CN106827974A - 轮胎监控系统及轮胎监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轮胎监控系统及轮胎监控方法，以准确地侦测轮胎的状态，该轮胎监控系统包含超音波收发器、加速规、资料收发器及电源装置。该超音波收发器用以对轮胎的内部空间发送超音波讯号，并接收超音波讯号的反射讯号以测量轮胎厚度，其中轮胎厚度为轮圈至轮胎触地面的内壁的距离。该加速规耦接于超音波收发器，该加速规用以侦测轮胎的加速度。该资料收发器耦接于超音波收发器及加速规。该电源装置耦接于超音波收发器、加速规及资料收发器，该电源装置用以驱动超音波收发器、加速规及资料收发器。

Description

轮胎监控系统及轮胎监控方法

技术领域

本发明描述了一种轮胎监控系统及轮胎监控方法，尤指一种依据在轮胎内部空间传递的超音波讯号而侦测轮胎状态的方法。

背景技术

为了降低交通事故的发生率，在驾驶车辆之前，驾驶人常常会再三检查车子的轮胎状态。当轮胎状态是稳定且符合标准时，车辆在行进的过程中比较不容易发生打滑、爆胎或是失控的意外。

一般而言，轮胎状态包含许多参数和观察项目。例如胎纹深度、胎压、或轮胎是否有破损的情况。驾驶人必须将这些参数和观察项目逐一确认之后才能保证行车的安全性。

然而，驾驶人虽然在行车前会检查轮胎的状态，车辆上路之后，仍有可能遇到不可预期的事件。例如车辆上路之后，轮胎因热涨冷缩而导致龟裂，造成胎内气体外泄而导致胎压异常。或是车辆上路之后，轮胎刺入了尖锐物体而破裂，导致胎压异常。在车辆行进中，若驾驶员若未及时发现胎压异常，车辆失控的机率便会大幅增高。

以目前具备即时性侦测轮胎状态的设备而言，侦测胎压的方式为利用气压元件或是物理压力元件直接在外部侦测轮胎状态，例如设置于喷嘴上来侦测轮胎状态。因此，容易受到环境、天候、路况以及驾驶习惯的影响而降低准确度。换句话说，驾驶人容易接收到传统设备发出的错误或是不准确的轮胎状态，故车辆因轮胎状态异常而失控的风险仍高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轮胎监控系统及轮胎监控方法，以解决上述问题。

为了达到上述目的，第一方面，本发明提供一种设置于轮胎的轮圈上的轮胎监控系统，该轮胎监控系统包含超音波收发器、加速规、资料收发器及电源装置。该超音波收发器用以对轮胎的内部空间发送超音波讯号，并接收超音波讯号的反射讯号以测量轮胎厚度，其中轮胎厚度为轮圈至轮胎触地面的内壁的距离。该加速规耦接于超音波收发器，该加速规用以侦测轮胎的加速度。该资料收发器耦接于超音波收发器及加速规。该电源装置耦接于超音波收发器、加速规及资料收发器，该电源装置用以驱动超音波收发器、加速规及资料收发器。

较佳的，该超音波收发器根据于该轮胎的该内部空间内，该超音波讯号的发送时间与该反射讯号的接收时间的时间差，测量该轮胎厚度，且该超音波讯号及该反射讯号的行进方向与该轮胎触地面垂直。

较佳的，在该加速规测量该轮胎的该加速度大于预定值之后，触发该超音波收发器测量该轮胎厚度。

较佳的，另包含：外部收发装置，连接至该资料收发器，用以根据初始化资料，并通过该资料收发器而设定该超音波收发器及该加速规，及当该轮胎厚度为异常距离时，发出警告讯号。

较佳的，当该轮胎厚度小于第一预定值时，该外部收发装置发出该警告讯号。

较佳的，当该轮胎厚度大于第二预定值时，该外部收发装置发出该警告讯号。

第二方面，本发明提供一种轮胎监控方法，该方法包含侦测轮胎的加速度，在轮胎的加速度大于预定值之后，对该轮胎的内部空间发送超音波讯号，并接收该超音波讯号的反射讯号以测量轮胎厚度，其中轮胎厚度为轮胎的轮圈至轮胎触地面的内壁的距离。若轮胎厚度不在预定范围内，发送警告讯号。

较佳的，另包含：

设定用以侦测该加速度的该预定值以及用以侦测该轮胎厚度的该预定范围；及

发送加速度侦测讯号及轮胎厚度侦测讯号至外部收发装置，以使该外部收发装置根据该加速度侦测讯号及该轮胎厚度侦测讯号决定是否发送该警告讯号；该加速度侦测讯号中包含该加速度，该轮胎厚度侦测讯号中包含该轮胎厚度

较佳的，该对轮胎的内部空间发送超音波讯号，并接收该超音波讯号的反射讯号以测量轮胎厚度的步骤包含：

自该轮圈对该轮胎的内部空间发送超音波讯号；

接收该超音波讯号的反射讯号；

测量该超音波讯号的发送时间与该反射讯号的接收时间的时间差；及

根据该时间差产生该轮胎厚度。

较佳的，若该轮胎厚度不在该预定范围内，发送该警告讯号的步骤包含：若该轮胎厚度小于第一预定值或大于第二预定值，发送该警告讯号，其中该第一预定值小于该第二预定值。

与现有技术相比，本发明提供的轮胎监控系统及轮胎监控方法，轮胎监控系统设置于轮圈上，对轮胎内部空间发射超音波讯号，由于轮胎内部空间为密闭空间，不易受到环境、天候、温度、路况以及驾驶习惯的影响，因此，能够准确地侦测轮胎的状态，以使得本发明的轮胎监控系统具有非常高的准确度。另外，本发明的轮胎监控方法为一种连续性、即时性的轮胎监控方法，这样，对于驾驶员而言，毋须担心行车途中轮胎发生异常状态而不自觉。由于本发明的轮胎监控方法提供了非常准确以及即时性的轮胎异常讯息至驾驶员，因此当轮胎发生不可预期的异常状态时，驾驶员可以立刻处理。换句话说，本发明的轮胎监控系统及其方法可以大幅度降低车辆因轮胎异常而发生打滑、爆胎或是失控的交通意外的机率。

附图说明

图1为本发明轮胎监控系统的实施例的方块图；

图2为图1的轮胎监控系统应用于测量轮胎厚度的示意图；

图3为图1的轮胎监控系统的运作方式的流程图。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

图1为本发明轮胎监控系统100的实施例的方块图。轮胎监控系统100包含超音波收发器10、加速规11、资料收发器12及电源装置13。于此说明，轮胎监控系统100可设置于轮胎的轮圈上，而本发明轮胎监控系统100的设置的方式可使用任何方式。例如，轮胎监控系统100可使用磁力吸附、螺丝固定、卡榫结合、粘着等等方式设置于轮胎的轮圈上。超音波收发器10用以对轮胎之内部空间发送超音波讯号，并接收超音波讯号的反射讯号以测量轮胎厚度。超音波收发器10可为任何具备收发超音波讯号且依据超音波讯号计算距离的装置。在本实施例中，轮胎可用于乘载车体重量。由于车体会对轮胎施力，轮胎与地面接触时会被稍微压扁，以形成轮胎触地面。应当理解的是，轮胎监控系统100所测量的轮胎厚度为轮圈至轮胎触地面的内壁的距离。换句话说，当轮胎受到车体重量的影响时，轮胎厚度会比原始的轮胎厚度要小。然而，当轮胎厚度(轮圈至轮胎触地面的内壁的距离)发生异常时，轮胎监控系统100就会警告驾驶以降低事故发生的风险。加速规11耦接于超音波收发器10，用以侦测轮胎的加速度。加速规11可为任何具备侦测加速度的装置，例如加速计、加速针、加速度感应器、重力加速度感应器(G-Sensor)等等。资料收发器12耦接于超音波收发器10及加速规11，用以传送资料。电源装置13耦接于超音波收发器10、加速规11及资料收发器12，用以驱动超音波收发器10、加速规11及资料收发器12。电源装置13可为任何的电源供应器，例如电源装置可为水银电池组，用以提供对应超音波收发器10、加速规11及资料收发器12的驱动电压。轮胎监控系统100可另包含外部收发装置14。外部收发装置14可使用有线或无线的方式连接至资料收发器12。外部收发装置14可用以根据初始化资料通过资料收发器12而设定超音波收发器10及加速规11。举例而言，外部收发装置14可为智慧型手机或是在车内的微型电脑(智慧型接收装置)。并且，如前述，当轮胎厚度(轮圈至轮胎触地面的内壁的距离)发生异常时，轮胎监控系统100也可以通过外部收发装置14发出警告讯号以提醒驾驶人。本发明所定义的“警告讯号”可为任何形式的通知讯息。例如通过外部收发装置14的喇叭或是蜂鸣器发出声音，或是利用显示器或是灯泡发出警示光，任何合理的讯息通知方式都属于本发明的范畴。图2为轮胎监控系统100应用于测量轮胎厚度D2的示意图。如前述提及，本发明考虑的轮胎系统包含轮圈15以及环绕于轮圈外的轮胎16。轮圈15的材料可为任何不具备延展性的材料构成，例如铝圈、铁圈、钢圈等等。轮胎16可为任何具备延展性的材料构成，例如橡胶轮胎。轮胎监控系统100可使用磁力吸附、螺丝固定、卡榫结合、粘着等等任何方式设置于轮圈15上。由于车子具有重量，车体会对轮胎16施力，因此轮胎16与地面17接触的区域会被稍微压扁，以形成轮胎触地面18。换句话说，轮胎触地面18与轮圈15的距离D2(后文称为，轮胎厚度D2)会小于非重力方向的轮胎厚度D1。轮胎厚度D2也会小于未载重的原始轮胎厚度。在本实施例中，轮胎监控系统100可侦测于重力方向的轮胎厚度D2。换句话说，轮胎监控系统100内的超音波收发器10会对轮胎内部发送超音波讯号UT至轮胎触地面18的内壁，并记录发送时间。接着，超音波讯号UT会被轮胎触地面18的内壁反射而成为反射讯号UR，再被超音波收发器10接收。超音波收发器10也会记录反射讯号UR的接收时间。超音波收发器10可依据发送时间及接收时间计算轮胎厚度D2，且超音波讯号UT及反射讯号UR的行进方向会与轮胎触地面18垂直。在本实施例中，超音波收发器10可以连续地侦测轮胎厚度D2(轮胎16只要是旋转状态，甚至转每一圈都可以侦测一次)，因此可以达到即时侦测轮胎厚度D2的功效。并且，上述轮胎监控系统100内中，加速规11所侦测的轮胎16的加速度的资料，以及超音波收发器10所侦测的轮胎厚度D2的资料，都可以经由无线连接或是有线连接传送至外部收发装置14。外部收发装置14即可根据加速度的资料(由加速度侦测讯号中获得，加速度侦测讯号是资料收发器12发送的且加速度侦测讯号中包含加速度的资料)以及轮胎厚度D2的资料(由轮胎厚度侦测讯号中获得，轮胎厚度侦测讯号是资料收发器12发送的且轮胎厚度侦测讯号中包含轮胎厚度D2的资料)，决定是否发送警告讯号以通知驾驶人。轮胎监控系统100的运作方式将于后文详述。

图3为轮胎监控系统100的运作方式的流程图。轮胎监控系统100的运作方式(即轮胎监控方法)包含步骤S301至步骤S308。然而步骤S301至步骤S308的任何合理的修改皆属于本发明的范畴。步骤S301至步骤S308如下所示。

步骤S301：设定用以侦测加速度的预定值以及用以侦测轮胎厚度D2的预定范围。

步骤S302：侦测轮胎16的加速度，并判断轮胎16的加速度是否大于预定值？若否，执行步骤S303；若是，执行步骤S304。

步骤S303：超音波收发器14维持待命状态。

步骤S304：超音波收发器测量轮胎厚度D2。之后，执行步骤S305。

步骤S305：资料收发器12发送测量结果至外部收发装置14。

步骤S306：外部收发装置14判断轮胎厚度D2是否落入预定范围之内？若是，执行步骤S307；若否，执行步骤S308。

步骤S307：不会发出警告讯号。

步骤S308：发出警告讯号。

各步骤描述于下。在步骤S301中，轮胎监控系统100必须要先执行环境设定。换句话说，轮胎监控系统100需要建有轮胎型号、可容忍轮胎厚度的预定范围、加速度预设值、甚至车体乘载重量等等的信息。因此，使用者可以将这些必要信息的初始化资料输入至外部收发装置14(智慧型装置)中，外部收发装置14也可通过资料收发器12，对超音波收发器10以及加速规11执行初始化设定。在步骤S302中，“轮胎监控系统100会侦测轮胎16的加速度，并判断轮胎16的加速度是否大于预定值？”实施方式可为轮胎监控系统100内的加速规11会依据轮胎16的运动情况而侦测对应的加速度。举例而言，当车辆于停止或是怠速状态时，加速规11所侦测的轮胎16的加速度会很小，甚至趋近于零。因此，轮胎16的加速度没有大于预定值，轮胎监控系统100依据步骤S303，不会触发超音波收发器14的启动。换句话说，步骤S303的超音波收发器14会维持待命状态而不会触发任何量测轮胎厚度D2的动作。反之，当车辆于行驶状态时，加速规11所侦测的轮胎16的加速度会大于预定值，轮胎监控系统100依据步骤S304，触发超音波收发器14测量轮胎厚度D2。如前述提及，在步骤S304中，超音波收发器14会对轮胎内部发送超音波讯号UT至轮胎触地面18的内壁，并记录发送时间。接着，超音波讯号UT会被轮胎触地面18的内壁反射而成为反射讯号UR，再被超音波收发器10接收。超音波收发器10也会记录反射讯号UR的接收时间。超音波收发器10可依据发送时间及接收时间计算轮胎厚度D2。接着，依据步骤S305，资料收发器12发送测量结果至外部收发装置14。举例而言，资料收发器12可发送对应轮胎厚度D2的轮胎厚度侦测讯号至外部收发装置14，以使外部收发装置14根据轮胎厚度侦测讯号判断是否发送警告讯号。然而，任何合理的步骤变换皆属于本发明的范畴。例如，资料收发器12可同时发送对应轮胎厚度D2的轮胎厚度侦测讯号及对应轮胎运动状态的加速度侦测讯号至外部收发装置14，以使外部收发装置14根据加速度侦测讯号及轮胎厚度侦测讯号而更精确地判断是否发送警告讯号。于步骤S306中，“外部收发装置14判断轮胎厚度D2是否落入预定范围之内？”实施的方式可为，在步骤S301中，使用者在设定环境参数时，可以设定轮胎厚度D2可以接受的预定范围在第一预定值与第二预定值之间。并且第一预定值小于第二预定值。于步骤S306中，当外部收发装置14判断轮胎厚度D2小于第一预定值，表示轮胎的胎压不足，轮胎可能发生漏气或是破损的情况。此时，依据步骤S308，外部收发装置14会发出警告讯号。另一种可能为，当外部收发装置14判断轮胎厚度D2大于第二预定值，表示轮胎的胎压过高，轮胎可能发生因受热膨胀而气爆的情况。此时，依据步骤S308，外部收发装置14会发出警告讯号。换句话说，步骤S306中的轮胎厚度D2不在预定范围之内的可能包含了轮胎厚度D2太小(小于第一预定值)或是太大(大于第二预定值)的情况，这两种情况都视为轮胎厚度D2异常，因此依据步骤S308，外部收发装置14会发出警告讯号让驾驶人即时处理。反之，若轮胎厚度D2在预定范围之内，表示轮胎16的状态是正常的，因此依据步骤S307，外部收发装置14不会发出警告讯号。

综上所述，本发明描述了一种轮胎监控系统及其方法。轮胎监控系统设置于轮圈上，对轮胎内部空间发射超音波讯号。由于轮胎内部空间为密闭空间，不易受到环境、天候、温度、路况以及驾驶习惯的影响。因此，本发明的轮胎监控系统具有非常高的准确度。并且，由于本发明的轮胎监控方法为一种连续性、即时性的轮胎监控方法。对于驾驶员而言，毋须担心行车途中轮胎发生异常状态而不自觉。由于本发明的轮胎监控方法提供了非常准确以及即时性的轮胎异常讯息至驾驶员，因此当轮胎发生不可预期的异常状态时，驾驶员可以立刻处理。换句话说，本发明的轮胎监控系统及其方法可以大幅度降低车辆因轮胎异常而发生打滑、爆胎或是失控的交通意外的机率。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种轮胎监控系统，其特征在于，设置于轮胎的轮圈上，该轮胎监控系统包含：

超音波收发器，用以对该轮胎的内部空间发送超音波讯号，并接收该超音波讯号的反射讯号以测量轮胎厚度，其中该轮胎厚度为该轮圈至轮胎触地面的内壁的距离；

加速规，耦接于该超音波收发器，该加速规用以侦测该轮胎的加速度；

资料收发器，耦接于该超音波收发器及该加速规；及

电源装置，耦接于该超音波收发器、该加速规及该资料收发器，该电源装置用以驱动该超音波收发器、该加速规及该资料收发器。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，该超音波收发器根据于该轮胎的该内部空间内，该超音波讯号的发送时间与该反射讯号的接收时间的时间差，测量该轮胎厚度，且该超音波讯号及该反射讯号的行进方向与该轮胎触地面垂直。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，在该加速规测量该轮胎的该加速度大于预定值之后，触发该超音波收发器测量该轮胎厚度。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，另包含：

外部收发装置，连接至该资料收发器，用以根据初始化资料，并通过该资料收发器而设定该超音波收发器及该加速规，及当该轮胎厚度为异常距离时，发出警告讯号。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，当该轮胎厚度小于第一预定值时，该外部收发装置发出该警告讯号。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，当该轮胎厚度大于第二预定值时，该外部收发装置发出该警告讯号。

7.一种轮胎监控方法，其特征在于，包含：

侦测轮胎的加速度；

在该轮胎的该加速度大于预定值之后，对该轮胎的内部空间发送超音波讯号，并接收该超音波讯号的反射讯号以测量轮胎厚度，其中该轮胎厚度为该轮胎的轮圈至轮胎触地面的内壁的距离；及

若该轮胎厚度不在预定范围内，发送警告讯号。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，另包含：

设定用以侦测该加速度的该预定值以及用以侦测该轮胎厚度的该预定范围；及

发送加速度侦测讯号及轮胎厚度侦测讯号至外部收发装置，以使该外部收发装置根据该加速度侦测讯号及该轮胎厚度侦测讯号决定是否发送该警告讯号；该加速度侦测讯号中包含该加速度，该轮胎厚度侦测讯号中包含该轮胎厚度。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，该对轮胎的内部空间发送超音波讯号，并接收该超音波讯号的反射讯号以测量轮胎厚度的步骤包含：

自该轮圈对该轮胎的内部空间发送超音波讯号；

接收该超音波讯号的反射讯号；

测量该超音波讯号的发送时间与该反射讯号的接收时间的时间差；及

根据该时间差产生该轮胎厚度。

10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，若该轮胎厚度不在该预定范围内，发送该警告讯号的步骤包含：若该轮胎厚度小于第一预定值或大于第二预定值，发送该警告讯号，其中该第一预定值小于该第二预定值。