sygnałowego systemu monitorującego stan opon pojazdu zawierającej wspomniany kod lokalizacji oraz identyfikator ID wspomnianego czujnika TPMS po odebraniu wspomnianego sygnału wyzwalającego; oraz
4. skojarzenia przez wspomniany moduł pojazdu wspomnianego kodu lokalizacji i wspomnianego identyfikatora ID oraz zachowania ich w jej pamięci po odebraniu wspomnianego sygnał odpowiedzi od wspomnianego czujnika TPMS.

Nowość sposobu ustawiania czujników TPMS polega na ty, że etap 1 zawiera ponadto podetap obsługi wspomnianego narzędzia nastawczego w celu dokonania wyboru pożądanych ostrzegawczych wartości progowych parametrów fizycznych, gdzie wspomniane dane wyzwalające zawierają wspomniane ostrzegawcze wartości progowe parametrów fizycznych, oraz gdzie wspomniany czujnik TPMS przechowuje wspomniany kod lokalizacji oraz wspomniane ostrzegawcze wartości progowe parametrów fizycznych po odebraniu wspomnianych danych wyzwalających. Układ nastawczy ilustruje schemat blokowy Fig,2, według którego, narzędzie nastawcze zawiera MCU 10, interfejs operacyjny 11, interfejs 12 wyświetlacza oraz nisko-częstotliwościową jednostkę nadawczą 13, odpowiednio połączone elektrycznie z MCU 10, bezprzewodową jednostkę odbiorczą 14, elektrycznie połączoną z MCU 10 w celu odbierania sygnału bezprzewodowego, a także jednostkę zasilającą 15 elektrycznie połączoną z MCU 10 w celu zaopatrzenia narzędzia nastawczego w konieczną moc roboczą.

      Kolejnym patentem firmy CUB Elecparts, który ilustruje sposób obsługi czujników TPMS jest PL/EP2913207T3  Sposób konfigurowania wielu czujników TPMS, San-Chuan et al. Data patentu 12.04.2017. Przedmiotem wynalazku jest opracowany sposobu konfigurowania czujnika TPMS, który jest prosty i umożliwia jednoczesne zaprogramowanie protokołu komunikacyjnego w wielu czujnikach TPMS.  Do konfigurowania czujnika TPMS  zastosowano przyrząd programujący zawierającego moduł wyświetlający, urządzenie wejściowe, moduł transmisji niskiej częstotliwości i moduł bezprzewodowego nadajnika-odbiornika.  Procedurę programowania czujnika TPMS  rozpoczyna etap uruchamiania przyrządu programującego do przesłania sygnału inicjującego do czujników TPMS, umożliwiającego odesłanie w odpowiedzi na odebranie sygnału inicjującego przez każdy czujnik TPMS sygnału odpowiedzi, który to sygnał odpowiedzi zawiera kod ID danego czujnika TPMS. W kolejnym  etapie  przyrząd programujący wyświetla na module wyświetlającym kody ID wszystkich czujników TPMS, które zostały odesłane do przyrządu programującego w odpowiedzi na sygnał pobudzenia, a następnie definiuje protokołu komunikacyjnego dla danej marki pojazdu. W końcowym etapie programowania czujników TPMS  przyrząd programujący  przesyła dane  wybranego protokołu komunikacyjnego do każdego wybranego czujnika TPMS, umożliwiając jednoczesne zaprogramowanie wybranego protokołu komunikacyjnego we wszystkich wybranych czujnikach TPMS. W celu ilustracji w/w sposobu konfigurowania czujników TPMS opis patentowy zawiera rysunki: FIG.1 przedstawia schemat działania niniejszego wynalazku; FIG.2 przedstawia funkcjonalny schemat blokowy układu przyrządu do wypalania (programowania pamięci stałej)  według niniejszego wynalazku; FIG.3 przedstawia alternatywną postać schematu działania niniejszego wynalazku.

     Przyrządu do (wypalania) programowania pamięci stałej,  zawiera moduł wyświetlający 11, urządzenie wejściowe 12, moduł transmisji niskiej częstotliwości 23 i moduł bezprzewodowego nadajnika-odbiornika 24. Procedura konfigurowania czujników TPMS z wykorzystaniem przyrządu  programującego:

1. Uruchomienie przyrządu do wypalania celem przesłania bezprzewodowego sygnału inicjującego do wszystkich czujników TPMS znajdujących się w z góry określonym zasięgu i odebrania sygnału odpowiedzi od każdego czujnika TPMS, który to sygnał odpowiedzi zawiera kod ID danego czujnika TPMS.
2. Po odebraniu wszystkich sygnałów odpowiedzi od czujników TPMS znajdujących się w z góry określonym zasięgu, przyrząd do wypalania wyświetla na module wyświetlającym liczbę czujników TPMS i ich kody ID.
3. Uruchomienie urządzenia wejściowego przyrządu do wypalania celem wybrania liczby czujników TPMS przeznaczonych do zaprogramowania i odpowiadających im kodów ID, a następnie wybrania protokołu komunikacyjnego przeznaczonego do zaprogramowania, który zawiera markę pojazdu, rok produkcji i model pojazdu. Następnie, uruchomienie przyrządu do wypalania celem przesłania do każdego wybranego czujnika TPMS polecenia zaprogramowania i określenia czasu odpowiedzi. Polecenie zaprogramowania może być przesyłane przy wykorzystaniu częstotliwości radiowej, niskiej częstotliwości, technologii Wi-Fi, promieniowania podczerwonego lub technologii Bluetooth. Protokół komunikacyjny jest jednocześnie programowany w wybranych czujnikach TPMS, co zapewnia, że w przypadku wykorzystywania protokołu komunikacyjnego marki B, przesyłane jest kodowanie marki B. Po odebraniu protokołu komunikacyjnego przesłanego przez przyrząd do wypalania, w pamięci każdego wybranego czujnika TPMS zaprogramowany zostaje protokół komunikacyjny dla marki B.
4. Po zaprogramowaniu, przyrząd do wypalania wysyła rozkazy weryfikacji, umożliwiające przesłanie w odpowiedzi przez każdy czujnik TPMS danych kontrolnych po odebraniu rozkazu weryfikacji, które to dane kontrolne zawierają kod ID danego czujnika TPMS.
5. Po odebraniu danych kontrolnych każdego czujnika TPMS przyrząd programujący rozpoczyna procedurę sprawdzania sumy kontrolnej, co zapewnia uzyskanie pewności, że operacja programowania zakończyła się powodzeniem, i że dane są prawidłowe.

Wnioski

TPMS umożliwia wykrycie spadku ciśnienia w oponach. Dzięki temu kierowca może odpowiednio wcześnie usunąć usterką związaną ze spadkiem ciśnienia i doprowadzić ciśnienie w każdej z opon do właściwej wartości. Właściwe ciśnienie w oponach ma wpływ na:

1. Bezpieczeństwo – Odpowiednie ciśnienie w kołach gwarantuje prawidłową trakcję pojazdu.
2. Przedłużenie żywotności opon – Żywotność opon jest przedłużona poprzez równomierne zużywanie się bieżnika.
3. Minimalizacja zużycia paliwa – Niedopompowane opony powodują wzrost oporów toczenia a tym samym straty paliwa.
4. Zmniejszenie kosztów utrzymania i pracy – Redukcja kosztów związanych z serwisowaniem opon i kontrolą ciśnienia.
5. Zapobieganie przestojom pojazdów – Prawidłowo napompowane i utrzymane opony zapobiegają kosztownym wydatkom na naprawy w terenie i oszczędzają czas.
6. Poprawa stabilności, obsługi i hamowania pojazdu – Niedopompowane opony łatwiej tracą przyczepność na wodzie (tzw. hydroplaning), wydłuża się droga hamowania, pojazd jest niestabilny.
7. Ochrona środowiska – Nadmierne spalanie paliwa powoduje zwiększoną emisję CO2  do atmosfery.

To są oczywiste plusy zastosowania techniki TPMS w nowych samochodach, ale są również minusy, do których należy zaliczyć skomplikowanie tak prostej sprawy jak bieżąca obsługa opon, która w przypadku awarii czujników TPMS wymaga wizyty serwisie oraz znacznych wydatków na zakup i montaż nowych czujników. Przykładowy czujnik firmy CUB Elecparts Inc., dostępny   na Allegro dla prawie wszystkich marek nowych modeli samochodowych, kosztuje około 200 zł,  a gdzie jeszcze montaż i  adaptacja  czujnika do pracy w systemie kontroli stanu opon samochodu.

PS.  Przedstawiona analiza patentowa zmusza do refleksji na temat sposobu rozwoju innowacyjności na Tajwanie, gdzie znane rozwiązanie techniczne z lat 60 rozwijane sukcesywnie prowadzi do monopolu w dziedzinie czujników TPMS. Przykładem takiego pomysłu  jest rozwiązanie opisane w patencie US3533063  LOW PRESSURE PNEUMATIC TIRE TRANSMITER, George E. Garcia, zgłoszonym do ochrony 9.12.1966r., którego analizę opisu zostawiam dociekliwym czytelnikom, ze względu na ograniczenia rozmiaru pojedynczego wpisu prowadzonego bloga. Firma CUB Elecparts Inc. z Tajwanu, rozwijając znana technologie TPMS, opanowała rynek światowy w tej dziedzinie, o czym mogą świadczyć rodziny patentów szeroko rozpowszechnione w Europie (w tym w Polsce), USA oraz Japonii i Korei Płd.

Film prezentuje TPMS – SYSTEM MONITORUJACY CISNIENIE W OPONACH https://youtu.be/8GDRzgtSyRk