轮胎换位警告的制作方法

轮胎换位警告的制作方法
【专利摘要】本公开提供一种轮胎换位警告。一种车辆包括轮胎换位提醒系统。所述系统包括控制器，所述控制器基于达到前轮胎和后轮胎之间胎面磨损的预定差的预测的驾驶时间而产生轮胎换位提醒。所述预测的驾驶时间是基于前轮胎周长和后轮胎周长之间差的变化率的。当所述预测的驾驶时间小于预定时间时输出轮胎换位提醒。轮胎换位提醒系统可与显示器配合以输出与轮胎换位有关的附加信息。可使用视觉指示器、听觉指示器和触觉指示器来传达轮胎换位提醒。
【专利说明】
轮胎换位警告
技术领域
[0001 ]本申请总体上涉及警告车辆操作员应该何时对车辆的轮胎进行换位。
【背景技术】
[0002] 在车辆操作期间，车辆的轮胎会磨损。随着时间推移，轮胎的胎面会磨损到必须更 换轮胎的程度。适当的车辆保养可延长轮胎的操作寿命。轮胎换位是可增加轮胎的使用寿 命的一种做法。轮胎换位需要定期改变轮胎在车辆上的位置以改变轮胎的磨损。随着时间 推移，每个轮胎被换到不同的位置以使轮胎上的磨损均衡。通常，交给操作员来确定何时需 要轮胎换位。由于许多操作员会忽略何时需要轮胎换位，所以该轮胎在不换位的情况下会 运转更长的时间间隔，导致磨损更快并且更换更早。

【发明内容】

[0003] -种车辆，包括控制器，所述控制器被配置为响应于达到前轮胎和后轮胎之间胎 面磨损的预定差的预测的驾驶时间小于预定时间，输出轮胎换位提醒。所述预测的驾驶时 间是基于前轮胎周长和后轮胎周长之间差的变化率的。所述车辆还可包括显示模块，所述 显示模块被配置为显示所述轮胎换位提醒和所述预测的驾驶时间，并且，所述控制器可进 一步被配置为:输出所述预测的驾驶时间以供显示。所述控制器可进一步被配置为:接收操 作员输入，并响应于所述操作员输入，输出进行轮胎换位的指令。所述控制器可进一步被配 置为:接收操作员输入，并响应于所述操作员输入，禁止输出所述轮胎换位提醒持续预定的 禁止时间。所述控制器可进一步被配置为:响应于车速小于预定速度，输出所述轮胎换位提 醒。所述前轮胎周长可以是前轮胎的平均周长。所述后轮胎周长可以是后轮胎的平均周长。 所述车辆还可包括被配置为向操作员指示所述轮胎换位提醒的视觉指示器、听觉指示器和 触觉反馈发生器中的一个或更多个。
[0004] -种轮胎换位提醒系统，包括:轮胎换位指示器和控制器，所述控制器被配置为响 应于达到前轮胎和后轮胎之间胎面磨损的预定差的预测的驾驶时间小于预定时间，启用所 述指示器。所述预测的驾驶时间是基于前轮胎周长和后轮胎周长之间差的变化率的。所述 轮胎换位提醒系统还可包括显示器，并且，所述控制器可进一步被配置为将所述预测的驾 驶时间输出到所述显示器。所述轮胎换位指示器可以是视觉指示器。所述轮胎换位指示器 可以是听觉指示器。所述轮胎换位指示器可以是触觉指示器。所述控制器可进一步被配置 为接收用户输入，并响应于所述用户输入，在预定的停用时间内停用所述指示器。
[0005] -种用于检测车辆的轮胎保养周期的方法，所述方法包括：响应于达到前轮胎和 后轮胎之间获得预定差的胎面磨损的预测的驾驶时间小于预定时间，显示轮胎换位提醒， 其中，所述预测的驾驶时间是基于前轮胎周长和后轮胎周长之间的差的变化率的。所述方 法还可包括：显示所述预测的驾驶时间。所述方法还可包括:输入用户输入，并响应于所述 用户输入，在预定的禁止时间内禁止显示轮胎换位提醒。所述方法还可包括:响应于显示所 述轮胎换位提醒，显示进行轮胎换位的指令。所述方法还可包括:响应于显示所述轮胎换位 提醒，显示最近的服务设施的联系方式。显示轮胎换位提醒还可以是响应于车速小于预定 速度的。
【附图说明】
[0006] 图1描述了包括用于轮胎换位提醒的组件的可行的车辆配置；
[0007] 图2A和图2B描述了用于轮胎换位提醒的控制器实现的操作的可行的框图；
[0008]图3A是对于前轮胎的轮胎磨损的变化率较大的车辆，可行的轮胎周长的相对变化 随时间变化的曲线图；
[0009]图3B是对于后轮胎的轮胎磨损的变化率较大的车辆，可行的轮胎周长的相对变化 随时间变化的曲线图；
[0010]图4是可行的轮胎周长的相对变化的绝对值随时间变化的曲线图。
【具体实施方式】
[0011]根据需要，在此公开本发明的详细实施例；然而，应理解的是，公开的实施例仅为 本发明的示例，本发明可以以各种和替代的形式来体现。附图不一定按比例绘制;可夸大或 最小化一些特征，以显示特定组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解 释为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员以各种形式使用本发明的代表性基础。如本 领域的普通技术人员将理解的，参照任意一个附图示出并描述的各种特征能够与在一个或 更多个其它附图中示出的特征组合以产生未被明确示出或描述的实施例。示出的特征的组 合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，对于特定的应用或实施方式，可以期望与本公 开的教导一致的特征的各种组合和修改。
[0012] 图1描述了车辆10的侧视图。车辆10可包括机械地结合到变速器的发动机。变速器 可机械地结合到驱动轴，所述驱动轴机械地结合到一个或更多个车轮。每个车轮可包括轮 辋30,轮胎安装在轮辋30上。经由驱动轴结合到变速器的车轮可称为驱动轮。独立于变速器 的车轮可称为非驱动轮。车辆10可被配置为前轮胎12结合到变速器(例如，前轮胎12是驱动 轮)的前轮驱动车辆。车辆10可被配置为后轮胎14结合到变速器(例如，后轮胎13是驱动轮） 的后轮驱动车辆。车辆可被配置为全部车轮(前车轮和后车轮)可结合到变速器的全轮驱动 车辆。在操作期间，由发动机中燃料的燃烧产生的发动机扭矩可通过变速器传递到驱动轮。 施加到驱动轮的扭矩可引起车辆10的线性运动。通常，汽车会包括两个前轮胎12和两个后 轮胎14。
[0013] 轮胎12、14通常由橡胶材料制成。为了提高牵引力和操控性，轮胎12、14可具有与 路面相接的胎面花纹。在制造时，胎面花纹可包括预定深度的槽或沟。随着时间推移，橡胶 材料会磨损，使胎面花纹改变并使深度变浅。由于轮胎12、14磨损，牵引力和操控性性能会 改变。轮胎12、14可包括磨损指示器，以提供应该更换轮胎12、14的指示。可以目视检测轮胎 指示器以确定何时应该更换轮胎12、14。
[0014] 随着车辆被驱动，轮胎12、14将磨损。轮胎12、14会以不同速率磨损。在一些配置 中，前轮胎12与后轮胎14会以不同速率磨损。影响轮胎12、14磨损的因素包括由轮胎12、14 支撑的重量和由轮胎12、14支撑的动态操作(诸如，转向、制动和加速）。例如，前轮胎12可用 于转向并且会沿着轮胎12的外边缘经受磨损加剧。当使车辆10加速时，由于轮胎胎面和路 面之间产生打滑，驱动轮胎会以较快的速率磨损。在一些配置中，前轮胎12可支撑车辆重量 的较大部分并提供制动力的较大部分，这增大了前轮胎12的磨损速率(相对于后轮胎14而 言）。在一些配置中，前轮胎12和后轮胎14可以以基本相同的速率磨损。磨损还可受轮胎的 充气压力影响。
[0015] 可通过适当的保养来提高轮胎寿命。轮胎12、14的定期换位可延长轮胎12、14的寿 命。轮胎12、14的换位是指将轮胎12、14定期地移动到不同位置的做法。为了使轮胎12、14的 磨损均衡，对轮胎12、14进行换位是有利的，以使每个轮胎周期性地使用在经受较快磨损速 率的车桥上。例如，对于一些胎面构造，可调换同一侧上的后轮胎14和前轮胎12的位置。通 过对轮胎12、14进行周期性地换位，可均衡轮胎12、14的磨损。举个例子，考虑前轮胎12上磨 损率较快的车辆。在不进行定期换位服务的情况下，前轮胎12会在后轮胎14之前达到胎面 寿命的终结，导致更早地更换前轮胎12。虽然后轮胎14会有大量的剩余寿命，但一些车主会 在同一时间更换后轮胎14。
[0016] 为了优化轮胎磨损，使操作员知道何时执行轮胎换位服务会是有用的。本方法可 根据操作员或车辆来监控轮胎换位之间所行驶的距离(例如，轮胎换位之间行驶500英里）。 这些方法通常依赖操作员或车辆来监控自上次换位后所行驶的距离并以期望的时间间隔 执行换位。这些方法没有考虑轮胎的实际磨损，以致轮胎会被或早或晚地换位而不是最优 的。最终的结果是:轮胎寿命会由于维修晚而减少，或者维修成本会由于不必要的轮胎换位 而增加。
[0017] 车辆10可包括轮胎换位提醒系统，以监控轮胎磨损并确定执行轮胎换位服务的合 适时间。车辆10可包括一个或更多个控制器20,以实现用于用来检测轮胎磨损并指示操作 员何时应对轮胎进行换位的系统的逻辑。与轮胎12、14中的每一个相关联的可以是车轮速 度传感器16。车轮速度传感器16可输出指示关联的轮胎12、14旋转时速度的信号。车辆10可 包括轮胎压力监控系统(TPMS)。所述TPMS可包括与每个轮胎12、14关联的用于测量轮胎的 气压的轮胎压力传感器18。所述TPMS可包括控制器和电路，以与轮胎压力传感器18进行无 线对接。轮胎压力传感器18可输出指示轮胎12、14的气压的信号。车轮速度传感器16和轮胎 压力传感器18的输出可输入到控制器20,用于进一步处理。
[0018] 利用车速传感器16和轮胎压力传感器18的输入，控制器20可确定轮胎12、14中的 每一个的轮胎周长。这种技术是已知的或者是本领域的普通技术人员可以得到的。在一些 配置中，每个车桥的平均轮胎周长可被计算并且可被使用在后续计算中。
[0019] 控制器20可计算前轮胎周长和后轮胎周长之间的差。在一些配置中，前轮胎周长 可以是前轮胎12的平均轮胎周长，后轮胎周长可以是后轮胎14的平均轮胎周长。所述差可 以表示为：
[0020] (1)
[0021] 其中， 是前轮胎周长， 是后轮胎周长。
[0022] 所述差的特征可以是指示前轮胎周长大于后轮胎周长的正差。在前轮胎12比后轮 胎14磨损得快的配置中，所述正差可指示最近的轮胎换位。所述差可指示车辆10的前轮胎 12和后轮胎14之间的胎面磨损的相对程度。
[0023] 控制器20可计算前轮胎周长和后轮胎周长之间差的变化率或斜率。所述变化率可 以与时间有关。在一些配置中，所述变化率可以与所行驶的距离有关。所述差的变化率可指 示为每个车桥上的轮胎是如何相对于彼此磨损的。与时间有关的变化率可计算为：
[0024] P)：
[0025] 其中UH1。在一些配置中，时间差^士可以是计算T之间积累的时间间隔。由于在 检测到轮胎周长变化之前需要花费相对较长的时间段，因此间隔T可以是相对较长的时间 段。时间值T可在若干驱动周期中积累。时间值T可仅包含车辆被驱动的时间。例如，该时间 可在车速大于指示车辆被驱动的最小阈值时积累。在后续的驱动周期期间，轮胎周长的值 和关联的时间值可存储在用于检索的非易失性存储器中。
[0026] 可基于变化率来计算预测的未来差，如下所示：
[0027]
(3)
[0028] 其中，是当前时间，tf是未来时间。利用等式(3)，可基于当前差、变化率和时间间 隔来计算未来差。可将最终差选择为预定的差K，所述预定的差K可以是基于前轮胎12和后 轮胎14之间最大的轮胎磨损差的常数。预定的差可表示应该执行轮胎换位时的磨损的相对 量。
[0029] 控制器20可计算应该执行轮胎换位保养时的预测的驾驶时间。可选择前轮胎周长 和后轮胎周长之间的预定差。预定差的极性(polarity)可基于期望哪个轮胎相对于另一个 更快地磨损而改变。例如，在前轮胎磨损更快的配置中，预定差K可具有负的极性或符号。图 3A描述了对于前轮胎12比后轮胎14磨损得快的配置，所述差随时间变化的曲线图。在后轮 胎14磨损更快的配置中，预定的差K可具有正的极性或符号。图3B描述了对于后轮胎14比前 轮胎12磨损得快的配置，所述差随时间变化的曲线图。用预定的差来代替未来差，等式(3) 可表示为：
[0030] (4)
[0031] 解出时间间隔，得出：
[0032] (5)
[0033] 为了解释所述差和它的导数的各个极性，对于直到换位的时间而言，更通用的公 式可表示为：
[0034] (6)
[0035] 其中，Sign(X)指示输入量X的极性或符号(正或负）。等式(6)为不同的极性可能性 提供用于直到换位的预测的驾驶时间的一般表达式。根据应用，得出的时间可以以小时、周 或月的单位来表示。所述时间可指示在应该执行轮胎换位前车辆10的操作量或驾驶时间。 [0036]可替代地，可使用所述差的绝对值。图4描述了对于图3A或图3B中描述的任何一种 情况，所述差的绝对值随时间变化的图。可计算绝对值的变化率。当前轮胎周长和后轮胎周 长收敛时绝对值的变化率可以为负。当前轮胎周长和后轮胎周长发散时绝对值的变化率可 以为正。在这个情况下，可监测绝对值的变化率来检测所述差何时增大。在这个情况下，预 定的差可具有正的极性或符号。给定直到预定差的时间为：
[0037] (7)
[0038] 等式(7)的制定仅在导数项为正时得出直到换位的预测的驾驶时间。当导数具有 正极性时，控制器20可监控导数项并计算直到轮胎换位的时间。等式(6)的制定对于任何极 性的导数项均可得出直到轮胎换位的时间。
[0039] 可延迟直到换位的预测的驾驶时间的显示，直到确定了导数项的可靠值。可禁止 显示直到换位的时间，直到所述差和它的导数具有相同符号。这可指示轮胎中的一个比另 一个磨损更快。当所述差或它的导数具有不同极性时，轮胎周长可彼此收敛。可禁止显示直 到换位的时间，直到所述差的绝对值的变化率为指示所述差正在增大的正值。
[0040] 在一些配置中，直到换位的时间可转换成直到换位的距离。可计算随时间变化的 平均距离。例如，车辆10可包括积累车辆10所行驶的距离的里程表。可定期对里程表进行采 样，并可计算距离随时间的变化率。例如，可在一周的开始和一周的结束对里程表进行采样 以确定英里/周估计。可基于最后的N个英里/周的值来计算平均的英里/周。假设以周表示 到换位的时间，则到换位的距离可计算为平均的英里/周和到换位的时间的乘积。得到的距 离可以以英里为单位。需要注意的是，当以千米表示距离时可应用同样的分析。
[0041] 在车辆操作期间，控制器20可定期计算直到轮胎换位的时间。但是，可不输出轮胎 换位提醒，直到所述直到换位的时间小于预定的时间阈值为止。这防止过早显示轮胎换位 提醒。例如，预定阈值可以是24小时的时间段。因而可不显示轮胎换位提醒，直到提醒直到 换位的时间小于24小时。
[0042] 在一些配置中，可基于操作员的驾驶爱好来调整预定的时间阈值。如果每天车辆 操作的平均时间相对较少，则可减小预定的时间阈值，以使所述提醒不会被过早地察觉。例 如，可以期望在操作时间的量等于一个星期或者更少时发出提醒。此外，假设示例中的车辆 平均每天驾驶一个小时。在这个示例中，为了在一周内获得提醒，预定阈值可设置为七个小 时。假设操作员保持这些驾驶爱好，则当直到换位的时间小于七个小时时发出轮胎换位提 醒。
[0043]在基于距离的配置中，预定的时间阈值可被转换成距离阈值(例如，100英里）。可 选择预定的时间阈值以向操作员提供充分警告，以使可在检测后的合理时间或距离期间规 划轮胎换位。
[0044] 在一些配置中，当车辆10的速度小于预定速度时可显示轮胎换位提醒。例如，当车 辆10处于静止状况(例如，速度为零)时可显示轮胎换位提醒。这种状况可防止操作员在较 高车速时分心。轮胎换位提醒可包括听觉、视觉和/或触觉组件。车辆10可包括用于提供听 觉组件的扬声器26或警报器。车辆10可包括用于提供视觉组件的显示屏22或灯24。车辆10 可包括用于提供触觉组件的振动机构28。例如，振动机构28可位于方向盘、座椅或座椅椅 背、或加速踏板中。
[0045]在一些配置中，可将到换位的时间值输出到显示器22。显示模块22可被配置为以 预定的格式显示到换位的时间。所显示的值可以是数字值。可利用指示器将所述值显示为 估计。该显示器可以是随着到换位的时间减小而被填充的沙漏(hour glass)。所述值还可 显示为色标。例如，随着到换位的时间减少，颜色可从绿色变成红色。
[0046]在一些配置中，显示模块22可将其它信息与轮胎换位提醒一起显示给操作员。例 如，可将附加内容显示在显示屏上以询问操作员是否需要关于轮胎换位的其它帮助。例如， 可将信息显示在显示器22上。显示模块22可请求用户输入。例如，显示器22可以是具有可用 于操作员按压的一个或更多个虚拟按钮的触摸屏。例如，当按压第一虚拟按钮时，显示模块 22可显示用于对轮胎进行换位的指令。例如，可将换位图案显示在显示器22上。所述换位图 案可指示每个轮胎应该移动到的位置。可显示从当前的轮胎位置指向换位后的下一个轮胎 位置的箭头。另外，可显示最近的服务设施(例如，最近的经销商）的联系方式。
[0047] 当按压第二虚拟按钮时，可清除轮胎换位提醒并且可重置轮胎换位提醒逻辑。在 不对轮胎进行换位的事件中，当条件满足时可再次显示轮胎换位提醒。在实际上没有对轮 胎进行换位的事件中，可立即显示所述提醒。在一些配置中，轮胎换位提醒的重置可设置禁 止轮胎换位提醒恢复的时间。例如，可在重置后五天内禁止轮胎换位提醒。这可防止系统持 续地警告操作员。可选择禁止时间以在警告驾驶员和尽量减少驾驶员分心之间保持平衡。
[0048] 在一些配置中，轮胎换位提醒逻辑可自动重置。在对轮胎进行换位之后，可预期前 轮胎周长和后轮胎周长之间的差可改变极性(例如，从负改变到正）。控制器20可监控所述 差的极性变化，这可指示轮胎已经被换位。当检测到这个状况时，周长值可被更新并存储为 初始值。
[0049]图2A和图2B描述了用于在控制器20中实现轮胎换位提醒的操作的可行顺序。在 100处，计算轮胎周长。可使用车轮速度输入和轮胎压力传感器输入来计算所述轮胎周长。 可计算平均的前轮胎周长和平均的后轮胎周长。
[0050]在操作102处，可计算前轮胎周长和后轮胎周长之间的差。附加操作可包括计算所 述差的绝对值。在操作104处，如前所述，计算所述差的斜率或变化率。
[0051 ]在决策操作106处，执行比较以确定所述差是否正在增大。如果所述差没有增大， 则执行可返回到操作100以继续监控轮胎周长。如果所述差正在增大，则执行可进行到操作 108。在操作108,通过本文描述的方法来计算所建议的直到轮胎换位的时间。可实施操作 112以显示直到轮胎换位的时间。在决策框110,可将直到轮胎换位的时间与时间阈值进行 比较。如果直到轮胎换位的时间大于或等于时间阈值，则执行可返回到操作100。如果直到 换位的时间小于时间阈值，则执行可进行到决策框114。
[0052]在114处，可将车速与速度阈值进行比较。如果车速大于或等于速度阈值，则执行 可返回到操作100。如果车速小于速度阈值，则执行可进行到操作116。在操作116处，可产生 轮胎换位提醒可显示给操作员。可产生附加显示以确定操作员是否需要轮胎换位的进一步 帮助。例如，可询问操作员是否需要附加帮助，并可将虚拟按钮显示在触摸屏上。执行可进 行到决策框118以确定是否需要进一步帮助。如果需要进一步帮助(例如，基于选择的虚拟 按钮），则执行可进行到操作122。操作122可显示轮胎换位指令和最近的经销商的联系方 式。如果不需要帮助，则执行可进行到操作120。在操作120处，可消除或禁止轮胎换位提醒。 可在后续的驱动周期中重复所述操作。
[0053]在此公开的处理、方法或算法可被交付到处理装置、控制器或计算机(可包括任何 现有的可编程电子控制单元或专用的电子控制单元），或由处理装置、控制器或计算机来实 现。同样的，可以以许多形式(包括但不限于，永久地存储在不可写存储介质(诸如ROM装置） 上的信息和可改变地存储在可写存储介质(诸如软盘、磁带、CD、RAM装置和其它磁和光学介 质）上的信息）将所述处理、方法或算法储存为可由控制器或计算机执行的数据和指令。所 述处理、方法或算法还可在软件可执行对象中实现。或者，所述处理、方法或算法可以使用 合适的硬件组件(诸如，专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或 其他硬件组件或装置)或者硬件、软件和固件组件的组合来整体地或部分地体现。
[0054]虽然上面描述了示例性实施例，但是并不意味着这些实施例描述了权利要求所涵 盖的所有可能的形式。说明书中使用的词语为描述性词语而非限制，并且应理解的是，在不 脱离本公开的精神和范围的情况下，可作出各种改变。如之前所描述的，可组合各个实施例 的特征以形成本发明的可能未被明确描述或示出的进一步的实施例。虽然各个实施例可能 已被描述为提供优点或在一个或更多个期望的特征方面优于其他实施例或现有技术实施 方式，但是本领域的普通技术人员应该认识到，根据具体应用和实施方式，一个或更多个特 征或特性可被折衷，以实现期望的整体系统属性。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐 久性、生命周期成本、可销售性、外观、封装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、装配容易性 等。因此，被描述为在一个或更多个特性方面不如其他实施例或现有技术实施方式的实施 例并不在本公开的范围之外，并且可以期望用于特定应用。
【主权项】
1. 一种车辆，包括： 控制器，被配置为响应于达到前轮胎和后轮胎之间胎面磨损的预定差的预测的驾驶时 间小于预定时间，输出轮胎换位提醒，其中，所述预测的驾驶时间是基于前轮胎周长和后轮 胎周长之间差的变化率的。2. 根据权利要求1所述的车辆，还包括显示模块，所述显示模块被配置为显示所述轮胎 换位提醒和所述预测的驾驶时间，其中，所述控制器进一步被配置为输出所述预测的驾驶 时间以供显示。3. 根据权利要求1所述的车辆，其中，所述控制器进一步被配置为:接收操作员输入，并 响应于所述操作员输入，输出进行轮胎换位的指令。4. 根据权利要求1所述的车辆，其中，所述控制器进一步被配置为:接收操作员输入，并 响应于所述操作员输入，禁止输出所述轮胎换位提醒持续预定的禁止时间。5. 根据权利要求1所述的车辆，其中，所述控制器进一步被配置为：响应于车速小于预 定速度，输出所述轮胎换位提醒。6. 根据权利要求1所述的车辆，其中，所述前轮胎周长是前轮胎的平均周长。7. 根据权利要求1所述的车辆，其中，所述后轮胎周长是后轮胎的平均周长。8. 根据权利要求1所述的车辆，还包括被配置为向操作员指示所述轮胎换位提醒的视 觉指示器、听觉指示器和触觉反馈发生器中的一个或更多个。
【文档编号】B60C11/24GK106042789SQ201610101202
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年2月24日 公开号201610101202.4, CN 106042789 A, CN 106042789A, CN 201610101202, CN-A-106042789, CN106042789 A, CN106042789A, CN201610101202, CN201610101202.4
【发明人】埃里克·迈克尔·拉维易
【申请人】福特全球技术公司