專利名稱:用于輪胎狀況的撓性標(biāo)記的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及用于車輛輪胎的輪胎狀況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。更具體地,本發(fā)明涉及增強(qiáng)所述系統(tǒng)的方法,尤其是部分地基于由相關(guān)輪胎傳 感器產(chǎn)生的波形特性以識(shí)別選定輪胎相關(guān)參數(shù)的方法。io背景技術(shù)
將電子裝置與充氣輪胎和車輪結(jié)構(gòu)相結(jié)合產(chǎn)生許多實(shí)際優(yōu) 點(diǎn)。輪胎電子裝置可包括用于分程傳遞輪胎物理參數(shù)以及獲得諸如 溫度、壓力、胎面磨損、輪胎轉(zhuǎn)數(shù)、車輛速度等信息的傳感器和其 它元件。例如,屬于Frey等人的美國(guó)專利US 5,749,984公開(kāi)了一種 15能夠測(cè)定諸如輪胎偏轉(zhuǎn)、輪胎速度和輪胎轉(zhuǎn)數(shù)等信息的輪胎監(jiān)測(cè)系 統(tǒng)和方法。這些性能信息在輪胎監(jiān)測(cè)和報(bào)警系統(tǒng)中可以變得很有用, 甚至可能被反饋系統(tǒng)采用以調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)妮喬?shù)或者車輛系統(tǒng)的運(yùn) 行和/或性能。
由與輪胎結(jié)構(gòu)集成在一起的電子系統(tǒng)提供的另一種潛在可能 20性對(duì)應(yīng)于評(píng)估用于商業(yè)和其它類型的車輛應(yīng)用的跟蹤與性能特征。 商用卡車車隊(duì)、航空飛行器和推土機(jī)/采礦車輛都是能夠利用輪胎電 子系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和相關(guān)信息傳輸?shù)目尚泄I(yè)。射頻識(shí)別(RFID)標(biāo)記 可被用于提供給定輪胎的獨(dú)特識(shí)別,使其具有輪胎的跟蹤能力。輪 胎傳感器可測(cè)定車輛中每個(gè)輪胎運(yùn)行的距離并由此幫助用于所述商 25業(yè)系統(tǒng)的維護(hù)計(jì)劃。
有關(guān)輪胎狀況監(jiān)測(cè)裝置和系統(tǒng)的一個(gè)特定領(lǐng)域以及它們的相 關(guān)傳感器涉及與用于從與輪胎和/或車輛運(yùn)行有關(guān)的輪胎傳感器得 出最大可能數(shù)據(jù)的方法相關(guān)。通常這些努力涉及多個(gè)不同類型的各 種組合和定位的傳感器的使用以獲得所需信息。 30
這樣的例子包括輪胎壓力監(jiān)測(cè)應(yīng)用,其中跟蹤另外一些輪胎 或者車輛相關(guān)參數(shù)(諸如輪胎溫度、旋轉(zhuǎn)速度、行駛距離、在特定
速度下的行駛距離和其它參數(shù))可能也是重要或者關(guān)鍵的。除了可 或多或少地用于歷史記錄保持的這些類型的數(shù)據(jù)以外,數(shù)據(jù)可以被 實(shí)時(shí)采集并報(bào)告。與輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有關(guān),如果例如在發(fā)生迅速空氣損失(air loss)時(shí)低壓狀態(tài)突然變得極端,向低壓狀態(tài)下的車 5輛操作人員實(shí)時(shí)報(bào)告會(huì)變得至關(guān)重要,其中空氣損失可能影響車輛 的方向控制或者穩(wěn)定性,特別是如果車輛正在以高速行駛。另外, 輪胎傳感器可在車輛的某些功能的實(shí)時(shí)控制中被積極采用。這些功能的例子可包括防鎖定(anti-lock)或者防滑制動(dòng)系統(tǒng)。
雖然車輛輪胎狀況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的各種實(shí)施方式已經(jīng)被開(kāi)發(fā),并 io且傳感器的各種組合已經(jīng)使用常規(guī)技術(shù)來(lái)提供,但一般包括此后根 據(jù)本發(fā)明技術(shù)提出的所有所需特征的設(shè)計(jì)還沒(méi)有出現(xiàn)。發(fā)明內(nèi)容
考慮在現(xiàn)有技術(shù)中遇到并在由本發(fā)明尋求解決的識(shí)別特征, 15開(kāi)發(fā)了用于得到與各種選定輪胎狀況有關(guān)的數(shù)據(jù)的改進(jìn)方法。應(yīng)當(dāng) 注意,雖然本發(fā)明公開(kāi)文獻(xiàn)的剩余的主要部分可涉及集成或者安裝 在輪胎上或內(nèi)的基于壓電的傳感器的使用,所述使用并不是表示對(duì) 本發(fā)明的技術(shù)的限制,事實(shí)上,其它類型的傳感器也可與將在后面 更詳細(xì)描述的信號(hào)處理方法結(jié)合使用。此外,對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái) 20 說(shuō)顯而易見(jiàn)的是,數(shù)據(jù)傳輸和處理機(jī)制必須與得自各種傳感器的信 號(hào)相關(guān)聯(lián),從而使得數(shù)據(jù)可以被傳送到和/或來(lái)自被監(jiān)測(cè)輪胎以用于 同時(shí)或者隨后的處理。另外,雖然以傳感器的聯(lián)合和有關(guān)充氣輪胎 的信號(hào)處理為參照,這并不是對(duì)本發(fā)明的技術(shù)的特定限制,本發(fā)明 公開(kāi)的概念也可被用于非充氣輪胎。 25
在典型實(shí)施方式中,由輪胎傳感器生成的波形被檢查并被分 析以確定許多選定的輪胎和車輛相關(guān)參數(shù)。以稍微類似于在人類患 者身上進(jìn)行的電子心電圖(EKG)的方式,本發(fā)明的技術(shù)提供了由 輪胎相關(guān)傳感器產(chǎn)生的波形的類似分析。
在本技術(shù)的其它典型實(shí)施方式中, 一個(gè)或多個(gè)與輪胎相關(guān)的 30傳感器可被安裝在輪胎中或者輪胎上,從而提供一個(gè)或多個(gè)可被分 析的信號(hào)以測(cè)定多個(gè)輪胎和/或車輛相關(guān)參數(shù)。這樣的非窮盡的例子
包括但不限于,安裝在輪胎的各種內(nèi)表面上的傳感器,所述內(nèi)表面 包括在頂點(diǎn)處,即位于與胎面相對(duì)的區(qū)域中的內(nèi)襯上、位于輪胎側(cè) 壁的內(nèi)側(cè)上、位于側(cè)壁的外表面上、和/或集成到輪胎本身的結(jié)構(gòu)中。更具體地參考本發(fā)明的一個(gè)典型實(shí)施方式,壓電傳感器,在5本文中也被稱為壓電補(bǔ)片(patch),可被固定到車輛輪胎中或其上。 已經(jīng)證實(shí),壓電輪胎傳感器是極其敏感的裝置,并且實(shí)際上對(duì)施加 到與所述傳感器相關(guān)聯(lián)的輪胎上的任何地方的任何力都產(chǎn)生響應(yīng)。 由此,從所述傳感器獲得的信號(hào)的選擇性分析應(yīng)當(dāng)能夠被提供大量 的信息。
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使用壓電傳感器的其它積極方面包括提供雙功能傳感器的可 能性在于該傳感器還可被用做電源,以便使可與傳感器相關(guān)聯(lián)的各 種元件運(yùn)轉(zhuǎn)。所述元件可包括但不限于諸如微處理器的元件、存儲(chǔ)器元件、數(shù)據(jù)傳輸和接收電路,以及任何特定狀況或者安裝可能 需要的其它元件或組件。
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使用本發(fā)明技術(shù)的壓電傳感器和波形分析方法的另一個(gè)有利方面在于,能夠提供由其它輪胎相關(guān)源得出的數(shù)據(jù)的獨(dú)立評(píng)估。例 如,通過(guò)使用本發(fā)明的分析方法,可進(jìn)行輪胎是否超載和/或充氣不 足的獨(dú)立評(píng)估。通過(guò)本文中的詳細(xì)描述,本發(fā)明的其它方面被闡明或者對(duì)本 20 領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。而且,還應(yīng)當(dāng)理解,對(duì)本文中特 別說(shuō)明、提及和討論的特征和元件的修改和變化可在各種實(shí)施方式 以及本發(fā)明的使用中被實(shí)踐而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。變化可 包括但不限于,用于被解釋、被提及、被討論的等同裝置、特征或 者步驟的替代,以及各種部件、特征、步驟的功能、運(yùn)行或位置等。
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還應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步理解的是,本發(fā)明的不同實(shí)施方式以及目前優(yōu)選的不同實(shí)施方式,可包括目前公開(kāi)的特征、步驟或者元件的各種 組合或構(gòu)造或者它們的等同物(包括沒(méi)有明確顯示在附圖中或者在 所述附圖的詳細(xì)描述中表述的特征、部件或步驟或構(gòu)造的組合)。不 必在發(fā)明內(nèi)容部分描述本發(fā)明的其它實(shí)施方式,可包括并結(jié)合參照30 上述概述中提及的特征、元件或者步驟和/或在本申請(qǐng)中另外討論的其它特征、元件或步驟的各種組合。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在閱讀說(shuō)
明書(shū)的剩余部分時(shí)將會(huì)更好地理解所述實(shí)施方式和其它實(shí)施方式的 特征和方面。
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對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言,本發(fā)明(包括其最佳實(shí)施方 式)的完整和能夠公開(kāi)的內(nèi)容在說(shuō)明書(shū)中被闡明,其以下列附圖為參考,其中
圖1圖解地示出了當(dāng)其與表面滾動(dòng)接觸時(shí)可能出現(xiàn)的輪胎的 輪廓;10
圖2圖解地示出了當(dāng)輪胎與表面滾動(dòng)接觸時(shí)由安裝的與圖1 的輪胎相關(guān)的輪胎傳感器所產(chǎn)生的代表信號(hào);
圖3圖解地示出了當(dāng)其在車輛加速過(guò)程中與表面滾動(dòng)接觸時(shí) 可能出現(xiàn)的輪胎的輪廓;
圖4圖解地示出了當(dāng)輪胎與表面滾動(dòng)接觸時(shí)由安裝的與圖3 15的輪胎相關(guān)的輪胎傳感器所產(chǎn)生的代表信號(hào);
圖5圖解地示出了輪胎和用于輪胎參數(shù)傳感器的備選位置的^t人^口 口 ;
圖6圖解地示出了輪胎和多個(gè)輪胎參數(shù)傳感器的結(jié)合;
圖6 (a)和6 (b)示出了由與圖6中示出的輪胎相連的傳感 20 器所產(chǎn)生的典型波形;
圖7圖解地示出了經(jīng)受橫向力的圖6中示出的輪胎的典型圖
圖7 (a)和7 (b)示出了由與圖7中示出的被施加橫向力的 輪胎相連的傳感器所產(chǎn)生的典型波形; 25
圖8圖解地示出了沒(méi)有橫向力施加于其上的一對(duì)輪胎;
圖9圖解地示出了橫向力施加于其上的一對(duì)輪胎;和
圖9 (a)和9 (b)示出了由與圖9中示出的被施加橫向力的 輪胎相連的傳感器所產(chǎn)生的典型波形。
在本發(fā)明的整個(gè)說(shuō)明書(shū)和附圖中反復(fù)使用的附圖標(biāo)記表示本 30 發(fā)明的相同或者類似特征或元件。
具體實(shí)施方式
如在本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容部分所討論的那樣,本發(fā)明特別涉及 用于從與輪胎相連的傳感器得出數(shù)據(jù)的方法。更具體的,本發(fā)明認(rèn) 識(shí)到與輪胎有關(guān)的重要數(shù)據(jù)可通過(guò)分析在車輛運(yùn)行過(guò)程中、當(dāng)輪胎 5 在運(yùn)轉(zhuǎn)或移動(dòng)期間施加到所述輪胎的壓力的作用下?lián)锨鷷r(shí)、由各種 輪胎傳感器產(chǎn)生的波形來(lái)得到,其中所述輪胎可被安裝到所述車輛 上。如同將在后面更詳細(xì)解釋的那樣,在運(yùn)行過(guò)程中輪胎的所述撓 曲經(jīng)相連的傳感器產(chǎn)生"標(biāo)記"波形,當(dāng)分析時(shí)該波形可被用于揭 示與當(dāng)前輪胎狀況有關(guān)的重要數(shù)據(jù)。通過(guò)模擬,已經(jīng)公知的是,醫(yī) io 生可分析患者的心電圖并且分辨被心跳揭示的人類心臟的許多不同 狀況。類似地,輪胎內(nèi)部上的張力標(biāo)記可被利用作為關(guān)于輪胎狀態(tài) 的豐富信息源。
所公開(kāi)的技術(shù)方面的選擇性組合對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的多個(gè)不同實(shí) 施方式。應(yīng)當(dāng)注意,在本文中所顯示并討論的每個(gè)典型實(shí)施方式并 15不暗示著對(duì)本發(fā)明的限制。作為一種實(shí)施方式的一部分所解釋或描 述的特征或步驟可與另一種實(shí)施方式的方面結(jié)合以產(chǎn)生又一種實(shí)施 方式。另外, 一些特征可與沒(méi)有明確提及的執(zhí)行相同或相似功能的 類似裝置或特征互換使用。
現(xiàn)在詳細(xì)參考本發(fā)明的撓性標(biāo)記方法的優(yōu)選實(shí)施方式?,F(xiàn)在 20參照附圖,圖1圖解地示出了被安裝用于圍繞軸20旋轉(zhuǎn)的輪胎10, 其與表面30接觸,使輪胎和表面接觸產(chǎn)生由括號(hào)40描繪的接觸補(bǔ) 片。
如同從圖1中可以看出的那樣,本發(fā)明的技術(shù)的撓性標(biāo)記分 析利用在充氣的負(fù)載輪胎中存在四個(gè)不同曲率的基本區(qū)域的事實(shí)。25 輪胎的主要部分由區(qū)域2表示并且對(duì)應(yīng)于輪胎10的目前既不與表面 30接觸也不由于非??拷鼌^(qū)域6而顯著撓曲的那部分,所述區(qū)域6 對(duì)應(yīng)于與表面30完全接觸的那部分輪胎。輪胎部分4和8可被認(rèn)為 是處于靜止?fàn)顟B(tài)下即車輛保持靜止或者勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)相同但在行駛或 者制動(dòng)狀況下變得不同的過(guò)渡區(qū)域,以上內(nèi)容將在后面更詳細(xì)解釋。30 在所討論的上下文中,假定輪胎的旋轉(zhuǎn)方向由箭頭26顯示,過(guò)渡區(qū) 域8可被認(rèn)為是"進(jìn)口"區(qū)域,而過(guò)渡區(qū)域4可被認(rèn)為是"出口"區(qū)域,并且區(qū)域6可被認(rèn)為是"接觸"區(qū)域。
現(xiàn)在參考圖2,其中圖解地示出了由根據(jù)本發(fā)明技術(shù)的典型 輪胎相關(guān)傳感器所產(chǎn)生的波形或"撓性標(biāo)記"的代表。作為非限制 性例子,輪胎相關(guān)傳感器可以是壓電傳感器,可以自供電或者獨(dú)立 5 供電或者可結(jié)合兩種供電形式的元件以使傳感器運(yùn)行。此外,波形 產(chǎn)生傳感器可對(duì)應(yīng)于其它類型的可用的或者可被開(kāi)發(fā)的傳感器。很 清楚,與本發(fā)明技術(shù)相關(guān)的概念不在于所采用的傳感器的特定類型, 而在于認(rèn)識(shí)到撓性標(biāo)記波形分析可被應(yīng)用到由任何合適的傳感器所 產(chǎn)生的波形并且該重要的輪胎相關(guān)數(shù)據(jù)通過(guò)其被測(cè)定,而無(wú)須依賴io 于任何一種特定傳感器類型。
本發(fā)明技術(shù)的主要構(gòu)思是檢査代表輪胎的內(nèi)側(cè)面上的縱向和 /或橫向應(yīng)力的波形,特別是但不排外的,在與胎面相對(duì)的襯里上的 頂點(diǎn)處。通過(guò)基于時(shí)間標(biāo)記實(shí)際測(cè)定四個(gè)區(qū)域的每一個(gè)中的曲率以 及區(qū)域的尺寸或長(zhǎng)度,能夠確定有關(guān)輪胎的狀況和使用的許多事實(shí)。15如前所述,已經(jīng)證明壓電輪胎傳感器是極其敏感的裝置,并且將實(shí) 際上對(duì)應(yīng)于施加到輪胎上任何地方的任何力,其中傳感器可與輪胎 相連。因此,雖然所述壓電傳感器的使用對(duì)本發(fā)明的技術(shù)是有利的, 所述使用并不是對(duì)本發(fā)明的限制。
對(duì)所述傳感器的信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)分析將產(chǎn)生許多有實(shí)際意義的 20參數(shù),諸如速度(由于離心力,其不僅作為時(shí)間的函數(shù),而且作為波形的函數(shù));負(fù)載;輪胎壓力;欠壓或超載的狀況(可能是獨(dú)立地,因?yàn)橛捕确矫娴淖兓c偏差方面的變化不同);胎面磨損(經(jīng)軸 (beam)的厚度隨磨損變化,從而改變中性面(neutral plane)的位置和經(jīng)軸的硬度);傳動(dòng)/制動(dòng)轉(zhuǎn)矩(進(jìn)口和出口曲率變化的足跡); 25帶分離(傳感器是如此的靈敏,從而可響應(yīng)于輪胎中的任何地方的不均勻,而不僅僅是在傳感器下方);打滑(高頻元件出現(xiàn));縱向力;橫向力(特別是如果第二傳感器被橫向安裝時(shí));液面滑行 (hydroplaning); 自位(self-aligning)轉(zhuǎn)矢巨禾口凸度(camber)。
進(jìn)一步參照?qǐng)D2,典型波形示出了由與勻速運(yùn)動(dòng)情況下的輪 30胎相連的傳感器所產(chǎn)生的信號(hào)。如圖所示,當(dāng)輪胎10圍繞軸20沿著箭頭26的方向旋轉(zhuǎn)時(shí),當(dāng)輪胎進(jìn)入和離開(kāi)先前標(biāo)記的四個(gè)區(qū)域中
的每一個(gè)時(shí),在波形中產(chǎn)生干擾。例如,波部分22及其重復(fù)的成對(duì) 部分24對(duì)應(yīng)于由目前不與表面30接觸的輪胎部分所產(chǎn)生的信號(hào)。 正向脈沖84代表進(jìn)口區(qū)域的開(kāi)始,即非接觸輪胎部分2與開(kāi)始進(jìn)入 全接觸部分6之間的過(guò)渡。負(fù)向脈沖82代表進(jìn)口區(qū)域8的結(jié)束和接 5 觸區(qū)域6的開(kāi)始。波形部分62對(duì)應(yīng)于接觸區(qū)域6。正向脈沖44對(duì) 應(yīng)于接觸區(qū)域6的結(jié)束和出口區(qū)域4的開(kāi)始。負(fù)向脈沖42對(duì)應(yīng)于出 口區(qū)域4的結(jié)束和非接觸區(qū)域2的開(kāi)始。
從附圖2中的波形可以看出,在穩(wěn)態(tài)情況下,代表各個(gè)進(jìn)口 區(qū)域8和出口區(qū)域4的開(kāi)始和結(jié)束的脈沖是同樣的。此外,這些區(qū)io域的開(kāi)始脈沖和結(jié)束脈沖之間的間隔是相同的。各種脈沖之間的振 幅和時(shí)間差的分析可導(dǎo)致確定所述信息,如前面概述的輪胎旋轉(zhuǎn)速 度、輪胎負(fù)載、壓力、過(guò)壓和欠壓狀況,以及其它參數(shù)。
現(xiàn)參照?qǐng)D3,其中示出的是在車輛加速過(guò)程中可以看出的典 型輪胎輪廓。如同圖1中示出的輪廓,四個(gè)不同輪胎區(qū)域可被識(shí)別。15 這些區(qū)域可被區(qū)分為非接觸區(qū)域200、進(jìn)口區(qū)域800、接觸區(qū)域600 和出口區(qū)域400。在圖1中示出的輪胎輪廓和圖3中示出的輪胎輪 廓之間的主要差別可在進(jìn)口區(qū)域800看出。更具體地,當(dāng)車輛加速 時(shí),輪胎將趨于"控制(damup)"或者膨脹,如圖3中810處所示。 這種現(xiàn)象發(fā)生部分是因?yàn)?,接觸區(qū)域600和沿著輪胎旋轉(zhuǎn)方向2620 與輪胎材料的壓縮耦合的表面30之間的牽引、施加到輪胎的扭矩增 加而導(dǎo)致。車輛加速時(shí)也可以看到接觸區(qū)域600與出口區(qū)域400的 長(zhǎng)度不同
現(xiàn)在參考圖4,可以看出由與在所提到的加速狀態(tài)下的輪胎 IO相連的傳感器所產(chǎn)生的典型波形。顯然,在圖4中示出的波形在25 基本形狀方面與圖2的不同,在脈沖284和282之間的間隔也與圖 2的脈沖84和82的間隔不同。與這些脈沖相關(guān)的波形參數(shù)相比圖2 的波形參數(shù)進(jìn)行分析可產(chǎn)生加速度、加速速率、施加的扭矩和如前 所述的其它參數(shù)的數(shù)據(jù)指示。例如,可以看出,脈沖284比圖2中 示出的相應(yīng)脈沖84更寬并具有更高的振幅。另外,圖4的脈沖28230 和284比圖2中相應(yīng)的脈沖82和84分別被分離得更開(kāi)。這些差別 可被分析以給出與圖1中示出的靜態(tài)進(jìn)口區(qū)域8的曲率相比進(jìn)口區(qū) 域800的曲率的變化的指示。
以類似方式,另外的數(shù)據(jù)可通過(guò)不同脈沖的分析被測(cè)定。例 如,任何單個(gè)脈沖42、 44、 82、 84、 242、 244、 282和284的連續(xù) 發(fā)生之間的時(shí)間可被用作瞬時(shí)速度的指示。脈沖44和82或者244 5和282之間的時(shí)間差可被用作輪胎壓力或者負(fù)載的指示。在空氣迅 速損失狀況下,這些組脈沖之間的時(shí)間差的迅速變化可被用作壓力 迅速損失的指示。
雖然在本文中沒(méi)有示出,現(xiàn)在應(yīng)當(dāng)顯而易見(jiàn)的是,分別與圖 3和圖4中示出的那些類似的輪胎輪廓和波形可在制動(dòng)條件下產(chǎn)生,io 但"控制"或者凸出現(xiàn)象可與與進(jìn)口區(qū)域800相對(duì)的出口區(qū)域400 相關(guān)聯(lián)。因此,與圖2中分別示出的脈沖44和42的那些相比,圖 4的波形可顯示更明顯的脈沖244和242的差別。制動(dòng)狀況下所述 脈沖的分析還可產(chǎn)生重要的輪胎和車輛相關(guān)數(shù)據(jù),包括減速信息、 牽引信息、有關(guān)打滑和液面滑行的信息,以及其它在前面也提到的15 信息。如圖1中的6和圖2中的波形62的接觸補(bǔ)片的大小相對(duì)于圖 3的600和圖4的262的接觸補(bǔ)片大小之間的差別的分析也可揭示 重要的輪胎相關(guān)數(shù)據(jù),包括有關(guān)輪胎壓力的信息和施加到輪胎上向 下的力。當(dāng)考慮到成對(duì)輪胎之間的壓力或者向下的力的差別(將在 后面更全面地解釋),之后所述的方面將更加明顯。20
現(xiàn)在參考圖5,其中示出了根據(jù)本發(fā)明技術(shù)的傳感器可被安 裝到輪胎中、輪胎上或輪胎內(nèi)的各種備選位置。如圖5所示, 一個(gè) 或多個(gè)傳感器可通過(guò)將所述傳感器安裝在側(cè)壁的外部90處、在輪胎 的拱頂上92處、在側(cè)壁的內(nèi)側(cè)上94處或者物理植入如虛線矩形所 示的輪胎結(jié)構(gòu)中96處而與輪胎IO相關(guān)聯(lián)。任何、部分或者全部這25 些位置在任何一個(gè)輪胎中可被用于傳感器位置。此外,多個(gè)傳感器 可被設(shè)置成使線性和橫向力都可以更容易被檢測(cè)以獲得最寬可能范 圍的可識(shí)別數(shù)據(jù)。另外,不作為本發(fā)明技術(shù)的限制的是,所有的多 個(gè)傳感器可以是同一類型。相反,當(dāng)需要或必要時(shí)也可以采用多種 類型的傳感器以得到可或多或少響應(yīng)于特定類型狀況的獨(dú)立撓性標(biāo)30 記。
現(xiàn)在參照?qǐng)D6,將提出前面描述的輪胎和傳感器組合的變化。
如前所述,本發(fā)明構(gòu)思了一個(gè)以上的傳感器與任何一個(gè)輪胎的關(guān)聯(lián)。一種所述實(shí)施方式已經(jīng)在圖6中圖解示出,其中一對(duì)傳感器310、 320被安裝在輪胎IO的相對(duì)的內(nèi)側(cè)壁上。如圖6中所示,輪胎可以 被認(rèn)為與沿著直線行進(jìn)的車輛相連。在這種考慮中,顯然需要注意 5的是,輪胎10的側(cè)壁承受了大致相等的兩個(gè)力L、 rb,并且側(cè)壁本 質(zhì)上是以與曲線"a"和"b"所示的大致相同的方式的波狀外形。 這些狀況形成部分是因?yàn)椋鄙俦皇┘拥捷喬ド系臋M向力。從圖6 (a)和6 (b)中可以看出,由傳感器310、 320在所描述的狀況下 產(chǎn)生的波形312、 322大體上相同。io
現(xiàn)在參照?qǐng)D7,可以看出,示出了與圖6中所示的大體相同 的輪胎,顯示了施加由箭頭FL表示的橫向力的效果。施加到輪胎10 上的橫向力由多種源頭引起,包括正在進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的相關(guān)車輛。 一般說(shuō)來(lái),所述運(yùn)動(dòng)將在輪胎10的側(cè)壁中產(chǎn)生不均勻變形,如大體 上由與側(cè)壁相連的直線輪廓"a"和與側(cè)壁相連的更彎曲輪廓所示,15 其中傳感器310被示意性地與所述側(cè)壁相連,傳感器320被示意性 地與所述側(cè)壁相連。在這些情況下,傳感器310和320將分別產(chǎn)生 如圖7 (a)和7 (b)所示的波形312、 322。通過(guò)圖示的波形可以 理解,與傳感器310相關(guān)的信號(hào)312的振幅小于與傳感器320相關(guān) 的信號(hào)322的振幅。另外,在圖7(a)中所示的信號(hào)312的振幅成20 比例地小于在圖6中示出的相同信號(hào),而相對(duì)地,有關(guān)的信號(hào)322 在圖7 (b)和6 (b)之間表示。
信號(hào)312、 322在振幅方面的這些變化,可被認(rèn)為是作為如圖 6中示出的所述運(yùn)行狀況下典型示出的基線信號(hào),即缺少橫向力的 應(yīng)用并處于勻速向前運(yùn)動(dòng),部分是因?yàn)橛捎跈M向力而導(dǎo)致的施加到25輪胎上的不平均的力。由傳感器310、 320所產(chǎn)生的信號(hào)之間的差別 之后可被分析以確定所關(guān)心的輪胎相關(guān)信息,當(dāng)然包括被施加到輪 胎上的橫向力的大小。如果由施加的橫向力(本例子中的傳感器310 和信號(hào)312)的上游側(cè)產(chǎn)生的信號(hào)降低到零或者至少非常低的值, 而重要的信號(hào)值由下游傳感器產(chǎn)生,使其可以被作為輪胎與其相關(guān)30 的車輛處于傾覆危險(xiǎn)中的指示。
現(xiàn)在讓我們看看剩余附圖,給出了本發(fā)明的實(shí)施方式的一個(gè)
例子,其公開(kāi)了多個(gè)傳感器與輪胎對(duì)的聯(lián)系。參照?qǐng)D8,示例性地示出了可與車輛(未顯示)的共用軸12相連的一對(duì)輪胎10、 10,。 如圖8所示,輪胎10、10'可被認(rèn)為與沿著直線路徑行駛的車輛相關(guān), 使得輪胎IO、 10'不受到橫向力。另外,假定每個(gè)輪胎中的膨脹壓大 5約相等時(shí),與每個(gè)輪胎10、 10'相連的接觸補(bǔ)片分別大約相等。傳感 器(在圖8和9中沒(méi)有顯示)可以圖示的方式或者前面參照?qǐng)D5討 論的方式與輪胎IO、 IO,相連。與本發(fā)明的其它實(shí)施方式一樣,本實(shí) 施方式提供了包括多個(gè)與每個(gè)輪胎10、 10'相關(guān)聯(lián)的傳感器,但是, 本發(fā)明的討論可設(shè)計(jì)由與獨(dú)立的輪胎10、10,相關(guān)聯(lián)的傳感器所產(chǎn)生 10的信號(hào)的比較,而與傳感器類型無(wú)關(guān),因?yàn)閭鞲衅黝愋筒皇潜景l(fā)明 的限制因素。參照?qǐng)D9中所示的構(gòu)造,示出了一對(duì)與共用軸12相連的輪胎 10、 10,。應(yīng)當(dāng)理解,該例子僅僅是示例性的,輪胎對(duì)不需要與相同 的軸相連,或者甚至可被安裝在車輛的相對(duì)側(cè)上以利用本發(fā)明的技15術(shù)。在圖9中示出的是典型地顯示為當(dāng)車輛沿著道路進(jìn)入彎道(如 箭頭14所示)時(shí)可被觀察的一對(duì)輪胎10、 10'。當(dāng)然,雖然在所述 操作期間存在一些被施加到車輛和相關(guān)輪胎上的不同力,在本文中 主要考慮三種力。在經(jīng)過(guò)彎道14的過(guò)程中,這三種力由向下的箭頭 Fa和Fb分別表示施加到輪胎10、 10'上的向下的力。如同從圖9中
20可以看到的那樣,輪胎IO,上的力Fb將大于輪胎10上的力Fa。與 Fb相關(guān)的箭頭比與Fa相關(guān)的箭頭更長(zhǎng),表示所述力的不同。
第三種相關(guān)力是由箭頭Fc示意性示出的橫向力。該橫向力與 向下的力Fb組合在輪胎10'的一部分中產(chǎn)生位移16,同時(shí)增加與輪 胎10'相關(guān)的接觸補(bǔ)片的尺寸。再參照?qǐng)D1,接觸補(bǔ)片區(qū)域6是與輪25胎穿過(guò)其上的表面相接觸的輪胎區(qū)域。在圖9中示出的本發(fā)明的典 型實(shí)施方式中,該接觸補(bǔ)片可通過(guò)由與輪胎10、 10'相關(guān)的傳感器產(chǎn) 生的數(shù)據(jù)精確測(cè)定,如圖9 (a)和9 (b)中所示。
圖9 (a)表示由與輪胎10相關(guān)的傳感器產(chǎn)生的信號(hào),而圖9 (b)表示由與輪胎10'相關(guān)的傳感器產(chǎn)生的信號(hào)。通過(guò)比較圖9 (a)
30 和9 (b)可以看出,在圖9 (a)中示出的信號(hào)的振幅明顯小于在圖 9(b)中示出的信號(hào)的振幅。此外,圖9(b)的信號(hào)部分Lb與圖9 (a)的信號(hào)部分La之間的時(shí)間差可被用作橫向力Fc和向下的力Fb 的組合效果的指示,U和U分別表示用于輪胎10、 10'的尺寸。當(dāng) 向下的力Fb和橫向力Fc變大時(shí),由圖9(b)的信號(hào)部分U表示的 輪胎IO'的接觸補(bǔ)片尺寸也變大,而由圖9 (a)的信號(hào)部分U產(chǎn)生5的輪胎10的接觸補(bǔ)片尺寸變小。同時(shí)來(lái)自與輪胎IO,相關(guān)的傳感器 的各個(gè)信號(hào)的振幅將增加,而來(lái)自與輪胎IO相關(guān)的傳感器的振幅將 減小。當(dāng)來(lái)自與輪胎10相關(guān)的信號(hào)振幅絕對(duì)變小和/或相對(duì)于來(lái)自 與輪胎10'相關(guān)的傳感器的信號(hào)相對(duì)變小時(shí),可確定輪胎IO與道路 表面失去接觸,即車輛可能處于傾覆的危險(xiǎn)中。io
雖然已經(jīng)參照本發(fā)明的具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)描 述,本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,當(dāng)獲得前述理解時(shí)很容易產(chǎn)生所述 實(shí)施方式的變化、改變或等同物。因此,本發(fā)明所公開(kāi)的范圍是事 例性而非限制性的,本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容不排除對(duì)本發(fā)明的所述變化、 修改和/或附加,這些對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。
權(quán)利要求
1、 一種用于測(cè)定選定輪胎和輪胎區(qū)域相關(guān)信息的方法,包括下 列步驟 5 提供輪胎;將一個(gè)或多個(gè)電子信號(hào)產(chǎn)生傳感器與輪胎相關(guān)聯(lián); 監(jiān)測(cè)由一個(gè)或多個(gè)傳感器產(chǎn)生的電子信號(hào);和 分析電子信號(hào)的選定特征以測(cè)定選定輪胎和輪胎區(qū)域相關(guān)信息。10
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中相關(guān)聯(lián)的步驟包括將一個(gè)或多個(gè)電子信號(hào)產(chǎn)生傳感器固定到輪胎的一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁的內(nèi)部、輪胎側(cè)壁的外部和輪胎頂點(diǎn)的內(nèi)部。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中相關(guān)聯(lián)的步驟包括將一個(gè)或多個(gè)電子信號(hào)產(chǎn)生傳感器植入輪胎中。 15
4、根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其中相關(guān)聯(lián)的步驟進(jìn)一步包括將一個(gè)或多個(gè)電子信號(hào)產(chǎn)生傳感器植入輪胎中的步驟。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,進(jìn)一步包括下列步驟-在表面上滾動(dòng)輪胎,從而圍繞輪胎建立多個(gè)區(qū)域,對(duì)應(yīng)于至少一個(gè)非接觸區(qū)域、進(jìn)口區(qū)域、接觸區(qū)域和出口區(qū)域, 20 其中監(jiān)測(cè)步驟包括當(dāng)輪胎橫跨選定區(qū)域時(shí)監(jiān)測(cè)所產(chǎn)生的電子信號(hào)
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法,其中分析步驟包括分析當(dāng)輪胎 橫跨選定區(qū)域時(shí)產(chǎn)生的電子信號(hào)以測(cè)定選定區(qū)域中輪胎的曲率特 征。25
7、根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法,其中分析步驟包括分析當(dāng)輪胎橫跨選定區(qū)域時(shí)產(chǎn)生的電子信號(hào)以測(cè)定選定區(qū)域中輪胎的長(zhǎng)度特 征。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法,其中分析步驟還包括分析當(dāng)輪 胎橫跨選定區(qū)域時(shí)產(chǎn)生的電子信號(hào)以測(cè)定選定區(qū)域中輪胎的長(zhǎng)度特30 征。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中分析步驟對(duì)應(yīng)于測(cè)定速度、 負(fù)載、輪胎壓力、欠壓、超載、胎面磨損、不均勻胎面磨損、傳動(dòng) 轉(zhuǎn)矩、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩、帶分離、縱向力、橫向力、液面滑行、自動(dòng)對(duì)準(zhǔn) 轉(zhuǎn)矩和曲率中的一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的信息。
10、 一種通過(guò)由一個(gè)或多個(gè)與輪胎相關(guān)的傳感器產(chǎn)生的信號(hào)來(lái) 5測(cè)定選定輪胎相關(guān)信息的方法,包括下列步驟建立多個(gè)與輪胎的不同區(qū)域?qū)?yīng)的不同空間區(qū)域; 監(jiān)測(cè)與選定多個(gè)不同空間區(qū)域相關(guān)的信號(hào);和 分析信號(hào)以評(píng)估選定的多個(gè)不同區(qū)域的至少一個(gè)特征。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法,其中分析步驟包括評(píng)估選定 10的多個(gè)不同區(qū)域的曲率。
12、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法,其中分析步驟包括評(píng)估選定 的多個(gè)不同區(qū)域的長(zhǎng)度。
13、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法,其中分析步驟還包括評(píng)估選 定的多個(gè)不同區(qū)域的長(zhǎng)度。
14、 一種測(cè)定選定輪胎相關(guān)信息的方法,包括下列步驟提供一個(gè)或多個(gè)輪胎;將多個(gè)電子信號(hào)產(chǎn)生傳感器與一個(gè)或多個(gè)輪胎相關(guān)聯(lián); 建立多個(gè)與一個(gè)或多個(gè)輪胎的不同部分相對(duì)應(yīng)的多個(gè)不同空間 區(qū)域;20 監(jiān)測(cè)與選定多個(gè)不同空間區(qū)域相關(guān)的信號(hào);和分析信號(hào)以測(cè)定選定多個(gè)不同區(qū)域的至少一個(gè)特征。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法,其中相關(guān)聯(lián)的步驟包括將成 對(duì)傳感器與單個(gè)輪胎相關(guān)。
16、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法,其中相關(guān)聯(lián)的步驟包括將成 25 對(duì)傳感器與成對(duì)輪胎相關(guān)。
17、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法,其中分析步驟包括分析由選 定多個(gè)電子信號(hào)產(chǎn)生傳感器所產(chǎn)生的多個(gè)信號(hào)之間的差別。
18、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法,其中分析步驟包括分析由選 定的多個(gè)電子信號(hào)產(chǎn)生傳感器所產(chǎn)生的多個(gè)信號(hào)之間的差別。
19、根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法,其中分析步驟對(duì)應(yīng)于測(cè)定與速度、負(fù)載、輪胎壓力、欠壓、超載、胎面磨損、不均勻胎面磨損、傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩、帶分離、縱向力、橫向力、液面滑行、自動(dòng) 對(duì)準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩和曲率中的一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的信息。
20、根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法,其中分析步驟對(duì)應(yīng)于測(cè)定與速度、負(fù)載、輪胎壓力、欠壓、超載、胎面磨損、不均勻胎面磨損、5傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩、帶分離、縱向力、橫向力、液面滑行、自動(dòng) 對(duì)準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩和曲率中的一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的信息。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于獲取與各種選定輪胎(10)狀況有關(guān)的數(shù)據(jù)的方法。以類似于分析得自人類患者的心電圖的方式分析一個(gè)或多個(gè)傳感器,以便測(cè)定監(jiān)測(cè)輪胎(10)的選定運(yùn)行特征。信號(hào)波形的分析可涉及單個(gè)波形的分析和/或來(lái)源于與單個(gè)或成對(duì)輪胎(10)相關(guān)的傳感器的成對(duì)波形的比較。
文檔編號(hào)G01M17/02GK101124469SQ200580048382
公開(kāi)日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2005年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月11日
發(fā)明者D·貝特朗, G·P·奧布賴恩, J·C·辛尼特, J·D·亞當(dāng)森, P·特拉韋爾 申請(qǐng)人:米其林技術(shù)公司;米其林研究和技術(shù)股份有限公司