專利名稱：在車輛行駛中監(jiān)測(cè)輪胎的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在裝有輪胎的機(jī)動(dòng)車輛行駛中監(jiān)測(cè)輪胎狀態(tài)的方法及系統(tǒng)。本發(fā)明也涉及控制車輛的方法。
使用設(shè)置在輪胎內(nèi)的加速計(jì)的輪胎監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)有人提出。
歐洲專利申請(qǐng)第887,211號(hào)描述了一種用于車輛上的輪胎的輪胎監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括一個(gè)傳感裝置在操作中相對(duì)于輪胎設(shè)置，在接地面通過(guò)中相應(yīng)于輪胎的變形產(chǎn)生一個(gè)電脈沖；用于計(jì)算所述電脈沖持續(xù)時(shí)間與輪胎一轉(zhuǎn)持續(xù)時(shí)間之比的裝置；用于將所述比傳至車輛中的評(píng)估單元的裝置。傳感裝置設(shè)置在所述輪胎的胎面區(qū)域中，以便使所述電脈沖在所述著地面通過(guò)的進(jìn)入時(shí)給出一個(gè)第一最大值，并在其離開時(shí)給出一個(gè)第二最大值。傳感裝置可以是一個(gè)加速計(jì)，它測(cè)量由胎面支承的加速?gòu)?qiáng)度。在該′211號(hào)專利申請(qǐng)中公開的技術(shù)方案的目的是監(jiān)測(cè)輪胎撓度，以便取得特別是對(duì)于卡車輪胎來(lái)說(shuō)的最佳性能。
美國(guó)專利第6,204,758號(hào)描述了一種車遠(yuǎn)程輪胎監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中使用的輪胎監(jiān)測(cè)器，包括一個(gè)用于檢測(cè)輪胎監(jiān)測(cè)器的加速度的加速計(jì)。輪胎監(jiān)測(cè)器的位置信息是根據(jù)加速度確定的。按照這種方式，輪胎位置信息是自動(dòng)確定的，使該系統(tǒng)能夠連同輪胎位置顯示輪胎特性數(shù)據(jù)如空氣壓力。更具體來(lái)說(shuō)，這種輪胎監(jiān)測(cè)器包括一個(gè)殼體和一個(gè)氣門桿，其結(jié)構(gòu)可安裝在車輪上。氣門桿打開以導(dǎo)入填充輪胎的空氣，手工檢查輪胎壓力。另外，氣門桿通常保持封閉以密封輪胎。這種輪胎監(jiān)測(cè)器包括一個(gè)徑向加速計(jì)、一個(gè)切向加速計(jì)，一個(gè)側(cè)滑加速計(jì)和一個(gè)壓力傳感器。
PCT專利申請(qǐng)第98/56606號(hào)公開了一種監(jiān)測(cè)行駛中機(jī)動(dòng)車輛輪胎的方法，特別是一種裝置，它包括一個(gè)安裝在車輪上的傳感器，發(fā)送至來(lái)自傳感器的車輛指標(biāo)的連接裝置和動(dòng)力供應(yīng)裝置。該傳感器具是一個(gè)對(duì)加速度敏感的、植入輪胎行駛胎面或其附近的微型傳感器。該連接裝置安裝在車輪上，傳遞相關(guān)于當(dāng)行駛胎面與地面接觸時(shí)進(jìn)行的測(cè)量的指標(biāo)。更具體來(lái)說(shuō)，該發(fā)明人研究的輪胎具有半徑R，以速度V行駛。具有長(zhǎng)度L的一個(gè)輪胎部分BC在負(fù)荷下與地面接觸。在部分BC外的一個(gè)點(diǎn)A，離心徑向加速度為V2/R。另一方面，在點(diǎn)B和C之間，離心徑向加速度基本為零，輪胎相對(duì)于地面的差速基本為零。通過(guò)在輪胎內(nèi)植入加速計(jì)，部分BC可以受到檢測(cè)。該發(fā)明人為進(jìn)行這種測(cè)量所公開的目標(biāo)是檢測(cè)可能的輪胎充氣不足。
本申請(qǐng)人已面臨監(jiān)測(cè)裝在車輛上的輪胎的動(dòng)態(tài)性能的問(wèn)題。更具體來(lái)說(shuō)，本申請(qǐng)人已經(jīng)面臨從安裝在車輛上的滾動(dòng)中的輪胎取得信息的問(wèn)題，所述信息對(duì)于下述方面是有用的a)識(shí)別正在由車輛執(zhí)行的操縱(例如拐彎、制動(dòng)等)；b)揭示在上述操縱中是否已達(dá)到臨界狀態(tài)；c)在情形b)中，產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，該信號(hào)適于引起一個(gè)反作用以控制車輛，例如，對(duì)司機(jī)產(chǎn)生一個(gè)警告信號(hào)或產(chǎn)生一個(gè)適于啟動(dòng)車輛自動(dòng)控制系統(tǒng)的信號(hào)。
本申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，由對(duì)應(yīng)于輪胎胎面區(qū)域設(shè)置的加速度傳感器進(jìn)行的測(cè)量能夠取得這樣的信息。更具體來(lái)說(shuō)，這樣的信息能夠借助對(duì)應(yīng)于輪胎的胎面區(qū)域，基本沿輪胎的同一子午線斷面(即，包括輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的平面)設(shè)置的至少兩個(gè)加速度傳感器取得。所述加速度傳感器提供代表輪胎和地面之間整個(gè)相互作用區(qū)域中的變形的信號(hào)。對(duì)于在變形時(shí)間中的變化的分析則能夠識(shí)別正在進(jìn)行的操縱。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)于輪胎的胎面區(qū)域，基本在同一子午線斷面上設(shè)置三個(gè)加速度傳感器，第一個(gè)加速度傳感器基本設(shè)置在輪胎的赤道平面上，另外兩個(gè)加速度傳感器設(shè)置在胎面區(qū)域的肩區(qū)中(即胎面區(qū)域位于赤道平面和輪胎側(cè)壁之間的部分)。
按照本發(fā)明的第一方面，提供一種在行駛中監(jiān)測(cè)輪胎的方法，所述輪胎具有胎面區(qū)域，所述方法包括以下步驟-獲取及至少暫時(shí)地存儲(chǔ)第一曲線，該第一曲線代表所述輪胎的胎面區(qū)域(T)的位于所述輪胎的一個(gè)子午線斷面上的第一點(diǎn)的加速度分布-獲取及至少暫時(shí)地存儲(chǔ)第二曲線，該第二曲線代表所述輪胎的胎面區(qū)域的基本位于上述子午線斷面上的第二點(diǎn)的加速度分布圖；-比較所述第一和第二曲線或從其導(dǎo)出的參數(shù)，以便確定所述輪胎的動(dòng)態(tài)性狀。
上述方法最好還包括下述步驟-獲取及至少暫時(shí)存儲(chǔ)至少一第三曲線，該第三曲線代表所述輪胎的胎面區(qū)域基本位于上述子午線斷面上的第三點(diǎn)(11，12，13)的加速度分布圖。
上述比較步驟可以包括比較上述第一、第二和第三曲線或從其取得的參數(shù)。
上述第一點(diǎn)最好位于所述胎面區(qū)域的第一肩區(qū)。
上述第二點(diǎn)最好位于所述胎面區(qū)域的第二肩區(qū)，該第二肩區(qū)關(guān)于所述輪胎的赤道平面與第一肩區(qū)相對(duì)。
上述第三點(diǎn)可以基本位于所述輪胎的赤道平面上。
在優(yōu)選實(shí)施例中，上述第一、第二和第三點(diǎn)位于所述輪胎的內(nèi)表面上。
上述比較步驟最好包括將上述第一曲線的特性峰值間的距離與上述第二曲線的相應(yīng)峰值間的距離進(jìn)行比較。
或者，上述比較步驟可包括對(duì)于上述輪胎的一整轉(zhuǎn)逐點(diǎn)地比較上述第一曲線和上述第二曲線。
或者，上述比較步驟可包括將上述第一曲線的至少一個(gè)特性峰值與上述第二曲線的相應(yīng)的至少一個(gè)峰值進(jìn)行比較。
特別是，上述比較步驟包括將上述第一曲線的至少一個(gè)峰值的幅度與上述第二曲線的相應(yīng)的至少一個(gè)峰值的幅度進(jìn)行比較。
或者，上述比較步驟包括將在上述第一曲線的至少一部下的面積比在上述第二曲線的相應(yīng)部分下的面積進(jìn)行比較。
或者，上述比較步驟包括將上述第一曲線的至少一部分的寬度與上述第二曲線的相應(yīng)部分的寬度進(jìn)行比較。
按照本發(fā)明的第二方面，提供一種輪胎，它包括位于所述輪胎的第一圓周位置上的至少一個(gè)第一傳感器組，所述第一傳感器組包括-一個(gè)第一加速度傳感器，與所述輪胎的胎面區(qū)域的位于所述輪胎的一個(gè)子午線斷面上的第一點(diǎn)相關(guān)；-至少一個(gè)第二加速度傳感器，與所述輪胎的胎面區(qū)域的基本位于所述子午線斷面上的第二點(diǎn)相關(guān)。
上述第一組傳感器最好包括至少一個(gè)第三加速度傳感器，它與所述輪胎的胎面區(qū)域的第三點(diǎn)相關(guān)，基本位于上述子午線斷面上。
上述第一點(diǎn)最好位于上述胎面區(qū)域的第一肩區(qū)中。
上述第二點(diǎn)最好位于上述胎面區(qū)域的第二肩區(qū)中，該第二肩區(qū)相關(guān)于所述輪胎的赤道平面與第一肩區(qū)相對(duì)。
上述第三點(diǎn)可基本位于所述輪胎的赤道平面上。
在優(yōu)選實(shí)施例中，上述第一、第二和第三點(diǎn)位于所述輪胎的內(nèi)表面上。
具體來(lái)說(shuō)，上述第一、第二和第三點(diǎn)的角度誤差可以不大于5°，最好不大于3°，最為優(yōu)選的是不大于1°。
上述第一和第二點(diǎn)最好設(shè)置成與所述輪胎的赤道平面相隔一個(gè)距離，該距離為整個(gè)胎面寬度的15％和30％之間，更為優(yōu)選的是在18％和28％之間，最好在20％和25％之間。
按照本發(fā)明第二方面的輪胎還可包括至少一個(gè)第二組所述傳感器，位于所述輪胎的第二周向位置上，與上述第一周向位置間隔一個(gè)預(yù)定角度。
在一優(yōu)選實(shí)施例中，按照本發(fā)明第二方面的輪胎還包括至少一個(gè)第三組所述傳感器。第一、第二和第三組傳感器彼此間隔基本相同的角度。
每個(gè)上述加速度傳感器可包括一個(gè)精制單元(elaboration unit)。
按照本發(fā)明的第三方面，提供一種用于車輛的車輪，它包括一個(gè)輪圈和一個(gè)輪胎，關(guān)于輪胎，請(qǐng)參閱上述內(nèi)容。
上述車輪也包括與所述輪圈相關(guān)的另一加速度傳感器。
按照本發(fā)明的第四方面，提供一種用于在行駛中監(jiān)測(cè)輪胎的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)輪胎，該輪胎包括至少一個(gè)第一傳感器組和一個(gè)與至少所述第一傳感器組配合工作的接收裝置，所述第一傳感器組包括-一個(gè)第一加速度傳感器，與所述輪胎的胎面區(qū)域的第一點(diǎn)相關(guān)，位于所述輪胎的一個(gè)子午線斷面上；-至少一個(gè)第二加速度傳感器，與所述輪胎的第二點(diǎn)相關(guān)，基本位于所述子午線斷面上。
接收單元可包括一個(gè)接收器和一個(gè)精制單元。
關(guān)于在該系統(tǒng)中包括的輪胎，請(qǐng)參閱上述內(nèi)容。
按照本發(fā)明的第五方面，提供一種用于控制車輛的方法，它包括以下步驟-在安裝在車輛上的至少一個(gè)輪胎中設(shè)置至少一個(gè)第一傳感器組，該第一傳感器組包括至少一個(gè)與所述輪胎的胎面區(qū)域的第一點(diǎn)相關(guān)的第一加速度傳感器和至少一個(gè)與所述胎面區(qū)域的第二點(diǎn)相關(guān)的第二加速度傳感器，所述第一和第二點(diǎn)基本位于所述輪胎的同一子午線斷面上；-獲取及至少暫時(shí)存儲(chǔ)來(lái)自所述第一加速度傳感器的至少一個(gè)第一加速度曲線和來(lái)自所述第二加速度傳感器的至少一個(gè)第二加速度曲線；-比較所述第一和第二加速度曲線或從其導(dǎo)出的參數(shù)；-根據(jù)上述比較識(shí)別所述車輛的操縱。
該方法還可包括下述步驟-根據(jù)上述比較揭示在上述操縱中是否正在達(dá)到臨界狀態(tài)；-如果正在達(dá)到臨界狀態(tài)，則產(chǎn)生一個(gè)適于引起控制車輛的反作用的信號(hào)。
在一個(gè)實(shí)施例中，上述信號(hào)適于為車輛的司機(jī)啟動(dòng)警告。
在另一實(shí)施例中，上述信號(hào)適于啟動(dòng)車輛的自動(dòng)控制系統(tǒng)。
現(xiàn)在針對(duì)下述附圖所示實(shí)施例描述本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)。
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圖1示意地表示按照本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的輪胎的橫剖面，該輪胎具有設(shè)置在襯層內(nèi)表面上的三個(gè)加速度傳感器；-圖2示意地表示按照本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施例的輪胎的赤道平面，該輪胎具有設(shè)置在襯層內(nèi)表面上的三組加速度傳感器；-圖3表示對(duì)于拐彎輪胎的接觸長(zhǎng)度對(duì)車輪轉(zhuǎn)數(shù)的曲線圖，接觸長(zhǎng)度是根據(jù)按照?qǐng)D1的輪胎結(jié)構(gòu)中切向加速度的測(cè)量而計(jì)算的；-圖4表示根據(jù)切向加速度的測(cè)量得到的典型曲線；-圖5表示在拐彎條件下，借助設(shè)置在輪胎的胎面區(qū)域的肩區(qū)中的兩個(gè)加速度傳感器測(cè)量的離心加速度的兩條曲線。
圖1表示一個(gè)典型的輪胎1，它包括一個(gè)內(nèi)部中空環(huán)形結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由多個(gè)構(gòu)件形成，主要由胎體構(gòu)成，胎體終止于兩個(gè)胎緣，每個(gè)胎緣沿胎體的一內(nèi)周緣形成，用于輪胎固定在相應(yīng)的支承輪圈上。輪胎1一般包括至少一對(duì)環(huán)形加強(qiáng)芯，稱為胎緣芯，胎緣芯插在上述胎緣中。胎體具有一支承結(jié)構(gòu)，該支承結(jié)構(gòu)由至少一個(gè)加強(qiáng)層形成，加強(qiáng)層包括按照環(huán)形輪廓從一個(gè)胎緣向另一胎緣軸向延伸的紡織的或金屬的簾線，簾線的端部與相應(yīng)的胎緣芯相關(guān)。在子午線輪胎中，上述簾線基本在包含輪胎的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的平面內(nèi)鋪設(shè)。
在這種胎體的冠部設(shè)有一個(gè)稱為帶結(jié)構(gòu)的環(huán)形結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括一條或多條疊放纏繞的涂橡膠織物條。胎面由彈性體材料制成，圍繞著帶結(jié)構(gòu)，通常模制有離隙圖案(relief pattern)用于輪胎與道路的滾動(dòng)接觸。在胎體上也設(shè)有兩個(gè)由彈性體材料制成的側(cè)壁，每個(gè)側(cè)壁在軸向相對(duì)的位置上，從相應(yīng)的胎緣的外邊緣沿徑向向外延伸。
在無(wú)內(nèi)胎輪胎中，胎體的內(nèi)表面通常覆蓋有至少一個(gè)襯層，即，覆蓋有一或多層氣密彈性體材料。按照輪胎的特定設(shè)計(jì)，輪胎1還可包括其它公知的構(gòu)件，例如，邊緣、條帶和填充物。
為了進(jìn)行說(shuō)明的目的，本語(yǔ)“彈性體材料”是指使橡膠成分交聯(lián)而制成的材料，所述橡膠成分包括至少一種彈性體聚合物，所述彈性體聚合物具有在其中彌散的至少一種填料和通常的傳統(tǒng)添加劑如硫化劑(curative)、處理助劑(processing aids)等。所有這些成分的組合決定了輪胎的彈性、剛性和對(duì)變形的抵抗力等的機(jī)械特性，這些特性構(gòu)成了施加在輪胎上的力系和輪胎所承受的相應(yīng)的變形的程度之間的聯(lián)系。
本發(fā)明的一個(gè)方面涉及在一定的短暫的間隔中對(duì)輪胎的規(guī)定點(diǎn)的加速度變化的實(shí)時(shí)測(cè)量。上述變化與運(yùn)動(dòng)中的輪胎和地面之間的相互作用有關(guān)，并且與運(yùn)動(dòng)過(guò)程中輪胎本身的變形有關(guān)。為了這個(gè)目的，至少兩個(gè)能夠測(cè)量上述加速度的傳感器基本沿輪胎1內(nèi)相同的子午線斷面設(shè)置。為了本發(fā)明的目的，“基本沿相同的子午線斷面”這一用語(yǔ)可預(yù)期加速度傳感器相對(duì)于所述子午線斷面的一定量的誤對(duì)準(zhǔn)，這種誤對(duì)準(zhǔn)可以根據(jù)由加速度傳感器位置限定的子午線斷面之間的夾角來(lái)表達(dá)。允許的誤對(duì)準(zhǔn)優(yōu)選地可相應(yīng)于一個(gè)不大于5°的角，更為優(yōu)選地可相應(yīng)于不大于3°、最好不大于1°的角。更具體來(lái)說(shuō)，上述傳感器對(duì)應(yīng)于輪胎1的胎面區(qū)域設(shè)置，即，相應(yīng)于輪胎1在輪胎1的側(cè)壁之間的軸向延伸的部分(見圖1)設(shè)置。最好至少三個(gè)加速度傳感器基本沿輪胎1的同一子午線斷面設(shè)置。
在圖1所示的實(shí)施例中，在輪胎1的內(nèi)表面上，在內(nèi)襯層表面上設(shè)置三個(gè)傳感器11，12，13。第一傳感器11基本沿輪胎1的赤道平面設(shè)置。另兩個(gè)傳感器12，13在胎面區(qū)域的肩區(qū)內(nèi)的同一子午線斷面上，即，在輪胎1的赤道平面和一有關(guān)側(cè)壁之間設(shè)置。在下文中，它們被稱為左肩傳感器12和右肩傳感器13。在下文中將詳細(xì)講到，上述設(shè)置可監(jiān)測(cè)輪胎和道路之間整個(gè)相互作用區(qū)域的基本狀態(tài)；例如，當(dāng)輪胎拐彎時(shí)，來(lái)自兩個(gè)傳感器12和13的信號(hào)彼此相對(duì)變化。為了保證在輪胎和通路之間的整個(gè)相互作用區(qū)域的良好監(jiān)測(cè)，加速度傳感器應(yīng)該彼此分開一定的距離。但是，關(guān)于設(shè)置在胎面區(qū)域的肩區(qū)中的加速度傳感器，它們應(yīng)設(shè)置得遠(yuǎn)離側(cè)壁，使它們能在幾乎每種運(yùn)行狀態(tài)中提供信號(hào)。在這方面必須注意的是，車輛控制，如外傾角(camber)與車輛的特定操縱(如急劇的轉(zhuǎn)彎)一起可能引起胎面最近側(cè)壁的部分和地面之間相互作用的瞬間的局部喪失。肩部加速度傳感器最好應(yīng)設(shè)置成與輪胎赤道平面離開一個(gè)距離，該距離為胎面寬度的15％和30％之間，較為推薦的是為胎面寬度的18％和28％之間，最好為胎面寬度的20％和25％之間。例如，在胎面寬度為195mm的輪胎中，兩個(gè)肩部傳感器可以相對(duì)于赤道平面設(shè)置在相對(duì)兩側(cè)，與赤道平面分別相距45mm。
最好至少一個(gè)加速度傳感器相對(duì)于至少兩個(gè)彼此垂直的方向測(cè)量輪胎1的各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的加速度，更為推薦的是，所有的加速度傳感器相對(duì)于至少兩個(gè)彼此垂直的方向測(cè)量加速度。例如，在圖1中，x，y和z軸代表三個(gè)方向，為了進(jìn)行說(shuō)明，這三個(gè)方向分別命名為
-向心方向z，該方向是所述輪胎的徑向，-切向y，該方向是與所述輪胎的圓周相切的方向。
-橫向x，該方向是與向心方向和切向都垂直的方向。
測(cè)量的優(yōu)選方向是向心方向和切向。
在圖2中表示本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中幾個(gè)傳感器組21，22，23與輪胎1相關(guān)聯(lián)。每個(gè)加速度傳感器組21，22，23包括基本沿相同子午線斷面設(shè)置的加速度傳感器，如對(duì)照?qǐng)D所作描述那樣。這些加速度傳感器組最好設(shè)置在彼此相隔基本相同角度的圓周位置上。例如，在圖2中畫出三個(gè)加速度傳感器組，彼此相隔基本為120°的角度。至少在圖2的實(shí)施例中加速度傳感器在每個(gè)組21，22或23內(nèi)的設(shè)置，請(qǐng)參閱上面對(duì)照?qǐng)D1所作的描述。
如圖2所示的多組加速度傳感器的使用可使加速度傳感器進(jìn)行的測(cè)量更為精確、可靠，也可更好地監(jiān)測(cè)完整的車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，例如，在輪胎1的一轉(zhuǎn)中，能夠同時(shí)地用第一傳感器組監(jiān)測(cè)輪胎地面相互作用過(guò)程中的加速度，用第二傳感器組監(jiān)測(cè)在位于接地面積通過(guò)前的一點(diǎn)的加速度，及用第三傳感器組監(jiān)測(cè)在位于接地面積通過(guò)之后的一點(diǎn)的加速度。
加速度傳感器11，12，13和/或21，22，23可以典型地包封在各個(gè)傳感器裝置中，傳感器裝置還包括一個(gè)電源如電池或自身發(fā)電裝置(如壓電裝置，由于轉(zhuǎn)動(dòng)中輪胎承受的變形使壓電裝置產(chǎn)生電能)，用于向加速度傳感器供能；一個(gè)連接于加速度傳感器及電源的發(fā)送器；一個(gè)連接于發(fā)送器的天線。另外，加速度傳感器11，12，13和/或21，22，23一般與一個(gè)接收裝置配合工作，接收裝置一般包括一個(gè)天線，一個(gè)接收器和一個(gè)精制單元(elaboration unit)。這種接收裝置最好設(shè)置在車輛上。例如，所述接收裝置可以是車載計(jì)算機(jī)的一部分。
加速度傳感器產(chǎn)生相應(yīng)于與其相關(guān)的輪胎1的相應(yīng)點(diǎn)的加速度的信號(hào)。然后，所述信號(hào)一般借助射頻傳至接收器。處理裝置(elaborationunit)例如可包括一臺(tái)程序微處理機(jī)，該程序微處理機(jī)具有一個(gè)易失性存儲(chǔ)元件、一個(gè)永久存儲(chǔ)元件和一個(gè)CPU。處理裝置接收加速度信號(hào)并進(jìn)行所需的處理，以便根據(jù)所述信號(hào)識(shí)別輪胎或車輛正在進(jìn)行何種操縱。另外，它也能導(dǎo)出在這種操縱中輪胎或車輛是否(例如，由于浮滑現(xiàn)象)正達(dá)到臨界狀態(tài)。在這種情形中可產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，例如由司機(jī)或車輛的自動(dòng)控制系統(tǒng)引發(fā)一個(gè)控制車輛的反作用。
為了根據(jù)加速度測(cè)量識(shí)別輪胎進(jìn)行的操縱，以及為了預(yù)見是否正在達(dá)到臨界狀態(tài)所需要的處理包括對(duì)于從兩個(gè)基本設(shè)置在輪胎1的同一個(gè)子午線斷面上的加速度傳感器測(cè)出的信號(hào)進(jìn)行比較。下文中將講到，只由一個(gè)加速度傳感器進(jìn)行的測(cè)量不能為上述目的提供充分的信息。
例如，圖3a，3b，3c表示對(duì)于圖1的實(shí)施例的輪胎內(nèi)設(shè)置的加速度傳感器提供的加速度信號(hào)進(jìn)行處理的結(jié)果。三個(gè)加速度傳感器設(shè)置在195/65R15 PirelliTMP6輪胎內(nèi)。該輪胎在2.2巴的壓力下充氣，承受大約3700N的負(fù)載，并安裝在車輛右前軸上。圖3的三條曲線所示結(jié)果涉及車輛以大約80km/h的速度行駛的一段路徑，該路徑包括150m的直路，接下來(lái)是具有大約120m半徑的向左的彎路。
圖3a涉及對(duì)于由左肩加速度傳感器12(見圖1)提供的信號(hào)所作的處理，圖3b涉及對(duì)于由中間加速度傳感器11(見圖1)提供的信號(hào)所作的處理，圖3c涉及對(duì)于由右肩加速度傳感器13(見圖1)提供的信號(hào)所作的處理。更具體來(lái)說(shuō)，圖3a，3b，3c的曲線表示在上述路徑中通過(guò)切向加速度aT的測(cè)量對(duì)輪胎進(jìn)行的轉(zhuǎn)彎次數(shù)#而導(dǎo)出的接觸長(zhǎng)度。圖4表示加速度傳感器沿切向測(cè)出的典型信號(hào)中(加速度對(duì)時(shí)間)相應(yīng)于在接觸長(zhǎng)度下的通路(Passage)的部分的放大。通過(guò)計(jì)數(shù)在圖4中所示的兩個(gè)不連續(xù)處(相應(yīng)于在測(cè)量中的加速度傳感器的接觸長(zhǎng)度下通路的開始和結(jié)束)之間測(cè)量曲線中的點(diǎn)的數(shù)目npi，并且了解取樣頻率、輪胎半徑和輪胎的角速度，可以導(dǎo)出接觸長(zhǎng)度，即，在圖3a，3b，3c中繪制的量。接觸長(zhǎng)度也可以按照上述專利申請(qǐng)EP887,211和WO98/56606的教導(dǎo)，通過(guò)測(cè)量向心加速度而導(dǎo)出。
首先，我們來(lái)考慮在圖3所示中的單一曲線，其相應(yīng)于借助設(shè)在輪胎內(nèi)的單一加速度傳感器導(dǎo)出的測(cè)量，例如，圖3b的曲線是借助設(shè)在輪胎的赤道平面上的一個(gè)加速度傳感器進(jìn)行的測(cè)量導(dǎo)出的。作為該曲線的結(jié)果，接觸長(zhǎng)度在該曲線的第一部分中在125mm左右基本保持不變，而在第二部分中增加至大約為140mm的值。接觸長(zhǎng)度增加的開始處相應(yīng)于在行駛路徑中彎路的開始處。但是，只根據(jù)圖3b中所示的曲線不能導(dǎo)出關(guān)于車輛正在進(jìn)行何種操縱(在本例中為轉(zhuǎn)彎)的唯一信息。實(shí)際上，圖3b所示接觸長(zhǎng)度的增加可相應(yīng)于承載該輪胎的車輪上的負(fù)載的增加，例如由于制動(dòng)引起，或者，作為另一實(shí)例，由于輪胎內(nèi)壓力下降引起。因此，可以識(shí)別正確操縱的完整信息不能只從一個(gè)加速度傳感器的測(cè)量導(dǎo)出。
相反，通過(guò)比較圖3的三條曲線，可以檢測(cè)出車輛的轉(zhuǎn)彎。實(shí)際上，圖3a，3b，3c的曲線的第一部分，相應(yīng)于行駛路徑的直部，借助右肩加速度傳感器進(jìn)行的測(cè)量而導(dǎo)出的接觸長(zhǎng)度小于借助其它加速度進(jìn)行的測(cè)量而導(dǎo)出的接觸長(zhǎng)度，這是由于車輛的側(cè)傾規(guī)律(camber regulation)。在行駛路徑的彎部的開始處，在圖3a，3b，3c的中央部分中，可以觀察到接觸長(zhǎng)度的不同變化具體來(lái)說(shuō)，由于在彎曲的行駛路徑中車輛承受的側(cè)向推力，由右肩加速度傳感器測(cè)量的接觸長(zhǎng)度急劇增加。按照?qǐng)D1所示的實(shí)施例設(shè)置的三個(gè)加速度傳感器進(jìn)行的測(cè)量出的上述差別可以通過(guò)信號(hào)之間或從信號(hào)導(dǎo)出的參數(shù)(如接觸長(zhǎng)度)之間的比較而檢測(cè)出車輛的轉(zhuǎn)彎操縱。另外，相應(yīng)于在被測(cè)出的操縱中檢測(cè)信號(hào)或參數(shù)之間的非正常差別，這種比較可以揭示是否正在達(dá)到臨界狀態(tài)。
按照本發(fā)明，根據(jù)包括在輪胎內(nèi)的不同加速度傳感器取得的信號(hào)，可以進(jìn)行多種比較。通過(guò)不同傳感器取得的加速度對(duì)時(shí)間的加速度曲線之間的比較包括下述幾種-對(duì)于輪胎的一整轉(zhuǎn)，完全逐點(diǎn)地對(duì)兩條曲線的比較；-特別關(guān)于峰值幅度，第一曲線的某些特征峰值與第二曲線的相應(yīng)特征峰值的比較；-在第一曲線(或其一部分)下面的總面積與在第二曲線(或其相應(yīng)部分)下的相應(yīng)總面積的比較；-第一曲線的一部分的寬度與第二曲線相應(yīng)部分的寬度的比較。
從上述比較得到的信息可用于設(shè)定汽車機(jī)構(gòu)的控制動(dòng)作，例如制動(dòng)系統(tǒng)(縱向性能和/或橫向性能)的規(guī)則，或主動(dòng)暫停(active suspension)等。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，處理單元也可以設(shè)置在每個(gè)傳感器裝置中，與相關(guān)的加速度傳感器配合工作，從而可將已預(yù)先處理的信號(hào)送至設(shè)在車輛上的接收裝置。在這種情形中，按照本發(fā)明，接收裝置的處理單元收集來(lái)自所有的加速度傳感器的預(yù)先處理的信號(hào)，并進(jìn)行不同的預(yù)先處理的信號(hào)之間的可需要的比較。例如，這樣的預(yù)先處理的信號(hào)可以包括從加速度曲線導(dǎo)出的參數(shù)(例如，峰值幅度或峰值至峰值的距離)。
在優(yōu)選實(shí)施例中，包括加速度傳感器11，12，13和/或21，22，23的傳感器裝置設(shè)置在輪胎的內(nèi)表面上，與襯層接觸。優(yōu)選這種配置是因?yàn)榭梢詫?shí)現(xiàn)傳感器位置的精確控制，以及安裝方法簡(jiǎn)單。傳感器11，12，13和/或21，22，23可以借助粘合劑或借助機(jī)械裝置與內(nèi)襯層表面發(fā)生關(guān)聯(lián)。或者，所述加速度傳感器中的一個(gè)或多個(gè)可在制造過(guò)程中插入襯層、胎面帶層、胎體或輪胎的帶(belt)中。
在另一個(gè)(未畫出的)實(shí)施例中，至少另一個(gè)加速度傳感器可設(shè)置在傳感器裝置中，放置在車輪的輪圈上；在這種情形中，該輪圈傳感器測(cè)出的加速度和相應(yīng)位于胎面區(qū)域的傳感器測(cè)出的加速度之間的比較，例如在制動(dòng)操縱中，可以給出輪圈和輪胎之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的指示。
準(zhǔn)備設(shè)置在輪胎內(nèi)的加速度傳感器的數(shù)目和布置取決于需要符合的規(guī)范。一般來(lái)說(shuō)，較多數(shù)目的傳感器對(duì)應(yīng)于較好的監(jiān)測(cè)。但是，也應(yīng)考慮到與成本、增加的總重、處理(elaboration)要求/能力等的平衡。
例如，圖5表示的加速度曲線是借助兩個(gè)加速度傳感器沿向心方向測(cè)量的，這兩個(gè)加速度傳感器設(shè)置在一個(gè)205/55/R16 PirelliTMP7輪胎的右和左肩部，所述輪胎在2.2巴的壓力下充氣，承受4500N的負(fù)載。這相應(yīng)于圖1的實(shí)施例，其中中央的加速度傳感器11被去除。在圖5中標(biāo)為S1的第一曲線涉及圖1的右肩傳感器13；在圖5中標(biāo)為S2的第二曲線涉及圖1的左肩傳感器12。該例的輪胎處于120km/h速度下，3°的左轉(zhuǎn)向狀態(tài)中。
如圖所示，在含有輪胎的接觸長(zhǎng)度(包括圖5中可見的峰值)的區(qū)域中，右肩傳感器(曲線S1)測(cè)出的加速度大于左肩傳感器(曲線S2)測(cè)出的加速度。這是由于在轉(zhuǎn)向狀態(tài)中輪胎的變形。通過(guò)監(jiān)測(cè)從上述兩個(gè)傳感器測(cè)出的加速度之間的差別，本發(fā)明的系統(tǒng)能夠檢測(cè)在轉(zhuǎn)向操縱中的臨界狀態(tài)。例如，通過(guò)對(duì)上述加速度差別與一個(gè)預(yù)定的閾值進(jìn)行比較，或通過(guò)對(duì)肩部傳感器監(jiān)測(cè)的曲線與存儲(chǔ)在一個(gè)上述存儲(chǔ)元件中的基準(zhǔn)曲線進(jìn)行(點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的)比較，可以檢測(cè)出上述臨界狀態(tài)。規(guī)定的基準(zhǔn)加速度曲線或從加速度曲線導(dǎo)出的參數(shù)的規(guī)定的參數(shù)閾值可以分別以暫時(shí)或永久方式存儲(chǔ)在處理單元的一個(gè)易失性存儲(chǔ)元件或永久性存儲(chǔ)元件中?；鶞?zhǔn)曲線或閾值參數(shù)可以在系統(tǒng)的設(shè)立階段中被存儲(chǔ)，并可以由系統(tǒng)的每個(gè)加速度傳感器產(chǎn)生。
通過(guò)比較來(lái)自與一輛車的不同輪胎相關(guān)的傳感器的信號(hào)，可以取的得其它信息。例如，為了完全監(jiān)測(cè)車輛的制動(dòng)，可以進(jìn)行來(lái)自車輛前輪胎的傳感器的信號(hào)和來(lái)自車輛后輪胎的傳感器的信號(hào)之間的比較。在來(lái)自設(shè)在車輛不同輪胎中的傳感器的信號(hào)之間的比較的另一個(gè)實(shí)例可以在轉(zhuǎn)向狀態(tài)中完成，其中可以進(jìn)行來(lái)自車輛一側(cè)的輪胎的信號(hào)與來(lái)自車輛另一側(cè)的輪胎的信號(hào)的比較。
不同的加速度曲線是在汽車在道路上行駛中，最好在輪胎的每轉(zhuǎn)上取得。曲線(或從曲線的特征部分導(dǎo)出的參數(shù)的值，例如峰值)可以被暫時(shí)存儲(chǔ)以進(jìn)行彼此的比較。另外，在輪胎的一轉(zhuǎn)中取得或?qū)С龅那€或參數(shù)可以與在輪胎前面的轉(zhuǎn)中或在輪胎前面部分與地面的接觸中(見圖2)取得或?qū)С龅那€或參數(shù)進(jìn)行比較。按照這種方式，可以進(jìn)行對(duì)車輛性能的完全監(jiān)測(cè)。另外通過(guò)比較在不同時(shí)間(例如每月進(jìn)行)由傳感器信號(hào)產(chǎn)生的不同曲線或參數(shù)，也可檢測(cè)出在輪胎壽命中(例如，由于輪胎的磨損或結(jié)構(gòu)改變引起的)主要變化。
監(jiān)測(cè)點(diǎn)的加速度最好可以與車輛的其它信息如車輛的速度和/或輪胎壓力相結(jié)合。
權(quán)利要求
1.一種在行駛中監(jiān)測(cè)輪胎(1)的方法，所述輪胎具有胎面區(qū)域(T)，所述方法包括以下步驟-獲取及至少暫時(shí)地存儲(chǔ)第一曲線，該第一曲線代表所述輪胎的胎面區(qū)域(T)的位于所述輪胎的一個(gè)子午線斷面上的第一點(diǎn)(11，12，13)的加速度分布圖；-獲取及至少暫時(shí)地存儲(chǔ)第二曲線，該第二曲線代表所述輪胎的胎面區(qū)域的基本位于上述子午線斷面上的第二點(diǎn)(11，12，13)的加速度分布圖；-比較所述第一和第二曲線或從其導(dǎo)出的參數(shù)，以便確定所述輪胎的動(dòng)態(tài)性狀。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括以下步驟-獲取及至少暫時(shí)存儲(chǔ)至少一第三曲線，該第三曲線代表所述輪胎的胎面區(qū)域基本位于上述子午線斷面上的第三點(diǎn)(11，12，13)的加速度分布圖。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述比較步驟包括比較第一、第二和第三曲線，或從其導(dǎo)出的參數(shù)。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述第一點(diǎn)位于所述胎面區(qū)域的第一肩區(qū)。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述第二點(diǎn)位于所述輪胎的與第一肩區(qū)關(guān)于所述輪胎的赤道平面相對(duì)的第二肩區(qū)中。
6.如權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述第三點(diǎn)基本位于所述輪胎的赤道平面上。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述第一、第二和第三點(diǎn)位于所述輪胎的內(nèi)表面上。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述比較步驟包括比較第一曲線的特征峰值之間的距離和第二曲線的相應(yīng)峰值之間的距離。
9.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述比較步驟包括對(duì)于所述輪胎的一整轉(zhuǎn)逐點(diǎn)地比較所述第一和第二曲線。
10.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述比較步驟包括比較所述第一曲線的至少一個(gè)特征峰值與所述第二曲線的相應(yīng)的至少一個(gè)峰值。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于所述比較步驟包括比較第一曲線的至少一個(gè)峰值的幅度與第二曲線的所述相應(yīng)的至少一個(gè)峰值的幅度。
12.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述比較步驟包括比較第一曲線的至少一部分下的面積與第二曲線的相應(yīng)部分下的面積。
13.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述比較步驟包括比較第一曲線的至少一部分的寬度與第二曲線的相應(yīng)部分的寬度。
14.一種輪胎(1)，它包括位于所述輪胎的第一圓周位置上的至少一個(gè)第一傳感器組(21，22，23)，所述第一傳感器組包括-一個(gè)第一加速度傳感器(11，12，13)，與所述輪胎的胎面區(qū)域(T)的位于所述輪胎的一個(gè)子午線斷面上的第一點(diǎn)相關(guān)；-至少一個(gè)第二加速度傳感器(11，12，13)，與所述輪胎的胎面區(qū)域的基本位于所述子午線斷面上的第二點(diǎn)相關(guān)。
15.如權(quán)利要求14所述的輪胎，其特征在于所述第一傳感器組包括至少一個(gè)與所述輪胎的胎面區(qū)域的基本位于所述子午線斷面上的第三點(diǎn)相關(guān)的第三加速度傳感器(11，12，13)。
16.如權(quán)利要求14或15所述的輪胎，其特征在于所述第一點(diǎn)位于所述胎面區(qū)域的第一肩區(qū)內(nèi)。
17.如權(quán)利要求14至16中任一項(xiàng)所述的輪胎，其特征在于所述第二點(diǎn)位于所述胎面區(qū)域的關(guān)于所述輪胎的赤道平面與第一肩區(qū)相對(duì)的第二肩區(qū)內(nèi)。
18.如權(quán)利要求15至17中任一項(xiàng)所述的輪胎，其特征在于所述第三點(diǎn)基本位于所述輪胎的赤道平面上。
19.如權(quán)利要求14至18中任一項(xiàng)所述的輪胎，其特征在于所述第一、第二和第三點(diǎn)位于所述輪胎的內(nèi)表面上。
20.如權(quán)利要求14至19中任一項(xiàng)所述的輪胎，其特征在于所述第一、第二和第三點(diǎn)不重合一個(gè)不大于5°的角。
21.如權(quán)利要求20所述的輪胎，其特征在于所述第一、第二和第三點(diǎn)不重合一個(gè)不大于3°的角。
22.如權(quán)利要求21所述的輪胎，其特征在于所述第一，第二和第三點(diǎn)不重合一個(gè)不大于1°的角。
23.如權(quán)利要求14至22中任一項(xiàng)所述的輪胎，其特征在于所述第一和第二點(diǎn)與輪胎赤道平面的距離為胎面總寬度的15％和30％之間。
24.如權(quán)利要求23所述的輪胎，其特征在于所述距離為胎面總寬度的18％和28％之間。
25.如權(quán)利要求24所述的輪胎，其特征在于所述距離為胎面總寬度的20％和25％之間。
26.如權(quán)利要求14至25中任一項(xiàng)所述的輪胎，其特征在于還包括至少一個(gè)第二傳感器組(21，22，23)，位于所述輪胎的一個(gè)第二圓周位置上，與所述第一圓周位置相隔一個(gè)預(yù)定的角度。
27.如權(quán)利要求26所述的輪胎，其特征在于還包括至少一個(gè)第三傳感器組(21，22，23)，所述第一、第二和第三傳感器組彼此相隔基本相同的角度。
28.如權(quán)利要求14至27中任一項(xiàng)所述的輪胎，其特征在于每個(gè)所述加速度傳感器包括一個(gè)處理單元。
29.一種車輪，它包括一個(gè)輪圈和一個(gè)如權(quán)利要求14至28中任一項(xiàng)所述的輪胎。
30.如權(quán)利要求29所述的車輪，其特征在于包括與所述輪圈相關(guān)的另一個(gè)加速度傳感器。
31.一種用于在行駛中監(jiān)測(cè)輪胎(1)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)輪胎(1)，該輪胎包括至少一個(gè)第一傳感器組(21，22，23)和一個(gè)與至少所述第一傳感器組配合工作的接收裝置，所述第一傳感器組包括-一個(gè)第一加速度傳感器(11，12，13)，與所述輪胎的胎面區(qū)域(T)的第一點(diǎn)相關(guān)，位于所述輪胎的一個(gè)子午線斷面上；-至少一個(gè)第二加速度傳感器(11，12，13)，與所述輪胎的第二點(diǎn)相關(guān)，基本位于所述子午線斷面上。
32.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其特征在于所述接收裝置包括一個(gè)接收器和一個(gè)處理單元。
33.如權(quán)利要求31或32所述的系統(tǒng)，其特征在于所述輪胎是如權(quán)利要求9至21中任一項(xiàng)所述的輪胎。
34.一種用于控制車輛的方法，它包括以下步驟-在安裝在車輛上的至少一個(gè)輪胎(1)中設(shè)置至少一個(gè)第一傳感器組(21，22，23)，該第一傳感器組包括至少一個(gè)與所述輪胎的胎面區(qū)域(T)的第一點(diǎn)相關(guān)的第一加速度傳感器(11，12，13)和至少一個(gè)與所述胎面區(qū)域的第二點(diǎn)相關(guān)的第二加速度傳感器(11，12，13)，所述第一和第二點(diǎn)基本位于所述輪胎的同一子午線斷面上；-獲取及至少暫時(shí)存儲(chǔ)來(lái)自所述第一加速度傳感器的至少一個(gè)第一加速度曲線和來(lái)自所述第二加速度傳感器的至少一個(gè)第二加速度曲線；-比較所述第一和第二加速度曲線或從其導(dǎo)出的參數(shù)；-根據(jù)上述比較識(shí)別所述車輛的操縱。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于還包括下述步驟；-根據(jù)上述比較揭示在上述操縱中是否正在達(dá)到臨界狀態(tài)；-如果正在達(dá)到臨界狀態(tài)，則產(chǎn)生一個(gè)適于引起控制車輛的反作用的信號(hào)。
36.如權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，其特征在于所述信號(hào)適于啟動(dòng)對(duì)車輛駕駛者的警告。
37.如權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，其特征在于所述信號(hào)適于啟動(dòng)車輛的自動(dòng)控制系統(tǒng)。
全文摘要
一種在行駛中用于監(jiān)測(cè)輪胎性能的方法，該方法包括以下步驟，獲取及至少暫時(shí)地存儲(chǔ)第一曲線，該第一曲線代表所述輪胎的胎面區(qū)域的位于輪胎的一個(gè)子午線斷面上的第一點(diǎn)的加速度分布圖；獲取及至少暫時(shí)地存儲(chǔ)至少一個(gè)第二曲線，該第二曲線代表輪胎的胎面區(qū)域的基本位于上述子午線斷面上的第二點(diǎn)的加速度分布圖；比較所述第一和第二曲線或從其導(dǎo)出的參數(shù)；根據(jù)上述比較確定所述輪胎的性狀。
文檔編號(hào)B60T8/00GK1649764SQ03809542
公開日2005年8月3日 申請(qǐng)日期2003年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月28日
發(fā)明者馬斯莫·布魯薩羅斯克, 安娜·P·菲奧拉萬(wàn)提, 費(fèi)德里科·曼科蘇 申請(qǐng)人:倍耐力輪胎公司