DE102015117024A1

DE102015117024A1 - Eine Vorrichtung, eine Reifendruckmessvorrichtung, ein Reifen, ein Verfahren und ein Computerprogramm zum Erhalten einer Information, die eine Profiltiefe anzeigt

Info

Publication number: DE102015117024A1
Application number: DE102015117024.8A
Authority: DE
Inventors: Franz Darrer
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2015-10-06
Filing date: 2015-10-06
Publication date: 2017-04-06
Also published as: US10619992B2; US20170097223A1

Abstract

Ausführungsbeispiele stellen eine Vorrichtung (10), ein Reifendruckmesssystem, einen Reifen (30), ein Verfahren und ein Computerprogramm zum Erhalten einer Information, die eine Profiltiefe (20) des Reifens (30) anzeigt, bereit. Die Vorrichtung zum Erhalten einer Information, die eine Profiltiefe (20) eines Reifens (30) eines Fahrzeugs anzeigt, umfasst einen Wandler (12) zum Bereitstellen von akustischen Signalen basierend auf elektrischen Signalen und umgekehrt. Die Vorrichtung (10) umfasst ferner eine Steuereinheit (14), die mit dem Wandler (12) gekoppelt ist. Die Steuereinheit (14) ist ausgebildet zum Bereitstellen eines ersten elektrischen Signals an den Wandler (12), basierend auf dem der Wandler (12) ein akustisches Sendesignal bereitstellt. Die Steuereinheit (14) ist ferner ausgebildet zum Erhalten eines zweiten elektrischen Signals von dem Wandler (12). Das zweite elektrische Signal basiert auf einer reflektierten Version des akustischen Sendesignals. Die Steuereinheit (14) ist ferner ausgebildet zum Verarbeiten des zweiten elektrischen Signals, um die Information zu erhalten, die die Profiltiefe (20) des Reifens (30) anzeigt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine Vorrichtung, ein Reifendruckmesssystem, einen Reifen, ein Verfahren und ein Computerprogramm, um eine Information zu erhalten, die eine Profiltiefe des Reifens anzeigt.
Die Profiltiefe von Autoreifen kann als ein wichtiges Merkmal für ein sicheres Fahren, insbesondere unter nassen, eisigen oder sich ändernden Straßenverhältnissen angesehen werden. Ferner wird eine Mindestprofiltiefe durch behördliche Vorschriften in den meisten Ländern gefordert. Beim Fahren wird die äußere Oberfläche des Reifens kontinuierlich durch Reibung und Abrasion während sich wiederholender Kontakte mit der Straße abgenutzt. Somit reduziert sich die Profiltiefe nach und nach. Der Fahrer sollte die Profiltiefe seiner Reifen kennen, dies ist aber nicht immer der Fall.
Die Profiltiefe kann zum Beispiel gemessen werden, indem ein Messwerkzeug in das Profil eines Reifens gesteckt wird und die Tiefe abgelesen wird. Solche Ablesungen werden manuell durchgeführt und ihre Durchführung kann daher mühsam sein; daher kann es als eine Herausforderung angesehen werden, die Reifenprofiltiefe manuell häufig zu messen. Reifendrucküberwachungssysteme (TPMS; TPMS = Tire Pressure Monitoring System) können die Reifenprofiltiefe indirekt messen durch ein Bewerten eines Signals eines Beschleunigungssensors des TPMS, wenn der Reifen auf die Straße trifft und wenn der Reifen dieselbe wieder verlässt, was allerdings auch von Temperatur, Reifendruck, Straßenoberfläche etc. abhängt, und daher nicht immer verlässlich sein kann. Andere Konzepte können Beschleunigungen einer Lauffläche oder eines Kontaktbereichs des Reifens verwenden, um eine Information über den Zustand des Reifenprofils zu erhalten. Der Zustand des Reifenprofils kann ferner von der Materialdicke des Reifens oder des Kontaktbereichs abhängen. Ferner können Beschleunigungsmessungen komplexe Messschaltungen verwenden und tatsächliche Beschleunigungen können von weiteren Parametern, z. B. dem Alter und der Temperatur des Gummimaterials des Reifens, abhängen, die absolute Ergebnisse von Beschleunigungsmessungen verzerren können.
Für Reifenprofilmessungen kann bei einigen Fahrzeugen ein Kilometerzähler verwendet werden. Ein solches Konzept kann eine Anzahl von Umdrehungen oder Rotationen eines Reifens zählen und eine Gesamtkilometerzahl des Reifens schätzen. Die Abnutzung oder Nutzung eines Reifenprofils kann auch von anderen Faktoren, z. B. dem Fahrstil (Beschleunigungen, Bremsverhalten, Hochgeschwindigkeitsabschnitt etc.) und dem Zustand des Straßenbelags), abhängen, die eine Schätzung basierend auf einem Kilometerstand eines Reifens ungenau machen können.
Einige Konzepte sind durch die Dokumente DE 202 16 290 U1 2002 und US 8,578,767 B2 2011 eingeführt.
ZUSAMMENFASSUNG
Ausführungsbeispiele stellen eine Vorrichtung, ein Reifendruckmesssystem, einen Reifen, ein Verfahren und ein Computerprogramm bereit, um eine Information zu erhalten, die eine Profiltiefe des Reifens anzeigt. Ausführungsbeispiele können Schallmessungen verwenden, um eine Information bezogen auf Schallreflexionen an Inhomogenitäten einer Reifenwand zu erhalten, was es erlaubt, eine Schlussfolgerung hinsichtlich der Dicke von Schichten des Reifens und auch der Profiltiefe zu ziehen. Basierend auf der Profiltiefe kann ein Alarmsystem implementiert sein, um einen Fahrer eines Fahrzeugs zu warnen, dass das Reifenprofil abgenutzt ist.
Ausführungsbeispiele stellen eine Vorrichtung bereit zum Erhalten einer Information, die eine Profiltiefe eines Reifens eines Fahrzeugs anzeigt. Die Vorrichtung umfasst einen Wandler zum Bereitstellen von akustischen Signalen basierend auf elektrischen Signalen und umgekehrt. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Steuereinheit, die mit dem Wandler gekoppelt ist. Die Steuereinheit ist ausgebildet zum Bereitstellen des Wandlers mit einem ersten elektrischen Signal, basierend auf dem der Wandler ein akustisches Sendesignal bereitstellt. Die Steuereinheit ist ferner ausgebildet zum Erhalten eines zweiten elektrischen Signals von dem Wandler, wobei das zweite elektrische Signal auf einer reflektierten Version des akustischen Sendesignals basiert. Die Steuereinheit ist ferner ausgebildet zum Verarbeiten des zweiten elektrischen Signals, um die Information zu erhalten, die die Profiltiefe des Reifens anzeigt. Ausführungsbeispiele können akustische Messungen ermöglichen, um eine Information bezogen auf die Reifenprofiltiefe zu erhalten.
Bei einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Vorrichtung ferner einen Sender, um eine Reifenprofiltiefeninformation an einen Empfänger des Fahrzeugs zu übertragen. Der Sender ist mit der Steuereinheit gekoppelt. Die Steuereinheit kann ausgebildet sein zum Bereitstellen der Information, die die Profiltiefe des Reifens anzeigt, an den Sender. Ausführungsbeispiele können eine Übertragung einer Reifenprofiltiefeninformation an ein Fahrzeug zum Beispiel zum Anzeigen, Alarmieren oder zu anderen Zwecken ermöglichen. Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann die Vorrichtung eine Schnittstelle umfassen, um Information mit einer anderen Vorrichtung zu kommunizieren, um eine Information zu erhalten, die eine Profiltiefe eines Reifens anzeigt. Die Steuereinheit kann mit der Schnittstelle gekoppelt sein und die Steuereinheit kann ausgebildet sein zum Steuern der Schnittstelle. Bei einem solchen Ausführungsbeispiel kann die Steuereinheit die Schnittstelle verwenden, um eine Information an/von einen/einem Sender bereitzustellen oder zu erhalten. Ausführungsbeispiele können eine Interkommunikation zwischen einer Mehrzahl von Reifenprofiltiefenmessvorrichtungen erlauben.
Die Schnittstelle kann ausgebildet sein zum Senden und/oder zum Empfangen einer Information von einer anderen Vorrichtung unter Verwendung von Schall-, Licht- oder Funkkommunikation. Ausführungsbeispiele können eine Nahbereich- oder Nahfeld-Kommunikation innerhalb eines Reifens zwischen mehreren Vorrichtungen ermöglichen. Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann die Steuereinheit ausgebildet sein zum Sammeln von Reifenprofiltiefeninformation von einer Mehrzahl von Reifenprofilmessvorrichtungen unter Verwendung der Schnittstelle und zum Verarbeiten der Reifenprofiltiefeninformation von der Mehrzahl von Reifenprofilmessvorrichtungen, um die Information zu erhalten, die die Profiltiefe anzeigt. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Vorrichtung eine Master-Rolle (übergeordnete Rolle) einnehmen und Information von anderen Vorrichtungen oder Reifenprofiltiefenmesssensoren oder -vorrichtungen sammeln und/oder dieselben koordinieren, um Information von denselben zu sammeln, bevor sie die Roh- oder verarbeitete Information weiter an einen Empfänger des Fahrzeugs leitet. Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Steuereinheit ferner ausgebildet sein zum Bereitstellen der gesammelten Information an eine weitere Steuerkomponente des Fahrzeugs, sei es durch die Schnittstelle, einen Sender oder beides. Ausführungsbeispiele können unterschiedliche Kommunikationsoptionen ermöglichen. Zum Beispiel kann eine Anzahl von Vorrichtungen unabhängig agieren, wobei jede eine Reifenprofiltiefeninformation an eine Steuerung oder einen Empfänger bereitstellt. Eine andere Option ist eine Art von Ad-hoc-Netz zwischen den Vorrichtungen, bei dem eine Vorrichtung eine Master-Rolle einnimmt, die anderen Vorrichtungen nehmen Slave-Rollen (untergeordnete Rollen) ein.
Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Steuereinheit ausgebildet sein zum Erhalten einer Information darüber, ob eine Reifenprofiltiefeninformation über die Schnittstelle gesammelt oder bereitgestellt werden soll. Ausführungsbeispiele können eine ausgelöste oder ereignisbasierte Reifenprofiltiefenbestimmung ermöglichen, was ferner eine koordinierte Kommunikation unter Vorrichtungen oder zwischen Vorrichtungen und einem Empfänger oder einer Steuerung des Fahrzeugs ermöglichen kann. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann der Wandler ausgebildet sein zum Erzeugen des akustischen Sendesignals basierend auf einem Auslöser von der Steuereinheit. Ausführungsbeispiele können einen Wandler bereitstellen, der fähig ist zum Erzeugen eines Sondierungs- oder Referenzsignals, basierend auf dem Reflexionen empfangen werden können. Die Steuereinheit kann dann nur einen Auslöser oder ein Anweisungssignal für den Wandler bereitstellen, um das akustische Sendesignal zu erzeugen. Der Wandler kann ausgebildet sein zum Erzeugen des akustischen Sendesignals und zum Empfangen der reflektierten Version des akustischen Sendesignals. Ausführungsbeispiele können eine Nutzung einer einzelnen Wandlervorrichtung, -einheit oder -modul ermöglichen, um das akustische Signal zu senden und die reflektierte Version des akustischen Sendesignals zu empfangen. Der Wandler kann einen akustischen Empfänger umfassen, um die reflektierte Version des akustischen Sendesignals zu empfangen.
Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Vorrichtung eine Mehrzahl von Wandlern umfassen, die ausgebildet ist zum Bereitstellen einer Mehrzahl von akustischen Sendesignalen, und ausgebildet ist zum Erhalten einer Mehrzahl von reflektierten Versionen der Mehrzahl von akustischen Sendesignalen. Ausführungsbeispiele können Reifenprofiltiefenmessungen oder ein Sondieren (probing) an mehreren Positionen auf einem Reifen ermöglichen, was die Zuverlässigkeit solcher Messungen erhöhen kann und die Systemstabilität und -zuverlässigkeit erhöhen kann.
Bei einigen Ausführungsbeispielen kann der Wandler ausgebildet sein zum Emittieren eines Ultraschall-Signalblocks als das akustische Sendesignal und zum Empfangen von Reflexionen des Signalblocks (burst) als reflektierte Version des akustischen Sendesignals. Der Wandler kann ferner ausgebildet sein zum Wandeln der reflektierten Version des akustischen Sendesignals in das zweite elektrische Signal. Ultraschallmessungen können eine höhere Auflösung oder Genauigkeit der Messungen ermöglichen als regulärer akustischer Schall in dem Hörbereich. Die Steuereinheit kann ausgebildet sein zum Bestimmen von mehreren Reflexionen des akustischen Sendesignals in dem zweiten elektrischen Signal. Die Steuereinheit kann ferner ausgebildet sein zum Bestimmen der Profiltiefe basierend auf einer relativen zeitlichen Lage der mehreren Reflexionen in dem zweiten elektrischen Signal. Die relative zeitliche Lage der Reflexion kann eine zusätzliche Zuverlässigkeit oder Genauigkeit der Messung bereitstellen. Die Steuereinheit kann ausgebildet sein zum weiteren Bestimmen der Information, die die Profiltiefe anzeigt, basierend auf einem oder mehreren Elementen der Gruppe von Temperaturinformation, Alterungsinformation des Reifens, Materialinformation, Typinformation, Druckinformation, Straßen- oder Bodenbelagsinformation. Unter Berücksichtigung einer solchen weiteren Information kann eine bessere Kalibrierung ermöglicht werden und kann somit eine weitere Verbesserung der Messsicherheit ermöglicht werden.
Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Steuereinheit ausgebildet sein zum Bestimmen einer Information, die eine Tiefe einer Karkasse des Reifens anzeigt. Die Steuereinheit kann ferner ausgebildet sein zum Bestimmen der Information, die die Profiltiefe anzeigt, basierend auf der Information, die die Tiefe der Karkasse anzeigt. Da sich die Karkasse möglicherweise nicht abnutzt, kann die Tiefe der Karkasse als Referenz dienen, bezogen auf die die Profiltiefe bestimmt werden kann. Die Steuereinheit kann ausgebildet sein zum Bestimmen einer Information, die eine Anwesenheit von Wasser auf dem Reifen anzeigt, durch ein Vergleichen einer Reflexion vor oder nach einem Bodenkontakt des Reifens mit einer Reflexion während eines Bodenkontakts des Reifens. Ausführungsbeispiele können Profiltiefenmessungen mit Wasserfilm- oder Schichtkompensation ermöglichen. Ausführungsbeispiele können eine Detektion eines Aquaplaningrisikos ermöglichen und einen Fahrer eines Fahrzeugs entsprechend warnen. Die Steuereinheit kann ausgebildet sein zum Anregen einer stehenden Schallwelle zwischen einer inneren und einer äußeren Reifenoberfläche. Die Steuereinheit kann ausgebildet sein zum Bestimmen einer Resonanzfrequenz der stehenden Welle und die Steuereinheit kann ferner ausgebildet sein zum Bestimmen, ob ein gemessener Teil des Reifens mit dem Boden in Kontakt ist. Ein Verwenden von Stehende-Welle-Resonanzmessungen kann die Komplexität des Wandlers und/oder der nachfolgenden Signalverarbeitung verringern.
Die Vorrichtung kann ferner ausgebildet sein zum Umwandeln einer mechanischen Energie von einer Reifenverformung in eine elektrische Energie zum Leistungsversorgen der Vorrichtung. Solche Ausführungsbeispiele können unabhängig sein; einige Ausführungsbeispiele benötigen möglicherweise eine Batterie. Die Steuereinheit kann Teil eines Reifendruckmesssystems sein. Ausführungsbeispiele können ein integriertes Reifendruck- und Profiltiefenmesssystem bereitstellen. Ausführungsbeispiele stellen ferner einen Reifen bereit, der die oben beschriebene Vorrichtung umfasst. Die Vorrichtung kann auf eine innere Oberfläche des Reifens geklebt sein und die Vorrichtung kann in einer Halterung des Reifens oder einem Rad, das den Reifen trägt, befestigt sein. Ausführungsbeispiele stellen auch ein Reifendruckmesssystem bereit, das die oben beschriebene Vorrichtung umfasst.
Ausführungsbeispiele stellen ferner ein Verfahren zum Erhalten einer Information bereit, die eine Profiltiefe eines Reifens eines Fahrzeugs anzeigt. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen eines ersten elektrischen Signals und ein Bereitstellen eines akustischen Sendesignals basierend auf dem ersten elektrischen Signal. Das Verfahren umfasst ferner ein Erhalten eines zweiten elektrischen Signals, wobei das zweite elektrische Signal auf einer reflektierten Version des akustischen Sendesignals basiert, und ein Verarbeiten des zweiten elektrischen Signals, um die Information zu erhalten, die die Profiltiefe des Reifens anzeigt.
Ausführungsbeispiele umfassen ferner ein Computerprogramm mit einem Programmcode auf einem nichttransistorischen Medium zum Durchführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder auf einem Prozessor ausgeführt wird, von einem der obigen Verfahren. Im Allgemeinen stellen Ausführungsbeispiele auch ein oder mehrere Computerprogramme mit einem Programmcode zum Durchführen eines oder mehrerer der oben beschriebenen Verfahren bereit, wenn das Computerprogramm auf einem Computer, Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente ausgeführt wird. Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist ein computerlesbares Speichermedium, das Anweisungen speichert, die bei Ausführung auf einem Computer, einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente, verursachen, dass der Computer eines der hierin beschriebenen Verfahren implementiert.
Ausführungsbeispiele stellen ferner ein Fahrzeug oder einen Reifen bereit, umfassend eine Vorrichtung, ein Element oder ein passives Element, wie oben beschrieben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Einige andere Merkmale oder Aspekte werden unter Verwendung der folgenden nicht einschränkenden Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen und/oder Verfahren und/oder Computerprogrammen nur beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren beschrieben, in denen
1 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Erhalten einer Information, die eine Profiltiefe eines Reifens anzeigt, zeigt;
2 ein Ausführungsbeispiel eines Reifens mit einem Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Erhalten einer Information, die eine Profiltiefe eines Reifens anzeigt, darstellt;
3 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zeigt, das unterschiedliche Reflexionen in einem Reifen darstellt; und
4 ein Blockdiagramm eines Flussdiagramms eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Erhalten einer Information darstellt, die eine Profiltiefe eines Reifens anzeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Nachfolgend sind einige Komponenten in mehreren Figuren gezeigt, wobei gleichbleibende Bezugszeichen sich auf funktionell identische oder ähnliche Komponenten beziehen. Sich wiederholende Beschreibungen werden aus Gründen der Einfachheit vermieden. In gestrichelten Linien dargestellte Merkmale oder Komponenten sind optional.
Während sich Ausführungsbeispiele für verschiedene Modifikationen und alternative Formen eignen, werden dementsprechend Ausführungsbeispiele derselben in den Figuren beispielhaft gezeigt und hier ausführlich beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass es nicht beabsichtigt ist, Ausführungsbeispiele auf die offenbarten bestimmten Formen zu begrenzen, sondern im Gegensatz Ausführungsbeispiele alle in den Rahmen der Erfindung fallenden Modifikationen, Entsprechungen und Alternativen abdecken sollen. In der gesamten Beschreibung der Figuren beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche Elemente.
Nach hiesigem Gebrauch bezieht sich der Begriff „oder“ auf etwas nicht-exklusives „oder“, sofern nicht anderweitig angegeben (z. B. „oder aber“ (or else) oder „hilfsweise“ (in the alternative). Nach hiesigem Gebrauch sollten Begriffe, die verwendet werden, um eine Beziehung zwischen Elementen zu beschreiben, ferner sehr breit ausgelegt sein, um eine direkte Beziehung oder das Vorhandensein von Zwischenelementen einzuschließen, sofern nicht anderweitig angezeigt. Wenn zum Beispiel ein Element als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, kann das Element direkt mit dem anderen Element verbunden oder gekoppelt sein oder Zwischenelemente vorhanden sein können. Wenn im Gegensatz ein Element als „direkt“ mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, sind keine Zwischenelemente vorhanden. In ähnlicher Weise sollten Begriffe wie „zwischen“, „benachbart“ und dergleichen auf ähnliche Weise ausgelegt werden.
Die hier verwendete Terminologie bezweckt nur das Beschreiben bestimmter Ausführungsbeispiele und soll nicht begrenzend für Ausführungsbeispiele sein. Nach hiesigem Gebrauch sollen die Singularformen „ein, eine“ und „der, die, das“ auch die Pluralformen umfassen, es sei denn im Zusammenhang wird deutlich etwas anderes angegeben. Es versteht sich weiterhin, dass die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „aufweisen“ und/oder „aufweisend“ bei hiesigem Gebrauch das Vorhandensein angegebener Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente oder Komponenten angeben, aber nicht das Vorhandensein oder die Zufügung eines oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten oder Gruppen derselben ausschließen.
Sofern nicht anderweitig definiert besitzen alle hier benutzten Begriffe (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe) die gleiche Bedeutung wie sie gewöhnlich von einem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet verstanden wird, zu dem Ausführungsbeispiele gehören. Weiterhin versteht es sich, dass Begriffe, z. B. die in gewöhnlich benutzten Wörterbüchern Definierten, als eine Bedeutung besitzend ausgelegt werden sollten, die ihrer Bedeutung im Zusammenhang der entsprechenden Technik entspricht, und nicht einem idealisierten oder übermäßig formalen Sinn ausgelegt werden, sofern sie nicht ausdrücklich so definiert sind.
1 stellt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 10 dar, um eine Information zu erhalten, die eine Profiltiefe 20 eines Reifens 30 eines Fahrzeugs anzeigt. Nachfolgend kann ein Fahrzeug den Reifen 30 umfassen und ein Fahrzeug kann jegliches Fahrzeug sein, das Reifen verwendet, z. B. ein Auto, ein Kleintransporter, ein LKW, ein Bus, ein Flugzeug, ein Fahrrad, ein Motorrad etc. Obwohl einige Ausführungsbeispiele unter Verwendung eines Autos beispielhaft erläutert werden können, können jegliche andere Fahrzeuge bei Ausführungsbeispielen verwendet werden. Wie in 1 gezeigt, umfasst die Vorrichtung 10 einen Wandler 12, um akustische Signale basierend auf elektrischen Signalen, und umgekehrt, bereitzustellen. Hier und nachfolgend ist ein Wandler 12 eine Einheit, ein Modul oder eine Vorrichtung fähig zum Umwandeln einer elektrischen Energie, z. B. bereitgestellt in Form eines Eingangssignals oder einer Versorgungsspannung, in akustische/mechanische Signale, z. B. hinsichtlich eines Schallsignals, einer Schallwellenform, eines Schallimpulses, einer Schallwelle etc. Ein solches Signal kann zum Beispiel eine Frequenz oder eine Bandbreite in dem Bereich von Infraschall, hörbarem Schall bis hin zu Ultraschall aufweisen. Während es bekannt ist, dass Mikrofone und Lautsprecher in der Lage sind, solche Signalumwandlungen durchzuführen, können auch bestimmte Materialien, z. B. piezoelektrische Vorrichtungen oder Kristalle, als Wandler 12 verwendet werden. Ultraschall-, Sonar- oder Magnetsensoren können verwendet werden, um einen Wandler 12 zu bilden, z. B. einen Schallempfänger, -sender oder -sendeempfänger (ein kombinierter Empfänger und Sender).
Wie durch 1 ferner dargestellt, umfasst die Vorrichtung 10 eine Steuereinheit 14, die mit dem Wandler 12 gekoppelt ist. Bei Ausführungsbeispielen kann die Steuereinheit 14 implementiert sein unter Verwendung von einer oder mehreren Verarbeitungseinheiten, einer oder mehreren Verarbeitungsvorrichtungen, jeglichem Mittel zum Verarbeiten, z. B. einem Prozessor, einem Computer oder einer programmierbaren Hardwarekomponente, die mit entsprechend angepasster Software wirksam ist. Anders ausgedrückt, die beschriebenen Funktionen der Steuereinheit 14 können auch in Software implementiert werden, die dann auf einer oder mehreren programmierbaren Hardwarekomponenten ausgeführt wird. Solche Hardwarekomponenten können einen Allzweckprozessor, einen Digitalsignalprozessor (DSP; DSP = Digital Signal Processor), einen Mikrocontroller, eine feldprogrammierbare Logikanordnung (FPGA; FPGA = Field Programmable Gate Array), eine programmierbare Logikvorrichtung, eine programmierbare Array-Logik (PAL; PAL = Programmable Array Logic) etc. umfassen. Bei Ausführungsbeispielen kann die Steuereinheit 14 auch unter Verwendung einer oder mehrerer anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (ASIC; ASIC = Application Specific Integrated Circuit) implementiert sein.
Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Steuereinheit 14 ausgebildet zum Bereitstellen eines ersten elektrischen Signals an den Wandler 12, basierend auf dem der Wandler 12 ein akustisches Sendesignal bereitstellt. Die Steuereinheit 14 ist ferner ausgebildet zum Erhalten eines zweiten elektrischen Signals von dem Wandler 12. Das zweite elektrische Signal basiert auf einer reflektierten Version des akustischen Sendesignals. Die Steuereinheit 14 ist ferner ausgebildet zum Verarbeiten des zweiten elektrischen Signals, um die Information zu erhalten, die die Profiltiefe 20 des Reifens 30 anzeigt. Wie in 1 gezeigt, ist die Profiltiefe 20 hier als eine Höhe des Profils oder Musters des Reifens 30 definiert, die allerdings ein in diesem Ausführungsbeispiel verwendetes Beispiel ist. Es ist anzumerken, dass es andere Metriken gibt, die auch als eine Information, die die Reifenprofiltiefe anzeigt, dienen können, z. B. die Dicke einer Wand des Reifens in radialer Richtung, eine Tiefe von Aussparungen in dem Reifen 30 etc.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung einen Sender 16 (optional in 1 durch eine Verwendung von gestrichelten Linien gezeigt), um eine Reifenprofiltiefeninformation an einen Empfänger des Fahrzeugs (z. B. als Teil einer elektronischen Steuereinheit (ECU; ECU = Electronic Control Unit)) zu übertragen. Der Sender 16 ist mit der Steuereinheit 14 gekoppelt, optional über eine Schnittstelle 18, die nachfolgend beschrieben ist. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der Sender 16 Teil eines Sendeempfängers sein, der ausgebildet ist zum Senden und zum Empfangen, z. B. zum Empfangen einer Information von einer Steuerung in dem Fahrzeug, z. B. eines Auslösers zum Messen der Profiltiefe. Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele detailliert erläutert, von denen einige mehrere Vorrichtungen 10 verwenden, um eine Reifenprofiltiefeninformation an mehreren Positionen des Reifens 30 zu messen. Solche mehreren Vorrichtungen 10 können untereinander kommunizieren und sie können jeweils mit dem Fahrzeug, einer Steuerung von demselben, kommunizieren. Eine solche Kommunikation kann durch den Sender/Empfänger/Sendeempfänger 16 oder durch die optionale Schnittstelle 18, und die mit der Steuereinheit 14 und optional mit dem Sender/Empfänger/ Sendeempfänger 16 gekoppelt ist, durchgeführt werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Kommunikation zwischen den Vorrichtungen 10 andere Medien als die Kommunikation mit dem Fahrzeug verwenden, bei einigen Ausführungsbeispielen können die Kommunikation zwischen den Vorrichtungen und die Kommunikation mit dem Fahrzeug das gleiche Medium, z. B. eine Funkkommunikation, verwenden.
Der Sender/Empfänger/Sendeempfänger 16 kann implementiert sein als jegliches Mittel zum Senden, Empfangen oder Sendeempfangen, d. h. Empfangen und/oder Senden etc., ein oder mehrere Empfänger-, Sender- oder Sendeempfängereinheiten, ein oder mehrere Empfänger-, Sender- oder Sendeempfängervorrichtungen und er kann typische Empfänger-, Sender- und/oder Sendeempfängerkomponenten umfassen, z. B. ein oder mehrere Elemente der Gruppe von einem oder mehreren rauscharmen Verstärkern (LNAs; LNA = Low-Noise Amplifier), einem oder mehreren Leistungsverstärkern (PAs; PA = Power Amplifier), einem oder mehreren Filtern oder Filterschaltungsanordnungen, einem oder mehreren Diplexern, einem oder mehreren Duplexern, einem oder mehreren Analog-Digital-Wandlern (A/D; A/D = Analog-to-Digital), einem oder mehreren Digital-Analog-Wandlern (D/A; D/A = Digital-to-Analog), einem oder mehreren Modulatoren oder Demodulatoren, einem oder mehreren Mischern, einer oder mehreren Antennen, einer oder mehreren Spulen etc.
Bei einem weiteren Beispiel ist die Steuereinheit 14 ausgebildet zum Bereitstellen der Information, die die Profiltiefe 20 des Reifens 30 anzeigt, an den Sender 16, der die Information dann an die Fahrzeugsteuerung, z. B. eine ECU, überträgt. Die Schnittstelle 18 kann optional dazu dienen, Information mit einer anderen Vorrichtung zu kommunizieren, um eine Information zu erhalten, die eine Profiltiefe 20 eines Reifens 30 anzeigt. Die Steuereinheit 14 ist dann ausgebildet zum Steuern der Schnittstelle 18. Bei Ausführungsbeispielen kann die Schnittstelle 18 ausgebildet sein zum Senden und/oder zum Empfangen einer Information von einer anderen Vorrichtung unter Verwendung von Schall-, Licht-oder Funkkommunikation. Es ist anzumerken, dass innerhalb des Reifens eine Kommunikation zwischen Vorrichtungen weniger komplex ist (Sichtlinienkommunikation, alle Vorrichtungen sind der gleichen Bewegung ausgesetzt, stabile relative Positionen etc.) als eine Kommunikation vom Inneren des Reifens 30 nach außerhalb des Reifens 30, z. B. an einen Empfänger an dem Fahrzeug.
Die Steuereinheit 14 ist ausgebildet zum Sammeln von Reifenprofiltiefeninformation von einer Mehrzahl von Reifenprofilmessvorrichtungen unter Verwendung der Schnittstelle 18 bei einem weiteren Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung 10 nimmt eine Master-Kommunikationsrolle ein (sammelt und leitet Information weiter), während andere Vorrichtungen eine Slave-Rolle einnehmen (stellen die Information an die Master-Vorrichtung bereit). Die (Master-)Vorrichtung 10 verarbeitet die Reifenprofiltiefeninformation von der Mehrzahl von Reifenprofilmessvorrichtungen, um die Information zu erhalten, die die Profiltiefe anzeigt. Die Information, die die Profiltiefe anzeigt, kann somit bei einigen Ausführungsbeispielen eine Kombination oder eine Auswahl der entsprechenden Informationen von der Mehrzahl von Vorrichtungen sein. Die Steuereinheit 14 kann ausgebildet sein zum Bereitstellen der gesammelten Information an eine weitere Steuerkomponente (z. B. einen Empfänger oder eine ECU) des Fahrzeugs. Bei einigen Ausführungsbeispielen leitet die Vorrichtung 10 die von den anderen Vorrichtungen erhaltene Information möglicherweise nur weiter, und eine Kombination oder Verarbeitung der Information kann nachfolgend durch eine andere Instanz, z. B. eine ECU des Fahrzeugs, durchgeführt werden.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Steuereinheit 14 ausgebildet zum Erhalten einer Information darüber, ob eine Reifenprofiltiefeninformation über die Schnittstelle 18 gesammelt oder bereitgestellt werden soll. Die Steuereinheit 14 kann eine Anweisung über die Schnittstelle 18 (und möglicherweise weiter über den Sendeempfänger / Empfänger 16) empfangen. Damit können Reifenprofiltiefenmessungen ausgelöst werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen können diese Messungen periodisch oder basierend auf bestimmten Ereignissen, z. B. dem Start des Motors eines Fahrzeugs, eine Reifendruckmessung wird ausgeführt etc., durchgeführt werden. Der Wandler 12 kann ausgebildet sein zum Erzeugen des akustischen Sendesignals basierend auf einem Auslöser von der Steuereinheit 14. Ein solcher Auslöser kann ein einfacher Impuls oder ein einzelnes Bit sein, der/das den Wandler 12 auslöst, um das akustische Sendesignal zu erzeugen, das ein akustischer Impuls, eine Wellenform, eine Sequenz von Impulsen oder Wellenformen, ein Chirp (linearer frequenzmodulierter Sinuszug), ein Signalblock etc. sein kann. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das akustische Signal eine akustische Kopie des ersten elektrischen Signals sein, und der Wandler 12 kann nur zwischen elektrischem und akustischem Bereich innerhalb der jeweiligen Frequenzbereiche umwandeln. Ferner kann der Wandler 12 einen separaten akustischen Sender 12a (zum Senden des akustischen Sendesignals) und einen Empfänger 12b (zum Empfangen der reflektierten Version des akustischen Sendesignals) umfassen, wie durch die gestrichelten Linien in 1 angezeigt. Somit sind beide Optionen für den Wandler 12 denkbar: separate Module für ein akustisches Senden 12a und Empfangen 12b oder ein einzelnes Modul (z. B. eine einzelne Membran oder ein Kristall oder eine piezoelektrische Vorrichtung).
2 stellt ein anderes Ausführungsbeispiel eines Reifens 30 mit einem Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 10 dar, um eine Information zu erhalten, die eine Profiltiefe 20 eines Reifens 30 anzeigt. 2 zeigt einen Querschnitt des Reifens 30 ähnlich zu 1. In 2 ist die Vorrichtung 10 auf der Innenseite des Reifens 30 befestigt, wobei eine Seite eines elektro-akustischen Wandlers 12 in mechanischem Kontakt mit der Innenseite des Reifens 30 ist und die andere Seite des elektro-akustischen Wandlers 12 mit einer Steuereinheit 14 gekoppelt ist. Der Wandler 12 ist ausgebildet zum Erzeugen des akustischen Sendesignals und zum Empfangen der reflektierten Version des akustischen Sendesignals. Die gemessenen Distanzen sind durch einen Pfeil 40 in 2 angezeigt und werden nachfolgend anhand von 3 weiter detailliert erörtert. Der Pfeil 40 zeigt, dass die Innenseite des Reifenmaterials gemessen werden soll. Eine gestrichelte Linie 50 in 2 zeigt die Karkasse des Reifens 30 und ihre axiale Erstreckung an. Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Wandler 12 ausgebildet zum Emittieren eines Ultraschall-Signalblocks als das akustische Sendesignal und zum Empfangen von Reflexionen des Signalblocks als reflektierte Version des akustischen Sendesignals. Der Wandler 12 ist ferner ausgebildet zum Wandeln der reflektierten Version des akustischen Sendesignals in das zweite elektrische Signal.
3 zeigt weitere Einzelheiten des Ausführungsbeispiels der Vorrichtung 10, wie in 2 beschrieben. 3 stellt ferner unterschiedliche Reflexionen in dem Reifen 30 dar. 3 zeigt einen vergrößerten Abschnitt des Reifens 30 mit der Karkasse 50 und der Vorrichtung 10 (umfassend einen elektro-akustischen Wandler 12 und eine Steuereinheit 14). In 3 ist die innere Oberfläche 60 des Reifens 30 unten gezeigt und die äußere Oberfläche 70 des Reifens 30 ist oben gezeigt. Die Profiltiefe 20 des Reifens 30 bei diesem Ausführungsbeispiel ist als die Distanz zwischen der äußeren Oberfläche 70 und dem Boden des Profils 80 definiert.
Bei dem durch 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Steuereinheit 14 ausgebildet zum Bestimmen von mehreren Reflexionen des akustischen Sendesignals in dem zweiten elektrischen Signal. Die Steuereinheit 14 ist ferner ausgebildet zum Bestimmen einer Information über die Profiltiefe 20 (eine Information, die die Profiltiefe anzeigt) basierend auf einer relativen zeitlichen Lage der mehreren Reflexionen in dem zweiten elektrischen Signal. Die Profiltiefe wird durch Schall gemessen. Der elektroakustische Wandler 12 sitzt an der inneren Oberfläche 60 des Reifens 30 und ist mit der Steuereinheit 14 verbunden. Die Steuereinheit 14 regt den Wandler 12 mit dem ersten elektrischen Signal an und der Wandler wandelt das elektrische Signal in ein mechanisches/akustisches Signal um, wie dies durch den Pfeil 1 in 3 referenziert ist. Dieses mechanische Signal läuft als ein Körperschall durch den Reifen 30. Es wird an Inhomogenitäten in dem Reifen 30 und an der äußeren Oberfläche 70 des Reifens 30 reflektiert. Der reflektierte Schall, der zu dem Wandler 12 zurückkommt, wird durch den Wandler 12 zu dem zweiten elektrischen Signal umgewandelt. Die Steuereinheit 14 verarbeitet dieses Signal, um die Profiltiefe zu bestimmen. Diese Information wird dann an einen Empfänger in dem Auto gesendet, z. B. unter Verwendung eines Senders 16 und optional über eine Schnittstelle 18, vgl. 1. Im Allgemeinen kann es bei Ausführungsbeispielen exakt einen elektroakustischen Wandler 12 geben, der als ein Erzeuger von Schall und als ein Empfänger von Schall agiert. Das erste und das zweite elektrische Signal kann dann über die gleiche elektrische Zwischenverbindung übertragen werden.
Bei einigen Ausführungsbeispielen kann es einen oder mehrere Wandler geben, die als ein Erzeuger von Schall agieren, und einen oder mehrere Wandler, die als ein Empfänger von Schall agieren. Die Vorrichtung 10 kann dann eine Mehrzahl von Wandlern 12 umfassen, die ausgebildet ist zum Bereitstellen einer Mehrzahl von akustischen Sendesignalen, und ausgebildet ist zum Erhalten einer Mehrzahl von reflektierten Versionen der Mehrzahl von akustischen Sendesignalen. Wie oben dargelegt wurde, kann eine Interkommunikation zwischen den Wandlern aus der Mehrzahl von Wandlern stattfinden. Dies kann in der Art eines Ad-hoc-Netzes sein, wobei die Wandler dahingehend koordiniert sind, wann eine Information zu messen ist und/oder zu kommunizieren ist. Mögliche Szenarien sind, dass eine Vorrichtung die Rolle eines Master-Knotens spielt, der die anderen koordiniert oder anweist, möglicherweise auch Information von den anderen Knoten sammelt und/oder verarbeitet, bevor er sie an einen Empfänger des Fahrzeugs weiterleitet. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Mehrzahl von Wandlern einer Mehrzahl von unabhängigen Vorrichtungen entsprechen oder Vorrichtungen, die durch eine andere Instanz, z. B. eine ECU, oder eine andere Vorrichtung in oder an dem Reifen 30, z. B. ein TPMS, koordiniert werden. Anders ausgedrückt, jede Einheit oder Vorrichtung 10 kann individuell mit einem Empfänger in dem Auto kommunizieren. Die Einheiten oder Vorrichtungen 10 in dem Reifen 30 können mit einer dedizierten (Master-)Einheit in dem Reifen 30 kommunizieren. Diese dedizierte Einheit kann Information von den anderen Einheiten sammeln und dieselbe an den Empfänger in dem Auto übertragen. Die Zuweisung „dedizierte Einheit“ ist nicht zwingend auf eine Einheit festgelegt. Die Zuweisung kann sich abhängig von der Situation ändern. Im Falle einer festgelegten Zuweisung benötigen andere Einheiten nicht zwingend einen RF-Sender, um mit dem Empfänger in dem Auto zu kommunizieren.
Bei dem Ausführungsbeispiel in 3 wird die Messung auf ähnliche Weise durchgeführt wie in medizinischen Ultraschallscannern oder medizinischen Anwendungen, die einen kurzen Ultraschall-Signalblock emittieren, wie durch 1 in 3 referenziert, die Reflexionen dieses Signalblocks empfangen, die an jeglicher Inhomogenität des gescannten Objekts erzeugt werden, wie durch Bezugszeichen 2, 3 und 4 in 3 angezeigt und berechnen aus den empfangenen Signalen die mechanischen Abmessungen des gescannten Objekts. In 3 zeigt Bezugszeichen 1 die Emission des Signalblocks an, 2 zeigt eine Reflexion an der Karkasse 50 an, 3 zeigt eine Reflexion an dem Boden des Profils 80 an und 4 zeigt eine Reflexion an der äußeren Oberfläche 70 des Reifens 30 an. Bei weiteren Ausführungsbeispielen oder Umständen kann es mehr oder weniger Reflexionen geben.
Die Schallgeschwindigkeit durch das Gummimaterial des Reifens 30 kann von Temperatur, von dem Alter des Reifens 30 und von anderen Faktoren abhängen. Die Steuereinheit 14 kann ausgebildet sein zum Bestimmen der Information, die die Profiltiefe anzeigt, basierend auf einem oder mehreren Elementen der Gruppe von Temperaturinformation, Alterungsinformation des Reifens 30, Materialinformation, Typinformation, Druckinformation, Bodenoder Straßenbelagsinformation. Diese Faktoren können die Messung beeinflussen und können berücksichtigt werden. Die konstante Distanz zu der Karkasse 50 oder zu dem Boden des Profils 80, was nicht so sehr durch Abnutzung und Abrasion beeinflusst wird wie die äußere Oberfläche 70 des Reifens 30 (Emission 1 gegenüber Reflexionen 2 und 3), kann verwendet werden, um die Messung der Profiltiefe 20 zu kalibrieren (Reflexion 4 gegenüber Reflexion 3). Die Steuereinheit 14 kann ausgebildet sein zum Bestimmen einer Information, die die Tiefe einer Karkasse 50 des Reifens 30 anzeigt. Die Steuereinheit 14 ist ausgebildet zum Bestimmen der Information, die die Profiltiefe 20 anzeigt, basierend auf der Information, die die Tiefe der Karkasse 50 anzeigt.
Die Reflexion an dem Boden des Profils kann davon abhängen, ob dieser Bereich in der Luft ist oder im Wasser getaucht ist. Während des Fahrens, wenn sich der Reifen dreht, kann durch ein Vergleichen der Reflexion vor einem Bodenkontakt mit der Reflexion während eines Bodenkontakts die Anwesenheit von Wasser auf der Straße detektiert werden. Bei einem solchen Ausführungsbeispiel ist die Steuereinheit 14 ausgebildet zum Bestimmen einer Information, die eine Anwesenheit von Wasser auf dem Reifen 30 anzeigt durch ein Vergleichen einer Reflexion vor dem Bodenkontakt des Reifens 30 mit einer Reflexion während des Bodenkontakts des Reifens 30.
Die Messung selbst kann bei Ausführungsbeispielen auf unterschiedliche Weise durchgeführt werden. Zum Beispiel kann die Messung durchgeführt werden durch ein Anregen einer Resonanz, einer stehenden Schallwelle zwischen der inneren 60 und äußeren Reifenoberfläche 70, und durch ein Messen ihrer Frequenz. Diese Frequenz kann davon abhängen, ob der Teil des Reifens 30, an dem sich die Profiltiefenmesseinheit oder die Vorrichtung 10 befindet, mit der Straße in Kontakt ist oder nicht. Die absoluten und die relativen Werte der Resonanzfrequenzen können bewertet werden, um die Profiltiefe 20 zu berechnen. Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Steuereinheit 14 ausgebildet zum Anregen einer stehenden Schallwelle zwischen der inneren 60 und einer äußeren Reifenoberfläche 70. Die Steuereinheit 14 ist ausgebildet zum Bestimmen einer Resonanzfrequenz der stehenden Welle, und die Steuereinheit 14 ist ferner ausgebildet zum Bestimmen, ob ein gemessener Teil des Reifens 30 mit dem Boden in Kontakt ist. Eine solche Detektion kann zum Beispiel mittels von Beschleunigungssensoren oder durch ein Analysieren eines Ausgangssignals eines Energie-Erzeuger-Wandlers (energy harvester) durchgeführt werden.
Es kann eine oder mehr als eine Profiltiefenmesseinheit oder Vorrichtung 10 geben, die sich in einem Reifen 30 befinden. Falls sich mehr als eine Profiltiefenmesseinheit oder Vorrichtung 10 in einem Reifen 30 befinden, können die Einheiten Information über Schall, über Licht oder über Funk austauschen. Die Schnittstelle 18 kann dann entsprechend an das Kommunikationsmedium angepasst werden, möglicherweise auch unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Ausbreitungscharakteristika der jeweiligen Medien, und innerhalb des Reifens 30. Die Steuereinheit 14 der Vorrichtung 10 oder Profiltiefenmesseinheit kann mit einem TPMS-Modul kombiniert sein oder in demselben integriert sein, das die Radeinheit eines TPMS ist, sodass die Profiltiefenmessergebnisse über den RF-Sender des TPMS-Systems übertragen werden können. Die Steuereinheit 14 ist bei einem weiteren Ausführungsbeispiel somit Teil eines TPMS. TPMS sind entworfen, um den Luftdruck innerhalb von Luftreifen auf verschiedenen Fahrzeugtypen zu überwachen. Daher werden Drucksensoren in den Reifen verwendet und das System kann die Reifendruckinformation an den Fahrer des Fahrzeugs berichten.
Eine drahtlose Übertragung kann verwendet werden, um Information über die Druckdaten an eine zentralisierte Empfängerkomponente in dem Fahrzeug zu übertragen, und zumindest bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Reifenprofiltiefeninformation damit übertragen werden. Eine solche Konfiguration kann es dem System ermöglichen, Druckverluste der Reifen und den Profiltiefenstatus an den Fahrer zu berichten oder zu signalisieren. Einige bekannte TPMSs stellen zusätzlich zu der Druckinformation eine Lokalisierungsinformation über den Reifen 30 oder das Rad bereit, um einem Fahrer eines Fahrzeugs die Position eines Rads mit einem Druckverlust anzuzeigen, und dies kann der Fall bei der Reifenprofiltiefeninformation sein. 1 bis 3 stellen auch ein Ausführungsbeispiel eines Reifens 30 dar, der die Vorrichtung 10 umfasst. Die Vorrichtung 10 ist auf die innere Oberfläche 60 des Reifens 30 geklebt. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Vorrichtung 10 in einer Halterung des Reifens 30 oder einem Rad, das den Reifen 30 trägt, befestigt sein. Die Profiltiefenmesseinheit oder Vorrichtung 10 (Wandler 12 und Steuereinheit(en) 14) kann auf die innere Oberfläche 60 des Reifens 30 geklebt sein oder kann in eine Halterung hineingesteckt sein, wie zum Befestigen der TPMS-Module verwendet wird.
Die durch den elektroakustischen Wandler 12 erzeugten Signale, wenn der Reifen 30 auf die Straße trifft und diese verlässt, können verwendet werden, um die Profiltiefenmesseinheit oder Vorrichtung 10 oder ein TPMS-System, das verwendet wird, um die durch die Profiltiefenmesseinheit oder Vorrichtung erfasste Information zu übertragen, durch ein Energie-Ernten (energy harvesting) mit Leistung zu versorgen. Die Vorrichtung kann dann ferner ausgebildet sein zum Umwandeln einer mechanischen Energie von einer Reifenverformung in eine elektrische Energie zum Leistungsversorgen der Vorrichtung 10, z. B. unter Verwendung eines Energie-Erzeuger-Wandlers. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann der Wandler 12 ebenso als Energie-Erzeuger-Wandler dienen. Zum Beispiel können die Verformungen des Reifens beim Drehen in und ohne Kontakt mit dem Boden verwendet werden, um elektrische Signale zu erzeugen, die verwendet werden können, um die Vorrichtung 10 oder zusätzlich oder alternativ auch andere Vorrichtungen, z. B. ein TMPS, mit Leistung zu versorgen. Ausführungsbeispiele können in eine Radeinheit eines direkten TPMS integriert sein, die auch die Messungen auslösen kann und die Messergebnisse an einen Empfänger in dem Auto übertragen kann. Ein anderes Ausführungsbeispiel ist daher ein TPMS, das eine Vorrichtung 10 umfasst.
An dem Fahrzeug kann die aktuelle Profiltiefe dem Fahrer angezeigt werden, und sie kann auch verwendet werden, um die Regelung der Fahrzeugdynamik an die Profiltiefe anzupassen. Auch aus Sicherheitsgründen oder um den gesetzlichen Vorschriften zu entsprechen, kann dem Fahrer ein Hinweis zum Auswechseln des Reifens 30 gegeben werden. Wenn Wasser auf der Straße detektiert wird, kann der Fahrer gewarnt werden, um die Geschwindigkeit entsprechend anzupassen, und die Fahrzeugdynamik kann auch entsprechend dieser Information angepasst werden.
Ultraschallbilder können z. B. auf ähnliche Weise wie in medizinischer Standardausrüstung erzeugt werden. Die Anforderungen zum Messen der Profiltiefe eines Reifens 30 sind im Vergleich zu medizinischen Anforderungen etwas gelockerter.
4 stellt ein Blockdiagramm eines Flussdiagramms eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Erhalten einer Information dar, die eine Profiltiefe 20 eines Reifens 30 eines Fahrzeugs anzeigt. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen 42 eines ersten elektrischen Signals und ein Bereitstellen 44 eines akustischen Sendesignals basierend auf dem ersten elektrischen Signal. Das Verfahren umfasst ferner ein Erhalten 46 eines zweiten elektrischen Signals. Das zweite elektrische Signal basiert auf einer reflektierten Version des akustischen Sendesignals. Das Verfahren umfasst ferner ein Verarbeiten 48 des zweiten elektrischen Signals zum Erhalten einer Information, die die Profiltiefe 20 des Reifens 30 anzeigt.
Ein anderes Ausführungsbeispiel ist ein Computerprogramm mit einem Programmcode auf einem nichttransistorischen Medium zum Durchführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder auf einem Prozessor ausgeführt wird, von einem der obigen Verfahren.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist ein computerlesbares Speichermedium, das Anweisungen speichert, die bei Ausführungen durch einen Computer verursachen, dass der Computer eines der hierin beschriebenen Verfahren implementiert. Andere Ausführungsbeispiele sind ein Computerprogramm oder ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode zum Durchführen eines der oben beschriebenen Verfahren, wenn das Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt auf einem Prozessor, einem Computer oder einer programmierbaren Hardware ausgeführt wird.
Ein Fachmann würde leicht erkennen, dass Schritte verschiedener oben beschriebener Verfahren durch programmierte Computer durchgeführt werden können. Hierbei sollen einige Ausführungsbeispiele auch Programmspeichervorrichtungen, z. B. Digitaldatenspeichermedien, abdecken, die maschinen- oder computerlesbar sind und maschinenausführbare oder computerausführbare Programme von Anweisungen codieren, wobei die Anweisungen einige oder alle der Schritte der oben beschriebenen Verfahren durchführen. Die Programmspeichervorrichtungen können z. B. Digitalspeicher, magnetische Speichermedien wie beispielsweise Magnetplatten und Magnetbänder, Festplattenlaufwerke oder optisch lesbare Digitaldatenspeichermedien sein. Die Ausführungsbeispiele sollen auch Computer programmiert zum Durchführen der Schritte der oben beschriebenen Verfahren oder (feld-)programmierbare Logik-Arrays ((F)PLA = (Field) Programmable Logic Arrays) oder (feld-)programmierbare Gate-Arrays ((F)PGA = (Field) Programmable Gate Arrays) programmiert zum Durchführen der Schritte der oben beschriebenen Verfahren abdecken.
Durch die Beschreibung und Zeichnungen werden nur die Grundsätze der Erfindung dargestellt. Es versteht sich daher, dass der Fachmann verschiedene Anordnungen ableiten kann, die, obwohl sie nicht ausdrücklich hier beschrieben oder dargestellt sind, die Grundsätze der Erfindung verkörpern und in ihrem Sinn und Rahmen enthalten sind. Weiterhin sollen alle hier aufgeführten Beispiele grundsätzlich nur Lehrzwecken dienen, um den Leser beim Verständnis der Grundsätze der Erfindung und der durch den (die) Erfinder beigetragenen Konzepte zur Weiterentwicklung der Technik zu unterstützen, und sollen als ohne Begrenzung solcher besonders aufgeführten Beispiele und Bedingungen dienend aufgefasst werden. Weiterhin sollen alle hiesigen Aussagen über Grundsätze, Aspekte und Ausführungsbeispiele der Erfindung wie auch besondere Beispiele derselben deren Entsprechungen umfassen.
Die Funktionen der verschiedenen, in den Figuren gezeigten Elemente, einschließlich jeder als „Mittel“ bezeichneter Funktionsblöcke, können durch die Verwendung dedizierter Hardware wie beispielsweise „eines Prozessors“, „eines Sensors“, „einer Steuerung“, „eines Senders“, „eines Empfängers“ etc. wie auch als Hardware fähig der Ausführung von Software in Verbindung mit zugehöriger Software bereitgestellt werden. Bei Bereitstellung durch einen Prozessor können die Funktionen durch einen einzigen dedizierten Prozessor, durch einen einzelnen geteilten Prozessor oder durch eine Vielzahl einzelner Prozessoren bereitgestellt werden, von denen einige gemeinschaftlich verwendet sein können. Weiterhin soll ausdrückliche Verwendung des Begriffs „Prozessor“ oder „Steuerung“ nicht als ausschließlich auf zur Ausführung von Software fähige Hardware bezogen ausgelegt werden, und kann implizit ohne Begrenzung Digitalsignalprozessor-(DSP-)Hardware, Netzprozessor, anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), feldprogrammierbare Logikanordnung (FPGA), Nurlesespeicher (ROM – Read Only Memory) zum Speichern von Software, Direktzugriffsspeicher (RAM – Random Access Memory) und nichtflüchtige Speichervorrichtung (storage) einschließen. Auch kann sonstige Hardware, herkömmliche und/oder kundenspezifische, eingeschlossen sein. In ähnlicher Weise sind jegliche in den Figuren gezeigten Schalter nur konzeptionell. Ihre Funktion kann durch den Betrieb einer Programmlogik, durch dedizierte Logik, durch die Interaktion einer Programmsteuerung und dedizierter Logik, oder sogar manuell durchgeführt werden, wobei die bestimmte Technik durch den Implementierer auswählbar ist, wie insbesondere aus dem Zusammenhang genauer verstanden.
Der Fachmann sollte verstehen, dass alle hiesigen Blockschaltbilder konzeptmäßige Ansichten beispielhafter Schaltungen darstellen, die die Grundsätze der Erfindung verkörpern. Auf ähnliche Weise versteht es sich, dass alle Flussdiagramme, Ablaufdiagramme, Zustandsübergangsdiagramme, Pseudocode und dergleichen verschiedene Prozesse darstellen, die im Wesentlichen in computerlesbarem Medium dargestellt und so durch einen Computer oder Prozessor ausgeführt werden, ungeachtet dessen, ob ein solcher Computer oder Prozessor ausdrücklich dargestellt ist.
Weiterhin sind die nachfolgenden Ansprüche hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wo jeder Anspruch als getrenntes Ausführungsbeispiel für sich stehen kann. Wenn jeder Anspruch als getrenntes Ausführungsbeispiel für sich stehen kann, ist zu beachten, dass – obwohl ein abhängiger Anspruch sich in den Ansprüchen auf eine besondere Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen beziehen kann – andere Ausführungsbeispiele auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen Anspruchs einschließen können. Diese Kombinationen werden hier vorgeschlagen, sofern nicht angegeben ist, dass eine bestimmte Kombination nicht beabsichtigt ist. Weiterhin sollen auch Merkmale eines Anspruchs für jeden anderen unabhängigen Anspruch eingeschlossen sein, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt abhängig von dem unabhängigen Anspruch gemacht ist.
Es ist weiterhin zu beachten, dass in der Beschreibung oder in den Ansprüchen offenbarte Verfahren durch eine Vorrichtung mit Mitteln zum Durchführen jedes der jeweiligen Schritte dieser Verfahren implementiert sein können.
Weiterhin versteht es sich, dass die Offenbarung vielfacher, in der Beschreibung oder den Ansprüchen offenbarter Schritte oder Funktionen nicht als in der bestimmten Reihenfolge befindlich ausgelegt werden sollte. Durch die Offenbarung von vielfachen Schritten oder Funktionen werden diese daher nicht auf eine bestimmte Reihenfolge begrenzt, es sei denn, dass diese Schritte oder Funktionen aus technischen Gründen nicht austauschbar sind.
Weiterhin kann in einigen Ausführungsbeispielen ein einzelner Schritt mehrere Teilschritte einschließen oder in diese aufgebrochen werden. Solche Teilschritte können eingeschlossen sein und Teil der Offenbarung dieses Einzelschritts sein, sofern sie nicht ausdrücklich ausgeschlossen sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 20216290 U1 [0005]
US 8578767 B2 [0005]

Claims

Eine Vorrichtung (10) zum Erhalten einer Information, die eine Profiltiefe (20) eines Reifens (30) eines Fahrzeugs anzeigt, umfassend einen Wandler (12) zum Bereitstellen von akustischen Signalen basierend auf elektrischen Signalen und umgekehrt; und eine Steuereinheit (14), die mit dem Wandler (12) gekoppelt ist, wobei die Steuereinheit (14) ausgebildet ist zum Bereitstellen eines ersten elektrischen Signals an den Wandler (12), basierend auf dem der Wandler (12) ein akustisches Sendesignal bereitstellt, Erhalten eines zweiten elektrischen Signals von dem Wandler (12), wobei das zweite elektrische Signal auf einer reflektierten Version des akustischen Sendesignals basiert, und Verarbeiten des zweiten elektrischen Signals, um die Information zu erhalten, die die Profiltiefe (20) des Reifens (30) anzeigt.
Die Vorrichtung (10) gemäß Anspruch 1, ferner umfassend einen Sender (16), um die Reifenprofiltiefeninformation an einen Empfänger des Fahrzeugs zu übertragen, wobei der Sender (16) mit der Steuereinheit (14) gekoppelt ist, und wobei die Steuereinheit (14) ausgebildet ist zum Bereitstellen der Information, die die Profiltiefe (20) des Reifens (30) anzeigt, an den Sender (16).
Die Vorrichtung (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Schnittstelle (18), um Information mit einer anderen Vorrichtung zu kommunizieren, um eine Information zu erhalten, die eine Profiltiefe (20) eines Reifens (30) anzeigt, und wobei die Steuereinheit (14) ausgebildet ist zum Steuern der Schnittstelle (18).
Die Vorrichtung (10) gemäß Anspruch 3, wobei die Schnittstelle (18) ausgebildet ist zum Senden und/oder Empfangen einer Information von einer anderen Vorrichtung unter Verwendung von Schall-, Licht- oder Funkkommunikation.
Die Vorrichtung (10) gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei die Steuereinheit (14) ausgebildet ist zum Sammeln von Reifenprofiltiefeninformation von einer Mehrzahl von Reifenprofilmessvorrichtungen unter Verwendung der Schnittstelle (18) und zum Verarbeiten der Reifenprofiltiefeninformation von der Mehrzahl von Reifenprofilmessvorrichtungen, um die Information zu erhalten, die die Profiltiefe anzeigt, und/oder wobei die Steuereinheit (14) ferner ausgebildet ist zum Bereitstellen der gesammelten Information an eine weitere Steuerkomponente des Fahrzeugs.
Die Vorrichtung (10) gemäß Anspruch 3 bis 5, wobei die Steuereinheit (14) ausgebildet ist zum Erhalten einer Information darüber, ob eine Reifenprofiltiefeninformation über die Schnittstelle (18) gesammelt oder bereitgestellt werden soll.
Die Vorrichtung (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Wandler (12) ausgebildet ist zum Erzeugen des akustischen Sendesignals basierend auf einem Auslöser von der Steuereinheit (14).
Die Vorrichtung (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Wandler (12) ausgebildet ist zum Erzeugen des akustischen Sendesignals und zum Empfangen der reflektierten Version des akustischen Sendesignals.
Die Vorrichtung (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Wandler (12) einen akustischen Empfänger (12b) umfasst, um die reflektierte Version des akustischen Sendesignals zu empfangen.
Die Vorrichtung (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend eine Mehrzahl von Wandlern (12), die ausgebildet ist zum Bereitstellen einer Mehrzahl von akustischen Sendesignalen, und ausgebildet ist zum Erhalten eine Mehrzahl von reflektierten Versionen der Mehrzahl von akustischen Sendesignalen.
Die Vorrichtung (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche wobei der Wandler (12) ausgebildet ist zum Emittieren eines Ultraschall-Signalblocks als das akustische Sendesignal und zum Empfangen von Reflexionen des Signalblocks als reflektierte Version des akustischen Sendesignals, wobei der Wandler (12) ferner ausgebildet ist zum Wandeln der reflektierten Version des akustischen Sendesignals in das zweite elektrische Signal.
Die Vorrichtung (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (14) ausgebildet ist zum Bestimmen von mehreren Reflexionen des akustischen Sendesignals in dem zweiten elektrischen Signal, wobei die Steuereinheit (14) ausgebildet ist zum Bestimmen der Information, die die Profiltiefe anzeigt, basierend auf einer relativen zeitlichen Lage der mehreren Reflexionen in dem zweiten elektrischen Signal.
Die Vorrichtung (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (14) ausgebildet ist zum weiteren Bestimmen der Information, die die Profiltiefe anzeigt, basierend auf einem oder mehreren Elementen der Gruppe von Temperaturinformation, Alterungsinformation des Reifens (30), Materialinformation, Typinformation, Druckinformation, Straßen- oder Bodenbelagsinformation.
Die Vorrichtung (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (14) ausgebildet ist zum Bestimmen einer Information, die eine Tiefe einer Karkasse des Reifens (30) anzeigt, und wobei die Steuereinheit (14) ausgebildet ist zum Bestimmen der Information, die die Profiltiefe anzeigt, basierend auf der Information, die die Tiefe der Karkasse anzeigt.
Die Vorrichtung (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (14) ausgebildet ist zum Bestimmen einer Information, die eine Anwesenheit von Wasser auf dem Reifen (30) anzeigt, durch ein Vergleichen einer Reflexion bevor einem Bodenkontakt des Reifens (30) mit einer Reflexion während eines Bodenkontakts des Reifens (30).
Die Vorrichtung (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (14) ausgebildet ist zum Anregen einer stehenden Schallwelle zwischen einer inneren (60) und einer äußeren Reifenoberfläche (70), wobei die Steuereinheit (14) ausgebildet ist zum Bestimmen einer Resonanzfrequenz der stehenden Welle, und wobei die Steuereinheit (14) ferner ausgebildet ist zum Bestimmen, ob ein gemessener Teil des Reifens (30) mit dem Boden in Kontakt ist.
Die Vorrichtung (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, die ferner ausgebildet ist zum Umwandeln einer mechanischen Energie von einer Reifenverformung in eine elektrische Energie zum Leistungsversorgen der Vorrichtung (10).
Die Vorrichtung (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (14) Teil eines Reifendruckmesssystems ist.
Ein Reifen (30), umfassend die Vorrichtung (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche.
Der Reifen (30) gemäß Anspruch 19, wobei die Vorrichtung (10) auf eine innere Oberfläche (60) des Reifens (30) geklebt ist, oder wobei die Vorrichtung (10) in einer Halterung des Reifens (30) oder einem Rad, das den Reifen (30) trägt, befestigt ist.
Ein Reifendruckmesssystem, umfassend eine Vorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18.
Ein Verfahren zum Erhalten einer Information, die eine Profiltiefe (20) eines Reifens (30) eines Fahrzeugs anzeigt, umfassend Bereitstellen (42) eines ersten elektrischen Signals; Bereitstellen (44) eines akustischen Sendesignals basierend auf dem ersten elektrischen Signal; Erhalten (46) eines zweiten elektrischen Signals, wobei das zweite elektrische Signal auf einer reflektierten Version des akustischen Sendesignals basiert; und Verarbeiten (48) des zweiten elektrischen Signals, um die Information zu erhalten, die die Profiltiefe (20) des Reifens (30) anzeigt.
Ein Computerprogrammprodukt, umfassend ein computerlesbares Medium mit einem computerlesbaren Programmcode, der in demselben verkörpert ist, wobei der computerlesbare Programmcode ausgebildet ist zum Implementieren des Verfahrens gemäß Anspruch 22, wenn er auf einem Computer, einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente geladen wird.