[发明专利]轮胎感测系统和方法

说明书

可操作以确定轮胎(156)的一个或多个物理特性的轮胎感测系统(126)包括毫米波发射和接收装置(128T；128R)。处理器(218)与存储器(220)通信地联接，该存储器包括用于向该轮胎(156)发射和从该轮胎接收毫米波(TX_s；TX_g,RX_s；RX_g)的指令。该存储器(220)还包括用于基于接收到的毫米波(RX_s；RX_g)对该轮胎(156)的第一径向范围和第二径向范围(r_s；r_g)成像的指令以及用于确定该轮胎(156)的该第一径向范围与该第二径向范围(r_s；r_g)之间的尺寸差的指令。还包括包括此类轮胎感测系统(126)的车辆(100)以及非暂态机器可读存储介质(220)和方法(300)。

政府许可权利

本发明是在美国国家科学基金会(NSF)授予的合同号1823235和1942902下在政府支持下完成的。美国政府可以对本发明拥有某些权利。

背景技术

本公开的主题广泛地涉及用于车辆的轮胎感测系统的技术，并且更具体地涉及可操作以确定瞬时轮胎胎面深度和/或在延长的持续时间内监测轮胎磨损的系统。另外，或在另选方案中，还包括可操作以识别滞留在轮胎上或轮胎内的异物的系统。此外，和/或作为另一另选方案，还包括确定瞬时轮胎胎面深度、监测轮胎磨损和/或识别异物的方法。

本公开的主题可特定地结合轮式车辆应用和使用，并且将以此为参考在本文中示出和描述。然而，应当理解，本公开的主题也可用于其它应用和环境，并且本文示出和描述的特定用途仅仅是示例性的。

监测轮胎状况的最常见方法涉及视觉检查轮胎和物理测量胎面深度的有些乏味的方法。尽管这种方法基本上没有成本，但是通常认为这种手动程序执行的频率和车主和操作员的注意力不够。因此，轮胎胎面深度和轮胎磨损图案被认为在商用车辆和乘用车辆上是监测不足的。轮胎胎面磨损影响性能并且是用于决定轮胎更换的重要度量，轮胎更换被认为是全球卡车运输行业的最大维护费用之一。当执行手动检查过程时评估胎面深度和/或轮胎磨损的小误差可导致在轮胎的使用寿命结束之前更换轮胎或无意地允许轮胎在超过其使用寿命时保持使用。由于轮胎的过早更换或增加的故障和道路服务电话，这两种情况中的任一种都会导致商业卡车运输运营的成本增加。类似的问题也适用于乘用车辆上的轮胎，这是因为这种手动评估由车主执行。

在一些情况下，已经开发了利用各种无线感测技术来监测轮胎的物理特性的电子系统。在一些情况下，系统的部件被支撑在轮胎的外部，诸如例如支撑在车辆的车身、车架或底盘上或沿着车身、车架或底盘支撑。不幸的是，利用脱轮安装布置的已知系统具有某些缺点，这些缺点可能限制了这些类型的布置的更广泛的采用和/或使用。例如，已知利用基于激光的距离传感器来估计轮胎上剩余的胎面量的某些系统可能由于碎屑和其他外来材料累积在轮胎上和/或轮胎胎面内而经历误差。

在其它情况下，已经开发了利用轮胎压力和/或安装在轮胎室内的传感器来估计轮胎胎面深度的系统。然而，至少部分地由于这种测量的间接性质和/或测量条件与轮胎胎面之间的轮胎材料的量，这种胎面深度估计可能与实际胎面条件相差很大，并且有时被认为是有些不可靠的。在其它情况下，已经开发了利用嵌入在轮胎的胎面和/或主体内的传感器和/或装置的系统。这种传感器和/或装置暴露于与轮胎在长途车辆上的使用相关联的极端条件下，极端条件可包括从约-35℃至约85℃范围内的温度以及轮胎的动态使用期间的高压和不断变化的负载条件。因为这种传感器和/或装置应当在轮胎的寿命内保持功能，所以嵌入的传感器和/或装置可能增加制造轮胎的成本，这至少部分地是由于稳健的传感器部件的成本以及与在组装期间将传感器和/或装置嵌入在轮胎中相关联的附加步骤。作为另一个缺点，一旦轮胎达到其使用寿命的终点，这种嵌入的传感器和/或装置就被丢弃。