輪胎平衡的檢測方法與流程

2023-06-03 05:29:36

本發明是與輪胎平衡檢測有關；特別是指一種輪胎平衡的檢測方法。

背景技術：

現有的車輛的無線監測系統多是用於監測胎壓、胎溫，該無線監測系統包括有多個監測器與一接收器，所述監測器分別安裝於車輛的各個輪胎上，用以偵測輪胎的胎壓、胎溫及發送載有胎壓、胎溫的無線信號至該接收器。該接收器接收各該監測器所發送的胎壓後，對胎壓、胎溫進行監測，在輪胎胎壓、胎溫發生異常初期，即得到發出警告，以達到預防爆胎的效果，避免傷亡事故發生。

現有的無線監測系統並無法監測輪胎於橫向上的平衡狀況，然而，當輪胎不平衡時，車輛在行進的過程中容易產生輪胎左右擺動、上下跳動或出現異常的噪音，而使得車體產生不正常的震動，久而久之，將造成輪胎磨損，且對車輛的懸吊系統將造成不良的影響，以及增加車輛的油耗。對於駕駛人而言，在駕駛過程中更容易感到疲勞。通常，駕駛人難以察覺輪胎是否平衡，只能觀察輪胎是否有不規則磨損來判斷是否輪胎不平衡，或是定期至保養廠以專業的輪胎平衡機進行輪胎平衡校正。

技術實現要素：

有鑑於此，本發明的目的用於提供一種輪胎平衡的檢測方法，可準確得知輪胎發生異常偏斜。

緣以達成上述目的，本發明所提供輪胎平衡的檢測方法，是應用於設置於一車輛上的一無線監測系統，該無線監測系統包含有一監測器與一接收器，該監測器是安裝於該車輛的一輪胎，該接收器是安裝於該車輛的一 車體，該監測器與該接收器以無線的方式信號連接；該檢測方法是分別於該監測器與該接收器執行；

於該監測器執行的步驟包含：

A-1、在該車輛的車速介於一預定車速範圍時，偵測該輪胎相對於一參考平面的一偏斜角度；

A-2、在該偏斜角度大於一預定角度時，發出一異常信號至該接收器；

於該接收器執行的步驟包含：

B-1、在該車輛的車速介於該預定車速範圍時，偵測該車輛的車體的震動；

B-2、在該車輛的車體產生異常的震動且接收到該異常信號時，發出一警示信號。

本發明的效果在於，由監測器與接收器的雙重確認，可以準確地判斷輪胎發生不平衡的情形。

附圖說明

為能更清楚地說明本發明，以下結合較佳實施例並配合附圖詳細說明如後，其中：

圖1是本發明一較佳實施例所應用的無線胎壓監測系統。

圖2是本發明上述較佳實施例的監測器方塊圖。

圖3是本發明上述較佳實施例的輪胎於橫向上偏斜的示意圖。

圖4是本發明上述較佳實施例的接收器及震動偵測裝置方塊圖。

具體實施方式

請參圖1所示，為本發明一較佳實施例輪胎平衡的檢測方法所應用的以無線胎壓監測系統100為例為無線監測系統，該無線胎壓監測系統100是設置於一車輛V上，且包含有多個監測器10與一接收器20。

所述監測器10分別裝設於該車輛200的多個不同的輪胎202中，亦可裝設於氣嘴上。所述監測器10分別偵測所述輪胎202的胎壓、轉速及輪胎202於橫向的偏斜角度，所述監測器10的結構皆相同，以下列舉其中一該監測器10為例說明。請參閱圖2，該監測器10包含一胎壓傳感器 12、一震動傳感器(shock sensor)14、一第一重力加速度傳感器(G-sensor)16、一第一處理器18與一無線信號發送電路19。該胎壓傳感器12用於感測輪胎202的胎壓並輸出一胎壓信號。該震動傳感器14感測輪胎202的轉動頻率，並輸出對應輪胎202轉動頻率的一電信號，由於該震動傳感器14是隨該輪胎202轉動，因此該震動傳感器14輸出的電信號的頻率即為該輪胎202的轉動頻率。該第一重力加速度傳感器16用於感測於該輪胎202橫向上的重力加速度，並輸出對應的一重力加速度信號，本實施例中，該第一重力加速度傳感器為Y軸重力加速度傳感器，前述的Y軸是平行於輪胎202的橫向的軸向(參照圖3)。

該第一處理器18啟動該胎壓傳感器12、該震動傳感器14、該第一重力加速度傳感器16進行感測，並接收該胎壓傳感器12輸出的胎壓信號、該震動傳感器14輸出的電信號、該第一重力加速度傳感器16輸出的重力加速度信號。該第一處理器18依據該胎壓傳感器輸出的胎壓信號產生一對應的胎壓信息，且該第一處理器18每隔一段時間將該胎壓信息通過該無線信號發送電路19發送具有胎壓信息的無線信號至該接收器20。

該第一處理器18依據該震動傳感器14測得的輪胎轉動頻率對應該車輛200的車速，轉動頻率與車速的對應關係可於出廠前預先設定。此外，該第一處理器18亦依據該第一重力加速度傳感器16輸出的的重力加速度信號對應該輪胎的橫向上相對於一參考平面P的一偏斜角度θ(參照圖3)，舉例而言，輪胎202於橫向上與該參考平面P平行時，所測得的重力加速度值0G，當輪胎202偏斜時，重力加速度為0.5G，通過二者重力加速度的差值即可推算出輪胎202於橫向上相對於該參考平面P的偏斜角度θ。

實務上，該第一重力加速度傳感器16亦可採用具有X軸及Z軸的重力加速度傳感器，前述的X軸即為輪胎202於圓周上的切線的軸向，Z軸為垂直X軸與Y軸的軸向，第一處理器18再以X軸及Z軸二者測得的重力加速度值推算出於Y軸上的重力加速度值。此外，由於具有X軸的重力加速度傳感器在輪胎202轉動的過程中所測得的重力加速度值變化是呈弦波變化，因此，除了以震動傳感器14偵測輪胎202轉動頻率之外，亦可由X軸重力加速度值變化的頻率來對應輪胎202轉動頻率。而輪胎202的 偏斜角度θ亦可由X軸的重力加速度傳感器所測得的重力加速度值呈弦波變化的振幅來判斷，舉例而言，在輪胎202平衡時，重力加速度值變化的振幅是在+1G與-1G之間，當輪胎202偏斜時，重力加速度值的振幅將會隨之改變，通過預先建立於輪胎202偏斜角度θ與振幅的關係，即可由振幅的變化來推得輪胎202的偏斜角度θ。

請配合圖4，該接收器20設置於該車輛的車體204中，包括一無線信號接收電路22與一第二處理器24。該無線信號接收電路22與該第二處理器24是設置於一殼體26中，該無線信號接收電路22接收各該監測器10所發送的無線信號，以取得胎壓信息。該接收器20電性連接一車用計算機208，該接收器20將所接收的胎壓信息傳送至該車用計算機208並通過一顯示器208a顯示。該車用計算機208亦接收車輛行駛中的信息，例如車速、引擎轉速，而該第二處理器24向該車用計算機208擷取車輛行駛中的車速、引擎轉速。

該第二處理器24電性連接一震動偵測裝置30，該震動偵測裝置30包括多個拾音器32、一第二重力加速度傳感器34及一第三重力加速度傳感器36，所述拾音器32裝設於車體204且分別位於鄰近所述輪胎202的位置處，所述拾音器32用於接收輪胎202轉動時所造成的震動的聲音，而輸出一對應的電信號至該第二處理器24。該第二重力加速度傳感器34裝設於該殼體26中，用於感測該車體204震動時造成的該接收器20的震動，而輸出對應的重力加速度信號至該第二處理器24；該第三重力加速度傳感器36裝設於方向盤206，用於感測該車體204震動時造成的方向盤206震動，而輸出對應的重力加速度信號至該第二處理器24。當然，該第三重力加速度傳感器36亦可設置於方向盤206的方向機柱上。

此外，該第二處理器24具有一存儲器242，該存儲器242是供儲存對應各該拾音器32的多個第一參考振動頻率、以及分別對應該第二、第三重力加速度傳感器34，36的一第二參考振動頻率與一第三參考振動頻率。

通過上述的結構，即可執行本發明輪胎平衡的檢測方法。

首先，於該存儲器242中建立前述的第一至第三參考振動頻率。第一至第三參考振動頻率是於該車輛200的輪胎以專業的輪胎平衡機進行輪胎平衡校正完成後，將車輛200行駛於平坦的路面上，再由該第二處理器24 向該車用計算機208擷取該車輛200的車速及引擎轉速，在車速介於一預定車速範圍且引擎轉速介於一預定引擎轉速範圍時，由該第二處理器24啟動該震動偵測裝置30，接收所述拾音器32所輸出的電信號以及接收該第二、第三重力加速度傳感器34，36輸出的重力加速度信號。本實施例中，該預定車速範圍為60-90Km/hr，此範圍為正常狀態下車體204最不易產生異常震動的車速範圍；該預定引擎轉速範圍為2000-4000rpm，此範圍為正常狀態下引擎最不易產生異常震動的引擎轉速範圍。

該第二處理器24依據各該拾音器32的電信號計算其振動頻率，再將所得到的振動頻率儲存於該存儲器242中形成各該第一參考振動頻率，以及依據該第二、第三重力加速度傳感器34，36的重力加速度信號計算個別的振動頻率，再將所得到的振動頻率儲存於該存儲器中形成該第二、第三參考振動頻率，由此，取得在輪胎平衡的狀態下，該車體204的不同位置所產生的振動頻率，以作為後續比較的基準。本實施例中，是將各該拾音器32的電信號及該第二、第三重力加速度傳感器34，36的重力加速度信號個別進行快速傅立葉變換(FFT)及帶通濾波後，以得到第一至第三參考振動頻率。

之後，該檢測方法由各該監測器10執行的步驟包含：

步驟A-1、該第一處理器18判斷車速是否在該預定車速範圍內，即60-90Km/hr。該第一處理器18由該震動傳感器14所輸出的電信號的頻率對應車速，當頻率為10～15Hz時可對應車速為60-90Km/hr，因此，該第一處理器18是判斷電信號的頻率是否落於10-15Hz。當頻率落於10-15Hz時，該第一處理器18每隔一段時間(本實施例為4秒)啟動該第一重力加速度傳感器16一次，以偵測該輪胎202於橫向上相對於該參考平面P的偏斜角度。各該監測器10於60-90Km/hr的預定車速範圍始偵測偏斜角度，可避免車輛時速低於60Km/hr行駛時(例如市區行駛)，啟動第一重力加速度傳感器16過於頻繁而造成電力消耗過度。

步驟A-2、該第一處理器18判斷該偏斜角度θ是否大於一預定角度：

若否，則回到步驟A-1執行，以再次取得偏斜角度θ；

若是，則通過該無線信號發送電路19發送一異常信號至該接收器20。

該檢測方法由該接收器20執行的步驟包含：

步驟B-1、該第二處理器24向該車用計算機208擷取該車輛200的車速及引擎轉速，在車速介於該預定車速範圍且引擎轉速介於該預定引擎轉速範圍時，該第二處理器24啟動該震動偵測裝置30，接收所述拾音器32所輸出的電信號以及接收該第二、第三重力加速度傳感器34，36輸出的重力加速度信號。該第二處理器將各該拾音器32的電信號及該第二、第三重力加速度傳感器34、36的重力加速度信號個別進行快速傅立葉變換及帶通濾波，以得到各該拾音器32所測得的振動頻率及該第二、第三重力加速度傳感器34、36所測得的振動頻率。換言之，各該拾音器32、第二與第三重力加速度傳感器34、36測得的振動頻率是分別為該車體204不同位置所產生的振動頻率。

步驟B-2、該第二處理器24於下列任一情形發生時判斷為車體204產生異常震動，其中：

1、將各該拾音器32測得的振動頻率與對應的第一參考振動頻率比對，當比對結果不同時，代表輪胎202不正常震動。

2、將第二重力加速度傳感器34測得的振動頻率與該第二參考振動頻率比對，當比對結果不同時，代表車體204不正常震動。

3、將第三重力加速度傳感器36測得的振動頻率與該第三參考振動頻率比對，當比對結果不同，代表方向盤206不正常擺動。

在判斷為車體204異常震動且收到任一該監測器10傳來的該異常信號時，則判斷為因輪胎202異常偏斜而不平衡，此時該第二處理器24輸出一警示信號至該車用計算機208，並通過該顯示器208a顯示，以通知駕駛人需利用專業輪胎平衡機進行輪胎平衡的檢修。

實務上，監測器10亦可不擷取引擎轉速，只擷取車速，而在預定車速範圍內啟動該震動偵測裝置30以偵測車體204是否有異常震動。該震動偵測裝置30亦可為拾音器32、第二重力加速度傳感器34、第三重力加速度傳感器36的其中一種或二種的組合。此外，該震動偵測裝置30亦可以包含多個震動傳感器或多個振動傳感器(vibration sensor)代替拾音器32裝設於車體204且鄰近所述輪胎202的位置處，以偵測輪胎202轉動時傳遞至該車體204的震動，將震動傳感器或振動傳感器輸出的電信號進行快速傅立葉變換及帶通濾波後，即可得到對應的震動傳感器或振動傳感器 第一參考振動頻率及車體不同位置的振動頻率。而裝設於接收器20殼體26中的第二重力加速度傳感器34亦可使用震動傳感器或振動傳感器代替，以感測該車體204震動時造成的該接收器20震動，將震動傳感器或振動傳感器輸出的電信號進行快速傅立葉變換及帶通濾波後，即可得到對應殼體26中震動傳感器或振動傳感器的第二參考振動頻率及車體204的振動頻率。

據上所述，本發明通過監測器偵測輪胎的橫向的偏斜角度及接收器判斷車體異常震動的雙重確認，可以更準確的確定輪胎不平衡需進行校正，避免單獨由監測器偵測輪胎偏斜而產生誤判。

以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，凡是應用本發明說明書及申請專利範圍所為的等效變化，理應包含在本發明的權利要求範圍內。