CN100398348C - 判断漏气保用轮胎的剩余寿命和寿命终点的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

提供一种确定继续行驶在漏气保用条件下的漏气保用轮胎的剩余行驶寿命和寿命终点的方法等。确定轮胎的剩余行驶寿命的方法的特征如下：一种漏气保用轮胎系统设有漏气保用轮胎(2)和探测单元，该探测单元提供在轮胎(2)中并且能够测量轮胎(2)的至少一个空腔(3)的气温，在具有这种漏气保用轮胎系统的车辆中，预先设置极限温度，其中极限温度是空腔内气温，在该气温下，如果轮胎(2)在轮胎内部压力由于轮胎(2)被刺破等原因而异常下降时造成的漏气保用条件下继续行驶，则从统计学上说将会发生故障。测量连续行驶在漏气保用条件下的漏气保用轮胎的空腔内气温，然后使用所测量的空腔内气温和用该温度计算的数据，估计漏气保用轮胎在其发生故障前能行驶的时间和/或距离。

Description

判断漏气保用轮胎的剩余寿命和寿命终点的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用来判断在漏气保用状态下继续行驶期间漏气保用轮胎的剩余寿命和寿命终点的方法和设备。
背景技术
最近，就安装在车辆上的充气轮胎的安全操作而言，注意到每台车辆都设有探测设备，该探测设备进行如下操作：在诸如轮胎内部压力降低、过载或超速行驶等缩短轮胎行驶寿命的异常服务条件下对行驶状态进行探测；对行驶状态进行探测，以预测诸如爆胎等故障的发生；等等。
例如，内部压力监视设备监视轮胎内部压力，并且当内部压力异常降低时，通过发出警报等引起驾驶员注意。
而且，作为一种用来探测故障发生概率较高的异常行驶条件的技术，WO 01/17806A1等公开了例如一种监视轮胎温度以便当温度的上升比率或温度的绝对值超过一定阈值时判断行驶条件的异常程度的技术(WO 01/17806等)。
然而，上述两种常规探测技术都仅仅判断包括轮胎内部压力在内的行驶条件是否异常，而不是定量地判断行驶条件的异常程度(或严重性)。因此，驾驶员在判断时能知道行驶条件是否异常，而不能知道关于是否应该迅速停止在此行驶条件下的继续行驶或者是否能够通过改变行驶条件(诸如减速等)来实现这种继续行驶的信息。具体地说，驾驶员不能知道关于所谓的轮胎剩余寿命的信息，即如果继续行驶可能的话，剩下的可行驶距离是多少公里，也不能知道刚好在轮胎故障之前的信息，也就是说，关于所谓的轮胎剩余寿命终点的信息。
特别地，基于如下假设而开发了漏气保用轮胎：即使轮胎内部压力(包括轮胎内部压力为零(表压)的情况)由于发生刺破等而异常地降低，使轮胎变形从而进入漏气保用状态，轮胎也能继续行驶一定距离。这些漏气保用轮胎例如通过插入内部支撑而形成的所谓芯型漏气保用轮胎、通过把加强橡胶至少布置在轮胎内表面侧处的侧壁部分上而形成的所谓侧加强漏气保用轮胎、通过把另一个轮胎插入在轮胎的内部而形成的所谓双层漏气保用轮胎。在这些轮胎中，从安全操作的角度来讲，定量地得到如下信息是非常重要的，该信息即关于在漏气保用状态下继续行驶期间漏气保用轮胎的剩余寿命和寿命终点的信息。
发明内容
因此，本发明的一个目的在于提供一种方法和设备，其能够：当在当前的漏气保用行驶条件下继续行驶时，预测在漏气保用轮胎发生故障之前可行驶的时间和/或距离；或者判断漏气保用轮胎的剩余寿命。
本发明的另一个目的在于提供一种方法和设备，其能够：当在漏气保用状态下继续行驶时，预测刚好在漏气保用轮胎中发生故障之前的时间；或者判断漏气保用轮胎剩余寿命的终点。
一般地说，随着轮胎开始行驶，当在负载下行驶时，由于轮胎的反复变形，引起热量产生，从而升高轮胎件的温度。
用来测量轮胎件的温度的方法一般是如下方法，其中温度传感器被布置在与轮胎的花纹表面相对的轮胎壳体中并且探测轮胎花纹表面的温度，如在JP-A-3-262715中公开的那样。
然而，即使当测量轮胎件的温度时，也不一定要动用轮胎件的温度测量部分。而且，轮胎表面温度容易受到诸如室外气温等外部因素的影响，从而引起轮胎表面温度测量值的较大误差。因此，存在如下情况，即作为所测得的温度与故障之间的关系，该所测得的温度不一定与故障相一致。
本发明人已经注意到一种设有用来探测轮胎的异常程度的探测设备的车辆，就安全重要性方面，近来已经对该车辆进行了高强度开发，并且本发明人通过把一个能够测量轮胎内气温的探测单元添加到上述探测设备上，检查在轮胎内气温与故障之间的关系，并发现得到了非常良好的关系。而且，对轮胎内气温的测量与直接测量轮胎件的温度的情形相比，具有几乎不受诸如室外气温等外部因素的影响、容易进行温度传感器的布置、容易进行温度测量等优点。另外，即使在难以确定发生故障的概率较高的部分的情况下，也能有利地应用这种对轮胎内气温的测量。
此外，已经发现，当行驶时间是t时，在内部压力、负载及行驶速度为恒定的行驶条件下，轮胎内气温T近似地由指数函数f(t)表示，也就是说，T＝f(t)＝T0-Aexp(-Bt)(其中T0是预测饱和达到温度，而A和B是系数)。
而且，尽管轮胎内气温T可以由与行驶时间t有关的指数函数来近似，但如果它达到引起构成轮胎的橡胶件性能变化的温度，例如稍后将描述的转变温度，则它往往会偏离这种基于指数函数的预测。在这种情况下也发现，由线性函数T＝f(t)＝T1+Ct(其中T1是测量温度，而C是所测量的温度每单位时间的变化比率)来进行近似具有良好的一致性。
此外，发现在诸如轮胎内部压力降低、过载或超速行驶等异常使用条件下，每单位时间的轮胎变形量会变大，因此产热量变大，从而在行驶期间使轮胎内气温升高，并且当轮胎内气温达到从统计学上说将会发生故障的极限温度时引起故障，并且在相同种类的轮胎中该极限温度近似恒定而与行驶条件无关。
另外，发现可以刚好在轮胎中的故障发生之前识别出根据所测量的轮胎内气温而计算的温度变化比率的急剧增大。
因此，基于上述内容实现本发明，并且对本发明的概述如下。
(1)一种用来在装有漏气保用轮胎系统的车辆中判断漏气保用轮胎在漏气保用状态下继续行驶期间的剩余寿命的方法，该漏气保用轮胎系统包括漏气保用轮胎和探测单元，每个探测单元布置在相应轮胎中并且能够测量轮胎的轮胎内气温，该方法的特征在于，当由于伴随有发生刺破等情况的内部压力异常降低而使漏气保用轮胎中的至少一个漏气保用轮胎在漏气保用状态下继续行驶时，在预先设置从统计学上说将会发生故障的极限温度之后，在漏气保用状态下继续行驶期间在漏气保用轮胎内测量轮胎内气温，并且通过使用轮胎内气温的测量值和根据轮胎内气温的这些测量值而计算的数据来计算预测达到极限温度的时间，以及把所计算的行驶时间和/或行驶距离转换成直到漏气保用轮胎中发生故障为止的可行驶时间和/或距离。
(2)根据第(1)项的用来判断漏气保用轮胎在漏气保用状态下继续行驶期间的剩余寿命的方法，其中基于所测量的轮胎内气温的升高程度判断剩余寿命。
(3)一种根据第(1)项的用来判断漏气保用轮胎在漏气保用状态下继续行驶期间的剩余寿命的方法，其中根据基于所测量的轮胎内气温而计算的直到漏气保用轮胎发生故障为止的可行驶时间和/或距离来判断剩余寿命。
(4)一种根据第(1)项的用来判断漏气保用轮胎在漏气保用状态下继续行驶期间的剩余寿命的方法，其中在各种漏气保用行驶状态下，在要测量的轮胎内气温T相对于继续行驶时间t的关系被预先确定为函数f(t)之后，当漏气保用轮胎从测量轮胎内气温的时间点起继续行驶在当前漏气保用行驶状态下时，通过使用函数f(t)来计算预测达到极限温度的行驶时间和/或行驶距离。
(5)一种根据第(4)项的用来判断漏气保用轮胎在漏气保用状态下继续行驶期间的剩余寿命的方法，其中系数B是和轮胎与室外空气之间的热传导有关的恒定值，并且根据所测量的温度和其每单位时间的温度变化速率来计算系数A和预测饱和达到温度T0，并且当漏气保用轮胎从测量轮胎内气温的时间点起继续行驶在当前漏气保用行驶状态下时，通过使用函数f(t)并将所计算的值代入，计算预测达到极限温度的行驶时间和/或行驶距离。
(6)一种根据第(5)项的用来判断漏气保用轮胎在漏气保用状态下继续行驶期间的剩余寿命的方法，其中在作为比极限温度低的轮胎内气温的转变温度附近，函数f(t)不同，并且当轮胎内气温属于比转变温度低的温度区域时近似地由f(t)＝T0-Aexp(-Bt)表示(其中T0是预测饱和达到温度，而A和B是系数)，并且把预测饱和达到温度T0比转变温度低的情形判断为能够继续在漏气保用状态下长时间行驶的安全模式，而把预测饱和达到温度T0比转变温度高的情形判断为预测在漏气保用状态下继续行驶期间会发生故障的危险模式，以及当漏气保用轮胎从测量轮胎内气温的时间点起继续行驶在当前漏气保用行驶状态下时，通过使用函数f(t)来计算预测达到极限温度的行驶时间和/或行驶距离。
(7)一种根据第(6)项的用来判断漏气保用轮胎在漏气保用状态下继续行驶期间的剩余寿命的方法，其中函数f(t)近似地由f(t)＝T1+Ct表示(其中T1是所测量的温度，而C是所测量的温度每单位时间的变化比率)，并且当漏气保用轮胎从测量轮胎内气温的时间点起继续行驶在当前漏气保用行驶状态下时，通过使用函数f(t)来计算预测达到极限温度的行驶时间和/或行驶距离。
(8)一种根据第(1)项的用来判断漏气保用轮胎在漏气保用状态下继续行驶期间的剩余寿命的方法，其中漏气保用轮胎是一种其中把加强橡胶至少布置在轮胎内表面侧处的轮胎侧壁部分上的所谓的侧加强漏气保用轮胎。
(9)一种用于通过执行根据第(1)-(8)项中任一项的方法来判断漏气保用轮胎在漏气保用状态下继续行驶期间的剩余寿命的设备，该设备包括：探测单元，布置在相应漏气保用轮胎中，并且能够至少测量在这些轮胎中的轮胎内气温；计算装置，当漏气保用轮胎继续行驶在当前漏气保用行驶状态下时，用来根据轮胎内气温的测量值至少计算预测达到极限温度的行驶时间和/或行驶距离；及存储装置，用来至少存储要与由计算装置计算的数据相比较的原始数据。
附图说明
图1是示意图，表示根据本发明的用来判断漏气保用轮胎的剩余寿命和寿命终点的设备的实施例。
图2A-2C是示意图，分别表明在图1中表示的探测单元的各种实施例。
图3是曲线图，倾向性地表示当继续行驶在各种行驶条件下时轮胎内气温的转变。
图4是曲线图，表示当根据加强橡胶的弹性模量的温度变化来设置转变温度时的实施例。
图5是流程图，表示用来判断漏气保用轮胎在漏气保用状态下继续行驶期间的剩余寿命的方法的实施例。
图6是流程图，表示用来判断漏气保用轮胎在漏气保用状态下继续行驶期间的剩余寿命的终点的方法的实施例。
图7是方块图，表示在本发明的设备中使用的探测单元的构造。
图8是当用时间与温度之间的关系来对在实际行驶期间来自温度传感器的输出进行比较时的曲线。
具体实施方式
下面将参照下面的附图来详细描述本发明的实施例。
图1表示根据本发明的用来判断漏气保用轮胎的剩余寿命的设备的一个实施例。
在图1中表示的判断设备1包括：探测单元4，能够测量漏气保用轮胎2的给定温度，优选地，可以至少测量轮胎内部3的温度；计算装置5，当轮胎继续行驶在当前漏气保用行驶状态下时，用来根据轮胎内气温的测量值至少计算预测达到稍后将提到的预先设置的极限温度TL的行驶时间和/或行驶距离；及存储装置6，用来至少存储用于与用计算装置5计算的数据相比较的原始数据。
而且，这里使用的术语“漏气保用轮胎”不仅包括其中把具有月牙形截面的加强橡胶至少布置在轮胎的侧壁部分上的所谓侧加强漏气保用轮胎，而且也包括把环形刚性体插入到由轮胎和车轮限定的空腔中的所谓芯型漏气保用轮胎和进一步把具有较小直径的轮胎插入到轮胎中的所谓管型漏气保用轮胎。而且，这里使用的术语“轮胎的给定温度”除轮胎内气温外还包括轮胎的表面温度和轮胎件的温度，并且如果能间接地得知轮胎的温度，则也包括车轮的温度等。
探测单元4布置在轮胎2中，并且可以例如整体地附加到具有圆柱形阀杆7的车轮8上，阀杆7用于抽吸轮胎2中的空气，如图1中所示。图2A中表示了探测单元4的构造的一个实施例。图2A中表示的探测单元4主要由如下部分构成：一个温度传感器9，测量在轮胎内部3中的温度；一个信号转换单元(未表示)，用来把由温度传感器9探测的数据转换成数字信号；一个无线电发射器11，用来把已转换的信号数据发射到位于车体一侧处的接收器10(图1)；及一个壳体12，用来密封地把温度传感器9和发射器11容纳在一起。可以通过探测单元4准确地测量在轮胎2内的气温。而且，优选地是，将温度传感器9构成为使得只有温度传感部分9a不被容纳在壳体12中，而是暴露在轮胎2的内部3中，以便使温度传感部分9a直接与内部3中的大气接触。
而且，图2B和2C表示探测单元4的另一个实施例，其中与在图2A的实施例中相同的部件由相同的标号指示，并且省略其解释。
图2B中表示的实施例与图2A中表示的实施例的不同之处在于温度传感部分9a的布置。也就是说，在图2B表示的实施例中，壳体12的一部分是凹陷的，以形成直接与外部大气相通的容纳部分16，并且温度传感部分9a布置在容纳部分16中。而且，容纳部分16的开口由与壳体12分离的一个壳体17覆盖，以便覆盖温度传感部分9a。通过形成多个小孔或用金属丝网来构成壳体17，从而使得大气能从中穿过，由此使得轮胎2中的大气直接与温度传感部分9a相接触。在图2B表示的实施例中，温度传感部分9a可以被保护在轮胎2内的大气中，以免遭受诸如与外来物质碰撞等事故。
图2C表示的实施例与图2A表示的实施例不同之处在于，壳体12设有一个外部传感器输入电路18。外部传感器输入电路18被连接到发射器11上，并且构成为把由连接到外部传感器输入电路18的一个外部传感器下载的数据发射到位于车体侧处的接收器10。尽管在该实施例中只表示了一个外部传感器输入电路18，但如有必要，电路的数量可以相应地增加。而且，在外部传感器与外部传感器输入电路18之间的连接可以由诸如连接器(未表示)等公知装置来实现。
在图2C表示的实施例中，当温度传感器9布置在轮胎2中另一个地方用以作为外部传感器时，经外部传感器输入电路18得到的温度数据可以从探测单元4发射到位于车体侧处的接收器10，以便用在通过计算装置5而进行的计算中。在提供多个温度传感器作为另一个外部传感器的情况下，通过基于在多个地方的温度数据来实现计算，能进一步提高各种预测和判断的精度。而且，当加速传感器布置在轮胎中的另一个地方用以作为一个外部传感器时，经外部传感器输入电路得到的加速数据可以从探测单元4发射到位于车体侧处的接收器10，以便用在通过计算装置5而进行的计算中。在提供多个加速传感器作为另一个外部传感器的情况下，可以通过添加加速数据来实现计算，并因此可以像以上所述那样进一步提高各种预测和判断的精度。
图7是方块图，表示探测单元4的构造。探测单元4由一个用来测量轮胎内温度的温度传感器9、一个构成控制单元的MPU 19、及一个用来发射温度数据的发射器11构成。MPU 19包括：数据下载装置20，用来以给定的下载周期下载由温度传感器9测量的数据；数据输出装置21，用来以给定的输出周期把数据输出到发射器11；及数据输入-输出定时控制装置22，用来控制输出定时。而且，发射器11设有用来发射数据的发射天线23。
图8是用时间与温度之间的关系来对在实际行驶期间来自温度传感器的输出进行比较的曲线图。在图8中，表示的是由轮胎2内的温度传感器通过使用滑环来测量的用以作为一个标准值的基准数据、由探测单元4测量的用以作为本发明例子的数据、及由常规探测单元测量的用以作为常规例子的数据。如从图8看到的那样，在所有区域之上，本发明例子都比常规例子更接近标准值，因此与常规例子相比，本发明例子能够测量准确的温度。
而且，优选地是使用例如电阻温度计(热敏电阻)、热电偶等作为温度传感器9。
尽管图1的探测单元4表示了一种仅进行温度测量的构造，但它可以包括例如用来测量内部压力的构造。在后一种情况下，可以同时使用信号转换单元、发射器等。
在本发明中表示的是，一种通过仅测量轮胎内气温而间接测量轮胎温度的情形。然而，除轮胎内气温外，可以直接测量轮胎件的温度。在后一种情况下，有可能更准确地计算数据。
在测量轮胎件的温度的情况下，优选的是，测量引起故障的可能性较高的轮胎件部位的温度，如带的端部、在侧加强漏气保用轮胎中的侧加强橡胶等。而且，可以通过用来设置极限温度的试验来实现对引起故障的可能性较高的部位的确定。
在图1中，判断设备1除探测单元4之外还包括一个接收器单元15，接收器单元15在轮胎外侧处，更具体地说，在车体侧13处，用来接收和处理从探测单元4发射的数据。
接收器单元15包括：一个接收器10，用来接收从探测单元4发射的数据；计算装置5，用来通过使用用接收器10接收的轮胎内气温的测量值来计算各种数据；及存储装置6，用来存储要与由计算装置5计算的数据相比较的原始数据等，计算装置5布置在轮胎外侧处，更具体地说，在车体侧13处。而且，一个用来显示由计算装置5计算的结果的显示器14布置在图1中。
接收器单元15可以通过与探测单元4整体地合并在一个共用壳体内而布置在车轮内。在这种情况下，接收器单元15与布置在相应车轮中的探测单元4对应地布置。另一方面，当接收器单元15布置在与探测单元4分离的车体侧13处时，有可能用单个接收器单元15来执行对来自布置在每一个车轮中的探测单元4的数据的计算处理。
存储装置6中存储有要与由计算装置5计算的数据相比较的原始数据。而且，如有必要，可以存储极限温度、转变温度、稍后将提到的指数函数f(t)的系数B等。
而且，可以存储所测量的温度每单位时间的变化比率和通过如稍后将提到那样对指数函数f(t)求微分两次而得到的二阶导数f(t)″的计算值等。
另外，当把计算机用作计算装置5时，可以容纳存储器装置6。
因此，通过采用上述构造，根据本发明的判断设备1能判断漏气保用轮胎在漏气保用状态下继续行驶期间的剩余寿命和寿命终点。
其次，连同对操作的描述一起，详细解释已经用来实现本发明的细节。而且，通过使用用侧加强漏气保用轮胎进行试验而得到的结果来解释它们。
图3示意性地表示当轮胎在各种行驶条件下行驶时轮胎内气温的测量值与行驶时间之间的关系。
首先，当受到正常内部压力和正常负载的轮胎开始在通常(正常)状态下行驶时，所测量的轮胎内气温近似地按照指数函数(T＝T0′-A′exp(-B′t))而随行驶时间t升高(见在图3中由虚线画出的曲线D)，但是轮胎内气温在比从统计学上说将会发生故障的极限温度低的温度下恒定地饱和并且温度不会升高，因此即使行驶很长时间也不会引起轮胎故障。
其次，随着在正常行驶途中开始漏气保用行驶，轮胎内气温进一步升高。在这种情况下，发现所测量的轮胎内气温从漏气保用行驶开始起近似地按照指数函数(T＝T0-Aexp(-Bt))随行驶时间t升高。而且，还发现，根据预测饱和达到温度T0存在于三个温度区域I-III中的任一个内的情况，轮胎内气温由不同的指数函数曲线来表示。
也就是说，图3中表示的曲线A是这样一种情形：轮胎内部压力、行驶速度及负载的条件不是很严重，并且预测饱和达到温度T0存在于比极限温度和转变温度这两个温度都低的温度区域I内，稍后将提到的转变温度是比极限温度低的特定温度。当行驶条件与这种情形相对应时，即使继续行驶很长时间，也不会引起轮胎故障。
而且，曲线B是这样一种情形：轮胎内部压力、行驶速度及负载的条件非常严重，并且预测饱和达到温度T0存在于比极限温度高的温度区域III内。当行驶条件与这种情形相对应时，继续行驶较短的时间就会引起轮胎故障。
此外，曲线C是这样一种情形：轮胎内部压力、行驶速度及负载的条件比曲线A的严重但比曲线B的轻微，并且预测饱和达到温度T0存在于极限温度与转变温度之间的温度区域II内。在这种情况下，当所测量的轮胎内气温上升为超过转变温度时，轮胎的反复变形量由于侧加强橡胶的弹性模量的降低而特别地增大，从而增加产热量，使得轮胎内气温进一步升高而不会在预测饱和达到温度T0处成为饱和，并且最终达到极限温度，因此最终往往使得轮胎发生故障。
因此，根据第一发明的用来判断轮胎的剩余寿命的方法是基于以上结果而实现的，并且具体地包括：当漏气保用轮胎中的至少一个漏气保用轮胎2由于伴随有发生刺破等情况的内部压力极度降低而在漏气保用状态下继续行驶时，在预先设置从统计学上说将会发生故障的极限温度之后，测量在漏气保用状态下继续行驶的漏气保用轮胎2中的轮胎内气温，并且通过使用轮胎内气温的测量值和根据轮胎内气温的这些测量值计算的数据而计算预测达到极限温度的时间，以及把计算的行驶时间和/或行驶距离转换成直到漏气保用轮胎发生故障为止的可行驶时间te和/或距离de。
通过在例如内部压力较低、过载及高速的行驶条件下进行室内转鼓(indoor drum)试验以测量直到故障发生为止的温度转变，可以设置极限温度TL。优选地，在与本发明的方法和设备的实际应用中相同的条件下(轮胎内气温的测量位置、在测量中使用的温度传感器等)，实现温度测量。而且，为了安全，极限温度可以设置成比由试验确定的值低的数值。而且，对在正在行驶的轮胎中的轮胎内气温的测量优选地在与用来设置极限温度的试验中相同的条件下实现。由于本发明中的估计对象特别地是轮胎内气温的变化状态，所以温度探测单元4优选地使用具有较小热容量的温度传感器9。温度传感器9优选地布置在轮胎中的这样一个位置处，该位置不会妨碍在温度传感部分9a与要测量的轮胎内大气(空气)之间的热传导。
而且，优选的是，在各种漏气保用行驶状态下，把要测量的轮胎内气温T相对于继续行驶时间t的关系预先确定为函数f(t)之后，当漏气保用轮胎从测量轮胎内气温的时间点起继续行驶在当前漏气保用行驶状态时，通过使用函数f(t)来计算预测达到极限温度的行驶时间和/或行驶距离，并且把所计算的行驶时间和/或行驶距离转换成直到故障发生为止的可行驶时间和/或距离。
而且，尽管根据所要求的预测精度和通过对极限温度的试验而得到的实际温度转变等，函数f(t)可以使用二次表达式或阶次比二次表达式高的多项式，但基本上优选的是，该函数f(t)由指数函数f(t)＝T0-Aexp(-Bt)近似地表示(其中T0是预测饱和达到温度，而A和B是系数)。
而且，函数f(t)中的系数B是和轮胎与室外空气之间的热传导有关的系数，并且可被认为是恒定值(优选地，范围为0.10-0.13)，从而它可以被预先设置为常数。而且，系数B的值可以根据在恒定行驶条件下的多个时间点处的轮胎内气温的测量值来确定。
如果系数B是恒定值，则系数A和预测饱和达到温度T0可以根据当前测量温度和其每单位时间的变化比率来计算。通过使用函数f(t)并将所计算的值代入，可以针对相应行驶条件来计算当轮胎从测量轮胎内气温的时间点起继续行驶在当前漏气保用行驶状态下时预测达到极限温度TL的可行驶时间。
另外，可以把预测达到极限温度TL的行驶距离确定为当前行驶速度和所计算的可行驶时间的乘积。
而且，为了去除由噪声引起的所测量温度的可变分量，优选的是进行如下操作：例如经滤波器消除高频分量、基于对在恒定时间内的平均移动距离的计算而进行的平滑等。
此外，在转变温度TC附近，函数f(t)往往不同，转变温度TC是比上述极限温度低的给定温度。
为此，当轮胎内气温存在于比转变温度低的温度区域中时，函数f(t)由f(t)＝T0-Aexp(-Bt)近似地表示(其中T0是预测饱和达到温度，而A和B是系数)，其中把预测饱和达到温度T0比转变温度TC低的情形判断为能够在漏气保用状态下继续行驶很长时间的安全模式，而把预测饱和达到温度T0比转变温度高的情形判断为预测在漏气保用状态下继续行驶期间会发生故障的危险模式，并且当轮胎从测量轮胎内气温的时间点起继续行驶在当前漏气保用行驶状态下时，可以通过使用函数f(t)来计算预测达到极限温度的行驶时间和/或行驶距离。
转变温度TC被转换成一个时间点的温度，在该时间点，通过例如用来设置极限温度TL的试验而测量的温度转变不再符合指数函数f(t)＝T0-Aexp(-Bt)，或者如果能确定引起故障的橡胶件，则可以根据橡胶件的性能的温度依赖性来设置转变温度TC。在后一种情况下，必需考虑在轮胎内气温与橡胶件的温度之间的偏离。例如，当在侧加强漏气保用轮胎的情况下引起故障的橡胶件是侧加强橡胶时，并且在这种情况下，如图4所示，可以根据侧加强橡胶的弹性模量E′的温度依赖性来设置转变温度。
而且，当轮胎内气温存在于比转变温度TC高的温度区域内时，函数f(t)由f(t)＝T1+Ct近似地表示(其中T1是所测量的温度，而C是所测量的温度每单位时间的变化比率)。当轮胎从测量轮胎内气温的时间点起继续行驶在当前漏气保用行驶状态下时，可以通过使用函数f(t)来计算预测达到极限温度TL的行驶时间和/或行驶距离。
在这种情况下，所测量的温度每单位时间的变化比率，也就是说，温度变化比率T′可以使用根据例如在恒定时间内得到的温度的测量值而确定的每单位时间的平均变化比率。
图5作为流程图，表示用来判断漏气保用轮胎在漏气保用状态下继续行驶期间的剩余寿命的方法的一个实施例。
在图5中，用来探测内部压力的装置布置在用来始终监视内部压力的探测单元4中，并且在内部压力低于例如100kPa的时间点开始判断操作(对行驶期间剩余寿命的判断)。在这种情况下，可以发出关于行驶在较低内部压力下的警报。
在判断操作开始之后，进行对轮胎内气温的测量和对每单位时间变化比率T′(温度变化比率)的计算。并且，判断温度变化比率T′是否大于一个标准温度变化比率，例如0.3℃/分钟，其中在不大于0.3℃/分钟的情况下，认为温度变化比率是0.3℃/分钟，而在大于0.3℃/分钟的情况下，使温度变化比率T′为温度变化比率的测量值。
其次，判断所测量的轮胎内气温是否低于转变温度TC。
当所测量的轮胎内气温T比转变温度TC低时，通过把T＝T0-Aexp(-Bt)用作轮胎内气温T与继续行驶时间t之间的关系表达式并且把系数B转换为恒定值，例如0.11，确定预测饱和达到温度T0和系数A。当预测饱和达到温度T0比转变温度TC低时，即使轮胎从测量轮胎内气温的时间点起继续行驶在当前漏气保用行驶状态下，气温T也不会达到极限温度TL并且不会发生故障，从而在车辆中的诸如显示面板之类的显示器14中，将预测达到极限温度TL的可行驶时间te和可行驶距离de指示为无穷大。
当预测饱和达到温度T0不比转变温度TC低时，在从测量轮胎内气温的时间点起继续行驶在当前漏气保用行驶状态下期间，计算直到轮胎内气温达到转变温度TC为止的时间t1，并且根据T＝T1+Ct来确定在转变温度TC处以及在转变温度TC之后的温度变化比率C，以计算直到轮胎内气温从转变温度TC达到极限温度TL为止的时间t2，由此使可行驶时间te为t1+t2，并且根据可行驶时间和行驶速度的乘积来计算可行驶距离de，并且将它们指示在显示器14中。
另一方面，当轮胎内气温T不比转变温度TC低时，通过把T＝T1-Ct用作轮胎内气温T与继续行驶时间t之间的关系表达式，根据所测量的轮胎内气温来确定温度变化比率C，由此计算直到轮胎内气温达到极限温度TL为止的可行驶时间te和可行驶距离de，以指示在显示器14中。
在可行驶时间te和可行驶距离de被指示在显示器14中之后，连续地或以给定时间间隔进行对轮胎内气温的测量和对温度变化比率T′的计算，以重复如上所述的一系列步骤。
因而，在当前漏气保用行驶状态下继续行驶期间，当把预测达到极限温度的行驶时间te和/或行驶距离de通知给驾驶员时，驾驶员可以定量地得知当前行驶状态的严重性，并由此采取诸如减速等适当的措施。
而且，为了便于得知行驶状态和便于具体地知道驾驶员应当采取的措施，可以按照所预测的时间或距离给出逐步的警报。例如，当所预测的可行驶时间小于30分钟时，给出用来提示紧急减速和停止的警报A，而当所预测的可行驶时间不小于30分钟，并且预测饱和达到温度T0不低于极限温度时，给出用来提示减速的警报B。
此外，当预测饱和达到温度T0比转变温度TC低时，把可行驶时间te和可行驶距离de指示为无穷大。然而，这种指示并不能明确地表明当前行驶条件是否为正常行驶条件，或者内部压力、负载等是否为虽异常但可行驶的条件。因此，当要求明确地区分它们时，更优选的是，进一步添加用来给出警报的构造，例如通过考虑对所测量温度的绝对值的估计、由内部压力警报机构等探测的内部压力值等来添加。
具体地说，考虑到当所测量的轮胎内气温是在正常行驶条件下不能达到的值或所探测的内部压力值小于100kPa并且预测饱和达到温度T0小于极限温度TL时，发出警报C。
而且，当通过驾驶员的措施而降低了所测量的轮胎内气温时或者当每单位时间的温度变化比率T′为负时，预测饱和达到温度T0变得低于极限温度TL，但这种情形优选的是具有根据上述内容的构造。具体地说，在判断操作开始之后，进行对轮胎内气温的测量和对每单位时间变化的比率T′(温度变化比率)的计算，并且如果温度变化比率T′比作为标准值的温度变化比率负得多，则希望继续提醒驾驶员注意，同时把这样一种温度变化比率作为标准值。
尽管以上内容的基础是假设驾驶员会采取措施，但它也能应用于车辆的直接控制，例如通过按照所预测的可行驶时间te或距离de对限速器、输出限制器等进行操作来进行该直接控制。
作为判断操作的开始阶段的时间点可以包括内部压力降低到上述一定值的时间点、开始车辆行驶的时间点、所测量的轮胎内气温升高到恒定值的时间点等等。
根据第四发明的用来判断剩余寿命的终点的方法在于，一种漏气保用轮胎系统包括漏气保用轮胎2和探测单元4，每个探测单元4布置在相应轮胎2中并且能够至少测量轮胎内气温，在装有这样一种漏气保用轮胎系统的车辆中，当由于伴随有发生刺破等情况的内部压力异常降低而使漏气保用轮胎中的至少一个漏气保用轮胎2在漏气保用状态下继续行驶时，测量在漏气保用状态下继续行驶的漏气保用轮胎2中的轮胎内气温，并且计算在每个测量时刻温度变化的比率T′，以及把所计算的温度变化比率变得高于刚好在该计算之前计算的温度变化比率的时间点判断为漏气保用轮胎2在漏气保用状态下继续行驶期间的剩余寿命的终点。
此外，作为用来判断漏气保用轮胎2的剩余寿命的终点的条件，在预先设置极限温度TL之后，优选的是添加这样一种特征：漏气保用轮胎2中的轮胎内气温达到极限温度TL附近。
作为用来判断漏气保用轮胎2在漏气保用状态下继续行驶的剩余寿命的终点的条件，还优选的是添加这样一种特征：当所测量的轮胎内气温T由可绘制成随行驶持续时间t而增大的曲线的函数f(t)表示时，函数f(t)的二阶导数f(t)″的值是正值。
已经发现，刚好在于漏气保用状态下行驶的轮胎发生故障之前，有这样一种趋势：如在图3的曲线B和C中所示，在函数f(t)的曲线上存在从上凸形变到下凸形的拐点P1和P2。因此，如果把使得函数f(t)的二阶导数f(t)″的值从负值变为正值的时间点，也就是说使得产生拐点P1和P2的时间点判断为轮胎剩余寿命的终点，则驾驶员可以刚好在故障发生之前采取适当的措施。
而且，可以通过进一步对在恒定时段内得到的所测量温度每单位时间的变化比率T′(温度变化比率)求微分来确定在对剩余寿命的终点的判断中所使用的所测量温度的二阶导数f(t)″(＝″)的值。
图6作为流程图，表示用来判断漏气保用轮胎2在漏气保用状态下继续行驶期间的剩余寿命的终点的方法的一个实施例。
在图6中，用来探测内部压力的装置被布置在例如探测单元4中以便不断地监视内部压力，并且在内部压力降低到例如100kPa的时间点处开始预测操作(对行驶期间剩余寿命的判断)。在这种情况下，可以给出行驶在较低内部压力下的警报。
在判断操作开始之后，测量轮胎内气温以判断在所测量的轮胎内气温与极限温度TL之间的差值是否不大于一个恒定值(在图3中不大于3℃)，并且重复对轮胎内气温的测量，直到测量值变得大于该恒定值为止，并且在测量值变为该恒定值的时间点处，首先根据轮胎内气温的测量值计算每单位时间的变化比率T′(温度变化比率)，并且进一步计算温度变化比率T′的每单位时间的变化比率T″。
通过把变化比率T″从负值变到正值的时间点判断为轮胎的剩余寿命的终点，向驾驶员发出警报。
因而，根据第四发明的用来判断轮胎的剩余寿命的终点的方法，可以准确地向驾驶员给出剩余寿命的终点，更严格地说，向驾驶员给出刚好在轮胎发生故障之前的时间点，从而使得驾驶员能在故障发生之前采取紧急措施。
尽管以上内容的基础是假设驾驶员会采取措施，但它也能应用于车辆的直接控制，例如通过在判断剩余寿命的预测终点的时间点对限速器、输出限制器等进行操作来进行该直接控制。
作为判断操作的开始阶段的时间点可以包括内部压力降低到上述一定值的时间点、开始车辆行驶的时间点、所测量的轮胎内气温升高到恒定值的时间点等等。
尽管仅针对本发明的优选实施例进行了以上描述，但在本发明的范围内可以做出各种修改。
实施例
一种根据发明的轮胎能够判断剩余寿命和其终点两者的设备应用于装有漏气保用轮胎系统的车辆，该漏气保用轮胎系统包括侧加强漏气保用轮胎(轮胎尺寸：245/40ZR18)和探测单元，每个探测单元布置在相应轮胎中并且能够测量轮胎内气温和其内部压力，并且实际上是由该设备来进行判断的，这将在下面解释。
布置在车轮侧的探测单元包括温度探测装置，该温度探测装置包括温度传感器、内部压力探测装置、这些探测装置共用的信号转换装置、及发射器。电阻温度计用作温度传感器，并且通过把温度传感器的温度传感部分布置成暴露在轮胎内部中来测量轮胎内气温。将探测单元布置在轮缘上的阀的位置处。
而且，布置在车体侧的接收器单元除接收器外还包括一个指示计算结果的显示器14、一个计算装置及一个存储装置。而且，将极限温度、转变温度、及指数函数f(t)的系数B(B＝0.11)存储在存储装置中。
通过在室内转鼓试验中改变行驶条件(轮胎内部压力、负载及行驶(转动)速度)和测量直到轮胎中发生故障为止的轮胎内气温的转变，实现对极限温度和转变温度的设置。根据这些行驶试验结果，把极限温度设置在103℃而把转变温度设置在90℃。以10秒的间隔测量轮胎内气温。通过使用在过去3分钟得到的数据，计算所测量的轮胎内气温的每单位时间变化比率T′和变化比率T′的每单位时间的变化比率T″。而且，把由车辆的速度表得到的数据或根据安装在车轮上的加速度表测量的离心力而计算的值用作计算距离所需要的速度数据。通过与图5和图6的那些步骤相同的步骤来分别实现用来判断轮胎剩余寿命和其终点的一系列步骤。
(1)试验结果1(判断轮胎剩余寿命的结果)
在装有判断设备的车辆的漏气保用行驶中，当在判断直到故障发生为止的可行驶时间是60分钟的行驶条件下进一步继续行驶时，在约65分钟后，从轮胎产生振动，并且不可能再继续行驶。在这时，轮胎内气温是103℃。此后，当切割开发生故障的轮胎以检查发生故障的部位时，已经证实侧加强橡胶是发生故障的部位，因为裂纹产生在侧加强橡胶中。
而且，当在预测饱和达到温度T0低于转变温度的行驶条件下继续行驶，并且预测达到极限温度的时间变为无穷大时，即使在约280km的行驶之后也不会引起故障。
此外，当通过从“预测达到极限温度的时间是30分钟”这样一种行驶条件减速到“预测达到极限温度的时间变为无穷大”这样一种行驶条件而继续行驶时，即使在约200km的行驶之后也不会引起故障。
(2)试验结果2(判断轮胎剩余寿命终点的结果)
在装有判断设备的车辆的漏气保用行驶中，当在判断直到故障发生为止的可行驶时间是60分钟的行驶条件下进一步继续行驶时，在约66分钟后轮胎内气温达到101℃，并且在该时间点变化比率T″变为一个正值，并且发出用来宣布剩余寿命终点的警报。作为在警报后进一步继续行驶的结果，在2分钟后从轮胎产生振动(在总共约68分钟后)，此时不能再继续行驶。在这种情况下，轮胎内气温是103℃。然后，当切割开发生故障的轮胎以检查发生故障的部位时，已经证实侧加强橡胶是发生故障的部位，因为裂纹产生在侧加强橡胶中。
而且，当车辆行驶在由判断设备判断没有发生故障的行驶条件下时，不发出用来宣布剩余寿命终点的警报，并且即使在约280km的行驶之后也不会引起轮胎故障。
工业应用性
根据第一至第三发明，当漏气保用轮胎继续行驶在当前漏气保用行驶状态下时，产生如下显著效果，即能够预测直到故障发生为止的可行驶时间和/或距离，也就是说，判断漏气保用轮胎的剩余寿命。
而且，根据第四至第六发明，当漏气保用轮胎继续行驶在漏气保用行驶状态下时，产生如下显著效果，即能够预测刚好在故障发生之前的时间点，也就是说，判断漏气保用轮胎的剩余寿命的终点。

Claims (9)

1.一种用来在装有漏气保用轮胎系统的车辆中判断漏气保用轮胎在漏气保用状态下继续行驶期间的剩余寿命的方法，该漏气保用轮胎系统包括漏气保用轮胎和探测单元，每个所述探测单元布置在所述相应轮胎中并且能够测量所述轮胎的轮胎内气温，该方法的特征在于，当由于伴随有发生刺破等情况的内部压力异常降低而使所述漏气保用轮胎中的至少一个漏气保用轮胎在所述漏气保用状态下继续行驶时，在预先设置从统计学上说将会发生故障的极限温度之后，在所述漏气保用状态下所述连续运行继续行驶期间在所述漏气保用轮胎中测量所述轮胎内气温，并且通过使用所述轮胎内气温的所述测量值和由根据所述轮胎内气温的这些测量值而计算的数据，来计算预测达到所述极限温度的时间，以及把所述计算的运行行驶时间和/或运行行驶距离转换成直到所述漏气保用轮胎中发生故障时的故障为止的可运行行驶时间和/或距离。
2.根据权利要求1所述的用来判断漏气保用轮胎在漏气保用状态下继续行驶期间的剩余寿命的方法，其中，基于所测量的轮胎内气温的升高程度判断所述剩余寿命。
3.根据权利要求1所述的用来判断漏气保用轮胎在漏气保用状态下继续行驶期间的剩余寿命的方法，其中，根据基于所测量的轮胎内气温而计算的直到所述漏气保用轮胎发生故障为止的可行驶时间和/或距离来判断所述剩余寿命。
4.根据权利要求1所述的用来判断漏气保用轮胎在漏气保用状态下继续行驶期间的剩余寿命的方法，其中，在各种漏气保用行驶状态下，在要测量的轮胎内气温T相对于继续行驶时间t的关系被预先确定为函数f(t)之后，当所述漏气保用轮胎从测量所述轮胎内气温的时间点起继续行驶在所述当前漏气保用行驶状态下时，通过使用所述函数f(t)来计算预测达到所述极限温度的所述行驶时间和/或所述行驶距离。
5.根据权利要求4所述的用来判断漏气保用轮胎在漏气保用状态下继续行驶期间的剩余寿命的方法，其中，所述系数B是和轮胎与室外空气之间的热传导有关的恒定值，并且根据所测量的温度和其每单位时间的温度变化速率来计算所述系数A和所述预测饱和达到温度T0，并且当所述漏气保用轮胎从测量所述轮胎内气温的时间点起继续行驶在所述当前漏气保用行驶状态下时，通过使用所述函数f(t)并将所计算的值代入，计算预测达到所述极限温度的所述行驶时间和/或所述行驶距离。
6.根据权利要求5所述的用来判断漏气保用轮胎在漏气保用状态下继续行驶期间的剩余寿命的方法，其中，在作为比所述极限温度低的轮胎内气温的转变温度附近，所述函数f(t)不同，并且当所述轮胎内气温属于比所述转变温度低的温度区域时近似地地由f(t)＝T0-Aexp(-Bt)表示，其中T0是预测饱和达到温度，而A和B是系数，并且把所述预测饱和达到温度T0比所述转变温度低的情形判断为能够继续在所述漏气保用行驶状态下长时间行驶的安全模式，而把所述预测饱和达到温度T0比所述转变温度高的情形判断为预测在所述漏气保用状态下继续行驶期间会发生故障的危险模式，以及当所述漏气保用轮胎从测量所述轮胎内气温的时间点起继续行驶在所述当前漏气保用行驶状态下时，通过使用所述函数f(t)来计算预测达到所述极限温度的所述行驶时间和/或所述行驶距离。
7.根据权利要求6所述的用来判断漏气保用轮胎在漏气保用状态下继续行驶期间的剩余寿命的方法，其中，在轮胎内气温达到所述转变温度的情况下，所述函数f(t)近似地地由f(t)＝T1+Ct表示，其中T1是所测量的温度，而C是所测量的温度每单位时间的变化比率，并且当所述漏气保用轮胎从测量所述轮胎内气温的时间点起继续行驶在所述当前漏气保用行驶状态下时，通过使用所述函数f(t)来计算预测达到所述极限温度的所述行驶时间和/或所述行驶距离。
8.根据权利要求1所述的用来判断漏气保用轮胎在漏气保用状态下继续行驶期间的剩余寿命的方法，其中，所述漏气保用轮胎是一种其中把加强橡胶至少布置在轮胎内表面侧处的轮胎侧壁部分上的所谓的侧加强漏气保用轮胎。
9.一种用于通过执行根据权利要求1至8任一项所述的方法来判断漏气保用轮胎在漏气保用状态下继续行驶期间的剩余寿命的设备，该设备包括：探测单元，布置在所述相应漏气保用轮胎中，并且能够至少测量在这些轮胎中的轮胎内气温；计算装置，当所述漏气保用轮胎继续行驶在所述当前漏气保用行驶状态下时，用来根据所述轮胎内气温的所述测量值至少计算预测达到所述极限温度的行驶时间和/或行驶距离；及存储装置，用来至少存储要与由所述计算装置计算的数据相比较的原始数据。
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