TWI577981B - 交通工具的即時監測系統 - Google Patents

Description

交通工具的即時監測系統

本發明是有關於一種交通工具的即時監測系統，且特別是有關於一種用於監測輪胎總成與剎車系統的即時監測系統。

目前一般的交通工具的輪胎狀態與剎車系統的即時監控是依靠定期保養檢查或是車上既有的感測器做狀態監測判斷。也就是說，交通工具的輪胎狀態或剎車系統目前一般多是依賴現場人員直接進行監測。然而，依靠現場人員以目視或聽音的方式來監測，往往潛藏著監測與判斷標準一致性的問題。特別是，在剎車系統的狀態監測部分，目前都僅是在交通工具進行定期保養時，以目視檢查的方式來檢查來令片厚度、碟盤(剎車鼓)平整度、來令片厚度感測器以及剎車液壓油面高度感測器等方式來顯示剎車系統的狀態。

然而，剎車系統與輪胎都是易受到外界溫度影響而產生質變。目前針對剎車系統的碟盤(或鼓式剎車鼓)變形、異常過熱(剎車液壓油沸騰)及碟盤異常磨耗等問題均無一套可預知監控的系統做監測。因此，交通工具常發生不可預測的意外事故。因此，如何在車輛行駛時，能夠即時偵測並事先預知剎車系統或輪胎可能產生的立即性故障的危險狀況是一個重要的課題。

本發明提供一種交通工具的即時監測系統，用以即時監測交通工具的輪胎總成與剎車系統是否運轉情形，並且於輪胎總成與剎車系統異常時發出故障資訊。

本發明提供交通工具的即時監測系統。交通工具包括車體、輪胎總成以及剎車系統，輪胎總成及剎車系統分別配置於車體上。每一輪胎總成包括輪胎、輪框以及輪軸，且輪胎總成耦接於剎車系統。即時監測系統包括溫度偵測裝置、轉速偵測裝置、聲學偵測裝置、分析主機以及警示裝置。溫度偵測裝置配置於剎車系統上，用以偵測剎車系統的溫度資訊。轉速偵測裝置配置於車體上且相鄰於輪胎總成，以偵測輪胎總成的轉速資訊。聲學偵測裝置配置於車體上且相鄰於剎車系統，以偵測輪胎總成或剎車系統的聲音資訊。分析主機配置於車體上並且耦接溫度偵測裝置、轉速偵測裝置以及聲學偵測裝置，以接收溫度資訊、轉速資訊以及聲音資訊。分析主機針對溫度資訊、轉速資訊以及聲音資訊進行即時分析，以產生警示資訊。警示裝置耦接分析主機，以接收警示資訊，並且警示裝置根據警示資訊顯示交通工具的故障資訊。

在本發明的一實施例中，上述的剎車系統還包括剎車箝以及剎車盤。剎車箝耦接輪軸，並且剎車箝分別可移動地夾置於剎車盤上。

在本發明的一實施例中，上述的交通工具還包括懸吊系統。懸吊系統配置於車體上並且耦接輪軸。懸吊系統包括彈簧、阻尼器以及連桿。彈簧套設於阻尼器上並且連桿連接於輪軸。

在本發明的一實施例中，上述的即時監測系統更包括加速度偵測裝置。加速度偵測裝置配置於連桿上，以偵測剎車系統、輪胎總成以及懸吊系統上的振動資訊。

在本發明的一實施例中，上述的分析主機耦接加速度偵測裝置，以接收振動資訊。分析主機更根據振動資訊、溫度資訊、轉速資訊以及聲音資訊的至少其中之一進行分析並且產生警示資訊。

在本發明的一實施例中，上述的分析主機依據轉速資訊、聲音資訊以及振動資訊來產生振動特徵及聲學特徵，並且分析主機針對振動特徵與聲學特徵進行分析以產生警示資訊。

在本發明的一實施例中，上述的交通工具具有萬向節以及離合器，並且離合器與萬向節依序耦接。

在本發明的一實施例中，其中警示主機依據振動特徵以及聲學特徵來判斷離合器及/或萬向節是否發生異常，並在離合器及/或萬向節發生異常時產生警示資訊以指示警示裝置產生故障資訊。

在本發明的一實施例中，上述的分析主機內建多個正常振動特徵與多個正常聲學特徵，並且分析主機將振動特徵及聲學特徵與正常振動特徵及正常聲學特徵進行比對，以判斷輪胎總成與剎車系統的運轉狀態。

在本發明的一實施例中，上述的分析主機包括數位信號處理器(digital signal processor，簡稱DSP)，以將該溫度資訊、轉速資訊、振動資訊以及聲音資訊經演算後產生警示資訊。

在本發明的一實施例中，上述的即時監測系統更包括雲端伺服器。雲端伺服器用來接收來自分析主機的警示資訊，並且雲端伺服器經由網路將警示資訊傳送至配置於遠端的警示裝置。

在本發明的一實施例中，上述的警示裝置包括顯示面板，以顯示警示交通工具的故障資訊。

在本發明的一實施例中，上述的聲音資訊包括交通工具所產生的異因的頻率及振幅。

在本發明的一實施例中，上述的故障資訊產生的方式包括故障燈號或故障警示聲。

在本發明的一實施例中，上述的警示裝置為警示燈及/或峰鳴器。

在本發明的一實施例中，上述的剎車系統包括碟式剎車系統以及鼓式剎車系統。

基於上述，本發明的即時監測系統可即時監測輪胎總成與剎車系統。即時監測系統具有分析主機，分析主機可接收至少來自於溫度偵測裝置、轉速偵測裝置以及聲學偵測裝置的溫度資訊、轉速資訊以及聲音資訊並且產生對應的警示資訊。此外，即時監測系統另具有警示裝置。警示裝置可接收來自分析主機的警示資訊，並且產生並顯示對應的輪胎總成與剎車系統的故障資訊。因此，交通工具的使用者或駕駛人可根據警示裝置所顯示的輪胎總成或剎車系統的故障資訊，即時地停止交通工具的運轉，並對交通工具進行維修，以減少事故發生的可能性，並且增進交通工具使用及駕駛的安全。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1A、圖1B 是依照本發明的一實施例的一種交通工具的即時監測系統的示意圖。請參考圖1，在本實施例中，交通工具100 包括車體110、輪胎總成130 以及剎車系統150。輪胎總成130及剎車系統150分別配置於車體110上。每一輪胎總成130包括輪胎132、輪框134 以及輪軸136，並且輪胎總成130耦接於剎車系統150。此外，在本實施例中，交通工具100可進一步包括傳動軸171、172、萬向節161、162、163以及離合器190。在本實施例中，離合器190、萬向節161、傳動軸171、萬向節162、傳動軸172 以及萬向節163可依序耦接以形成交通工具100的傳動裝置。

即時監測系統200包括溫度偵測裝置210、轉速偵測裝置220、聲學偵測裝置230、分析主機250以及警示裝置260。在本實施例中，剎車系統150可包括剎車箝152及剎車盤154，並且溫度偵測裝置210可配置於剎車箝152上，以偵測剎車箝152、剎車盤154的溫度資訊T1。此外，轉速偵測裝置220可配置於車體110上並且相鄰於輪胎總成130，以偵測輪胎總成130的轉速資訊C1。

聲學偵測裝置230可分別配置於車體110上並且相鄰於剎車系統150，以偵測剎車系統150的聲音資訊V1。本實施例的聲音資訊V1包括交通工具100在運轉動過程中所產生的異音的頻率及振幅。舉例而言，交通工具100所產生的異音來自於輪胎132異常磨耗時所產生的滾動噪音、輪軸136磨損時所發出的輪軸噪音或是剎車盤154與剎車箝152之間異常磨耗時所產生的異音等。

上述的溫度偵測裝置210、轉速偵測裝置220、聲學偵測裝置230可分別耦接於分析主機250。在本實施例中，分析主機250可接收上述的溫度資訊T1、轉速資訊C1以及聲音資訊V1，並且根據所接收的全部或部分的溫度資訊T1、轉速資訊C1以及聲音資訊V1進行分析及運算，藉以產生警示資訊W1。

在本實施例中，交通工具100還可包括懸吊系統180。懸吊系統180配置於車體110上，並且耦接輪軸136。此外，懸吊系統180包括彈簧182、阻尼器184以及連桿186，其中彈簧182套設於阻尼器184上，並且連桿186連接於輪軸136。

再者，即時監測系統200還可包括加速度偵測裝置240，並且加速度偵測裝置240可配置於上述懸吊系統180的連桿186上，以偵測輪胎總成130、剎車系統150以及懸吊系統180的振動資訊B1。加速度偵測裝置240可將振動資訊B1傳送至分析主機250。詳細而言，分析主機250可依據轉速資訊C1、聲音資訊V1以及振動資訊B1來產生振動特徵與聲學特徵。警示裝置260可依據振動特徵與聲學特徵來進行運算以產生警示資訊W1。在本實施例中，警示裝置260可藉由階次追蹤技術以及貝氏分類理論來對振動資訊B1、轉速資訊C1以及聲音資訊V1進行特徵參數萃取以及參數識別分類。此外，分析主機250可另外配合溫度資訊T1來產生交通工具100的振動特徵與聲學特徵。

在本實施例中，分析主機250可內建多個正常振動特徵及正常聲學特徵的資訊範圍。因此，分析主機250可透過將所產生的交通工具100的振動特徵及聲學特徵與正常振動特徵及正常聲學特徵的資訊範圍進行比對。當交通工具100的振動特徵或聲學特徵的資訊範圍超出正常的資訊範圍時，交通工具100的使用者或駕駛人可快速地預知交通工具100的輪胎總成130或剎車系統150即將或者是已發生異常或故障的情形。同時，分析主機150可發出對應的警示資訊W1至警示裝置260，並且警示裝置260將警示資訊W1以例如是影像或是聲音的方式輸出，以對駕駛人或使用者發出故障資訊。舉例而言。分析主機150可依據振動特徵以及聲學特徵來判斷交通工具100的離合器190及萬向節161~163是否發生異常，並且在離合器190及/或萬向節161~163發生異常時產生警示資訊W1以指示警示裝置260產生故障資訊。

分析主機250可具有數位信號處理器(未繪示)。在本實施例中，分析主機250的數位信號處理系統可以適應性演算法搭配數位濾波器以過濾交通工具100行駛中的背景噪音或因振動產生的吵雜環境。因此，本實施例的即時監測系統200可進行有別於一般噪音頻譜上的量測，利用高解析度的運算結果，並且以上述的振動特徵與聲學特徵所顯現出系統狀態的特點，經由數位信號處理器進行系統的運算，以產生警示資訊W1。

舉例而言。溫度偵測裝置210可偵測剎車系統150的致動部位的工作溫度，並且將所偵測到的剎車系統150的溫度資訊T1傳送至分析主機250。分析主機250可將接收到的溫度資訊T1結合振動資訊B1、轉速資訊C1或聲音資訊V1來產生振動特徵與聲學特徵。分析主機250將所產生的振動特徵與聲學特徵與原本內建的正常的振動特徵與聲學特徵進行比對。當剎車系統150的剎車箝152、來令片、液壓油過熱時或者是剎車盤154(剎車鼓)變形而使得整體剎車系統150的溫度升高時、當輪胎總成130的輪胎132溫度隨剎車系統150的溫度升高而升高時或者是當懸吊系統180的阻尼器184失效時，分析主機250經分析所產生的振動特徵或/及聲學特徵超出正常的資訊範圍。因此，分析主機250可經由數位信號處理器運算並且判斷出交通工具100的剎車系統150或輪胎總成130處於異常狀態。此外，分析主機250可對應前述的異常狀態的振動特徵以及聲學特徵發送警示資訊W1至警示裝置260。接著，警示裝置260將所接收到的警示資訊W1轉化成以聲音、文字或影像顯示的故障資訊，以通知駕駛人或使用者交通工具100的輪胎總成130、剎車系統150的溫度異常或是懸吊系統180的作動異常。

在本實施例中，警示裝置260可發出不同聲音的警示聲響、不同亮度形式的警示燈號或者是利用顯示面板以文字或影像來顯示故障資訊。本發明對於警示裝置260所發出的故障資訊的形式並不加以限制，在本實施例中，警示裝置260例如是各種電子顯示裝置、警示燈及/或蜂鳴器，並且使用者可視實際的需要選擇最適當的故障資訊的顯示或警示的方法。

在交通工具100發生故障時，隨著交通工具100的轉速變化，不同的故障位置可能會產生不同頻率、長短或振幅的異音。因此，在本實施例中，轉速偵測裝置220可搭配聲學偵測裝置230進行偵測。因此，當聲學偵測裝置230偵測到交通工具100於不同轉速之下所產生的異音時，聲學偵測裝置230可將偵測到的異音轉化為聲音資訊V1並傳送至分析主機250，以作進一步的分析。分析主機250可根據不同異音所產生的聲音資訊V1來進一步判斷輪胎總成130或剎車系統150的故障部位，並且將相關警示資訊W1傳送至警示裝置260，然後由警示裝置260發出故障資訊。

在本實施例中，加速度偵測裝置240可輸出與振動加速度成比例的電子信號，以預知輪胎總成130變形以及例如是剎車盤154變形或是輪軸136損壞所造成的剎車系統150的異常狀態而造成的異常振動，並且藉以輸出振動資訊B1。除此之外，聲學偵測裝置230除可如上述搭配轉速偵測裝置220進行偵測外，聲學偵測裝置230也可搭配加速度偵測裝置240進行偵測。舉例而言，聲學偵測裝置230可偵測輪胎總成130及剎車系統150由於變形或損壞所產生的異音，並且輸出聲音資訊V1。因此，當聲學偵測裝置230與加速度偵測裝置240搭配進行偵測時，分析主機250可同時根據其所產生的振動資訊B1及聲音資訊V1進行分析演算並產生相關的振動特徵與聲學特徵，並且與內建振動特徵與聲學特徵進行比對，而預知可能發生的故障情形。換言之，分析主機250可內建各種交通工具100可能的故障原因及位置的振動及聲學特徵模型，以快速地分析並判斷交通工具100故障的原因及位置。再者，即使在轉速偵測裝置220失效的情形下，本實施例的即時監測系統200仍可搭配輔助性的振動與聲學演算法，持續偵測並預知整體輪胎總成130、剎車系統150以及懸吊系統180的狀態。

此外，分析主機250也可單獨經由演算後的聲學特徵辨識出剎車系統150異常的位置及狀況，例如剎車盤154變形、來令片異常磨損及剎車液壓油過熱等問題。再者，分析主機250經由聲學特徵還可即時分析出輪胎的胎壓狀況、胎紋深度以及輪胎132的形變等。詳細而言，分析主機250可經由分析交通工具100所產生的異音的頻率以及振幅，並且根據多個聲學偵測裝置230所感測到的異音的振幅最大的位置來判斷交通工具100的異音的發音源，據以判斷交通工具100的故障位置。

在本實施例中，分析主機250可將警示資訊W1利用例如是無線網路傳送至雲端伺服器(未繪示)，然後再經由雲端伺服器將警示資訊W1傳送至位於遠端的警示裝置260。因此，位於遠端的警示裝置260也可即時發出關於交通工具100的故障資訊，以使在遠端監控交通工具100的行駛狀況的相關裝置或人員可即時獲知交通工具100的故障資訊，並且根據所接收的故障資訊作出相關的緊急應變措施。也因此，不論是交通工具100的使用者或是於遠端監控的相關人員都可於第一時間掌握交通工具100的運轉狀況，增進交通工具100的行駛安全。

本實施例的交通工具100可為如圖1A所示的汽車，當然也可以是卡車或巴士等需要配置輪胎總成130、剎車系統150以及懸吊系統180的其他交通工具。本發明對於交通工具100的形式並不加以限制。

綜上所述，本發明提供的交通工具的即時監測系統可用來即時監測剎車系統、輪胎總成以及懸吊系統的狀態。即時監測系統具有分析主機，並且分析主機可依據轉速偵測裝置、聲學偵測裝置、溫度偵測裝置以及加速度偵測裝置所提供的轉速資訊、聲音資訊、溫度資訊以及振動資訊來產生對應的警示資訊。此外，警示裝置可耦接並接收來自分析主機的警示資訊，以產生對應警示資訊的故障資訊。再者，故障資訊可以文字或影像的形式顯示於顯示平板上，或者是直接以故障燈號或是故障警示聲的形式發出。因此，使用者或駕駛人在駕駛交通工具的同時可即時地獲知剎車系統及輪胎總成的運轉狀態，例如輪胎的胎壓狀況、胎紋深度、輪胎或剎車盤是否變形、剎車的液壓油溫度是否過高等，以即早預警可能發生的故障狀態，防止意外事故的發生。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100：交通工具 110：車體 130：輪胎總成 132：輪胎 134：輪框 136：輪軸 150：剎車系統 152：剎車箝 154：剎車盤 161、162、163：萬向節 171、172：傳動軸 180：懸吊系統 182：彈簧 184：阻尼器 186：連桿 190：離合器 200： 即時監測系統 210：溫度偵測裝置 220：轉速偵測裝置 230：聲學偵測裝置 240：加速度偵測裝置 250：分析主機 260：警示裝置 B1： 振動資訊 C1： 轉速資訊 T1： 溫度資訊 V1： 聲音資訊 W1： 警示資訊

圖1A、圖1B是依照本發明的一實施例的一種交通工具的即時監測系統的示意圖。

110：車體 130：輪胎總成 132：輪胎 134：輪框 136：輪軸 150：剎車系統 152：剎車箝 154：剎車盤 180：懸吊系統 182：彈簧 184：阻尼器 186：連桿 200：即時監測系統 210：溫度偵測裝置 220：轉速偵測裝置 230：聲學偵測裝置 240：加速度偵測裝置 250：分析主機 260：警示裝置 B1：振動資訊 C1：轉速資訊 T1：溫度資訊 V1：聲音資訊 W1：警示資訊

Claims (15)

1. 一種交通工具的即時監測系統，其中該交通工具包括一車體、多個輪胎總成以及一剎車系統，該些輪胎總成及該剎車系統分別配置於該車體上，其中每一該些輪胎總成包括一輪胎、一輪框以及一輪軸，且該些輪胎總成耦接於該剎車系統，該即時監測系統包括：多個溫度偵測裝置，配置於該剎車系統上，用以偵測該剎車系統的一溫度資訊；多個轉速偵測裝置，配置於該車體上且相鄰於該些輪胎總成，以偵測該些輪胎總成的一轉速資訊；多個聲學偵測裝置，配置於該車體上且相鄰於該剎車系統，以偵測該輪胎總成或該剎車系統的一聲音資訊；一分析主機，配置於該車體上並且耦接該溫度偵測裝置、該轉速偵測裝置以及該聲學偵測裝置，以接收該溫度資訊、該轉速資訊以及該聲音資訊，並且針對該溫度資訊、該轉速資訊以及該聲音資訊進行即時分析，以產生一警示資訊；以及一警示裝置，耦接該分析主機，用以接收該警示資訊，並且根據該警示資訊顯示該交通工具的一故障資訊，其中，該剎車系統更包括多個剎車箝以及多個剎車盤，每一該些剎車箝耦接該輪軸，並且該些剎車箝分別可移動地夾置於該些剎車盤上。
2. 如申請專利範圍第1項所述的即時監測系統，其中該交通工具更包括一懸吊系統，配置於該車體上並且耦接該輪軸，該懸吊系統包括一彈簧、一阻尼器以及多個連桿，該彈簧套設於該阻尼器上，並且該些連桿連接於該輪軸。
3. 如申請專利範圍第2項所述的即時監測系統，更包括至少一加速度偵測裝置，配置於該連桿上，用以偵測該剎車系統、該些輪胎總成以及該懸吊系統的一振動資訊。
4. 如申請專利範圍第3項所述的即時監測系統，其中該分析主機耦接該加速度偵測裝置，以接收該振動資訊，並且更根據該振動資訊、該溫度資訊、該轉速資訊以及該聲音資訊的至少其中之一進行分析並且產生該警示資訊。
5. 如申請專利範圍第3項所述的即時監測系統，其中該分析主機依據該轉速資訊、該聲音資訊以及該振動資訊產生一振動特徵以及一聲學特徵，並且分析主機針對該振動特徵及該聲學特徵進行分析以產生該警示資訊。
6. 如申請專利範圍第5項所述的即時監測系統，其中該交通工具更包括：多個萬向節；以及一離合器，該離合器與該些萬向節依序耦接。
7. 如申請專利範圍第6項所述的即時監測系統，其中該警示主機依據該振動特徵以及該聲學特徵來判斷該離合器及/或該些 萬向節是否發生異常，並在該離合器及/或該些萬向節發生異常時產生該警示資訊以指示該警示裝置產生該故障資訊。
8. 如申請專利範圍第3項所述的即時監測系統，其中該分析主機內建多個正常振動特徵與多個正常聲學特徵，並且該分析主機將該振動特徵及該聲學特徵與該些正常振動特徵及該些正常聲學特徵進行比對，以判斷該輪胎總成與該剎車系統的運轉狀態。
9. 如申請專利範圍第3項所述的即時監測系統，其中該分析主機包括一數位信號處理器，以將該溫度資訊、該轉速資訊、該振動資訊以及該聲音資訊經演算後產生該警示資訊。
10. 如申請專利範圍第1項所述的即時監測系統，更包括一雲端伺服器，適於接收來自於該分析主機的該警示資訊，並且該雲端伺服器經由網路將該警示資訊傳輸至配置於遠端的該警示裝置。
11. 如申請專利範圍第1項所述的即時監測系統，其中該警示裝置包括一顯示面板，用以顯示該交通工具的該故障資訊。
12. 如申請專利範圍第1項所述的即時監測系統，其中該聲音資訊包括該交通工具所產生的異音的頻率及振幅。
13. 如申請專利範圍第1項所述的即時監測系統，其中該故障資訊產生的方式包括一故障燈號或一故障警示聲響。
14. 如申請專利範圍第1項所述的即時監測系統，其中該警示裝置為警示燈及/或蜂鳴器。
15. 如申請專利範圍第1項所述的即時監測系統，其中該剎車系統包括碟式剎車系統以及鼓式剎車系統。