專(zhuān)利名稱(chēng)：判斷可缺氣行駛輪胎缺氣行駛壽命末期的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種判斷在缺氣行駛(run-flat)狀態(tài)下可缺氣行駛輪胎的壽命末期的方法和裝置。
背景技術(shù)：
近來(lái)，在安裝在車(chē)輛上的充氣輪胎的安全操作方面，設(shè)置有用于檢測(cè)異常使用狀況下的行駛狀態(tài)以及預(yù)計(jì)發(fā)生爆裂等故障的行駛狀態(tài)的檢測(cè)裝置的輪胎引起了關(guān)注，所述異常使用狀況例如可能縮短輪胎行駛壽命的輪胎內(nèi)壓的降低和負(fù)載或行駛速度的超過(guò)。
這種檢測(cè)裝置的一種已知類(lèi)型是，例如，內(nèi)壓監(jiān)視裝置，其監(jiān)視輪胎的內(nèi)壓，并當(dāng)內(nèi)壓顯著地下降時(shí)通過(guò)發(fā)出警報(bào)等來(lái)警告司機(jī)引起注意。此外，日本特開(kāi)平3-262715(JP 03-262715A)號(hào)公報(bào)公開(kāi)了用于檢測(cè)輪胎的胎面部的表面溫度的方法，其中，將溫度傳感器設(shè)置在輪胎室中以面對(duì)輪胎的胎面部的表面。此外，WO 01/17806公開(kāi)了監(jiān)視輪胎的溫度從而當(dāng)溫度的上升率或絕對(duì)值超過(guò)一定的閾值時(shí)判斷異常行駛狀況的技術(shù)。
然而，這些現(xiàn)有技術(shù)對(duì)包括輪胎內(nèi)壓在內(nèi)的行駛狀況僅判斷是否異常，而不在數(shù)量上測(cè)量異常行駛狀況的程度。因此，司機(jī)可以認(rèn)識(shí)到發(fā)生了異常行駛狀況，但是不能得知是否可用該輪胎繼續(xù)行駛，即，其是否是輪胎的壽命末期。
尤其是對(duì)于可缺氣行駛輪胎的情況，可缺氣行駛輪胎的開(kāi)發(fā)是用來(lái)保證即使由于輪胎被扎破導(dǎo)致輪胎內(nèi)壓(包括表壓(gaugepressure)是零的輪胎內(nèi)壓)降低并且輪胎變形到缺氣行駛狀態(tài)下也可以繼續(xù)行駛一定的距離。例如，側(cè)部補(bǔ)強(qiáng)可缺氣行駛輪胎在缺氣行駛狀態(tài)下主要利用具有月牙形截面形狀并嵌入輪胎的側(cè)壁的補(bǔ)強(qiáng)構(gòu)件來(lái)支撐負(fù)載。在某些行駛狀況下，保持缺氣行駛加重了對(duì)輪胎的損傷，最終輪胎容易損毀，因此在這種輪胎損傷的狀況下行駛是極其危險(xiǎn)的。因此，知道輪胎壽命末期對(duì)于安全駕駛來(lái)說(shuō)是非常重要的。
為了判斷這種側(cè)部補(bǔ)強(qiáng)可缺氣行駛輪胎的壽命末期，在WO04/14671中本發(fā)明人提出了一種用于計(jì)算可缺氣行駛輪胎的剩余壽命的方法、裝置和記錄介質(zhì)，其中測(cè)量在缺氣行駛狀態(tài)下輪胎繼續(xù)行駛時(shí)的輪胎溫度和行駛時(shí)間，并基于這些測(cè)量值和通過(guò)統(tǒng)計(jì)得到的輪胎發(fā)生故障的臨界溫度來(lái)計(jì)算剩余的壽命。

發(fā)明內(nèi)容
然而，使用WO 04/14671中所公開(kāi)的方法，判斷為尚未達(dá)到壽命末期的輪胎可能在實(shí)際中偶爾會(huì)發(fā)生故障，從而不能在缺氣行駛狀態(tài)下進(jìn)一步繼續(xù)行駛。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種方法和裝置，用于判斷在缺氣行駛狀態(tài)下緊接在缺氣行駛不能再繼續(xù)之前的時(shí)間點(diǎn)，即判斷可缺氣行駛輪胎的壽命末期。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一方面是一種用于判斷可缺氣行駛輪胎在缺氣行駛狀態(tài)下的壽命末期的方法，包括以下步驟在裝備有可缺氣行駛輪胎系統(tǒng)的車(chē)輛上監(jiān)視輪胎內(nèi)壓，以當(dāng)輪胎內(nèi)壓低于給定內(nèi)壓時(shí)判斷為輪胎開(kāi)始在缺氣行駛狀態(tài)下行駛，可缺氣行駛輪胎系統(tǒng)包括可缺氣行駛輪胎和輪胎信息發(fā)送器；在缺氣行駛期間測(cè)量輪胎的溫度；基于所測(cè)量的輪胎的溫度值計(jì)算每單位時(shí)間的溫度變化率；以及將溫度變化率與給定負(fù)閾值相比較，從而當(dāng)溫度變化率小于給定閾值時(shí)判斷為可缺氣行駛輪胎處于缺氣行駛狀態(tài)下的壽命末期。
給定內(nèi)壓優(yōu)選是100kPa(相對(duì)壓力)。
所測(cè)量的輪胎溫度優(yōu)選是輪胎空洞內(nèi)的氣氛溫度。
給定閾值優(yōu)選是-4℃/min。
此外，該方法優(yōu)選地包括將溫度變化率與剛在之前計(jì)算的溫度變化率進(jìn)行比較從而當(dāng)溫度變化率大于剛在之前計(jì)算的溫度變化率時(shí)判斷為可缺氣行駛輪胎處于缺氣行駛狀態(tài)下的壽命末期的步驟。
此外，該方法優(yōu)選地包括將所測(cè)量的輪胎溫度與通過(guò)統(tǒng)計(jì)得到的輪胎發(fā)生故障的臨界溫度相比較，從而當(dāng)所測(cè)量的溫度高于臨界溫度時(shí)判斷為可缺氣行駛輪胎處于缺氣行駛狀態(tài)下的壽命末期的步驟。
此外，該方法優(yōu)選地包括計(jì)算描述所測(cè)量的輪胎溫度隨著繼續(xù)行駛時(shí)間t上升的曲線的函數(shù)f(t)的二階導(dǎo)數(shù)f(t)″，從而當(dāng)f(t)″的值是正值時(shí)判斷可缺氣行駛輪胎處于缺氣行駛狀態(tài)下的壽命末期的步驟。
本發(fā)明的第二方面是一種用于判斷可缺氣行駛輪胎在缺氣行駛狀態(tài)下的壽命末期的裝置，包括內(nèi)壓檢測(cè)部，用于檢測(cè)輪胎內(nèi)壓的異常下降；溫度測(cè)量部，用于測(cè)量輪胎溫度；輪胎信息發(fā)送器，用于發(fā)送來(lái)自?xún)?nèi)壓檢測(cè)部和溫度測(cè)量部的信息；輪胎信息接收器，用于從輪胎信息發(fā)送器接收信息；第一計(jì)算部，用于基于所接收的信息計(jì)算缺氣行駛的開(kāi)始時(shí)刻；第二計(jì)算部，用于根據(jù)所接收的信息基于所測(cè)量的輪胎溫度計(jì)算每單位時(shí)間的溫度變化率；存儲(chǔ)器部，用于至少存儲(chǔ)溫度變化率的給定負(fù)閾值；以及第一判斷部，用于將由第二計(jì)算部計(jì)算的溫度變化率與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器部中的閾值相比較，從而當(dāng)變化率小于給定閾值時(shí)，判斷為可缺氣行駛輪胎處于缺氣行駛狀態(tài)下的壽命末期。
此外，溫度測(cè)量部?jī)?yōu)選地測(cè)量輪胎空洞內(nèi)的氣氛溫度。
此外，輪胎信息發(fā)送器優(yōu)選地是應(yīng)答器(transponder)。
此外，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器部中的閾值優(yōu)選地是-4℃/min。
存儲(chǔ)器部存儲(chǔ)剛在之前計(jì)算的溫度變化率，該裝置優(yōu)選地還包括第二判斷部，其將由第二計(jì)算部所計(jì)算的溫度變化率與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器部中的剛在之前計(jì)算的溫度變化率相比較，從而當(dāng)溫度變化率大于剛在之前計(jì)算的溫度變化率時(shí)判斷為可缺氣行駛輪胎處于缺氣行駛狀態(tài)下的壽命末期。
此外，存儲(chǔ)器部?jī)?yōu)選地存儲(chǔ)通過(guò)統(tǒng)計(jì)得到的輪胎發(fā)生故障的臨界溫度，并且該裝置優(yōu)選地包括第三判斷部，用于將由溫度測(cè)量部所測(cè)量的輪胎溫度與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器部中的臨界溫度相比較，從而當(dāng)所測(cè)量的輪胎溫度高于臨界值時(shí)判斷可缺氣行駛輪胎處于缺氣行駛狀態(tài)下壽命末期。
該裝置優(yōu)選地包括第三計(jì)算部，用于計(jì)算描述所測(cè)量的輪胎溫度隨著繼續(xù)行駛時(shí)間t上升的曲線的函數(shù)f(t)的二階導(dǎo)數(shù)f(t)″；以及第四判斷部，用于當(dāng)f(t)″的值是正值時(shí)判斷可缺氣行駛輪胎處于缺氣行駛狀態(tài)下壽命末期。
該裝置優(yōu)選地包括警告部，用于當(dāng)可缺氣行駛輪胎被判斷為處于缺氣行駛狀態(tài)下壽命末期時(shí)發(fā)出警告信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明，可以在可缺氣行駛輪胎在缺氣行駛狀態(tài)下行駛的同時(shí)，判斷緊接在缺氣行駛無(wú)法再繼續(xù)之前的時(shí)間點(diǎn)，即判斷在缺氣行駛狀態(tài)下可缺氣行駛輪胎的壽命末期。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明的第一方面的典型方法的流程圖。
圖2是示出輪胎的給定溫度T和行駛時(shí)間t之間關(guān)系的曲線圖。
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的第二方面的典型裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的第二方面的另一個(gè)裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
具體實(shí)施例方式
下面參考

本發(fā)明的實(shí)施例。圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一方面判斷在缺氣行駛狀態(tài)下可缺氣行駛輪胎的壽命末期的典型方法的流程圖。
應(yīng)用了本發(fā)明第一方面的未示出的車(chē)輛具有可缺氣行駛輪胎以及每一個(gè)都配置在各輪胎內(nèi)的輪胎信息發(fā)送器。應(yīng)當(dāng)注意的是，用于此處的術(shù)語(yǔ)“可缺氣行駛輪胎”包括所謂的側(cè)部補(bǔ)強(qiáng)可缺氣行駛輪胎，其中具有月牙形截面形狀的補(bǔ)強(qiáng)橡膠至少配置在輪胎的側(cè)壁部；所謂的中心型可缺氣行駛輪胎，其中在輪胎和車(chē)輪所確定的空洞中插入環(huán)形剛體；以及所謂的管型可缺氣行駛輪胎，其中具有更小的直徑的輪胎進(jìn)一步插入該輪胎中。還應(yīng)當(dāng)注意的是，用于此處的術(shù)語(yǔ)“輪胎信息發(fā)送器”是指用于以有線和/或無(wú)線方式將例如溫度和壓力等輪胎中的信息發(fā)送到車(chē)輛的裝置。
在第一步驟S1中，測(cè)量輪胎內(nèi)壓，然后將輪胎內(nèi)壓與給定的內(nèi)壓相比較。如果輪胎內(nèi)壓高于給定的壓力，則判斷為輪胎在正常狀態(tài)下行駛，并繼續(xù)監(jiān)視輪胎內(nèi)壓。如果輪胎內(nèi)壓低于給定的壓力，則將該時(shí)間點(diǎn)判斷為缺氣行駛狀態(tài)的開(kāi)始時(shí)刻。然后，在第二步驟S2中，測(cè)量輪胎的溫度。應(yīng)當(dāng)注意的是，用于此處的術(shù)語(yǔ)“輪胎溫度”不僅包括由輪胎和車(chē)輪所確定的空洞內(nèi)的氣氛溫度，還包括輪胎的表面溫度、輪胎組成構(gòu)件的溫度，以至可以間接獲得的輪胎溫度、車(chē)輪溫度。此外，在第三步驟S3中，基于在第二步驟中所測(cè)量的溫度計(jì)算每單位時(shí)間的溫度變化率。如果在單位時(shí)間內(nèi)溫度上升，則“溫度變化率”是正值，如果在單位時(shí)間內(nèi)溫度下降，則“溫度變化率”是負(fù)值。隨后，在第四步驟S4中，將溫度變化率與給定的負(fù)閾值相比較，如果溫度變化率低于該閾值，則判斷為輪胎處于缺氣行駛狀態(tài)下的壽命末期。由于閾值是負(fù)值，因此當(dāng)判斷為輪胎處于缺氣行駛狀態(tài)下的壽命末期時(shí)，溫度變化率也是負(fù)值，即，在單位時(shí)間內(nèi)所測(cè)量的輪胎溫度下降。
接下來(lái)，連同其操作，說(shuō)明本發(fā)明人是如何完成本發(fā)明的。發(fā)明人注意到當(dāng)可缺氣行駛輪胎在缺氣行駛狀態(tài)下繼續(xù)行駛時(shí)，在所測(cè)量的輪胎溫度T和行駛時(shí)間t之間存在遵循圖2所示的指數(shù)函數(shù)f(t)的關(guān)系。在這種聯(lián)系中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)輪胎溫度T隨著行駛時(shí)間t而上升，該輪胎溫度具有通過(guò)統(tǒng)計(jì)得到的輪胎發(fā)生故障的臨界溫度，緊接在缺氣行駛狀態(tài)下行駛的輪胎發(fā)生故障之前表示給定溫度的變化的曲線從向上凸的形狀轉(zhuǎn)變?yōu)橄蛳峦沟男螤?。基于這些發(fā)現(xiàn)，發(fā)明人在WO 04/14671中提出一種用于判斷在缺氣行駛下繼續(xù)行駛的可缺氣行駛輪胎的壽命及其末期的方法、裝置和記錄介質(zhì)。然而，通過(guò)該方法，判斷為尚未達(dá)到壽命末期的輪胎可能在實(shí)際中偶爾會(huì)發(fā)生故障，從而不能在缺氣行駛狀態(tài)下進(jìn)一步繼續(xù)行駛。
本發(fā)明人反復(fù)研究原因，發(fā)現(xiàn)了以下幾點(diǎn)。即，用于判斷壽命及其末期的現(xiàn)有方法僅考慮由于溫度上升所引起的輪胎組成構(gòu)件的破壞所導(dǎo)致的故障，但是實(shí)際上，故障還可能是由在缺氣行駛狀態(tài)下的行駛期間承受大變形以及應(yīng)力集中的側(cè)壁部的斷裂所導(dǎo)致的，該情況不能由基于溫度上升判斷壽命的現(xiàn)有方法來(lái)檢測(cè)。本發(fā)明人進(jìn)一步對(duì)能夠容易地檢測(cè)出由側(cè)壁部的斷裂所導(dǎo)致的故障的方法進(jìn)行了研究，然后發(fā)現(xiàn)當(dāng)側(cè)壁部斷裂時(shí)，輪胎空洞的內(nèi)部與大氣連通，因而具有低溫的外部空氣流入輪胎空洞中從而顯著地降低了輪胎溫度。因此，本發(fā)明人設(shè)想由側(cè)壁部的斷裂所導(dǎo)致的故障也可以通過(guò)檢測(cè)輪胎溫度的下降來(lái)檢測(cè)，即，基于所測(cè)量的輪胎溫度計(jì)算每單位時(shí)間的溫度變化率，然后將計(jì)算出的變化率與給定的負(fù)閾值相比較來(lái)判斷可缺氣行駛輪胎處于缺氣行駛狀態(tài)下壽命末期。因此，可以精確地判斷在缺氣行駛狀態(tài)下可缺氣行駛輪胎壽命末期。按照這種方法完成本發(fā)明。
可以在每個(gè)測(cè)量間隔計(jì)算溫度變化率，但是為了去除由于噪聲引起的所測(cè)量的溫度的波動(dòng)成分，優(yōu)選地，例如，過(guò)濾掉高頻成分或通過(guò)計(jì)算在一定時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)平均值來(lái)平滑該變化率。
給定的輪胎內(nèi)壓優(yōu)選地是100kPa(相對(duì)壓力)。這部分是因?yàn)樵谡Ｐ旭偁顩r期間輪胎內(nèi)壓不可能取這樣低的壓力，還因?yàn)楫?dāng)輪胎內(nèi)壓低于100kPa時(shí)，側(cè)壁部的上述彎曲變形變大從而導(dǎo)致破壞。
所測(cè)量的輪胎溫度優(yōu)選地是輪胎的空洞內(nèi)的氣氛溫度?？梢圆捎闷渌鼫囟?，例如輪胎組成構(gòu)件的溫度作為輪胎溫度，但是由于當(dāng)具有低溫的外部空氣流入輪胎的空洞時(shí)，首先在輪胎的空洞的氣氛中觀測(cè)到溫度的變化，因此通過(guò)采用輪胎的空洞的氣氛溫度作為輪胎溫度可以實(shí)現(xiàn)快速判斷。
給定的閾值優(yōu)選地是-4℃/min。除了側(cè)壁部的斷裂之外，在缺氣行駛狀況期間輪胎溫度降低的一般原因是較慢的行駛速度、在濕的路面上行駛等。在這些情況下，溫度變化率最多是-2℃/min。鑒于這個(gè)原因，將閾值設(shè)為-4℃/min以明顯地區(qū)分由于一般原因所引起的溫度下降，其也可以精確地檢測(cè)由側(cè)壁部的斷裂所導(dǎo)致的溫度下降。
此外，該方法優(yōu)選地包括如下步驟將溫度變化率與剛在之前計(jì)算的溫度變化率進(jìn)行比較，從而當(dāng)溫度變化率大于剛在之前計(jì)算的溫度變化率時(shí)判斷為可缺氣行駛輪胎處于缺氣行駛狀態(tài)下壽命末期。如上所述，除了由于可缺氣行駛輪胎承受大的彎曲變形和應(yīng)力集中引起的側(cè)壁部的斷裂所導(dǎo)致的故障，由于溫度上升引起輪胎組成構(gòu)件的破壞也可能導(dǎo)致可缺氣行駛輪胎的故障。為了精確地判斷在缺氣行駛狀態(tài)下缺氣行駛的壽命末期，優(yōu)選地檢測(cè)這兩種故障。根據(jù)發(fā)明人的研究，已知緊接在由于溫度上升所引起的故障發(fā)生之前，表示輪胎溫度變化的曲線從向上凸的形狀轉(zhuǎn)變?yōu)橄蛳峦沟男螤?，如圖2所示。因此，可以通過(guò)檢測(cè)該轉(zhuǎn)變，即檢測(cè)溫度變化率大于剛在之前計(jì)算的溫度變化率，基于溫度上升來(lái)判斷在缺氣行駛狀態(tài)下可缺氣行駛輪胎的壽命末期。
該方法優(yōu)選地包括如下步驟將所測(cè)量的輪胎溫度T與通過(guò)統(tǒng)計(jì)得到的輪胎發(fā)生故障的臨界溫度TL相比較，從而當(dāng)所測(cè)量的溫度T高于臨界溫度TL時(shí)判斷為可缺氣行駛輪胎處于缺氣行駛狀態(tài)下壽命末期。如上所述，通過(guò)統(tǒng)計(jì)已知在缺氣行駛狀況期間當(dāng)輪胎溫度T超過(guò)臨界溫度TL時(shí)導(dǎo)致故障的可能性變得非常高。因此，當(dāng)所測(cè)量的輪胎溫度T超過(guò)臨界溫度TL時(shí)，判斷為輪胎處于缺氣行駛狀態(tài)下壽命末期，從而保證了可缺氣行駛輪胎的安全運(yùn)行。
該方法優(yōu)選地包括如下步驟計(jì)算描述所測(cè)量的輪胎溫度隨著繼續(xù)行駛時(shí)間t上升的曲線的函數(shù)f(t)的二階導(dǎo)數(shù)f(t)″，從而當(dāng)f(t)″的值是正值時(shí)判斷為可缺氣行駛輪胎處于缺氣行駛狀態(tài)下壽命末期。如前所述，根據(jù)發(fā)明人進(jìn)行的研究可知，緊接在由于溫度上升所導(dǎo)致的故障發(fā)生之前，表示輪胎溫度變化的曲線在拐點(diǎn)P從向上凸的形狀轉(zhuǎn)變?yōu)橄蛳峦沟男螤?，如圖2所示。因此，可以判斷函數(shù)f(t)的二階導(dǎo)數(shù)f(t)″從負(fù)值變?yōu)檎档臅r(shí)間點(diǎn)，即上述拐點(diǎn)P作為缺氣行駛狀態(tài)下可缺氣行駛輪胎的壽命末期出現(xiàn)。因此，可缺氣行駛輪胎可以安全運(yùn)行。
除了檢測(cè)由側(cè)壁的斷裂所導(dǎo)致的故障的步驟，即溫度變化率與給定的負(fù)閾值相比較從而當(dāng)溫度變化率低于該閾值時(shí)判斷為可缺氣行駛輪胎處于缺氣行駛狀態(tài)下壽命末期的第四步驟S4之外，該方法還可以包括如下步驟檢測(cè)由于溫度上升引起的輪胎組成構(gòu)件的破壞所導(dǎo)致的故障的步驟，該步驟是將給定的溫度T與通過(guò)統(tǒng)計(jì)得到的輪胎發(fā)生故障的臨界溫度TL相比較，從而當(dāng)給定溫度T高于臨界溫度TL時(shí)，判斷為可缺氣行駛輪胎處于缺氣行駛狀況下壽命末期的步驟；和/或計(jì)算描述所測(cè)量的輪胎溫度隨著繼續(xù)行駛時(shí)間t上升的曲線的函數(shù)f(t)的二階導(dǎo)數(shù)f(t)″，從而當(dāng)f(t)″的值是正值時(shí)判斷為可缺氣行駛輪胎處于缺氣行駛狀態(tài)下壽命末期的步驟。在這種情況下，優(yōu)選地將這些步驟中的至少任意一個(gè)判斷為在缺氣行駛狀態(tài)下可缺氣行駛輪胎的壽命末期的時(shí)間點(diǎn)判斷為可缺氣行駛輪胎壽命末期。
接下來(lái)，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第二方面的裝置。圖3是示出根據(jù)第二方面的典型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的框圖。用于判斷在缺氣行駛狀態(tài)下可缺氣行駛輪胎的壽命末期的裝置1具有內(nèi)壓檢測(cè)部3，配置在可缺氣行駛輪胎2內(nèi)，用于檢測(cè)輪胎2的內(nèi)壓的異常下降；溫度測(cè)量部4，用于測(cè)量輪胎的溫度；以及輪胎信息發(fā)送器5，用于發(fā)送來(lái)自?xún)?nèi)壓檢測(cè)部3和溫度測(cè)量部4的信息。可以使用壓力傳感器、壓力開(kāi)關(guān)等作為內(nèi)壓檢測(cè)部3，可以使用電阻溫度計(jì)、熱電偶等作為溫度測(cè)量部4。在圖3中，僅設(shè)置一個(gè)內(nèi)壓檢測(cè)部3和一個(gè)溫度測(cè)量部4，但是可以根據(jù)需要增加這些部的數(shù)量以測(cè)量在多個(gè)點(diǎn)處的內(nèi)壓和溫度。
用于判斷在缺氣行駛狀態(tài)下可缺氣行駛輪胎的壽命末期的裝置1還具有輪胎信息接收器7，用于接收來(lái)自輪胎信息發(fā)送器5的信息；第一計(jì)算部8，用于基于所接收的信息計(jì)算缺氣行駛的開(kāi)始時(shí)刻；第二計(jì)算部9，用于基于所測(cè)量的輪胎溫度，根據(jù)所接收的信息計(jì)算每單位時(shí)間的溫度變化率；存儲(chǔ)器部10，用于至少存儲(chǔ)溫度變化率的給定負(fù)閾值；以及第一判斷部11，用于將由第二計(jì)算部所計(jì)算的溫度變化率與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器部中的閾值相比較，從而當(dāng)變化率小于給定的閾值時(shí)，判斷為可缺氣行駛輪胎處于缺氣行駛狀態(tài)下壽命末期。在圖3中，輪胎信息發(fā)送器5與輪胎信息接收器7之間的數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)例如無(wú)線方式進(jìn)行，但是其可以以有線的方式進(jìn)行。
現(xiàn)在說(shuō)明該裝置的操作。配置在可缺氣行駛輪胎2內(nèi)的內(nèi)壓檢測(cè)部3監(jiān)視輪胎內(nèi)壓，并通過(guò)輪胎信息發(fā)送器5和輪胎信息接收器7將關(guān)于輪胎內(nèi)壓的信息發(fā)送到第一計(jì)算部8。第一計(jì)算部8計(jì)算缺氣行駛狀況的開(kāi)始時(shí)刻，并輸出缺氣行駛開(kāi)始信號(hào)。更具體地，例如，在內(nèi)壓檢測(cè)部是壓力傳感器的情況下，第一計(jì)算部8將存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器部10等的給定的輪胎內(nèi)壓與所獲得的信息相比較。如果輪胎內(nèi)壓下降到給定的內(nèi)壓之下，該裝置判斷為可缺氣行駛輪胎處于缺氣行駛狀態(tài)，并輸出缺氣行駛開(kāi)始信號(hào)。作為選擇，例如在內(nèi)壓檢測(cè)部3是壓力開(kāi)關(guān)的情況下，該裝置將來(lái)自?xún)?nèi)壓檢測(cè)部3的信號(hào)從接通(ON)變?yōu)閿嚅_(kāi)(OFF)或從斷開(kāi)變?yōu)榻油ǖ臅r(shí)間點(diǎn)判斷為缺氣行駛狀況的開(kāi)始時(shí)刻，并輸出缺氣行駛開(kāi)始信號(hào)。
另一方面，溫度測(cè)量部4測(cè)量輪胎溫度，并通過(guò)輪胎信息發(fā)送器5和輪胎信息接收器7將關(guān)于輪胎溫度的信息發(fā)送到第二計(jì)算部9。第二計(jì)算部9根據(jù)所發(fā)送的信息基于所測(cè)量的輪胎溫度計(jì)算每單位時(shí)間的溫度變化率，并輸出與溫度變化率相關(guān)的信號(hào)?？梢栽诿總€(gè)測(cè)量間隔計(jì)算溫度變化率，但是為了去除由于噪聲引起的所測(cè)量溫度的波動(dòng)成分，優(yōu)選地，例如，過(guò)濾掉高頻成分或通過(guò)計(jì)算在一定時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)平均值來(lái)平滑該變化率。
當(dāng)車(chē)輛在缺氣行駛狀況下行駛時(shí)，即從第一計(jì)算部8輸出缺氣行駛開(kāi)始信號(hào)，第一判斷部11將從第二計(jì)算部9輸出的溫度變化率與在存儲(chǔ)器部10中存儲(chǔ)的給定閾值相比較。如果溫度變化率小于該閾值，則第一判斷部11判斷為可缺氣行駛輪胎處于缺氣行駛狀態(tài)下壽命末期，并輸出缺氣行駛末期信號(hào)。
因此，當(dāng)側(cè)壁部由于彎曲變形而引起斷裂時(shí)，輪胎的空洞和大氣連通，因此具有低溫的外部空氣流入輪胎的空洞從而顯著地降低輪胎溫度。因此，輪胎每單位時(shí)間的溫度變化率小于給定的閾值，結(jié)果，通過(guò)裝置1可以檢測(cè)由側(cè)壁部的斷裂所導(dǎo)致的故障。
溫度測(cè)量部4優(yōu)選地測(cè)量輪胎的空洞內(nèi)的氣氛溫度?？梢圆捎闷渌鼫囟龋巛喬ソM成構(gòu)件的溫度作為輪胎溫度，但是由于當(dāng)具有低溫的外部空氣流入輪胎的空洞時(shí)，首先在輪胎的空洞的氣氛中觀測(cè)到溫度的變化，因此通過(guò)采用輪胎的空洞的氣氛溫度作為輪胎溫度可以實(shí)現(xiàn)快速判斷。
輪胎信息發(fā)送器5優(yōu)選地是應(yīng)答器(transponder)?？扇睔庑旭傒喬?以很高的速度旋轉(zhuǎn)，因此輪胎信息發(fā)送器5很難與輪胎信息接收器7的信號(hào)線以及用于提供操作電能的電線耦合。通過(guò)使用應(yīng)答器作為輪胎信息發(fā)送器5，可以省略這些線。
存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器部中的給定的閾值優(yōu)選地是-4℃/min。除了側(cè)壁部的斷裂之外，在缺氣行駛狀況期間降低輪胎溫度的一般原因是較慢的行駛速度、在濕的路面上行駛等。在這些情況下，溫度變化率最多是-2℃/min。鑒于這個(gè)原因，將閾值設(shè)為-4℃/min以明顯地區(qū)分由于一般原因所引起的溫度下降，其也可以精確地檢測(cè)由側(cè)壁部的斷裂所導(dǎo)致的溫度下降。
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的第二方面的另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的框圖。如圖4所示，優(yōu)選地，存儲(chǔ)器部10還存儲(chǔ)緊接在其之前計(jì)算的溫度變化率，并且裝置1還具有第二判斷部12，用于將由第二計(jì)算部9所計(jì)算的溫度變化率與緊接在其之前的、存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器部10中的溫度變化率進(jìn)行比較，從而當(dāng)當(dāng)前的溫度變化率大于緊接在其之前的溫度變化率時(shí)判斷為可缺氣行駛輪胎處于缺氣行駛狀態(tài)下壽命末期。如上所述，除了由于可缺氣行駛輪胎承受大的彎曲變形和應(yīng)力集中引起的側(cè)壁部的斷裂所導(dǎo)致的故障，由于溫度上升引起輪胎組成構(gòu)件的破壞可以導(dǎo)致可缺氣行駛輪胎的故障。為了精確地判斷缺氣行駛狀態(tài)下可缺氣行駛輪胎的壽命末期，優(yōu)選地檢測(cè)這兩種故障。根據(jù)發(fā)明人的研究，已知緊接在由于溫度上升所引起的故障發(fā)生之前，表示輪胎溫度變化的曲線從向上凸的形狀轉(zhuǎn)變?yōu)橄蛳峦沟男螤睿鐖D2所示。因此，可以通過(guò)檢測(cè)該轉(zhuǎn)變，即檢測(cè)溫度變化率大于緊接在其之前所計(jì)算的溫度變化率，基于溫度的上升判斷缺氣行駛狀態(tài)下可缺氣行駛輪胎的壽命末期。
同樣優(yōu)選地，存儲(chǔ)器部10存儲(chǔ)通過(guò)統(tǒng)計(jì)得到的輪胎發(fā)生故障的臨界溫度TL，并且裝置1具有第三判斷部13，用于將由溫度測(cè)量部4所測(cè)量的輪胎溫度T與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器部10中的臨界溫度TL相比較，從而當(dāng)所測(cè)量的輪胎溫度T高于臨界溫度TL時(shí)判斷為可缺氣行駛輪胎處于缺氣行駛狀態(tài)下壽命末期。如上所述，通過(guò)統(tǒng)計(jì)已知在缺氣行駛狀況期間當(dāng)輪胎溫度T超過(guò)臨界溫度TL時(shí)導(dǎo)致故障的可能性變得非常高。因此，當(dāng)所測(cè)量的輪胎溫度T超過(guò)臨界溫度TL時(shí)，判斷為輪胎處于缺氣行駛狀態(tài)下壽命末期，從而保證了可缺氣行駛輪胎的安全運(yùn)行。
此外，裝置1優(yōu)選地包括第三計(jì)算部14，用于計(jì)算描述所測(cè)量的輪胎溫度隨著繼續(xù)行駛時(shí)間t上升的曲線的函數(shù)f(t)的二階導(dǎo)數(shù)f(t)″；以及第四判斷部15，用于當(dāng)f(t)″的值是正值時(shí)判斷為可缺氣行駛輪胎處于缺氣行駛狀態(tài)下壽命末期。如前所述，根據(jù)發(fā)明人進(jìn)行的研究已知緊接在由于溫度上升所引起的故障發(fā)生之前，表示輪胎溫度變化的曲線在拐點(diǎn)P從向上凸的形狀轉(zhuǎn)變?yōu)橄蛳峦沟男螤?，如圖2所示。因此，可以判斷函數(shù)f(t)的二階導(dǎo)數(shù)f(t)″從負(fù)值變?yōu)檎档臅r(shí)間點(diǎn)，即上述拐點(diǎn)P作為缺氣行駛狀態(tài)下可缺氣行駛輪胎的壽命末期出現(xiàn)。因此，可缺氣行駛輪胎可以安全運(yùn)行。
此外，該裝置優(yōu)選地包括警告部16，用于當(dāng)判斷為可缺氣行駛輪胎處于缺氣行駛狀態(tài)下壽命末期時(shí)發(fā)出警告信號(hào)。通過(guò)警告司機(jī)關(guān)于輪胎處于輪胎的末期，司機(jī)可以迅速地采取合適的措施，例如將車(chē)輛退避到安全的場(chǎng)所。在這種情況下，可以采用顯示器和警告燈等視覺(jué)部、蜂鳴器、警報(bào)和聲音等聽(tīng)覺(jué)部以及振動(dòng)器等觸覺(jué)部作為警告部。作為選擇，將警告信號(hào)輸入速度限制器或輸出限制器以將其用于車(chē)輛的直接控制。
以上說(shuō)明僅示出了本發(fā)明的部分優(yōu)選實(shí)施例，可以在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)進(jìn)行各種改變。例如，可以分別設(shè)置第一計(jì)算部8、第二計(jì)算部9、第三計(jì)算部14、存儲(chǔ)器部1O、第一判斷部11、第二判斷部12、第三判斷部13和第四判斷部15，而這些部也可以集成在計(jì)算機(jī)中。
例子將如圖3所示用于判斷在缺氣行駛狀態(tài)下可缺氣行駛輪胎的壽命末期的裝置應(yīng)用于裝備有側(cè)部補(bǔ)強(qiáng)的可缺氣行駛輪胎(輪胎大小245/40ZR 18)的車(chē)輛，在缺氣行駛狀態(tài)下實(shí)際駕駛該車(chē)輛，并確定輪胎壽命末期。以下說(shuō)明其詳細(xì)內(nèi)容。
在輪胎上配置電容型壓力傳感器作為內(nèi)壓測(cè)量部。繞輪緣的瓣配置作為溫度測(cè)量部的電阻式溫度計(jì)。測(cè)量輪胎的空洞的內(nèi)壓和溫度。每十秒測(cè)量?jī)?nèi)壓和溫度。根據(jù)一分鐘的平均溫度計(jì)算所測(cè)量的輪胎溫度的變化率。存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器部中的給定閾值是-24℃/min。
在包括彎曲道路的試驗(yàn)路線上在缺氣行駛狀態(tài)下駕駛車(chē)輛，直到判斷為處于壽命末期。當(dāng)判斷為可缺氣行駛輪胎的壽命末期時(shí)溫度變化率是-36℃/min，作為目視檢測(cè)的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)可缺氣行駛輪胎的側(cè)壁被洞穿。
產(chǎn)業(yè)實(shí)用性根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種方法和裝置，用于判斷在缺氣行駛狀態(tài)下緊接在缺氣行駛不可能再繼續(xù)之前的時(shí)間點(diǎn)，即判斷可缺氣行駛輪胎的壽命末期。
權(quán)利要求
1.一種用于判斷可缺氣行駛輪胎在缺氣行駛狀態(tài)下的壽命末期的方法，包括以下步驟在裝備有可缺氣行駛輪胎系統(tǒng)的車(chē)輛上監(jiān)視輪胎內(nèi)壓，以當(dāng)所述輪胎內(nèi)壓低于給定內(nèi)壓時(shí)判斷為輪胎開(kāi)始在缺氣行駛狀態(tài)下行駛，所述可缺氣行駛輪胎系統(tǒng)包括可缺氣行駛輪胎和輪胎信息發(fā)送器；在缺氣行駛期間測(cè)量輪胎的溫度；基于所測(cè)量的輪胎的溫度值計(jì)算每單位時(shí)間的溫度變化率；以及將所述溫度變化率與給定負(fù)閾值相比較，從而當(dāng)所述溫度變化率小于所述給定閾值時(shí)判斷為可缺氣行駛輪胎處于缺氣行駛狀態(tài)下的壽命末期。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于判斷可缺氣行駛輪胎在缺氣行駛狀態(tài)下的壽命末期的方法，其特征在于，所述給定內(nèi)壓是100kPa(相對(duì)壓力)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于判斷可缺氣行駛輪胎在缺氣行駛狀態(tài)下的壽命末期的方法，其特征在于，所測(cè)量的輪胎溫度是輪胎空洞內(nèi)的氣氛溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的用于判斷可缺氣行駛輪胎在缺氣行駛狀態(tài)下的壽命末期的方法，其特征在于，所述給定的閾值是-4℃/min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述的用于判斷可缺氣行駛輪胎在缺氣行駛狀態(tài)下的壽命末期的方法，其特征在于，還包括如下步驟將所述溫度變化率與剛在之前計(jì)算的溫度變化率進(jìn)行比較，從而當(dāng)所述溫度變化率大于所述剛在之前計(jì)算的溫度變化率時(shí)判斷為可缺氣行駛輪胎處于缺氣行駛狀態(tài)下的壽命末期。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述的用于判斷可缺氣行駛輪胎在缺氣行駛狀態(tài)下的壽命末期的方法，其特征在于，還包括如下步驟將所測(cè)量的輪胎溫度與通過(guò)統(tǒng)計(jì)得到的輪胎發(fā)生故障的臨界溫度相比較，從而當(dāng)所測(cè)量的溫度高于所述臨界溫度時(shí)判斷為可缺氣行駛輪胎處于缺氣行駛狀態(tài)下的壽命末期。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一項(xiàng)所述的用于判斷可缺氣行駛輪胎在缺氣行駛狀態(tài)下的壽命末期的方法，其特征在于，還包括如下步驟計(jì)算描述所測(cè)量的輪胎溫度隨著繼續(xù)行駛時(shí)間t上升的曲線的函數(shù)f(t)的二階導(dǎo)數(shù)f(t)″，從而當(dāng)f(t)″的值是正值時(shí)判斷為可缺氣行駛輪胎處于缺氣行駛狀態(tài)下的壽命末期。
8.一種用于判斷可缺氣行駛輪胎在缺氣行駛狀態(tài)下的壽命末期的裝置，包括內(nèi)壓檢測(cè)部，用于檢測(cè)輪胎內(nèi)壓的異常下降；溫度測(cè)量部，用于測(cè)量輪胎溫度；輪胎信息發(fā)送器，用于發(fā)送來(lái)自所述內(nèi)壓檢測(cè)部和所述溫度測(cè)量部的信息；輪胎信息接收器，用于從所述輪胎信息發(fā)送器接收信息；第一計(jì)算部，用于基于所接收的信息計(jì)算缺氣行駛的開(kāi)始時(shí)刻；第二計(jì)算部，用于根據(jù)所接收的信息基于所測(cè)量的輪胎溫度計(jì)算每單位時(shí)間的溫度變化率；存儲(chǔ)器部，用于至少存儲(chǔ)所述溫度變化率的給定負(fù)閾值；以及第一判斷部，用于將由所述第二計(jì)算部計(jì)算的所述溫度變化率與存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器部中的所述閾值相比較，從而當(dāng)所述變化率小于所述給定閾值時(shí)，判斷為可缺氣行駛輪胎處于缺氣行駛狀態(tài)下的壽命末期。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于判斷可缺氣行駛輪胎在缺氣行駛狀態(tài)下的壽命末期的裝置，其特征在于，所述溫度測(cè)量部測(cè)量輪胎空洞內(nèi)的氣氛溫度。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的用于判斷可缺氣行駛輪胎在缺氣行駛狀態(tài)下的壽命末期的裝置，其特征在于，所述輪胎信息發(fā)送器是應(yīng)答器。
11.根據(jù)權(quán)利要求8到10中任一項(xiàng)所述的用于判斷可缺氣行駛輪胎在缺氣行駛狀態(tài)下的壽命末期的裝置，其特征在于，存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器部中的所述閾值是-4℃/min。
12.根據(jù)權(quán)利要求8到11中任一項(xiàng)所述的用于判斷可缺氣行駛輪胎在缺氣行駛狀態(tài)下的壽命末期的裝置，其特征在于，所述存儲(chǔ)器部存儲(chǔ)剛在之前計(jì)算的溫度變化率，所述裝置還包括第二判斷部，所述第二判斷部將由所述第二計(jì)算部所計(jì)算的溫度變化率與存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器部中的剛在之前計(jì)算的溫度變化率相比較，從而當(dāng)所述溫度變化率大于所述剛在之前計(jì)算的溫度變化率時(shí)判斷為可缺氣行駛輪胎處于缺氣行駛狀態(tài)下的壽命末期。
13.根據(jù)權(quán)利要求8到12中任一項(xiàng)所述的用于判斷可缺氣行駛輪胎在缺氣行駛狀態(tài)下的壽命末期的裝置，其特征在于，所述存儲(chǔ)器部存儲(chǔ)通過(guò)統(tǒng)計(jì)得到的輪胎發(fā)生故障的臨界溫度，所述裝置還包括第三判斷部，所述第三判斷部用于將由所述溫度測(cè)量部所測(cè)量的輪胎溫度與存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器部中的所述臨界溫度相比較，從而當(dāng)所測(cè)量的輪胎溫度高于所述臨界值時(shí)判斷為可缺氣行駛輪胎處于缺氣行駛狀態(tài)下的壽命末期。
14.根據(jù)權(quán)利要求8到13中任一項(xiàng)所述的用于判斷可缺氣行駛輪胎在缺氣行駛狀態(tài)下的壽命末期的裝置，其特征在于，還包括第三計(jì)算部，所述第三計(jì)算部用于計(jì)算描述所測(cè)量的輪胎溫度隨著繼續(xù)行駛時(shí)間t上升的曲線的函數(shù)f(t)的二階導(dǎo)數(shù)f(t)″；以及第四判斷部，用于當(dāng)f(t)″的值是正值時(shí)判斷為可缺氣行駛輪胎處于缺氣行駛狀態(tài)下的壽命末期。
15.根據(jù)權(quán)利要求8到14中任一項(xiàng)所述的用于判斷可缺氣行駛輪胎在缺氣行駛狀態(tài)下的壽命末期的裝置，其特征在于，還包括警告部，所述警告部用于當(dāng)可缺氣行駛輪胎被判斷為處于缺氣行駛狀態(tài)下的壽命末期時(shí)發(fā)出警告信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種判斷可缺氣行駛輪胎缺氣行駛壽命末期的方法和裝置。該方法包括步驟S1，用于在裝備有可缺氣行駛輪胎系統(tǒng)的車(chē)輛上監(jiān)視輪胎內(nèi)壓，用以當(dāng)該輪胎內(nèi)壓低于給定的內(nèi)壓時(shí)判斷為輪胎開(kāi)始在缺氣行駛狀態(tài)下行駛，所述可缺氣行駛輪胎系統(tǒng)包括可缺氣行駛輪胎和輪胎信息發(fā)送器；步驟S2，用于在缺氣行駛期間測(cè)量輪胎的溫度；步驟S3，用于基于所測(cè)量的輪胎溫度值計(jì)算每單位時(shí)間的溫度變化率；以及步驟S4，用于將所述的變化率與給定的負(fù)閾值相比較，從而當(dāng)所述溫度變化率小于所述給定的閾值時(shí)判斷為可缺氣行駛輪胎處于缺氣行駛狀態(tài)下壽命末期。
文檔編號(hào)B60C23/20GK1956857SQ20058001634
公開(kāi)日2007年5月2日 申請(qǐng)日期2005年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月12日
發(fā)明者安倍敦, 市原永司 申請(qǐng)人:株式會(huì)社普利司通