KR20190105505A

KR20190105505A - 타이어 트레드 마모를 추적하는 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20190105505A
Application number: KR1020190022393A
Authority: KR
Inventors: 윌리엄 디. 스튜어트; 데이비드 제이. 프록터
Original assignee: 센사타 테크놀로지스, 인크
Priority date: 2018-03-05
Filing date: 2019-02-26
Publication date: 2019-09-17
Also published as: CN110228333B; GB201901622D0; US10518590B2; DE102019104662A1; US20190270347A1; CN110228333A; GB2572250B; GB2572250A

Abstract

차량의 타이어의 트레드 마모를 추적하는 시스템은 타이어가 새 것인 경우에 설정 거리에 걸쳐 타이어의 예상 회전을 나타내는 새 타이어 회전 카운트 값을 취득하도록 구성되는 프로세서를 포함한다. 위치 추적 디바이스는 차량에 연결되어서 차량이 이동한 거리를 추적하고 프로세서에 거리를 보고하도록 구성된다. 휠 속도 센서는 차량에 연결되어서 타이어의 회전을 추적하도록 구성된다. 프로세서는 설정 거리에 걸쳐 타이어의 회전 수를 나타내는 현재 타이어 회전 카운트 값을 결정한다. 이어서, 프로세서는, 새 타이어 회전 카운트 값 및 현재 타이어 회전 카운트 값에 기초하여 타이어 트레드 마모 값을 결정한다. 디스플레이 디바이스는 타이어 트레드 마모 값에 기초한 표식을 디스플레이하도록 구성된다.

Description

타이어 트레드 마모를 추적하는 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR TRACKING TIRE TREAD WEAR}

본 개시는, 차량 타이어 기술에 관한 것이고, 특히 타이어 트레드 마모를 추적하는 것에 관한 것이다.

다수의 차량은 지면과 상호 작용하기 위해 타이어를 사용한다. 타이어는 흔히 지면을 효과적으로 잡고 슬라이딩에 저항하도록 설계된 최외층에 트레드를 포함한다. 그러나, 타이어가 사용됨에 따라 트레드는 마모되는 경향이 있다. 마모된 트레드는 지면을 잡는 데 덜 효과적이 되어 차량이 미끄러질 수 있으므로 잠재적 위험 조건이 될 수 있다.

검사가 때때로 트레드 마모를 나타낼 수는 있지만, 타이어를 검사하여 높은 정확도로 트레드 마모를 결정하는 것은 어렵다. 예를 들어, 철저한 검사에서도, 타이어가 새 것이기 때문에, 트레드의 깊이가 얼마나 손실되었는지, 그리고 타이어가 안전하지 않거나 불법으로 되기 전에 얼마나 더 트레드 깊이가 손실될 수 있는지를 결정하는 것은 어렵다. 또한, 다수의 차량 운전자들은 적절한 검사를 수행할 전문 지식이 없다. 이로 인해 차량 운영자들은 언제 타이어를 교체해야 하는지 결정하기가 어렵다.

전술한 필요성에 비추어, 적어도 하나의 양태에서, 평범한 사람에 의해 용이하게 이용될 수 있고 차량의 타이어를 교체할 필요가 있는 때를 알리기 위해 의존될 수 있는, 고도의 정확도로 타이어 트레드 마모를 결정하는 시스템 및 방법이 필요하다.

적어도 하나의 양태에서, 본 기술은 차량의 타이어의 트레드 마모를 추적하기 위한 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 타이어가 새 것이면 설정된 거리에 걸쳐 타이어의 예상 회전을 나타내는 새로운 타이어 회전 카운트 값(Nn)을 취득하도록 구성된 프로세서를 포함한다. 위치 추적 디바이스는 차량에 연결되어서 차량이 이동한 거리를 추적하고 프로세서에 거리를 보고하도록 구성된다. 휠 속도 센서는 차량에 연결되어서 타이어의 회전을 추적하도록 구성된다. 프로세서는 또한, 위치 추적 디바이스 및 휠 속도 센서로부터 수신된 데이터에 기초하여 설정된 거리에 걸쳐 타이어의 회전 수를 나타내는 현재 타이어 회전 카운트 값(Nc)을 결정하고; 새로운 타이어 회전 카운트 값 및 현재 타이어 회전 카운트 값에 기초하여 타이어 트레드 마모 값을 결정하도록 구성된다. 디스플레이 디바이스는 타이어 트레드 마모 값에 기초한 표식(indicia)을 디스플레이하도록 구성된다.

일부 실시형태에서, 프로세서는 또한, 타이어가 원하는 교체 조건으로 마모된 경우에 설정된 거리에 걸쳐 타이어의 예상 회전을 나타내는 마모된 타이어 회전 카운트 값(Nw)을 취득하도록 구성된다. 원하는 교체 조건은 최소 합법 타이어 트레드 깊이에 기초할 수 있다. 일부의 경우에, 프로세서는, 원하는 교체 조건에 대한 동일 타입의 새 타이어와 마모된 동일 타입의 타이어 사이의 전체 마모의 백분율로서 트레드 마모 값을 결정할 수 있다. 일부 실시형태에서, 프로세서는 Nn과 Nw 사이에서 Nc를 보간함으로써 타이어 트레드 마모 값을 결정한다. 프로세서는 또한, 타이어 트레드 마모 값을 결정하기 전에, 보상 변수에 기초하여 Nc를 조정하도록 구성될 수 있다.

일부 실시형태에서, 보상 변수는 적어도 다음을 고려한다 : 타이어의 각속도; 차량의 선 속도; 조향 휠 각도; 노면; 타이어 슬립; 타이어 압력; 타이어 온도; 및 차량 중량. 일부 실시형태에서, 복수의 센서는 보상 변수의 값을 측정하여 프로세서에 보고하도록 구성된다. 센서는 스팅링 휠 각도 센서; 타이어 압력 모니터링 센서; 차량 중량 센서, 및 휠 속도 센서를 포함할 수 있다.

일부 실시형태에서, 프로세서는 또한, 타이어의 유효 롤링 반경(effective rolling radius)을 결정하고 유효 롤링 반경에 기초하여 Nc를 조정함으로써, 보상 변수 중 적어도 일부에 기초하여 Nc를 조정하도록 구성된다. 또한, 프로세서는, 새 타이어의 유효 롤링 반경을 결정하고 유효 롤링 반경에 기초하여 Nn을 조정함으로써, 타이어 트레드 마모 값을 결정하기 전에 Nn을 조정하도록 구성될 수 있다.

적어도 하나의 양태에서, 본 기술은 차량의 타이어의 타이어 트레드 마모를 추적하기 위한 방법에 관한 것이다. 이 방법은 타이어가 새 것이면 설정된 거리에 걸쳐 타이어의 예상 회전을 나타내는 새로운 타이어 회전 카운트 값(Nn)을 결정하는 단계를 포함한다. 차량의 움직임은 위치 추적 디바이스를 사용하여 추적된다. 타이어의 회전은 휠 속도 센서를 사용하여 추적된다. 현재 타이어 회전 카운트 값(Nc)은, 위치 추적 디바이스 및 휠 속도 센서로부터 수신된 데이터에 기초하여 설정된 거리에 걸쳐 타이어의 회전 수를 나타내는 것으로 결정된다. 타이어 트레드 마모 값은 새 타이어 회전 카운트 값 및 현재 타이어 회전 카운트 값에 기초하여 결정된다. 표식은 타이어 트레드 마모 값에 기초하여 디스플레이된다.

일부 실시형태에서, 마모된 타이어 회전 카운트 값(Nw)은, 타이어가 원하는 교체 조건으로 마모되면, 설정된 거리에 걸쳐 타이어의 예상 회전을 나타내는 것으로 결정된다. 원하는 교체 조건은 최소 합법 타이어 트레드 깊이에 기초할 수 있다. 일부 실시형태에서, 타이어 트레드 마모 값은 또한 Nw에 기초하여 결정되고, 타이어 트레드 마모 값은 하기 식 중 하나에 의해 결정된다: ((Nc-Nn)/(Nw-Nn)) * 100%; ((Nw-Nc)/(Nw-Nn)) * 100%. 일부 실시형태에서, 타이어 트레드 마모 값을 결정하는 단계 전에, 보상 변수에 기초하여 Nc를 조정한다.

일부 실시형태에서, 상기 방법은 적어도 하나의 센서를 사용하여 보상 변수를 결정하는 단계에서 사용하기 위한 데이터를 취득하는 단계를 더 포함한다. 상기 방법은 또한 차량 내의 적어도 하나의 다른 센서에 의해 수신된 데이터에 대해 적어도 하나의 센서로부터 수신된 데이터를 체크하는 단계를 포함할 수 있다. 보상 변수는 적어도 다음을 고려할 수 있다: 타이어의 각속도; 차량의 선속도; 조향 휠 각도; 노면; 타이어 슬립; 타이어 압력; 타이어 온도; 및 차량 중량. 일부 실시형태에서, 보상 변수는 타이어의 내부 특성과 차량이 작동되는 환경의 외부 특성의 조합을 포함한다. 또한, 보상 변수에 기초하여 Nc를 조정하는 단계에서, 보상 변수는, 타이어의 유효 롤링 반경을 결정하기 위해 의존될 수 있고, Nc는 유효 롤링 반경에 기초하여 조정된다. 일부 실시형태에서, 타이어 트레드 마모 값을 결정하기 전에, 새 타이어의 유효 롤링 반경이 계산되고, 유효 롤링 반경에 기초하여 Nn이 조정된다.

개시된 시스템이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자가 이 시스템을 만들고 사용하는 방법을 더 용이하게 이해하기 위해, 다음 도면을 참조할 수 있다.
도 1은 본 기술에 따른 시스템의 개략적인 블록 다이어그램이다.
도 2a는 차량용 새 타이어의 측면도이다.
도 2b는 도 2a의 타이어의 사시도이다.
도 3a는 차량용으로 사용된 타이어의 측면도이다.
도 3b는 도 3a의 타이어의 사시도이다.
도 4는 본 기술에 따른 시스템 내의 정보의 흐름의 블록 다이어그램이다.
도 5는 본 기술의 적용을 예시하는 트레드 깊이와 타이어 회전 사이의 관계의 샘플 그래프이다.
도 6은 본 기술에 따른 타이어 트레드 마모를 추적하는 방법의 플로우차트이다.

본 기술은 압력 센서와 연관된 다수의 종래 기술의 문제점을 극복한다. 요컨대, 본 기술은 간접 데이터를 통해 타이어의 트레드 상의 마모를 용이하게 추적하는 시스템 및 방법을 제공한다. 트레드 마모 또는 트레드 마모에 기초한 표식이 차량 운전자에게 디스플레이되어, 타이어 교체가 필요한 시기를 운전자가 예상할 수 있게 하여 안전을 향상시킨다. 여기에 개시된 시스템 및 방법의 다른 장점 및 특징은 본 발명의 대표적인 실시형태를 설명하는 도면과 관련하여 취해진 특정 바람직한 실시형태에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 통상의 기술자에게 보다 쉽게 명백해질 것이다. 유사한 참조 부호는 본 명세서에서 유사한 부분을 나타내는데 사용된다. 또한, "상측", "하측", "원위"및 "근접"과 같은 방향을 나타내는 단어는 단지 서로에 대한 구성 요소의 위치를 설명하는 것을 돕기 위해 사용된다. 예를 들어, 파트의 "상측" 표면은 단지 동일 파트의 "하측" 표면과 별개인 표면을 설명하기 위한 것이다. 방향을 나타내는 단어는 절대적인 방향(즉, "상측" 파트는 항상 상부(top)에 있어야 함)을 설명하기 위해 사용되지 않는다. 또한, 다수의 유사한 구성 요소가 유사한 참조 번호(예를 들어, 2 세트의 센서에 참조 번호 112a 및 112b가 부여됨)로 식별되는 경우, 구성 요소는 종종 단일 참조 번호(예를 들어, 단지 112)로 집합적으로 지칭된다.

이제 도 1을 참조하면, 본 기술에 따른 시스템의 블록도가 일반적으로 100으로 도시되어 있다. 일반적으로, 시스템(100)은 차량(106)에 의해 이동된 설정 거리에 걸쳐 타이어(104)의 외전 수를 결정하는 프로세서(102)를 포함한다. 특히, 달리 언급되지 않는 한, "타이어"라는 용어는 본 명세서에서 림 및 외부 타이어/트레드 부분을 포함하는 차량 휠의 모든 구성 요소를 설명하는데 사용된다. 프로세서(102)는 속도 센서(108)로부터 타이어 회전에 대한 정보를 수신하고, 설정 거리가 이동된 때를 결정하기 위해 위치 추적 디바이스(110)로부터의 데이터에 의존한다. 이어서, 설정 거리에 걸친 타이어 회전 수는, 설정 거리를 이동하는데 필요한 타이어 회전 수에 영향을 미치는 내부 또는 외부 요인들을 고려하기 위해 다른 센서들(112a, 112b)(일반적으로 112)로부터 프로세서(102)에 의해 수신된 정보에 기초하여 선택적으로 조정될 수 있다. 타이어 회전 수는 또한, 다수의 다른 목적을 위해 차량에 통합되는 다른 센서들(명확히 도시되지 않음)로부터 수신된 정보를 통해 조정되거나 더블 체크될 수 있다. 이어서, 식별된 타이어 회전 수는 타이어 트레드 마모 값을 결정하는 것에 의존된다. 이어서, 차량(106) 내에 장착된 디스플레이(114)는 운전자(116)를 위해 타이어 트레드 마모 값의 표식을 디스플레이할 수 있다. 표식은 예를 들어 실제 타이어 트레드 마모 값(길이 측정 또는 백분율), 진단 문제 코드, 또는 표시 등과 같은 타이어 트레드 마모 값에 기초한 타이어 마모의 임의의 표시를 포함할 수 있다. 특히, 일부의 경우에, 차량 내의 다수의 센서들(112)로부터의 데이터는 센서 융합을 달성하기 위해 결합될 수 있으며, 정확성을 향상시키고 시스템 (100)의 견고성을 보장한다.

계속 도 1을 참조하면, 시스템(100)의 동작을 위한, 프로세서(102), 타이어(104), 속도 센서(108), 위치 추적 디바이스(110), 센서(112), 및 디스플레이(114) 등의 다수의 구성 요소들은 차량(106) 내에 포함되거나 차량 자체의 일부가 될 수 있다. 위치 추적 디바이스(110)와 인터페이스하는 위성(118)과 같은 다른 외부 구성 요소는 필요에 따라 추가 데이터를 수신하기 위해 시스템(100)에 의해 의존될 수도 있다.

시스템(100)은 필요에 따라 턴 온되거나 연속적으로 동작할 수 있다. 시스템(100)이 온(on)일 때, 위치 추적 디바이스(110)는 프로세서(102)에 차량 위치에 관한 데이터를 취득하고 보고한다. 차량(106)에 자체적으로 연결된 위치 추적 디바이스(110)는 예를 들어, 위성(118)과 인터페이스함으로써, GPS 또는 Galileo와 같은 글로발 네비게이션 위성 시스템으로부터 차량(106)의 위치를 취득할 수 있다. 위치 추적 디바이스(110)로부터의 데이터는 궁극적으로 차량(106)이 설정 거리를 이동한 때를 결정하는데 사용된다. 따라서, 위치 추적 디바이스(110)는, 로 차량 위치 데이터(raw vehicle position data)를 그 간격 동안 이동한 거리를 결정할 수 있는 프로세서(102)에 보고할 수 있으며, 또는 위치 추적 디바이스(110)는 이동된 거리로 위치 데이터를 변환하고, 프로세서(102)에 거리를 보고한다(예를 들어, 빈번한 간격으로 차량(106)에 보고함).

설정 거리는 시스템에 의해 미리 결정되고 기준으로서 사용된다. 차량이 이동함에 따라 측정 기간이 발생할 것이다. 측정 기간은, 이후에 더 상세히 설명되는 바와 같이 타이어 트레드 마모 값을 최종적으로 결정하기 위해, 차량(106)이 이동할 때 적어도 하나의 타이어(104)의 회전을 추적하는 것을 포함한다. 설정 거리는 본 기술의 적용에 따른 임의의 거리의 범위가 될 수 있다. 짧은 설정 거리(예를 들어, 1 km 미만)를 사용하는 것은, 신속한 보고를 가능하게 하지만, 작은 샘플 사이즈로 인해 부정확할 수 있다. 일반적으로, 차량이 전체 설정된 거리를 이동할 필요가 있기 때문에, 더 큰 설정 거리(예를 들어, 1-10 km)를 사용하면 보다 정확한 타이어 트레드 마모 값을 얻을 수 있지만, 프로세스가 완료되는 데 더 오래 걸릴 것이다. 일반적으로 큰 설정 거리가 사용됨에 따라 정확도가 향상되는 경향이 있다. 시스템에 의해 사용되는 실제 설정 거리는 속도, 가속 등을 포함하는 요인들에 기초하여 변경된다.

측정 기간 중에, 속도 센서(108)는 타이어(104)의 회전 수를 추적한다. 속도 센서(108)는 종종 안티록 브레이킹 시스템에 통합되는 타입과 같은 당업계에 공지된 바와 같이 타이어 회전을 추적하는 다른 속도 센서에 따라 기능할 수 있다. 예를 들어, 속도 센서(108)는 타이어(104)(또는 타이어의 (104)의 림)에 인접한 차량(106)의 비 회전 부분 상에 안착될(seated) 수 있고, 다수의 치아를 포함 할 수 있으며, 각각의 치아는 타이어(104) 상의 대응하는 기준 또는 치아가 특정 치아를 지나서 회전함에 따라 트리거된다.

타이어(104)의 회전은 속도 센서(108) 자체에 의해 또는 속도 센서(108)로부터 신호를 수신한 후에 프로세서(102)에 의해, 기준이 치아를 얼마나 많이 통과하는지에 기초하여 추적될 수 있다. 회전 카운트의 분해능은 속도 센서(108) 내에 포함된 치아의 수에 의해 결정된다. 특히 이것은 속도 센서(108)가 차량 속도를 결정하는 기능을 할 수 있고 당업계에 공지된 다른 타입의 속도 센서가 또한 사용될 수 있는 단지 하나의 방법이다.

프로세서(102)는, 데이터가 저장된 메모리에 대한 액세스를 제공하는 차량(106)을 위해 CAN(controller area network) 버스와 통신할 수 있다. 이를 위해, 저장된 데이터는 타이어가 새 것이면 설정 거리에 걸친 타이어의 예상 회전을 나타내는 새로운 타이어 회전 카운트 값(Nn)을 포함할 수 있다. 저장된 데이터는 또한, 원하는 교체 조건으로 타이어가 마모된 경우 설정 거리에 걸쳐 타이어의 예상 회전을 나타내는 마모된 타이어 회전 카운트 값(Nw)을 포함한다(따라서 "마모된 타이어"는 마모되어 사용중인 현재의 타이어와 구별될 수 있음). 아래에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 현재 타이어 회전 카운트(Nc)와 Nn 및/또는 Nw의 비교는 타이어 트레드 마모 값을 산출할 수 있다. 타이어 트레드 마모 값의 표식은 디스플레이(114)를 통해 운전자(116)에게 보여질 수 있다. 특히, 원할 경우 결과를 사용자에게 제공하는 데 지연이 있을 수도 있다. 예를 들어, 타이어 트레드 마모 값이 최소 임계 값을 넘는 경우, 마모된 타이어의 표식으로서 사용자에게 에러 라이트를 제공하기 전에 정확성을 보장하기 위해 부가적이고 반복적인 측정이 이루어질 수 있다. 일부의 경우에, 그리고 상기한 바와 같이, 표식은 간단히 실제 타이어 트레드 마모 값이 될 수 있다.

이제 도 2a 내지 도 3b를 참조하면, 예시적 타이어의 개략적인 도면이 도시된다. 특히, 도 2a 및 도 2b는 새로운, 비장착 드레트(230)를 가진 새 타이어(204)를 나타내고, 도 3a 및 도 3b는 사용 중인 차량의 코스에 걸쳐 장착된 트레드(330)를 가진 현재 사용 중인 타이어(304)를 나타낸다. 타이어(204, 304)는, 통상적인 타이어와 유사하게 설계되고, 트레드(230, 330) 상의 마모의 정도를 제외하고 일반적으로 서로 유사하다. 따라서, 새 타이어(204)는 간략화를 위해 이하에서 설명되지만, 현재 타이어(304)는 유사한 참조 번호로 표시된 유사한 부분을 포함한다는 것을 이해해야 한다.

타이어(204)는 폭(Wn) 및 직경(Dn)을 갖는다. 타이어 케이싱(tire casing)은 림(232)을 둘러싼다. 케이싱은, 타이어(204)의 최외각 부분을 따라 림(232)과 트레드(230) 사이의 높이(Sn)의 섹션(234)을 포함한다. 트레드(230)는 지면을 잡는 최외측 표면(236)을 갖도록 설계된다. 이를 위해, 트레드 외측 표면(236)은 리브(rib), 홈(groove), 돌출부 등과 같은 트레드(230)로부터의 다양한 그립핑 부분의 최외측 부분으로부터 형성될 수 있다. 타이어(204)가 마모됨에 따라, 트레드의 높이 또는 깊이가 감소된다(예를 들어, 새로운 트레드(230)는 사용된 트레드(330)보다 더 깊은 깊이를 가짐).

전체 직경(Dn)은, 높이(Hn)를 가진 내부 림(232), 높이(Sn)를 가진 케이싱 섹션(234), 및 Tn의 높이 또는 깊이를 가진 트레드(230)의 조합에 의해 형성된다. 따라서, 전체 직경은 식 Dn = Hn + 2Sn + 2Tn에 의해 주어진다. 특히, 타이어(204)의 원주는 타이어(204)의 전체 직경(Dn)의 인자이고, 이는 다시 트레드 깊이(Tn)의 인자이다. 마찬가지로, 설정 거리를 이동하기 위해 필요한 타이어 회전 수는 타이어(204)의 원주의 인자이다. 이러한 방식으로, 시스템(100)이 현재 타이어 (304)와 같이 사용된 타이어에 대해 설정 거리에 걸쳐 타이어 회전을 추적할 때, 현재 타이어 회전 카운트 값(Nc)을 새 타이어(새 타이어 회전 카운트 값(Nn))에 요구되는 동일한 거리에 걸친 예상 회전 수와 비교함으로써 타이어 트레드 깊이의 변화가 결정될 수 있다. 일부의 경우에, 타이어 직경(Dn)을 구성하는 다른 인자들은 새 타이어(204)와 현재 타이어(304) 사이에서 일정하게 유지되고 다른 인자는 Nc에 영향을 미치지 않는 경향이 있다(즉, Hn = Hc 및 Sn = Sc). 그러나 일부 실시형태에서, 더 상세히 후술되는 바와 같이, 더 정확한 타이어 트레드 마모 값을 결정하기 위해 다른 보상 변수가 측정되고 그리고/또는 사용된다.

이제 도 4를 참조하면, 본 기술에 따른 시스템(400) 내의 정보의 흐름의 블록 다이어그램이 도시된다. 상기한 바와 같이, 속도 센서(408)는 타이어 회전에 관한 정보를 프로세서(402)에 제공하고, 위치 추적 디바이스(410)는 차량이 설정 거리를 이동한 때를 결정하기 위해 의존될 수 있는 위치 데이터를 프로세서(402)에 제공한다. 센서(412)는, 상세히 후술되는 바와 같이, 다수의 데이터를 추적하는 것을 돕기 위해 다양한 다른 정보를 제공할 수 있다.

보상 변수(450)는 이용 가능할 때 시스템(400)의 정확도를 더 향상시키기 위해 의존될 수 있다. 보상 변수(450)는 트레드 마모가 아닌 인자로 인한 새 타이어 회전 카운트 값(Nn)과 현재 타이어 회전 카운트 값(Nc) 사이의 차이를 고려한다. 이 보상 변수(450)는, 내부 센서 또는 외부 센서에 의해 측정되거나, 다른 알려지거나 계산된 데이터에 기초하여 프로세서(402)에 의해 간단히 계산될 수 있다. 또한, 본 명세서에 더 상세히 논의되는 바와 같이, 보상 변수(450)는 타이어 시스템 내의 내부 인자 또는 차량에 영향을 미치는 환경으로부터의 외부 인자일 수 있다. 속도 센서(408), 위치 추적 디바이스(410), 및 센서(412)는 모두 간략함을 위해 프로세서(402)에 보고하는 것으로 도시되었지만, 도시된 모든 센서는 보상 변수(450)를 결정하기 위해 의존될 수도 있음을 인식해야 한다.

도시된 보상 변수(450)의 리스트는 모든 것을 포함하지는 않지만, 속도(452), 조향(454)(또는 조향 휠 각도), 노면(456), 타이어 슬립(458), 타이어 압력(460), 타이어 온도(462), 및 차량 중량은 모두, 타이어 마모 값을 찾기 위한 현재 타이어 회전 카운트 값을 조정하기 위해, 프로세서(402)에 의해 사용되는 보상 변수(450)에 포함될 수 있는 인자들이다. 예를 들어, 타이어 또는 밸브 장착 타이어 압력 모니터링 센서는, 노면 타입(456), 타이어 압력(460), 및 타이어 온도(462)를 결정할 수 있다. 다양한 노면 타입(456)은 잠재적으로 스립을 야기해서, 설정 거리를 이동하기 위해 요구되는 진짜 타이어 회전 수를 반영하지 않은 타이어 회전 카운트를 초래한다. 타이어 압력(460)은 타이어의 직경에 직접 영향을 주고, 이에 따라 현재 타이어 회전 카운트 값이 트레드 마모를 결정하는데 사용된다. 마찬가지로, 온도(462)는 타이어의 팽창 또는 수축을 초래할 수 있고, 이에 따라 직경이 변경된다. 따라서, 노면 타입(456), 타이어 압력(460), 및 타이어 온도(462)는, 현재 타이어 회전 카운트 값 또는 다른 변수들을 조정함으로써, 추적되고, 고려될 수 있다.

속도(452) 및 타이어 슬립(458)은 위에서 논의된 속도 센서(108)와 같은 타이어 회전을 추적하도록 구성된 속도 센서를 사용하여 추적될 수 있다. 타이어 슬립(458)은 노면 타입(456)과 마찬가지로 현재 타이어 회전 카운트에 영향을 미친다. 즉, 타이어 슬립(458)은, 카운트된 회전이 차량으로 하여금 임의의 대응하는 거리를 이동하게 하지 못하는 경우에도, 타이어 회전이 카운트됨에 따라, 부정확한 회전 카운트를 유발할 수 있다. 원심력이 타이어 직경을 변화시킬 수 있으므로, 차량 속도도 타이어 트레드 마모 값 계산에 영향을 미친다. 속도 보상(452)은 타이어의 각속도 및 차량의 전체 선속도에 대한 조정을 포함할 수 있다. 따라서, 속도(452) 및 노면 타입(456) 변수가 측정될 수 있고, 필요에 따라 현재 타이어 회전 카운트, 타이어 트레드 마모 값, 및/또는 다른 변수들에 적절한 조정이 이루어진다.

다른 실시예에서, 조향 휠 각도 센서는, 차량 선회 또는 조향(454)을 반영하는, 조향 휠이 회전하는 정도에 대한 정보를 프로세서(402)에 제공할 수 있다. 차량이 선회할 때, 타이어의 외측은 타이어의 내측보다 더 이동한다. 타이어 장착 센서는 또한 차량의 중량을 결정할 수 있고, 타이어의 직경을 잠재적으로 변화시키는 차량의 중량 및 대응하는 차량 중량(463) 변수는 보상 변수9450)의 일부로서 포함될 수 있다. 따라서, 보상 변수(450)가 적용될 때 적절한 수정이 이루어질 수 있다. (예를 들어, 대응 센서로부터 수신되거나 대안적으로 도출되는 데이터로부터) 전술한 보상 변수(450)에 관하여 수신된 입력에 기초하여 프로세서(402) 내에서 모든 수정이 이루어질 수 있다.

일부 실시형태에서, 수정 변수(450)는 타이어의 유효 롤링 반경을 결정함으로써 프로세서(402)를 통해 적용될 수 있다. 전술한 보상 변수(450)의 일부와 마찬가지로, 타이어의 유효 롤링 반경은 차량이 주어진 거리를 이동하기 위해 필요한 회전 수에 영향을 미치는 트레드 깊이에 관련되지 않은 인자들을 고려한다. 따라서, 유효 롤링 반경에 영향을 미치는 인자들은 간단하게 보상 변수로서 포함될 수 있고 그리고/또는 현재 타이어 회전 카운트 값을 조정하는데 사용될 수 있다. 유효 롤링 반경은 차량 질량, 타이어 강성, 및 속도 상수 등에 의해 영향을 받을 수 있다. 대안으로서, 현재 타이어 회전 카운트 값을 수정하기 위해 보상 변수(450) 중 일부 또는 전부를 적용하는 대신, 예상되는 실세계 조건을 고려하기 위해(즉, 원주에만 의존하지 않음), 예상 롤링 반경이 새 타이어 회전 카운트 값을 수정하는데 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 새 타이어의 유효 롤링 반경을 계산하는데 이미 적용된 보상 변수(450)는, 현재 타이어 회전 카운트 값을 계산할 때 추가적으로 적용될 필요가 없다.

또한, 차량 내의 다수의 센서들(412)로부터의 데이터는 센서 융합을 달성하기 위해 결합될 수 있다. 이러한 방식으로 사용되는 센서(412)는 가속도 측정치, 타이어 압력, 온도, 또는 차량 내의 임의의 다른 센서를 추적하는 센서(412)와 같이, 여기에 기술된 센서(412) 중 임의의 것일 수 있다. 다수의 센서들(412)로부터 수신된 데이터를 결합하는 것은 정확도를 향상시키고 시스템(400)의 견고성을 보장하는데 도움이 된다.

이제 도 5를 참조하면, 트레드 깊이와 타이어 회전 사이의 관계의 샘플 그래프가 570으로 도시되어 있다. 그래프(570)는 1 km의 설정 거리에 걸친 타이어 회전 수를 나타내는 x 축을 갖고, y 축은 밀리미터 단위의 타이어 트레드 깊이를 나타낸다. 그래프 라인(572)은 1 km에 걸친 주어진 타이어 회전 수에 대응하는 트레드 깊이를 나타낸다. 이를 위해, 그래프 라인(572)은 본 실시예에서 사용된 새로운 형태의 타이어의 깊이를 나타내는 8 mm의 상부 트레드 깊이(574)에서 시작하여, 1.6 mm의 하부 트레드 깊이 (576)에서 종료된다. 하부 트레드 깊이(576)는 원하는 교체 조건에 도달할 때까지 타이어가 마모된 때의 트레드 깊이를 나타낸다. 이러한 경우에, 1.6 mm의 트레드 깊이의 원하는 교체 조건은, 유럽 연합 및 미국 내의 일부 주에서 사용되는 최고 합법 타이어 트레드 깊이에 기초한다. 그러나, 원하는 교체 조건은 시스템의 사용자 또는 차량의 운전자가 원하는 다른 값으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 원하는 교체 조건은 일부 제조사 권장사항에 따라 3.0 mm의 트레드 깊이로 설정될 수 있다.

예시적 그래프의 타이어에 대한 1 km 당 회전 수는 다수의 식을 사용하여 계산된다. 새 타이어에 대하여, 직경은 다음과 같이 주어진다: Dn = Wn (AR/100) * 2 + Hn * 25.4. 이 식에서, AR은, 설치시에 타이어 장착 센서에 프로그래밍되거나, 프로세스로 전송되거나, 대안적으로 다른 입력 소스로부터 CAN 버스를 통해 프로세서로 전송될 수 있는, 종횡비이다. 이것은 타이어 림과 외측 표면 사이의 높이가 타이어 폭에 기초하여 계산될 수 있게 한다(즉, 도 2a로부터 Sn + Tn을 계산함). Hn은 림 사이즈를 나타내고, 인치(inch)로부터 밀리미터로 림 사이즈(Hn)을 변환하기 위해 25.4가 곱해진다. 직경을 취득한 후에, 설정 거리에 대하여 요구되는 회전을 결정하는데 사용될 수 있는 원주가 계산될 수 있다. 따라서, 1 km의 설정 거리에 대하여, 아래와 같이 계산하여 468.5의 새 타이어 회전 카운트 값(Nn)이 산출된다:

Dn = (225 * (55/100) * 2 + 17 *25.4) = 679.3 mm

Cn = π * 679.3 = 2134.1 mm

Nn = 1,000,000 / 2143.1 = 468.5 rotations

원하는 트레드 깊이가 결정된 후에, 마모된 타이어 회전 카운트 값(Nw)을 취득하기 위해 유사한 계산이 이루어질 수 있다. 이어서, Nw는 프로세서(102)에 의해 액세스 가능한 메모리 내에 저장될 수 있다.

그래프(570)는 최종 타이어 트레드 마모 값이 수집된 데이터의 분석으로부터 어떻게 결정될 수 있는지에 대한 몇가지 가능한 옵션을 제시하고, 타이어 트레드 마모 값의 표식(실제 타이어 트레드 마모 값 또는 마모된 타이어/타이어 마모의 다른 표식)이 디스플레이를 통해 궁극적으로 사용자에게 제시된다. 예를 들어, 프로세서(102)는 원하는 교체 조건(예를 들어, 1.6 mm 트레드 깊이)으로 마모된 동일 타입의 타이어와 동일 타입의 새 타이어(예를 들어, 8 mm 트레드 깊이) 사이의 전체 마모의 백분율로서 타이어 트레드 마모 값을 결정하기 위해 현재 타이어 회전 카운트 값(Nc)을 사용할 수 있다. 이것은 보간을 통해 이루어질 수 있다. 시각적으로, 보간은 그래프 라인(570) 상의 Nc의 위치를 식별함으로써 이루어질 수 있지만, 실제로 프로세서(102)가 이 값을 계산할 것이다. 따라서, 제로(zero) 마모를 나타내는 8 mm의 트레드 깊이를 갖는 새 타이어와 100 % 마모를 갖는 완전히 마모된 타이어를 나타내는 1.6의 트레드 깊이의 전체 마모의 백분율로서 타이어 트레드 마모 값을 디스플레이하고자 하는 경우, 하기 식을 사용할 수 있다: ((Nc-Nn)/(Nw-Nn)) * 100%. 마찬가지로, 대신 타이어 트레드 마모 값에 남아 있는 트레드의 백분율을 부여하고자 하면, 반대 보간 식이 사용될 수 있다: ((Nw-Nc)/(Nw-Nn)) * 100%. 특히, 이들은 전체 트레드 마모가 결정될 수 있는 방법의 몇가지 예일 뿐이다. 다른 경우에, 마모된 타이어 회전 카운트는 완전히 생략될 수 있으며, 전체 트레드 마모 값은 Nc를 Nn과 비교함으로써만 결정될 수 있다. 특히, Nn은, 위에서 논의된 바와 같이, 보상 변수에 대한 조정 후에, Nc로부터 뺄 수 있다. 회전 카운트 델타(rotational count delta)로 알려진, Nc와 Nn 사이의 차이는, 직경의 차이를 결정하고 이에 따라 트레드 깊이의 차이를 결정하는데 사용될 수 있다. 그 후, 트레드 깊이의 차이는, 트레드 깊이의 변화(예를 들어, mm로), 남은 트레드 깊이, 트레드 깊이 마모의 백분율, 또는 다른 선호하는 것으로서 타이어 트레드 마모 값으로서 운전자에게 보고될 수 있다.

이제 도 6을 참조하면, 본 기술에 따른 타이어 트레드 마모를 추적하는 방법의 플로우차트가 전체적으로 680으로 도시되어 있다. 방법(680)은, 시스템(100, 400) 및 그 구성 요소에 따라 그리고 본 명세서에서 논의된 다른 프로세스를 사용하여 수행된다. 타이어가 새것이면, 미리 결정된 통계 값인 설정 거리에 걸친 타이어의 예상 회전을 나타내는 새 타이어 회전 카운트 값(Nn)을 결정하는 단계 682에서 상기 방법이 시작된다. 특히, Nn은 트레드 마모가 추적되는 현재 타이어와 동일 타입의 새 타이어에 대하여 계산된다. Nn은 새 타이어의 원주에 기초하여 설정 거리를 이동하는데 요구되는 타이어 회전 수의 간단한 계산이 될 수 있다. 대안으로서, Nn은, 실세계 조건에서의 Nn의 값을 더 정확하게 반영하기 위해 차량에 대하여 내적인 그리고 외적인 인자에 의해 조정되는 더 복잡한 계산이 될 수 있다. 예를 들어, Nn은, 위에서 논의된 바와 같이, 예상 보상 변수 및/또는 예상 유효 롤링 반경에 기초하여 조정될 수 있다.

단계 684에서, 글로발 위치 위성 시스템 디바이스와 같은 위치 추적 디바이스로 차량 움직임이 추적된다. 한편, 단계 686에서 타이어 회전은 휠 속도 센서를 사용하여 추적된다. 단계 688에서, 설정 거리에 걸친 현재 타이어의 회전 수를 나타내는 현재 타이어 회전 카운트 값(Nc)을 결정하기 위해 차량 위치 데이터 및 차량 회전 데이터가 의존된다. 특히, 설정 거리가 이동된 기간은 위치 추적 디바이스로부터의 데이터에 기초하여 결정될 수 있고, 이에 따라 Nc는 그 기간에 걸쳐 휠 속도 센서로부터의 타이어 회전을 검토함으로써 결정될 수 있다. Nc는 또한, 위에서 논의된 바와 같이, 설정 거리를 이동하기 위해 필요한 회전 수를 변경하는 실세계 내부 및 외부 조건에 기초하여 선택적으로 조정될 수 있다. 특히, 대응하는 조정이 Nn에 이미 적용된 경우, 모든 요인을 고려할 필요는 없다.

단계 690에서, Nn과 Nc의 비교에 기초하여 트레드 마모 값이 결정된다. 특히, 타이어 트레드가 마모됨에 따라, 동일 거리를 이동하기 위해 더 많은 타이어의 회전이 요구된다. 회전 수에 영향을 줄 수 있는 다른 인자가 고려되면, 회전의 나머지 차이(즉, Nc-Nn)를 사용하여 직경의 변화를, 그리고 이에 따라 트레드 깊이 및/또는 타이어 트레드 마모 값을 계산할 수 있다. 이어서, 트레드 마모 값, 또는 그 표식은, 운전자가 자신의 타이어를 교체할 필요가 있는 시기 및 경우를 운전자에게 알리기 위해 단계 692에서 운전자에게 디스플레이될 수 있다. 이것은 운전자가 타이어 교체가 필요할 때를 예상하고 도로에서의 위험하게 마모된 타이어의 사용을 방지함으로써 차량의 안전성을 향상시킨다.

통상의 기술자는 몇몇 요소들의 기능이 대안적인 실시형태에서 더 적은 요소들 또는 단일 요소에 의해 수행될 수 있음을 알 것이다. 마찬가지로, 일부 실시형태에서, 임의의 기능 요소는 예시된 실시형태와 관련하여 설명된 것보다 적거나 상이한 동작을 수행할 수 있다. 또한, 예시의 목적으로 구별되는 것으로 도시된 기능 요소들(예를 들어, 프로세서들, 센서들 등)은 특정 구현예에서 다른 기능 요소들 내에 통합될 수 있다.

본 기술이 바람직한 실시형태와 관련하여 설명되었지만, 본 기술 분야의 숙련자는 본 기술의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 본 기술에 다양한 변경 및/또는 수정이 이루어질 수 있다는 것을 용이하게 이해할 것이다. 예를 들어, 각 청구항은 비록 청구되지 않았더라도 여러 가지 방식으로 모든 청구항을 의존할 수 있다.

Claims

차량의 타이어의 트레드 마모를 추적하는 시스템으로서,
타이어가 새 것이면, 설정 거리에 걸쳐 상기 타이어의 예상 회전을 나타내는 새 타이어 회전 카운트 값(Nn)을 취득하도록 구성되는 프로세서;
상치 차량에 연결되며, 상기 차량에 의해 이동되는 거리를 추적하고 상기 거리를 상기 프로세서에 보고하도록 구성되는 위치 추적 디바이스;
상기 차량에 연결되며, 상기 타이어의 회전을 추적하도록 구성되는 휠 속도 센서 - 상기 프로세서는, 상기 위치 추적 디바이스 및 상기 휠 속도 센서로부터 수신된 데이터에 기초하여 상기 설정 거리에 걸쳐 상기 타이어의 회전 수를 나타내는 현재 타이어 회전 카운트 값(Nc)을 결정하고, 상기 새 타이어 회전 카운트 값과 상기 현재 타이어 회전 카운트 값에 기초하여 타이어 트레드 마모 값을 결정하도록 구성됨 - ; 및
타이어 트레드 마모 값에 기초하여 표식을 디스플레이하도록 구성되는 디스플레이 디바이스
를 포함하는, 차량의 타이어의 트레드 마모를 추적하는 시스템.
제1항에 있어서,
상기 프로세서는 또한, 상기 타이어가 원하는 교체 조건으로 마모되었을 경우, 상기 설정 거리에 걸쳐 상기 타이어의 예상 회전을 나타내는 마모된 타이어 회전 카운트 값(Nw)을 취득하도록 구성되는 것인, 차량의 타이어의 트레드 마모를 추적하는 시스템.
제2항에 있어서,
상기 원하는 교체 조건은 최소 합법 타이어 트레드 깊이에 기초하는 것인, 차량의 타이어의 트레드 마모를 추적하는 시스템.
제2항에 있어서,
상기 프로세서는, 상기 원하는 교체 조건으로 마모된 동일 타입의 타이어와 상기 동일 타입의 새 타이어 사이의 전체 마모의 백분율로서 상기 타이어 트레드 마모 값을 결정하는 것인, 차량의 타이어의 트레드 마모를 추적하는 시스템.
제2항에 있어서,
상기 프로세서는 Nn과 Nw 사이에 Nc를 보간함으로써 상기 타이어 트레드 마모 값을 결정하는 것인, 차량의 타이어의 트레드 마모를 추적하는 시스템.
제1항에 있어서,
상기 프로세서는 또한, 상기 타이어 트레드 마모 값을 결정하기 전에 보상 변수에 기초하여 Nc를 조정하도록 구성되는 것인, 차량의 타이어의 트레드 마모를 추적하는 시스템.
제6항에 있어서,
상기 보상 변수는 적어도, 상기 타이어의 각속도; 상기 차량의 선속도; 조향 휠 각도; 노면; 타이어 슬립; 타이어 압력; 타이어 온도; 및 차량 중량을 고려하는 것인, 차량의 타이어의 트레드 마모를 추적하는 시스템.
제6항에 있어서,
상기 보상 변수의 값을 측정하여 상기 프로세서에 보고하도록 구성되는 복수의 센서를 더 포함하는, 차량의 타이어의 트레드 마모를 추적하는 시스템.
제8항에 있어서,
상기 복수의 센서는, 조향 휠 각도 센서; 타이어 압력 모니터링 센서; 차량 중량 센서; 및 휠 속도 센서를 포함하는 것인, 차량의 타이어의 트레드 마모를 추적하는 시스템.
제9항에 있어서,
상기 프로세서는, 상기 타이어의 유효 롤링 반경을 결정하고 상기 유효 롤링 반경에 기초하여 Nc를 조정함으로써, 상기 보상 변수 중 적어도 일부에 기초하여 Nc를 조정하도록 구성되는 것인, 차량의 타이어의 트레드 마모를 추적하는 시스템.
제1항에 있어서,
상기 프로세서는, 새 타이어의 유효 롤링 반경을 결정하고 상기 유효 롤링 반경에 기초하여 Nn을 조정함으로써,상기 타이어 트레드 마모 값을 결정하기 전에 Nn을 조정하도록 구성되는 것인, 차량의 타이어의 트레드 마모를 추적하는 시스템.
차량의 타이어의 타이어 트레드 마모를 추적하는 방법으로서,
타이어가 새 것이면 설정 거리에 걸쳐 상기 타이어의 예상 회전을 나타내는 새 타이어 회전 카운트 값(Nn)을 결정하는 단계;
위치 추적 디바이스를 사용하여 상기 차량의 이동을 추적하는 단계;
휠 속도 센서를 사용하여 상기 타이어의 회전을 추적하는 단계;
상기 위치 추적 디바이스 및 상기 휠 속도 센서로부터 수신된 데이터에 기초하여 상기 설정 거리에 걸쳐 상기 타이어의 회전 수를 나타내는 현재 타이어 회전 카운트 값(Nc)을 결정하는 단계;
상기 새 타이어 회전 카운트 값과 현재 타이어 회전 카운트 값에 기초하여 타이어 트레드 마모 값을 결정하는 단계; 및
상기 타이어 트레드 마모 값에 기초하여 표식을 디스플레이하는 단계
를 포함하는, 차량의 타이어의 타이어 트레드 마모를 추적하는 방법.
제12항에 있어서,
상기 타이어가 원하는 교체 조건으로 마모되었을 경우, 상기 설정 거리에 걸쳐 상기 타이어의 예상 회전을 나타내는 마모된 타이어 회전 카운트 값(Nw)을 결정하는 단계를 더 포함하는, 차량의 타이어의 타이어 트레드 마모를 추적하는 방법.
제13항에 있어서,
상기 원하는 교체 조건은 최소 합법 타이어 트레드 깊이에 기초하는 것인, 차량의 타이어의 타이어 트레드 마모를 추적하는 방법.
제13항에 있어서,
상기 타이어 트레드 마모 값은 또한 Nw에 기초하여 결정되고,
상기 타이어 트레드 마모 값은,
((Nc-Nn)/(Nw-Nn)) * 100%;
((Nw-Nc)/(Nw-Nn)) * 100%
중 하나의 식에 의해 결정되는 것인, 차량의 타이어의 타이어 트레드 마모를 추적하는 방법.
제12항에 있어서,
상기 타이어 트레드 마모 값을 결정하는 단계 전에, 보상 변수에 기초하여 Nc를 조정하는 단계를 더 포함하는, 차량의 타이어의 타이어 트레드 마모를 추적하는 방법.
제16항에 있어서,
적어도 하나의 센서를 사용하여 보상 변수를 결정하는데 사용하기 위한 데이터를 취득하는 단계를 더 포함하고,
상기 보상 변수는 적어도, 상기 타이어의 각속도; 상기 차량의 선속도; 조향 휠 각도; 노면; 타이어 슬립; 타이어 압력; 타이어 온도; 및 차량 중량을 고려하는 것인, 차량의 타이어의 타이어 트레드 마모를 추적하는 방법.
제16항에 있어서,
상기 보상 변수는, 상기 타이어의 내부 특성 및 상기 차량이 동작되는 환경의 외부 특성의 조합을 포함하는 것인, 차량의 타이어의 타이어 트레드 마모를 추적하는 방법.
제16항에 있어서,
상기 보상 변수에 기초하여 Nc를 조정하는 단계에서, 상기 보상 변수는 상기 타이어의 유효 롤링 반경을 결정하기 위해 의존되고, Nc는 상기 유효 롤링 반경에 기초하여 조정되는 것인, 차량의 타이어의 타이어 트레드 마모를 추적하는 방법.
제12항에 있어서,
상기 타이어 트레드 마모 값을 결정하기 전에, 새 타이어의 유효 롤링 반경이 계산되고, 상기 유효 롤링 반경에 기초하여 Nn이 조정되는 것인, 차량의 타이어의 타이어 트레드 마모를 추적하는 방법.
제12항에 있어서,
상기 타이어 트레드 마모 값은 또한, 보상 변수를 추적하는 복수의 센서에 기초하는 것인, 차량의 타이어의 타이어 트레드 마모를 추적하는 방법.