TWI594901B - Tire pressure can detect abnormal tire vibration detection system - Google Patents

Tire pressure can detect abnormal tire vibration detection system Download PDF

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TWI594901B TW105124286A TW105124286A TWI594901B TW I594901 B TWI594901 B TW I594901B TW 105124286 A TW105124286 A TW 105124286A TW 105124286 A TW105124286 A TW 105124286A TW I594901 B TWI594901 B TW I594901B
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60C23/00—Devices for measuring, signalling, controlling, or distributing tyre pressure or temperature, specially adapted for mounting on vehicles; Arrangement of tyre inflating devices on vehicles, e.g. of pumps or of tanks; Tyre cooling arrangements
    • B60C23/02—Signalling devices actuated by tyre pressure
    • B60C23/04—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre
    • B60C23/0486—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre comprising additional sensors in the wheel or tyre mounted monitoring device, e.g. movement sensors, microphones or earth magnetic field sensors
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    • B60C23/0408—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre transmitting the signals by non-mechanical means from the wheel or tyre to a vehicle body mounted receiver
    • B60C23/0481—System diagnostic, e.g. monitoring battery voltage, detecting hardware detachments or identifying wireless transmission failures

Description

可偵測輪胎異常振動之胎壓偵測系統
本發明係有關一種可偵測輪胎異常振動之胎壓偵測系統，尤指一種利用設置異常振動感測器感測輪胎轉動軸心軸加速度的變化狀況是否異常，若輪胎轉動軸心軸有異常的加速度變化，則判斷可能有輪胎鬆脫、胎皮剝落、輪胎附著異物、輪圈變形或不正常磨損的問題，而傳輸輪胎異常振動的警示訊號給駕駛者之設計者。
按，車輛輪胎必須具備正常的胎壓，而輪胎在高速旋轉後或是輪胎氣嘴的氣密性問題，在使用一段時間後，或是經日照曝晒及夜晚溫度下降後，容易產生洩壓情形，尤其在高速行駛中的車輛，如因胎壓不足而爆胎時，其後果堪虞，而輪胎的胎壓值不論是過低或是過高，皆會影響行車安全，故現今已將胎壓偵測系統列為車輛的標準配備。
次按，輪胎鬆脫、胎皮剝落、輪胎附著異物、輪圈變形或不正常磨損會使得車輛行駛時發生異常振動，除了駕駛者容易感覺疲勞，甚至會造成車輛懸吊系統產生不必要的磨損，當然亦可能影響行車安全；然而，有經驗的駕駛者可能可以察覺因輪胎的異常振動，而適時檢查輪胎是否有鬆脫或不正常磨損的問題，但多數的駕駛者恐難自行察覺輪胎已有異常振動的問題；其中，EP0421065A2專利案雖有揭露偵測輪胎異常振動之內容，但其偵測結果產生誤判的可能性偏高。
本發明之主要目的，係欲提供一種可偵測輪胎異常振動之胎壓偵測系統，而具有於行車過程中偵測輪胎是否異常振動之功效。
本發明之另一目的，則具有偵測輪胎異常振動誤判率低之功效。
為達上述功效，本發明之結構特徵，係包括有安裝於各輪胎之偵測模組與安裝於車內之操控模組；其中，該偵測模組包含有：一微控制器，至少具有一微處理單元；一壓力感測器，連結於該微控制器；一啟動感測器，將輪胎轉動離心軸加速度感測器或/及輪胎行進切線軸加速度感測器連結於該微控制器；一無線傳輸發射器，連結於該微控制器；一異常振動感測器，將輪胎轉動軸心軸加速度感測器連結於該微控制器；以及一電池，連結該微控制器、該壓力感測器、該啟動感測器、該無線傳輸發射器與該異常振動感測器；以及該操控模組連接車電或由電池供電而包含有：一微處理器；一顯示器，連結於該微處理器；一警示器，連結於該微處理器；一操作介面，連結於該微處理器；以及一無線傳輸接收器，連結於該微處理器；藉此，胎壓偵測方式係當各該啟動感測器的離心軸或/及切線軸加速度值大於零時，乃令各該偵測模組啟動，且由各該壓力感測器感測各輪胎的胎壓，並傳輸至該操控模組顯示與警示；而輪胎異常振動偵測方式分成建立特性參數之學習階段與偵測階段，係預先設定有數個輪速類別之啟動偵測加速度值與數個軸心軸加速度門檻值，且於各該啟動感測器感測之離心軸或/及切線軸加速度值觸及各該啟動偵測加速度值時，遂令各該異常振動感測器連續密集感測預定次數之軸心軸加速度值，並分別累計超過各該軸心軸加速度門檻值的次數，而成為一組在某一輪速類別下之各門檻累計次數值，當系統處於學習階段，該組各門檻累計次數值記錄儲存於該操控模組，並於每個輪速類別下皆累積預定組數之各門檻累計次數值後，則將每個輪速類別下之各門檻累計次數值取平均而成為各門檻特性參數值，然後即進入選定至少一 個門檻進行比對之偵測階段，而針對所選定的比對門檻將偵測階段所統計出的該門檻累計次數值與相同輪速類別下之該門檻特性參數值比對，當選定的門檻累計次數值大於對應的門檻特性參數值時，則傳輸輪胎異常振動的警示訊號至該操控模組。
此外，比對門檻的選定由該操控模組進行變更；各輪之各輪速類別下之各門檻或/及比對門檻之累計次數值與各門檻或/及比對門檻之特性參數值傳輸至該操控模組顯示；然而，該輪胎轉動離心軸加速度感測器或/及該輪胎行進切線軸加速度感測器係與該輪胎轉動軸心軸加速度感測器整合為一兩軸加速度感測器或一三軸加速度感測器。再者，該微控制器進一步具有一放大單元、一類比/數位轉換單元、一溫度感測單元與一電壓感測單元。又，該無線傳輸發射器為RF發射器，該無線傳輸接收器為RF接收器。另，該微處理單元、該放大單元、該類比/數位轉換單元、該溫度感測單元、該電壓感測單元、該壓力感測器、該啟動感測器、該異常振動感測器與該無線傳輸發射器部分或全部整合成一微控制器。另者，該偵測模組為胎內型偵測模組或胎外型偵測模組。
10‧‧‧偵測模組
11‧‧‧微控制器
111‧‧‧微處理單元
112‧‧‧放大單元
113‧‧‧類比/數位轉換單元
114‧‧‧溫度感測單元
115‧‧‧電壓感測單元
12‧‧‧壓力感測器
13‧‧‧啟動感測器
14‧‧‧無線傳輸發射器
15‧‧‧異常振動感測器
16‧‧‧電池
20‧‧‧操控模組
21‧‧‧微處理器
22‧‧‧顯示器
23‧‧‧警示器
24‧‧‧操作介面
25‧‧‧無線傳輸接收器
30‧‧‧輪胎
〔圖1〕係本發明之安裝狀態示意圖。
〔圖2〕係本發明之胎內型偵測模組安裝狀態示意圖。
〔圖3〕係本發明之結構方塊示意圖。
〔圖4〕係本發明實際感測輪胎振動狀態之數據曲線圖(一)。
〔圖5〕係本發明實際感測輪胎振動狀態之數據曲線圖(二)。
〔圖6〕係本發明實際感測輪胎振動狀態之數據曲線圖(三)。
首先，請參閱〔圖1〕~〔圖3〕所示，本發明之胎壓偵測系統係包括安裝於各輪胎30之偵測模組10與安裝於車內之操控模組20；其中，該偵測模組10可為胎內型偵測模組(圖2所示)或胎外型偵測模組(圖未示)，該操控模組20可連接車電或由電池供電。
然而，該偵測模組10包含有：一微控制器11，至少具有一微處理單元111，該微控制器11較佳還具有一放大單元112與一類比/數位轉換單元113，而該微控制器11可進一步具有一溫度感測單元114與一電壓感測單元115；一壓力感測器12，連結於該微控制器11；一啟動感測器13，連結於該微控制器11而感測輪胎轉動狀態，該啟動感測器13可為輪胎轉動離心軸(Y軸)加速度感測器或輪胎行進切線軸(X軸)加速度感測器任一或兩者組合，甚至是振動開關亦可；一無線傳輸發射器14，可為RF(Radio Frequency)發射器而連結於該微控制器11；一異常振動感測器15，連結於該微控制器11而感測輪胎振動狀態，該異常振動感測器15可為輪胎轉動軸心軸(Z軸)加速度感測器；以及一電池16，連結該微控制器11、該壓力感測器12、該啟動感測器13、該無線傳輸發射器14與該異常振動感測器15；其中，該微處理單元111、該放大單元112、該類比/數位轉換單元113、該溫度感測單元114、該電壓感測單元115、該壓力感測器12、該啟動感測器13、該無線傳輸發射器14與該異常振動感測器15可部分或全部整合成一微控制器，但其整合態樣繁多且非為本案專利標的，不再贅述；另，該啟動感測器13與該異常振動感測器15可整合為一兩軸加速度感測器或一三軸加速度感測器。
再者，該操控模組20包含有：一微處理器21；一顯示器22，連結於該微處理器21；一警示器23，連結於該微處理器21；一操作介面24，連結於該微處理器21；以及一無線傳輸接收器25，可為RF接收器 而連結於該微處理器21。
藉此，胎壓與胎溫之偵測方式係當車輛開始行駛後，各該啟動感測器13感測到車輛行駛的加速度變化或振動(輪胎轉動狀態)，進而令各該偵測模組10啟動，並經由各該無線傳輸發射器14傳輸各別的訊號給該操控模組20之無線傳輸接收器25，讓各該壓力感測器12與各該溫度感測單元114所感測到的各輪胎之胎壓與胎溫類比訊號，經各該放大單元112與各該類比/數位轉換單元113放大及轉換成數位訊號後，對應顯示於該顯示器22，若有胎壓與胎溫不正常則藉該警示器23發出警示；又，各該電壓感測單元115乃感測各該電池16的電量，並顯示於該顯示器22。
此外，輪胎異常振動偵測方式分成建立特性參數之學習階段與偵測階段，由於輪胎在不同的車輪速度下會有不同的振動特性，系統預先設定有數個輪速類別之啟動偵測加速度值與數個軸心軸加速度門檻值；然而，當輪胎轉動時，該啟動感測器13感測的加速度值與車輪速度具有平方正比的關係(G=V×V/R)，故若欲偵測輪速在25、50、75、100km/hr四種輪速類別下的振動狀態，而由於該啟動感測器13之實施例包括輪胎轉動離心軸(Y軸)加速度感測器與輪胎行進切線軸(X軸)加速度感測器，遂可以GY值為100對應輪速25km/hr、GY值為250對應輪速50km/hr、GX值為350對應輪速75km/hr以及GX值為800對應輪速100km/hr做為四種不同輪速類別(V1~V4)之啟動偵測加速度值(GY值為100、GY值為250、GX值為350、GX值為800)；再者，由於加速度感測器的量測值可為0~1024單位，故可將該軸心軸加速度門檻值分成GZlevel值為100、250、400、550、700、850、1000七個層級(GZL1~GZL7)；其中，不同輪速類別之啟動偵測加速度值亦可僅由輪胎轉動離心軸(Y軸)加速度感測器或輪胎行進切線軸(X軸)加速度感測 器任一獨自量測，而輪速類別之分類非限於上述四類，且軸心軸加速度門檻值非限於上述七級。
於是，當車輛不論是加速或減速時，致使各該啟動感測器13感測之離心軸或/及切線軸加速度值觸及各該啟動偵測加速度值時，遂令各該異常振動感測器15連續密集(可設定週期為2ms)感測預定次數(可設定為200次)之軸心軸加速度值(GZ)，並分別累計超過各該軸心軸加速度門檻值(GZL1~GZL7)的次數(>GZL1~>GZL7，例如GZ為600則>GZL1~>GZL4皆累計一次但>GZL5~>GZL7不累計)，而成為一組在某一輪速類別下之各門檻累計次數值(>GZL1~>GZL7@V1~V4之一)，當系統處於學習階段，該組各門檻累計次數值記錄儲存於該操控模組20，並於每個輪速類別下皆累積預定組數(可設定為32組)之各門檻累計次數值後，則將每個輪速類別下之各門檻累計次數值取平均而成為各門檻特性參數值(△GZ1~△GZ7)，然後即進入選定至少一個門檻(GZL1~GZL7之一)進行比對之偵測階段，而針對所選定的比對門檻將偵測階段所統計出的該門檻累計次數值(>GZL1~>GZL7之一@V1~V4之一)與相同輪速類別下之該門檻特性參數值(△GZ1~△GZ7之一@V1~V4之一)比對，當選定的門檻累計次數值大於對應的門檻特性參數值時，則傳輸輪胎異常振動的警示訊號至該操控模組；其中，比對門檻的選定系統可預先設定於感度較高的第一門檻(GZL1，進行>GZL1與△GZ1的比對)，而比對門檻的選定可由該操控模組20進行變更；因此，如〔表1〕所示，各輪(WHEEL1~WHEEL4)之各輪速類別(V1~V4)下之各門檻(GZL1~GZL7)之累計次數值(>GZL1~>GZL7)與特性參數值傳輸(△GZ1~△GZ7)至該操控模組20顯示，另可如〔表2〕所示，僅顯示 各輪之各輪速類別下之比對門檻之累計次數值與特性參數值(圖示比對門檻為第六門檻，Good表示無異常振動，Learn表示特性建立中，Alarm表示振動異常)；然而，當車輛完成保養或更換輪胎後，系統就必須重置(reset)而重新建立特性參數。
基於如是之構成，本發明係利用設置異常振動感測器15感測輪 胎轉動軸心軸加速度的變化狀況是否異常，實際的感測結果可如〔圖4〕~〔圖6〕所示，正常狀態下呈現出來的曲線振幅會比較平穩，若輪胎轉動軸心軸有異常的加速度變化，呈現出來的曲線會有較劇烈的振幅，乃可判斷可能有輪胎鬆脫、胎皮剝落、輪胎附著異物、輪圈變形或不正常磨損的問題，而傳輸輪胎異常振動的警示訊號給駕駛者；是以，本發明可於行車過程中偵測輪胎是否異常振動，而具有使胎壓偵測系統兼具輪胎異常振動偵測功能之功效；再者，本發明係先以學習階段累積偵測數值而建立特性參數後，才進入偵測階段實際比對數值加以判斷是否異常振動，則具有偵測輪胎異常振動誤判率低之功效。
綜上所述，本發明所揭示之技術手段，確具「新穎性」、「進步性」及「可供產業利用」等發明專利要件，祈請 鈞局惠賜專利，以勵發明，無任德感。
惟，上述所揭露之圖式、說明，僅為本發明之較佳實施例，大凡熟悉此項技藝人士，依本案精神範疇所作之修飾或等效變化，仍應包括在本案申請專利範圍內。
10‧‧‧偵測模組
11‧‧‧微控制器
111‧‧‧微處理單元
112‧‧‧放大單元
113‧‧‧類比/數位轉換單元
114‧‧‧溫度感測單元
115‧‧‧電壓感測單元
12‧‧‧壓力感測器
13‧‧‧啟動感測器
14‧‧‧無線傳輸發射器
15‧‧‧異常振動感測器
16‧‧‧電池
20‧‧‧操控模組
21‧‧‧微處理器
22‧‧‧顯示器
23‧‧‧警示器
24‧‧‧操作介面
25‧‧‧無線傳輸接收器

Claims (8)

  1. 一種可偵測輪胎異常振動之胎壓偵測系統，係包括有安裝於各輪胎之偵測模組與安裝於車內之操控模組；其中，該偵測模組包含有：一微控制器，至少具有一微處理單元；一壓力感測器，連結於該微控制器；一啟動感測器，將輪胎轉動離心軸加速度感測器或輪胎行進切線軸加速度感測器連結於該微控制器；一無線傳輸發射器，連結於該微控制器；一異常振動感測器，將輪胎轉動軸心軸加速度感測器連結於該微控制器；以及一電池，連結該微控制器、該壓力感測器、該啟動感測器、該無線傳輸發射器與該異常振動感測器；以及該操控模組連接車電或由電池供電而包含有：一微處理器；一顯示器，連結於該微處理器；一警示器，連結於該微處理器；一操作介面，連結於該微處理器；以及一無線傳輸接收器，連結於該微處理器；藉此，胎壓偵測方式係當各該啟動感測器的離心軸或切線軸加速度值大於零時，乃令各該偵測模組啟動，且由各該壓力感測器感測各輪胎的胎壓，並傳輸至該操控模組顯示與警示；而輪胎異常振動偵測方式分成建立特性參數之學習階段與偵測階段，係預先設定有數個輪速類別之啟動偵測加速度值與數個軸心軸加速度門檻值，且於各該啟動感測器感測之離心軸或切線軸加速度值觸及各該啟動偵測加速度值時，遂令各該異常振動感測器連續密集感測預定次數之軸心軸加速度值，並分別累計超過各該軸心軸加速度門檻值的次數，而成為一組在某一輪速類別下之各門檻累計次數值，當系統處於學習階段，該組各門檻累計次數值記錄儲存於該操控模組，並於每個輪速類別下皆累積預定組數之各門檻累計次數值後，則將每個輪速類別下之各門檻累計次數值取平均而成為各門檻特性參數值，然後即進入選定至少一個門檻進行比對之偵測階段，而針對所選定的比對門檻將偵測階段所統計出的該門檻累計次數值與相同輪速類別下之 該門檻特性參數值比對，當選定的門檻累計次數值大於對應的門檻特性參數值時，則傳輸輪胎異常振動的警示訊號至該操控模組。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之可偵測輪胎異常振動之胎壓偵測系統，其中，比對門檻的選定由該操控模組進行變更。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之可偵測輪胎異常振動之胎壓偵測系統，其中，各輪之各輪速類別下之各門檻或比對門檻之累計次數值與各門檻或比對門檻之特性參數值傳輸至該操控模組顯示。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之可偵測輪胎異常振動之胎壓偵測系統，其中，該輪胎轉動離心軸加速度感測器或該輪胎行進切線軸加速度感測器係與該輪胎轉動軸心軸加速度感測器整合為一兩軸加速度感測器或一三軸加速度感測器。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之可偵測輪胎異常振動之胎壓偵測系統，其中，該微控制器進一步具有一放大單元、一類比/數位轉換單元、一溫度感測單元與一電壓感測單元。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之可偵測輪胎異常振動之胎壓偵測系統，其中，該無線傳輸發射器為RF發射器，該無線傳輸接收器為RF接收器。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之可偵測輪胎異常振動之胎壓偵測系統，其中，該微處理單元、該放大單元、該類比/數位轉換單元、該溫度感測單元、該電壓感測單元、該壓力感測器、該啟動感測器、該異常振動感測器與該無線傳輸發射器部分或全部整合成一微控制器。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之可偵測輪胎異常振動之胎壓偵測系統，其中，該偵測模組為胎內型偵測模組或胎外型偵測模組。
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