使用傳感器形變速度信號的輪胎特性測量制造技術

一種測量汽車輪的充氣輪胎（２）的特性方法，包括以下步驟：沿著與輪胎（２）運動方向ｘ成橫向的方向ｙ設置至少一排傳感器（１０），輪胎（２）以一定速度沿著上述方向ｘ通過至少一排傳感器（１０），檢測各個傳感器（１０）的形變速度，并且每個傳感器（１０）生成一個與上述形變速度成比例的電信號，從檢測到的各個電信號來確定輪胎（２）的至少一個特性，例如輪胎的大小和／或胎痕區域的形狀。將電信號進行時間積分能夠確定該胎痕區域的壓力分布。傳感器（１０）包含已知具有較高頻率響應的壓電器件，能夠在高速條件下進行檢測。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術主要涉及一種測量汽車車輪的充氣輪胎特性的方法。更具體地說，本專利技術還涉及一種用于檢測汽車車輪的充氣輪胎在高速運動狀態下的胎痕區域大小以及該胎痕區域上的壓力分布的方法。本說明書和附屬權利要求全文中，術語“充氣輪胎特性”是指例如輪胎胎痕區域的尺寸和/或形狀，輪胎的胎痕區域上局部施加的壓力(或垂直力)分布，輪胎氣壓，輪胎上的縱向和/或側向力分布以及滾動阻力。術語“胎痕區域”是指輪胎和路面之間(或輪胎和模擬路面的設備之間，例如模擬路面的鼓輪的滾動面)的力互相作用產生的區域，即輪胎與路面(或與模擬路面的設備)相接觸的區域。術語“高速”是指大于30公里/小時的速度，優選大于100公里/小時，甚至優選大于200公里/小時。已知汽車輪胎研究領域中相當一部分的主要目標是把輪胎設計參數最優化，以確保在前述操作條件下有適當的性能。為此要檢驗和測試輪胎以檢測一些特性，可以表示輪胎運轉時的性能。例如通常測量輪胎胎痕區域的大小和/或形狀，以及當輪胎轉速變化時檢測該大小和/或形狀的變化。實際上已知設計合理的輪胎具有較寬、長方形或正方形的、且基本上不隨著輪胎轉速變化而變化的胎痕區域。同時還通常測量輪胎的胎痕區域上的壓力分布，以及在該情況下檢測當輪胎轉速變化時的壓力分布變化。實際上已知的設計合理的輪胎在輪肩和輪胎中心之間具有基本均勻的分布，該分布基本上也不隨著輪胎轉速變化而變化。因此如US5,749,984公開了一種輪胎監控方法，其中在輪胎內部適當安放了一個傳感器來實現輪胎痕區域的大小測量。在該專利技術的優選實施例中，傳感器是一個壓電器件，當輪胎和地面接觸時它會產生形變，從而生成一個與形變速度成比例的電信號。傳感器在輪胎內部的位置對于生成一個合適的電信號尤其關鍵。申請人注意到該系統是一個內置式(invasive)檢測系統(也即傳感器在輪胎內部)，因此增加了輪胎生產過程中的復雜性，同時需要制造特定的輪胎。申請人還證明了前述專利申請描述的系統不能精確測量輪胎和路面之間的實際接觸時間，以及輪胎痕區域的長度。實際上，傳感器產生的信號受輪胎與路面接觸之前或之后的情況所影響。申請人還注意到該專利沒有提供任何關于輪胎胎痕形狀和胎痕區域上的壓力分布的指示信息。專利申請EP 0 656 269公開了一種非內置式(non-invasive)系統，用于檢測輪胎在幾乎靜止條件下胎痕區域上的壓力分布。該系統直接在路面上使用了多排負荷傳感器。該傳感器直接測量輪胎胎痕區域之上的垂直力，并產生一個與該垂直力成比例的電信號。申請人注意到前述申請的公開文本中，該系統能夠檢測出靜態時或輪胎轉速低于5-6公里/小時的壓力分布，但不能允許更高的速度，這是因為負荷傳感器的頻率響應有限和/或不足。申請人要解決的問題是在高速運動狀態下(例如100公里/小時)用非內置式系統以及在輪胎的通常操作狀態下檢測充氣輪胎的一個或多個特性(例如胎痕區域的大小和/或形狀以及胎痕區域上的壓力分布)，申請人考慮到并已證明要解決該問題需要測量至少一排可變形傳感器的形變速度(即輪胎和傳感器之間的沖擊速度，以及傳感器上的壓力變化)，并隨即通過簡單計算和/或測量信號的簡單檢測或分析，從測量結果中得出所需的輪胎特性(例如胎痕區域的長度或胎痕區域上的壓力分布)。因此，本專利技術總體上涉及一種測量汽車車輪的充氣輪胎特性的方法，包括以下步驟—沿著與汽車車輪的充氣輪胎的運動方向x成橫向的方向y設置至少一排可變形傳感器，所述至少一排傳感器的延伸長度至少等于所述充氣輪胎沿所述方向y上的尺寸；—所述充氣輪胎以一定的速度沿著所述運動方向x經過所述至少一排傳感器；—所述至少一排傳感器中的每個傳感器產生一個電信號，該電信號與所述傳感器接觸所述充氣輪胎時的形變速度成比例；—檢測所述至少一排傳感器中的每個傳感器所產生的所述電信號；—根據檢測到的各個電信號確定所述充氣輪胎的至少一個特性。本說明書和附屬權利要求全文中，術語“充氣輪胎的移動”是指充氣輪胎相對于路面或任何模擬路面的設備，例如模擬路面的鼓輪的滾動面之間的任何運動狀態。因此需考慮輪胎由滾動和空轉或滑動所產生的各種運動。但是考慮到簡單性，本文明確是指輪胎的滾動運動。而且本說明書和附屬權利要求全文中，術語“與充氣輪胎的運動方向成橫向的方向”用于表示相對于輪胎運動方向的角度大于0度的任何方向，因此該方向不是必須垂直于輪胎運動方向，從而能夠即使在滑動或車輪外傾的狀態下分析輪胎性能。但是考慮到簡單性，本文明確是指垂直于輪胎運動方向的方向。而且本說明書和附屬權利要求全文中，術語“充氣輪胎特性”用于表示輪胎的特定操作狀態的任何數值或參數，例如輪胎胎痕區域的大小和/或形狀，胎痕區域上的壓力分布，輪胎的氣壓，作用在輪胎上的縱向和/或側向力分布，滾動阻力。但是考慮到簡單性，本文明確是指輪胎胎痕區域的大小和/或形狀，和/或該胎痕區域上的壓力分布(垂直力)。但本領域技術人員應能理解本專利技術的方法也能用于測量上列其他量值。因此本專利技術的方法即使在高速運動狀態下和通常操作狀態下(例如滾動、滑動、空轉和車輪外傾狀態)也能用非內置式檢測系統來觀測輪胎性能，也即將傳感器設置在輪胎外部。輪胎運動速度最好等于或大于30公里/小時，尤其優選等于或大于100公里/小時，最佳優選等于或大于200公里/小時。根據本專利技術，與文獻EP 0 656 269中所建議的直接檢測作用在負荷傳感器上的壓力不同，尤其有利的是檢測適當的可變形傳感器的形變速度，與負荷傳感器不同，可變形傳感器具有很高的頻率響應，從而能夠檢測輪胎在高速時的性能。同樣該傳感器位于輪胎外部，使得本專利技術的方法尤其適合于無需考慮輪胎的類型和模式而進行操作，不需要生產特定的輪胎，也沒有將輪胎的生產過程復雜化。根據本專利技術，僅僅通過沿著與輪胎運動方向成橫向的方向放置一排可變形傳感器，并使輪胎通過這些傳感器，例如能夠有利地確定高速運動狀態下胎痕區域的長度、輪胎總長，并畫出該胎痕區域的形狀。每個傳感器一旦接觸到輪胎，就生成一個與傳感器自身形變速度成比例的電信號。通過分析該電信號，能夠確定出傳感器所在位置測得的胎痕區域長度。結合從該排傳感器中其他傳感器獲得的類似數據，從而得到胎痕區域的整個形狀和大小。隨后將單個可變形傳感器檢測到的電信號進行簡單的時域積分，還能夠有利地檢測輪胎胎痕區域上的壓力分布。因此本專利技術的檢測系統與當前已知非內置式系統不同，例如前述專利申請EP 0 656 269中描述的系統，其中不是用負荷傳感器直接測量胎痕區域上的垂直力，而是根據可變形傳感器的形變速度測量，通過一個簡單的計算操作得到該垂直力。 根據具體實施例方式的第一個方面，本專利技術的方法僅用于確定充氣輪胎在高速運動下胎痕區域的大小和/或形狀。根據具體實施例方式的第二個方面，本專利技術的方法僅用于確定充氣輪胎在高速運動下胎痕區域上的壓力分布。根據具體實施例方式的優選方面，本專利技術的方法用于確定充氣輪胎在高速運動下胎痕區域的大小和/或形狀，以及該胎痕區域上的壓力分布。通過該方法，也能夠在輪胎滾動、空轉或滑動狀態下確定出速度變化時胎痕區域大小和/或形狀以及壓力分布的漸變過程。根據具體實施例方式的其他方面，本專利技術的方法也能確定充氣輪胎的其他特性，例如氣壓、縱向和/或側向壓力分布以及滾動阻力。根據具體實施例方式本文檔來自技高網...

【技術保護點】
測量汽車車輪的充氣輪胎的特性的方法，包括以下步驟：－沿著與汽車車輪的充氣輪胎（２）的運動方向ｘ成橫向的方向ｙ放置至少一排可變形傳感器（１０），所述至少一排傳感器（１０）的延伸長度至少等于所述充氣輪胎（２）沿所述方向ｙ的尺寸； －使所述充氣輪胎（２）以一定的速度沿著所述運動方向ｘ經過所述至少一排傳感器（１０）；－所述至少一排傳感器（１０）中的每個傳感器（１０）產生一個電信號，該信號與所述傳感器（１０）和所述充氣輪胎（２）接觸時的形變速度成比例；－檢 測所述至少一排傳感器（１０）中的每個傳感器（１０）所產生的所述電信號；－根據檢測到的各個電信號確定所述充氣輪胎（２）的至少一個特性。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：卡爾羅蒙古奇，弗蘭科羅西，保羅布里維奧，吉塞佩馬特拉西亞，
申請(專利權)人：倍耐力輪胎公司，
類型：發明
國別省市：IT[意大利]