輪胎胎面溫度傳感器和用于車內顯示的診斷的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及輪胎胎面溫度傳感器和用于車內顯示的診斷。公開了輪胎胎面溫度感測和顯示設備、系統(tǒng)和方法。該設備包括溫度傳感器、控制器和顯示器。傳感器被配置為安裝至車輛且感測輪胎胎面溫度?？刂破鞅慌渲脼榻邮蘸吞幚頊囟葴y量結果且傳送至顯示器，顯示器被配置為響應于來自控制器的通信顯示與溫度相關的信息。
【專利說明】輪胎胎面溫度傳感器和用于車內顯示的診斷
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及輪胎胎面溫度傳感器和用于車內顯示的診斷。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0002]為了更完整地理解本公開，將參考下面的詳細描述和附圖，其中:
[0003]圖1包括裝配有溫度測量裝置的汽車的示意性頂視圖；
[0004]圖2-5包括溫度測量裝置的多種示范性配置的示意性側視圖；
[0005]圖6-9包括溫度測量裝置的多種不同示范性配置的示意性頂視圖；
[0006]圖10包括用于處理溫度測量結果的系統(tǒng)的示意視圖；
[0007]圖11包括用于處理溫度測量結果的方法的示意視圖；
[0008]圖12包括示范性文本顯示屏；
[0009]圖13包括示范性圖片顯示屏；
[0010]圖14包括部分改進的示范性圖片顯示屏。
[0011]技術人員將意識到，圖中的元件為了簡化性和清楚性被示出，并且不必要按比例繪畫。例如，圖中一些元件的尺寸大小和/或相對定位可相對其他元件被夸大，來有助于改善對本發(fā)明多個方面的理解。同樣，為了便于較少妨礙地觀察本發(fā)明的這些多個方面，在商業(yè)上可行的實施例中有用的或必要的常用但是很好理解的元件經常未被描繪。此外，將意識到的是，特定動作和/或步驟可以按特定發(fā)生次序被描述或描繪，同時本領域技術人員將理解的是，實際上并不需要關于順序的這種特殊性。還將理解的是，在此使用的術語和表達具有如依照這樣的術語和表達相對于它們各自相應的查詢和研究領域的通常的含義，除非在此另外提出了特定含義。
【具體實施方式】
[0012]輪胎牽弓丨力通常取決于輪胎溫度和道路表面。雖然四季型輪胎被合成為在寬的溫度范圍上提供足夠的牽引力，但是它們在輪胎溫度可能被維持在相對狹窄的范圍內的環(huán)境中不提供最佳的牽引力。例如，在高性能汽車、跑車和賽車應用中，所使用的輪胎很少是四季型輪胎。代替地，這些應用通常利用高性能或三季型輪胎，其即使在相對狹窄的范圍內也提供顯著較高水平的牽引力。例如，雖然這樣的輪胎在相對高的溫度時表現非常好，諸如例如在大約194F至大約212F的范圍中，這些輪胎在輪胎胎面溫度低時表現非常差。對于大部分三季型街道輪胎(three-season street tires),低于40F的任何事物經常被認為是不安全的。然而，對于DOT-R賽車輪胎或光面輪胎(racing slick)，對于冷溫度的危險閾值顯著更高。這是由于輪胎胎面中的復合物和路面之間的摩擦系數在接近于復合物的玻璃轉變溫度的溫度處顯著降低。然而，將被理解的是，雖然四季型輪胎被設計和合成為以高溫時的最佳牽引力為代價減輕在低溫時的牽引力損失，但是在低溫時降低牽引力和在高溫時增加牽引力的現象影響四季型輪胎，盡管是在較小的程度上。
[0013]此外，當一些輪胎變得太熱時，它們變得光滑或油滑，因而也釋放(loosing)牽引力。例如，對于街道輪胎，最大操作溫度通常低于180F，對于DOT-R輪胎，典型推薦操作溫度在180-200F之間，對于光面輪胎，最大操作溫度超過200F。應被理解的是，前述的操作范圍僅是示例。實際的操作溫度取決于制造商、設計和使用的輪胎復合物(tire compound)。
[0014]由于輪胎牽引力是輪胎的重要特性，值得期望的是測量或至少基于影響該輪胎特性的因素的測量結果來估計這一輪胎特性，所述因素諸如例如溫度以及更精確地輪胎溫度、輪胎胎面溫度、行駛表面溫度(driving surface temperature),或其他。
[0015]參考圖4，感測輪胎溫度的一種方式是通過使用車輪安裝的傳感器408，諸如例如，輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)(TPMS)傳感器，其經常尤其感測或測量給輪胎充氣的氣體的溫度和壓力，并且將該數據傳輸至接收器用于可能的分析。雖然這一方法經常是非常方便的，但其并不用作主要地決定著輪胎牽引力的輪胎胎面和特別是輪胎胎面表面的溫度的好的指示器，因為輪胎復合物和充氣氣體是良好的熱絕緣體。
[0016]參考圖5，感測輪胎胎面溫度的另一方式是通過使用輪胎高溫計探針504。該輪胎高溫計探針504在被插入到胎面塊之后，通常是最精確的輪胎胎面溫度傳感器。然而，輪胎高溫計探針僅當輪胎不在移動時可典型地被插入，例如，當停在紅燈處時或在加油停車期間。但是由于這一方法如此精確，可能值得期望的是利用該方法，而不管當車輛停止時由于自動探針插入所引起的其缺點。
[0017]重新參考圖4，感測輪胎胎面溫度的又一方式是在輪胎內部嵌入熱電偶406，并且例如無線地或通過其他方式傳輸指示溫度的信號?？蛇x地，熱電偶可被通信地連接至TPMS傳感器408來改善輪胎胎面溫度數據的質量。TPMS傳感器可以依次(in turn)評價數據或無線地或通過其他方式傳遞它到另一系統(tǒng)。
[0018]參考圖2-3和6-9，感測輪胎胎面溫度的又一方式是測量輪胎的紅外發(fā)射率。紅外發(fā)射率可通過非接觸溫度傳感器104感測，例如通過紅外或激光溫度計、紅外照相機或其他。
[0019]參考圖1，在一示例中，輪胎102溫度傳感器104被安裝至車輛100。在一個方面，溫度傳感器104被配置為在車輛處于操作中時測量溫度。在一個方面，溫度傳感器104被配置為在車輛正在行駛時測量輪胎胎面溫度。在另一方面，溫度傳感器104被配置為在車輛停止時測量輪胎胎面溫度。在一個方面，溫度數據被傳輸，用于向駕駛員、另外的操作者或其他(or otherwise)顯示與有關的輪胎胎面溫度相關的信息，例如，輪胎胎面溫度。
[0020]繼續(xù)參考圖1和參考圖3，可以使單獨的溫度傳感器110向著地面以收集行駛表面溫度。然而，參考圖2，感測輪胎胎面溫度的相同傳感器104也可被配置為感測地面溫度，例如通過轉動至向下方向。
[0021]參考圖5,在一個示例中，傳感器104包括輪胎高溫計系統(tǒng),其包括高溫計探針504和致動器502。當車輪停止時，高溫計探針504通過致動器502被插入至輪胎102胎面塊中。在這一示例中，車輛輪艙(wheel-well)容納高溫計探針504,其通過致動器502在精確位置和時間(times)被延伸，來感測輪胎胎面溫度。
[0022]參考圖6-9，在一個示例中，進行每個輪胎的至少三個區(qū)域的測量:內側胎面、中部(center)胎面和外側胎面。在一個方面中，對距離輪胎肩部大約I英寸的區(qū)域進行內側和外側胎面溫度測量，并且對輪胎塊的中部的區(qū)域進行中部測量。然而，預期的是，在一些示例中，進行每個輪胎胎面多于或少于三個區(qū)域的測量。[0023]參考圖6-7，在一個示例中，溫度傳感器104與輪胎102處于轉動(圖6)或側向可移動(圖7)的關系。在一個方面，使用傳感器104相對于輪胎102的相對運動來分別測量多個區(qū)域602-606和702-706，或者來說明輪胎的側向位移，例如在旋轉期間。在一個方面，單個溫度傳感器104通過相對于輪胎102轉動(圖6)或側向移動(圖7)而掃描輪胎102。
[0024]參考圖8，在另一方面，輪胎102的每個區(qū)域802-806通過傳感器104的專用感測元件來測量。
[0025]參考圖9，在一個方面，傳感器104被配置為同時測量輪胎102的全部區(qū)域902-906中的溫度。
[0026]參考圖10和1，輪胎胎面溫度測量系統(tǒng)1000包括通信地耦合至測量裝置1002的控制器1004。測量裝置1002包括至少一個溫度傳感器104和可選地行駛表面溫度傳感器110?？刂破?004包括通信地耦合至計算機可讀媒介1008的至少一個處理器1006，計算機可讀媒介不是瞬時信號，該媒介被配置為存儲用于處理測量結果的指令或數據。控制器1004可選地通信地耦合至顯示器1010，該顯示器1010被配置為響應于來自控制器的通信，向駕駛員顯示與輪胎胎面溫度相關的信息，例如輪胎胎面溫度、道路溫度、溫度診斷、警告或其他。
[0027]在一個示例中，控制器被配置為布置在車輛內。在一個方面，控制器被安裝至車輛。在一個示例中，顯示器被配置為布置在車輛內。在一個方面，顯示器被配置為安裝至車輛。
[0028]在另一方面，控制器1102可被配置為作為反饋回路系統(tǒng)的一部分，其將允許排氣來加熱輪胎。在這一方面，系統(tǒng)匯集小部分的排出氣體至輪胎上直到輪胎102至少開始接近氣流溫度(race temperature)。
[0029]參考圖11，在一個方面，控制器1004接收1102和分析1104這些測量結果來達到可用的最大牽引力百分比，或在特定狀況下在所安裝的輪胎類型上行駛的相對安全性，用于向駕駛員顯示1108?？刂破鬟€可被配置為可選地診斷溫度測量結果，用于向駕駛員或其他顯示1108診斷。
[0030]參考圖12-14，在一個示例中，與有關輪胎胎面溫度相關的信息被實時顯示，例如顯示在駕駛室內信息上。
[0031]參考圖13，駕駛員被告知每個輪胎的溫度。在一個方面，輪胎胎面溫度指示器根據輪胎胎面溫度被彩色編碼，使得駕駛員可以快速地掃視和收集輪胎胎面溫度數據。因此，駕駛員可以在行駛時調整他的/她的駕駛風格(driving style)，而不必離開汽車來進行輪胎胎面溫度測量。在一個方面，駕駛員被通知前輪胎是熱的(紅色)。響應于該通知，駕駛員可以調整駕駛來使汽車較少不足轉向(understeer less)或較多過度轉向(oversteermore) 0在另一方面，駕駛員被通知所有輪胎是熱的(紅色)。響應于該通知，駕駛員可以在拐角處慢下來、較少制動或較慢加速，來允許輪胎冷卻直到它們達到最佳溫度。在又一方面，駕駛員被通知所有輪胎太冷(藍色)。響應于該通知，駕駛員可以在推進車輛或使車輛迅速行進(racing)之前更多地對輪胎加載。
[0032]參考圖14，除了溫度數據之外，駕駛員被告知最大可用牽引力的百分比是可用的。在另一示例中，駕駛員被告知在特定行駛狀況下在所安裝的輪胎類型上行駛是安全的還是不安全的。
[0033]參考圖12，在一個示例中，系統(tǒng)提供診斷并且至少在輪胎胎面溫度測量結果的基礎上建議可能的校正動作。在此提供輪胎胎面溫度測量結果對診斷和可能的校正動作的示范性映射的列表:
[0034]胎面中部比胎面內側和外側更熱，暗示了輪胎壓力過高。對于每5F增量(delta)，輪胎壓力應降低Ipsi。
[0035]胎面內側和外側比胎面中部更熱，暗示了輪胎壓力過低。對于每5F增量，輪胎壓力應增加Ipsi。
[0036]胎面的內側比胎面的外側更熱,暗示了過多的車輪負外傾角(negative camber)。
[0037]胎面的外側比胎面的內側更熱，暗示了車輪負外傾角不足或車輪前束(toe-1n)過多。
[0038]輪胎胎面溫度低于理想溫度范圍，暗示了輪胎壓力過高、輪胎過寬、或者在特定輪軸上彈簧或模向穩(wěn)定桿(sway bar)過剛性。
[0039]輪胎胎面溫度高于理想溫度范圍，暗示了輪胎壓力過低、輪胎過窄、或者在特定輪軸上彈簧或模向穩(wěn)定桿過軟。
[0040]前輪胎胎面比后輪胎胎面更熱，暗示了汽車轉向不足(推進)。前彈簧或模向穩(wěn)定桿可能過硬，后彈簧或模向穩(wěn)定桿可能過軟，前輪胎壓力可能過低，后輪胎壓力可能過高，前輪胎可能過窄，或后輪胎可能過寬。
[0041]后輪胎胎面比前輪胎胎面更熱，暗示了汽車過度轉向(松動(loose))。后彈簧或模向穩(wěn)定桿可能過硬，前彈簧或模向穩(wěn)定桿可能過軟，后輪胎壓力可能過低，前輪胎壓力可能過高，后輪胎可能過窄，或前輪胎可能過寬。
[0042]應理解的是，雖然這樣的診斷和可能的校正動作可被實時向駕駛員顯示，但是一些問題可能不能通過僅僅駕駛風格的改變而被校正，并且例如在加油停車期間，可能需要設備調整或改變。
[0043]基于輪胎或行駛表面溫度的可顯示給駕駛員的一些其他警告包括:
[0044]如果輪胎或行駛表面溫度低于40F，顯示器可以顯示或閃爍溫度對于安全行駛過
低的警告。
[0045]如果輪胎過熱，顯示器可以顯示或閃爍溫度對于安全行駛過高的警告。
[0046]本領域技術人員將認識到，參考上述實施例可進行多種多樣的修改、變更和組合，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍，并且這樣的修改、變更和組合應被看作處于本發(fā)明的的范圍內。此外，本領域技術人員將認識到，在此描述的方法也可被用于感測、分析和診斷除了輪胎和行駛表面之外的可移動裝置和表面的溫度的系統(tǒng)中。
【權利要求】
1.一種輪胎胎面溫度感測設備，包括: 測量裝置，其包括溫度傳感器，該溫度傳感器被配置為安裝至車輛，該溫度傳感器進一步被配置為感測輪胎胎面的溫度； 控制器，該控制器被配置為接收和處理溫度測量結果且傳送至顯示器；以及 顯示器，其被配置為響應于來自控制器的通信顯示與溫度相關的信息。
2.如權利要求1所述的設備，其中，溫度傳感器包括紅外溫度計。
3.如權利要求1所述的設備，其中，溫度傳感器包括熱照相機。
4.如權利要求1所述的設備，其中，溫度傳感器包括嵌入輪胎胎面中的熱電偶。
5.如權利要求1所述的設備，其中，溫度傳感器包括致動器，用于相對輪胎胎面定位感測元件。
6.如權利要求5所述的設備，其中，感測元件包括輪胎高溫計探針。
7.如權利要求1所述的設備，其中，溫度傳感器被配置為感測輪胎胎面的至少三個區(qū)域的溫度。
8.如權利要求7所述的設備，其中，所述至少三個區(qū)域包括內部、外部和中部胎面。
9.如權利要求1所述的設備，其中，顯示器被配置為顯示單獨輪胎的胎面溫度。
10.如權利要求9所述的設備，其中，單獨輪胎的胎面溫度被顯示為顏色。
11.如權利要求9所述的設備，其中，單獨輪胎的胎面溫度包括輪胎胎面的至少三個區(qū)域的溫度。
12.如權利要求1所述的設備，其中，顯示器被配置為顯示輪胎牽引力信息。
13.如權利要求1所述的設備，進一步包括，溫度傳感器，其被配置為感測行駛表面溫度。
14.一種診斷輪胎胎面溫度的方法，包括: 從車輛安裝的測量裝置接收輪胎胎面溫度測量結果； 分析輪胎胎面溫度測量結果； 基于分析診斷車輛狀態(tài)； 基于車輛狀態(tài)的診斷顯示信息。
15.如權利要求14所述的方法，其中，信息是輪胎胎面溫度對于行駛不安全的警告。
16.如權利要求14所述的方法，其中，信息指示可用最大牽引力的百分比。
17.如權利要求14所述的方法，其中，信息指示不能利用駕駛風格的改變而校正的狀況。
18.—種診斷輪胎胎面溫度的系統(tǒng)，包括: 車輛，其包括至少一個輪胎； 測量裝置，其包括溫度傳感器，該溫度傳感器被安裝至車輛，該溫度傳感器進一步被配置為感測輪胎胎面的溫度； 控制器，其布置在車輛中，該控制器被配置為接收和處理溫度測量結果且與顯示器通信；以及 顯示器，其被配置為響應于來自控制器的通信顯示與溫度相關的信息。
19.如權利要求18所述的系統(tǒng)，進一步包括，溫度傳感器，其被配置為感測行駛表面溫度。
20.如權利要求18所述的系統(tǒng)，其中，控制器和顯示器被安裝至車輛。
【文檔編號】B60C23/20GK103879245SQ201310757141
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年12月20日 優(yōu)先權日:2012年12月21日
【發(fā)明者】Y·森 申請人:大陸汽車系統(tǒng)公司