跟踪轮胎磨损的方法和设备以及装载在车辆上的磨损跟踪系统技术方案

本发明专利技术目的在于通过提出使用称为UWB的宽带的脉冲并且分析通过这些脉冲在滚动带上的反射而获得的特征以从中得出轮胎的滚动带的磨损状态来提供对轮胎的滚动带的磨损的可靠的并且精确的测量。根据本发明专利技术的轮胎的磨损跟踪设备（100）包括：专用于信号操控和数据处理的控制单元（110），该控制单元（110）耦合到超宽带或UWB脉冲信号的发生器（120），该发生器（120）自身耦合到入射UWB脉冲的发射天线（140）；以及在轮胎的滚动带的至少一个界面上反射的UWB脉冲的接收天线（150），接收天线（150）耦合到脉冲信号接收机（180），该脉冲信号接收机（180）自身耦合到所述控制单元（110）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用超宽带（或者UWB，英语术语“UltraWideBand（超宽带）”的首字母）脉冲的发射来跟踪车辆的轮胎的磨损的方法，并且涉及磨损跟踪设备以及适于实施该方法的被装载的系统。
技术介绍
传统地，轮胎被安装在车辆的车轮的轮辋上以便不管使用的状况如何都改善车轮在行驶地面上的贴附。特别是，轮胎包括与地面接触的滚动带。该滚动带是由天然的或合成的橡胶制成的厚胶层，其被以“进行刻槽”的形式挖凿，以便允许排出水、雪以及其它疏松物质，这允许改善贴附并且减少侧滑类型的影响。在滚动带之下，平行金属线层—一般为两层—通过胶合而斜向地彼此交叉，以便形成刚性轮箍并且特别是抵抗在转弯期间生成的侧向推力。轮胎的滚动带随时间磨损并且刻槽倾向于逐渐消失，这可能引起贴附的丧失。为了检测轮胎的临界磨损—超出该临界磨损则可以认为行驶是危险的—传统的技术是安放磨损对照物。这些对照物以集成在滚动带中的有颜色的标识的形式呈现。当滚动带被磨损时，其厚度减小并且标识终于与滚动带的外部表面齐平。视觉控制于是允许确证更换轮胎的必要性。这种传统的检测并不令人满意：其不怎么精确，其由于依赖于检查滚动带的频率因而是随机的，并且最终可能不怎么有效，因为没有任何告警来加强这样的检测的临界特性。因此开发了其它技术以克服这些不足。一种方法建立在如下之上：在每个轮胎的滚动带中把至少一个无线电标识类型的标记或者RFID（英语术语“RadioFrequencyIdentification（无线电频率标识）”的首字母缩写）集成电路片集成到与临界磨损对应的位置处。例如在专利申请公开US2006/0042734中描述了这种技术。在该技术的框架中，RFID集成电路片被由发射机提供的存在信号激活并且响应于此而将确认信号发送到检测器。当轮胎达到临界磨损时，集成电路片被损坏并且不再对存在信号进行响应：这种响应缺失启动告警以提醒驾驶员一个或多个轮胎的磨损状态。另一种技术在于把集成在轮胎的滚动带中的压电元件与根据由压电元件生成的电压信号而发射的无线电波信号的发生器相关联。专利文献EP2368724揭示了这样的方案。在该文献中，检测单元接收这些无线电波，并且通过无线通信—基于无线电波信号—将轮胎的磨损数据信号发送到接收单元。只有当无线电波信号大于预先确定的水平时启动磨损数据信号的发送。告警装置以及接收单元的显示器于是允许提醒驾驶员。这些技术在它们的检测模式方面缺少精度并且是不怎么可靠的，因为它们依赖于并入到滚动带中的、可能随时间而劣化的元件。另一种方法使用轮胎的加速度的检测。专利文献EP1106397说明了如下的这样的方法：该方法用于通过如下来确定轮胎的滚动带的磨损：在通过傅立叶变换得出的轮胎的径向或侧向加速度的谐振频率与所存储的至少一个的频率之间进行比较。这种类型的方法同样不怎么可靠并且不怎么精确，因为其依赖于加速度的测量，加速度是不良的磨损标记，被使用在复杂的计算和根据所存储的值的随机比较中。
技术实现思路
本专利技术明确地以提供对轮胎的滚动带的磨损的可靠且精确的测量为目的。为此，本专利技术提出使用宽带（所说的UWB，英语术语“UltraWideBand（超宽带）”的首字母缩写）脉冲并且分析由这些脉冲获得的在轮胎的滚动带及其环境上的特征，以由此得出其磨损状态。更确切地，本专利技术的目的在于一种跟踪车辆的轮胎的滚动带的磨损的方法，车辆的轮胎的滚动带包括具有内部界面的内部层、并入有至少一个金属加强筋面的中间层以及具有刻槽底部的内部界面和被进行刻槽的外部界面的滚动外部层，轮胎适于在行车道之上形成被进行刻槽的外部面的接触压迹的情况下行驶。所述方法在于：从安装在轮胎附近的源在外部层的包含该轮胎在行车道之上的压迹的方向上发射至少一个宽带（所说的UWB）入射脉冲信号，以接收由滚动带的界面以及由行车道反射的脉冲，以根据由所反射的至少一个脉冲表现的相对于入射脉冲的发射时刻的相对延迟形成的磨损特征来通过在所述磨损特征和所述滚动带的先前的磨损特征之间进行比较而确定轮胎的磨损状态；以及在磨损特征与就在行车道之上的轮胎的压迹的贴附丧失的预先估计的风险而限定的滚动带的临界状态对应时启动告警。可以根据有利地伴随有由刻槽底部的内部界面和/或由至少一个金属加强筋界面反射的脉冲的相对延迟的、由行车道和/或由被进行刻槽的外部界面反射的脉冲表现的相对延迟来限定磨损特征。优选地，入射脉冲信号的发射被朝向被进行刻槽的外部面在行车道之上的接触压迹而径向地定向。此外，有利地规则地对磨损特征进行采样，并且对被相继地采样的磨损特征进行比较，以便根据对应的里程来确定入射脉冲信号的发射周期。为了避免轮胎的可变压力和/或车辆的可变负载的影响，本专利技术的方法准备在于如下的至少一个补充步骤：•分析在压迹之外的区域中的由被进行刻槽的外部界面反射的脉冲表现的相对延迟，并且将该相对延迟与磨损特征的相对延迟进行比较；和/或•还分析由专用检测提供的轮胎的负载和压力的信息，得出反射脉冲的相对延迟的修正，并且相应地修改磨损特征。另外，为了使具有来自邻近轮胎或来自附近的其它车辆的发射的干扰最小化，可以通过利用对每个轮胎特有的已知的帧来对脉冲进行编码，从而发射入射脉冲信号。本专利技术还涉及一种适于实施上述方法的跟踪轮胎的磨损的设备。这样的设备包括：专用于信号操控和数据处理的控制单元，该控制单元耦合到超宽带（或者UWB）脉冲信号的发生器，该发生器自身耦合到入射UWB脉冲的发射天线；以及在轮胎的滚动带的至少一个界面上以及在行车道上反射的UWB脉冲的接收天线，接收天线耦合到脉冲信号接收机，该脉冲信号接收机自身耦合到所述控制单元。根据特定的实现方式，UWB脉冲的发射天线和接收天线形成单个UWB脉冲发射/接收天线或不同的两个天线，一个是发射天线并且一个是接收天线。优选地，一个或多个天线具有单向发射部件以及有向接收部件，从而消除寄生回波。有利地，脉冲放大器被布置在脉冲信号的发生器的输出与UWB脉冲的发射天线的输入之间，并且耦合到低噪声放大器的滤波器组件被安装在UWB脉冲的接收天线的输出与脉冲信号的接收机的输入之间。根据有利的实现方式：•UWB脉冲信号的发生器包括由控制单元启动的并且经由基带发送时钟调制的起始信号的数字/模拟转换器（或者CNA），所述转换器经由滤波器耦合到混合器，从而被调制并被滤波的信号承载由还在控制单元的操控之下的RF振荡器提供的射频信号（或RF信号）的短脉冲，起始信号的持续时间被调整，从而所承载的信号在被放大前对应于如下的频谱：其宽度至少等于该谱的中心频率的值的25%，然后被以UWB脉冲信号的形式由发射天线发射；以及•UWB脉冲信号的接收机包括混合器，混合器被耦合到采样器/模数转换器（或者ECAN），采样器/模数转换器自身耦合到所述控制单元，以用于对来自接收天线的、并且在被滤波和放大之后与由还在控制单元操控下的本地射频振荡器提供的RF信号混合的反射UWB脉冲信号进行采样，由在控制单元操控下的基带时钟对采样设定节律（cadencer），以把与反射UWB脉冲信号对应的数字UWB脉冲信号提供给控制单元。控制单元可以有利地包括相关器，以便对由采样器/转换器（ECAN）提供的数字UWB脉冲信号进行相关并且因此形成磨损特征，该相关器耦合到数字处理单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车辆的轮胎（1）的滚动带（10）的磨损跟踪方法，车辆的轮胎（1）包括：具有内部界面（11a）的内部层（11）；并入有至少一个金属加强筋界面（12、13）的中间层；以及具有刻槽底部的内部界面（14a）和被进行刻槽的外部界面（14b）的滚动外部层（14），轮胎适于在行车道（2）之上形成被进行刻槽的外部面（14b）的接触压迹（1E）的情况下行驶，所述方法特征在于，该方法在于：•从布置在轮胎（1）附近的源（31、140、210）在外部层（14）的包含该轮胎（1）在行车道（2）之上的压迹（1E）的方向上发射至少一个称为UWB的宽带的入射脉冲（i1）信号，•接收（31、150、310）由滚动带（10）的界面（11a、12、13、14a、14b）以及由行车道（2）反射的脉冲（iR1至iR6），•根据由至少一个反射脉冲（iR1至iR6）表现的相对于入射脉冲（i1）的发射时刻（t0）的相对延迟形成的磨损特征来通过在所述磨损特征和所述滚动带（10）的先前的磨损特征之间进行比较而确定轮胎的磨损状态，所述磨损特征是根据由行车道（2）和/或由被进行刻槽的外部界面（14b）反射的脉冲（iR5、iR6）所表现的相对延迟、以及由刻槽底部的内部界面（14a）和/或由至少一个金属加强筋界面（12、13）反射的脉冲（iR4；iR2、iR3）的相对延迟来限定的，以及•在磨损特征与就在行车道（2）之上的轮胎（1）的压迹（1E）的贴附丧失的预先估计的风险而限定的滚动带（10）的临界状态对应时启动告警。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.18 FR 14535611.一种车辆的轮胎（1）的滚动带（10）的磨损跟踪方法，车辆的轮胎（1）包括：具有内部界面（11a）的内部层（11）；并入有至少一个金属加强筋界面（12、13）的中间层；以及具有刻槽底部的内部界面（14a）和被进行刻槽的外部界面（14b）的滚动外部层（14），轮胎适于在行车道（2）之上形成被进行刻槽的外部面（14b）的接触压迹（1E）的情况下行驶，所述方法特征在于，该方法在于：•从布置在轮胎（1）附近的源（31、140、210）在外部层（14）的包含该轮胎（1）在行车道（2）之上的压迹（1E）的方向上发射至少一个称为UWB的宽带的入射脉冲（i1）信号，•接收（31、150、310）由滚动带（10）的界面（11a、12、13、14a、14b）以及由行车道（2）反射的脉冲（iR1至iR6），•根据由至少一个反射脉冲（iR1至iR6）表现的相对于入射脉冲（i1）的发射时刻（t0）的相对延迟形成的磨损特征来通过在所述磨损特征和所述滚动带（10）的先前的磨损特征之间进行比较而确定轮胎的磨损状态，所述磨损特征是根据由行车道（2）和/或由被进行刻槽的外部界面（14b）反射的脉冲（iR5、iR6）所表现的相对延迟、以及由刻槽底部的内部界面（14a）和/或由至少一个金属加强筋界面（12、13）反射的脉冲（iR4；iR2、iR3）的相对延迟来限定的，以及•在磨损特征与就在行车道（2）之上的轮胎（1）的压迹（1E）的贴附丧失的预先估计的风险而限定的滚动带（10）的临界状态对应时启动告警。2.如前述权利要求中的任一项所述的磨损跟踪方法，其中，规则地对磨损特征进行采样，并且对被相继地采样的磨损特征进行比较，以便根据对应的里程来确定入射脉冲信号（Se）的发射周期。3.如前述权利要求中的任一项所述的磨损跟踪方法，其中，至少一个补充步骤在于：•分析在压迹（1E）之外的区域中的由被进行刻槽的外部界面（14b）反射的脉冲（iR6）表现的相对延迟，并且将该相对延迟与磨损特征的相对延迟进行比较；和/或•还分析由专用检测提供的轮胎的负载和压力的信息，得出反射脉冲（iR1至iR6）的相对延迟的修正，并且相应地修改磨损特征。4.一种实施如前述权利要求中的任一项所述的方法的轮胎的磨损跟踪设备（100、100’），其特征在于，其包括：专用于信号操控和数据处理的控制单元（110），该控制单元（110）耦合到超宽带或UWB脉冲信号（Se）的发生器（120），该发生器（120）自身耦合到入射UWB脉冲的发射天线（140）；以及在轮胎的滚动带的至少一个界面（11a、12、13、14a、14b）上以及在行车道（2）上反射的UWB脉冲的接收天线（150），接收天线（150）耦合到脉冲信号接收机（180），该脉冲信号接收机（180）自身耦合到所述控制单元（110）。5.如前述权利要求所述的磨损跟踪设备，其中，UWB脉冲的发射天线（140）和接收天线（150）形成单个UWB脉冲发射/接收天线（31）或不同的两个天线，一个是发射天线（140）并且一个是接收天线（150）。6.如前述权利要求所述的磨损跟踪设备，其中，一个或多个天线（140150，31）具有单向发射部件以及有向接收部件。7.如权利要求4至6中的任一项所述的磨损跟踪设备，其中脉冲放大器（130）被布置在脉冲信号的发生器（120）的输出与UWB脉冲的发射天线（140，31）的输入之间，并且耦合到低噪声放大器（170）的滤波器组...

【专利技术属性】
技术研发人员：N吉纳尔，R本布豪特，JC于阿尔，
申请(专利权)人：法国大陆汽车公司，大陆汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR