自主、插入式磨損或磨耗感測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】自主、插入式磨損或磨耗感測系統(tǒng)。本發(fā)明涉及自主、插入式犧牲式磨損感測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少一個可磨損傳感器、自主電源和用于遠(yuǎn)程射頻通信的裝置。該系統(tǒng)包括嵌入輪胎胎面元件內(nèi)的管狀胎面磨損指示器主體。指示器主體位于胎面元件內(nèi)的中心處并且被塑形為管形。當(dāng)胎面元件徑向向內(nèi)磨損時，傳感器元件能夠改變至少一個電磁可測量的物理參數(shù)。該系統(tǒng)提供完整的胎面磨損系統(tǒng)，包括用于信號和數(shù)據(jù)處理的算法、緩沖和決定程序，以向車輛駕駛員或車主遠(yuǎn)程提供當(dāng)前輪胎磨損狀況、輪胎類型-季節(jié)匹配和剩余輪胎壽命的實時估算。
【專利說明】自主、插入式磨損或磨耗感測系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體涉及用于暴露于機(jī)械磨耗的部件或設(shè)備的磨損感測系統(tǒng)，更具體地，涉及用于輪胎應(yīng)用的磨損感測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]胎面磨損指示器的使用并不是新生事物，并且許多國家的法律要求使用胎面磨損指示器。已知多種這類指示器。一種這類胎面磨損指示器采用在胎面下面的有色標(biāo)記作為磨損的視覺指示器。其它類型的胎面磨損指示器使用在胎面花紋溝內(nèi)的連桿型元件。
[0003]所述類型的有色標(biāo)記的實際問題在于，直到輪胎磨損之前操作者無法確定磨損的程度。當(dāng)輪胎采用連桿型磨損指示器時，會難以確定磨損的程度。
[0004]美國專利N0.6，523，586公開了用于輪胎胎面的磨損指示器，其中，相關(guān)標(biāo)志為一系列或預(yù)定的緊密安置的封裝，標(biāo)志在輪胎磨損時出現(xiàn)。盡管這為消費者提供了連續(xù)的信息，但是由于需要形成僅在限定量的磨損之后出現(xiàn)的多個不同標(biāo)志，因此導(dǎo)致形成輪胎的復(fù)雜度增大。
[0005]因此，需要容易集成到輪胎中并且以易于被車輛操作者監(jiān)控的方式可靠地測量胎面磨損的胎面磨損指示器。此外，需要便于終端用戶操作(即，當(dāng)下雨時、在夜間(黑暗)等情況下能夠在車輛內(nèi)讀取)并且可以基于輪胎的利用歷史預(yù)計輪胎壽命的胎面磨損指示器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在本發(fā)明的一個方面，一種用于指示輪胎中的胎面磨損的裝置，更具體地，涉及用于監(jiān)控胎面磨損并向用戶通信胎面磨損狀況的一個或多個相互獨立的磨損傳感器。這種小型、常見且自操作的傳感器可以應(yīng)用于不同的工業(yè)設(shè)備，如砑光機(jī)、供紙器、實心或充氣車輪等。尤其在制造如砑光機(jī)的設(shè)備時，磨損傳感器可以有利地聯(lián)系到壓力或力傳感器，壓力或力傳感器可以進(jìn)一步被控制系統(tǒng)使用以根據(jù)其磨損重新調(diào)整砑光機(jī)施加的力的負(fù)荷。所討論的磨損感測系統(tǒng)采用在使用時與裝配有它們的機(jī)械系統(tǒng)經(jīng)歷相同程度和相同量的磨耗的犧牲式可磨損傳感器。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的額外方面，一種車輛輪胎和胎面磨損裝置組件包括嵌入輪胎胎面元件內(nèi)的細(xì)長的胎面磨損指示器主體，該指示器主體沿徑向向外延伸到末端表面，該末端表面與一個胎面元件的地面接合表面偏移一段徑向距離。在指示器主體內(nèi)是一個或多個傳感器元件、用于供應(yīng)操作電功率的功率產(chǎn)生裝置；以及用于通信指示一個胎面元件的徑向磨損程度的傳感器元件狀況的發(fā)送器。因此，組件被封裝為包括傳感器、能量采集器、包含通信的邏輯元件以及天線。
[0008]在另一方面，當(dāng)主胎面元件和傳感器元件徑向向內(nèi)磨損時，傳感器元件在至少一個電參數(shù)中可操作地變化。
[0009]在本發(fā)明的另一方面，指示器主體位于一個胎面元件中并且被成形為管形或其它封裝配置，諸如橢圓形、方形、星形等的形狀。傳感器元件、功率產(chǎn)生裝置和通信發(fā)送器位于管狀指示器主體內(nèi)的各個特定徑向位置。
[0010]定義
以下定義可應(yīng)用于本發(fā)明。
[0011]“花紋溝”指的是可以以連續(xù)不斷地彎曲或之字形的方式圍繞胎面沿周向或橫向地延伸的細(xì)長空隙區(qū)域。沿周向和橫向地延伸的花紋溝有時具有公共部分并且可以被細(xì)分為“寬的”、“窄的”或“細(xì)縫”。狹槽通常由插入鑄件或加工模具或為此的胎面環(huán)中的剛刀片形成。在附圖中，由于狹槽很窄，因此通過單線示出狹槽?！凹?xì)縫”是寬度在補償胎面寬度的約0.2%至0.8%范圍內(nèi)的花紋溝，而“窄花紋溝”具有在補償胎面寬度的約0.8%至3%范圍內(nèi)的寬度，并且“寬花紋溝”具有大于補償胎面寬度的3%的寬度?！盎y溝寬度”等于花紋溝或花紋溝部分(所討論的正是其寬度)所占的胎面表面積除以該花紋溝或花紋溝部分的長度；因此，花紋溝寬度是其長度范圍內(nèi)的平均寬度?；y溝以及其它空隙降低了它們所位于的胎面區(qū)域的剛度。細(xì)縫通常用于此目的，如使窄花紋溝或?qū)捇y溝橫向延伸。在輪胎中花紋溝可以具有變化的深度?；y溝的深度可以圍繞胎面的圓周改變，或者一個花紋溝的深度可以恒定，但是與輪胎中另一個花紋溝的深度不同。如果這種窄花紋溝或?qū)捇y溝與和它們互相連接的寬周向花紋溝相比具有明顯減小的深度，則它們被視為形成傾向于在所涉及的胎面區(qū)域中維持肋狀特征的“連桿”。
[0012]“內(nèi)”指的是朝向輪胎的內(nèi)側(cè)并且“外”指的是朝向其外部。
[0013]“外部”指的是朝向輪胎外部。
[0014]“徑向的”和“徑向地”用于表示沿徑向朝向或遠(yuǎn)離輪胎的旋轉(zhuǎn)軸線的方向。
[0015]“胎面”指的是模制的橡膠部分，其在被接合到輪胎殼體上時，包括當(dāng)輪胎正常充氣且處于正常負(fù)荷下時與路面接觸的輪胎部分。胎面具有常規(guī)上測量從胎面表面到輪胎的最深花紋溝的底部的深度。
[0016]“胎面元件”是胎面的突起部分，諸如凸緣或肋，其構(gòu)成與路面接觸的元件。
[0017]本發(fā)明還提供了以下方案:
1.一種自主、插入式磨損裝置組件，其包括:
至少一個傳感器犧牲式且可磨損感測元件；
電源裝置，其用于向至少一個傳感器元件供應(yīng)操作電功率；以及RF通信裝置，其用于傳輸來自至少一個傳感器元件的數(shù)據(jù)信號，該數(shù)據(jù)信號指示該傳感器所嵌入的機(jī)械元件的磨損狀態(tài)。
[0018]2.根據(jù)方案I所述的裝置組件，其特征在于，所述電源是機(jī)電或熱電能量采集器。
[0019]3.一種車輛輪胎和胎面磨損裝置組件，其包括:
輪胎，其具有沿徑向向外的多個胎面元件；
至少一個胎面元件，其從胎面的基底突起并且具有限定的胎面深度；
胎面磨損指示器，其具有嵌入該一個胎面元件內(nèi)的細(xì)長指示器主體，該指示器主體沿徑向向外延伸到末端表面，該末端表面相對于該一個胎面元件的地面接合表面偏移一段徑向距離；
具有至少一個傳感器元件的指示器主體；
功率產(chǎn)生裝置，其用于向所述至少一個傳感器元件供應(yīng)操作電功率；以及 通信裝置，其用于傳輸來自所述至少一個傳感器元件的數(shù)據(jù)信號，該信號指示該一個胎面元件的徑向磨損程度。
[0020]4.根據(jù)方案3所述的車輛輪胎和胎面磨損裝置組件，其特征在于，當(dāng)胎面元件徑向向內(nèi)磨損時，所述至少一個傳感器元件在至少一個物理且可探測參數(shù)中可操作地變化。
[0021]5.根據(jù)方案3所述的車輛輪胎和胎面磨損裝置組件，其特征在于，通過內(nèi)置式機(jī)電或熱機(jī)械能量采集器供應(yīng)電功率。
[0022]6.根據(jù)方案4所述的車輛輪胎和胎面磨損裝置組件，其特征在于，通過所述通信裝置將電參數(shù)變化通信到遠(yuǎn)程射頻接收器。
[0023]7.根據(jù)方案6所述的車輛輪胎和胎面磨損裝置組件，其特征在于，所述指示器主體基本位于該一個胎面元件的中心。
[0024]8.根據(jù)方案7所述的車輛輪胎和胎面磨損裝置組件，其特征在于，所述指示器主體基本為具有縱向、徑向延伸軸線的管狀形狀。
[0025]9.根據(jù)方案8所述的車輛輪胎和胎面磨損裝置組件，其特征在于，所述功率產(chǎn)生裝置被安置在管狀形狀的指示器主體內(nèi)、所述通信裝置的徑向向外處。
[0026]10.根據(jù)方案9所述的車輛輪胎和胎面磨損裝置組件，其特征在于，所述至少一個傳感器元件被安置在管狀形狀的指示器主體內(nèi)、所述功率產(chǎn)生裝置的徑向向外處。
[0027]11.根據(jù)方案10所述的車輛輪胎和胎面磨損裝置組件，其特征在于，所述功率產(chǎn)生裝置包括當(dāng)輪胎相對于地面表面滾動時可操作地從輪胎采集能量的能量采集裝置。
[0028]12.根據(jù)方案8所述的車輛輪胎和胎面磨損裝置組件，其特征在于，隨著胎面磨損，所述指示器主體的軸向長度縮短。
[0029]13.根據(jù)方案12所述的車輛輪胎和胎面磨損裝置組件，其特征在于，貫穿胎面元件上的徑向磨損過程，所述指示器主體保持管狀形狀。
[0030]14.根據(jù)方案13所述的車輛輪胎和胎面磨損裝置組件，其特征在于，包括當(dāng)該一個胎面元件徑向向內(nèi)磨損時可操作以依次在至少一個電參數(shù)中變化的一系列徑向堆疊的電子傳感器元件。
[0031]15.根據(jù)方案5所述的車輛輪胎和胎面磨損裝置組件，其特征在于，該一個傳感器元件包括在管狀形狀的指示器主體上的至少部分管狀的罩。
[0032]16.一種車輛輪胎和胎面磨損裝置組件，其包括:
輪胎，其具有沿徑向向外的多個胎面元件；
至少一個胎面元件，其從胎面的基底突起并且具有限定的胎面深度；
胎面磨損指示器，其具有嵌入該一個胎面元件內(nèi)的中心位置處的細(xì)長指示器主體，該指示器主體沿徑向向外延伸到末端表面，該末端表面相對于該一個胎面元件的地面接合表面向內(nèi)偏移一段徑向距離；
所述指示器主體，其具有被構(gòu)造為當(dāng)胎面元件徑向向內(nèi)磨損時可操作地在至少一個電參數(shù)中變化的至少一個傳感器元件；
功率產(chǎn)生裝置，其用于向傳感器元件供應(yīng)操作電功率；以及
通信裝置，其用于傳輸來自傳感器元件的數(shù)據(jù)信號，該信號指示至少一個胎面元件的徑向磨損程度。
[0033]17.根據(jù)方案6所述的車輛輪胎和胎面磨損裝置組件，其特征在于，所述至少一個傳感器元件、功率產(chǎn)生裝置和通信裝置位于所述管狀指示器主體內(nèi)的各個徑向位置處，該一個傳感器元件在功率產(chǎn)生裝置的徑向向外處并且功率產(chǎn)生裝置在通信裝置的徑向向外處。
[0034]18.根據(jù)方案3所述的車輛輪胎和胎面磨損裝置組件，其特征在于，包括一系列徑向堆疊的電子傳感器元件，當(dāng)該一個胎面元件徑向向內(nèi)磨損到管狀指示器主體中的傳感器元件的徑向位置時，每個元件可操作以在至少一個電參數(shù)中變化。
[0035]19.一種車輛輪胎和胎面磨損感測系統(tǒng)，其包括:
嵌入各個機(jī)械元件內(nèi)的多個傳感器，每個傳感器具有犧牲式且可磨損感測元件；
電源裝置，其用于向所述多個傳感器供應(yīng)操作電功率；
RF通信裝置，其用于傳輸來自所述多個傳感器的數(shù)據(jù)信號，該數(shù)據(jù)信號指示所述多個傳感器中的每個所分別嵌入的機(jī)械元件的磨損狀態(tài)；
其中，所述多個傳感器中的每個被單獨貼以標(biāo)簽，從而可操作以識別該傳感器和其各自的機(jī)械元件。
[0036]20.根據(jù)方案19所述的車輛輪胎和胎面磨損感測系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)可操作以與車輛遠(yuǎn)程無鑰匙進(jìn)入、車輛ECU或車輛駕駛員的移動電話通信；
其中，進(jìn)一步包括根據(jù)方案19所述的車輛輪胎和胎面磨損感測系統(tǒng)的控制器，其可操作地讀取和預(yù)處理傳感器原始數(shù)據(jù)；過濾、檢驗傳感器數(shù)據(jù)的一致性；存儲過去的數(shù)據(jù)信息并將傳感器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到車輛用戶的圖像或聲音界面；
其中，所述車輛輪胎和胎面磨損感測系統(tǒng)的所述控制器可操作地提供以下組中的至少一個磨損標(biāo)記的信息:胎面深度；來自安裝在相對于車輛車軸的至少兩個不同輪胎胎面位置中的至少兩個傳感器的輪胎內(nèi)不均勻磨損分布；前輪胎相對于后輪胎的磨損信息；胎面磨損的隨時間發(fā)展和預(yù)報；
其中，所述車輛輪胎和胎面磨損感測系統(tǒng)的控制器提供以下組中的至少一個基于輪胎的信息數(shù)據(jù):輪胎類型；輪胎尺寸；速度指數(shù)；輪胎的生產(chǎn)日期；以及
其中，所述控制器可操作地提供以下組中的至少一個輪胎誤用警告:對于季節(jié)不適用的輪胎類型；不同類型的左右或前后輪胎類型裝配；當(dāng)前輪胎磨損狀態(tài)給出的輪胎即將磨平的警告；磨損動態(tài)和輪胎使用年限。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]將參照附圖通過舉例方式描述本發(fā)明，在附圖中:
圖1是車輛的側(cè)視圖，其具有裝配有根據(jù)本發(fā)明的胎面磨損測量裝置的輪胎。
[0038]圖2是包含磨損傳感器裝置的胎面元件的放大局部透視圖。
[0039]圖3是管狀胎面磨損傳感器封裝的示意圖。
[0040]圖4是胎面磨損傳感器裝置的第一實施例。
[0041]圖5是胎面磨損傳感器裝置的第二替代實施例。
[0042]圖6A至6D是其中安裝有胎面磨損傳感器的胎面元件的連續(xù)截面圖，并且示出當(dāng)胎面元件受到徑向磨損時的組件配置。
【具體實施方式】
[0043]首先參照圖1、2和3，輪胎組件10包括常規(guī)結(jié)構(gòu)的輪胎12，其被改裝為在輪胎的胎面區(qū)域中包含一個或多個磨損傳感器14。輪胎支撐車輛16，車輛16具有作為其電子處理器的一部分的接收器18。盡管車輛16被示出為轎車構(gòu)造，但是應(yīng)該理解所討論的磨損傳感器和輪胎組件可以應(yīng)用于任何車輛類型和任何車輛用途。
[0044]在所示的實施例中，犧牲式可磨損傳感器是制造在厚聚合物膜襯底上的厚膜(20至900微米)傳感器。通過印刷技術(shù)(絲網(wǎng)印刷、噴墨印刷、氣溶膠噴涂印刷、柔版印刷或平版印刷)，通過墨蒸發(fā)技術(shù)、薄膜結(jié)構(gòu)印跡技術(shù)、蝕刻塊狀材料，通過層壓預(yù)切割的感測結(jié)構(gòu)或其它技術(shù)，將物理感測結(jié)構(gòu)層疊在該膜上。在多數(shù)情形中，磨損感測結(jié)構(gòu)或路徑(path)可以包含允許多級感測的平行布置的多個獨立結(jié)構(gòu)。這種配置可以用作二元式是/否磨損探測指示器，如同在單個導(dǎo)體回路中。為了增加傳感器的魯棒性，可以用兩個聚合物膜封裝感測路徑或元件。可以緊緊地軋制聚合物膜傳感器組件，由此生產(chǎn)有利地增加感測結(jié)構(gòu)或路徑的尺寸和長度的多層圓柱體。
[0045]輪胎12設(shè)置有包括胎面元件(諸如肋20)的胎面區(qū)域。如果需要的話，具有諸如凸緣或塊體的胎面元件的其它輪胎胎面可以用于包括本發(fā)明的磨損傳感器。磨損系統(tǒng)前端14被構(gòu)造為具有大體細(xì)長的管狀配置。沿堆疊方位將邏輯和通信電子元件22、電力電子元件24和磨損傳感器裝置26封裝到沿管的徑向方向的各個位置上。磨損傳感器裝置位于沿軸向向外的末端區(qū)域，跟著是在徑向方向管的中間區(qū)域處的電力電子元件24和在管的相對末端處的通信電子元件22，如從圖3將理解的。邏輯和通信電子元件包括用于將磨損數(shù)據(jù)無線通信給車輛接收器18的RF通信天線28。電容器和整流器40被安置為從電力電子元件24接收DC電流和將DC電流輸送到電子電路28。電力電子元件24可以使用電池或電容式能量存儲裝置以供應(yīng)系統(tǒng)所需。替代地，或連同電池或電容式存儲輸送系統(tǒng)，可以采用可商購類型的能量采集器30，諸如任何類型的機(jī)械的(加速、振動或沖擊)、單個或多個懸臂能量采集器、膜采集器或者根據(jù)Seebeck-Thompson-Peltier效應(yīng)工作的熱電采集器。在管狀封裝的傳感器端，一系列傳感器元件或裝置32、34、36可以堆疊在從管狀封裝的末端表面31開始的各個軸向距離處。傳感器元件32、34、36被配置為當(dāng)出現(xiàn)管狀封裝磨損程度變化時改變傳感器電路的電參數(shù)。例如，傳感器元件32、34、36可以構(gòu)成印刷的R、C或L電路部件或者被配置為開關(guān)。由此，當(dāng)封裝隨著管狀封裝所位于的主胎面元件而磨損時，元件32、34和36改變傳感器14的邏輯電路的電阻、電容、電感、磁或光傳輸或折射參數(shù)。圖2不出將管狀磨損傳感器14放入諸如胎面肋20的胎面元件中。在后固化過程中，以與將冬季防滑釘放入輪胎類似的方式，將傳感器14插入肋20中。如圖所示，插入過程使傳感器14在肋20中沿徑向定向。在徑向方位中，傳感器元件32、34和36被徑向向外地安置并且通信電路22相對于輪胎胎面元件22被徑向向內(nèi)地安置。在插入之后，管狀磨損傳感器14的末端表面31可以被放置為與胎面元件20的地面接合表面38共面，但是如果需要的話，末端表面31可以從肋表面38沿徑向向內(nèi)偏移，如圖6A所示。深度校準(zhǔn)期望與胎面元件的頂表面平齊安裝。
[0046]傳感器元件32、34、36被堆疊為凹陷在從胎面肋外表面38開始的各個徑向距離處的徑向陣列。每個傳感器元件都是可磨損的并且當(dāng)胎面由于輪胎使用而沿徑向磨損時顯示可觀察到的物理參數(shù)(例如，R、C、L、折射率、光傳輸、磁感應(yīng))變化。替代地，如果被配置為開關(guān)，則元件32、34、36可以被布置為當(dāng)胎面層徑向向內(nèi)磨損時在天線之間按順序切換。電性質(zhì)的改變或切換到替代的天線將會調(diào)制從磨損傳感器14到天線22的RFID信號并且經(jīng)由接收器18解碼。由此可以明確胎面磨損程度的指示。
[0047]在RFID信號中探測由電路元件32、34、36的電性質(zhì)變化而導(dǎo)致發(fā)生的天線阻抗的調(diào)制。替代地，如果在傳感器主體中配備多個天線并且電氣裝置32、34、36被配置為天線開關(guān)，則當(dāng)輪胎元件20的磨損程度達(dá)到每個開關(guān)的徑向位置時將會發(fā)生在天線之間的切換。因此，來自被切換到操作狀態(tài)的任一天線的RFID信號將指示存在于胎面元件20中的胎面磨損程度。
[0048]兀件32、34、36的傳感器(電阻式、電容式、電感式、磁的、光學(xué)的、開關(guān))配置可以被折疊或包裹以在維持傳感器14的管狀形狀的同時增大表面積。傳感器14可以被封裝在外殼42中，如圖4中的外殼或圖5的替代殼體。殼體可以由下述材料形成，該材料在胎面肋或塊20由于輪胎使用而徑向向內(nèi)磨損時也磨損，以允許傳感器的縱向長度減小。如圖4所示，環(huán)形基底法蘭可以附接到管狀殼體。在圖5中，使用兩個間隔開的環(huán)形基底法蘭44、46。法蘭44、46用于將傳感器14機(jī)械地錨固到胎面塊或肋中并且防止傳感器相對于胎面元件變位或未對齊。
[0049]通過圖6A應(yīng)該理解，在輪胎固化過程之后，將殼42內(nèi)的傳感器14以與防滑釘插入冬季輪胎的輪胎胎面類似的方式插入胎面塊或肋20中。傳感器封裝14是具有基底(在朝向帶封裝的內(nèi)側(cè)上)的管狀，其模仿冬季防滑釘?shù)膸缀涡螤?，由此使得它與現(xiàn)有工具可兼容。封裝14插入到肋20內(nèi)的中心封裝位置。該插入使得傳感器的外表面31相對于胎面塊的外表面38徑向向內(nèi)偏移。插入深度被選定為使得傳感器能夠通過元件32、34、36測量從使用輪胎開始的預(yù)選時間間隔處胎面磨損的發(fā)展。如從圖6B至6D的漸進(jìn)胎面磨損的順序描述可知的，傳感器管狀外形隨著輪胎胎面塊20的徑向磨損而變短。當(dāng)傳感器變短時，包括傳感器14的傳感器元件32、34、36被依次啟動以分別調(diào)制從傳感器14到接收器18的信號?？梢圆捎酶嗷蚋俚膫鞲衅髟硖峁└蠡蚋〉奶ッ婺p測量靈敏度。
[0050]當(dāng)與輪胎胎面磨損同步地依次啟動元件32、34、36時，元件通過調(diào)制從邏輯和通信電子模塊28傳輸?shù)杰囕v接收器18的信號來電子地指示胎面磨損程度。包括相關(guān)功率管理電子元件的電力電子元件24 (能量采集器、電池或電容式存儲裝置)用于向傳感器和通信電子元件提供合適的功率水平。當(dāng)胎面持續(xù)磨損時，圖6A和6B，指示輪胎磨損信息的信號可以被轉(zhuǎn)化為向車輛操作者傳達(dá)改變緊急程度并且與車輛操作者遠(yuǎn)程通信。當(dāng)胎面磨損達(dá)到并啟動徑向最向內(nèi)的傳感器元件32時，伴隨著視覺和/或聽覺警告的特定信號可以被傳達(dá)到車輛操作者，以指示臨界輪胎胎面情況。更確切地說，來自嵌入不同胎面部分的至少兩個獨立的磨損傳感器的讀數(shù)可以提供胎面磨損狀態(tài)信息及在外和內(nèi)(相對于車輛主體)胎面部分之間可能發(fā)生的胎面磨損不均勻的信息。
[0051]通過以上，應(yīng)該理解，本發(fā)明提供功能上有益的輪胎和胎面磨損傳感器組件，該組件能夠檢測輪胎中剩余的輪胎胎面深度水平。本發(fā)明的管狀封裝是一體的，以將能量源、邏輯電子元件、傳輸電子元件和堆疊傳感器元件陣列結(jié)合為一個封裝。部件被安裝到輪胎中，作為一體的封裝，并且共同實現(xiàn)與車輛警告系統(tǒng)的通信。包括電力電子元件、通信電子元件和感測電子元件的管狀封裝在固化之后如同將冬季防滑釘安裝到輪胎中那樣被安裝。因此，安裝過程是熟知的，由此便于容易地安裝和使用所討論的輪胎胎面磨損測量封裝。
[0052]系統(tǒng)(前端)的胎面嵌入部分可以與存在于輪胎內(nèi)的閱讀器遠(yuǎn)程通信，例如與RF閱讀器和發(fā)射器相關(guān)的TPMS壓力和溫度監(jiān)控裝置、專用車輛獨立寬頻RF閱讀器，其和裝配有磨損傳感器的輪胎設(shè)置在一起并且將磨損數(shù)據(jù)進(jìn)一步或直接傳輸?shù)竭b控門禁模塊或車輛的E⑶。磨損傳感器數(shù)據(jù)可以通過低占空比頻率(例如一天一次)的低功率RF發(fā)射被通信到專用車載式閱讀器，該閱讀器將會通過較高功率的GSM網(wǎng)絡(luò)將信息傳輸?shù)杰囍骰蝰{駛員的移動電話或智能電話。
[0053]由于每個輪胎都在不同位置處最佳地裝配有若干獨立的傳感器(最佳的三種:在胎面的左側(cè)最外部、中間和右側(cè)最外部)，因此分別為每個傳感器貼標(biāo)簽，以便閱讀器可以進(jìn)一步區(qū)分并且避免車對車串?dāng)_。因此，每個傳感器配置必須已知輪胎和胎面位置。此外，輪胎ID標(biāo)簽(輪胎類型(夏季或冬季)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)、速度指數(shù))可以有利地與傳感器標(biāo)簽相關(guān)并且廣播給閱讀器。
[0054]從多個獨立的胎面磨損傳感器采集的原始傳感器數(shù)據(jù)在向車主或駕駛員指示最終狀況之前需要進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)處理可以包括過濾、求給定時間段內(nèi)一些傳感器讀數(shù)的平均值、自測試和一致性檢驗。例如，可以將傳感器X在時刻I測量的磨損與X+Y天之后進(jìn)行比較并且不應(yīng)該大于后者。
[0055]在向車輛駕駛員說明狀況之前通過存儲在車輛閱讀器中或直接為駕駛員移動電話上的可下載的小應(yīng)用程序形式的專用算法實現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)處理。顯示給駕駛員的最終狀況可以包括所有輪胎的磨損狀態(tài)信息，即，關(guān)于剩余胎面深度、前輪相對后輪的輪胎磨損、輪胎中的不均勻磨損(例如，通常由錯誤的輪胎/車軸幾何形狀導(dǎo)致的外部相對內(nèi)部的不均勻磨損)、隨時間的磨損動態(tài)等的信息。與輪胎標(biāo)簽(類型、生產(chǎn)日期)相關(guān)的當(dāng)前和歷史(存儲在緩沖器中)磨損數(shù)據(jù)可以共同用于估算剩余輪胎壽命。最后，提供的與駕駛員通信的通信信道可以用于與每個手機(jī)中都有的日歷數(shù)據(jù)協(xié)同起作用以警告駕駛員需要將夏季輪胎更換為冬季輪胎，或反之。
[0056]根據(jù)本文提供的對本發(fā)明的描述可以對本發(fā)明進(jìn)行改型。盡管為了舉例說明本發(fā)明而示出了一些典型實施例和細(xì)節(jié)，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改變和改進(jìn)。因此，應(yīng)該理解，可以對所描述的具體實施例進(jìn)行改變，并且這些改變將落在由下面所附的權(quán)利要求限定的本發(fā)明的完整計劃范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種自主、插入式磨損裝置組件，其特征在于，其包括: 至少一個傳感器犧牲式且可磨損感測元件； 電源裝置，其用于向至少一個傳感器元件供應(yīng)操作電功率；以及RF通信裝置，其用于傳輸來自至少一個傳感器元件的數(shù)據(jù)信號，該數(shù)據(jù)信號指示該傳感器所嵌入的機(jī)械元件的磨損狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置組件，其特征在于，所述電源是機(jī)電或熱電能量采集器。
3.—種車輛輪胎和胎面磨損裝置組件，其特征在于，其包括: 輪胎，其具有沿徑向向外的多個胎面元件； 至少一個胎面元件，其從胎面的基底突起并且具有限定的胎面深度； 胎面磨損指示器，其具有嵌入該一個胎面元件內(nèi)的細(xì)長指示器主體，該指示器主體沿徑向向外延伸到末端表面，該末端表面相對于該一個胎面元件的地面接合表面偏移一段徑向距離； 具有至少一個傳感器元件的指示器主體； 功率產(chǎn)生裝置，其用于向所述至少一個傳感器元件供應(yīng)操作電功率；以及通信裝置，其用于傳輸來自所述至少一個傳感器元件的數(shù)據(jù)信號，該信號指示該一個胎面元件的徑向磨損程度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車輛輪胎和胎面磨損裝置組件，其特征在于，所述指示器主體基本位于該一個胎面元件的中心，并且為具有縱向、徑向延伸軸線的管狀形狀。`
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的車輛輪胎和胎面磨損裝置組件，其特征在于，所述功率產(chǎn)生裝置被安置在管狀形狀的指示器主體內(nèi)、所述通信裝置的徑向向外處，并且所述至少一個傳感器元件被安置在管狀形狀的指示器主體內(nèi)、所述功率產(chǎn)生裝置的徑向向外處。
6.一種車輛輪胎和胎面磨損裝置組件，其特征在于，其包括: 輪胎，其具有沿徑向向外的多個胎面元件； 至少一個胎面元件，其從胎面的基底突起并且具有限定的胎面深度； 胎面磨損指示器，其具有嵌入該一個胎面元件內(nèi)的中心位置處的細(xì)長指示器主體，該指示器主體沿徑向向外延伸到末端表面，該末端表面相對于該一個胎面元件的地面接合表面向內(nèi)偏移一段徑向距離； 所述指示器主體，其具有被構(gòu)造為當(dāng)胎面元件徑向向內(nèi)磨損時可操作地在至少一個電參數(shù)中變化的至少一個傳感器元件； 功率產(chǎn)生裝置，其用于向傳感器元件供應(yīng)操作電功率；以及 通信裝置，其用于傳輸來自傳感器元件的數(shù)據(jù)信號，該信號指示至少一個胎面元件的徑向磨損程度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的車輛輪胎和胎面磨損裝置組件，其特征在于，所述至少一個傳感器元件、功率產(chǎn)生裝置和通信裝置位于所述管狀指示器主體內(nèi)的各個徑向位置處，該一個傳感器元件在功率產(chǎn)生裝置的徑向向外處并且功率產(chǎn)生裝置在通信裝置的徑向向外處。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車輛輪胎和胎面磨損裝置組件，其特征在于，包括一系列徑向堆疊的電子傳感器元件，當(dāng)該一個胎面元件徑向向內(nèi)磨損到管狀指示器主體中的傳感器元件的徑向位置時，每個元件可操作以在至少一個電參數(shù)中變化。
9.一種車輛輪胎和胎面磨損感測系統(tǒng)，其特征在于，其包括: 嵌入各個機(jī)械元件內(nèi)的多個傳感器，每個傳感器具有犧牲式且可磨損感測元件； 電源裝置，其用于向所述多個傳感器供應(yīng)操作電功率； RF通信裝置，其用于傳輸來自所述多個傳感器的數(shù)據(jù)信號，該數(shù)據(jù)信號指示所述多個傳感器中的每個所分別嵌入的機(jī)械元件的磨損狀態(tài)； 其中，所述多個傳感器中的每個被單獨貼以標(biāo)簽，從而可操作以識別該傳感器和其各自的機(jī)械元件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的車輛輪胎和胎面磨損感測系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)可操作以與車輛遠(yuǎn)程無鑰匙進(jìn)入、車輛ECU或車輛駕駛員的移動電話通信； 其中，進(jìn)一步包括根據(jù)權(quán)利要求9所述的車輛輪胎和胎面磨損感測系統(tǒng)的控制器，其可操作地讀取和預(yù)處理傳感器原始數(shù)據(jù)；過濾、檢驗傳感器數(shù)據(jù)的一致性；存儲過去的數(shù)據(jù)信息并將傳感器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到車輛用戶的圖像或聲音界面； 其中，所述車輛輪胎和胎面磨損感測系統(tǒng)的所述控制器可操作地提供以下組中的至少一個磨損標(biāo)記的信息:胎面深度；來自安裝在相對于車輛車軸的至少兩個不同輪胎胎面位置中的至少兩個傳感器的輪胎內(nèi)不均勻磨損分布；前輪胎相對于后輪胎的磨損信息；胎面磨損的隨時間發(fā)展和預(yù)報； 其中，所述車輛輪胎和胎面磨損感測系統(tǒng)的控制器提供以下組中的至少一個基于輪胎的信息數(shù)據(jù):輪胎類型；輪胎尺寸；速度指數(shù)；輪胎的生產(chǎn)日期；以及 其中，所述控制器可操作地提供以下組中的至少一個輪胎誤用警告:對于季節(jié)不適用的輪胎類型；不同類型的左右`或前后輪胎類型裝配；當(dāng)前輪胎磨損狀態(tài)給出的輪胎即將磨平的警告；磨損動態(tài)和輪胎使用年限。
【文檔編號】B60C11/24GK103863019SQ201310680097
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月13日
【發(fā)明者】M.恩格爾, D.勒尼克, P.奧爾列夫斯基, B.W.金布爾, K.F.賈庫比亞克 申請人:固特異輪胎和橡膠公司