專利名稱：根據(jù)應(yīng)力確定輪胎特性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輛，并涉及道路作用在車輛輪胎上的力的測(cè)量。
本發(fā)明還涉及用于車輛制動(dòng)器的防鎖緊控制或驅(qū)動(dòng)車輪的防滑控制，車輛軌跡控制或輪胎壓力的控制或監(jiān)視的其他形式的各種電子輔助裝置。
為了控制車輛的操縱，必需確定一些運(yùn)行參數(shù)。例如，為了減少車輪的縱向滑動(dòng)，開(kāi)發(fā)了滑動(dòng)限制系統(tǒng)(A.B.S，A.S.R)。這些系統(tǒng)可以根據(jù)由每一個(gè)車輪回轉(zhuǎn)速度的變化而造成滑動(dòng)的變化，調(diào)制由發(fā)動(dòng)機(jī)或制動(dòng)器傳遞給車輪的扭矩。為了確定傳送給道路的扭矩的變化，提出了測(cè)量輪胎側(cè)壁的扭轉(zhuǎn)(圓周方向的角度變形)。這種從回轉(zhuǎn)速度變化推導(dǎo)可以比直接的測(cè)量更精細(xì)地控制滑動(dòng)限制系統(tǒng)。
為了保證車輛實(shí)際上遵循司機(jī)所希望的軌跡行駛，還可以使用影響制動(dòng)器或加在車輪上的驅(qū)動(dòng)功率的系統(tǒng)(例如E.S.P.)。為了做到這點(diǎn)，一般要同時(shí)測(cè)量偏轉(zhuǎn)速度(車輛圍繞垂直軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)速度)、滾動(dòng)速度、車輛的橫向加速度和司機(jī)加在方向盤上的角度位置。
本發(fā)明從觀察所有道路作用在車輛上的力都通過(guò)車輪傳遞這點(diǎn)出發(fā)。這些力的平衡就形成了車輛的加速度。因此，確定所有這些力可以省去上述的各種傳感器，或補(bǔ)充這些傳感器，以得到完整的信息。
本發(fā)明的方法基于下列事實(shí)即作用在輪胎外胎面和道路之間的力使胎邊應(yīng)力產(chǎn)生巨大和可再現(xiàn)地改變。如果在輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，可以實(shí)時(shí)地單獨(dú)測(cè)量這些應(yīng)力，則可以知道在每一個(gè)時(shí)刻作用在輪胎上的力的方向和大小，以及輪胎產(chǎn)生的自對(duì)準(zhǔn)扭矩的符號(hào)和大小。
根據(jù)輪胎設(shè)計(jì)和工作模式的不同，當(dāng)受約束時(shí)，輪胎中產(chǎn)生的變形和內(nèi)應(yīng)力取決于其充氣壓力。因此，充氣壓力是這里提出的方法的參數(shù)中的一個(gè)參數(shù)。這個(gè)壓力可以通一個(gè)專門的測(cè)量裝置知道，該測(cè)量裝置與本發(fā)明的測(cè)量是獨(dú)立的。其一個(gè)例子為壓力傳感器，這個(gè)壓力還可通過(guò)對(duì)測(cè)量應(yīng)力進(jìn)行特殊處理而得到。
在實(shí)際使用的條件下，車輪的外傾角是經(jīng)常改變的。這導(dǎo)致輪胎的變形和胎邊中的應(yīng)力分布的改變，該外傾角是本發(fā)明的方法的一個(gè)參數(shù)。該外傾角可通過(guò)表面的測(cè)量裝置知道，該測(cè)量裝置與本發(fā)明的測(cè)量獨(dú)立，其一個(gè)例子為外傾角傳感器。這個(gè)外傾角也可以從胎邊測(cè)量應(yīng)力的特殊處理中獲得。
本發(fā)明提出了一種確定下列特性中選擇至少一種特性的方法道路作用在輪胎接觸區(qū)域上的合力的三個(gè)分力，由輪胎產(chǎn)生的自對(duì)準(zhǔn)扭矩，外傾角和壓力；所述特性是從位于一個(gè)胎邊的空間中的至少三個(gè)固定點(diǎn)處的應(yīng)力的至少一個(gè)測(cè)量推導(dǎo)而出來(lái)的。最好，所述的至少三個(gè)空間中的固定點(diǎn)為·一個(gè)點(diǎn)相應(yīng)于接觸區(qū)域中心的方位角，或與接觸區(qū)域相反的點(diǎn)的方位角；·另外二個(gè)點(diǎn)與通過(guò)接觸區(qū)域中心的垂直平面對(duì)稱。
本發(fā)明的基本部分涉及測(cè)量剪切應(yīng)力的情況。然而，這種方法不是限制性的，其他應(yīng)力的測(cè)量，例如在相同位置上觀察到的撓曲或壓縮應(yīng)力，也可以確定同樣的特性。
在優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明提出計(jì)算在胎邊的圓周方向的剪切應(yīng)力。剪切應(yīng)力的測(cè)量可以在胎體固定在由揚(yáng)式模量相當(dāng)高(最好在10％應(yīng)變下大于5Mpa)的橡膠零件制成的胎邊中的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行。例如，可將傳感器安裝在疊加在胎邊鋼絲上的橡膠組成部分上，如附圖所示那樣。然而，根據(jù)輪胎設(shè)計(jì)的不同，這只是許多種可能的方式中的一種特定的情況。
本說(shuō)明的其余部分利用附圖來(lái)更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明，其中

圖1為一個(gè)輪胎的透視圖，其上確定了理解本發(fā)明有用的一些規(guī)則。圓周方向剪切應(yīng)力相應(yīng)于在徑向方向(圖中用r表示)和圓周方向(圖中用“c”表示)之間的剪切應(yīng)力。該剪切應(yīng)力用σrs表示；圖2a和2b表示垂直分力FZ對(duì)應(yīng)力σrs的影響，—其中，實(shí)線相應(yīng)于垂直負(fù)荷為400daN，—虛線相應(yīng)于垂直負(fù)荷為500daN，和—點(diǎn)劃線相應(yīng)于垂直負(fù)荷為300daN；圖3a和3b表示分力Fx對(duì)應(yīng)力σrs的影響，—其中，實(shí)線相應(yīng)于垂直負(fù)荷為400daN，并沒(méi)有任何力Fx，—虛線相應(yīng)于垂直負(fù)荷為400daN和力Fx為-400daN(制動(dòng))，和，—點(diǎn)劃線相應(yīng)于垂直負(fù)荷400daN和力Fx為400daN(驅(qū)動(dòng))；圖4a和4b表示分力Fy對(duì)應(yīng)力σrs的影響，—其中，實(shí)線相應(yīng)于垂直負(fù)荷為400daN，沒(méi)有力Fy，—虛線相應(yīng)于垂直負(fù)荷為400daN，力Fy為280daN，和—點(diǎn)劃線相應(yīng)于垂直負(fù)荷為400daN，力Fy為-280daN；圖5表示當(dāng)加入外傾角時(shí)輪胎的變形；圖6a和6b表示外傾角對(duì)剪切應(yīng)力信號(hào)的影響，—其中，實(shí)線相應(yīng)于垂直負(fù)荷為400daN，沒(méi)有力Fx和Fy，并且外傾角為零；—虛線相應(yīng)于垂直負(fù)荷為400daN，外傾角為2°；—點(diǎn)劃線相應(yīng)于垂直負(fù)荷為400daN，外傾角為4°；圖7表示神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)；圖8表示傳遞函數(shù)的例子；圖9a和9b表示如果充氣壓力改變，可以考慮輪胎充氣壓力的結(jié)構(gòu)的二個(gè)例子；圖10表示剪切應(yīng)力傳感器的一個(gè)例子，它由裝備著二個(gè)應(yīng)變片的倒T字形測(cè)試體組成；圖11和12表示將圖7所示的傳感器安裝在輪胎胎邊區(qū)域中的一個(gè)例子；圖13表示原始和濾波的時(shí)間信號(hào)；圖14表示根據(jù)時(shí)間信號(hào)辨識(shí)通過(guò)接觸區(qū)域的情況；圖15表示利用一個(gè)傳感器和一個(gè)模型工作的一個(gè)例子；
圖16表示利用三個(gè)傳感器和一個(gè)模型工作的一個(gè)例子；圖17表示利用三個(gè)傳感器和二個(gè)模型工作的一個(gè)例子，—其中，實(shí)線所示位置表示進(jìn)行用作模型1的輸入的測(cè)量的方位角，—虛線所示的位置表示進(jìn)行用作模型2的輸入的測(cè)量的方位角，和—C1，C2和C3表示在輪胎的胎邊上的傳感器的方位角位置。
所述方法基于下列事實(shí)即加在接觸區(qū)域輪胎上的每一個(gè)力都使胎邊的剪切應(yīng)力改變?，F(xiàn)考慮安裝在車輪上的充氣輪胎的情況，在該輪胎的第一個(gè)胎邊的一個(gè)點(diǎn)A表示在胎邊高度。在第二個(gè)胎邊上，在與A相同的方位角和相同的半徑上，選擇一個(gè)點(diǎn)B。在輪胎上不加任何力的情況下，作為輪胎-車輪組件的回轉(zhuǎn)角度的函數(shù)的剪切應(yīng)力為常數(shù)，并相當(dāng)于殘余充氣應(yīng)力。
當(dāng)輪胎受力作用時(shí)，對(duì)于所述力的每一個(gè)分力有下列影響·垂直分力(以Fz表示)將輪胎壓在地面上，通過(guò)形成接觸區(qū)域，當(dāng)裝配組件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其導(dǎo)致在點(diǎn)A處的剪切應(yīng)力改變。圖2a和2b分別表示在點(diǎn)A和點(diǎn)B上的剪切應(yīng)力與該二個(gè)點(diǎn)的方位角的函數(shù)關(guān)系。輪胎帶通過(guò)側(cè)壁與胎邊連接。所加的垂直分力的增加導(dǎo)致車輪相對(duì)輪胎帶的垂直位移。在接觸區(qū)域的入口和出口，側(cè)壁在相反方向剪切胎邊。還值得注意，在接觸區(qū)域中心的方位角，以及與接觸區(qū)域中心相反的點(diǎn)上，剪切應(yīng)力保持為零。
·在滾動(dòng)方向的水平分力(用Fx表示)由加在車輪上的驅(qū)動(dòng)或制動(dòng)扭矩產(chǎn)生。這要求車輪相對(duì)于輪胎帶轉(zhuǎn)動(dòng)。輪胎帶形成側(cè)壁，并在所有的方位角上剪切胎邊。圖3a和3b通過(guò)表示點(diǎn)A和B處的剪切應(yīng)力與該二點(diǎn)的方位角的函數(shù)關(guān)系，表示所加的力的分力Fx的影響。當(dāng)施加正向力Fx(驅(qū)動(dòng)扭矩)時(shí)，剪切應(yīng)力在二個(gè)胎邊的所有方位角上減小。當(dāng)施加負(fù)的力Fx(制動(dòng)扭矩)時(shí)，剪切應(yīng)力在二個(gè)胎邊的所有方位角上增大。
·橫向方向上的水平分力(用Fy表示)主要造成二個(gè)胎邊之間的差別，圖4a和4b通過(guò)表示點(diǎn)A和B處的剪切應(yīng)力與其方位角的函數(shù)關(guān)系，表示這種形式的約束的影響。在正的Fy約束的情況下，一個(gè)胎邊在接觸區(qū)域的入口側(cè)的剪切應(yīng)力增加，而在出口側(cè)的剪切應(yīng)力減小。另一個(gè)胎邊在接觸區(qū)域入口側(cè)的剪切應(yīng)力減小，而在出口側(cè)增加。與加負(fù)載的情況相反，當(dāng)加力Fy時(shí)，在方位角為180°和0°的點(diǎn)的相反方向上，剪切應(yīng)力變化。
嚴(yán)格地說(shuō)，自對(duì)準(zhǔn)扭矩N(圍繞垂直軸線的力矩)不是要施加的力。結(jié)果是，分力Fx，F(xiàn)y和Fz加在接觸區(qū)域上。如果分力Fx，F(xiàn)y和Fz的合力作用點(diǎn)不是接觸區(qū)域的中心，則這個(gè)合力產(chǎn)生一個(gè)圍繞Oz的力矩。這個(gè)力矩為自對(duì)準(zhǔn)力矩。這個(gè)力矩的存在主要要求接觸區(qū)域圍繞著Oz轉(zhuǎn)動(dòng)。這個(gè)影響的結(jié)果是，相對(duì)于自對(duì)準(zhǔn)扭矩為零的情況，在接觸區(qū)域中心的方位角處的一胎邊的剪切應(yīng)力增加，而在同一個(gè)方位角上的另一個(gè)胎邊的剪切應(yīng)力減少。
當(dāng)外傾角加在輪胎上時(shí)，二個(gè)胎邊的情況不同。簡(jiǎn)單地說(shuō)，如果一個(gè)胎邊承受的負(fù)荷比另一個(gè)胎邊大，則什么事情都會(huì)發(fā)生。圖5表示沒(méi)有外傾角和帶有外傾角γ時(shí)，接觸區(qū)內(nèi)的一部分輪胎的橫截面的比較情況。這也造成接觸區(qū)域的微小橫向位移，從而引起在Y方向的一個(gè)推力。圖6a和6b表示在二個(gè)胎邊中剪切應(yīng)力的改變。在超載的胎邊(點(diǎn)A)上，改變與負(fù)荷增加的改變相同，在另一個(gè)胎邊(點(diǎn)B)上，改變與所支承的負(fù)荷的減小相適應(yīng)。如果已知相對(duì)于胎邊和相對(duì)于方位角的信號(hào)改變?yōu)槠鏀?shù)次，則與Fy的影響相同，可以將外傾角的影響與Fx，F(xiàn)z或N形式的影響區(qū)別開(kāi)來(lái)。圖4和圖6(a與b)還表示，F(xiàn)y和一外傾角的影響不同。因此，可以建立應(yīng)力信號(hào)和外傾角之間的明確的關(guān)系。然后，可以利用胎邊中應(yīng)力的測(cè)量，計(jì)算輪胎工作的外傾角的值。
輪胎的表觀剛度來(lái)源自氣胎性能(來(lái)自充氣壓力)和結(jié)構(gòu)剛度(輪胎的結(jié)構(gòu)剛度)。測(cè)量的應(yīng)力信號(hào)本身也包含氣胎分力和結(jié)構(gòu)分力。例如，充氣至2巴和沿著Z軸加400daN負(fù)荷的輪胎的應(yīng)力信號(hào)，與同一個(gè)輪胎在2.5巴和500daN負(fù)荷下輸出的應(yīng)力信號(hào)不同。這個(gè)差別與結(jié)構(gòu)影響相適應(yīng)，并可借以計(jì)算輪胎的充氣壓力。
當(dāng)充氣壓力改變時(shí)，聯(lián)系施加的力和應(yīng)力信號(hào)的關(guān)系數(shù)量上改變，但其性質(zhì)不改變。胎邊中的應(yīng)力受壓力和負(fù)荷的影響。負(fù)荷的壓力由氣胎性質(zhì)(即取決于充氣壓力)造成的影響，和由結(jié)構(gòu)性質(zhì)(即輪胎及其附件的結(jié)構(gòu)材料)造成的影響構(gòu)成。當(dāng)壓力改變時(shí)，結(jié)構(gòu)性質(zhì)不改變，因此可以得到關(guān)于壓力的信息。
為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，首先在假設(shè)充氣壓力固定不變的情況下，來(lái)說(shuō)明該方法，同樣，為了使說(shuō)明更清楚，下面考慮外傾角為常數(shù)和零，并且只討論涉及這個(gè)參數(shù)的最有興趣的情況。
在繼續(xù)詳細(xì)說(shuō)明應(yīng)力測(cè)量至少是在空間中的二個(gè)固定點(diǎn)進(jìn)行的幾個(gè)例子之前，應(yīng)注意至少有一種情況，在一個(gè)胎邊的應(yīng)力測(cè)量可以計(jì)算合力中的一個(gè)分力。從圖2a，2b，3a，3b，4a和4b中可看出，加在接觸區(qū)域中的分力Fy或Fz對(duì)在與接觸區(qū)域(方位角為0°)相反的方位角上測(cè)量的剪切應(yīng)力沒(méi)有影響。在這個(gè)點(diǎn)上的剪切應(yīng)力測(cè)量可以計(jì)算加在接觸區(qū)域上的力的分力Fx。
當(dāng)施加混合了分力Fx，F(xiàn)y和Fz的約束時(shí)，則上述的對(duì)圓周方向的剪切應(yīng)力的影響疊加。所提出的方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，它可以將所加的約束的每一個(gè)分力的影響分開(kāi)，因此可以計(jì)算這些分力中的每一個(gè)分力。
為了進(jìn)行這種分離，所用的方法部分地基于與輪胎的自然對(duì)稱性相適應(yīng)的明顯的同等特性。
方位角θ定義為分析胎邊的圓周方向剪切應(yīng)力的角度。方位角的原點(diǎn)在接觸區(qū)域中心的相反一側(cè)上。因此，接觸區(qū)域中心的方位角為180°。
作為方位角函數(shù)的應(yīng)力信號(hào)s(θ)可以分成二個(gè)信號(hào)sp(θ)和si(θ)，它們是s(θ)＝sp(θ)+si(θ)，si(180+θ)＝-si(180-θ)，sp(180+θ)＝sp(180-θ)，式中si稱為s的奇數(shù)部分，sp稱為s的偶數(shù)部分。
同樣，若s1(θ)和s2(θ)為與在輪胎的每一側(cè)測(cè)量的圓周方向剪切應(yīng)力有關(guān)的信號(hào)，則可得到下式
sp(θ)=s1(θ)+s2(θ)2,]]>sp(θ)=s1(θ)-s2(θ)2]]>式中，sp稱為與胎邊有關(guān)的偶數(shù)部分，si稱為與胎邊有關(guān)的奇數(shù)部分。
應(yīng)當(dāng)注意，這種根據(jù)胎邊的同等性能劃分同樣可以應(yīng)用于si和sp。然后，根據(jù)在每一個(gè)胎邊上進(jìn)行的測(cè)量可得到4個(gè)信號(hào)sii，sip，spi，spp。
由于其方位的關(guān)系，力Fx，F(xiàn)y，F(xiàn)z和自對(duì)準(zhǔn)扭矩N與一定的對(duì)稱性有聯(lián)系。特別是，可以利用這個(gè)原理去隔斷力的分疊對(duì)輪胎的影響。
這樣，根據(jù)觀察(圖2a，2b，3a，3b，4a和4b)，信號(hào)·spp為主要與力Fx有聯(lián)系，·sii主要與力Fy有聯(lián)系，·sip主要與力Fz有聯(lián)系。
所用的對(duì)稱性還可以確認(rèn)，信號(hào)spi主要與自對(duì)準(zhǔn)扭矩N有聯(lián)系。
根據(jù)這些觀察，這里說(shuō)明的方法提出在至少是輪胎的一側(cè)上，進(jìn)行胎邊圓周方向剪切應(yīng)力的測(cè)量。通過(guò)數(shù)字運(yùn)算(在各種方位角進(jìn)出的測(cè)量的線性或非線性組合)，這些測(cè)量可以計(jì)算在某些方位角時(shí)的信號(hào)sip，spi，spp和sii的值，從而可以評(píng)估所加力的分力。
為了搞清楚該方法，這里提供一些使用該方法的一些原理。這些例子不是包羅一切無(wú)遺漏的，也不會(huì)限制上述方法的應(yīng)用。
現(xiàn)在只考慮在一個(gè)胎邊上進(jìn)行測(cè)量的情況。
例1本例子的目的是要根據(jù)在三個(gè)方位角上，對(duì)輪胎一個(gè)胎邊的圓周方向剪切應(yīng)力的測(cè)量，來(lái)計(jì)算加在接觸區(qū)域的力的分力和自對(duì)準(zhǔn)扭矩。測(cè)量的方位角按下述方法選擇·一個(gè)方位角相應(yīng)于接觸區(qū)域的中間或與接觸區(qū)域相反的點(diǎn)的方位角，(方位角為180°)。設(shè)Vc為在這個(gè)點(diǎn)測(cè)量的值。
·其他二個(gè)方位角與接觸區(qū)域的中心的方位角對(duì)稱，(180°+α°和180°-α°)。設(shè)V1和V2為在這些點(diǎn)測(cè)量的值。
根據(jù)以上的觀察·V2-V1可以計(jì)算在接觸區(qū)域入口和出口之間的平衡。這個(gè)值主要與分力Fz有聯(lián)系。Fz的計(jì)算由fz(r2V2-r1V1)給出，式中，r1和r2為正的實(shí)系數(shù)，fz為單調(diào)的連續(xù)函數(shù)。
·Vc-(V1+V2)可以計(jì)算通過(guò)接觸區(qū)域和在接觸區(qū)域外面之間的差別。結(jié)果主要與Fy有聯(lián)系。Fy的計(jì)算值fy(scVc-(s1V1+s2V2))給出，式中s1，s2和sc為正的實(shí)系數(shù)，fy為單調(diào)的連續(xù)函數(shù)。
·Vc+V1+V2指示胎邊的總的剪切。這個(gè)值主要與所加力的分力Fx有聯(lián)系。Fx的計(jì)算由fx(ucVc+u1V1+u2V2)給出，式中u1，u2，uc為正的實(shí)系數(shù)，fx為單調(diào)的連續(xù)函數(shù)。
在這個(gè)例子中，根據(jù)圓周方向剪切應(yīng)力的三個(gè)測(cè)量，計(jì)算四個(gè)分力(Fx，F(xiàn)y，F(xiàn)z和N)。的確，有這種情況，即自對(duì)準(zhǔn)扭矩直接和只取決于分力Fx，F(xiàn)y和Fz。然后，也可計(jì)算該扭矩。在自對(duì)準(zhǔn)扭矩取決于其他參數(shù)的情況下，為了正確計(jì)算所述的四個(gè)分力，必需在更大數(shù)目的方位角上，測(cè)量胎邊的圓周方向剪切應(yīng)力。
例2本例子的目的是要根據(jù)在5個(gè)方位角上測(cè)量的在輪胎一側(cè)上的胎邊的圓周方向剪切應(yīng)力，來(lái)計(jì)算加在接觸區(qū)域上的力的分力和自對(duì)準(zhǔn)扭矩。測(cè)量方位角按以下方法選擇·一個(gè)方位角相應(yīng)于接觸區(qū)域的中間(方位角180°)或與接觸區(qū)域相反的點(diǎn)的方位角(方位角為0°)。設(shè)Vc為在這個(gè)點(diǎn)測(cè)量的值。
·其他二個(gè)方位角與接觸區(qū)域的中心的方位角對(duì)稱，(180°+α°和180°-α°)。設(shè)V1和V2為在這些點(diǎn)測(cè)量的值。
·最后二個(gè)方位角相對(duì)于接觸區(qū)域的中心的方位角對(duì)稱，(180°+β°和180°-β°)，設(shè)V3和V4為在這些點(diǎn)測(cè)量的值。
在這種情況下，包括自對(duì)準(zhǔn)扭矩不僅僅是取決于分力Fx，F(xiàn)y和Fz的情況，性質(zhì)相同，但比例1中所示點(diǎn)稍微復(fù)雜的組合，可以確定分力Fx，F(xiàn)y，F(xiàn)z和N。
現(xiàn)在來(lái)考慮在二個(gè)胎邊進(jìn)行測(cè)量的情況。
例3本例子的目的是要根據(jù)在每一個(gè)胎邊上的二個(gè)方位角上測(cè)量的輪胎二個(gè)胎邊的圓周方向的剪切應(yīng)力，計(jì)算加在接觸區(qū)域上的力的分力和自對(duì)準(zhǔn)扭矩。測(cè)量方位角相對(duì)于接觸區(qū)域中心的方位角對(duì)稱地選擇(180°+α°和180°-α°)。這樣可以計(jì)算Fx，α必需不等于0°或180°。設(shè)V11和V21為在第一個(gè)胎邊的這些方位角上測(cè)量的值，而V12和V22為在第二個(gè)胎邊的這些方位角上測(cè)量的值。
利用這四個(gè)值，可以通過(guò)使用根據(jù)與方位角有關(guān)和與胎邊有關(guān)的比率進(jìn)行的分解，確定分力·V11+V22+V21+V22給出與方位角有關(guān)和與胎邊有關(guān)的偶數(shù)分量。因此，這個(gè)組合直接與Fx有聯(lián)系。Fx的計(jì)算由fx(a1V11+a2V21+b1V12+b2V22)給出，式中，a1，a2，b1和b2為正的實(shí)系數(shù)，fx為單調(diào)連續(xù)函數(shù)；·V11+V12-(V21-+V22)給出與方位角有關(guān)的函數(shù)和與胎邊有關(guān)的偶數(shù)分量。因此，這個(gè)組合直接與Fz有聯(lián)系。Fz的計(jì)算由fz(c1V11-c2V21+d1V12-d2V22)給出，式中c1，c2，d1和d2為正的實(shí)系數(shù)，fz為單調(diào)連續(xù)函數(shù)；·V11-V12+(V21-V22)給出與方位角有關(guān)的偶數(shù)和與胎邊有關(guān)的奇數(shù)分量。因此，這個(gè)組合直接與N有聯(lián)系。N的計(jì)算由fn(e1V11+e2V21-f1V12-f2V22)給出，式中，e1，e2，f1和f2為正的實(shí)系數(shù)，fn為單調(diào)的連續(xù)函數(shù)；·V11-V12-(V21-V22)給出與方位角有關(guān)的奇數(shù)與胎邊有關(guān)的奇數(shù)分量。因此，這個(gè)組合直接與Fy有聯(lián)系。Fy的計(jì)算由實(shí)系數(shù)fy(g1V11-g2V21-h1V12+h2V22)給出，式中，g1，g2，h1和h2為正的實(shí)系數(shù)，fy為單調(diào)的連續(xù)函數(shù)。
這種形式的結(jié)構(gòu)可以最大限度地利用輪胎對(duì)稱性，并且當(dāng)重新構(gòu)造加在接觸區(qū)域的約束的分量時(shí)，精度非常好。
例4本例子的目的是要根據(jù)在每一個(gè)胎邊上的三個(gè)方位角處對(duì)輪胎二測(cè)的胎邊的圓周方向剪切應(yīng)力的測(cè)量計(jì)算加在接觸區(qū)域中的力的分力和自對(duì)準(zhǔn)扭距。測(cè)量方位角按以下方法選擇
·二個(gè)方位角相對(duì)于接觸區(qū)域中心的方位角對(duì)稱性地選擇(180°+α°和180°-α°)。設(shè)V11和V21為在第一個(gè)胎邊的這些方位角上測(cè)量的值，而V12和V22為在第二個(gè)胎邊的這些方位角上測(cè)量的值。
·一個(gè)方位角相應(yīng)于接觸區(qū)域的中心。設(shè)Vc1和Vc2為在這些方位角上測(cè)量的值。與接觸區(qū)域相反一側(cè)相應(yīng)的方位角也可同樣利用。
處理與例3的處理相同。Vc1和Vc2值允許信息有一定的冗余度，但以上分力Fx的所有計(jì)算都較好。
關(guān)于Fx的信息是借助Vc1和Vc2得到的，而關(guān)于Fz，F(xiàn)y和N的信息是使用V11，V12，V21和V22得到的?？梢允褂梅蛛x各種成分的另外的方法。
例5本例子的目的是要根據(jù)在每一個(gè)胎邊的4個(gè)方位角上，對(duì)輪胎兩側(cè)的胎邊圓周方向的剪切應(yīng)力的測(cè)量，計(jì)算加在接觸區(qū)域上的力的分力和自對(duì)準(zhǔn)扭矩。測(cè)量方位角以下述方法選擇·二個(gè)方位角相對(duì)于接觸區(qū)域中心的方位角對(duì)稱性地選擇(180°+α°和180°-α°)。設(shè)V11和V21為在第一個(gè)胎邊的這些方位角上測(cè)量的值，而V12和V22為在第二個(gè)胎邊的這些方位角上測(cè)量的值。
·一個(gè)方位角相對(duì)于接觸區(qū)域中心的方位角選擇(180°+β°)。β不等于α。設(shè)V31為在第一個(gè)胎邊的這個(gè)方位角上測(cè)量的值，V32為在第二個(gè)胎邊的這個(gè)方位角上測(cè)量的值；·一個(gè)方位角相應(yīng)于接觸區(qū)域的中心。設(shè)Vc1和Vc2為在這些方位角上測(cè)量的值。與接觸區(qū)域相反一側(cè)相應(yīng)的方位角也可同樣利用。
在這種情況下，可采用與情況3和4相同的處理，但考慮到信息的冗余度，處理的穩(wěn)定性和保持性應(yīng)更大。除了計(jì)算力的分力和扭矩N以外，這里所提出的應(yīng)力測(cè)量還可以在外傾角容易改變的情況下，計(jì)算外傾角。在這種情況下，困境包括確定由分力Fy和外傾角構(gòu)成的二個(gè)與方位角相關(guān)的奇數(shù)和與胎邊有關(guān)的奇數(shù)分量部分。
相對(duì)于接觸區(qū)域中心的二個(gè)不同角度上的測(cè)量可能評(píng)估作為方位角函數(shù)的信號(hào)的斜度，并將Fy的影響與外傾角影響區(qū)分開(kāi)來(lái)。在二個(gè)胎邊上進(jìn)行的剪切應(yīng)力測(cè)量可使相對(duì)于外傾角變化的計(jì)算更穩(wěn)定和一致，還可以計(jì)算外傾角。
上述例子所進(jìn)行的線性組合是非常初步的，只考慮了主要的影響。為了使力的分力計(jì)算更精確，和考慮輪胎的非線性性質(zhì)，所述方法利用更完善的傳遞函數(shù)，求取測(cè)量與力的計(jì)算的關(guān)系。在這方面，可以利用能夠在測(cè)量的量和選擇的特性值之間建立聯(lián)系的任何插值函數(shù)。使用訓(xùn)練基礎(chǔ)，(見(jiàn)下面)，可以確定插值函數(shù)的系數(shù)。
雖然，這里列舉的所有例子使用的測(cè)量方位角都是選擇的可以最大限度地利用輪胎的對(duì)稱性和便于重構(gòu)的，但因?yàn)樽銐驍?shù)目的測(cè)量的組合可以計(jì)算所加的約束的分量，因此，測(cè)量這些值時(shí)方位角位置的選擇時(shí)自由的(方位角不是必需對(duì)稱的)。在這種情況下，可以直接尋找給出分力Fx，F(xiàn)y，F(xiàn)z和N與在已知方位角上，在輪胎一側(cè)或二側(cè)上，對(duì)胎邊的圓周方向剪切應(yīng)力的測(cè)量的函數(shù)關(guān)系的函數(shù)。傳遞函數(shù)不再必須根據(jù)輪胎的力學(xué)分析，而是根據(jù)輪胎一側(cè)或二側(cè)上胎邊的圓周方向剪切應(yīng)力對(duì)其所受的力的響應(yīng)來(lái)確定。
不論測(cè)量方位角是根據(jù)物理分析選擇或更任意地決定的，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)似乎更適合于建立所進(jìn)行的測(cè)量和力的分力Fx，F(xiàn)y，F(xiàn)z和N之間的傳遞函數(shù)，如果適當(dāng)?shù)脑挘鈨A角也可以是要計(jì)算的量之一，并且可以出現(xiàn)在傳遞函數(shù)的輸出中。在最簡(jiǎn)單的應(yīng)用情況中，使用具有一個(gè)隱藏的神經(jīng)原的層和一個(gè)輸出神經(jīng)原的層的網(wǎng)絡(luò)可以適合作為建立測(cè)量的量與所加約束的分量的值之間聯(lián)系的插值函數(shù)。這些隱藏的神經(jīng)原使用一個(gè)δ形傳遞函數(shù)。輸出神經(jīng)原使用線性傳遞函數(shù)(圖7)。當(dāng)用作為一個(gè)近似的結(jié)構(gòu)時(shí)，這種形式的網(wǎng)絡(luò)的過(guò)分節(jié)儉的性質(zhì)是非常有利的。每一個(gè)要計(jì)算的分量可以使用一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，或者根據(jù)多個(gè)輸出，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以計(jì)算所有的分量。
如果選擇測(cè)量方位角，以便利用對(duì)稱性或物理觀察，則在輸入至網(wǎng)絡(luò)中之前，將各個(gè)量進(jìn)行線性組合是有利的。在這種情況下，主要分量的分析可以方便地確定這些組合的系數(shù)，并簡(jiǎn)化所需要的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。得到圖8所示的結(jié)構(gòu)，它表示輸入線性組合為隨意的傳遞函數(shù)的例子?？梢允褂脦в卸鄠€(gè)輸出的網(wǎng)絡(luò)，或帶有一個(gè)輸出的多個(gè)網(wǎng)絡(luò)，或任何其他組合。指出了可能的輸出量(Fx，F(xiàn)y，F(xiàn)z，N，P和γ)，但它們是任選的。
具體地說(shuō)，工作是如下這樣進(jìn)行的
·第一步，在確定測(cè)量方位角后，要在輪胎約束變化的過(guò)程中，收集至少在一側(cè)上的胎邊圓周方向剪切應(yīng)力的值。該約束應(yīng)該選擇將能覆蓋正常使用的評(píng)估所選擇的特性的全部范圍。所選擇的約束還需要包括在正常使用過(guò)程中容易碰到的所有連接。測(cè)量值和相應(yīng)的選擇的特性或特性(由另一個(gè)測(cè)量裝置得到)集構(gòu)成訓(xùn)練基礎(chǔ)。在外傾角容易改變的情況下，希望將代表將來(lái)的使用的范圍的外傾角的變化引入訓(xùn)練基礎(chǔ)中。
·第二步是在這樣形成的基礎(chǔ)上，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)加權(quán)的訓(xùn)練(或者，更一般地說(shuō)，進(jìn)行插值函數(shù)系數(shù)的確定)。這個(gè)階段結(jié)束時(shí)，得到傳遞函數(shù)。
·第三步是通過(guò)將選擇的特性或特性計(jì)算與另一個(gè)測(cè)量裝置指示的值進(jìn)行比較；以測(cè)試傳遞函數(shù)。
除了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以外，例如可以使用多項(xiàng)式函數(shù)。
在輪胎的充氣壓力容易隨著時(shí)間推移而改變的最現(xiàn)實(shí)的情況下，根據(jù)分力測(cè)量所希望的精度，必需考慮壓力的變化。
第一個(gè)過(guò)程是校正作為壓力的函數(shù)在傳遞函數(shù)輸出中的計(jì)算的力。這樣，可以進(jìn)行第一級(jí)的校正。在不考慮壓力的傳遞函數(shù)情況下，將約束加在輪胎上。如果壓力為參考?jí)毫?建立傳遞函數(shù)的壓力)的二倍，則傳遞函數(shù)以比參考?jí)毫π〈蠹s二倍的測(cè)量應(yīng)力作為輸入。
因此，可以評(píng)估比實(shí)際加的力弱二倍的力。計(jì)算的力要乘以2。
然而，最精確的方法是將壓力作為一個(gè)參數(shù)引入傳遞函數(shù)中。這包括·在訓(xùn)練基礎(chǔ)上進(jìn)行傳遞函數(shù)或多個(gè)傳遞函數(shù)的訓(xùn)練，該訓(xùn)練基礎(chǔ)包含輪胎在各種涵蓋所希望的工作范圍的充氣壓力條件下受約束的情況；·隨個(gè)人的自由，通過(guò)測(cè)量應(yīng)力本身或利用其他輔助裝置，測(cè)量或評(píng)估充氣壓力。
下面，將不加限制地說(shuō)明獲知壓力的二種方法。第一種方法是使用由與應(yīng)力傳感器不同的壓力傳感器給出的壓力測(cè)量。除了在方位角的應(yīng)力值以外，將測(cè)量的應(yīng)力值送至傳遞函數(shù)或多個(gè)傳遞函數(shù)。圖9a示意性地表示相應(yīng)的結(jié)構(gòu)。
第二種方法是根據(jù)測(cè)量的應(yīng)力，計(jì)算充氣壓力。應(yīng)力信號(hào)具有結(jié)構(gòu)分量和氣壓分量，可以通過(guò)分析這些分量得到關(guān)于充氣壓力的信息。這種處理方法要求確定以在所希望的方位角上測(cè)量的應(yīng)力作為輸入的傳遞函數(shù)，并可以計(jì)算在預(yù)期的工作范圍上的充氣壓力。還可采用與上述相同的方法·形成混合了所加力和充氣壓力的變化的訓(xùn)練基礎(chǔ)；·通過(guò)訓(xùn)練確定傳遞函數(shù)。
實(shí)際上，如果如上述這樣進(jìn)行的壓力確定的精度對(duì)于本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例不夠，則可以容易改善。輪胎中壓力的改變是比輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)緩慢的現(xiàn)象。因此，可以取壓力計(jì)算的平均值或進(jìn)行濾波，只保留低頻分量。這樣可得到充氣壓力的好的計(jì)算，圖7b示意性地表示由這種方法得出的結(jié)構(gòu)。除了知道合力以外，該方法不需另外的傳感器，可以提供充氣壓力的計(jì)算。
為了改善這種確定方法的效率，根據(jù)相同的原理，可以考慮許多其他變量(除了測(cè)量在胎邊的圓周方向的剪切應(yīng)力以外)。這就是涉及輪胎溫度或回轉(zhuǎn)速度的情況。根據(jù)傳感器的形式和測(cè)量的位置，則所得到的應(yīng)力信號(hào)可能稍許取決于輪胎的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。為了改善計(jì)算的精度，可以加入轉(zhuǎn)動(dòng)速度作為傳遞函數(shù)的輸入?yún)?shù)。速度可從安裝在車輛上的另一個(gè)零件進(jìn)行的測(cè)量得知，或可以從應(yīng)力信號(hào)本身提取。
一般，測(cè)量點(diǎn)的數(shù)目比例子中所具有的最小數(shù)目大，并且因?yàn)閾碛行畔⒌娜哂喽?，可使結(jié)果更精確或更可靠。
提高該方法的精度或穩(wěn)定性和一致性的另一種途徑是使用多維測(cè)量代替一維測(cè)量。例如，且非限制地使用圓周方向的剪切應(yīng)力和橫向剪切應(yīng)力，該二個(gè)量可以非限制地同時(shí)用同一個(gè)在同一個(gè)位置的二維傳感器測(cè)量。
使用這二種應(yīng)力可以形成一種方案，即單一一個(gè)胎邊裝有傳感器，其性能與二個(gè)胎邊都裝有傳感器的結(jié)構(gòu)一樣穩(wěn)定，其精度也與后者一樣高。特別是，這種方案即使在只有一個(gè)胎邊裝有傳感器的情況下，也可以測(cè)量輪胎外傾角，而在一個(gè)胎邊中使用一維傳感器則不能做到。
在這種情況下，傳遞函數(shù)的輸入由在各種方位角上的一種或另一種或不同形式的應(yīng)力的各種測(cè)量組成。除了這個(gè)不同以外，可以使用完全相同的過(guò)程來(lái)確定傳遞函數(shù)。這種方法是非常有利的，因?yàn)榫蜕a(chǎn)最終產(chǎn)品而言，即使傳感器本身制造較昂貴，但只裝備一個(gè)胎邊，還是較簡(jiǎn)單和便宜的。
在輪胎的一側(cè)或兩側(cè)上，測(cè)量胎邊1的剪切應(yīng)力，可以使用在輪胎外部的裝置或在輪胎內(nèi)部的裝置中的任何一種方法進(jìn)行。作為一個(gè)例子，將說(shuō)明利用放置在胎體的固定區(qū)域2中且隨輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)傳感器3來(lái)測(cè)量胎邊1的圓周方向剪切應(yīng)力的情況。
與輪胎做成一個(gè)整體并局部地測(cè)量一個(gè)或多個(gè)胎邊的圓周方向的剪切應(yīng)力的這個(gè)傳感器或多個(gè)傳感器3，可以使用任何物理測(cè)量原理。傳感器由測(cè)試體30構(gòu)成，測(cè)試體上裝有應(yīng)變片31，例如電阻片。測(cè)試體的變形，使粘接在其表面上的應(yīng)變片31的電阻改變(圖10，11和12)。通過(guò)惠斯登電橋，放置在測(cè)試體30每一側(cè)的二個(gè)應(yīng)變片31形成了與圓周方向剪切應(yīng)力有很強(qiáng)聯(lián)系的信號(hào)。主動(dòng)傳感器3可以利用無(wú)繩電源由車輛供電，或由安裝在車輪或輪胎中的電池供電，或由任何其他裝置供電?？梢杂脽o(wú)線電或其他裝置將信息傳遞至車輛。傳感器3本身必需能夠連續(xù)地輸送信息，或具有相對(duì)于車輪轉(zhuǎn)動(dòng)周期足夠快的刷新頻率。
傳感器3的一個(gè)可能的變型為使用壓電元件代替應(yīng)變片31。壓電氣體與電荷放大器連接，可以輸出與測(cè)試體的撓曲成比例的電壓。這個(gè)變型的優(yōu)點(diǎn)是，它不但可提供測(cè)量信號(hào)，而且可將電能供給處理和/或傳遞信息的電路。
為了測(cè)量圓周方向的剪切應(yīng)力和橫向剪切應(yīng)力，還可以使用放在胎邊中的專利申請(qǐng)EP02/014144所述形式的傳感器。這個(gè)申請(qǐng)說(shuō)明了一種鐵釘式的力傳感器，它具有受到要檢測(cè)的力限制的剛性的桿，和一個(gè)頭部、該頭部具有一個(gè)固定在該桿上、且當(dāng)該桿受約束時(shí)，可以變形或產(chǎn)生應(yīng)力的元件。該鐵釘式傳感器放置在與圖11所示的傳感器3相同的位置上，該桿的方向基本上在徑向，并向著最大的半徑；或者另一種方式是，該桿的方向基本上與上述的方向垂直，并朝向輪胎的內(nèi)腔。
由于裝在輪胎上的傳感器3在車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，可以檢測(cè)所有的方位角，因此使用與輪胎做成一體的傳感器3等的這個(gè)方法的優(yōu)點(diǎn)為，可以知道在輪胎一側(cè)或兩側(cè)，所有方位角上的剪切應(yīng)力。
基于測(cè)量在一定方位角上的圓周方向的剪切應(yīng)力的重構(gòu)力的分力的方法，要解決放置傳感器3的位置的問(wèn)題，以便在正確的方位角上獲取所需要的值。
可以訪問(wèn)傳感器3，或它在測(cè)量時(shí)以固定和已知的頻率輸出。因此，它可輸出局部圓周方向剪切應(yīng)力隨時(shí)向改變的信號(hào)。測(cè)量的信號(hào)表示在圖13中。在這個(gè)時(shí)間信號(hào)上，容易看見(jiàn)先后的觀察的(圖2a，2b，3a，3b，4a和4b)車輪旋轉(zhuǎn)的符號(hào)。除了車輪每一個(gè)的旋轉(zhuǎn)符號(hào)外，這個(gè)信號(hào)還包含噪聲。第一個(gè)工作是利用低通濾波器減少噪聲，該低通濾波器的截止頻率可與車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度有聯(lián)系。
根據(jù)所用設(shè)備，可有幾種情況·如果能測(cè)量車輪的角度位置，則可以知道傳感器3通過(guò)測(cè)量方位角的時(shí)刻。閱讀在此時(shí)刻測(cè)量的值，可提供在所希望的方位角上的剪切應(yīng)力的值。車輪角度位置的這個(gè)測(cè)量可以通過(guò)計(jì)算車輪轉(zhuǎn)速的ABS傳感器的轉(zhuǎn)換而得到。
·如果沒(méi)有外部裝置來(lái)幫助確定傳感器3的位置，則可以只使用傳感器本身的信號(hào)。為了計(jì)算車輪的角度位置，本發(fā)明建議使用與輪胎做成一體的傳感器或其他傳感器的信號(hào)。
傳感器3每一次通過(guò)接觸區(qū)域，不論其通過(guò)方向如何，都會(huì)使胎邊的剪切應(yīng)力迅速改變，造成明顯傾斜。通過(guò)觀察，可以發(fā)現(xiàn)傳感器3通過(guò)接觸區(qū)域中心的時(shí)刻。進(jìn)行這個(gè)工作的最簡(jiǎn)單的方法是將濾波信號(hào)對(duì)于時(shí)間微分，以確定每一個(gè)時(shí)刻的斜率。在通過(guò)接觸區(qū)域中心的過(guò)程中，得到的微分信號(hào)有極值，然后可以求這個(gè)微分信號(hào)的閾值，并在各個(gè)值中尋找比這個(gè)閾值大的極大值(圖14中的“算法1”)。這個(gè)方法可以避免檢測(cè)與通過(guò)接觸區(qū)域不適應(yīng)的最大值。極值所在的時(shí)刻相應(yīng)于傳感器3通過(guò)接觸區(qū)域中心的時(shí)刻。
信號(hào)的形狀基本上作為所加力的函數(shù)改變。在現(xiàn)實(shí)條件下，求閾值可能很復(fù)雜，因?yàn)殚撝荡笮⌒枰?jīng)常修改。另外，在一些條件下，采用閾值可能需要在車輪每轉(zhuǎn)中檢測(cè)幾個(gè)極值。當(dāng)施加大的力Fy時(shí)，會(huì)出現(xiàn)這種情況，一種可能的方法(但不是唯一的方法)是使用以下算法
·由于短缺而使用先前說(shuō)明的稱為“算法1”的算法。
·當(dāng)檢測(cè)到周期性時(shí)，為了預(yù)測(cè)將來(lái)通過(guò)接觸區(qū)域的日期tn，使用最后通過(guò)接觸區(qū)域的日期和根據(jù)最后的通過(guò)，對(duì)速度進(jìn)行評(píng)估。
·借助不確定性，確定圍繞tn的信號(hào)窗口[tn-d；tn+d]，其中d小于信號(hào)的半個(gè)周期。
·為了確定與近似日期tn相應(yīng)的真實(shí)的日期Tn，在這個(gè)窗口中求取閾值。
·為了檢測(cè)下一個(gè)回轉(zhuǎn)，進(jìn)行新的迭化。在出現(xiàn)錯(cuò)誤(可看得見(jiàn)的假周期，在窗口邊緣上發(fā)現(xiàn)的極值等)的情況下，重復(fù)“算法1”，以便重新使過(guò)程同步。
每次都確定另一次通過(guò)接觸區(qū)域，知道最后的通過(guò)(至少三次通過(guò))的時(shí)刻可以計(jì)算車輪的轉(zhuǎn)速及其加速度。根據(jù)這些計(jì)算，可以重構(gòu)作為時(shí)間函數(shù)的傳感器3所處的方位角的評(píng)估。然后，可以從測(cè)量中提取作為時(shí)間函數(shù)的一定的方位角上的值。
從以上所述可看出，為了改善在大的速度范圍上計(jì)算力的分力的精度，可以利用轉(zhuǎn)速的計(jì)算作為傳遞函數(shù)的輸入。
為了實(shí)現(xiàn)測(cè)量，有幾種方法，確定力的分力需要在多個(gè)方位角上進(jìn)行測(cè)量。
·第一個(gè)方法是，在要進(jìn)行測(cè)量的每一個(gè)胎邊中，只使用一個(gè)傳感器3。為了刷新在所考慮的方位角上的測(cè)量，在每次通過(guò)要求的位置時(shí)，都考慮傳感器給出的值。假設(shè)相對(duì)于車輪轉(zhuǎn)速，力的分力變化緩慢，則一個(gè)傳感器可以在重構(gòu)力所必需的所有方位角上進(jìn)行測(cè)量。圖15表示對(duì)需要在三個(gè)方位角(0°，120°和240°)進(jìn)行測(cè)量的模型(傳遞函數(shù))實(shí)施這種形式的工作。
·第二個(gè)方法是在圓周上設(shè)置多個(gè)傳感器3，使得在每一轉(zhuǎn)中至少有一次，這些傳感器同時(shí)處在要進(jìn)行測(cè)量的方位角上。這樣，可以得到在給定的時(shí)刻，在各種方位角上的輪胎變形圖像，從而不再需要力相對(duì)于車輪轉(zhuǎn)動(dòng)變化較慢。理想情況(通頻帶最大)是，傳感器數(shù)目至少與要計(jì)算的量的數(shù)目相等。這種方法一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式是，將傳感器3以相等的間隔分布在輪胎周圍。因此，在安裝N個(gè)傳感器3的情況下，則在每一轉(zhuǎn)中至少有N次傳感器位置正確。圖16表示利用3個(gè)傳感器的這種形式的工作，這時(shí)傳感器每轉(zhuǎn)三次處在要進(jìn)行測(cè)量的方位角上(0°，120°和240°)。
·最后可以將以上方法混合。
增加傳感器數(shù)目可以·增大力的計(jì)算的刷新頻率，因而增大系統(tǒng)的通頻帶；·可提高對(duì)于加在接觸區(qū)域的力的分力迅速變化的耐受性。
應(yīng)當(dāng)注意，可以確定以其他不同方位角的側(cè)重作為輸入的多個(gè)模型。即使利用一個(gè)傳感器，也可以在車輪每一轉(zhuǎn)過(guò)程中，得到多個(gè)計(jì)算。
圖17給出使用三個(gè)傳感器的例子。確定二個(gè)傳遞函數(shù)。第一個(gè)傳遞函數(shù)利用在0°，120°和240°處的測(cè)量，第二個(gè)傳遞函數(shù)利用在60°，180°和300°處的測(cè)量。當(dāng)傳感器到達(dá)的希望的測(cè)量位置時(shí)，可以加上傳遞函數(shù)。適當(dāng)?shù)呐渲脗鞲衅骺梢栽谶@種形式的結(jié)構(gòu)中，車輪每轉(zhuǎn)6次計(jì)算力。為了提高精度和減少在力的計(jì)算中的噪聲，可以將利用多個(gè)模型得到的這些計(jì)算求平均值或進(jìn)行比較。
權(quán)利要求
1.一種確定從下列特性中選擇至少一種特性的方法道路作用在輪胎接觸區(qū)域上的合力的三個(gè)分力，由輪胎產(chǎn)生的自對(duì)準(zhǔn)扭矩，外傾角和壓力；所述特性是從位于一個(gè)胎邊的空間中的至少三個(gè)固定點(diǎn)處的應(yīng)力的至少一個(gè)測(cè)量中推導(dǎo)出來(lái)的。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征為，所述的三個(gè)固定點(diǎn)為·一個(gè)點(diǎn)相應(yīng)于接觸區(qū)域中心的方位角，或與接觸區(qū)域相反的點(diǎn)的方位角；·另外二個(gè)點(diǎn)與通過(guò)接觸區(qū)域中心的垂直平面對(duì)稱。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征為，應(yīng)力的測(cè)量是在10％應(yīng)變時(shí)揚(yáng)氏模量大于5MPa的橡膠零件中計(jì)算的。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征為，測(cè)量方位角選擇成與接觸區(qū)域中心的方位角對(duì)稱，(180°+α°和180°-α°)，其中α不等于0°或180°；V11和V21為在第一個(gè)胎邊上的這些方位角處測(cè)量的值；V12和V22為在第二個(gè)胎邊上，這些方位角處測(cè)量的值；分力Fx的計(jì)算由fx(a1V11+a2V21+b1V12+b2V22)給出，式中a1，a2，b1和b2為正的實(shí)系數(shù)，fx為單調(diào)連續(xù)函數(shù)。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征為，測(cè)量方位角選擇成與接觸區(qū)域中心的方位角對(duì)稱，(180°+α°和180°-α°)，其中α不等于0°或180°；V11和V21為在第一個(gè)胎邊上的這些方位角處測(cè)量的值；V12和V22為在第二個(gè)胎邊上，這些方位角處測(cè)量的值；分力Fz的計(jì)算由fz(c1V11-c2V21+d1V12-d2V22)給出，式中，c1，c2，d1和d2為正的實(shí)系數(shù)，fz為單調(diào)連續(xù)函數(shù)。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征為，測(cè)量方位角選擇成與接觸區(qū)域中心的方位角對(duì)稱，(180°+α°和180°-α°)，其中α不等于0°或180°；V11和V21為在第一個(gè)胎邊上的這些方位角處測(cè)量的值；V12和V22為在第二個(gè)胎邊上，這些方位角處測(cè)量的值；自對(duì)準(zhǔn)扭矩N的計(jì)算由fn(e1V11+e2V21-f1V12-f2V22)給出，式中e1，e2，f1和f2為正的實(shí)系數(shù)，fn為單調(diào)的連續(xù)函數(shù)。
7.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征為，測(cè)量方位角選擇成與接觸區(qū)域中心的方位角對(duì)稱，(180°+α°和180°-α°)，其中α不等于0°或180°；V11和V21為在第一個(gè)胎邊上的這些方位角處測(cè)量的值；V12和V22為在第二個(gè)胎邊上，這些方位角處測(cè)量的值；分力Fy的計(jì)算由fy(g1V11-g2V21-h1V12+h2V22)給出，式中g(shù)1，g2，h1和h2為正的實(shí)系數(shù)，fy為單調(diào)的連續(xù)函數(shù)。
8.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征為測(cè)量方位角選擇成與接觸區(qū)域中心的方位角對(duì)稱，(180°+α°和180°-α°)，其中α不等于0°或180°；V1和V2為在這些其他的分位角上測(cè)量的值；Fz的計(jì)算由fz(r2V2-r1V1)給出，式中，r1和r2為正的實(shí)系數(shù)，fz為單調(diào)的連續(xù)函數(shù)。
9.如權(quán)利要求2所述的方法其特征為，一個(gè)方位角與接觸區(qū)域的中間相適應(yīng)，方位角為180°，Vc為在這個(gè)方位角上測(cè)量的值，其他的測(cè)量方位角選擇成與接觸區(qū)域中心的方位角對(duì)稱，(180°+α°和180°-α°)，其中α不等于0°或180°；V1和V2為在這些其他方位角上測(cè)量的值；Fy的計(jì)算由fy(scVc-(s1V1+s2V2))給出，式中s1，s2和sc為正的實(shí)系數(shù)，fy為單調(diào)的連續(xù)函數(shù)。
10.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征為，一個(gè)方位角與接觸區(qū)域的中間相適應(yīng)，(方位角為180°)，Vc為在這個(gè)方位角上測(cè)量的值，其他的測(cè)量方位角選擇成與接觸區(qū)域中心的方位角對(duì)稱，(180°+α°和180°-α°)，其中α不等于0°或180°；V1和V2為在這些其他方位角上測(cè)量的值；Fx的計(jì)算由fx(ucVc+u1V1+u2v2)給出，式中，u1，u2，和uc為正的實(shí)系數(shù)，fx為單調(diào)的連續(xù)函數(shù)。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征為，為了計(jì)算外傾角，可根據(jù)胎邊中應(yīng)力的測(cè)量，求出在每一個(gè)胎邊上作用的應(yīng)力的差別。
12.權(quán)利要求1所述的方法，其特征為，為了計(jì)算壓力，可根據(jù)胎邊上的應(yīng)力的測(cè)量求出與由結(jié)構(gòu)性質(zhì)決定的成分分開(kāi)的、由氣壓性質(zhì)決定的成分。
13.一種確定從下列特性中選擇至少一種特性的方法道路作用在輪胎接觸區(qū)域上的合力的三個(gè)分力，由輪胎產(chǎn)生的自對(duì)準(zhǔn)扭矩，外傾角和壓力，該方法包括下列步驟·確定測(cè)量方位角和收集至少在一側(cè)的胎邊中的圓周方向剪切應(yīng)力的值，在輪胎的約束變化的過(guò)程中，選擇可以覆蓋的選擇的特性計(jì)算在正常使用中是允許的全部范圍的約束，該選擇的約束適用于在正常使用過(guò)程容易碰到的所有連接；·閱讀測(cè)量值和相應(yīng)的選擇的特性值(由另一個(gè)測(cè)量裝置得到的)。以便形成訓(xùn)練基礎(chǔ)；·根據(jù)訓(xùn)練基礎(chǔ)，確定用于建立在測(cè)量的量和所選擇的特性值之間的聯(lián)系的插值函數(shù)的系數(shù)；·通過(guò)將所選擇特性的計(jì)算與由另一個(gè)測(cè)量裝置指示的值進(jìn)行比較，測(cè)試傳遞函數(shù)。
14.如權(quán)利要求13所述的確定方法，其特征為，插值函數(shù)為具有一個(gè)隱藏的神經(jīng)原的層和一個(gè)輸出神經(jīng)原的層的網(wǎng)絡(luò)。
15.如權(quán)利要求13或14所述的確定方法，其特征為，它可用于確定如權(quán)利要求4-10中所述的一種方法中的系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種確定至少一個(gè)特性的方法，該特性可從道路表面作用在輪胎的接觸區(qū)域上的合力的三個(gè)分力，和內(nèi)輪胎產(chǎn)生的自對(duì)準(zhǔn)扭矩中選擇。該方法是從至少是二個(gè)空間固定的點(diǎn)上的剪切應(yīng)力的一個(gè)測(cè)量中推導(dǎo)出的所述特性。所述兩個(gè)固定點(diǎn)中的每一個(gè)點(diǎn)位于一個(gè)胎邊上。
文檔編號(hào)G01L5/16GK1539077SQ02815449
公開(kāi)日2004年10月20日 申請(qǐng)日期2002年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月6日
發(fā)明者D·伯特蘭, D 伯特蘭 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