CN110406331A - 用于确定轮胎安装设备的取向的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种确定轮胎安装设备相对于轮辋的取向的方法。在车轮处于指定取向并且不旋转的情况下，确定沿着竖直轴线的加速度的极性。然后根据所确定的极性确定轮胎安装设备是处于第一绝对取向还是处于第二绝对取向。将所确定的绝对取向与指定取向关联以确定轮胎安装设备处于相对于轮辋的第一取向还是处于相对于轮辋的第二取向。还提供了一种轮胎能够安装的设备以及一种轮胎压力监测系统。

Description

用于确定轮胎安装设备的取向的方法和装置
技术领域
本发明涉及轮胎监测系统，尤其涉及轮胎压力监测系统(TPMS)。本发明特别涉及确定轮胎安装传感器的取向。
背景技术
用于监测车辆车轮的轮胎压力和/或轮胎温度的轮胎压力监测系统(TPMS)是众所周知的，并且一般包括安装在每个车轮上、通常安装在轮胎内部的车轮单元(通常称为“TPMS传感器”)。一种类型的TPMS传感器可以安装在轮胎阀的阀杆上。通常称为轮胎安装传感器(TMS)的另一种类型安装在轮胎的内表面上，例如安装在轮胎的内衬上。在任何情况下，TPMS传感器测量轮胎的(一个或多个)相关特性并且将相应的信息传输到远程中心监测站。理想的是让中心监测系统知晓相应TPMS传感器的位置，以使得所测量的特性可以与相应的车轮相关联。
存在用于使系统能够自动确定TPMS传感器的位置的已知方法。例如，已知的自动定位方法(有时称为无线自动定位(WAL))涉及将来自TPMS传感器的传输与来自车轮的防抱死制动系统(ABS)数据关联。
对于阀安装单元，该方法通常很有效，原因在于该单元总是以相对于车轮的相同取向安装。然而，对于轮胎安装传感器(TMS)，不能总是假设监测单元相对于轮胎并且因此相对于车轮的取向。对于必须知晓TMS相对于车轮的取向的自动定位方法而言，这是一个问题。
WAL和其他自动定位方法不仅用于汽车，还用于卡车。然而，由于ABS传感器往往不是设置在卡车的所有车轴上，因此在卡车上的使用受到限制。此外，卡车通常具有双车轮。已知的自动定位方法通常在确定位置时使用差速的车轮速度，并且因此不适用于双车轮，原因在于该对车轮中的每个车轮都具有相同的旋转速度。
用于给内外双车轮上的TPMS传感器分配位置的方法例如WAL涉及确定TPMS传感器在行驶期间转动的旋转方向。在卡车车轮上，阀安装TPMS传感器通过(前)车轮面或圆顶突出。对于双车轮，相应的车轮面对面布置，因此它们的相应的TPMS传感器相对于彼此相对定向。结果，相应的TPMS传感器受到相反的旋转力。该区别可以用于确定哪个TPMS传感器位于外车轮中以及哪个TPMS传感器位于内车轮中。然而，该方法依赖于假设TPMS传感器相对于其车轮面以相同的方式定向，该定向对于阀安装TPMS传感器而言总是成立的，但对于轮胎安装传感器(TMS)则不然。
使用TMS型传感器而不是阀安装型传感器的优点在于，例如轮胎印迹长度和路面状况这样的不能从车轮安装传感器获得的信息可以根据其加速度传感器的输出而导出。然而，必须知晓轮胎安装传感器的取向以便获得正确的信息。
通常，轮胎安装传感器(TMS)能够以两个取向中的任一个安装在车轮上。常规地，在用于乘用车和卡车的轮胎上没有用以指示TMS的取向的指示器。此外，卡车轮胎倾向为双向，即它们能够以两个取向中的任一个安装在轮辋上。
期望提供改进的用于确定轮胎安装单元相对于车轮面(所述轮胎安装单元安装在所述车轮面上)的取向的装置和方法。
发明内容
本发明的第一方面提供了一种确定轮胎安装设备相对于轮辋的取向的方法，轮胎装配在轮辋上以形成车轮，其中所述轮胎安装设备包括用于检测沿着至少一个轴线的加速度的至少一个传感器，所述方法包括：
在所述车轮处于指定取向并且不旋转的情况下，使用所述至少一个传感器确定沿着竖直轴线的加速度的极性；
根据所确定的极性确定所述轮胎安装设备是处于第一绝对取向还是处于第二绝对取向；
将所确定的绝对取向与所述指定取向关联以确定所述轮胎安装设备是处于相对于所述轮辋的第一取向还是处于相对于所述轮辋的第二取向。
在一些实施例中，确定加速度的极性的步骤涉及确定沿着所述竖直轴线的加速度是否具有大致等于重力加速度的幅值。
通常，所述轮胎安装设备包括用于测量所述轮胎中的流体压力的压力传感器，并且其中响应于使用所述压力传感器检测到所述轮胎的充气而执行所述确定加速度的极性的步骤。
所述轮胎安装设备可以包括无线接收器，并且其中响应于经由所述无线接收器接收到指示所述轮胎安装设备相对于所述轮辋的取向将被确定的信号而执行所述确定加速度的极性的步骤。
所述方法可以包括以相对于所述轮胎的第一取向或第二取向中的任一取向将所述轮胎安装设备安装在所述轮胎上。通常，在相对于轮胎的所述第一取向或第二取向的每一个取向中，所述设备针对相对于轮胎的所述第一取向和第二取向中的另一个取向围绕垂直于在其上安装所述设备的表面的轴线旋转180°。
在典型的实施例中，在所述第一绝对取向或第二绝对取向的每一个绝对取向中，所述设备相对于所述第一取向和第二取向中的另一个取向围绕所述设备的轴线旋转180°。
所述方法可以包括以第一轮胎取向或第二轮胎取向中的任一轮胎取向将所述轮胎装配到所述轮辋。
在一些实施例中，所述车轮的所述指定取向是所述轮辋的正面面向上的第一指定取向或所述轮辋面向下的第二指定取向中的任一指定取向。所述方法可以包括将所述车轮以所述第一指定取向或第二指定取向中的任一指定取向安置。所述方法可以包括向所述轮胎安装设备提供所述车轮是处于所述第一指定取向还是处于所述第二指定取向的指示。所述轮胎安装设备可以包括无线接收器，并且其中所述提供所述指示的步骤包括向所述无线接收器发送无线信号，所述无线信号包括所述车轮是处于所述第一指定取向还是处于所述第二指定取向的所述指示。
所述关联可以涉及将所确定的绝对取向与所述车轮所处的所述第一指定取向或第二指定取向中的任一指定取向关联。
所述至少一个传感器可以配置成至少测量沿着与所述车轮的旋转轴线平行的第二轴线的加速度，并且其中所述确定加速度的极性的步骤涉及确定沿着所述第二轴线的加速度的极性。
在一些实施例中，在所述车轮的所述指定取向中，所述车轮是直立的并且处于使一轴线竖直布置的角位置，其中所述至少一个传感器配置成沿竖直布置的所述轴线测量加速度。所述轴线可以是相对于所述车轮上的所述轮胎安装设备的安装位置切向地延伸的第一轴线。所述轴线可以是垂直于在其上安装所述设备的表面的第三轴线。
所述方法可以包括将所述车轮以所述指定取向安置。所述关联可以涉及将所确定的绝对取向与所述车轮的所述角位置关联。
所述角位置可以是使所述至少一个传感器配置成沿其测量加速度的所述轴线竖直布置的第一角位置和第二角位置中的指定角位置。
所述方法还可以包括向所述轮胎安装设备提供所述车轮是处于使所述至少一个传感器配置成沿其测量加速度的所述轴线竖直布置的第一角位置还是第二角位置的指示。所述轮胎安装设备可以包括无线接收器，并且其中所述提供所述指示的步骤包括向所述无线接收器发送无线信号，所述无线信号包括所述车轮是处于所述第一指定角位置还是处于所述第二指定角位置的所述指示。
所述方法可以包括，响应于确定所述车轮已从车辆移除和/或所述轮胎被放气，擦除指示所述轮胎安装设备是处于相对于所述轮辋的所述第一取向还是处于相对于所述轮辋的所述第二取向的数据。确定所述车轮已从车辆移除可以涉及确定车轮为侧躺。确定车轮为侧躺可以涉及使用所述至少一个传感器测量当所述车轮侧躺时沿着与竖直轴线对应的轴线的加速度并且将测得的加速度与重力加速度进行比较。确定车轮为侧躺可以涉及使用所述至少一个传感器测量当所述车轮侧躺时沿着与水平轴线对应的轴线的加速度，并且确定加速度是否等于或大致等于零或者小于阈值。
本发明的第二方面提供了一种轮胎能够安装的设备，其能够相对于在轮辋上装配轮胎以形成车轮的轮辋进行安装，所述轮胎安装设备包括用于检测沿着至少一个轴线的加速度的至少一个传感器，并且还包括控制器，所述控制器配置成：在所述车轮处于指定取向并且不旋转的情况下，使用所述至少一个传感器确定沿着竖直轴线的加速度的极性；根据所确定的极性确定所述轮胎安装设备是处于第一绝对取向还是处于第二绝对取向；以及将所确定的绝对取向与所述指定取向关联以确定所述轮胎安装设备是处于相对于所述轮辋的第一取向还是处于相对于所述轮辋的第二取向。
本发明的第三方面提供了一种轮胎压力监测系统，其包括能够相对于在轮辋上装配轮胎以形成相应车轮的轮辋进行安装的至少一个轮胎能够安装的设备，所述轮胎安装设备包括用于检测沿着至少一个轴线的加速度的至少一个传感器，所述系统还包括控制器，所述控制器配置成：在所述相应车轮处于指定取向并且不旋转的情况下，使用所述至少一个传感器确定沿着竖直轴线的加速度的极性；根据所确定的极性确定所述轮胎安装设备是处于第一绝对取向还是处于第二绝对取向；以及将所确定的绝对取向与所述指定取向关联以确定所述轮胎安装设备是处于相对于所述轮辋的第一取向还是处于相对于所述轮辋的第二取向。
应当理解，诸如“竖直”、“竖直地”、“水平”和“水平地”这样的术语不仅包括精确水平或精确竖直的取向或布置，而且包括大致水平或大致竖直的取向或布置。
通过阅读具体实施例的以下描述并且参考附图，本发明的更多的有利方面对于本领域普通技术人员将是显而易见的。
附图说明
现在通过示例并参考附图来描述本发明的实施例，其中：
图1是设有轮胎压力监测系统(TPMS)的轮式车辆的示意图，其中每个车轮具有安装在轮胎腔内的TPMS传感器；
图2是典型TPMS传感器的示意图；
图3是具有双后车轮的车辆的示意性平面图；
图4是成对的双车轮和询问设备的示意图；
图5是TPMS车轮单元的透视图；
图6是示出确定TPMS设备相对于轮辋的取向的第二方法的实施例的流程图；
图7是示出擦除取向数据的方法的实施例的流程图；以及
图8是示出确定TPMS设备相对于轮辋的取向的第三方法的实施例的流程图。
具体实施方式
图1示出了轮式车辆100的系统图，每个车轮包括安装在轮辋上的轮胎。车轮的布置和数量可以根据车辆而变化。在该示例中，示出了6个车轮101、102、103a、103b、104a和104b。每个车轮配备有包括轮胎监测设备的车轮单元。在优选实施例中，车轮单元是轮胎压力监测设备(也称为TPMS传感器或TPMS设备)111、112、113a、113b、114a和114b，并且是轮胎压力监测系统(TPMS)中的轮胎能够安装的部件。在优选实施例中，TPMS设备是通常称为轮胎安装传感器(TMS)的类型，其用于安装在轮胎的内表面上，尤其是安装在胎面区域中，而不是安装在相应车轮的轮辋上或安装在阀杆上的类型。
车辆100包括控制单元例如电子控制单元(ECU)120，其配置成接收和处理来自TPMS设备111、112、113a、113b、114a和114b的传输，并且因此构成TPMS的一部分。ECU 120通常至少包括TPMS接收器121、控制器122、以及与其他车辆电子设备123通信的装置例如CAN或LIN总线、或者显示器和/或显示器驱动装置。TPMS接收器121通常从TPMS设备111、112、113a、113b、114a和114b无线地接收信号，并且控制器122配置成处理信号以执行轮胎压力监测，其实质可以在不同系统之间有所变化。
图2示出了TPMS设备111、112、113a、113b、114a、114b的实施例的框图。TPMS设备包括控制器201，所述控制器可以包括适当编程的处理器例如专用微处理器或微控制器、或者其他的可编程处理装置。可以提供诸如RAM存储器、ADC、I/O接口、时钟振荡器和中央微处理器(未示出)这样的标准部件，所述部件通常集成在单个芯片上。替代地，可以使用专门为TPMS应用设计的定制微控制器例如专用集成电路(ASIC)，并且可以集成辅助部件例如温度传感器。
TPMS设备通常由电池204供电，但是也可以使用其他的微电源例如热电和/或压电式发电装置和/或电磁感应装置以作为电池的替代或补充。
TPMS设备包括第一无线通信设备，通常包括应答器206。应答器206可以设置用以从独立装置(在图2中未示出)接收命令信号和/或向独立装置传送信号以用于编程和/或询问TPMS设备。应答器206通常配置成支持低频(LF)无线通信例如支持以125kHz或低频(LF)范围(30kHz至300kHz)内的其他频率进行无线通信。在替代实施例中，可以支持任何其他适宜频率范围内的无线通信。有利地，应答器206提供相对低的功率传输，并且LF信号特别适合于短程通信并且限制来自远程装置的串扰程度。应答器206通常包括天线线圈。可以与天线线圈并联地提供电容器。
TPMS设备包括一个或多个传感器207，其响应于在车轮旋转期间经历的加速度和/或加速度的变化以生成相应的输出信号。举例来说，传感器207可以包括一个或多个加速度计。替代地或附加地，传感器207可以包括一个或多个震动传感器或微机电系统(MEM)传感器。更一般地，传感器207包括一个或多个加速度传感器、力传感器、位移传感器或旋转传感器。在优选实施例中，传感器207是测量或以其他方式响应于绝对加速度或静态加速度的类型(例如，具有电容感测元件的加速度计)。
在优选实施例中，传感器207响应于沿着相互垂直的第一、第二和第三轴线作用的力(或加速度)。特别参考图3、4和5，第一轴线(可以指定为X轴)相对于相应车轮上的TPMS传感器的位置切向地延伸。第二轴线(可以指定为Y轴)与相应车轮的旋转轴线平行。第三轴线(可以指定为Z轴)垂直于TPMS设备所在的轮胎表面延伸。取决于使用何种类型的传感器207，对沿着这些轴线的加速度的响应可能需要用到一个、两个或三个传感器。例如，能够以方便的方式使用三个适当定向的单轴加速度计、或一个三轴加速度计、或一个单轴加速度计和一个双轴加速度计。应注意，取决于TPMS设备的功能，传感器207不必能够检测沿着所有三个轴线的力或加速度。
传感器207连接到接口单元202，所述接口单元可以包括任意合适的常规接口硬件。控制器201连接到接口单元202以便接收来自传感器207的输出。
在典型的实施例中，控制器201使用由传感器207生成的信号来检测车辆的运动。因而，可以说传感器207构成了TPMS设备的运动检测器的一部分。
替代地或附加地，控制器201能够基于当车轮旋转时由传感器207生成的信号确定TPMS设备的位置的至少一个方面，例如它是在车辆的左侧还是右侧。然而，只有当TPMS传感器相对于车轮面的取向已知时，才可以进行这样的确定。可以使用任意合适的方法提供来自传感器207的右/左和/或顺时针/逆时针的信息。举例来说，提供右/左和/或顺时针/逆时针的信息的方法已在共同拥有的Stewart等人的发明名称为“使用震动传感器和无线解决方案确定车轮传感器的位置(Determination of Wheel Sensor Position Using ShockSensors and a Wireless Solution)”的美国专利US7367227中公开。
压力传感器208例如压电电阻变送器或者基于压电或电容的压力传感器被设置用于测量相应轮胎中的流体(通常是空气或其他气体)的压力。压力传感器208连接到测量装置203，以用于使用从压力传感器208接收的信号测量轮胎压力，并且用于向控制器201提供相应的压力信息。通常，测量装置203包括用于执行其测量任务的硬件即电子电路，其配置可以变化但通常包括至少一个放大器，可以包括至少一个滤波器，并且至少为了常规压力测量的目的，可以包括用于测量压力值的模数转换器(ADC)(未示出)。因此，测量装置203可以描述为用于控制压力测量的装置。可以类似地提供一个或多个温度传感器。
通常包括具有天线209的发射器205的第二无线通信设备用于向车辆ECU 120进行传输。发射器205通常是用于以高频(HF)频带或更高频带进行发射的RF发射器。例如，发射器可以包括UHF发射器，例如以315或433MHz或在蓝牙(商标)传输中使用的2.4GHz发射。应当理解，发射器205能够可选地设置为收发器的一部分。
在典型的实施例中，TPMS设备111、112、113a、113b、114a、114b可以大致类似于已知的TPMS设备，并且可以与本领域技术人员已知的那些装置共享许多特征。TPMS系统的基本原理可以保持相同，即自供电的TPMS设备在使用中以允许其测量轮胎中的气体的压力并且可选地允许其测量轮胎中的气体的温度的方式附接到车辆车轮。通常定期进行压力测量。在使用中，TPMS设备将表示测量参数的数据传输到诸如车辆ECU 120的外部控制器。
图3示出了轮胎压力监测系统安装在其上的轮式车辆100的替代示意性平面图。车辆100(例如可以是卡车或货车)具有至少一组双车轮(在本示例中为后车轮103a、103b和104a、104b)。更一般地，车辆可以包括一组或多组单车轮和/或一组或多组双车轮，车轮以适用的方式设置在牵引车单元或拖车单元上。中心ECU 120能够接收和解码来自设置在车轮101、102、103a、103b、104a和104b中的TPMS设备的传输。
每个车轮包括装配在轮辋R上的轮胎T。可以说轮辋R具有正面F(有时简称为面)，其通常是轮辋R的阀(未示出)从其突出的面。对于汽车而言，正面F在安装时通常是外侧的面；但是对于卡车和其他车辆而言，车轮通常是双向的，并且因此正面在装配时可以面向内或面向外。举例来说，在图3中，前车轮101、102装配成使其正面F朝向车辆外侧，而每对双后车轮103a、103b和104a、104b都定向成使其正面F彼此面对。
通常，每个轮胎安装(与阀安装相反)TPMS设备能够以两个取向中的任一个安装在轮胎T上。在每个取向中，TPMS设备相对于另一个取向围绕垂直于安装TPMS设备的表面的轴线(即，上面提到的Z轴)旋转180°。在每个取向中，TPMS设备的第一轴线(可以方便地指定为前后轴线)与轮胎的旋转轴线对准。这可以在图3中看到，其中TPMS设备113a、113b、114a、114b的前后轴线由箭头A表示。箭头A的头部指向可以方便地表示为TPMS设备的前部的部分。因此，在TPMS设备的一个取向上，其定向成使得其前部朝向轮辋的正面F布置，而在另一个取向上，TPMS设备定向成使得其前部背离正面F布置。为了能够正确地执行自动定位，需要知晓TPMS设备相对于轮辋(例如，相对于正面F或其他合适的参考位置)的取向。
双车轮构造包括安装在一起(即并排和同轴)但是取向相反的一组(或一对)车轮。例如，车轮103a面向车轮103b安装。在该布置中，如果相应的TPMS设备113a、113b相对于它们相应的轮辋以相同的取向安装，则它们将检测在彼此相反的意义上的旋转。针对车轮103a、103b所示的布置是与自动定位程序一起使用的优选布置，其依赖于知晓TPMS设备相对于轮辋的取向。相比之下，车轮104a、104b的TPMS设备114a、114b相对于相应的轮辋处于相反的取向，并且该布置将不适合于使用针对车轮103a、103b所示的布置所配置的方法来执行自动定位。
出于说明的目的，图4示出了一组双车轮103a、103b。相应的TPMS设备113a、113b设置在每个车轮103a、103b上。特别地，每个TPMS设备113a、113b安装在相应车轮103a、103b的相应轮胎T的内表面上。TPMS设备可以直接安装在轮胎表面上，或者在方便的情况下例如经由安装件(未示出)间接地安装。在任何情况下，TPMS设备可以位于车轮/轮胎周围的任意圆周位置。尽管在TPMS设备113a、113b的上下文中提供了以下描述，但是应当理解，对于本领域技术人员显而易见的是，相同或相似的描述适用于作为TPMS的一部分的任意的一个或多个其他的TPMS设备，无论是安装在双车轮组103a、103b和104a、104b的轮胎上，还是安装在单车轮101、102的轮胎上。
图4也示出了电子装置301，其能够与位于车轮内的每个TPMS设备无线通信。装置301通常是维护工具，其可操作以根据需要对TPMS设备进行编程和/或询问，并且可以根据其功能被称为编程工具和/或诊断工具。装置301可以采用任何方便的常规形式，只要它可以与TPMS设备无线通信即可。通常，装置301是便携式的，能够方便地设置为手持式单元，但替代地也可以是静态装置，例如是设置在生产线(尤其是轮胎和轮辋组件生产线)上的设备的一部分。
在优选实施例中，TPMS设备111、112、113a、113b、114a、114b和询问设备301包括可共同操作的无线通信设备，每个无线通信设备包括相应的天线线圈206、315，其支持无线链路(优选地例如是在125KHz的LF工作频率下介于TPMS设备和询问设备301之间的LF无线链路)。在典型的实施例中，无线链路支持TPMS设备和询问设备301之间的通信信道，其可以例如用于根据需要对TPMS设备进行编程和/或询问。LF链路特别适合用于询问设备301和TPMS设备之间的短距离交互，这有助于减少与其他更远的TPMS设备串扰的情况。TPMS设备和询问设备301可以替代地使用任何其他适宜的一个或多个无线通信链路进行通信。
举例来说，在编程模式下，询问设备301可以向TPMS设备提供指示下列的任何一个或多个的数据：TPMS设备在车辆上的相对位置；TPMS设备的取向；TPMS设备是否为双车轮组的一部分，如果是，则TPMS设备是安装在内车轮还是外车轮中。
TPMS设备安装在轮胎T上，并且轮胎T随后安装在轮辋R上的场景包括：
1.在初始轮胎和轮辋组装时：这通常涉及首先将TPMS设备安装在轮胎T上，然后将轮胎装配到轮辋R上的两阶段过程，并且可以在用于相应车辆的OEM设施处或在第三方组装场所进行。
2.在现场：这可能涉及将轮胎T从其轮辋R和/或将TPMS设备从轮胎移除，例如用于修理或更换轮胎、TPMS设备或轮辋中的任何一个或多个，并且随后根据需要重新组装这些部件，和/或可以涉及轮胎、TPMS设备或轮辋中的任何一个或多个的售后安装。
在任何情况下，一旦TPMS设备和轮胎T装配到轮辋R，组装的车轮可以在多个位置(例如双组的前或后、左或右、内或外，只要适用即可)中的任何一个位置、并且在双向车轮的情况下以两个取向中的任一取向安装在车辆上。
现在描述用于确定TPMS设备相对于轮胎T、以及轮胎T安装在其上的轮辋R的取向的优选方法。
在优选实施例中，可以根据应用而适当地做出以下假设中的任何一个或多个：
a)在初始组装之后(上面的场景1)，TPMS设备相对于其轮辋R的取向是已知的。优选地，已知的取向是标准取向，例如图3中针对TPMS设备113a、113b所示的取向，其中TPMS设备的前部(或其他指定部分)朝向轮辋R的正面定向，并且它与车轮/轮胎的旋转轴线对准。该取向与阀安装TPMS设备在装配到车轮时的取向对应。更一般地，标准取向可以被定义为TPMS设备相对于其轮胎T装配在其上的轮辋R(并且更特别地是轮辋R的正面F)的所需取向。
b)在现场，当TPMS设备检测到其车轮已被移除并且轮胎中没有压力时，TPMS设备假设其轮胎T已从轮辋移除和/或TPMS设备本身已从轮胎移除。
c)当TPMS设备假设轮胎已被移除和/或它已被从轮胎移除时，它会擦除任何当前保持的取向数据，包括关于其自身相对于其轮胎或轮辋的取向的数据。这是由于轮胎或TPMS设备或这两者可能以与预定初始安装取向冲突的取向错误地重新装配到轮辋。
现在描述确定TPMS设备相对于轮胎和轮辋的取向的第一优选方法，第一方法特别地但非排他性地适用于上述场景1。该方法涉及使TPMS设备相对于轮辋R(并且更特别地相对于轮辋R的正面F)以期望取向或标准取向安装。在优选实施例中，TPMS设备能够以两个取向中的任何一个安装在轮胎T上(如上所述)。不管TPMS设备以这些取向中的哪个安装到轮胎T，轮胎随后应当装配到轮辋R，使得TPMS设备相对于轮辋R处于期望(或标准)取向。
参考图5，TPMS设备111、112、113a、113b、114a、114b可以设置有一个或多个标记550，箭头A，以指示TPMS应当如何相对于轮辋R定向(即，符合标准取向)。在所示的示例中，标记550指示TPMS设备的哪一侧(或前部或其他相关部分)应当朝向轮辋R的正面F。例如，这可以通过将标记定位在TPMS设备的将指向轮辋R的正面F的一侧来实现。替代地或附加地，箭头A可以用作标记550。在此情况下，箭头指示例如指向TPMS设备的应当指向轮辋R的正面F的那一侧。箭头A的主体有利地与TPMS设备的轴线对准，所述轴线与车轮的旋转轴线对准。这在TPMS设备可以相对于轮胎T以两个以上的取向定向的实施例中特别有益。因此，更一般地，可以提供一个或多个标记以(单独地或共同地)指示将TPMS设备的哪一侧指向轮辋R的正面F，以及可选地指示要与轮胎/车轮的旋转轴线对准的TPMS设备的轴线。
优选地，可移除的贴纸552设置在TPMS设备上。贴纸552能够可选地用作标记550，或在提供一个标记以上的情况下作为标记550中的一个。为此，贴纸552可以位于TPMS设备将指向轮辋R的面F的一侧。更一般地，贴纸552可以位于TPMS设备的任何适宜的外表面上。可选地，贴纸552可以携带与期望取向有关的信息，以在将TPMS设备安装到轮胎上时帮助用户(例如在图示的示例中有单词“车轮面(WHEEL FACE)”和车轮面的图像)，在此情况下贴纸可以称为标签。可选地，贴纸或标签552可以携带与TPMS设备有关的信息，例如包括唯一性的ID。适宜地，该信息能够设置为条形码或其他机器可读格式的形式。
在车轮的组装期间，用户在将轮胎装配到轮辋R之前先将TPMS设备安装在轮胎T上。用户在安装TPMS设备时选择取向，并且在优选实施例中，这涉及选择两个可用取向中的一个或另一个。根据所选择的取向，轮胎的侧壁中的一个或另一个(可以方便地称为前侧壁S，但也可以替代地称为轮胎的正面)就是在要实现TPMS设备相对于轮辋R的期望取向的情况下必须要与轮辋R的正面F对准的侧壁。在图5的示例中，由标记550指示的TPMS设备的一部分所指向的轮胎的侧壁是轮胎的前侧壁。一旦TPMS设备已安装在轮胎上，用户标记前侧壁S。有利地，这可以通过从TPMS设备移除贴纸552并将其粘附到轮胎的前侧壁来实现。替代地，这可以通过使用任何其他合适的标记物来实现，例如墨水、油漆、粉笔或其他贴纸。
在替代实施例中，轮胎的前侧壁可以在安装TPMS设备之前(以任何适宜的方式)标记，并且用户将TPMS设备安装在轮胎的内表面上，以使得TPMS设备的相关部分(由标记550指示)朝向所标记的前侧壁布置。
在任一情况下，接下来将轮胎T安装到轮辋R，使得轮胎T的标记的前侧壁S与轮辋R的正面F对准。因而，TPMS传感器以相对于轮辋R的期望或标准取向定向。
一旦轮胎T装配到轮辋R，TPMS传感器可以用相关数据编程，例如包括与轮胎、车轮、操作员、日期、组装线等中的任何一个或多个相关的数据。适宜地，使用工具301实现编程。
然后使轮胎T充气(优选在编程之后执行充气，但也可以替代地在编程之前执行充气)。
上述组装和编程步骤可以作为组装线程序执行，由此不同的用户执行不同的步骤，并且相关的部件可以从一个组装站传送到另一个组装站。
现在描述确定TPMS设备相对于轮辋的取向的第二优选方法，第二方法特别地但非排他性地适用于上述场景1。该实施例特别适用于车轮即轮胎和轮辋的组件侧躺安置并且其正面F面向上或向下的情况。例如，当车轮组装在传送器(未示出)上时可能就是这样的情况。在该实施例中，车轮的面向上和向下这两个取向都可以称为车轮的指定取向。
参考图6描述第二优选方法。将TPMS设备安装在轮胎T上(601)。如上所述，TPMS设备可以相对于轮胎以两个取向中的任一个安装在轮胎上。然后将轮胎(具有安装的TPMS设备)安装在轮辋R上(602)。在一些情况下，例如，如果轮胎用于卡车，则轮胎T能够以两个取向中的任一个安装在轮辋R上(即双向轮胎)。轮胎T和轮辋R的组件以面F向上或面F向下的取向安置(例如安置在传送器上)(603)。然后利用指示轮胎组件处于面向上还是面向下取向的信息对TPMS设备编程(604)。适宜地，这使用工具301无线地实现。可选地，如果需要，TPMS设备可以同时用其他数据编程。对轮胎T充气(605)。在所示实施例中，在步骤604的编程之后执行充气。替代地，可以在编程之前或与编程同时执行充气。在任何情况下，在轮胎和轮辋组件保持其面向上或面向下取向的情况下，使TPMS设备检查在竖直方向上检测到的加速度(606)以确定如下所述的绝对取向。
在面向上或面向下取向中，假设车轮静止(特别是不旋转)，轮辋和轮胎组件在竖直方向上受到的唯一加速度是重力加速度。取决于TPMS设备的绝对取向，TPMS设备用正或负极性中的一个或另一个来检测重力，即作为正或负加速度。就此而言，TPMS设备的传感器207确定沿着相应的一个或多个轴线检测到的加速度或力的极性，使得加速度或力在沿着相应轴线的一个方向上为正，并且在沿着相应轴线的相反方向上为负。因此，取决于相关传感器207的绝对取向，重力被检测为正或负加速度。在该实施例中，相关传感器207是测量沿Y轴的加速度的传感器207(特别参见图4)，原因在于在上述布置中，TPMS设备的Y轴是竖直定向的。
在优选实施例中，TPMS设备被编程为响应于检测到充气事件例如轮胎已充气、部分充气或正在充气而检查或测量竖直加速度。这能够以任何适宜的方式实现。例如，作为一种方便的方式，控制器201可以在检测到轮胎T中的压力增加到阈值水平以上或超过阈值量时促使进行所述测量。替代地，用户可以使用工具301向TPMS设备发送命令，所述命令使TPMS设备测量受到的竖直加速度。
TPMS设备被编程为知晓加速度感测轴线的极性和TPMS设备的主体之间的关系。例如，参考图5，Y轴的正方向处于TPMS设备的从后到前的方向上，而Y轴的负方向处于TPMS设备的从前到后的方向上(替代实施例可以采用相反的惯例)。因此，在该示例中，如果TPMS设备在车轮面向上或面向下时检测到正重力加速度，则可以确定其前部面向下，而如果TPMS设备在上述的位置处检测到负加速度，则可以确定其前部面向上(反之亦然，这取决于TPMS设备的配置)。更一般地，取决于检测到的重力加速度的极性，TPMS设备可以确定其布置在两个绝对取向中的哪个，这两个取向围绕X轴或Z轴旋转地间隔开180°。应当注意，这两个取向不是相对于轮胎或轮辋限定的，而是可以相对于水平轴线(在该示例中可以是X轴或Z轴)来限定，或者更方便地称为“向上”或“向下”。TPMS设备仅需要确定在竖直方向上检测到的加速度的极性，而不一定要确定其幅值。可选地，测量检测到的加速度的幅值(即，TPMS设备可以确定其是否检测到±g的加速度)。幅值的确定可以用于确认车轮处于期望状态，即处于指定取向且不旋转。
当TPMS设备已确定其处于向上或向下取向时，其将该信息与指示轮胎和轮辋组件是面向上还是面向下的信息关联或组合以确定TPMS设备相对于轮辋R(更特别地，相对于轮辋R的正面F)的取向(607)。因此，参考上面的假设a)，TPMS设备可以确定其是处于相对于轮辋R的标准取向还是处于相反取向。
在优选实施例中，响应于确定在其上已安装TPMS设备的车轮已从车辆移除，并且轮胎已被放气，TPMS设备111、112、113a、113b、114a、114b配置成擦除已存储的TPMS设备取向数据。这是由于可以假设轮胎已经(或可能要)从轮辋移除，并且因此指示TPMS设备相对于轮辋R的取向的任何数据都不再可靠。例如，如果轮胎以相反取向重新装配到轮辋，这将导致车轮旋转方向的错误计算，这可能导致在自动定位期间错误的车轮位置确定。该取向数据擦除方法特别但非排他性地适用于上述的场景2(即在现场)。取向数据的擦除可以是TPMS设备的可配置选项，例如可以在TPMS设备的编程期间譬如通过工具301启用或禁用。
现在参考图7，示出了优选的取向数据擦除方法。在701处，假设TPMS设备安装在车轮上并且正常操作。可以使用上述第一或第二方法中的任一种或任何其他适宜的取向确定方法来安装TPMS设备，使得其相对于轮辋的取向是已知的并且由TPMS设备存储，例如存储在控制器201可用的任意合适的存储器中。TPMS的正常操作可以包括使用沿Z轴和/或X轴检测的加速度来确定其旋转方向，并将该信息传输到ECU 120以用于自动定位。如果在使用期间TPMS设备确定轮胎已放气并且侧躺布置(702)，则其擦除其已存储的指示其相对于轮辋的取向的数据(703)，否则TPMS设备的正常操作继续进行并且保留存储的取向数据。
TPMS设备可以通过任何适宜的手段确定轮胎放气，例如通过检测轮胎中的空气(或在适用的情况下，其他气体)的压力小于阈值水平(例如小于5psi)。
确定车轮为侧躺(面向上或面向下)指示车轮已从车辆移除。TPMS设备可以通过任何适宜的手段确定在其上安装了TPMS设备的车轮侧躺，例如通过(使用相关传感器207)测量TPMS设备沿着如果车轮侧躺将是竖直的轴线(即本示例中的Y轴)受到的加速度，并且确定加速度是否等于(或大致等于)+1g或-1g，其中g表示重力加速度：如果沿着该轴线测得的加速度在幅值上大致等于重力加速度，则这指示车轮侧躺布置(即，面向上或面向下)。替代地或附加地，TPMS设备可以通过(使用相关传感器207)测量TPMS设备沿着如果车轮侧躺将是水平的轴线(即本示例中的X轴和/或Z轴)受到的加速度，并且确定相应的加速度是否等于(或大致等于)零，或小于阈值(例如，在适用的情况下，小于±0.25g)-如果沿着该轴线测得的加速度大致等于零或小于相关的阈值，则这指示车轮侧躺布置(即，面向上或面向下)。可以替代地通过任何其他适宜的手段来检测车轮已从车辆移除。
在优选实施例中，TPMS设备通过检测沿Y轴的±g加速度和沿X轴和/或Z轴的零加速度来确定车轮为侧躺。在替代实施例中，检测这些条件中的任何一个可以使TPMS设备确定车轮为侧躺。在优选实施例中，TPMS设备在确定车轮已被移除并且轮胎已放气时擦除取向数据。在替代实施例中，TPMS设备可以在确定满足这些条件中的任何一个时擦除取向数据。
现在描述确定TPMS设备相对于轮辋的取向的第三优选方法，第三方法特别但非排他性地适用于上述场景2。该实施例特别适用于车轮即轮胎和轮辋的组件在充气时直立(即，处于其正常的道路行驶取向)的情况。例如，当车轮例如在维修、更换或售后改装之后在现场进行充气时，通常就是这样的情况。这样的情况可能涉及将TPMS设备重新装配到轮胎、或者装配新的TPMS、或者装配轮胎，在此情况下必须确定TPMS设备相对于轮辋的取向。
参考图8描述第三优选方法。将TPMS设备安装在轮胎T上(801)。如上所述，TPMS设备可以相对于轮胎以两个取向中的任一个安装在轮胎上。用户标记轮胎的外表面上的安装TPMS设备的位置(802)。这能够以任何适宜的方式实现，例如使用粉笔、蜡笔、标记物、墨水、贴纸等。优选地，标记(未示出)被安置在当装配时与轮辋R的正面F对准的轮胎T的前侧壁S上。
然后将标记的轮胎(具有安装的TPMS设备)根据标记安装在轮辋R上(803)，即使得标记侧S与轮辋R的正面F对准。
轮胎T准备好进行充气。假设轮胎(即轮胎T和轮辋R的组件)在轮胎充气时设置在其直立位置。可选地，车轮位于也称为轮胎充气安全保持架的轮胎保持架(未示出)中。通常，轮胎保持架构造成在充气期间将车轮保持在其直立位置。轮胎保持架通常在给相对较大的轮胎(例如，卡车轮胎)充气时使用。在任何情况下，在车轮处于直立取向时，车轮旋转以使TPMS设备定向成使得其加速度测量轴线中的指定的一个竖直布置(804)：在此状态下可以说车轮处于指定取向。
在本示例中，当车轮直立时，TPMS设备的X轴或Z轴可以根据车轮的角位置竖直布置。特别地，当车轮的角位置使得TPMS设备相对于车轮的中心从竖直方向角度偏移90°、即TPMS设备的角位置相对于车轮的中心竖直轴线为±90°时，X轴为竖直布置。参考施加在轮辋R的正面F上的假想模拟钟面，这对应于3点钟和9点钟位置。在该实施例中这两个位置可以被称为车轮的指定取向。类似地，当车轮的角位置使得TPMS设备与车轮的中心竖直轴线对准时，Z轴为竖直布置。参考假想模拟钟面，这对应于12点钟和6点钟位置。在相应的实施例中这两个位置可以被称为车轮的指定取向。在本示例中，假设TPMS设备被编程为使得X轴是第三优选方法的该实施例的指定轴线。应当理解，在替代实施例中，Z轴可以是指定轴线。
当车轮静止(特别是不旋转)时，车轮在竖直方向上受到的唯一加速度是重力加速度。取决于TPMS设备的绝对取向，它用正或负极性中的一个或另一个来检测重力，即将重力检测为正或负加速度。更特别地，取决于相关传感器207的绝对取向，重力被检测为正或负加速度。在该实施例中，相关传感器207是测量沿X轴的加速度的传感器207。在替代实施例中，相关传感器207可以是测量沿Z轴的加速度的传感器207。应当注意，它可以是测量沿X轴和Z轴(以及可选地还有Y轴)的加速度的相同传感器。
TPMS设备被编程为知晓加速度感测轴线的极性和TPMS设备的主体之间的关系。例如，参考图5，X轴的正方向在TPMS设备的从左向右方向上(如图所示)，而X轴的负方向在TPMS设备的从右向左方向上(替代实施例可以采用相反的惯例)。因此，在本示例中以X轴为指定轴线，当TPMS设备处于X轴竖直布置的角位置(在该示例中为3点钟或9点钟)时，如果检测到沿X轴的正加速度，可以确定其右侧面向下，而如果TPMS设备检测到沿X轴的负加速度，则可以确定其左侧面向下(反之亦然，这取决于采用的惯例)。更一般地，取决于检测到的重力加速度的极性，TPMS设备可以确定其布置为两个绝对取向中的哪一个。这两个取向180°旋转间隔开，例如当X轴是指定竖直轴线时围绕Z轴180°旋转间隔开，或者在Z轴是指定竖直轴线的实施例中围绕X轴180°旋转间隔开。应当注意，这两个取向不是相对于轮胎或轮辋限定的，而是可以相对于水平轴线限定(例如，当X轴是指定竖直轴线时Z轴是水平的，而当Z轴是指定竖直轴线时X轴是水平的)。在X轴是指定竖直轴线的情况下，取向可以被称为左侧向上和右侧向上，并且对于Z轴是指定竖直轴线的实施例，取向可以被称为正常向上和颠倒。
当TPMS设备已确定其绝对取向(在本示例中为左侧向上或右侧向上)时，它将该信息与知晓车轮处于两个相关角位置中的哪个(在该示例中为3点钟或9点钟)组合以确定TPMS设备相对于轮辋R(更特别地，相对于轮辋R的正面F)的取向。因此，参考上面的假设a)，TPMS设备可以确定它处于相对于轮辋R的标准取向还是处于相反取向。在优选实施例中，TPMS设备被编程为假设车轮处于使指定轴线是竖直的两个角位置中的指定的一个。因此，在TPMS设备确定其取向之前，要求用户将车轮旋转到指定角位置。在替代实施例中，在确定取向之前，可以例如借助于工具301向TPMS设备提供识别相关角位置的信息。
再次参考假设存在指定角位置的图8，用户旋转车轮以将TPMS设备定位在指定的角位置(804)。适宜地，通过在轮胎上提供指示TPMS设备的位置的标记来帮助实现这一点。对轮胎T充气(805)。在车轮保持在其指定的角位置的情况下，使TPMS设备检查在竖直方向上检测到的加速度以确定其绝对取向，如上所述(806)。TPMS设备仅需要确定在竖直方向上检测到的加速度的极性，而不必确定其幅值。可选地，测量检测到的加速度的幅值(即，TPMS设备可以确定其是否检测到±g的加速度)。幅值的确定可以用于确认车轮处于期望状态，即处于指定取向且不旋转。
当TPMS设备已确定其绝对取向时，其将该信息与假设的角位置关联或组合以确定TPMS设备相对于轮辋R(更特别地，相对于轮辋R的正面F的定向)的取向(807)。
在优选实施例中，TPMS设备被编程为响应于检测到充气事件例如轮胎已充气、部分充气或正在充气而检查或测量竖直加速度。这能够以任何适宜的方式实现。例如，控制器201能够以方便的方式在检测到轮胎T中的压力增加到阈值水平以上或者超过阈值量时实现测量。在这样的实施例中，用户在车轮已经旋转到相关角位置之前不应当对轮胎充气。替代地，用户可以使用工具301向TPMS设备发送命令，所述命令使TPMS设备测量所受到的竖直加速度。在这样的情况下，轮胎可以在车轮已旋转到相关角位置之前或之后被充气。
可选地，TPMS设备可以根据需要利用任何相关数据编程，适宜地使用工具301进行编程。这通常在充气之前执行。替代地，可以在编程之前或与编程同时执行充气。这样的编程可以用作让TPMS设备执行步骤806的触发器。
在替代实施例中，不必在轮胎上安置标记以指示TPMS传感器的位置。TPMS设备在车轮上的位置可以通过任何其他合适的手段确定。例如，工具301可以用于测量工具301和TPMS设备之间的应答器信号强度，TPMS设备的位置通过定位信号强度最高的位置来识别。
TPMS设备可以配置成根据需要执行图6和8的方法中的一个或两个。例如，TPMS设备可以响应于确定其面向上或面向下、或在确定向其提供了面向上或面向下的数据时执行图6的方法。TPMS设备可以响应于确定它是直立的、或在先前已执行了图6的方法(其特别适合于轮胎和轮辋的初始组装)之后执行图8的方法。
本发明不限于本文描述的实施例，而是可以在不脱离本发明的范围的情况下进行修改或变型。

Claims (15)

1.一种确定轮胎安装设备相对于轮辋的取向的方法，轮胎装配在轮辋上以形成车轮，其中轮胎安装设备包括用于检测沿着至少一个轴线的加速度的至少一个传感器，所述方法包括：
在所述车轮处于指定取向并且不旋转的情况下，使用所述至少一个传感器确定沿着竖直轴线的加速度的极性；
根据所确定的极性确定所述轮胎安装设备是处于第一绝对取向还是处于第二绝对取向；
将所确定的绝对取向与所述指定取向关联以确定所述轮胎安装设备是处于相对于所述轮辋的第一取向还是处于相对于所述轮辋的第二取向。
2.根据权利要求1所述的方法，其中确定加速度的极性的步骤涉及确定沿着所述竖直轴线的加速度是否具有大致等于重力加速度的幅值。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述轮胎安装设备包括用于测量所述轮胎中的流体压力的压力传感器，并且其中响应于使用所述压力传感器检测到所述轮胎的充气而执行所述确定加速度的极性的步骤，并且
其中所述轮胎安装设备包括无线接收器，并且其中响应于经由所述无线接收器接收到指示轮胎安装设备相对于轮辋的取向将被确定的信号而执行所述确定加速度的极性的步骤。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其还包括以相对于所述轮胎的第一取向或第二取向中的任一取向将所述轮胎安装设备安装在所述轮胎上。
5.根据权利要求4所述的方法，其中在相对于轮胎的所述第一取向或第二取向的每一个取向中，所述轮胎安装设备针对相对于轮胎的所述第一取向和第二取向中的另一个取向围绕垂直于在其上安装所述轮胎安装设备的表面的轴线旋转180°。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述车轮的所述指定取向是所述轮辋的正面面向上的第一指定取向或所述轮辋面向下的第二指定取向中的任一指定取向。
7.根据权利要求6所述的方法，其还包括向所述轮胎安装设备提供所述车轮是处于所述第一指定取向还是处于所述第二指定取向的指示。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中所述关联涉及将所确定的绝对取向与车轮所处的所述第一指定取向或第二指定取向中的任一指定取向关联。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其中所述至少一个传感器配置成至少测量沿着与车轮的旋转轴线平行的第二轴线的加速度，并且其中所述确定加速度的极性的步骤涉及确定沿着所述第二轴线的加速度的极性。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中在所述车轮的所述指定取向中，所述车轮是直立的并且处于使一轴线竖直布置的角位置，其中所述至少一个传感器配置成沿竖直布置的所述轴线测量加速度。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述角位置是使所述至少一个传感器配置成沿其测量加速度的所述轴线竖直布置的第一角位置和第二角位置中的指定角位置。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其还包括向所述轮胎安装设备提供所述车轮是处于第一角位置还是处于第二角位置的指示，在所述第一角位置和第二角位置中使所述至少一个传感器配置成沿其测量加速度的所述轴线竖直布置。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其还包括，响应于确定车轮已从车辆移除和/或轮胎被放气，擦除指示所述轮胎安装设备是处于相对于所述轮辋的所述第一取向还是处于相对于所述轮辋的所述第二取向的数据,
其中确定车轮已从车辆移除涉及确定车轮为侧躺。
14.根据权利要求13所述的方法，其中确定车轮为侧躺涉及使用所述至少一个传感器测量当车轮侧躺时沿着与竖直轴线对应的轴线的加速度并且将测得的加速度与重力加速度进行比较。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其中确定车轮为侧躺涉及使用所述至少一个传感器测量当车轮侧躺时沿着与水平轴线对应的轴线的加速度，并且确定加速度是否等于或大致等于零或者小于阈值。
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