CN1769079A - 估计轮胎寿命的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种估计轮胎寿命的设备和方法。所述设备包括：发送器，用于存储轮胎位置标识信息，测量并发送内部压力和温度以及所述轮胎位置标识信息；接收器，用于检测所述轮胎位置标识信息和内部压力和温度，并将其与轮胎更换温度参考值和压力参考值进行比较，并且如果所述内部压力和温度中的任何一者大于所述轮胎更换温度参考值和压力参考值，则产生通知更换轮胎的报警信号；以及报警单元，用于接收所述报警信号并且向驾驶员报警。

Description

估计轮胎寿命的设备和方法
技术领域
本发明涉及一种估计轮胎寿命的设备和方法，并且尤其涉及一种估计轮胎寿命从而根据轮胎的内部压力和温度的变化而通知更换时间的设备和方法。
背景技术
通常的，汽车轮胎由六部分组成，胎面(tread)、胎肩(shoulder)、胎侧(sidewall)、带束(belt)、胎体(carcass)和胎圈(bead)。由于胎面与路面直接接触，因此它是由不容易磨损的硬质橡胶制成，并且在其路面接触表面上刻有胎面图案以使得车辆具有保持方向、转向力、路面保持性能以及刹车性能的功能。胎体作为轮胎的框架，可以支撑车辆重量并且足以经受持续的弯曲动作，并且具有重叠的帘线(cord)。以前胎体采用棉质帘线，但是现在采用例如人造纤维(rayon)、尼龙(nylon)、聚酯(polyester)以及纤维B(Kevlar)等的帘线，并且还采用通过扭曲特别薄的铁丝而得到的钢质帘线。通常的，帘线为斜交连接的(斜交轮胎)，但是近年来，将帘线以扇形连接的辐射飞轮(radial fly tire)被广泛生产并且用于车辆。作为轮胎骨干的胎圈的一端在用于胎体的帘线的一端弯曲。由于胎圈固定到车轮的轮缘，它使用数十根钢丝加强固定。胎肩是指从胎面边缘到胎侧顶部的部分。胎肩保护胎体并且同时释放行驶时产生的热量。胎侧是指从胎肩底部到胎圈的橡胶层，并且保护内部的胎体。带束牢固连接胎面和胎体，并且增强胎面的刚性。
车辆的轮胎更换时间也就是轮胎寿命是通过用户肉眼检查胎面和胎肩边界或者胎面图案之间产生的磨损线而确定的。
如上所述，在现有技术中，存在这样的缺陷，即由于用户仅通过肉眼检查轮胎的更换时间，在很多情况下轮胎容易超过其更换时间使用，并且当轮胎超过更换时间使用时，由于车辆在路面打滑会导致事故危险。
发明内容
因此，本发明设计了一种设备和方法以估计轮胎寿命，从而基本克服了现有技术的一个或多个限制和缺陷。
本发明的一个目标是提供一种估计轮胎寿命的设备和方法，用于检测轮胎内部压力和温度的变化，从而基于轮胎的磨损和使用而估计并通知更换周期。
本发明的其他优点、目标和特征将在下面的描述中部分给出，并且本领域普通技术人员在检查下面内容之后能够很容易理解，或者可以通过本发明的实施例而了解。本发明的目标和其他优点可以通过在书面描述和权利要求书以及附图中特别指出的结构而实现和获得。
为了实现上述和其他目标和优点，并且根据在此实施和广泛描述的本发明意图，提供了一种设备用于估计轮胎寿命，所述设备包括：发送器，用于存储轮胎位置标识信息，测量由于车辆行驶产生的轮胎内部压力和由于轮胎与路面摩擦产生的轮胎内部温度，以及发送所测量的内部压力和温度和所述轮胎位置标识信息；接收器，用于存储轮胎更换温度参考值和压力参考值，检测从所述发送器接收到的轮胎位置标识信息和内部压力和温度，并将其与所述轮胎更换温度参考值和压力参考值进行比较，并且如果所述轮胎内部压力和温度中的任何一者大于所述轮胎更换温度参考值和压力参考值，则产生通知更换轮胎的报警信号；以及报警单元，用于接收所述报警信号并且向驾驶员报警。
在本发明的另一个方面中，提供了一种设备用于估计轮胎寿命，所述设备包括：发送器，用于存储轮胎位置标识信息，测量由于车辆行驶产生的轮胎内部压力和由于轮胎与路面摩擦产生的轮胎内部温度，产生具有所述轮胎位置标识信息和所测量的压力和温度的温度和压力测量数据，以及载入并通过无线信号发送所产生的温度和压力测量数据；接收器，用于存储轮胎更换温度参考值和压力参考值，从所述无线信号中检测所述温度和压力测量数据，从所述无线信号中检测所述轮胎位置标识信息和所述内部压力和温度，计算实时温度变化率和实时压力值，将所计算的实时温度变化率和实时压力值与所述轮胎更换温度参考值和压力参考值分别进行比较，并且如果所计算的实时温度变化率和实时压力值中的任何一者大于所述轮胎更换温度参考值和压力参考值，则产生通知更换轮胎的报警信号；以及报警单元，用于接收所述报警信号并且向驾驶员报警。
在本发明的又一个方面中，提供了一种在轮胎寿命估计设备中估计轮胎寿命的方法，所述轮胎寿命估计设备包括具有用于存储轮胎位置标识信息的发送存储单元的发送器、具有用于存储轮胎更换温度参考值和压力参考值的存储单元的接收器、以及用于对轮胎更换时间报警的报警单元，所述方法包括步骤：在所述发送器中，测量由于车辆行驶产生的轮胎内部压力和由于轮胎与路面摩擦产生的轮胎内部温度，产生具有所述轮胎位置标识信息和所测量的压力和温度的温度和压力测量数据，以及载入并通过无线信号发送所产生的温度和压力测量数据；在所述接收器中，从所述无线信号中检测所述温度和压力测量数据，从所述无线信号中检测所述轮胎位置标识信息和所述内部压力和温度，计算实时温度变化率和实时压力值，将所计算的实时温度变化率和实时压力值与所述轮胎更换温度参考值和压力参考值分别进行比较，并且如果所计算的实时温度变化率和实时压力值中的任何一者大于所述轮胎更换温度参考值和压力参考值，则产生通知更换轮胎的报警信号；以及在所述报警单元中，接收所述报警信号并且向驾驶员报警。
应当理解，本发明的前面的概述和下面的详细描述仅是示例性的并且仅具有解释意义。
附图说明
所包含的附图组成本申请的一部分，可以帮助理解本发明，本发明的实施例和详细描述一起解释本发明的原理。其中：
图1显示了根据本发明的估计轮胎寿命的设备的构造；
图2显示了根据本发明的用于估计轮胎寿命的设备的发送器的构造；以及
图3显示了根据本发明的用于估计轮胎寿命的方法的流程图。
具体实施方式
现在详细参考本发明的优选实施例，其示例在附图中显示。在可能的情况下，在所有附图中将使用相同的参考数字来指示相同或相似部件。
随着轮胎的使用，由于其表面与路面的摩擦它会逐渐边薄。变薄的轮胎根据与路面的摩擦而相对于时间的温度上升曲线发生变化，并且由于行驶导致的压力变化增加。本发明测量并监视温度上升曲线和压力变化，将达到预定温度上升变化率和预定变化的时间确定为轮胎的更换时间，并且将轮胎的更换时间通知给驾驶员。
图1显示了根据本发明的估计轮胎寿命的设备的构造，并且图2显示了根据本发明的估计轮胎寿命的设备的发送器的构造。
下面参考图1和图2详细描述根据本发明的估计轮胎寿命的设备的构造和操作。
本发明的设备包括四个发送器，也就是分别设置在汽车轮胎的车轮轮缘上的第一、第二、第三和第四发送器10、20、30和40；以及主体100用于接收和处理来自发送器10、20、30和40的无线信号。
所述发送器包括用于计时的定时器(未显示)。所述发送器存储轮胎位置标识信息以允许主体100标识轮胎位置，也就是左前轮、右前轮、左后轮以及右后轮，并且发送包含在无线信号中的所述轮胎位置标识信息。或者，在其他方法中，所述发送器也可以允许主体100从不同的固定信道中识别所述无线信号的发送信道。
如图2所示，每个发送器包括压力测量单元11，温度测量单元13，发送控制器15，发送存储单元17，发送单元19，以及发送天线(TX ANT)。
压力测量单元11测量轮胎的内部压力，并且将所测量压力的值输出到发送控制器15。
温度测量单元13测量轮胎的内部温度，并且将所测量温度的值输出到发送控制器15。
发送存储单元17存储用于标识轮胎位置的轮胎位置标识信息，并且存储对于发送所必需的控制程序。或者，发送存储单元17可以存储关于与分配给其他轮胎的信道不同的固定信道的信息，从而使得配备了对应发送器的轮胎区别于其他轮胎。
发送单元19在无线信号上加载输入的数据，并且在发送控制器15的控制下通过发送天线(TX ANT)发送所加载的输入数据。
发送控制器15控制所述发送器的总体操作。特别的，发送控制器15从压力测量单元11和温度测量单元13接收所测量的压力和温度值，从发送存储单元17读取所述轮胎位置标识信息，通过所测量的温度和压力值而产生温度和压力测量数据，并且将所产生的温度和压力测量数据输出到发送器19。在发送存储单元17中具有关于不同于分配给其他轮胎的信道的固定信道的信息、以便区别于其他轮胎而识别配备了对应的发送器的轮胎，并且轮胎位置是通过无线信道而识别的情况下，发送控制器15不允许所述轮胎位置标识信息包含在所述温度和压力测量数据中，并且控制发送单元19以在对应信道上发送所述温度和压力测量数据。
主体100包括接收器50、第一报警单元60、第二报警单元70以及第三报警单元80。
接收器50包括：接收单元51，用于接收无线信号并且在预定控制下周期性地从所接收的无线信号中检测所述温度和压力测量数据；存储单元55，用于存储轮胎更换温度参考值(ΔTslop)和压力参考值(MaxΔP)；控制单元53，内部包括用于计时的定时器(未显示)，并且控制接收单元51以周期性接收所述温度和压力测量数据，从所述温度和压力测量数据中检测轮胎位置标识信息和轮胎内部压力和温度信息以计算实时温度变化率和实时压力值，将所计算的实时温度变化率和实时压力值与所述轮胎更换温度参考值和压力参考值分别进行比较，并且如果所计算的实时温度变化率和实时压力值中的任何一者大于所述轮胎更换温度参考值和压力参考值，则产生通知更换轮胎的报警信号。所述实时温度变化率(Tslop)和实时压力值(Pslop)，也就是根据时间改变的温度和压力变化，通过下面的公式1计算：
【公式1】
Tslop＝ΔT/Δt
Pslop＝ΔP/Δt
其中，
ΔT：t1时刻测量的温度T1和t2时刻测量的温度T2之间的差值(T2-T1)，
Δt：t2-t1，以及
ΔP：t1时刻测量的压力P1和t2时刻测量的压力P2之间的差值(P2-P1)。
轮胎更换温度参考值(ΔTslop)和压力参考值(MaxΔP)是通过实验统计得出的。
在没有使用所述用于识别轮胎位置的轮胎位置标识信息的情况下，存储单元55应当存储每个发送器的位置和映射到每个发送器位置的固定无线信道信息，以通过无线信道识别轮胎位置。控制单元53应当根据所述信道信息而控制接收单元51以监视每个发送器的无线信道是否接收到无线信号。在控制下接收到的温度和压力值应当在每个发送器处进行识别和管理。
控制单元53可以允许所述轮胎位置标识信息包含在所述报警信号中。
第一报警单元60为液晶显示器(LCD)，并且从控制单元53接收报警信号并以文本和/或图片形式显示轮胎更换时间。在控制单元53将轮胎位置标识信息与报警信号一起输出的情况下，第一报警单元60可以以文本和/或图片形式显示待更换的轮胎位置。
第二报警单元70从控制单元53接收报警信号，闪烁轮胎更换报警灯，并且将轮胎寿命终止通知给用户。
第三报警单元80接收报警信号，并且通过扬声器(SP)以语音方式通知用户更换轮胎。第三报警单元80为语音处理器，并且应当存储用于以语音方式通知用户轮胎更换时间的轮胎更换语音数据并且将所述更换语音数据转换为模拟信号。所述轮胎更换语音数据还可以存储在存储单元55中。在此情况下，语音处理器80也可以在控制单元53的控制下接收、处理并且以语音方式输出所述轮胎更换语音数据。
图3显示了根据本发明的估计轮胎寿命的方法的流程图。下面参考图3描述估计轮胎寿命的方法。
首先，每个发送器在所述无线信号上加载所述温度和压力测量数据，并且以预定周期发送所加载的温度和压力测量数据。
然后，接收器50的控制单元53在步骤201中确定是否从接收单元51接收到了所述温度和压力测量数据。一旦在步骤201中接收到了所述温度和压力测量数据，则控制单元53在步骤203中从所述温度和压力测量数据中检测轮胎标识号码并且存储检测到的轮胎标识号码。在通过无线信道识别轮胎位置的情况下，在步骤203中，应当检测用于接收所述温度和压力测量数据的无线信道并且应当从存储单元55检测使用所检测到的无线信道的发送器的位置而不是检测并存储所述轮胎标识号码。
此后，控制单元53在步骤205中检测并存储所述温度和压力值。一旦检测并存储了所述温度和压力数据，则控制器53在步骤207中通过公式1计算实时温度变化率(Tslop)和实时压力值(Pslop)。
一旦在步骤207中计算了实时温度变化率(Tslop)和实时压力值(Pslop)，则控制单元53在步骤209中比较并确定所述实时温度变化率(Tslop)是否大于存储在存储单元55中的所述轮胎更换温度参考值(ΔTslop)。如果在步骤209中比较结果确定为更大，则控制单元53在步骤213中产生轮胎更换报警信号。第一报警单元60、第二报警单元70和/或第三报警单元80接收所述报警信号，并且通知用户轮胎寿命终止。
相反的，如果在步骤209中确定了所述实时温度变化率(Tslop)小于所述轮胎更换温度参考值(ΔTslop)，则控制单元53在步骤211中确定所述实时压力值(Pslop)是否大于所述轮胎更换压力参考值(MaxAP)。如果在步骤211中确定了所述实时压力值(Pslop)大于所述轮胎更换压力参考值(MaxAP)，则控制单元53在步骤213中产生并输出轮胎更换报警信号到所述报警单元。否则，控制单元53返回并重复步骤201。
如上所述，本发明具有如下优点，即当前仅使用人眼观察而确定的轮胎更换周期可以使用温度和压力通知给用户，从而允许用户不必逐个关注轮胎更换周期。
而且，本发明具有可以通知轮胎更换周期的优点，从而减少由于不合理使用轮胎导致的事故危险。
尽管参考示例实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应当理解，可以对其作出各种修改而不背离所附权利要求书及其等价物所限定的本发明的实质和范围。

Claims (29)

1、一种估计轮胎寿命的设备，所述设备包括：
发送器，用于存储轮胎位置标识信息，测量由于车辆行驶产生的轮胎内部压力和由于轮胎与路面摩擦产生的轮胎内部温度，以及发送所测量的内部压力和温度和所述轮胎位置标识信息；
接收器，用于存储轮胎更换温度参考值和压力参考值，检测从所述发送器接收到的轮胎位置标识信息和内部压力和温度，并将其与所述轮胎更换温度参考值和压力参考值进行比较，并且如果所述轮胎内部压力和温度中的任何一者大于所述轮胎更换温度参考值和压力参考值，则产生通知更换轮胎的报警信号；以及
报警单元，用于接收所述报警信号并且向驾驶员报警。
2、根据权利要求1所述的设备，其中所述发送器包括：
发送存储单元，用于存储所述轮胎位置标识信息；
压力测量单元，用于测量轮胎的内部压力；
温度测量单元，用于测量轮胎的内部温度；
发送单元，用于在预定控制下在无线信号上加载并发送所述轮胎位置标识信息和所述轮胎内部压力和温度；以及
发送控制单元，用于接收以预定时间周期顺序测量的所述轮胎内部压力和温度，并且将所接收的轮胎内部压力和温度以及所述轮胎位置标识信息输出到所述发送单元。
3、根据权利要求1所述的设备，其中所述发送器安装在轮胎的轮缘上。
4、根据权利要求1所述的设备，其中所述接收器包括：
接收单元，用于接收无线信号并且在预定控制下周期性地从所述无线信号中检测所述轮胎位置标识信息和所述轮胎内部压力和温度；
存储单元，用于存储轮胎更换温度参考值和压力参考值；以及
控制单元，用于控制所述接收单元以接收所述轮胎位置标识信息和所述轮胎内部压力和温度，将所接收的轮胎位置标识信息和轮胎内部压力和温度与所述轮胎更换温度参考值和压力参考值分别进行比较，并且如果所述轮胎内部压力和温度中的任何一者大于所述轮胎更换温度参考值和压力参考值，则产生通知更换轮胎的报警信号。
5、根据权利要求1所述的设备，其中所述报警单元为显示单元，用于以文本或图片形式通知轮胎更换时间。
6、根据权利要求1所述的设备，其中所述报警单元为语音处理器，用于以可听声音通知轮胎更换时间。
7、根据权利要求1所述的设备，其中所述报警单元由用于以文本或图片形式通知轮胎更换时间的显示单元和用于以可听声音通知轮胎更换时间的语音处理器组成。
8、根据权利要求4所述的设备，其中所述控制单元一起输出所述轮胎位置标识信息和所述报警信号到所述报警单元。
9、根据权利要求8所述的设备，其中所述报警单元为显示单元，用于接收所述轮胎位置标识信息和报警信号，并且以文本或图片形式通知轮胎更换时间和待更换的轮胎位置。
10、根据权利要求8所述的设备，其中所述报警单元为语音处理器，用于以可听声音通知轮胎更换时间和位置。
11、根据权利要求8所述的设备，其中所述报警单元由以文本或图片形式通知轮胎更换时间和待更换的轮胎位置的显示单元和以可听声音通知轮胎更换时间和位置的语音处理器组成。
12.一种估计轮胎寿命的设备，所述设备包括：
发送器，用于存储轮胎位置标识信息，测量由于车辆行驶产生的轮胎内部压力和由于轮胎与路面摩擦产生的轮胎内部温度，产生具有所述轮胎位置标识信息和所测量的压力和温度的温度和压力测量数据，以及载入并通过无线信号发送所产生的温度和压力测量数据；
接收器，用于存储轮胎更换温度参考值和压力参考值，从所述无线信号检测所述温度和压力测量数据，从所述无线信号检测所述轮胎位置标识信息和所述内部压力和温度，计算实时温度变化率和实时压力值，将所计算的实时温度变化率和实时压力值与所述轮胎更换温度参考值和压力参考值分别进行比较，并且如果所计算的实时温度变化率和实时压力值中的任何一者大于所述轮胎更换温度参考值和压力参考值，则产生通知更换轮胎的报警信号；以及
报警单元，用于接收所述报警信号并且向驾驶员报警。
13、根据权利要求12所述的设备，其中所述发送器包括：
发送存储单元，用于存储所述轮胎位置标识信息；
压力测量单元，用于测量轮胎的内部压力；
温度测量单元，用于测量轮胎的内部温度；
发送单元，用于在所述无线信号上加载并发送预定的温度和压力测量数据；以及
发送控制单元，用于接收以预定时间周期顺序测量的所述轮胎内部压力和温度，并且产生并输出具有所述轮胎位置标识信息和所述轮胎内部压力和温度的温度和压力测量数据到所述发送单元。
14、根据权利要求12所述的设备，其中所述发送器安装在轮胎的轮缘上。
15、根据权利要求12所述的设备，其中所述接收器包括：
接收单元，用于接收无线信号，并且在预定控制下周期性地从所述无线信号中检测所述温度和压力测量数据；
存储单元，用于存储轮胎更换温度参考值和压力参考值；以及
控制单元，用于控制所述接收单元以接收所述温度和压力测量数据，从所述温度和压力测量数据检测所述轮胎位置标识信息和所述轮胎内部压力和温度，计算实时温度变化率和实时压力值，将所计算的实时温度变化率和实时压力值与所述轮胎更换温度参考值和压力参考值分别进行比较，并且如果所计算的实时温度变化率和实时压力值中的任何一者大于所述轮胎更换温度参考值和压力参考值，则产生通知更换轮胎的报警信号。
16、根据权利要求12所述的设备，其中所述报警单元为显示单元，用于以文本或图片形式通知轮胎更换时间。
17、根据权利要求12所述的设备，其中所述报警单元为语音处理器，用于以可听声音通知轮胎更换时间。
18、根据权利要求12所述的设备，其中所述报警单元由用于以文本或图片形式通知轮胎更换时间的显示单元和用于以可听声音通知轮胎更换时间的语音处理器组成。
19、根据权利要求15所述的设备，其中所述控制单元一起输出所述轮胎位置标识信息和所述报警信号到所述报警单元。
20、根据权利要求19所述的设备，其中所述报警单元为显示单元，用于接收所述轮胎位置标识信息和报警信号，并且以文本或图片形式通知轮胎更换时间和待更换的轮胎位置。
21、根据权利要求19所述的设备，其中所述报警单元为语音处理器，用于以可听声音通知轮胎更换时间和位置。
22、根据权利要求19所述的设备，其中所述报警单元由以文本或图片形式通知轮胎更换时间和待更换的轮胎位置的显示单元和以可听声音通知轮胎更换时间和位置的语音处理器组成。
23、一种在轮胎寿命估计设备中估计轮胎寿命的方法，所述轮胎寿命估计设备包括具有用于存储轮胎位置标识信息的发送存储单元的发送器、具有用于存储轮胎更换温度参考值和压力参考值的存储单元的接收器、以及用于对轮胎更换时间报警的报警单元，所述方法包括步骤：
在所述发送器中，测量由于车辆行驶产生的轮胎内部压力和由于轮胎与路面摩擦产生的轮胎内部温度，并且发送所测量的内部压力和温度以及所述轮胎位置标识信息；
在所述接收器中，检测从所述发送器接收到的轮胎位置标识信息和内部压力和温度，并将其与所述轮胎更换温度参考值和压力参考值进行比较，并且如果所述轮胎内部压力和温度中的任何一者大于所述轮胎更换温度参考值和压力参考值，则产生通知更换轮胎的报警信号；
在所述报警单元中，接收所述报警信号并且向驾驶员报警。
24、一种在轮胎寿命估计设备中估计轮胎寿命的方法，所述轮胎寿命估计设备包括具有用于存储轮胎位置标识信息的发送存储单元的发送器、具有用于存储轮胎更换温度参考值和压力参考值的存储单元的接收器、以及用于对轮胎更换时间报警的报警单元，所述方法包括步骤：
在所述发送器中，测量由于车辆行驶产生的轮胎内部压力和由于轮胎与路面摩擦产生的轮胎内部温度，产生具有所述轮胎位置标识信息和所测量的压力和温度的温度和压力测量数据，以及载入并通过无线信号发送所产生的温度和压力测量数据；
在所述接收器中，从所述无线信号检测所述温度和压力测量数据，从所述无线信号检测所述轮胎位置标识信息和所述内部压力和温度，计算实时温度变化率和实时压力值，将所计算的实时温度变化率和实时压力值与所述轮胎更换温度参考值和压力参考值分别进行比较，并且如果所计算的实时温度变化率和实时压力值中的任何一者大于所述轮胎更换温度参考值和压力参考值，则产生通知更换轮胎的报警信号；以及
在所述报警单元中，接收所述报警信号并且向驾驶员报警。
25、根据权利要求24所述的方法，其中所述报警单元以文本或图片形式通知轮胎更换时间。
26、根据权利要求24所述的方法，其中所述报警单元以可听声音通知轮胎更换时间。
27、根据权利要求24所述的方法，其进一步包括步骤：从控制单元输出所述轮胎位置标识信息到所述报警单元。
28、根据权利要求27所述的方法，其中所述报警单元接收所述轮胎位置标识信息和报警信号，并且以文本或图片形式通知轮胎更换时间和待更换轮胎的位置。
29、根据权利要求27所述的方法，其中所述报警单元以可听声音通知轮胎更换时间和位置。
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