CN101687446A - 用于对安装在车辆上的一对成双的车轮的各车轮进行定位的方法和装置 - Google Patents

用于对安装在车辆上的一对成双的车轮的各车轮进行定位的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于对安装在车辆上的一对成双的车轮的各个车轮(3，4)进行定位的方法和装置。根据本发明，给各个成双的车轮(3，4)装备电磁接收天线(9，10)，并且给这两个成双的车轮设置相对于旋转方向的阻塞装置(27－30)，阻塞装置适于允许在所述两个成双的车轮所装备的接收天线(9，10)之间获得预定角度(α)的偏差，使得该角度(α)不同于0°和180°。此外，给车辆装备固定的电磁信号发射源(15)，该发射源适于覆盖被接收天线(9，10)穿过的区域，并且测量由各个所述接收天线所接收的电磁场，从而通过分析两个所测量的电磁场的变化之间的时间偏差而推导出各个成双的车轮(3，4)的位置。

Description

用于对安装在车辆上的一对成双的车轮的各车轮进行定位的方法和装置
技术领域
本发明涉及用于对安装在车轴的其中一个末端上的一对成双的车轮的各个车轮进行定位的方法和装置。
背景技术
越来越多的机动车辆出于安全目的而具有监测系统，该监测系统包括安装在各个车轮上的传感器，这些传感器用于测量参数，例如这些车轮所装备的轮胎的压力或温度，并意图将所测量的参数的任何异常变化通知驾驶员。
这些监测系统传统上一方面装备了电子模块，电子模块安装在各个车轮上，并且除了上述传感器之外还集成了微处理器和射频发射器，另一方面装备了用于接收由发射器发射的信号的中央单元，中央单元包括计算机，该计算机集成连接在天线上的射频接收器。
这种监测系统要解决的问题之一是必须将中央单元的接收器所接收的各个信号与有关电子模块的位置以及因此产生该信号的车轮的位置的信息进行关联，这种要求在车辆的整个寿命期间一直存在，也就是说，在改变车轮或更简单地在反转这些车轮的位置之后都必须同样遵从这种要求。
当前，一种在带双轴和四个车轮的车辆上对车轮进行定位的传统方法在于使用三个低频率天线和执行定位程序，这三个天线各定位在其中一个车轮附近，定位程序包括通过发出低频率磁场而连续激励这三个天线的各个天线。
根据此程序，安装在车轮上并位于所激励的天线附近的电子模块响应于中央单元并针对中央单元而控制包含所述电子模块的标识码的标识信号的发射，使得这三个天线的连续激励得出安装在车轮上并与这些天线相邻的三个电子模块的位置，并通过推导而得出第四电子模块的位置。
这种方法的主要好处在于定位程序非常快速，且得出的是在车辆起动之后近乎瞬时的位置。
然而，这种定位方法不能将装备了带四个车轮的车轴的车辆的成双的车轮区别开。
因而，文献US2004/0189457实施了一种通过在车轮或成双车轮系附近放置五个接收天线而获得车轮识别码的程序。然而，对于放置在成双车轮系前面(而非成双车轮的各个车轮的前面)的这种天线，不可能物理上定位成双车轮的各个车轮，因为每个成双车轮系由同一个接收器接收，该接收器不能区别车轮系的各个车轮的位置，即使接收器检测到了两个不同的标识符。此外，该文献需要使用多个接收天线，这太为昂贵了。
从文献DE102006026527还知晓如何自动地获得卡车拖车所装备的各个车轮的标识符。然而，在该文献中，问题不是定位各个车轮，更不是定位成双车轮系的各个车轮。
文献EP1614550描述了一种自动地定位车轮(包括成双的车轮)的系统，但这种定位是利用单独的工具(60)来执行的，其中不同车轮的位置和其标识符是预先存储的。
发明内容
本发明目的在于弥补这种缺陷，并且其主要目的是提供一种定位方法，在与实施定位带两个车轮的车轴的车轮的方法成本相同的情况下，该方法允许对带四个车轮的车轴所装备的成双的车轮对的各个车轮进行定位。
为此，本发明首要目标是提供一种对安装在具有旋转轴线(R)的车轴的其中一个末端上的一对成双的车轮的各个车轮进行定位的方法，该方法包括：
·为各个成双的车轮装备电磁接收天线以及用于测量由所述接收天线所接收的电磁场的装置，
·为成双的车轮提供相对两个成双的车轮的旋转方向的阻塞装置，该阻塞装置适于在将所述车轮安装到车轴上之后，并且在与旋转轴线(R)正交的平面中，在所述两个成双的车轮所装备的接收天线之间获得预定角度(α)的偏差，使得(α)不同于0°和180°，
·为车辆装备相对于两个成双的车轮固定的电磁信号的发射源，所述源设置成并具有功率，该功率适于当所述车轮旋转时产生电磁场，该电磁场覆盖被各个成双的车轮所装备的接收天线穿过的区域，
·并且在发射源被激励时，测量由各个接收天线所接收的电磁场，从而通过分析两个所测量的电磁场的变化之间的时间偏差而推导出各个成双的车轮的位置。
因此本发明的原理是使两个成双的车轮所装备的接收天线偏差预定的角度(α)，使得所述天线以一个时间偏差到达单个发射源的覆盖区域，该时间偏差取决于此角度(α)的值。
各个接收天线所接收的电磁场在电磁场穿入发射源的覆盖区域中时会发生显著的增加，本发明的原理因而允许通过对两个所测量的电磁场的变化之间的时间偏差的简单分析，并通过知晓角度(α)的值而确定这两个成双的车轮的各个车轮的位置。
此外，这种定位需要位于车轴的各端处的单个发射源，以及携带于各个成双的车轮中的接收天线，并因此具有与具有两个车轮的车轴的定位装置相当的成本价格。
本发明延伸到一种用于定位一对成双的车轮的各个车轮的装置，该装置包括：
·适于装备在各成双的车轮上的电磁接收天线以及用于测量由所述接收天线接收的电磁场的装置，
·相对两个成双的车轮的旋转方向的阻塞装置，其适于在将所述车轮安装到车轴上之后，并且在与车轴的旋转轴线(R)正交的平面中，在所述两个成双的车轮所装备的接收天线之间获得预定角度(α)的偏差，使得(α)不同于0°和180°，
·适于相对于两个成双的车轮固定安装的电磁信号的发射源，该发射源设置成并具有适于在所述车轮旋转时产生电磁场的功率，该电磁场覆盖被成双的车轮所装备的接收天线穿过的区域，
·和用于对各个接收天线的端子处所测量的电磁场进行分析的装置，这些装置适于允许从两个所测量的电磁场的变化之间的时间偏差推导出各成双的车轮的位置。
根据本发明的一个有利的实施例，电磁信号的发射源和接收天线分别包括低频率(LF)天线类型的发送天线和接收天线。
此外，相对两个成双的车轮的旋转方向的阻塞装置适于在所述成双的车轮所装备的接收天线之间限定包括在45°和90°之间的角度偏差(α)，这个值尤其可根据发射天线的特征进行调整。
作为应用示例，根据本发明的装置尤其针对成双的车轮的定位，该成双的车轮包括相同的轮辋，轮辋设有具备平坦的装配面的轮毂，该装配面适于允许将所述成双的车轮安装在相反的位置上，在该位置上它们的平坦的装配面彼此接触。
对于此应用，相对两个成双的车轮的旋转方向的阻塞装置有利地为机械类型，并且包括设于轮毂的各个平坦的装配面上，且离旋转轴线(R)位于相同距离处的以下器件：
·相对于所述装配面凸出的至少一个凸耳，
·和用于各个凸耳的镂空部分，镂空部分的形状适于容纳所述凸耳，相对于该凸耳的位置偏离角度(α)。
附图说明
从以下参照附图给出的详细说明中将得出本发明的其它特征、目的和好处，附图代表了其非限制性示例的优选实施例。图中：
-图1a是车辆的示意性俯视图，车辆装备了带四个车轮的后轴，并装备了监测系统，监测系统与根据本发明的用于定位安装在所述车辆上的车轮的装置相关联，
-图1b是详细的透视示意图，其显示了该车辆的成双的车轮的其中一个车轮的一部分以及该部分所装备的电子模块，
-图2是用于成双的车轮的轮辋的正视图，轮辋设有根据本发明的相对于移动的阻塞装置，
-图3是穿过垂直的对称面的车轴的一端的示意性的横截面图，该端部装备有两个成双的车轮，成双的车轮与根据本发明的定位装置相关联，
-图4a和4b是代表了在两个成双的车轮所装备的接收天线的端子处所测量的相应的电磁场的两个图表，
-且图4c和图4d代表了从安装在两个成双的车轮上的电子模块传递给安装在车辆上的中央单元的信号，车轮装备了根据本发明的定位装置。
具体实施方式
图1a和1b中作为示例所示的根据本发明的定位装置意图用于定位车辆V的车轮的位置，车辆V包括前轴和后轴，前轴带两个车轮，即左前轮1和右前轮2，后轴带四个车轮，即两个成双的左车轮3，4和两个成双的右车轮5，6。
这种定位装置更特别地用于安装在装备了监测系统的车辆V上，监测系统传统上首先包括与各个车轮1-6相关联的电子模块7-12，电子模块连接在例如所述车轮的轮辋例如J3，J4(图1b)上，从而定位在轮胎外廓的内部。
这些电子模块7-12各集成例如且首先是传感器，例如专用于测量诸如轮胎的压力和/或温度等参数的传感器17，这些传感器连接在通过钮扣式电池19电驱动的带微处理器的计算单元18上，并连接到RF发射器20上，RF发射器20连接在射频RF天线21上。
监测系统还包括位于车辆V中的集中式计算机或中央单元13，该集中式计算机或中央单元13包括微处理器并集成RF接收器，该RF接收器适于接收通过电子模块7-12的各个发射器20所发射的信号。
通常，这种监测系统特别是其中央单元13被设计成将与车轮1-6相关联的传感器17所测量的参数上的任何异常变化通知驾驶员。
定位装置特别包括三个低频率LF发射天线14-16，这些天线连接在中央单元13上，并分别包括：
·天线14，其布置在其中一个前轮附近，在该示例中为左前轮1，
·天线15，其布置在左边一对成双的车轮3-4附近，离所述成双的车轮距离相等，从而在车轮旋转时产生电磁场，该电磁场覆盖了被这些成双的车轮的各个车轮所装备的电子模块9，10穿过的区域，
·和天线16，其布置在右边一对成双的车轮5-6附近，离所述成双的车轮距离相等，从而在车轮旋转时产生电磁场，该电磁场覆盖了被这些成双的车轮的各个车轮所装备的电子模块11，12穿过的区域。
定位装置还包括低频率LF接收天线22，其集成在发射天线14-16所关联的各个电子模块中，即示例中的电子模块7和9-12中，该接收天线22通过将由所述接收天线传递的信号进行放大和整形的装置23而连接在计算单元18上，该信号代表接收天线所接收的电磁场。
此外(图3)，该定位装置还包括相对两个成双的车轮3-4，5-6的旋转方向的阻塞装置，这两个成双的车轮3-4，5-6形成各对成双的车轮，所述装置适于在所述车轮已经安装到车轴E的轴颈F上之后，并且在与所述车轴的旋转轴线(R)正交的平面中，允许在所述两个成双的车轮所装备的电子模块9-10，11-12之间，以及因而在集成在所述电子模块中的接收天线22之间获得预定的角度偏差α，该角度偏差在图2和图3所示的示例中等于90°。
根据图2和图3中所示的示例，成双的车轮3-4以及5-6包括相同的传统的轮辋例如J3，J4，这些轮辋设有轮毂M，轮毂M设有平坦的装配面24，装配面24上钻有孔25，各个孔25适于容纳连接在轴颈F上的双头螺栓26，并且适于允许：
·将两个成双的车轮3-4，5-6安装在彼此相反的位置，其中它们的平坦的装配面24相互接触，
·并且通过将螺母31拧在双头螺栓26上而阻碍这样经由它们的装配面24而连接的这对成双的车轮。执行这种阻塞，使得电子模块9，10在它们之间产生预定的角度α(在本示例中，该角度为90°)。
在这些条件下，根据本发明，与成双的车轮3-4，5-6相关联的相对旋转方向的阻塞装置有利地为机械类型，并且包括设于轮毂M的各个平坦的装配面24上的：
·相对于装配面24凸出的两个凸耳27，28，它们沿着同一直径轴线对准，对称地位于旋转轴线(R)的两边，
·以及两个镂空部分29，30，它们设置成并具有合适的形状，以使各个镂空部分容纳凸耳27，28，所述镂空部分沿着同一直径轴线对准，该轴线相对所述凸耳的直径轴线偏差角度α＝90°。
由于这些布置，并如图3中所示，将两个相同的轮辋J3，J4安装在车轴E上(即装备了电子模块9，10的两个轮辋，电子模块9，10固定在各个所述轮辋的圆周上的固定位置，例如连接在轮胎阀上的电子模块)，导致所述电子模块的90°的物理偏差。
如图4a和图4b中所示，这种物理偏差的直接结果是在接收天线22所测量的电磁场的变化之间的时间偏差，该时间偏差依赖于角度α的值，接收天线22集成在两个如上偏移的电子模块中，所述变化是由于各个所述接收天线穿透到发射天线15，16的覆盖区域中而引起的。
根据本发明，如图4c和图4d中所示，在检测到两个接收天线22分别测量的电磁场增加之后，通过双脉冲的发射将关于这个时间偏差的信息经由发射器20发送给中央单元13。
这些双脉冲的传输相当于为中央单元13提供了代表时间偏差的信息，该信息足以允许从已知的角度α的值推导出两个成双的车轮9-10(或11-12)在发射天线15(或16)的前面穿过的顺序，并因而推导出各个所述车轮的位置。如果车轮始终以相同的方式进行安装(此时第一脉冲属于内车轮，而第二脉冲属于外车轮)。
根据本发明，因而这两个天线15，16的激励允许分别定位成双的车轮9-10和11-12。
就激励天线14而言，其允许以传统的方式定位左前轮1。
最终从前述位置推导出右前轮2的位置。
因此，根据本发明，n个发射天线14-16的激励将允许定位车辆V的所有车轮，车辆V装备有带两个车轮1，2的车轴和带四个车轮9-12的(n-1)个车轴。

Claims (5)

1.一种对一对成双的车轮(3-4，5-6)的各个车轮(3-6)进行定位的方法，车轮安装在具有旋转轴线(R)的车辆(V)的车轴(E)的其中一端(F)上，所述方法包括：
·为各个成双的车轮(3-6)装备电磁接收天线(22)以及用于测量由所述接收天线接收的电磁场的装置(18，23)，
·为所述车辆(V)装备相对于两个成双的车轮(3-4，5-6)固定的电磁信号的发射源(15，16)，所述源设置成并具有功率，该功率适于当所述车轮旋转时产生电磁场，所述电磁场覆盖由各个成双的车轮所装备的接收天线穿过的区域，
所述定位方法其特征在于所述定位方法还包括：
·为所述两个成双的车轮(3-4，5-6)提供相对于所述成双的车轮的旋转方向的阻塞装置(27-30)，该阻塞装置适于在将所述车轮安装到所述车轴(E)上之后，并且在与所述旋转轴线(R)正交的平面中，允许在所述两个成双的车轮所装备的接收天线(22)之间获得预定角度(α)的偏差，使得该角度(α)不同于0°和180°，
·并且在所述发射源(15，16)被激励时，测量由各个接收天线(22)所接收的电磁场，从而通过分析两个所测量的电磁场的变化之间的时间偏差而推导出各个成双的车轮(3-4，5-6)的位置。
2.一种对一对成双的车轮(3-4，5-6)的各个车轮(3-6)进行定位的装置，车轮安装在具有旋转轴线(R)的车辆(V)的车轴(E)的其中一端(F)上，所述装置包括：
·适于为各个成双的车轮(3-6)装备的电磁接收天线(22)，以及用于测量由所述接收天线接收的电磁场的装置(18，23)，
·电磁信号的发射源(15，16)，其适于相对于两个成双的车轮(3-4，5-6)而固定地安装在所述车辆(V)上，该发射源设置成并具有适于在所述车轮旋转时产生电磁场的功率，所述电磁场覆盖由各个成双的车轮所装备的接收天线穿过的区域，
所述定位装置其特征在于所述定位装置还包括：
·相对于两个成双的车轮(3-4，5-6)的旋转方向的阻塞装置(27-30)，该阻塞装置适于在将所述车轮安装到所述车轴(E)上之后，并且在与所述旋转轴线(R)正交的平面中，允许在所述两个成双的车轮所装备的接收天线(22)之间获得预定角度(α)的偏差，使得该角度(α)不同于0°和180°，
·和用于对各个接收天线(22)的端子处所测量的电磁场进行分析的装置(13)，这些装置(13)适于允许从两个所测量的电磁场的变化之间的时间偏差推导出各个成双的车轮(3-4，5-6)的位置。
3.根据权利要求2所述的定位装置，其特征在于，电磁信号的发射源(15，16)和接收天线(22)分别包括低频率LF天线类型的发送天线和接收天线。
4.根据权利要求2或3中的任一项所述的定位装置，其特征在于，相对于两个成双的车轮(3-4，5-6)的旋转方向的阻塞装置(27-30)适于在所述成双的车轮所装备的接收天线(22)之间限定包括在45°和90°之间的角度偏差(α)。
5.根据权利要求2至4中的任一项所述的用于定位成双的车轮(3-4)的装置，其特征在于，所述装置包括相同的轮辋(J3，J4)，轮辋设有带平坦的装配面(24)的轮毂(M)，装配面(24)适于容许所述成双的车轮安装在相反的位置，在该位置中平坦的装配面(24)相互接触，所述定位装置其特征在于，相对于两个成双的车轮(3-4)的旋转方向的阻塞装置包括以下器件，这些器件设于轮毂(M)的各个平坦的装配面(24)上，并且离旋转轴线(R)的距离相等：
·相对于所述装配面凸出的至少一个凸耳(27，28)，
·和用于各个凸耳(27，28)的镂空部分(29，30)，镂空部分具有适于容纳所述凸耳的形状，相对于凸耳的位置偏离角度(α)。
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