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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die gegenständliche Offenbarung betrifft Fahrzeugreifentechnologie und genauer gesagt das Verfolgen von Reifenprofilverschleiß.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Viele Fahrzeugs benutzen Reifen zur Wechselwirkung mit der Erdoberfläche. Reifen umfassen häufig Profile auf der äußersten Schicht, die ausgestaltet sind, um die Erdoberfläche wirksam zu greifen und dem Rutschen zu widerstehen. Wenn die Reifen verwendet werden, neigen die Profile jedoch dazu, sich abzunutzen. Abgenutzte Profile werden beim Greifen der Erdoberfläche weniger wirksam und können dazu führen, dass das Fahrzeug rutscht, was einen potentiell gefährlichen Zustand erzeugt.
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Während eine Untersuchung manchmal Profilverschleiß erkennen lassen kann, ist es schwierig, Profilverschleiß mit einem hohen Maß an Genauigkeit durch Untersuchen der Reifen zu bestimmen. Beispielsweise ist es schwierig, sogar anhand einer gründlichen Untersuchung zu bestimmen, wie viel Profiltiefe verloren wurde, seitdem der Reifen neu war, und wieviel mehr Profiltiefe verloren werden könnte, bevor der Reifen unsicher oder illegal wird. Außerdem weisen viele Fahrzeugbetreiber nicht das Fachwissen auf, um eine angemessene Untersuchung selbst durchzuführen. Dies erschwert es Fahrzeugbetreibern, zu bestimmen, wann und ob sie ihre Reifen austauschen müssen.
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ABRISS DER ERFINDUNG
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Angesichts der oben beschriebenen Bedürfnisse, gibt es zumindest in einem Aspekt einen Bedarf für ein System und ein Verfahren zum Bestimmen von Reifenprofilverschleiß mit einem hohen Maß an Genauigkeit, der von einem Laien ohne Weiteres benutzt und herangezogen werden kann, um ihm mitzuteilen, wenn er die Reifen seines Fahrzeugs wechseln muss.
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In mindestens einem Aspekt betrifft die gegenständliche Technologie ein System zum Verfolgen von Profilverschleiß eines Reifens eines Fahrzeugs. Das System umfasst einen Prozessor, der konfiguriert ist, um einen neuen Reifendrehzahlwert (Nn) zu erhalten, der erwartete Drehungen des Reifens über eine eingestellte Strecke darstellt, wenn der Reifen neu wäre. Eine Positionsverfolgungsvorrichtung ist mit dem Fahrzeug gekoppelt und konfiguriert, um eine von dem Fahrzeug gefahrene Strecke zu verfolgen und die Strecke dem Prozessor zu melden. Ein Radgeschwindigkeitssensor ist mit dem Fahrzeug gekoppelt und konfiguriert, um Drehungen des Reifens zu verfolgen. Der Prozessor ist ferner konfiguriert, um: einen aktuellen Reifendrehzahlwert (Nc) zu bestimmen, der die Anzahl von Drehungen des Reifens über die eingestellte Strecke basierend auf Daten darstellt, die von der Positionsverfolgungsvorrichtung und den Radgeschwindigkeitssensoren empfangen werden; und einen Reifenprofilverschleißwert basierend auf dem neuen Reifendrehzahlwert und dem aktuellen Reifendrehzahlwert zu bestimmen. Eine Anzeigevorrichtung ist konfiguriert, um Vermerke basierend auf dem Reifenprofilverschleißwert anzuzeigen.
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In einigen Ausführungsformen ist der Prozessor ferner konfiguriert, um einen Drehzahlwert für abgenutzte Reifen (Nw) zu erhalten, der die erwarteten Drehungen des Reifens über die eingestellte Strecke darstellt, wenn der Reifen auf eine gewünschte Austauschbedingung abgenutzt wurde. Die gewünschte Austauschbedingung kann auf einer minimalen legalen Reifenprofiltiefe basiert werden. In einigen Fällen kann der Prozessor dann den Reifenprofilverschleißwert als einen Prozentsatz des Gesamtverschleißes zwischen einem neuen Reifen der gleichen Art und einem Reifen der gleichen Art bestimmen, der auf die gewünschte Austauschbedingung abgenutzt wurde. In einigen Fällen kann der Prozessor dann den Reifenprofilverschleißwert durch Interpolieren von Nc zwischen Nn und Nw bestimmen. Der Prozessor kann ferner konfiguriert sein, um Nc basierend auf Kompensationsvariablen vor dem Bestimmen des Reifenprofilverschleißwerts einzustellen.
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In einigen Ausführungsformen berücksichtigen die Kompensationsvariablen zumindest das folgende: Winkelgeschwindigkeit des Reifens; lineare Geschwindigkeit des Fahrzeugs; Lenkradwinkel; Straßenoberfläche; Reifenschlupf; Reifendruck; Reifentemperatur; und Fahrzeugmasse. In einigen Ausführungsformen sind mehrere Sensoren konfiguriert, um Werte der Kompensationsvariablen zu messen und dem Prozessor zu melden. Die Sensoren können umfassen: einen Lenkradwinkelsensor; einen Reifendrucküberwachungssensor; einen Fahrzeugmassensensor; und den Radgeschwindigkeitssensor.
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In einigen Ausführungsformen ist der Prozessor konfiguriert, um Nc basierend auf zumindest einiger der Kompensationsvariablen durch Bestimmen eines wirksamen Rollradius des Reifens einzustellen und Nc basierend auf dem wirksamen Rollradius einzustellen. Der Prozessor kann ferner konfiguriert sein, um Nn vor dem Bestimmen des Reifenprofilverschleißwerts durch Bestimmen eines wirksamen Rollradius eines neuen Reifens einzustellen und Nn basierend auf dem wirksamen Rollradius einzustellen.
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In mindestens einem Aspekt betrifft die gegenständliche Technologie ein Verfahren zum Verfolgen von Reifenprofilverschleiß eines Reifens eines Fahrzeugs. Das Verfahren umfasst das Bestimmen eines neuen Reifendrehzahlwerts (Nn), der erwartete Drehungen des Reifens über eine eingestellte Strecke darstellt, wenn der Reifen neu wäre. Die Bewegung des Fahrzeugs wird unter Verwendung einer Positionsverfolgungsvorrichtung verfolgt. Drehungen des Reifens werden unter Verwendung eines Radgeschwindigkeitssensors verfolgt. Ein aktueller Reifendrehzahlwert (Nc) wird bestimmt, der die Anzahl von Drehungen des Reifens über die eingestellte Strecke basierend auf Daten darstellt, die von der Positionsverfolgungsvorrichtung und dem Radgeschwindigkeitssensor empfangen wurden. Ein Reifenprofilverschleißwert wird basierend auf dem neuen Reifendrehzahlwert und dem aktuellen Reifendrehzahlwert bestimmt.
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In einigen Ausführungsformen wird ein Drehzahlwert für abgenutzte Reifen (Nw) bestimmt, der die erwarteten Drehungen des Reifens über die eingestellte Strecke darstellt, wenn der Reifen auf eine gewünschte Austauschbedingung abgenutzt wurde. Die gewünschte Austauschbedingung kann auf einer minimalen legalen Reifenprofiltiefe basieren. In einigen Ausführungsformen wird der Reifenprofilverschleißwert ferner basierend auf Nw bestimmt, wobei der Reifenprofilverschleißwert durch eine der folgenden Gleichungen bestimmt wird: ((Nc-Nn)/(Nw-Nn)) * 100%; ((Nw-Nc)/(Nw-Nn)) * 100%. In einigen Ausführungsformen wird vor dem Schritt des Bestimmens des Reifenprofilverschleißwerts Nc basierend auf Kompensationsvariablen eingestellt.
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In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Erhalten von Daten zur Verwendung beim Bestimmen von Kompensationsvariablen unter Verwendung von mindestens einem Sensor. Das Verfahren kann ebenfalls mindestens das folgende berücksichtigen: Winkelgeschwindigkeit des Reifens; lineare Geschwindigkeit des Fahrzeugs; Lenkradwinkel; Straßenoberfläche; Reifenschlupf; Reifendruck; Reifentemperatur; und Fahrzeugmasse. In einigen Ausführungsformen umfassen die Kompensationsvariablen eine Kombination von internen Eigenschaften des Reifens und externen Eigenschaften einer Umgebung, in der das Fahrzeug betrieben wird. Ferner kann man sich bei dem Schritt des Einstellens von Nc basierend auf Kompensationsvariablen auf die Kompensationsvariablen berufen, um einen wirksamen Rollradius des Reifens zu bestimmen, und Nc wird basierend auf dem wirksamen Rollradius eingestellt. In einigen Ausführungsformen wird vor dem Bestimmen des Reifenprofilverschleißwerts ein wirksamer Rollradius eines neuen Reifens berechnet und Nn wird basierend auf dem wirksamen Rollradius eingestellt.
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Figurenliste
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Damit der Fachmann, dem das offenbarte System betrifft, ohne weiteres versteht, wie dieses herzustellen und zu verwenden ist, kann Bezug auf die folgenden Zeichnungen genommen werden.
- 1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Systems gemäß der gegenständlichen Technologie.
- 2A ist eine Seitenansicht eines neuen Reifens für ein Fahrzeug.
- 2B ist eine Perspektivansicht eines Reifens von 2A.
- 3A ist eine Seitenansicht eines für ein Fahrzeug verwendeten Reifens.
- 3B ist eine Perspektivansicht des Reifens von 3A.
- 4 ist ein Blockdiagramm des Informationsflusses innerhalb eines Systems gemäß der gegenständlichen Technologie.
- 5 ist eine Beispielgraphik der Beziehung zwischen Profiltiefe und Reifendrehungen, die eine Anwendung der gegenständlichen Technologie veranschaulicht.
- 6 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Verfolgen von Reifenprofilverschleiß gemäß der gegenständlichen Technologie.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die gegenständliche Technologie überwindet viele der Probleme des Standes der Technik, die Drucksensoren zugeordnet sind. In kurzem Abriss stellt die gegenständliche Technologie ein System und Verfahren zum einfachen Verfolgen von Verschleiß auf den Profilen von Reifen durch indirekte Daten bereit. Der Profilverschleiß oder die Vermerke basierend auf dem Profilverschleiß werden einem Fahrzeugbetreiber angezeigt, was die Sicherheit verbessert, indem dem Betreiber ermöglicht wird, zu antizipieren, wann ein Reifenaustausch benötigt wird. Andere Vorteile und Merkmale der hier offenbarten Systeme und Verfahren werden einem Fachmann in der Technik aus der folgenden ausführlichen Beschreibung von bestimmten bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den Zeichnungen leichter ersichtlich werden, die repräsentative Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darlegen. Gleiche Bezugszeichen werden hier verwendet, um gleiche Teile zu bezeichnen. Ferner werden Wörter, welche die Orientierung bezeichnen, wie beispielsweise „obere“, „untere“, „distal“ und „proximal“, lediglich verwendet, um zu helfen, den Ort von Komponenten mit Bezug zueinander zu beschreiben. Beispielsweise ist eine „obere“ Oberfläche eines Teils lediglich dazu gedacht, eine Oberfläche zu beschreiben, die von der „unteren“ Oberfläche des gleichen Teils getrennt ist. Keine Wörter, welche die Orientierung bezeichnen, werden verwendet, um eine absolute Orientierung zu beschreiben (d.h., wo ein „oberes“ Teil immer oben sein muss). Außerdem werden, wenn eine Anzahl von ähnlichen Komponenten mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet werden (z.B. werden zwei eingestellten Sätzen von Sensoren Bezugszeichen 112a und 112b gegeben), die Komponenten manchmal zusammen mit einem einzigen Bezugszeichen bezeichnet (z.B. nur 112).
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Bezugnehmend nun auf 1 wird ein Blockdiagramm eines Systems gemäß der gegenständlichen Technologie allgemein bei 100 gezeigt. Im Allgemeinen umfasst das System 100 einen Prozessor 102, der die Anzahl von Drehungen eines Reifens 104 über eine eingestellte Strecke bestimmt, die von einem Fahrzeug 106 gefahren wird. Bemerkenswerterweise wird, sofern nicht anders vermerkt, der Begriff „Reifen“ hier verwendet, um alle Komponenten eines Fahrzeugrades einschließlich der Felge und des äußeren Reifens/Profilabschnitts zu beschreiben. Der Prozessor 102 empfängt Information über Reifendrehungen von einem Geschwindigkeitssensor 108 und stützt sich auf Daten einer Positionsverfolgungsvorrichtung 110, um zu bestimmen, wann die eingestellte Strecke gefahren wurde. Die Anzahl von Reifendrehungen über die eingestellte Strecke kann dann optional basierend auf Information eingestellt werden, die von dem Prozessor 102 von anderen Sensoren 112a, 112b (allgemein 112) empfangen wird, um interne oder externe Faktoren zu berücksichtigen, welche die Anzahl von Reifendrehungen beeinflussen, die benötigt wurden, um die eingestellte Strecke zu fahren. Die Anzahl von Reifendrehungen kann ferner eingestellt oder zweifach durch Information geprüft werden, die von anderen Sensoren (nicht distinkt gezeigt) empfangen wird, die in dem Fahrzeug für verschiedene andere Zwecke aufgenommen sind. Auf die gekennzeichnete Anzahl von Reifendrehungen kann man sich dann stützen, um einen Reifenprofilverschleißwert zu bestimmen. Eine innerhalb des Fahrzeugs 106 angebrachte Anzeige 114 kann dann die Vermerke des Reifenprofilverschleißwerts für einen Betreiber 116 anzeigen. Der Vermerk kann jede Angabe des Reifenverschleißes basierend auf dem Reifenprofilverschleißwert, wie beispielsweise den tatsächlichen Reifenprofilverschleißwert (als eine Längenmessung oder einen Prozentsatz), einen Diagnosefehlercode oder ein Indikatorlicht, umfassen. Bemerkenswerterweise können in einigen Fällen Daten von mehreren Sensoren 112 innerhalb des Fahrzeugs kombiniert werden, um Sensorfusion zu erreichen, was die Genauigkeit verbessert und die Robustheit des Systems 100 sicherstellt.
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Weiterhin bezugnehmend auf 1 können viele der Komponenten zum Betreiben das System 100 innerhalb oder als ein Teil des Fahrzeugs 106 selbst enthalten sein, wie beispielsweise der Prozessor 102, der Reifen 104, der Geschwindigkeitssensor 108, die Positionsverfolgungsvorrichtung 110, die Sensoren 112 und die Anzeige 114. Das System 100 kann sich ebenfalls auf weitere externe Komponenten stützen, wie beispielsweise Satelliten 118, die sich schnittstellenmäßig mit der Positionsverfolgungsvorrichtung 110 verbinden, um zusätzliche Daten nach Bedarf zu empfangen.
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Das System 100 kann, wie erforderlich, angeschaltet werden oder kann kontinuierlich arbeiten. Wenn das System 100 an ist, erhält die Positionsverfolgungsvorrichtung 110 Daten und meldet dem Prozessor 102 Daten über die Fahrzeugposition. Die Positionsverfolgungsvorrichtung 110, die selbst mit dem Fahrzeug 106 gekoppelt ist, kann die Position des Fahrzeugs 106 beispielsweise durch schnittstellenmäßiges Verbinden mit Satelliten 118 eines globalen Navigationssatellitensystems, wie beispielsweise GPS oder Galileo, erhalten. Die Daten von der Positionsverfolgungsvorrichtung 110 werden letztendlich verwendet, um zu bestimmen, wenn das Fahrzeug 106 eine eingestellte Strecke gefahren ist. Daher kann die Positionsverfolgungsvorrichtung 110 dem Prozessor 102 entweder rohe Fahrzeugpositionsdaten melden, der dann die über dieses Intervall gefahrene Strecke bestimmen kann, oder die Positionsverfolgungsvorrichtung 110 kann die Positionsdaten in eine gefahrene Strecke umwandeln, wobei die Strecke dem Prozessor 102 gemeldet wird (z.B. dem Fahrzeug 106 in häufigen Intervallen melden).
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Eine eingestellte Strecke wird durch das System vorbestimmt und als eine Referenzgrundlage verwendet. Wenn das Fahrzeug fährt, wird ein Messzeitraum auftreten. Der Messzeitraum beinhaltet das Verfolgen der Drehungen von mindestens einem Reifen 104, wenn das Fahrzeug 106 fährt, um schließlich einen Reifenprofilverschleißwert zu bestimmen, wie nachstehend ausführlicher erläutert. Die eingestellte Strecke kann jede eines Bereichs von Strecken abhängig von der Anwendung der gegenständlichen Technologie sein. Die Verwendung einer kurzen eingestellten Strecke (z.B. weniger als 1 km) wird schnelles Melden ermöglichen, wobei jedoch das Risiko von Ungenauigkeiten aufgrund einer kleinen Probengröße eingegangen wird. Allgemein wird die Verwendung einer größeren eingestellten Strecke (z.B. 1-10 km) zu einem genaueren Reifenprofilverschleißwert führen, obwohl es länger dauern wird, den Prozess abzuschließen, weil das Fahrzeug die gesamte eingestellte Strecke fahren muss. Im Allgemeinen neigt die Genauigkeit dazu, sich zu verbessern, weil größere eingestellte Strecken verwendet werden. Die tatsächliche eingestellte Strecke, die von dem System verwendet wird, variiert basierend auf Faktoren, die Geschwindigkeit, Beschleunigung und dergleichen umfassen.
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Während des Messzeitraums verfolgt der Geschwindigkeitssensor 108 die Anzahl von Drehungen des Reifens 104. Der Geschwindigkeitssensor 108 kann gemäß anderen Geschwindigkeitssensoren arbeiten, die Reifendrehung verfolgen, wie in der Technik bekannt ist, wie beispielsweise der Typ, der häufig in Antiblockierbremssystemen aufgenommen ist. Beispielsweise kann der Geschwindigkeitssensor 108 auf einem nichtdrehenden Abschnitt des Fahrzeugs 106 benachbart dem Reifen 104 (oder einer Felge des Reifens 104) sitzen und eine Anzahl von Zähnen enthalten, von denen jeder als eine entsprechende Referenz auf dem Reifen 104 ausgelöst wird oder wenn er sich an diesem bestimmten Zahn vorbeidreht. Drehungen des Reifens 104 können basierend darauf verfolgt werden, wie oft die Referenz an den Zähnen vorbeigeht, entweder durch den Geschwindigkeitssensor 108 selbst oder durch den Prozessor 102 nach Empfangen eines Signals von dem Geschwindigkeitssensor 108. Die Auflösung der Drehzahl wird durch die Anzahl von Zähnen bestimmt, die in dem Geschwindigkeitssensor 108 enthalten sind. Bemerkenswerterweise ist dies lediglich eine Weise, mit welcher der Geschwindigkeitssensor 108 arbeiten kann, um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu bestimmen, und andere Arten von Geschwindigkeitssensoren können, wie in der Technik bekannt sind, ebenfalls verwendet werden.
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Der Prozessor 102 kann in Kommunikation mit einem CAN(Controller Area Network)-Bus für das Fahrzeug 106 sein, der Zugang zu einem Speicher bereitstellt, der gespeicherte Daten umfasst. Zu diesem Zweck können die gespeicherten Daten einen neuen Reifendrehzahlwert (Nn) umfassen, der erwartete Drehungen des Reifens über eine eingestellte Strecke darstellt, wenn der Reifen neu wäre. Die gespeicherten Daten können ebenfalls einen Drehzahlwert für abgenutzte Reifen (Nw) umfassen, der die erwarteten Drehungen des Reifens über die eingestellte Strecke darstellt, wenn der Reifen auf eine gewünschte Austauschbedingung abgenutzt wurde („abgenutzter Reifen“, hier somit von dem aktuellen Reifen in Verwendung unterscheidbar, der ebenfalls abgenutzt wird). Wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird, kann ein Vergleich der aktuellen Reifendrehzahl (Nc) und Nn und/oder Nw den Reifenprofilverschleißwert ergeben. Die Angabe des Reifenprofilverschleißwerts kann dann dem Betreiber 116 über die Anzeige 114 gezeigt werden. Bemerkenswerterweise kann es ebenfalls eine Verzögerung bei der Darstellung der Ergebnisse an den Benutzer geben, falls gewünscht. Wenn der Reifenprofilverschleißwert beispielsweise eine minimale Schwelle kreuzt, können zusätzliche und sich wiederholende Messungen durchgeführt werden, um die Genauigkeit sicherzustellen, bevor dem Benutzer ein Fehlerlicht als ein Vermerk des abgenutzten Reifens dargestellt wird. In einigen Fällen und wie oben beschrieben, kann die Angabe einfach der tatsächliche Reifenprofilverschleißwert sein.
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Bezugnehmend nun auf 2A-3B werden schematische Zeichnungen von beispielhaften Reifen gezeigt. Insbesondere zeigen 2A und 2B einen neuen Reifen 204, der ein neues, unabgenutztes Profil 230 aufweist, während 3A und 3B einen aktuell in Verwendung befindlichen Reifen 304 mit einem Profil 330 zeigen, das sich über den Verlauf der Nutzung des Fahrzeugs abgenutzt hat. Die Reifen 204, 304 sind auf ähnliche Weise zu herkömmlichen Reifen ausgestaltet und sind im Allgemeinen, abgesehen von dem Ausmaß des Verschleißes auf den Profilen 230, 330, zueinander ähnlich. Daher werden die neuen Reifen 204 nachstehend der Einfachheit halber mit dem Verständnis beschrieben, dass die aktuellen Reifen 304 ähnliche Teile umfassen, die mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden.
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Der Reifen 204 weist eine Breite Wn und einen Durchmesser Dn auf. Ein Reifengehäuse umgibt die Felge 232. Das Gehäuse umfasst einen Abschnitt 234 der Höhe Sn zwischen der Felge 232 und den Profilen 230 entlang des äußersten Abschnitts des Reifens 204. Die Profile 230 sind mit einer äußersten Oberfläche 236 ausgestaltet, die dazu bestimmt ist, eine Erdoberfläche zu greifen. Zu diesem Zweck kann die äußere Oberfläche 236 des Profils von dem äußersten Abschnitt aus verschiedenen Greifteilen der Profile 230, wie beispielsweise Rippen, Rillen, Vorsprünge oder dergleichen, bilden. Wenn der Reifen 204 abgenutzt wird, wird die Höhe oder Tiefe der Profile verringert (z.B. weisen neue Profile 230 eine größere Tiefe als benutzte Profile 330 auf).
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Der Gesamtdurchmesser Dn wird durch eine Kombination der Felgenschüssel 232 mit der Höhe Hn, dem Gehäuseabschnitt 234 mit der Höhe Sn und Profilen 230 mit einer Höhe oder Tiefe von Tn gebildet. Daher wird der Gesamtdurchmesser durch die Gleichung Dn = Hn + 2Sn + 2Tn gegeben. Bemerkenswerterweise ist der Umfang des Reifens 204 ein Faktor des Gesamtdurchmessers Dn des Reifens 204, der seinerseits ein Faktor der Profiltiefe Tn ist. Auf ähnliche Weise ist die Anzahl von Reifendrehungen, die benötigt wird, um eine eingestellte Strecke zu fahren, ein Faktor des Umfangs des Reifens 204. Auf diese Weise kann, wenn das System 100 Reifendrehungen über eine eingestellte Strecke für einen verwendeten Reifens verfolgt, wie beispielsweise des aktuellen Reifens 304, die Änderung in der Reifenprofiltiefe durch Vergleichen des aktuellen Reifendrehzahlwerts (Nc) mit den erwarteten Drehungen über diese gleiche Strecke, die für einen neuen Reifen benötigt werden (neuer Reifendrehzahlwert Nn), bestimmt werden. In einigen Fällen wird angenommen, dass die anderen Faktoren, die den Reifendurchmesser Dn bilden, dazu neigen, zwischen dem neuen Reifen 204 und dem aktuellen Reifen 304 konstant zu bleiben (d.h. Hn = Hc und Sn = Sc) und keine weiteren Faktoren Nc beeinflussen. In einigen Ausführungsformen, wie nachstehend ausführlicher erläutert wird, werden jedoch weitere Kompensationsvariablen gemessen und/oder benutzt, um einen genaueren Reifenprofilverschleißwert zu bestimmen.
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Bezugnehmend nun auf 4 wird ein Blockdiagramm des Informationsflusses innerhalb eines Systems 400 gemäß der gegenständlichen Technologie gezeigt. Wie oben erläutert, stellt der Geschwindigkeitssensor 408 dem Prozessor 402 Information über Reifendrehungen bereit und die Positionsverfolgungsvorrichtung 410 stellt dem Prozessor 402 Positionsdaten bereit, auf die man sich stützen kann, um zu bestimmen, wann das Fahrzeug die eingestellte Strecke gefahren ist. Sensoren 412 können verschiedene weitere Information bereitstellen, um beim Verfolgen verschiedener Daten zu helfen, wie nachstehend ausführlicher erläutert wird.
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Auf Kompensationsvariablen 450 kann man sich stützen, um die Genauigkeit des Systems 400 weiter zu verbessern, wenn verfügbar. Die Kompensationsvariablen 450 berücksichtigen Unterschiede zwischen dem neuen Reifendrehzahlwert (Nn) und dem aktuellen Reifendrehzahlwert (Nc), die auf anderen Faktoren beruhen als Profilverschleiß. Diese Kompensationsvariablen 450 können durch interne Sensoren oder externe Sensoren gemessen oder einfach von dem Prozessor 402 basierend auf anderen bekannten oder berechneten Daten berechnet werden. Ferner können die Kompensationsvariablen 450 interne Faktoren innerhalb des Reifensystems sein oder externe Faktoren von der Umgebung beeinflussen das Fahrzeug, wie ausführlicher hier erläutert wird. Während der Geschwindigkeitssensor 408, die Positionsverfolgungsvorrichtung 410 und die Sensoren 412 alle der Einfachheit halber gezeigt werden, dem Prozessor 402 zu berichten, sollte erkannt werden, dass man sich ebenfalls auf alle gezeigten Sensoren stützen kann, um Kompensationsvariablen 450 zu bestimmen.
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Während die gezeigte Liste von Kompensationsvariablen 450 keinesfalls allumfassend ist, sind Geschwindigkeit 452, Lenkung 454 (oder Lenkradwinkel), Straßenoberfläche 456, Reifenschlupf 458, Reifendruck 460, Reifentemperatur 462 und Fahrzeuglast 463 alles bedeutende Faktoren, die in den Kompensationsvariablen 450 enthalten sein können, die von dem Prozessor 402 verwendet werden, um den aktuellen Reifendrehzahlwert einzustellen, um einen Reifenverschleißwert zu finden. Beispielsweise kann ein Reifen- oder Ventil-angebrachter Reifendrucküberwachungssensor die Straßenoberflächenart 456, den Reifendruck 460 und die Reifentemperatur 462 bestimmen. Verschiedene Straßenoberflächenarten 456 können potentiell Schlupf verursachen, was zu Reifendrehungszählungen führt, welche die wahre Anzahl von Reifendrehungen nicht widerspiegelt, die erforderlich war, um die eingestellte Strecke zu fahren. Der Reifendruck 460 weist eine direkte Auswirkung auf den Durchmesser des Reifens auf, und daher wird der aktuelle Reifendrehzahlwert verwendet, um Profilverschleiß zu bestimmen. Ebenso kann die Reifentemperatur 462 zu einer Expansion oder Kontraktion des Reifens führen, um dadurch den Durchmesser zu ändern. Somit kann die Straßenoberflächenart 456, der Reifendruck 460 und die Reifentemperatur 462 verfolgt und durch Einstellen des aktuellen Reifendrehzahlwerts oder anderen Variablen demgemäß berücksichtigt werden.
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Die Geschwindigkeit 452 und der Reifenschlupf 458 kann unter Verwendung eines Geschwindigkeitssensor verfolgt werden, der konfiguriert ist, um Reifendrehungen zu verfolgen, wie beispielsweise der oben beschriebenen Geschwindigkeitssensor 108. Der Reifenschlupf 458 beeinflusst die aktuelle Reifendrehzahl auf ähnliche Weise wie die Straßenoberflächenart 456. Das heißt, dass der Reifenschlupf 458 eine ungenaue Drehzahl verursachen kann, wenn Reifendrehungen gezählt werden, obwohl die gezählten Drehungen das Fahrzeug nicht veranlassen, eine entsprechende Strecke zu fahren. Die Fahrzeuggeschwindigkeit weist ebenfalls eine Auswirkung auf die Reifenprofilverschleißwert-Berechnungen auf, weil die Zentrifugalkraft eine Änderung im Reifendurchmesser verursachen kann. Die Geschwindigkeitskompensation 452 kann Einstellungen für die Winkelgeschwindigkeit des Reifens und für die gesamte lineare Geschwindigkeit des Fahrzeugs umfassen. Daher können Variablen der Geschwindigkeit 452 und Straßenoberflächenart 456 gemessen und geeignete Einstellungen an der Drehzahl des aktuellen Reifens, des Reifenprofilverschleißwert und/oder anderen Variablen nach Bedarf durchgeführt werden.
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In einem anderen Beispiel kann ein Lenkradwinkelsensor dem Prozessor 402 ebenfalls Information über das Ausmaß bereitstellen, zu dem sich das Lenkrad drehte, was das Drehen oder Lenken 454 des Fahrzeugs widerspiegelt. Wenn sich ein Fahrzeug dreht, fährt die Außenseite des Reifens weiter als die Innenseite des Reifens. Ein Reifen-angebrachter Sensor kann ebenfalls die Masse des Fahrzeugs und die Masse des Fahrzeugs bestimmen, die potentiell den Durchmesser der Reifen ändert, und eine entsprechende Variable der Fahrzeuglast 463 kann als Teil der Kompensationsvariablen 450 aufgenommen werden. Daher können geeignete Korrekturen durchgeführt werden, wenn die Kompensationsvariablen 450 angewandt werden. Alle Korrekturen können innerhalb des Prozessors 402 basierend auf Eingaben durchgeführt werden, die mit Bezug auf die oben erwähnten Kompensationsvariablen 450 empfangen werden (z.B. von den Daten, die von entsprechenden Sensoren empfangen oder alternativ hergeleitet werden).
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In einigen Ausführungsformen können die Korrekturvariablen 450 von dem Prozessor 402 durch Bestimmen eines wirksamen Rollradius des Reifens angewandt werden. Wie einige der oben beschriebenen Kompensationsvariablen 450, berücksichtigt der wirksame Rollradius des Reifens Faktoren, die in keinem Bezug zu der Profiltiefe stehen, welche die Anzahl von Reifendrehungen beeinflussen, die für das Fahrzeug benötigt werden, um eine gegebene Strecke zu fahren. Daher können Faktoren, die den wirksamen Rollradius beeinflussen, auf ähnliche Weise als Kompensationsvariablen enthalten sein und/oder verwendet werden, um den aktuellen Reifendrehzahlwert einzustellen. Der wirksame Rollradius kann beispielsweise durch Fahrzeugmasse, Reifensteifigkeit und eine Geschwindigkeitskonstante beeinflusst werden. Als eine Alternative kann, anstatt alle oder einige der Kompensationsvariablen 450 anzuwenden, um den aktuellen Reifendrehzahlwert zu modifizieren, ein erwarteter Rollradius verwendet werden, um den neuen Reifendrehzahlwert zu modifizieren, erwartete Realweltbedingungen zu berücksichtigen (d.h., anstatt sich nur auf den Umfang zu stützen). In einem derartigen Fall müssen Kompensationsvariablen 450, die bereits beim Berechnen des wirksamen Rollradius des neuen Reifens angewandt wurden, nicht zusätzlich beim Berechnen des aktuellen Reifendrehzahlwert angewandt werden.
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Außerdem können Daten von mehreren Sensoren 412 innerhalb des Fahrzeugs kombiniert werden, um Sensorfusion zu erreichen. Die in dieser Weise verwendeten Sensoren 412 können beliebige der hier beschriebenen Sensoren 412 sein, wie beispielsweise Sensoren 412, die Beschleunigungsmessungen, Reifendruck, Temperatur verfolgen, oder irgendein anderer Sensor innerhalb des Fahrzeugs sein. Ein Kombinieren der von mehreren Sensoren 412 empfangenen Daten verbessert Genauigkeit und hilft die Robustheit des Systems 400 sicherzustellen.
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Bezugnehmend nun auf 5 wird eine Beispielgraphik der Beziehung zwischen Profiltiefe und Reifendrehungen bei 570 gezeigt. Der Graph 570 weist eine x-Achse auf, welche die Anzahl von Reifendrehungen über eine eingestellte Strecke von 1 km zeigt, während die y-Achse die Reifenprofiltiefe in Millimeter zeigt. Die Graphenlinie 572 zeigt die Profiltiefe, die einer gegebenen Anzahl von Reifendrehungen über 1 km entspricht. Zu diesem Zweck beginnt die Graphenlinie 572 bei einer oberen Profiltiefe 574 von 8 mm, welche die Tiefe eines nagelneuen Reifens der Art darstellt, der in diesem Beispiel verwendet wird, und endet bei einer unteren Profiltiefe 576 von 1,6 mm. Die untere Profiltiefe 576 stellt die Profiltiefe dar, wenn der Reifen bis zum Erreichen einer gewünschte Austauschbedingung abgenutzt wurde. In diesem Fall basiert die gewünschte Austauschbedingung einer Profiltiefe von 1,6 mm auf einer minimalen legalen Reifenprofiltiefe, die in der Europäischen Union und in einigen Staaten innerhalb der Vereinigten Staaten von Amerika verwendet wird. Die gewünschte Austauschbedingung kann jedoch auf andere Werte eingestellt werden, wie es vom Benutzer des Systems oder dem Betreiber des Fahrzeugs gewünscht wird. Beispielsweise kann die gewünschte Austauschbedingung auf eine Profiltiefe von 3,0 mm gemäß einiger Herstellerempfehlungen eingestellt werden.
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Die Anzahl von Drehungen pro 1 km für den Reifen des Beispielgraphens wird unter Verwendung einer Anzahl von Gleichungen berechnet. Für einen neuen Reifen ist der Durchmesser gegeben durch: Dn = Wn (AR/100) * 2 + Hn * 25,4. In dieser Gleichung ist AR ein Aspektverhältnis, das in einen Reifen-angebrachten Sensor zur Zeit der Installation programmiert und an den Prozess übertragen werden kann oder alternativ an den Prozessor von dem CAN-Bus von einer anderen Eingangsquelle übertragen werden kann. Dies ermöglicht, dass eine Höhe zwischen der Reifenfelge und äußeren Oberfläche basierend auf der Reifenbreite berechnet werde kann (d.h. Berechnen Sn + Tn von
2A). Hn stellt die Felgengröße dar und wird mit 25,4 multipliziert, um die Felgengröße Hn von Zoll in Millimeter umzuwandeln. Nach Erhalten des Durchmessers kann dann der Umfang berechnet werden, der seinerseits verwendet werden kann, um die für eine eingestellte Strecke erforderlichen Drehungen zu bestimmen. Daher wurden für eine eingestellte Strecke von 1 km die folgenden Berechnungen durchgeführt, um einen neuen Reifendrehzahlwert (Nn) von 468,5 zu ergeben:
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Ähnliche Berechnungen können durchgeführt werden, um den Drehzahlwert für abgenutzte Reifen (Nw) zu erhalten, nachdem eine gewünschte Profiltiefe bestimmt ist. Nw kann dann innerhalb eines Speichers gespeichert werden, der von dem Prozessor 102 zugänglich ist.
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Der Graph 570 schlägt mehrere mögliche Optionen vor, wie der endgültige Reifenprofilverschleißwert aus der Analyse der erfassten Daten, der Angabe des Reifenprofilverschleißwerts dem Benutzer letztendlich über eine Anzeige dargestellt werden kann (als der tatsächliche Reifenprofilverschleißwert oder als andere Vermerke von abgenutzten Reifen/Reifenverschleiß). Beispielsweise kann der Prozessor 102 den aktuellen Reifendrehzahlwert (Nc) verwenden, um den Reifenprofilverschleißwert als einen Prozentsatz des Gesamtverschleißes zwischen einem neuen Reifen der gleichen Art (z.B. 8 mm Profiltiefe) und einem Reifen der auf die gewünschte Austauschbedingung (z.B. 1,6 mm Profiltiefe) abgenutzten gleichen Art zu bestimmen. Dies kann durch Interpolation durchgeführt werden. Visuelle Interpolation kann durch Kennzeichnen des Orts von Nc auf der Graphenlinie 570 durchgeführt werden, wobei in der Praxis der Prozessor 102 diesen Wert berechnen wird. Somit kann, wenn gewünscht wird, einen Reifenprofilverschleißwert als einen Prozentsatz des Gesamtverschleißes mit einem neuen Reifen mit einer Profiltiefe von 8 mm die null Verschleiß darstellt, und einer Profiltiefe von 1,6 mm, die einen vollständig abgenutzten Reifen mit 100 Prozent Verschleiß darstellt, anzuzeigen, die folgende Gleichung verwendet werden: ((Nc-Nn)/(Nw-Nn)) * 100%. Wenn stattdessen gewünscht wird, den Reifenprofilverschleißwert als einen Prozentsatz des verbleibenden Profils anzugeben, kann die entgegengesetzte Interpolationsgleichung gleichermaßen verwendet werden: ((Nw-Nc)/(Nw-Nn)) * 100%. Bemerkenswerterweise sind dies lediglich einige Beispiele davon, wie der gesamte Profilverschleiß bestimmt werden kann. In anderen Fällen kann die Drehzahl des abgenutzten Reifens vollständig weggelassen werden und der gesamte Profilverschleißwert kann lediglich durch Vergleichen von Nc mit Nn bestimmt werden. Insbesondere kann Nn von Nc nach dem Einstellen für Kompensationsvariablen subtrahiert werden, wie oben erläutert. Der Unterschied zwischen Nc und Nn, bekannt als das Drehzahldelta, kann dann verwendet werden, um einen Unterschied im Durchmesser und somit einen Unterschied in der Profiltiefe zu bestimmen. Der Unterschied in der Profiltiefe kann dann dem Betreiber als der Reifenprofilverschleißwert als eine Änderung in Profiltiefe (z.B. in mm), verbleibender Profiltiefe, Prozentsatz von Profiltiefenverschleiß oder anderweitig wie bevorzugt gemeldet werden.
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Bezugnehmend nun auf 6 wird ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Verfolgen von Reifenprofilverschleiß gemäß der gegenständlichen Technologie allgemein bei 680 gezeigt. Das Verfahren 680 wird gemäß der Systeme 100, 400 und Komponenten desselben und unter Verwendung der hier erläuterten anderen Prozesse ausgeführt. Das Verfahren beginnt bei Schritt 682 mit Bestimmen eines neuen Reifendrehzahlwerts (Nn), der die erwarteten Drehungen des Reifens über eine eingestellte Strecke darstellt, wenn der Reifen neu wäre, wobei die eingestellte Strecke ein vorbestimmter statischer Wert ist. Insbesondere wird Nn für ein neuen Reifen der gleichen Art wie die des aktuellen Reifens berechnet, auf dem Profilverschleiß verfolgt wird. Nn kann eine einfache Berechnung der Anzahl von Reifendrehungen sein, die erforderlich ist, um die eingestellte Strecke basierend auf dem Umfang des neuen Reifens zu fahren. Alternativ kann Nn eine komplexere Berechnung sein, die von Faktoren eingestellt wird, die intern und extern zu dem Fahrzeug sind, um den Wert von Nn in Realweltbedingungen genauer widerzuspiegeln. Beispielsweise kann Nn basierend auf erwarteten Kompensationsvariablen und/oder einem erwarteten wirksamen Rollradius eingestellt werden, wie oben erläutert.
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Bei Schritt 684 wird die Fahrzeugbewegung mit einer Positionsverfolgungsvorrichtung, wie beispielsweise einer globalen Positionssatelliten-Systemvorrichtung, verfolgt. Derweil werden bei Schritt 686 Reifendrehungen unter Verwendung eines Radgeschwindigkeitssensors verfolgt. Bei Schritt 688 stützt man sich auf die Fahrzeugpositionsdaten und Reifendrehungsdaten, um einen aktuellen Reifendrehzahlwert (Nc) zu bestimmen, der die Anzahl von Drehungen des aktuellen Reifens über die eingestellte Strecke darstellt. Insbesondere kann der Zeitraum, während desselben die eingestellte Strecke gefahren wurde, basierend auf Daten von der Positionsverfolgungsvorrichtung bestimmt werden, und daher kann Nc durch Überprüfen der Reifendrehungen von den Radgeschwindigkeitssensoren über diesen Zeitraum bestimmt werden. Nc kann ebenfalls optional basierend auf internen und externen Realweltbedingungen eingestellt werden, welche die Anzahl von Drehungen ändern, die benötigt werden, um die eingestellte Strecke zu fahren, wie oben erläutert. Bemerkenswerterweise müssen nicht alle Faktoren betrachtet werden, wenn entsprechende Einstellungen bereits an Nn vorgenommen wurden.
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Bei Schritt 690 wird ein Profilverschleißwert basierend auf einem Vergleich von Nn und Nc bestimmt. Insbesondere sind, wenn sich die Reifenprofile abnutzen, mehr Drehungen des Reifens erforderlich, um die gleiche Strecke zu fahren. Sobald anderen Faktoren, welche die Anzahl von Drehungen beeinflussen können, berücksichtigt wurden, kann der verbleibende Unterschied in den Drehungen (d.h. Nc-Nn) verwendet werden, um eine Änderung im Durchmesser und daher eine Änderung in der Profiltiefe und/oder dem Reifenprofilverschleißwert zu berechnen. Der Reifenprofilverschleißwert oder Vermerke davon können dann dem Betreiber bei Schritt 692 angezeigt werden, um dem Betreiber mitzuteilen, wann und ob ihre Reifen auszutauschen sind. Dies verbessert die Sicherheit des Fahrzeugs, indem dem Betreiber ermöglicht wird, zu antizipieren, wann ein Reifenaustausch benötigt wird, und geholfen wird, die Verwendung von gefährlich abgenutzten Reifen auf den Straßen zu verhindern.
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Es versteht sich für einen Fachlmann in der relevanten Technik, dass die Funktionen von mehreren Elementen in alternativen Ausführungsformen von weniger Elementen oder einem einzigen Element ausgeführt werden können. Auf ähnliche Weise kann in einigen Ausführungsformen jedes Funktionselement weniger oder unterschiedliche Operationen als jene durchführen, die mit Bezug auf die veranschaulichte Ausführungsform beschrieben wurden. Ebenfalls können Funktionselemente (z.B., Prozessoren, Sensoren und dergleichen), die für Zwecke der Veranschaulichung als distinkt gezeigt werden, innerhalb anderer Funktionselementen in einer bestimmten Implementierung aufgenommen sein.
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Während die gegenständliche Technologie mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, wird ein Fachmann ohne Weiteres erkennen, dass verschiedene Änderungen und/oder Modifikationen an der gegenständlichen Technologie durchgeführt werden können, ohne vom Geist oder Umfang der gegenständlichen Technologie abzuweichen. Beispielsweise kann jeder Anspruch von irgendeinem oder allen Ansprüchen auf eine mehrfache abhängige Art und Weise abhängen, obwohl derartiges nicht ursprünglich beansprucht wurde.
