CN101281096A - 用于估算作用在滚动轮胎上的轮胎受力的方法 - Google Patents

用于估算作用在滚动轮胎上的轮胎受力的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于估算作用在滚动轮胎上的轮胎受力量值的方法，其中：利用至少七个安装在轮胎胎侧部分上的传感器，在七个测量位置对表面应变进行同时测量；针对七个测量位置的组合，限定出表示与七个分力相关的系数矩阵，并且限定出包括系数矩阵的方程；利用通过传感器测量所得的表面应变的数据，计算方程从而判定出例如气压的所述七个分力中的至少一个。将估算气压与基准气压进行比较，以确定轮胎压力是否下降。此外，将第二传感器安装在表面应变大致不会受到竖向载荷影响的特殊区域中。

Description

用于估算作用在滚动轮胎上的轮胎受力的方法
技术领域
本发明涉及一种基于在轮胎胎侧部分中产生的应变来估算作用在滚动轮胎上的力的量值的方法。
背景技术
近年来，例如防抱死制动系统(ABS)、牵引力控制系统、车辆稳定性控制系统、姿态控制系统、悬架控制系统以及线控转向系统等的计算机辅助车辆控制系统(CAVCS)已广泛用在各种车辆中。
为了通过向系统提供作用在滚动轮胎上的分力的数据来提高这种控制系统(CAVCS)的控制精度，在美国专利第7249498号中已经提出一种用于估算分力的量值的方法。
另一方面，从安全驾驶的观点来看，监控轮胎气压是非常重要的，并且同样重要的是即使在一些传感器发生故障或数据失常时也能够提供估算的数据。
发明内容
因此，本发明的主要目的是提供一种基于在轮胎胎侧部分中产生的应变来估算例如轮胎气压、纵向力等的作用在滚动轮胎上的分力的量值的方法。
本发明的另一目的是基于估算气压与预定基准气压之间的比较而对轮胎的压力下降进行检测。
本发明的又一目的是通过利用尽可能少的传感器对纵向力的量值进行估算。
根据本发明，用于估算作用在滚动轮胎上的轮胎受力的量值的方法包括：
使用在周向的不同安装位置处安装在轮胎上的七个传感器；
通过利用所述七个传感器在轮胎滚动期间的某一时间点测量在七个不同测量位置(i)处的应变，
其中，每个测量位置(i)是使得待测量的应变的量值t(i)与七个分力中的每个都具有大致线性关系的位置，所述七个分力为作用在轮胎上的纵向力Fx、侧向力Fy、竖向载荷Fz、倾覆力矩Mx、滚动阻力矩My、自位转矩Mz和气压P，
由此，满足以下条件方程：
t(i)＝a(i)·Fx+b(i)·Fy+c(i)·Fz+d(i)·Mx+e(i)·My+g(i)·Mz+h(i)·P
其中a(i)、b(i)、c(i)、d(i)、e(i)、g(i)和h(i)为特别针对于测量位置(i)的系数；
获取相对于七个不同测量位置(i)的每个位置所测量的应变的量值t(i)，其中(i)是从1至7，由此
t1＝a1·Fx+b1·Fy+c1·Fz+d1·Mx+e1·My+g1·Mz+h1·P
t2＝a2·Fx+b2·Fy+c2·Fz+d2·Mx+e2·My+g2·Mz+h2·P
t3＝a3·Fx+b3·Fy+c3·Fz+d3·Mx+e3·My+g3·Mz+h3·P
t4＝a4·Fx+b4·Fy+c4·Fz+d4·Mx+e4·My+g4·Mz+h4·P
t5＝a5·Fx+b5·Fy+c5·Fz+d5·Mx+e5·My+g5·Mz+h5·P
t6＝a6·Fx+b6·Fy+c6·Fz+d6·Mx+e6·My+g6·Mz+h6·P
t7＝a7·Fx+b7·Fy+c7·Fz+d7·Mx+e7·My+g7·Mz+h7·P；
限定出关于所述七个不同测量位置(i)的组合的所述系数的以下7×7矩阵
a 1 b 1 c 1 d 1 e 1 g 1 h 1 a 2 b 2 c 2 d 2 e 2 g 2 h 2 a 3 b 3 c 3 d 3 e 3 g 3 h 3 a 4 b 4 c 4 d 4 e 4 g 4 h 4 a 5 b 5 c 5 d 5 e 5 g 5 h 5 a 6 b 6 c 6 d 6 e 6 g 6 h 6 a 7 b 7 c 7 d 7 e 7 g 7 h 7
以及
计算包括所述矩阵的以下方程
Figure A20081008986700092
从而判定出七个分力中的至少一个。
为了实现另一目的，所述方法进一步包括：
将估算气压P与基准气压进行比较；并且
确定轮胎的气压是否下降。
为了实现又一目的，所述方法进一步包括：
利用在第二安装位置处安装在轮胎上的第二传感器，
其中，第二安装位置是使得当第二安装位置到达第二测量位置时待测量的应变的量值t′与纵向力Fx大致线性相关而量值t′大致不会受到竖向载荷Fz影响的位置；
通过利用所述第二传感器测量在所述第二测量位置处的应变从而获得其量值t′；并且
计算以下方程从而判定出纵向力Fx，
                     Fx＝t′/a′
其中“a′”为特别针对于第二测量位置的系数。
通过对以下实施方式的描述并参照附图，本发明的其他目的和方面将变得清楚。
附图说明
图1是设置有用来与估算轮胎受力的装置一同使用的应变传感器的充气轮胎的横截面图。
图2是具有特殊外轮廓的胎侧部分的示意性横截面放大图。
图3、4和5是分别示出传感器单元的图示。
图6是用于说明轮胎上的传感器的安装角度的示意图。
图7是示出具有典型外轮廓的胎侧部分的示意图，该图用于说明传感器的布置方式以及应变测量位置的布置方式。
图8是示出从如图7所示的状态顺时针移动30度的轮胎的示意性侧视图。
图9是用于说明在具有特殊外轮廓的轮胎胎侧部分上存在的应力中性位置的图示，其中所述外轮廓设置有轴向突出部分。
图10是示出具有特殊外轮廓的轮胎胎侧部分的示意图，该图用于说明传感器的布置方式以及说明应力中性位置存在的角度范围。
具体实施方式
现将结合附图详细描述本发明的实施方式。
[轮胎结构]
在附图中，根据本发明的充气轮胎1包括：胎面部分2；一对沿轴向间隔开的胎圈部分4，每个胎圈部分4中具有胎圈芯5；一对胎侧部分3(3i、3o)，胎侧部分3在胎面边缘Te和胎圈部分4之间延伸；胎体6，其在胎圈部分4之间延伸；胎面补强带束层7，其设置在胎体6的径向外侧；以及应变传感器S，应变传感器S固定到至少一个胎侧部分3。例如，轮胎1是型号为225/55R17的轿车用子午线轮胎。
胎体6由至少一层帘布层6A组成，所述帘布层6A的帘线以相对于轮胎子午线成70至90度范围的角度沿径向设置，所述胎体6经过胎面部分2和胎侧部分3在胎圈部分4之间延伸并且在每个胎圈部分4从轮胎的轴向内侧到轴向外侧绕着胎圈芯2反包，从而形成一对反包部6b和位于所述反包部6b之间的主体部6a。在主体部6a和每个反包部6b之间，由硬质橡胶制成的胎圈三角胶8设置成使其从胎圈芯沿径向朝外延伸同时朝向其径向外端渐缩。
带束层包括缓冲层7并且可选地包括冠带层9。缓冲层7包括：至少两层具有高模量帘线的交叉帘布层7A和7B，所述帘线铺设成相对于轮胎子午线成10至35度的角度。冠带层9设置在缓冲层7的径向外侧并且由以相对于轮胎子午线成至多大约5度的小角度缠绕的帘线组成。
[轮胎胎侧的轮廓]
在图1中，一个胎侧部分3i具有典型的外轮廓，而另一胎侧部分3o则具有特殊的外轮廓。
文中，轮廓指的是在常规充气未加载条件下的轮胎的轮廓。常规充气未加载条件是使轮胎安装到标准轮辋上并充气到标准压力但是并未加载轮胎负荷。标准轮辋是由标准组织官方认可用于轮胎的轮辋，所述标准组织即JATMA(日本和亚洲)、T&RA(北美)、ETRTO(欧洲)、STRO(斯堪的纳维亚)等。标准压力和标准轮胎负荷是由相同组织在气压/最大负荷表或类似列表中指定的用于轮胎的最大气压和最大轮胎负荷。例如，标准轮辋是JATMA中指定的“标准轮辋(standard rim)”、ETRTO中的“测量轮辋(Measuring Rim)”、TRA中的“设计轮辋(DesignRim)”等。标准压力是JATMA中的“最大气压(maximum airpressure)”、ETRTO中的“充气压力(Inflation Pressure)”、TRA的“不同冷充压力下的轮胎负荷极限(Tire Load Limits at Various ColdInflation Pressures)”表中所给出的最大压力等。标准负荷是JATMA中的“最大负荷量(maximum load capacity)”、ETRTO中的“负荷量(Load Capacity)”、在TRA的上述表中给出的最大值等。然而，在轿车用轮胎的情况下，标准压力则一致以180kPa来限定。
在胎侧部分3i的情况下，除了可能存在的各种标志、装饰性小沟槽、装饰线等以外，外轮廓11是大致连续弯曲的凸线。通常，外轮廓与胎体主体部6a的轮廓几乎平行或类似。
另一方面，在胎侧部分3o的情况下，轴向朝外突出部14形成于下胎侧部分。当与可能存在的小装饰线等相比较时，突出部14从上述的典型外轮廓11较大程度地突出，从而形成特殊的外轮廓，如下文所述。
在任何情况下，胎侧部分3i和3o中的至少一个设置有用以感测外表面(表面层)的应变的多个传感器S。
[应变传感器]
至于传感器S的类型，能够使用多种不同类型，只要传感器S能够感测表面应变ε并且将指示所感测到的应变ε的量值(t)的电子数据输出。传感器应当热稳定、机械稳定且耐用。尽管压电元件、钢丝抗力应变仪等能够用作传感器S，但是优选地使用磁体11和磁感应元件12的组合。在这种组合中，至少一个磁体11和至少一个磁感应元件12嵌置在模制的弹性主体13中而成为一个单元20。弹性主体13必须随着轮胎胎侧部分3的变形而变形，因此使用了弹性体材料。考虑到例如浇注和注射成型的模制方法的简便易行，而尤其优选地使用热塑性弹性体(TPE)。至于磁感应元件12，能够使用例如霍尔元件、MR元件、TMF-MI传感器、TMF-FG传感器、非晶传感器等的多种不同类型的元件。例如，使用霍尔元件。
图3至5示出这种磁性传感器单元20的示例。在图3中，传感器单元20包括单个磁感应元件12和单个磁体11。在图4中，传感器单元20包括多个磁感应元件12和单个磁体11。在图5中，传感器单元20包括单个磁感应元件12和多个磁体11。每个传感器单元20均具有方向灵敏度，并且沿方向N呈现最大灵敏度。
如图6所示，在每个传感器安装位置，传感器S或传感器单元20定向成使得当从轮胎侧面观察时在最大灵敏度方向N和轮胎径向之间的角θ处在10至80度的范围中，考虑到总体精度则优选为20至70度、更优选为30至60度、更进一步优选为40至50度。例如，角θ设定为45度。
因此，上述的所感测到的应变ε的量值(t)指的是通过定向成朝向特定方向的、具有特定方向灵敏度的传感器S测量所得的应变ε的量值，因而，所述感测到的应变ε并不总是与大概沿某一方向产生的最大应变的量值相同。
为了简化由数据处理器执行的随后的数据处理，期望使用全部具有相同的灵敏度并且以相同的角θ朝向相同的方向定向的传感器S。基于这样的假设，将在下文对该方法进行描述。
为了将传感器输出数据从滚动轮胎传输到安装在车辆主体侧的电控单元，使用了无线连接方式。
因此，上述传感器单元20可以包含应答器，该应答器能够响应来自电控单元的经由电磁波发送的查询信号而朝向安装在车辆主体侧的电控单元传输指示量值(t)的数据。
这种应答器包括形成在半导体芯片上的接收器、传输器、控制电路、数据存储器等并且包括天线。此外，为了将上述电磁波作为电能源来利用，在单元20中还结合有转换器以及蓄电池/电容器。
此外，还能够使应答器16相对于传感器单元20单独形成并且使其附连到轮胎的稳定部分，例如胎圈部分的内侧或者轮胎安装于其上的轮辋的轮辋槽中。并且，通过当制造轮胎时嵌置在轮胎中的电线17将应答器16连接到传感器单元20。
[用于估算轮胎分力的量值的方法]
在具有典型外轮廓的胎侧部分3i的情况下，在如图1所示中间胎侧区域Y中，应变ε的量值与七个分力(纵向力Fx、侧向力Fy、竖向载荷Fz、倾覆力矩Mx、滚动阻力矩My、自位转矩Mz和气压P)中的每个分力的量值均大致线性相关。
上述区域Y可以从中点M以最大轮胎截面高度H的25％的径向距离L沿径向朝内并朝外延伸。为确保线性相关和灵敏度，优选地考虑使距离L不大于轮胎截面高度H的20％、更优选为不大于15％。这里，上述中点M位于轮胎截面高度H的50％处，并且轮胎截面高度H为在轮胎子午线C处从胎圈基线BL到胎面表面测量而得。
因此，在区域Y中，由纵向力Fx产生的表面应变εx能够由Fx的线性函数f(Fx)近似估算：
εx＝f(Fx)＝a·Fx
由侧向力Fy产生的表面应变εy能够由Fy的线性函数f(Fy)近似估算：
εy＝f(Fy)＝b·Fy
由竖向载荷Fz产生的表面应变εz能够由Fz的线性函数f(Fz)近似估算：
εz＝f(Fz)＝c·Fz
由倾覆力矩Mx产生的表面应变εmx能够由Mx的线性函数f(Mx)近似估算：
εmx＝f(Mx)＝d·Mx
由滚动阻力矩My产生的表面应变εmy能够由My的线性函数f(My)近似估算：
εmy＝f(My)＝e·My
由自位转矩Mz产生的表面应变εmz能够由Mz的线性函数f(Mz)近似估算：
εmz＝f(Mz)＝g·Mz
由气压P产生的表面应变εP能够由P的线性函数f(P)近似估算：
εP＝f(P)＝h·P
总表面应变ε为上述基本表面应变的εx、εy、εz、εmx、εmy、εmz和εP的叠加：
ε＝a·Fx+b·Fy+c·Fz+d·Mx+e·My+g·Mz+h·P
                                                      ---Eq.1
其中，“a”、“b”、“c”、“d”、“e”、“g”和“h”为特别针对于产生应变ε的位置——即应变测量位置——的系数。
存在七个待判定的变量P、Fx、Fy、Fz、Mx、My和Mz。需要解七个变量的七个联立方程。
因此，总表面应变ε必须在轮胎滚动过程中的某一时间点在七个不同位置J1-J7进行同时测量。
测量位置J1-J7的详细描述将在下文给出。
如果将指示测量位置J1-J7的下标“1”-“7”加入到上述方程Eq.1，则形成在相应测量位置J1-J7处的以下方程：
ε1＝a1·Fx+b1·Fy+c1·Fz+d1·Mx+e1·My+g1·Mz+h1·P
ε2＝a2·Fx+b2·Fy+c2·Fz+d2·Mx+e2·My+g2·Mz+h2·P
ε3＝a3·Fx+b3·Fy+c3·Fz+d3·Mx+e3·My+g3·Mz+h3·P
ε4＝a4·Fx+b4·Fy+c4·Fz+d4·Mx+e4·My+g4·Mz+h4·P
ε5＝a5·Fx+b5·Fy+c5·Fz+d5·Mx+e5·My+g5·Mz+h5·P
ε6＝a6·Fx+b6·Fy+c6·Fz+d6·Mx+e6·My+g6·Mz+h6·P
ε7＝a7·Fx+b7·Fy+c7·Fz+d7·Mx+e7·My+g7·Mz+h7·P
由此，系数组“a1、b1、c1、d1、e1、g1和h1”限定用于测量位置J1。另一系数组“a2、b2、c2、d2、e2、g2和h2”限定用于测量位置J2。相似系数组则应用于其它测量位置J3等。
从这些方程导出以下方程Eq.2：
Fx Fy Fz Mx My Mz P = a 1 b 1 c 1 d 1 e 1 g 1 h 1 a 2 b 2 c 2 d 2 e 2 g 2 h 2 a 3 b 3 c 3 d 3 e 3 g 3 h 3 a 4 b 4 c 4 d 4 e 4 g 4 h 4 a 5 b 5 c 5 d 5 e 5 g 5 h 5 a 6 b 6 c 6 d 6 e 6 g 6 h 6 a 7 b 7 c 7 d 7 e 7 g 7 h 7 - 1 ϵ 1 ϵ 2 ϵ 3 ϵ 4 ϵ 5 ϵ 6 ϵ 7
                                                ---Eq.2
假定测量所得的应变ε1-ε7的量值分别为t1-t7，则上述方程Eq.2为：
Fx Fy Fz Mx My Mz P = a 1 b 1 c 1 d 1 e 1 g 1 h 1 a 2 b 2 c 2 d 2 e 2 g 2 h 2 a 3 b 3 c 3 d 3 e 3 g 3 h 3 a 4 b 4 c 4 d 4 e 4 g 4 h 4 a 5 b 5 c 5 d 5 e 5 g 5 h 5 a 6 b 6 c 6 d 6 e 6 g 6 h 6 a 7 b 7 c 7 d 7 e 7 g 7 h 7 - 1 t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t 6 t 7
                                                ---Eq.2′
因此，通过计算该方程Eq.2′，能够判定分力P、Fx、Fy、Fz、Mx、My和Mz的量值。
顺便提及，用于测量位置J1-J7(亦即在该示例中的P1-P8)中的每个位置的系数“a、b、c、d、e、g和h”通过试验预先确定。在试验中，改变施加到轮胎上的分力P、Fx、Fy、Fz、Mx、My和Mz的量值，在每个测量位置对总表面应变ε进行测量，并且通过使用计算机对测量值ε以及所施加的分力P、Fx、Fy、Fz、Mx、My和Mz的量值进行数值分析而确定出所述系数。
如上所述，应变ε必须在七个不同位置J1-J7同时进行测量。因此，至少七个应变传感器S必须在周向不同位置处安装在轮胎胎侧部分上。
因此，在如图7所示传感器布置方式中，使用了八个传感器S。全部传感器S均在相同的径向高度或位置处绕着轮胎转动轴线进行等角度布置。
至于在行驶期间输出估算数据的间隔，如果数据处理器允许的话则期望所述间隔尽可能地短，但并非总是必需如此——如在气压P是唯一待获取的分力的情形下。在仅仅是气压P的情况下，所述间隔可以相对较长，例如轮胎每转动一周一次。
在图7中，八个传感器S1-S8绕着轮胎转动轴线以45度的规则间隔布置。事先以45度的规则间隔准备出用作测量位置J1-J7的八个位置P1-P8。
如图7和8所示，由于传感器S固定到轮胎胎侧部分3，因此当轮胎转动时传感器S绕着轮胎转动轴线移动，但是，位置P1-P8——即测量位置J1-J7——却在具有设定在轮胎转动轴线处的原点并与轮胎赤道面平行的静态极坐标系上固定。零度极角能够设定于任何方向，但是在图示的示例中，为了方便而将零度极角设定在竖直向下方向。因此，位置P1-P8在极坐标上的极角分别为0、45、90、135、180、225、270和315度。
通过这样的布置，轮胎每转动一周传感器S1-S8到达位置P1-P8八次，即，轮胎每转动一周能够在轮胎的八个角座标处进行测量。通过检测轮胎的角座标，能够确定传感器S的位置从而确定传感器S是否到达上述的预定测量位置。为此，将例如编码器等的角度传感器附连到轴、轮胎车轮、轮胎等。
在本示例中，能够通过八个传感器S1-S8在八个位置P1-P8同时测量总表面应变ε。但是，为了解上述方程Eq.2，仅需要七个数据或传感器。因此，必须选择出八个传感器或数据中的七个。因而，具有选择传感器或数据的八种方式。为方便解释，使用上述位置P1-P8的参考标记P1-P8来指示与测量位置J1-J7相关的传感器或数据，八种组合为：
(P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7)；
(P1、P2、P3、P4、P5、P6、P8)；
(P1、P2、P3、P4、P5、P7、P8)；
(P1、P2、P3、P4、P6、P7、P8)；
(P1、P2、P3、P5、P6、P7、P8)；
(P1、P2、P4、P5、P6、P7、P8)；
(P1、P3、P4、P5、P6、P7、P8)；以及
(P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8)。
换言之，由于是七个测量位置J1-J7，因此具有上述八种组合。
在本示例中，针对七个数据的全部八种组合，计算方程Eq.2′从而获得每个分力(例如轮胎压力)的八个中间结果。接着，利用八个中间结果，计算其平均值来作为该分力的最终结果。因此，即使其中一些传感器发生故障，仍然能够使其对估算的最终结果的影响达到最小。
更具体地，针对八种组合中的每一种，利用预先存储在存储装置中的关于系数的数据，由数据处理器限定出所述系数的以下7×7矩阵：
a 1 b 1 c 1 d 1 e 1 g 1 h 1 a 2 b 2 c 2 d 2 e 2 g 2 h 2 a 3 b 3 c 3 d 3 e 3 g 3 h 3 a 4 b 4 c 4 d 4 e 4 g 4 h 4 a 5 b 5 c 5 d 5 e 5 g 5 h 5 a 6 b 6 c 6 d 6 e 6 g 6 h 6 a 7 b 7 c 7 d 7 e 7 g 7 h 7
接着，使用该矩阵，通过数据处理器形成上述方程Eq.2，并且对代入获得并存储在存储装置中的值t1-t7的方程Eq.2′进行计算从而判定出七个分力。
[用于检测轮胎压力下降的方法]
如上所述，本发明的目的是检测出轮胎的压力下降。
如上所述，压力P能够作为七个分力中一个进行估算。另外，如果气压P是唯一待判定的分力，则无需计算并输出关于其它分力的数据。
当能够获得估算的气压P时，将压力P与基准压力Pp进行比较，所述基准压力Pp例如设定在上述的轮胎最大压力的80％至70％之间。如果所获得的压力P小于基准压力Pp，则视为轮胎压力下降，因而能够触发报警系统以通过警报声和警报灯向驾驶员示警。然而，在本示例中，为了警报的精确性，即使在一次比较中判断出一次压力下降，也只有在从至少一次随后的比较中得出相同的结果(压力下降)之后，才判定压力真正下降而后作出报警。
[用于估算轮胎受力的第二方法]
如上所述，即使仅对七个分力中的一个进行估算，也需要至少七个传感器S以获得七个数据。
另一方面，对于例如ABS的制动控制系统，重要的是即使一些传感器发生故障时，仍接收指示作用在滚动轮胎上的纵向力的量值的数据。
因此，本发明的另一目的是：通过使用尽可能少的应变传感器来估算作用在滚动轮胎上的纵向力的量值，使得即使在一些传感器发生故障时，仍能够输出用于控制制动系统的估算数据。
在上述具有特殊外轮廓的胎侧部分3o的情况下，如果测量位置J的角度接近接地块的中央GC(例如，测量位置的座标的极角处于0±30度的范围内——即330至360以及0至30度，更明显地，处于0±15度的范围内——即345至360以及0至15度，如图10所示)，则在接近突出部14的特定区域X中，尽管表面应变ε与纵向力Fx大致线性相关，但是竖向载荷Fz并未影响表面应变ε。
突出部14沿轮胎周向连续延伸，从而提供胎侧外轮廓3S的弯曲线15。在轮胎的子午线截面中，弯曲线15由通过拐点IP彼此连接的径向朝外凸起部分15A和径向朝内凹入部分15B组成。
凸起部分15A沿着类似于上述典型外轮廓11的凸起的弯曲线延伸，而凹入部分15B则从凸起部分15A的径向内端延伸从而限定突出部14的外轮廓的一部分。
凸起部分15A从胎面边缘Te延伸到拐点IP。凸起部分15A的径向高度或幅度Ha不小于胎侧高度Hb的40％、优选地大于胎侧高度Hb的50％。
胎侧高度Hb为胎面边缘Te与标准轮辋的凸缘Fe的径向外端之间的径向高度。因而，凸起部分15A形成胎侧外轮廓3S的主要部分。
拐点IP与胎体6的主体部6a的最大截面宽度点m之间的径向距离Hc不大于胎侧高度Hb的30％。优选地，拐点IP定位在胎体最大截面宽度点m的径向内侧。
如果竖向载荷Fz施加到轮胎1，则如图9所示，在上述的区域Y中，在凸起部分15A中产生拉伸应变εz，但是在凹入部分15B中则产生压缩应变εz。因此，拐点IP的邻近区域X变成中性区域并且表面应变εz几乎为零。
如果测量位置距离拐点IP的径向距离为4mm或小于4mm，则即使在常规充气状态下竖向载荷Fz从零变化到常规轮胎负荷，径向应变εz变化大约0.2％或更小，即几乎为零。
因此，在如上所述的其中径向应变εz变化0.2％或更小的拐点IP的邻近区域X中设置有至少一个第二应变传感器S。更具体地，传感器S的中央定位在距离拐点IP的径向距离为4mm或小于4mm的位置。由于优选为多个第二传感器S在相同的径向高度处绕着轮胎转动轴线等角度布置，因此如图10所示使用八个第二传感器S。
突出部14能够作为所谓的轮辋保护装置。因此，在本示例中，突出部14仅形成在将位于车辆外侧的胎侧部分3o上。为了将突出部14用作轮辋保护装置，在处于常规充气状态下的轮胎的子午线截面中，突出部14必须轴向朝外突出超过轮辋的凸缘，并且在本示例中，突出部14设置有大致梯形横截面的形状，所述形状包括径向内斜边14a、径向外斜边14b以及在边14a与14b的轴向外端之间延伸的轴向外边14c。每个径向内斜边14a和径向外斜边14b均呈凸状弯曲。上述凹入部分15B由外斜线14b形成。
在直线行驶过程中，作用在轮胎上的侧向力Fy变得非常小或者几乎为零。因此，如果在直线行驶过程中测量表面应变ε，则测量所得的表面应变并未包括侧向力Fy的效应以及竖向载荷Fz的效应。因此，总表面应变ε能够由Fx的线性函数f′(Fx)表示：
ε＝f′(Fx)＝a′·Fx                               ---Eq.3
其中，“a′”为特别针对于产生应变ε的位置——即应变测量位置——的系数。
因此，当第二传感器S的其中一个到达其极角处于0±30度——优选为0±15度——的范围的测量位置时，由于a′·Fx＝t′，因此通过测量出应变的量值(t′)，能够容易地通过计算以下方程而判定出纵向力Fx：
Fx＝t′/a′
因此，即使在一些第二传感器发生故障时，仍保证能够获得对于制动系统的控制非常重要的纵向力Fx。
类似于使用七个数据和方程Eq.2的前一方法，在该第二方法中也能够估算侧向力Fy以及纵向力Fx。为此，需要在两个不同位置处同时测量应变。相应测量位置处的表面应变ε如下表示：
ε1＝a′1·Fx+b′1·Fy
ε2＝a′2·Fx+b′2·Fy
其中，“a′1”、“a′2”、“b′1”、“b′2”为特别针对于产生应变ε的位置——即应变的测量位置——的系数。
因此，能够以与上述相同的方式通过解这两个联立方程来判定Fy和Fx。另外在该情况下，所需传感器的数量减少到两个，因此，即使一些传感器发生故障，仍保证能够获得力Fx和Fy。

Claims (12)

1.一种用于估算作用在滚动轮胎上的轮胎受力的量值的方法，所述方法包括：
使用在轮胎周向的不同安装位置处安装在所述轮胎上的七个传感器；
通过利用所述七个传感器在轮胎滚动期间的某一时间点测量在七个不同测量位置(i)处的应变，
其中，每个所述测量位置(i)是使得待测量的应变的量值t(i)与七个分力中的每个都具有大致线性关系的位置，所述七个分力为作用在所述轮胎上的纵向力Fx、侧向力Fy、竖向载荷Fz、倾覆力矩Mx、滚动阻力矩My、自位转矩Mz和气压P，
由此，满足以下条件方程：
t(i)＝a(i)·Fx+b(i)·Fy+c(i)·Fz+d(i)·Mx+e(i)·My+g(i)·Mz+h(i)·P
其中a(i)、b(i)、c(i)、d(i)、e(i)、g(i)和h(i)为特别针对于所述测量位置(i)的系数；
获取针对所述七个不同测量位置(i)的每个位置所测量的应变的量值t(i)，其中(i)是从1至7，由此
t1＝a1·Fx+b1·Fy+c1·Fz+d1·Mx+e1·My+g1·Mz+h1·P
t2＝a2·Fx+b2·Fy+c2·Fz+d2·Mx+e2·My+g2·Mz+h2·P
t3＝a3·Fx+b3·Fy+c3·Fz+d3·Mx+e3·My+g3·Mz+h3·P
t4＝a4·Fx+b4·Fy+c4·Fz+d4·Mx+e4·My+g4·Mz+h4·P
t5＝a5·Fx+b5·Fy+c5·Fz+d5·Mx+e5·My+g5·Mz+h5·P
t6＝a6·Fx+b6·Fy+c6·Fz+d6·Mx+e6·My+g6·Mz+h6·P
t7＝a7·Fx+b7·Fy+c7·Fz+d7·Mx+e7·My+g7·Mz+h7·P；
形成关于所述七个不同测量位置(i)的组合的所述系数的以下7×7矩阵
a 1 b 1 c 1 d 1 e 1 g 1 h 1 a 2 b 2 c 2 d 2 e 2 g 2 h 2 a 3 b 3 c 3 d 3 e 3 g 3 h 3 a 4 b 4 c 4 d 4 e 4 g 4 h 4 a 5 b 5 c 5 d 5 e 5 g 5 h 5 a 6 b 6 c 6 d 6 e 6 g 6 h 6 a 7 b 7 c 7 d 7 e 7 g 7 h 7
以及
计算包括所述矩阵的以下方程
Figure A20081008986700032
从而判定出所述七个分力中的至少一个。
2.根据权利要求1所述的方法，其中
所述判定的七个分力中的至少一个分力为气压P，并且
所述方法进一步包括：
将所述估算气压P与基准气压进行比较；以及
确定所述轮胎的气压是否下降。
3.根据权利要求2所述的方法，其中
在所述七个不同测量位置(i)处的所述应变的所述测量以特定时间间隔进行，并且
在所述估算气压P与所述基准气压之间至少两次连续的比较中，如果所述估算气压P低于所述基准气压，则确定所述轮胎的气压下降。
4.根据权利要求1所述的方法，其中
每个所述传感器包括嵌置在弹性体材料中而成为一个单元的磁体和磁感应元件。
5.根据权利要求1所述的方法，其中
每个所述传感器均具有相对于所述轮胎的径向以从10至80度的角度倾斜的最灵敏方向。
6.根据权利要求1所述的方法，其中
所述轮胎设置有多于七个的传感器；
通过使用所述多于七个的传感器，在轮胎滚动期间的所述时间点测量在多于七个的不同测量位置处的应变；以及
从所述多于七个的测量位置选出一组所述七个测量位置(i)，从而获得针对所述选出的组的所述七个不同测量位置(i)中每个位置的所述量值t(i)。
7.根据权利要求6所述的方法，其中
从所述多于七个的测量位置选出多组所述七个测量位置(i)，并且
针对所述选出的组中的每一组，获取针对所述七个不同测量位置(i)中每个位置的量值t(i)，以及
判定出所述七个分力中的所述至少一个分力作为中间结果，并且
将从所述多组获得的所述中间结果取平均值，从而获得最终结果。
8.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
利用在第二安装位置处安装在所述轮胎上的第二传感器，
其中，所述第二安装位置是使得当所述第二安装位置到达第二测量位置时待测量的应变的量值t′与所述纵向力Fx具有大致线性关系而且所述量值t′大致不会受到所述竖向载荷Fz影响的位置；
通过利用所述第二传感器测量在所述第二测量位置处的应变从而获得其所述量值t′；并且
计算以下方程从而判定出所述纵向力Fx，
Fx＝t′/a′
其中，“a′”为特别针对于所述第二测量位置的系数。
9.根据权利要求8所述的方法，其中
所述七个传感器安装在一个轮胎胎侧部分上，但是所述第二传感器安装在另一胎侧部分上，并且
所述另一胎侧部分设置有轴向朝外突出并且沿所述轮胎的周向延伸的突出部，使得所述另一胎侧部分的外轮廓包括由通过拐点彼此连接的径向朝外凸起部分和径向朝内凹入部分组成的弯曲线，
所述第二安装位置位于所述拐点的附近。
10.根据权利要求9所述的方法，其中
所述第二测量位置接近所述轮胎的接地块的中央。
11.一种充气轮胎，包括：
胎面部分；
一对胎侧部分；以及
一对胎圈部分，
其中，所述胎侧部分中的一个设置有突出部和应变传感器，
所述突出部沿所述轮胎的周向连续延伸并且轴向朝外突出，使得所述胎侧部分的外轮廓设置有在所述突出部的径向外侧的弯曲线，
在所述轮胎的子午线截面中，所述弯曲线由通过拐点彼此连接的径向朝外凸起部分和径向朝内凹入部分组成，并且
所述应变传感器设置所述拐点的附近。
12.根据权利要求11所述的充气轮胎，其中
所述突出部仅设置在所述胎侧部分中的所述一个胎侧部分之上，并且
所述另一胎侧部分也设置有应变传感器。
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