KR20150038211A - 타이어의 프로파일의 프로파일 깊이를 결정하기 위한 방법, 제어 장치 및 시스템 - Google Patents

타이어의 프로파일의 프로파일 깊이를 결정하기 위한 방법, 제어 장치 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 출원의 하나의 요지는 타이어(2)를 갖는 차량(3)의 작동 동안 타이어(2)의 프로파일(1)의 프로파일 깊이를 결정하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 다음의 단계들을 갖는다. 적어도 하나의 제 1 센서(5)에 의해 결정된 데이터에 기초하여 타이어(2)를 갖는 차량(3)의 바퀴(4)의 순간 회전 속도를 결정하는 단계. 이후, 차량(3)의 순간 속도가 적어도 하나의 제 1 센서(5)와 다른 적어도 하나의 제 2 센서(6)에 의해 결정된 데이터에 기초하여 결정된다. 이후, 타이어(2)를 갖는 바퀴(4)의 순간 동반경이 결정된 순간 회전 속도와 결정된 순간 속도에 기초하여 결정된다. 또한, 순간 타이어 온도, 순간 타이어 압력 및 순간 타이어 하중으로 이루어진 군으로부터 선택된 타이어(2)의 적어도 하나의 제 1 파라미터가 결정된다. 또한, 바퀴(4)의 순간 동내부반경이 적어도 하나의 결정된 제 1 파라미터에 기초하여 결정되고, 여기서 바퀴(4)의 내부반경은 바퀴의 중심(7)과 프로파일(1)의 타이어측 심(seam)(8) 사이의 거리이다. 또한, 타이어(2)의 프로파일(1)의 프로파일 깊이가 결정된 순간 동반경과 결정된 순간 동내부반경에 기초하여 결정된다.

Description

타이어의 프로파일의 프로파일 깊이를 결정하기 위한 방법, 제어 장치 및 시스템 {METHOD, CONTROL DEVICE AND SYSTEM FOR DETERMINING A PROFILE DEPTH OF A PROFILE OF A TYRE}
본 발명은 타이어를 갖는 차량의 작동 동안 타이어의 프로파일(profile)의 프로파일 깊이(profile depth)를 결정하기 위한 방법과 차량의 타이어의 프로파일의 프로파일 깊이를 결정하기 위한 차량용 제어 장치 및 시스템에 관한 것이다.
WO 02/12003 A2는 차량의 복수의 바퀴들 각각의 상태를 모니터링하기 위한 장치를 개시한다. 상기 장치는 컴퓨터, 각 바퀴에 대한 바퀴 회전 속도를 생성하고 컴퓨터에 각 바퀴를 위한 회전 속도 신호를 전송하기 위해 컴퓨터에 연결되는 바퀴 회전 속도 결정 시스템 및 차량 속도 신호 발생기를 갖는다. 또한, 상기 장치는 각 바퀴에 장착된 타이어의 타이어 마모율, 설치 이후 타이어에 의해 이동된 거리, 순간 여정 중 이동된 거리, 평균 바퀴 회전 속도 및 차량 속도 신호에 기초하여 바퀴 속도를 추정하기 위한 스케일링 인자에 관한 데이터가 저장되어 있는 컴퓨터 기억장치를 갖는다. 또한, 상기 장치는 압축된 작동 조건의 특징인 허용 한계 밖의 바퀴 속도가 결정될 때 저장된 데이터를 참조하기 위해 컴퓨터 상에서 실행되는 저장 프로그램을 갖는다.
본 발명의 목적은 타이어를 갖는 차량의 작동 동안 프로파일 깊이의 개선된 결정을 가능하게 하는, 타이어의 프로파일의 프로파일 깊이를 결정하기 위한 방법, 제어 장치 및 시스템을 구체화하는 것이다.
이 목적은 독립항의 내용에 의해 달성된다. 유리한 발전형태들은 종속항들에서 볼 수 있다.
타이어를 갖는 차량의 작동 동안 타이어의 프로파일의 프로파일 깊이를 결정하기 위한 방법은 본 발명의 일 태양에 따라 다음 단계들을 갖는다. 타이어를 갖는 차량의 바퀴의 순간 회전 속도가 적어도 하나의 제 1 센서에 의해 결정된 데이터에 기초하여 결정된다. 또한, 차량의 순간 속도가 적어도 하나의 제 1 센서와 다른 적어도 하나의 제 2 센서에 의해 결정된 데이터에 기초하여 결정된다. 또한, 타이어를 갖는 바퀴의 순간 동반경(instantaneous dynamic radius)이 결정된 순간 회전 속도와 결정된 순간 속도에 기초하여 결정된다. 또한, 순간 타이어 온도, 순간 타이어 압력 및 순간 타이어 하중으로 이루어진 군으로부터 선택된 타이어의 적어도 하나의 제 1 파라미터가 결정된다. 또한, 바퀴의 순간 동내부반경(instantaneous dynamic internal radius)이 적어도 하나의 결정된 제 1 파라미터에 기초하여 결정된다. 여기서 바퀴의 상기 내부반경은 바퀴 중심과 프로파일의 타이어측 시작점 사이의 거리이다. 또한, 타이어의 프로파일의 프로파일 깊이가 결정된 순간 동반경 및 결정된 순간 동내부반경에 기초하여 결정된다.
이 문맥에서 그리고 이어지는 본 명세서에서, 순간 동반경은 특정 속도에서, 타이어를 갖는 바퀴가 이 속도에서 갖는 동일한 회전 원주를 갖기 위해서 강성 바퀴(rigid wheel)가 갖는 반경인 것으로 이해된다. 여기서 회전 원주는 바퀴가 일회전 동안 슬립 없이 이동하는 거리이다. 동반경은 또한 동바퀴반경(dynamic wheel radius) 또는 동회전반경(dynamic rolling radius)이라고도 한다. 순간 동내부반경은 명시된 강성 바퀴, 즉 특정 속도에서 타이어를 갖는 바퀴가 이 속도에서 갖는 동일한 회전 원주를 갖는 바퀴의 바퀴 중심과 프로파일의 타이어측 시작점 사이의 거리이다.
명시된 실시형태에 따른 방법은 차량의 작동 동안 타이어의 프로파일 깊이의 개선된 결정을 가능하게 한다. 이것은 특히, 순간 동반경을 결정하는 단계, 적어도 하나의 결정된 제 1 파라미터에 기초하여 바퀴의 순간 동내부반경을 결정하는 단계 및 명시된 변수에 기초하여 프로파일 깊이를 결정하는 단계에 의해 수행된다. 이 문맥에서, 이하에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 바퀴의 동반경은 바퀴의 순간 동내부반경 및 타이어의 프로파일의 프로파일 깊이로 구성되고, 휠의 순간 동내부반경은 적어도 하나의 제 1 파라미터에 좌우된다는 것이 기초로서 고려사항이다. 따라서 적어도 하나의 제 1 파라미터를 결정함으로써, 바퀴의 각 순간 동내부반경을 결정하는 것이 가능하고, 그 결과 프로파일 깊이는 가능한 한 정밀하게 결정될 수 있다.
적어도 하나의 제 1 센서는 일반적으로 회전 속도 센서로 구현되는데, 즉 바퀴의 순간 회전 속도는 본 실시형태에서 적어도 하나의 회전 속도 센서에 의해 결정된 데이터에 기초하여 결정된다. 그 결과, 바퀴의 회전 속도는 쉽고 신뢰할 수 있는 방법으로 결정될 수 있다.
여기서 일반적으로 바퀴의 순간 회전 속도의 결정은 바퀴의 순간 각속도를 결정하는 단계를 포함한다.
적어도 하나의 제 2 센서는 바람직하게는 위성 지원 위치 결정 센서(satellite-assisted position-determining sensor), 레이더 센서, 라이더 센서(lidar sensor), 초음파 센서 및 광학 카메라로 이루어진 군으로부터 선택된다. 명시된 센서에 의해서, 차량의 순간 속도는 회전 속도 기반 속도 결정과 독립적으로 결정될 수 있고, 따라서 독립적인 차량 기준 속도가 순간 동반경의 결정 및 그에 따른 프로파일 깊이의 결정을 위해 이용가능하게 될 수 있다.
상기 방법의 다른 실시형태에서, 바퀴의 순간 동내부반경은 차량의 결정된 순간 속도에 기초하여 추가로 결정된다. 이 문맥에서, 바퀴의 순간 동내부반경은 순간 속도뿐만 아니라 이미 명시된 변수에 추가로 좌우된다는 것이 기초로서 고려사항이다. 따라서 바퀴의 각 순간 동내부반경은 명시된 실시형태에 의해 더욱 개선된 정도로 결정될 수 있다.
또한, 바퀴의 순간 동내부반경은 타이어의 유형 및/또는 타이어의 연령에 기초하여 결정될 수 있다. 명시된 파라미터는 또한 바퀴의 내부반경에 영향을 미칠 수 있고, 따라서 바람직하게는 마찬가지로 내부반경의 결정시 고려된다.
바퀴의 순간 동내부반경은 예를 들면 기억 장치에 저장된 적어도 하나의 특성 곡선에 의해 결정된다. 여기서 적어도 하나의 특성 곡선은 타이어의 적어도 하나의 제 1 파라미터와 바퀴의 내부반경, 차량의 속도와 바퀴의 내부반경, 타이어의 유형과 바퀴의 내부반경 및/또는 타이어의 연령과 바퀴의 내부반경 사이의 관계를 제공한다.
적어도 하나의 특성 곡선은 바퀴의 모델에 기초할 수 있는데, 즉 명시된 변수와 바퀴의 내부반경 사이의 관계는 본 실시형태에서 기억 장치에 사전에 이미 저장된다. 또한, 적어도 하나의 특성 곡선은 차량의 운전 작동 동안에 결정될 수 있다. 마지막에 언급된 실시형태에서, 각각의 특성 곡선은 따라서 일반적으로 새로운 바퀴가 차량에 장착된 후, 지득 단계에서 먼저 결정되고, 이후 순간 동내부반경을 결정하는데 사용된다.
상기 방법의 다른 실시형태에서, 차량의 순간 가속도, 차량의 순간 요속도(instantaneous yaw rate), 순간 조향각, 차량의 구동 엔진의 순간 토크 및 차량의 제동 장치의 작동 상태로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 제 2 파라미터가 추가로 결정된다. 이 실시형태에서, 타이어의 프로파일의 프로파일 깊이는 적어도 하나의 결정된 제 2 파라미터의 함수로서 추가로 결정된다. 이 문맥에서, 프로파일 깊이는 구동 슬립 또는 제동 슬립의 영향이 낮고 차량이 직선으로 이동되는 운전 상황 동안 가능한 정확하게 결정될 수 있다는 것이 기초로서 고려사항이다. 명시된 파라미터에 의해, 그러한 운전 상황을 파악하는 것을 용이하게 할 수 있고, 동시에 구동 슬립 또는 제동 슬립의 영향 및 도로의 곡률이 추가로 보상될 수 있다.
또한, 타이어의 프로파일의 결정된 프로파일 깊이가 제 1 소정 임계값에 미달하는 경우 경고 메시지가 발생될 수 있다. 여기서 경고 메시지는 차량 내부에서 발생될 수 있다. 그 결과, 차량의 탑승자, 특히 차량의 운전자는 낮은 프로파일 깊이를 통지받을 수 있다. 또한, 경고 메시지는 차량 간 통신 장치에 의해 다른 차량으로 전송될 수 있다.
상기 방법의 일 실시형태에서, 타이어의 프로파일의 결정된 프로파일 깊이가 제 2 소정 임계값에 미달하는 경우 서비스 장치가 추가로 자동 통지받는다. 여기서 제 2 소정 임계값은 제 1 소정 임계값과 일치할 수 있거나 그것과 다를 수 있다. 그 결과, 예를 들어 교체될 타이어를 위한 예약의 준비가 자동 개시될 수 있다.
상기 방법의 다른 실시형태에서, 타이어의 프로파일의 결정된 프로파일 깊이는 차량의 적어도 하나의 운전자 보조 시스템으로 전송된다. 따라서 결정된 프로파일 깊이는 명시된 실시형태에서 적어도 하나의 운전자 보조 시스템에 이용가능하게 될 수 있다. 그 결과, 운전자 보조 시스템의 작동은 각각의 결정된 프로파일 깊이에 적응될 수 있다. 여기서 적어도 하나의 운전자 보조 시스템은 예를 들어 안티-록 브레이크 시스템(anti-lock brake system), 차량 운동 동역학 제어 시스템, 특히 차량자세제어장치(electronic stability program) 및 비상 제동 시스템으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명은 또한 차량의 타이어의 프로파일의 프로파일 깊이를 결정하기 위한 차량용 제어 장치에 관한 것이다. 제어 장치는 타이어를 갖는 차량의 바퀴의 순간 회전 속도, 차량의 순간 속도 및 순간 타이어 온도, 순간 타이어 압력 및 순간 타이어 하중으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 제 1 파라미터를 수신하도록 설계된 적어도 하나의 수신기 장치를 갖는다. 또한, 제어 장치는 수신된 순간 회전 속도와 수신된 순간 속도에 기초하여 타이어를 갖는 바퀴의 순간 동반경을 결정하도록 설계된 제 1 결정 장치를 갖는다. 또한, 제어 장치는 적어도 하나의 수신된 제 1 파라미터에 기초하여 바퀴의 순간 동내부반경을 결정하도록 설계된 제 2 결정 장치를 갖는다. 여기서 바퀴의 상기 내부반경은 바퀴 중심과 프로파일의 타이어측 시작점 사이의 거리이다. 또한, 제어 장치는 결정된 순간 동반경 및 결정된 순간 동내부반경에 기초하여 타이어의 프로파일의 프로파일 깊이를 결정하도록 설계된 제 3 결정 장치를 갖는다.
제어 장치는 차량을 위한 독립형 제어 장치로서 구현될 수 있거나 또는 다른 제어 장치, 예를 들어 안티-록 브레이크 시스템의 또는 차량 운동 동역학 제어 시스템의 제어 장치의 구성요소일 수 있다.
또한, 본 발명은 차량의 타이어의 프로파일의 프로파일 깊이를 결정하기 위한 차량용 시스템에 관한 것이다. 상기 시스템은 명시된 실시형태에 따른 제어 장치 및 적어도 하나의 바퀴 유닛을 갖는다. 여기서 적어도 하나의 바퀴 유닛은 타이어에 배치되고, 온도 센서, 압력 센서 및 타이어 하중 센서로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 센서를 갖는다.
제어 장치 및 프로파일 깊이를 결정하기 위한 시스템은 대응하는 방법과 관련하여 이미 명시된 장점을 갖는데, 이러한 장점은 반복을 피하기 위해 이 시점에서 다시 기재되지 않을 것이며, 그리고 상기 제어 장치 및 시스템은 특히 본 발명에 따른 방법을 수행하는데 적합한데, 여기서 이것은 또한 실시형태 및 발전형태에 관한 것일 수 있다. 이를 위해, 제어 장치 및 시스템은 다른 적합한 장치 및 구성 요소를 가질 수 있다.
본 발명의 타이어의 프로파일의 프로파일 깊이를 결정하기 위한 방법, 제어 장치 및 시스템은 타이어를 갖는 차량의 작동 동안 프로파일 깊이의 개선된 결정을 가능하게 한다.
본 발명의 실시형태들은 이제 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 제 1 실시형태에 따른 타이어의 프로파일의 프로파일 깊이를 결정하기 위한 방법의 순서도를 도시하고;
도 2는 제 2 실시형태에 따른 타이어의 프로파일의 프로파일 깊이를 결정하기 위한 방법의 순서도를 도시하며;
도 3A는 실시형태에 따른 타이어의 프로파일의 프로파일 깊이를 결정하기 위한 제어 장치를 갖는 차량을 도시하고;
도 3B는 도 3A에 도시된 차량의 바퀴들 중 하나를 관통하는 개략적인 단면도를 도시하며; 그리고
도 4는 실시형태에 따른 타이어의 프로파일의 프로파일 깊이를 결정하기 위한 시스템을 도시한다.
도 1은 제 1 실시형태에 따르는, 타이어를 갖는 차량의 작동 동안 타이어의 프로파일의 프로파일 깊이를 결정하기 위한 방법의 순서도를 도시한다. 차량은 일반적으로 자동차, 예를 들면 승용차 또는 트럭이다.
단계 50에서는, 타이어를 갖는 차량의 바퀴의 순간 회전 속도가 적어도 하나의 제 1 센서에 의해 결정된 데이터에 기초하여 결정된다. 예를 들어, 바퀴의 순간 각속도 ω가 결정된다. 적어도 하나의 제 1 센서는 바람직하게는 이를 위해 회전 속도 센서로 구현된다.
단계 60에서는, 차량의 순간 속도(vref), 즉 차량의 종속도가 상기 적어도 하나의 제 1 센서와 다른 적어도 하나의 제 2 센서에 의해 결정된 데이터에 기초하여 결정된다. 순간 속도(vref)의 결정은 일반적으로 적어도 하나의 제 2 센서에 의해 결정된 데이터에 기초하여, 특정 시간 구간에서 차량에 의해 이동된 거리값을 결정하는 단계를 포함한다. 상기 적어도 하나의 제 2 센서는 예를 들어 이를 위해 위성 지원 위치 결정 센서로 구현된다. 또한, 적어도 하나의 제 2 센서는 레이더 센서, 라이다 센서, 초음파 센서 또는 광학 카메라로 구현될 수 있으며, 따라서 위치 고정된 것으로 검출된 물체로부터 차량의 거리가 다양한 시간에서 결정될 수 있고, 차량에 의해 이동된 거리가 그로부터 결정될 수 있다.
또한, 단계 90에서는, 타이어를 갖는 바퀴의 순간 동반경(R)이 결정된 순간 회전 속도와 결정된 순간 속도에 기초하여 결정된다. 이것은 관계 vref = R·ω 에 의해 도시된 실시형태에서 수행되는데, 여기서 vref는 이미 설명한 바와 같이 차량의 순간 속도이고, R은 바퀴의 순간 동반경이며, ω는 바퀴의 순간 회전 속도이다.
단계 100에서는, 타이어의 적어도 하나의 제 1 파라미터가 결정되고, 상기 적어도 하나의 제 1 파라미터는 순간 타이어 온도(T), 순간 타이어 압력(P) 및 순간 타이어 하중으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 바람직하게는, 모든 명시된 파라미터가 여기에서 결정된다. 명시된 파라미터는 일반적으로, 다른 도면들과 관련하여 보다 상세히 설명된 바와 같이, 타이어에 배치되는 바퀴 유닛에 의해 결정된다.
또한, 단계 110에서는, 바퀴의 순간 동내부반경(r0)이 적어도 하나의 결정된 제 1 파라미터와 결정된 순간 속도(vref)와 타이어의 유형에 기초하여 결정되고, 상기 타이어의 유형은 예를 들어 바퀴 유닛의 기억 장치에 저장된다. 여기서 바퀴의 내부반경(r0)은 바퀴 중심과 프로파일의 타이어측 시작점 사이의 거리이다. 바퀴의 순간 동내부반경(r0)은 바람직하게는 기억 장치에 저장된 적어도 하나의 특성 곡선에 의해 결정된다.
여기서 일반적으로 바퀴의 순간 동내부반경(r0)은 타이어 온도가 상승하고 타이어 압력이 상승함에 따라 증가한다. 반면, 증가하는 타이어 하중은 일반적으로 순간 동내부반경(r0)의 감소를 가져온다. 차량의 순간 속도가 상승함에 따라, 순간 동내부반경(r0)은 일반적으로 증가하고, 상기 내부반경(r0)의 증가는 특정 속도 범위에 도달하면 일반적으로 포화에 도달한다.
명시된 종속성은 바퀴의 순간 동내부반경(r0)의 결정 동안 적어도 하나의 제1파라미터와 순간 속도(vref)와 타이어의 유형을 결정하는 단계에 의해 고려될 수 있고, 따라서 보상될 수 있다.
또한, 단계 120에서는, 타이어의 프로파일의 프로파일 깊이(tP)가 결정된 순간 동반경(R)과 결정된 순간 동내부반경(r0)에 기초하여 결정된다. 이것은 도시된 실시형태에서 관계 vref = [r0 (vref, T, P, 타이어 하중, 타이어의 유형) + tP]·ω 과 vref = R·ω 에 기초하여 수행된다. 이들로부터, 관계 R = r0 (vref, T, P, 타이어 하중, 타이어의 유형) + tP 가 얻어지며, 상기 관계에 의해 프로파일 깊이(tP)가 결정될 수 있다.
여기서 tP는 도시된 실시형태에서 이미 설명된 바 있고 특정 속도에서 타이어를 갖는 바퀴가 이 속도에서 갖는 동일한 회전 원주를 갖는 강성 바퀴의 프로파일의 프로파일 깊이의 동적 거동의 측정값이다. 따라서 결정된 값은 차량의 운전 작동에서 프로파일 깊이의 거동의 특징이 되고, 상기 값의 결정 동안 차량의 바퀴에 상응하는 강성 바퀴가 있다고 추정된다.
단계 50 부터 단계 120은 일반적으로 차량의 작동 동안에 연속적으로 수행되고, 즉, 프로파일 깊이는 운전 작동 동안에 연속적으로 결정된다. 이런 맥락에서, 프로파일 깊이의 절대값과 또한 미리 결정된 값에 대한 프로파일 깊이의 상대적인 변화를 모두 결정할 수 있다.
여기서 프로파일 깊이는 바람직하게는 차량의 모든 타이어를 위해 결정되는데, 즉, 순간 회전 속도, 순간 동반경, 적어도 하나의 제 1 파라미터 및 순간 동내부반경이 각 타이어 또는 각 바퀴에 대해 개별적으로 결정된다. 프로파일 깊이는 이후 이들 값들로부터 각 타이어에 대해 결정된다.
도 2는 제 2 실시형태에 따르는, 타이어를 갖는 차량의 작동 동안 타이어의 프로파일의 프로파일 깊이를 결정하기 위한 방법의 순서도를 도시한다. 차량은 예를 들면 다시 승용차 또는 트럭이다.
단계 50에서는, 타이어를 갖는 차량의 바퀴의 순간 회전 속도가 도 1에 도시된 제 1 실시형태의 단계 50에 대응하여, 적어도 하나의 제 1 센서에 의해 결정된 데이터에 기초하여 결정된다.
또한, 단계 60에서는, 차량의 순간 속도가 도 1에 도시된 제 1 실시형태의 단계 60에 대응하여, 적어도 하나의 제 1 센서와 다른 적어도 하나의 제 2 센서에 의해 결정된 데이터에 기초하여 결정된다.
단계 70에서는, 적어도 하나의 제 2 파라미터가 차량의 순간 가속도, 차량의 순간 요속도, 순간 조향각, 차량의 구동 엔진의 순간 토크 및 차량의 제동 장치의 작동 상태로 이루어진 군으로부터 선택되어 결정된다.
이를 위해, 단계 80에서는, 순간 운전 상황이 슬립이 발생하지 않거나 가능한 한 작은 슬립이 발생하는 그리고 차량이 본질적으로 직선으로 이동하는 운전 상황을 구성하고 있는지 여부가 적어도 하나의 결정된 제 2 파라미터에 기초하여 결정된다. 예를 들어 적어도 하나의 제2 파라미터가 소정의 임계값을 초과하는지 여부 또는 차량의 제동 장치가 그 순간에 활성화되는지 여부가 결정된다.
여기서, 단계 80에서 순간 운전 상황이 슬립이 발생하지 않거나 가능한 한 작은 슬립이 발생하는 그리고 차량이 본질적으로 직선으로 이동하는 운전 상황을 구성하지 않는다고 결정되는 경우, 예를 들어, 제2 파라미터가 소정의 임계값을 초과하고 그리고/또는 제동 장치가 활성화되는 경우, 단계 50, 60, 70 및 80이 반복하여 수행된다.
다른 한편으로는, 단계(80)에서 순간 운전 상황이 슬립이 발생하지 않거나 가능한 한 작은 슬립이 발생하는 그리고 차량이 본질적으로 직선으로 이동하는 운전 상황을 구성한다고 결정되는 경우, 예를 들어 제2 파라미터가 소정의 임계값을 초과하지 않고 제동 장치가 활성화되지 않는 경우, 단계 90에서는 타이어를 갖는 바퀴의 순간 동반경이 도 1에 도시된 실시형태의 단계 90에 대응하는 결정된 순간 회전 속도와 결정된 순간 속도에 기초하여 결정된다. 예를 들어 매우 낮은 가속도를 갖는 운전 상황이 감지되는 경우, 즉 종가속도 및 횡가속도가 사실상 제로이고, 제동 장치가 활성화되지 않으며, 엔진 토크 또한 사실상 제로이고, 시간에 따른 차량의 결정된 순간 속도 변화가 사실상 제로이며, 차량의 모든 바퀴의 회전 속도가 거의 동일한 경우, 운전 슬립 또는 제동 슬립의 영향이 낮은 상황이 존재한다.
또한, 단계 100에서는, 타이어의 적어도 하나의 제 1 파라미터가 순간 타이어 온도, 순간 타이어 압력 및 순간 타이어 하중으로 이루어진 군으로부터 선택되어 결정된다.
단계 110에서는 바퀴의 순간 동내부반경이 적어도 하나의 결정된 파라미터에 기초하여 결정되고, 단계 120에서는 타이어의 프로파일의 프로파일 깊이가 결정된 순간 동반경과 결정된 순간 동내부반경에 기초하여 결정된다. 여기서 단계 100, 110 및 120은 도 1에 도시된 제 1 실시형태에 따른 단계 100, 110 및 120과 대응한다.
또한, 도시된 실시형태에서 타이어의 프로파일의 결정된 프로파일 깊이는 단계 130에서 차량의 적어도 하나의 운전자 보조 시스템으로, 예를 들면 ABS 또는 ESP 시스템으로 전송된다.
단계 140에서는 타이어의 프로파일의 결정된 프로파일 깊이가 소정의 임계값, 예를 들어 2 mm에 미달하는지 여부가 결정된다.
결정된 프로파일 깊이가 소정의 임계값에 미달하지 않는 경우, 단계 50 내지 80이 그리고 적합한 경우, 단계 90 내지 140이 반복하여 수행된다.
반면, 결정된 프로파일 깊이가 소정의 임계값에 미달하는 경우, 단계 150에서 경고 메시지가 차량의 출력 장치에 의해 발생된다. 또한, 이 경우에 경고 메시지가 다른 차량으로 자동 송신될 수 있고 그리고/또는 서비스 장치가 예를 들어 예약의 준비를 위해 자동 통지받을 수 있다.
특히, 도 1 및 도 2에 도시된 본 발명에 따른 방법에 의하여, 바퀴의 반경의 변화를 타이어 압력의 변화, 하중의 변화 또는 온도 관련 변화로 분류할 수 있다. 따라서 이들 효과들이 보상될 수 있고, 바퀴 반경의 나머지 변화가 프로파일 깊이의 변화로 분류될 수 있다.
그 결과, 명시된 방법에 의하여 개별 타이어 프로파일 깊이가 센서 융합 기법(sensor fusion approach)에 기초하여 결정될 수 있다. 여기서 이 기법은 예를 들어 ABS/ESP 시스템 및 네비게이션 시스템의 타이어 유닛의 신호에 접근한다. 또한, 결정의 정확성을 높일 수 있는 엔진 제어기의 신호에 접근할 수 있다.
또한 여기에서 코너링할 때 내부 굴곡 및 외부 굴곡 상에서 바퀴들 사이의 속도 차이는 일반적으로 무시할 수 있어야 한다는 것에 주목해야 한다. 이러한 영향은 예를 들어 요속도 정보 및 조향각 정보에 기초하여 보상될 수 있거나, 예를 들어 조향 바퀴 각도 정보 및 요속도 정보에 의해 차례로 또는 차량의 모든 바퀴의 회전 속도가 대략 동일한 경우 굽힘 효과가 거의 발생하지 않는 구동 상황이 식별될 수 있다. 이를 위해, 바람직하게는 낮은 슬립 또는 낮은 굴곡 효과를 갖는 상술된 운전 상황만을 가능하게 하고 특정 시간 주기 동안 그것들을 평균화하는 필터 과정이 이용된다.
따라서 명시된 방법은 프로파일 깊이를 추정 및/또는 결정하기 위해 차량의 운동 동역학 기반 기법을 이용가능하게 한다. 이런 맥락에서, 예를 들어, 소정의 기간 동안 GPS 시스템에 의해 측정된 이동 거리는 예를 들어 ABS/ESP 시스템에 의해 측정된 타이어의 회전수와 관련된 것으로 추정된다. 이 관계는 특히, 차례로 프로파일 깊이에 좌우되는 동바퀴반경에 좌우된다.
도 3A는 차량(3)의 적어도 하나의 바퀴(4)의 타이어(2)의 프로파일의 프로파일 깊이를 결정하기 위한 제어 장치(11)를 갖는 차량(3)의 개략도를 도시한다.
도시된 도면에서, 차량(3)은 승용차 형태의 자동차이며, 그것은 총 네 개의 바퀴, 도 3A에 도시된 전륜 및 후륜을 갖는다. 더 자세한 사항은 다음의 도면과 관련하여 보다 상세히 설명된다.
이와 관련하여, 도 3B는 도 3A에 도시된 차량의 바퀴들(4) 중 하나를 관통하는 개략적인 단면도를 도시한다.
도 3B에 도시된 바와 같이, 바퀴(4)의 타이어(2)는 프로파일의 깊이(tP)를 갖는 (점선에 의해 개략적으로 도시된) 프로파일(1)을 갖는다. 바퀴(4)는 내부반경(r0)을 가지며, 바퀴(4)의 상기 내부반경(r0)은 바퀴 중심(7)과 프로파일(1)의 타이어측 시작점(8) 사이의 거리이다. 따라서 바퀴(4)의 내부반경(r0)은 타이어(2)의 프로파일(1)이 없는 바퀴(4)의 반경을 나타낸다. 또한, 바퀴(4)의 회전 방향은 화살표(A)에 의해 도 3B에 개략적으로 도시되어 있다.
또한, 도 3B에는 타이어(2)에 배치된 바퀴 유닛(17)이 도시된다. 그러한 타이어 유닛 또는 바퀴 유닛(17)이 직접 타이어 접촉 영역에, 즉 도로(48)와 타이어(2) 사이의 접촉 영역에 또는 트레드(tread(접지면))의 내부에 있는 경우, 상기 타이어 유닛 또는 바퀴 유닛(17)은 예를 들어 가속도 센서, 충격 센서, 또는 압전 소자(piezo element)에 의해 직접 도로(48)와 타이어(2) 사이의 상호작용을 추가로 검출한다. 이 경우, 개별 타이어 하중은 타이어 압력과 타이어 온도 및 속도의 가능한 측정과 함께 타이어 접촉 영역의 길이를 측정함으로써 결정될 수 있는데, 즉 타이어 하중은 타이어 접촉 영역의 길이, 타이어 압력, 온도 및 속도의 함수이다.
이하에 더욱 상세히 설명된 바와 같이, 도 3B에 보다 상세히 도시되지 않은 바퀴 유닛(17)의 센서에 의해서 그리고 다른 결정된 파라미터에 기초하여, 차량의 작동 동안 타이어(2)의 프로파일(1)의 순간 프로파일 깊이를 결정할 수 있다. 순간 프로파일 깊이의 값이 결정되면, 이미 설명된 바와 같이 차량의 바퀴에 상응하는 강성 바퀴가 있음이 여기에서 추정된다.
이와 관련하여, 도 4는 도 4에 보다 상세히 도시되지 않은 차량의 타이어의 프로파일의 프로파일 깊이를 결정하기 위한 시스템(16)을 도시한다. 도 3A 및 도3B에서와 동일한 기능을 갖는 구성요소들은 동일한 참조 부호로 특징지어지고, 이어지는 본 명세서에서 다시 설명되지 않는다.
시스템(16)은 차량의 각 바퀴 또는 각 타이어를 위한 제어 장치(11) 및 바퀴 유닛(17)을 가지며, 명확성을 위해 오직 하나의 이러한 바퀴 유닛(17)만이 도 4에 도시된다.
바퀴 유닛(17)은 각각의 타이어에 배치될 수 있고, 도시된 실시형태에서 상기 바퀴 유닛(17)은 각각의 경우에 순간 타이어 온도를 결정하기 위한 온도 센서(18), 순간 타이어 압력을 결정하기 위한 압력 센서(19) 및 순간 타이어 하중을 결정하기 위한 타이어 하중 센서(20)를 갖는다. 또한, 바퀴 유닛(17)은 기억 장치(27)를 가지며, 예를 들어 타이어의 유형 및/또는 타이어의 연령에 관한 데이터가 상기 기억 장치(27)에 저장될 수 있다. 특히, 예를 들어 타이어의 유형, 연령, 치수, DOT 번호 및 트레드마모 등급(treadwear rating)와 같은 특유의 타이어 특성들이 저장 및 이용가능하게 될 수 있다. 또한, 바퀴 유닛(17)은 명시된 데이터가 그에 의해 제어 장치(11)에 송신될 수 있는 송신기 장치(28)를 갖는다.
제어 장치(11)는 이를 위해 송신기 장치(28)로부터 순간 타이어 온도값, 순간 타이어 압력값 및 순간 타이어 하중값을 수신하도록 설계된 수신기 장치(12)를 갖는다.
또한, 수신기 장치(12)는 타이어를 갖는 차량의 바퀴의 순간 회전 속도값을 수신하도록 설계된다. 이를 위해, 수신기 장치(12)는 도시된 실시형태에서 ABS 또는 ESP 제어 장치로 구현되는 제어 장치(31)에 신호선(47)을 통해 연결된다. 제어 장치(31)는 또한 회전각 센서 형태의 제 1 센서(5)에 신호선(32)를 통해 연결된다. 이런 맥락에서, 차량의 각 바퀴에는 별개의 제1 센서(5)가 할당되고, 명확성을 위해 오직 하나의 이러한 제 1 센서(5)가 도 4에 도시된다.
또한, 제어 장치(31)는 차량의 종가속도 및 차량의 횡가속도를 결정하도록 설계된 가속도 센서(21)에 신호선(33)을 통해 연결된다. 또한, 제어 장치(31)는 요속도 센서(22)에 신호선(34)을 통해 그리고 조향각 센서(23)에 신호선(35)을 통해 연결된다. 또한, 제어 장치(31)는 상기 차량의 제동 장치(더 상세하게 도시되지 않음)의 작동 상태를 결정하도록 설계된 센서(24)에 신호선(36)을 통해 연결된다. 예를 들어, 센서(24)는 제동 장치의 제동등 신호를 제어 장치(31)에 전송할 수 있다. 명시된 센서에 의해 결정된 데이터는 제어 장치(31)에서 처리되고, 그로부터 결정된 값은 수신기 장치(12)에 전송된다.
수신기 장치(12)는 또한 위치 결정 센서 형태의 제 2 센서(6)를 갖는 내비게이션 시스템(25)에 신호선(37)을 통해 연결된다. 제 2 센서(6)에 의해 결정된 데이터에 기초하여, 차량의 순간 속도는 내비게이션 시스템(25)에 의해 결정될 수 있고, 수신기 장치(12)에 의해 제어 장치(11)에 이용가능하게 된다.
또한, 수신기 장치(12)는 차량의 구동 엔진(더 상세하게 도시되지 않음)의 엔진 제어 장치(26)에 신호선(38)을 통해 연결된다. 그 결과, 구동 엔진의 순간 토크가 제어 장치(11)에 전송될 수 있다.
제어 장치(11)는 또한 수신기 장치(12)에 의해 수신된 순간 회전 속도값 및 수신된 순간 속도값에 기초하여, 타이어를 갖는 바퀴의 순간 동반경을 결정하도록 설계된 제 1 결정 장치(13)를 갖는다. 이를 위해, 제 1 결정 장치(13)는 수신기 장치(12)에 신호선(39)을 통해 연결된다.
또한, 제어 장치(11)는 수신된 순간 타이어 온도값, 수신된 순간 타이어 압력값, 수신된 순간 타이어 하중값 뿐만 아니라 타이어의 유형 및/또는 타이어의 연령에 기초하여 바퀴의 순간 동내부반경을 결정하도록 설계된 제 2 결정 장치(14)를 갖는다. 타이어의 연령은 예를 들어 기억 장치(27)에 저장된 제조일자에 기초하여 결정될 수 있고, 그 결과 특히 시스템(16)이 이때 알 수 있는 신규 타이어가 있는지 여부를 검출할 수 있다.
여기서 제 2 결정 장치(14)는 수신기 장치(12)에 신호선(40)을 통해 연결되며, 도시된 실시형태에서 상기 결정 장치(14)는 기억 장치(9)에 저장된 다수의 특성 곡선에 의해 바퀴의 순간 동내부반경을 결정하도록 설계된다. 기억 장치(9)는 이를 위해 제 2 결정 장치(14)에 신호선(43)을 통해 연결된다.
제어 장치(11)는 또한 결정된 순간 동반경 및 결정된 순간 동내부반경에 기초하여 타이어의 프로파일의 프로파일 깊이를 결정하도록 설계된 제 3 결정 장치(15)를 갖는다. 이를 위해, 제 3 결정 장치(15)는 제 1 결정 장치(13)에 신호선(41)을 통해 그리고 제 2 결정 장치(14)에 신호선(42)를 통해 연결된다.
제 3 결정 장치(15)는 도시된 실시형태에서, 수신기 장치(12)에 의해 수신되는 차량의 순간 가속도, 차량의 순간 요속도, 순간 조향각, 구동 엔진의 순간 토크 및 제동 장치의 작동상태의 값들에 기초하여, 각 순간 운전 상황이 슬립이 발생하지 않거나 가능한 한 작은 슬립이 발생하는 그리고 차량이 본질적으로 직선으로 이동하는 운전 상황을 구성하는지 여부를 결정하도록 설계된다.
여기서 제 3 결정 장치(15)가 순간 운전 상황이 슬립이 발생하지 않거나 가능한 한 작은 슬립이 발생하는 그리고 차량이 본질적으로 직선으로 이동하는 운전 상황을 구성하지 않는다고 결정하는 경우, 이 정보는 제 1 결정 장치(13) 및/또는 제 2 결정 장치(14)로 전송될 수 있고, 순간 동반경 또는 순간 동내부반경의 결정은 이러한 상황에서 생략될 수 있다. 이를 위해, 특히 신호선들(41, 42)은 양방향 신호선들로 구현된다. 또한, 이러한 상황에서 프로파일 깊이의 결정 동안 이미 결정된 값들은 무시될 수 있다.
또한, 제 3 결정 장치(15)는 도시된 실시형태에서 타이어의 프로파일의 결정된 프로파일 깊이가 소정의 임계값에 미달하는지 여부를 결정하도록 설계된다. 이 경우, 경고 메시지가 차량의 출력 장치(30)에 의해 출력되고, 송신기 장치(29)에 의해 다른 차량에 전송될 수 있다. 제 3 결정 장치(15)는 이를 위해 신호선(45)을 통해 출력 장치(30)에 그리고 신호선(44)을 통해 송신기 장치(29)에 연결된다.
또한, 타이어의 프로파일의 결정된 프로파일 깊이는 차량의 운전자 보조 시스템(10)에 전송될 수 있다. 이를 위해, 제 3 결정 장치(15)는 예를 들어 제동 보조 또는 비상 제동 시스템으로 구현되는 운전자 보조 시스템(10)에 신호선(46)을 통해 연결된다.
여기서 타이어의 프로파일 깊이는 차량의 거동에 결정적인 영향을 미친다. 이것은 특히 중요한 운전 상황에서 적용된다. 한편으로, 타이어와 도로 사이의 최대 마찰 결합, 즉 그립(grip)은 예를 들면 도로의 피복 또는 도로 상에 눈이나 얼음의 존재와 같은 도로의 각각의 특성에 크게 좌우된다. 다른 한편으로, 각각의 조건에 대한 마찰 결합은 특정 타이어 특성에 의해 최적화될 수 있다. 이것들은 특히 각각의 기상 조건에 최적화된 타이어 프로파일을 포함한다. 여기서 타이어 프로파일의 유효성은 결정적으로 프로파일 깊이에 의해 결정된다. 예를 들어, 수막현상(aquaplaning)의 경우 도로와 타이어 사이의 물은 더 이상 충분치 않은 프로파일 때문에 더 이상 배출될 수 없다.
그 결과, 타이어와 도로 사이의 최상의 가능한 마찰 결합은 특히 중요한 운전 상황에서는 충분한 프로파일 깊이에 의해 보장될 수 있다. 이러한 이유로, 일반적으로, 또한 여기에서 계절에 따라 변경될 수 있는 최소 프로파일 깊이에 대한 법적 요구사항이 있다.
본 발명은 유리하게는 이동하는 동안 프로파일 깊이가 추정 및/또는 결정될 수 있는 방법과 제어 장치와 시스템을 이용가능하게 한다. 이 정보는 운전자가 좋은 시간에 지나치게 낮은 프로파일 깊이를 갖는 타이어를 바꾸도록 특히 운전자에게 이용가능하게 될 수 있다. 이것은 특정 위험한 상황, 특히 수막현상 및 눈 덮인 도로 상의 그립의 손실과 관련 사고를 피할 수 있게 한다.
또한, 결정된 프로파일 깊이는 다른 차량 시스템에, 특히 예를 들어 ABS 또는 ESP 같은 능동적 안전 시스템에 이용가능하게 할 수 있다. 이것은 감소된 그립 상황의 각 조절 전략이 조정되고, 따라서 최적화될 수 있게 한다.
또한, 프로파일 깊이의 중기 시간 프로파일은 계절에 따른 타이어의 변화에 대해 결론이 도출될 수 있게 한다. 그 결과, 각각의 타이어가 여전히 다가올 계절에 대한 충분한 프로파일을 갖는지 또는 교체해야 하는지 여부를 추정할 수 있다.
1 프로파일
2 타이어
3 차량
4 바퀴
5 센서
6 센서
7 바퀴 중심
8 시작점
9 기억 장치
10 운전자 보조 시스템
11 제어 장치
12 수신기 장치
13 결정 장치
14 결정 장치
15 결정 장치
16 시스템
17 바퀴 유닛
18 온도 센서
19 압력 센서
20 타이어 하중 센서
21 가속도 센서
22 요속도 센서
23 조향각 센서
24 센서
25 네비게이션 시스템
26 엔진 제어 장치
27 기억 장치
28 송신기 장치
29 송신기 장치
30 출력 장치
31 제어 장치
32 신호선
33 신호선
34 신호선
35 신호선
36 신호선
37 신호선
38 신호선
39 신호선
40 신호선
41 신호선
42 신호선
43 신호선
44 신호선
45 신호선
46 신호선
47 신호선
48 도로
50 단계
60 단계
70 단계
80 단계
90 단계
100 단계
110 단계
120 단계
130 단계
140 단계
150 단계
A 화살표

Claims (12)

  1. 타이어(2)를 갖는 차량(3)의 작동 동안 타이어(2)의 프로파일(1)의 프로파일 깊이를 결정하기 위한 방법으로서, 상기 방법은 다음의 단계들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법:
    - 적어도 하나의 제 1 센서(5)에 의해 결정된 데이터에 기초하여, 타이어(2)를 갖는 차량(3)의 바퀴(4)의 순간 회전 속도를 결정하는 단계,
    - 적어도 하나의 제 1 센서(5)와 다른 적어도 하나의 제 2 센서(6)에 의해 결정된 데이터에 기초하여 차량(3)의 순간 속도를 결정하는 단계,
    - 결정된 순간 회전 속도와 결정된 순간 속도에 기초하여, 타이어(2)를 갖는 바퀴(4)의 순간 동반경을 결정하는 단계,
    - 순간 타이어 온도, 순간 타이어 압력 및 순간 타이어 하중으로 이루어진 군으로부터 선택된 타이어(2)의 적어도 하나의 제 1 파라미터를 결정하는 단계,
    - 적어도 하나의 결정된 제 1 파라미터에 기초하여 바퀴(4)의 순간 동내부반경을 결정하는 단계로서, 바퀴(4)의 상기 내부반경은 바퀴 중심(7)과 프로파일(1)의 타이어측 시작점(8) 사이의 거리인 단계, 및
    - 결정된 순간 동반경 및 결정된 순간 동내부반경에 기초하여 타이어(2)의 프로파일(1)의 프로파일 깊이를 결정하는 단계.
  2. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 제 1 센서(5)는 회전 속도 센서로 구현되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 하나의 제 2 센서(6)는 위성 지원 위치 결정 센서, 레이더 센서, 라이더 센서, 초음파 센서 및 광학 카메라로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서, 바퀴(4)의 순간 동내부반경은 결정된 순간 속도에 기초하여 추가로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서, 바퀴(4)의 순간 동내부반경은 타이어의 유형 및/또는 타이어(2)의 연령에 기초하여 추가로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서, 바퀴(4)의 순간 동내부반경은 기억 장치(9)에 저장된 적어도 하나의 특성 곡선에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서, 차량(3)의 순간 가속도, 차량(3)의 순간 요속도, 순간 조향각, 차량(3)의 구동 엔진의 순간 토크 및 차량(3)의 제동 장치의 작동 상태로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 제 2 파라미터가 추가로 결정되고, 타이어(2)의 프로파일의 프로파일 깊이는 적어도 하나의 결정된 제 2 파라미터의 함수로서 추가로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서, 타이어(2)의 프로파일의 결정된 프로파일 깊이가 제 1 소정 임계값에 미달하는 경우 경고 메시지가 추가로 발생되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서, 타이어(2)의 프로파일의 결정된 프로파일 깊이가 제 2 소정 임계값에 미달하는 경우 서비스 장치가 추가로 통지받는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서, 타이어(2)의 프로파일의 결정된 프로파일 깊이는 차량(3)의 적어도 하나의 운전자 보조 시스템(10)에 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 차량(3)의 타이어(2)의 프로파일(1)의 프로파일 깊이를 결정하기 위한 차량(3)용 제어 장치로서,
    - 타이어(2)를 갖는 차량(3)의 바퀴(4)의 순간 회전 속도, 차량(3)의 순간 속도 및 순간 타이어 온도, 순간 타이어 압력 및 순간 타이어 하중으로 이루어진 군으로부터 선택되는 타이어(2)의 적어도 하나의 제 1 파라미터를 수신하도록 설계된 적어도 하나의 수신기 장치(12),
    - 수신된 순간 회전 속도와 수신된 순간 속도에 기초하여, 타이어(2)를 갖는 바퀴(4)의 순간 동반경을 결정하도록 설계된 제 1 결정 장치(13),
    - 적어도 하나의 수신된 제 1 파라미터에 기초하여 바퀴(4)의 순간 동내부반경을 결정하도록 설계되는 제 2 결정 장치(14)로서, 바퀴(4)의 상기 내부반경은 바퀴 중심(7)과 프로파일(1)의 타이어측 시작점(8) 사이의 거리인 제 2 결정 장치(14),
    - 결정된 순간 동반경 및 결정된 순간 동내부반경에 기초하여 타이어(2)의 프로파일(1)의 프로파일 깊이를 결정하도록 설계된 제 3 결정 장치(15)
    를 포함하는 차량(3)용 제어 장치.
  12. 제11항에 따른 제어 장치(11) 및 적어도 하나의 바퀴 유닛(17)을 갖는, 차량(3)의 타이어(2)의 프로파일(1)의 프로파일 깊이를 결정하기 위한 차량(3)용 시스템으로서, 적어도 하나의 바퀴 유닛(17)은 타이어(2)에 배치될 수 있고, 온도 센서(18), 압력 센서(19) 및 타이어 하중 센서(20)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 센서를 갖는 것을 특징으로 하는 차량(3)용 시스템.
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