CN102896983B - 可调节的轮胎压力系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及可调节的轮胎压力系统和方法。一种轮胎调整系统和使用方法为此包括一个具有至少一个或多个电子车辆控制系统的车辆，所述车辆控制系统例如防抱死制动系统；方向盘控制系统，电子稳定系统；悬架控制系统；全球定位系统。安装有一个电子阀系统，响应来自至少一个车辆控制系统的电子输入信号，以一个轮胎接一个轮胎的原则，操作地调整每个轮胎腔中的充气压力。各轮胎的充气调整改变轮胎胎面印痕构造以最佳地与车辆经过的一个或多个识别出的当前道路状况相关。

Description

可调节的轮胎压力系统和方法

技术领域

本发明总的涉及一种具有用于调节车辆轮胎中充气的空气维持能力的车辆系统，并且更具体地说，涉及一种用于自动进行此类调节的车辆系统和方法。

背景技术

道路状况的改变可能引起车辆轮胎性能变得不令人满意，并导致驾驶员的不满意。例如，车辆上轮胎的最佳期望是在干燥笔直的道路上发挥其最大燃料效率；在具有严重弯曲的道路上期望有最大操纵性能；并且在覆盖有水的道路上追求抗湿滑牵引性能。实现一种具有多功能性以在所有可能的道路状况下都有令人满意的表现的轮胎至今都是个问题。

发明内容

根据本发明的一个方面，一种用于安装有轮胎的车辆的轮胎调整系统和利用手段包括车辆，该车辆具有取自下面组中的至少一个电子车辆控制系统：防抱死制动系统；方向盘控制系统，电子稳定系统；悬架控制系统；全球定位系统；和电子阀系统，该电子阀系统安装成响应来自至少一个车辆控制系统的电子输入信号，可操作地以轮胎接轮胎的逐次原则调整每个轮胎空腔内的充气压力。

另一方面，该车辆控制系统从一组预定的可识别道路状况中可操作地实时检测由车辆经过的一个或多个识别的当前道路状况并可操作地促动该电子阀系统以调整各轮胎内的充气压力至对于识别的当前道路状况的最佳充气。

另一个方面，该电子阀系统包括一对或多对耦合的压缩机单元和阀部件，该压缩机单元响应于电子输入信号泵送空气通过该阀部件并进入轮胎空腔。

根据本发明的另一个方面，该一组预定的可识别道路状况包括道路曲率，路面状况，和道路摩擦特性，并且该电子阀系统调整各轮胎内的充气压力以可操作地将轮胎胎面重新配置为对于识别的当前道路状况的最佳轮胎胎面性能配置。

本发明提供以下技术方案：

方案1.一种用于安装有轮胎的车辆的轮胎调整系统，包括：

车辆，该车辆具有至少一个电子车辆控制系统，该电子车辆控制系统选自下组：防抱死制动系统，方向盘控制系统，电子稳定系统；悬架控制系统；全球定位系统；

支撑该车辆的多个轮胎，每个轮胎包括圆周的轮胎胎面区域和轮胎侧壁，该轮胎胎面区域和轮胎侧壁封闭轮胎腔，该轮胎腔充气至充气压力；

电子阀系统，该电子阀系统安装为，响应来自至少一个车辆控制系统的电子输入信号，以一个轮胎接着一个轮胎的原则，可操作地调整多个轮胎中每个轮胎的轮胎腔中的充气压力。

方案2.根据方案1所述的轮胎调整系统，其特征在于该车辆控制系统从一组预定的可识别的道路状况中操作地实时检测出由车辆穿过的至少一个识别出的当前道路状况。

方案3.根据方案2所述的轮胎调整系统，其特征在于该车辆控制系统操作地促动该电子阀系统以调节多个轮胎中每个轮胎中的充气压力至对于至少一个识别出的当前道路状况的最佳充气。

方案4.根据方案3所述的轮胎调整系统，其特征在于该电子阀系统包括至少一个耦合的压缩机单元和阀部件，该压缩机单元响应电子输入信号将空气泵送穿过该阀部件并进入轮胎腔。

方案5.根据方案4所述的轮胎调整系统，其特征在于该一组预定的可识别道路状况包括道路曲度、路面状况和道路摩擦特性。

方案6.根据方案4所述的轮胎调整系统，其特征在于该电子阀系统调整多个轮胎中的充气压力以操作地重新配置轮胎胎面印痕，提供对于至少一个识别出的当前道路状况的最佳轮胎胎面性能。

方案7.一种在安装轮胎的车辆中调整轮胎性能的方法，包括：

使用至少一个电子车辆控制系统，该电子车辆控制系统选自下组：防抱死制动系统，方向盘控制系统；电子稳定系统；悬架控制系统；全球定位系统，以实时监控多个影响车辆性能的参数；

由多个轮胎支撑车辆，每个轮胎包括圆周的轮胎胎面区域和轮胎侧壁，该轮胎胎面区域和轮胎侧壁围出充气至充气压力的轮胎腔；

促动电子阀系统，该电子阀系统安装为，响应来自至少一个车辆控制系统的电子输入信号，以一个轮胎接一个轮胎的原则，选择性地实时调节多个轮胎中每个轮胎的轮胎腔中的充气压力。

方案8.根据方案7所述的方法，进一步包括从一组预定的可识别的道路状况中由车辆控制系统实时检测至少一个识别出的当前道路状况，并将预识别的最佳轮胎胎面印痕配置与每个可识别的道路状况相联系。

方案9.根据方案8的方法，进一步包括由该车辆控制系统促动该电子阀系统以调整多个轮胎中的充气压力，以重新配置轮胎胎面印痕并提供对于至少一个识别出的当前道路状况的最佳的轮胎胎面性能。

方案10.根据方案9的方法，其特征在于该方法包括在该电子阀系统中使用至少一个耦合的压缩机单元和阀部件，该压缩机单元响应电子输入信号将空气泵送穿过该阀部件并进入轮胎腔。

方案11.根据方案10的方法，其特征在于该方法进一步包括定义一组预定的可识别道路状况，以包括道路曲度、路面状况和道路摩擦特性。

定义

轮胎的“扁平率”表示其断面高度（SH）与其断面宽度（SW）的比乘以百分之100以百分比形式表示。

“不对称胎面”表示具有关于轮胎的中心面或赤道面EP不对称的胎面花纹的胎面。

“轴向的”和“轴向地”表示平行于轮胎旋转轴线的线或方向。

“胎圈包布（chafer）”是围绕轮胎胎圈外侧布置的窄带材，以保护帘布层不受轮辋磨损和切割，并分散轮辋上方的挠曲。

“圆周的”表示垂直于轴向的沿着环形胎面表面的周长延伸的线或方向。

“赤道中心面（equatorialcenterplane，CP）”表示垂直于轮胎旋转轴线并穿过胎面中心的面。

“印迹”表示轮胎胎面在零速度及标准负载和压力下，与平坦表面的接地面积或接触面积。

"沟槽"表示轮胎中的细长空隙区域，其尺寸设计且截面构造为在其中接收空气管。

“内侧”表示当轮胎安装在轮子上并且轮子装在车辆上时，轮胎最靠近车辆的一侧。

“横向”表示轴向方向。

“横向边缘”表示在标准负载和轮胎充气下测量的与轴向的最外侧胎面接地面积或印迹相切的线，这些线与赤道中心面相平行。

“净接触面积”表示在围绕胎面整个周长的横向边缘之间的接地胎面元件的总面积除以横向边缘之间的整个胎面的总面积。

“无定向胎面”表示胎面没有向前行驶的优先定向，并且不要求安置在车辆上的特定车轮位置上来确保胎面花纹与行驶的优先定向对齐。与此相反，定向胎面花纹具有要求特定车轮定位的行驶优先定向。

“外侧”表示当轮胎安装轮子上并且轮子安装在车辆上时该轮胎最远离车辆的一侧。

“蠕动（peristaltic）”表示通过波状收缩沿着管状通道推进内含物（例如空气）的方式进行操作。

“径向的”和“径向地”表示在径向方向上朝着或远离轮胎的旋转轴线的方向。

“花纹条”表示在胎面上周向延伸的橡胶条，其由被至少一个周向花纹沟、以及第二个这种花纹沟和横向边缘中任一个所限定，该条在横向方向上未被大深度花纹沟分开。

“细缝”表示模制到轮胎胎面元件中、细分胎面表面并提高牵引的小缝隙，细缝通常宽度较窄并且在轮胎印迹内闭合，这与轮胎印迹中保持敞开的花纹沟相反。

“胎面元件”或“牵引元件”表示被具有形状相邻花纹沟所限定的花纹条或块状元件。

“胎面弧宽”表示在胎面横向边缘之间所测量的胎面弧长度。

附图说明

通过例子并参照附图将描述本发明，其中：

图1是使用该主题调整系统的车辆的透视图。

图2是该系统的图解视图。

图3A是低充气设置中的胎面印痕的平面图。

图3B是正常充气设置中的胎面印痕的平面图。

图3C是升高充气设置中的胎面印痕的平面图。

图4是一个阀系统构造中的系统的图解视图。

图4A是图4中的阀单元沿着线4A-4A的剖视图。

图5是两个阀系统构造中的的系统的图解视图。

图5A是图5中的阀组件沿着线5A-5A的剖视图。

图5B是图5中的排气阀沿着线5B-5B的剖视图。

具体实施方式

首先根据图1和2，具有传统构造的车辆10安装在轮胎12，14，16和18上。虽然示出了轿车构造，但本发明可同样被应用到替代车辆类别中，例如越野设备和商用卡车。车辆10常规地被装配有车载计算机20，并且一个或多个系统并入车辆，例如防抱死系统（ABS）22，电子悬架系统（ESP）24和/或全球定位系统（GPS）26。这样的系统电子连接至计算机20并提供车辆系统的控制或用于车辆操控的用户启用信息的生成。例如，ABS系统在特定操作条件下提供用于车辆刹车的控制；ESP对车辆提供一种自动化悬架调节；以及为操作者提供的GPS信息对路径计算和定位是有用的。

如图4和5中所示，轮胎12，14，16和18具有传统构造，各具有一对侧壁42,44，其从各自的胎圈48,50延伸至圆周的轮胎胎面46。轮胎围出一个腔52，该腔充气至期望的空气压力并且各轮胎安装至轮辋54。在车辆操作的过程中，各轮胎形成相对地面的轮胎印痕。如图3A至3C所示，以毫米测量的轮胎印痕的表面面积根据轮胎的充气水平而变化；图3A示出了由于低充气轮胎产生在轮胎中心线CL的相对两侧的印痕32；图3B示出了由于正常充气轮胎产生在轮胎中心线CL的相对两侧的印痕38；图3C示出了由于升高的充气轮胎产生在轮胎中心线CL的相对两侧的印痕40。印痕32的表面面积比印痕38的表面面积大，印痕38的表面面积又比印痕40的表面面积大。总而言之，轮胎充气水平越高，由胎面花纹产生的印痕就会越小。

形成图3A至3C中的印痕的轮胎胎面由沟槽34和细缝元件36的花纹构成。不同轮胎充气水平由胎面花纹产生不同印痕，如图3A至3C所见，各印痕分别对于各自一组的道路情况及路面情况是优选的。例如，图3A中的印痕32是由充气不足的轮胎产生的最大的印痕，将导致轮胎呈现中度滚动阻力性能、标准操纵性能、以及极好的干/湿抓地特性。在伴随一段曲折的路径和/或湿表面条件的道路上，图3A的印痕可能是优选的。另一方面，由正常充气轮胎产生的图3B的印痕38将导致轮胎呈现正常水平的滚动阻力、出色的操纵、和正常水平的湿/干抓地性。由升高充气水平产生的图3C的印痕40将更圆，并导致轮胎呈现非常好的滚动阻力和正常水平的操纵和干/湿抓地性。因此，根据道路地形和路面情况，三种印痕构造中的一种可能被视为是优于其它两种的。不言而喻，中间的印痕构造也可能是所需的并且充气压力可调节以达到它们。

可以利用例如ABS和ESP和GPS的车辆电子系统来实时识别车辆遇到的道路地形和路面情况。一组预定的可识别的道路状况可被编程输入计算机20。ABS、ESP和GPS系统可被用于实时将道路状况信息输入进计算机，从计算机中，可从储存的一组可识别道路状况中确定识别出的当前道路状况。一旦当前道路状况（地形和路面情况）被识别，各轮胎的优选印痕可被确定以最佳适应于满足当前道路状况。

依据本发明，参考附图4和4A，每个轮胎12，14，16和18装有一个或多个远程控制电子阀系统30。阀系统30用于根据车辆电子控制系统（ABS，ESP，方向盘，GPS路径计算和位置定位）的输入，调整各独立轮胎位置的充气压力。如图4和4A所示，阀系统30可以是用于从轮胎腔52输入和输出的空气的单一的阀系统，或者为了更快响应，根据如图5，5A和5B所示的车辆的悬架控制，可以有一个用于充气的阀和一个分开的用于使轮胎快速放气的阀。在单一阀系统中，阀系统包括细长阀体62，该阀体安装为延伸穿过轮辋54。阀体62包括邻接轮辋54的外表面的扩大的保持帽64、邻接轮辋54的内表面的固定凸缘66，并且阀体62将前端68延伸进入腔52。轴向空气通道70延伸穿过阀体62，并如图中箭头58所示，允许外部空气流经阀体62并进入腔52，并如图中箭头60所示，允许空气从腔52沿相反方向流动经过阀体62。

在阀体62中，装有市场上可买到的类型的联接到开启/关闭阀74的小型泵/压缩机72。泵/压缩机被电子控制以便通过使空气通过阀74定向地经过进入轮胎腔和离开轮胎腔来提高或降低轮胎充气。可通过已知的有线或无线技术提供压缩机72的电功率。

图5,5A和5B所示为两阀系统，其中图5B所示的进气阀部件合并了与收发器80联接的进气阀86，进气阀86打开以允许空气按箭头58指示的流入腔52。第二阀部件安装到轮辋54内并包括泵/压缩机84、阀部件82和收发器80。如图5A中所示的第二阀部件打开以允许空气沿方向60流动通过阀通道以降低轮胎内的空气压力。如有需要，可应用比所示数量更多的阀组件30以提高充气调整的速度。

如上所述，需要理解的是通过改变充气压力而对每个轮胎作出的印痕调整实现多重优势。通过对轮胎充气压力的实时调整，提高了车辆的性能、环境和安全性。通过充气调整系统，道路地形和路面情况允许时，可使车辆在最大燃料效率下运行。在曲折道路上，系统调节轮胎充气压力和印痕以允许车辆在最大操纵性能下运行。在下雨或潮湿道路状况下，系统调节轮胎充气压力和印痕以在最大抓地水平下运行。此外，系统将有效保持轮胎所需充气压力或印痕，即使在有缺陷的可能漏气的轮胎的情况下。在这样的情况下，充气压缩机/泵将更频繁或持续地泵送空气进入轮胎以补偿由于泄露造成的空气损失。由此，此系统也有助于车辆的延长移动性。

根据对本发明在此提供的描述在本发明中的各种改变是可能的。虽然为了说明本发明的目的示出了特定典型实施例和细节，但对于本领域技术人员而言明显的是可以做出各种改变和调整而不会背离本发明的范围。因此，需要理解的是可对描述的特定实施例做出改变，这些改变将在由所附权利要求书定义的本发明的全部意图范围内。

Claims (5)

1.一种用于安装有轮胎的车辆的轮胎调整系统，其特征在于包括：

车辆，该车辆具有至少一个电子车辆控制系统，该电子车辆控制系统选自下组：防抱死制动系统，方向盘控制系统，电子稳定系统；悬架控制系统；全球定位系统；

支撑该车辆的多个轮胎，每个轮胎包括圆周的轮胎胎面区域和轮胎侧壁，该轮胎胎面区域和轮胎侧壁封闭轮胎腔，该轮胎腔充气至充气压力；

电子阀系统，该电子阀系统安装为，响应来自至少一个车辆控制系统的电子输入信号，以一个轮胎接着一个轮胎的原则，可操作地调整多个轮胎中每个轮胎的轮胎腔中的充气压力；

其中该车辆控制系统从一组预定的可识别的道路状况中操作地实时检测出由车辆穿过的至少一个识别出的当前道路状况，其中该一组预定的可识别道路状况包括道路曲度、路面状况和道路摩擦特性；以及

其中该车辆控制系统操作地促动该电子阀系统以调节多个轮胎中每个轮胎中的充气压力至对于至少一个识别出的当前道路状况的最佳充气。

2.根据权利要求1所述的轮胎调整系统，其特征在于该电子阀系统包括至少一个耦合的压缩机单元和阀部件，该压缩机单元响应电子输入信号将空气泵送穿过该阀部件并进入轮胎腔。

3.根据权利要求2所述的轮胎调整系统，其特征在于该电子阀系统调整多个轮胎中的充气压力以操作地重新配置轮胎胎面印痕，提供对于至少一个识别出的当前道路状况的最佳轮胎胎面性能。

4.一种在安装轮胎的车辆中调整轮胎性能的方法，包括：

使用至少一个电子车辆控制系统，该电子车辆控制系统选自下组：防抱死制动系统，方向盘控制系统；电子稳定系统；悬架控制系统；全球定位系统，以实时监控多个影响车辆性能的参数；

由多个轮胎支撑车辆，每个轮胎包括圆周的轮胎胎面区域和轮胎侧壁，该轮胎胎面区域和轮胎侧壁围出充气至充气压力的轮胎腔；

定义一组预定的可识别道路状况以包括道路曲度、路面状况和道路摩擦特性；

促动电子阀系统，该电子阀系统安装为，响应来自至少一个车辆控制系统的电子输入信号，以一个轮胎接一个轮胎的原则，选择性地实时调节多个轮胎中每个轮胎的轮胎腔中的充气压力；

从该一组预定的可识别的道路状况中由车辆控制系统实时检测至少一个识别出的当前道路状况，并将预识别的最佳轮胎胎面印痕配置与每个可识别的道路状况相联系；

由该车辆控制系统促动该电子阀系统以调整多个轮胎中的充气压力，以重新配置轮胎胎面印痕并提供对于至少一个识别出的当前道路状况的最佳的轮胎胎面性能。

5.根据权利要求4的方法，其特征在于进一步包括在该电子阀系统中使用至少一个耦合的压缩机单元和阀部件，该压缩机单元响应电子输入信号将空气泵送穿过该阀部件并进入轮胎腔。