CN102460099A - 车辆轮胎检测系统 - Google Patents

Abstract

一种装置(4、5)，该装置用于在轮胎在该装置上在行进方向(A)被移动时检测车辆(2)轮胎(3)的充气气压。该装置包括：基座(7)；平台(8)，该平台被安装在基座上；第一负载传感器系统(9)，该第一负载传感器系统被布置在平台和基座之间；以及第二负载传感器系统(12)，该第二负载传感器系统被安装在平台的上表面上，并且包括跨平台延伸的高分辨率传感器的线性阵列(13、25)。数据处理单元(6)对通过对第一传感器系统和第二传感器系统的输出进行采样所获得的数据进行处理，并且提供轮胎的充气气压的指示。通过对第一传感器系统的输出进行采样所获得的数据可以用于确定平台所承受的总负载、和/或轮胎在平台上的行进方向、和/或轮胎在平台上的行进速度、和/或车辆轮胎的追踪角度。该数据还可以用于确定时间间隔，在该时间间隔期间来自第二传感器系统的数据将被用于提供代表性传感器负载值。

Description

车辆轮胎检测系统

技术领域

本发明涉及一种车辆轮胎检测系统。具体地而并非排他地，本发明涉及一种能够确定车辆轮胎中的气压的系统。

背景技术

已经存在用于在车辆轮胎通过传感器阵列时确定该车辆轮胎的气压的很多方案。这些方案可能依赖于接触压力是轮胎充气气压的近似值的假设。轮胎与表面的接触面积可以被取作轮胎所承受重量除以轮胎的充气气压。接触面积随着轮胎充气的减少而增加，但是该关系取决于轮胎的结构性质。例如，以非常低的充气气压，轮胎的加强侧壁将直接承受大部分的负载。一种替选方法依赖于对轮胎印迹的横向轮廓进行研究。如果轮胎被充气过度，则将存在窄的相对锐利的轮廓。如果轮胎充气不足，则将存在更宽的相对扁平的轮廓。在WO 00/11442、EP 0545641和EP 0656269中公开了这样的系统的示例。

在一些情况下，可能存在二维传感器阵列，而在其它情况下，可能存在线性传感器阵列。在任何一种情况下，在轮胎通过时有间隔地对来自传感器的输出进行采样。这些输出可以用于指示轮胎印迹的形状。在线性传感器阵列或者在行进方向上有限延伸的二维阵列的情况下，间接获得轮胎印迹的形状。跨轮胎延伸的一行传感器将总是与轮胎圆周上的相同部分保持接触。在轮胎印迹中的该部分位置将改变，并且接触线的长度将从初始接触开始增加，并且然后减小直至接触停止。根据传感器数据来推断轮胎印迹的形状。

大多数已知系统忽略了切入轮胎表面的胎纹(tread)的影响。存在其中在轮胎和传感器阵列之间没有接触的胎纹间隙，并且无法使用数据来确定，例如，在轮胎与轮胎印迹内的表面之间的接触面积。这可能导致对诸如轮胎气压、车轮负载、轮轴负载和车辆重量的量的测量中的不准确。

在WO 2006/003467中，公开了一种系统，该系统使用高得足以检测轮胎上的胎纹间隙的分辨率的传感器，使得能够估计胎纹覆盖，并且使用与轮胎橡胶充分接触的传感器来在使接触面积不受胎纹间隙影响的情况下确定轮胎气压。该系统使用线性传感器阵列，并且输出数据来自轮胎上的圆周位置处的接触线。一些计算是基于独立传感器的面积来做出的，并且出于一些目的而提供了对轮胎印迹面积的估计。

US-A-6823728公开了一种用于估计轮胎气压的系统，其中提供了重量传感器以及覆盖该重量传感器的面积传感器。该面积传感器直接估计接触面积。这可以利用：电容传感器；或者用于确定轮胎接触面积的长度和宽度的线开关(line switch)；或者线性开关阵列，该线性开关阵列的输出被采样并且与使用一对线开关所检测到的车辆速度一起使用以估计轮胎印迹面积。使用开关阵列的方法是为了提供比仅使用长度和宽度时更加准确的面积估计。利用已知的总重量，可以通过使车轮所承受的重量除以轮胎印迹面积来计算轮胎气压。

发明内容

根据第一方面，本发明提供了一种装置，所述装置用于在车辆轮胎在所述装置上在行进方向被移动时检测所述车辆轮胎的充气气压，所述装置包括：基座；平台，所述平台被安装在所述基座上，并且在所述行进方向和所述行进方向的横向上充分延伸，以容纳车辆轮胎的整个印迹；第一负载传感器系统，所述第一负载传感器系统被布置在所述平台和所述基座之间，用于提供数据，所述数据指示在所述轮胎在所述平台上在所述行进方向被移动时所述平台施加在所述基座上的变化负载；用于对所述第一负载传感器系统的输出进行采样的器件；第二负载传感器系统，所述第二负载传感器系统被安装在所述平台的上表面上，并且包括跨所述平台延伸的传感器阵列，所述阵列具有足以容纳车辆轮胎的宽度的横向延伸，所述阵列中的所述传感器中的每一个是负载传感器，所述负载传感器在所述轮胎在所述平台上在所述行进方向被移动时提供指示所述传感器上的负载值的变化输出；用于对所述第二传感器系统的输出进行采样的器件；以及数据处理器件，所述数据处理器件被配置为对从对所述第一传感器系统和所述第二传感器系统的输出进行采样所获得的数据进行处理，并且提供对所述轮胎的所述充气气压的指示。

本发明的该方面还提供了一种方法，该方法用于在车辆轮胎在装置上在行进方向被移动时检测车辆轮胎的充气气压，该装置包括：基座；平台，该平台被安装在基座上并且在行进方向和行进方向的横向上充分延伸以容纳车辆轮胎的整个印迹；第一负载传感器系统，该第一负载传感器系统被布置在平台和基座之间，用于提供指示平台对基座所施加的负载的数据；以及第二传感器系统，该第二传感器系统被安装在平台的上表面上，并且包括跨平台延伸的传感器阵列，该阵列具有足以容纳车辆轮胎宽度的横向延伸，阵列的传感器中的每一个都是负载传感器，该负载传感器提供指示传感器上的负载值的变化输出；该方法包括下述步骤：使轮胎在装置上移动，对第一传感器系统的输出进行采样，对第二传感器系统的输出进行采样；以及对从对第一传感器系统和第二传感器系统的输出进行采样所获得的数据进行处理，以使用代表性第二传感器负载值来提供对轮胎的充气气压的指示。

根据本发明的该方面，可以在不必使用第二传感器系统的阵列中的传感器的输出来计算轮胎印迹面积的情况下确定轮胎气压的指示。如果压力感测元件具有与轮胎表面充分接触的部分，即没有桥接胎纹间隙，则在轮胎充气气压和由感测元件检测到的力之间存在关系，该关系可以被表达为：

(1)P＝aF_s+b

其中P是充气气压，F_s是感测元件上的负载，并且a和b是常数，该常数值取决于轮胎的构造(诸如所涉及的材料的固有性质的影响)以及装置的设计(诸如感测元件的接触面积)。因此，通过获得可以用作F_s的代表性第二传感器负载值，可以计算轮胎气压P。

因此，优选地，数据处理器件被配置为提供来自第二传感器系统的传感器阵列的至少一个代表性负载值，并且数据处理系统被配置为使用该代表性负载值来提供轮胎的充气气压的指示。

“代表性”负载值指排除了诸如侧壁影响或胎纹间隙的干扰的理想传感器上的负载的合理指示的值。代表性值可以是，例如，从提供最高读数的传感器获得的；来自提供最高读数的传感器范围的平均值(无论是平均值、中间值还是众数等)；排除了低或高的极值的传感器范围的平均值；所有传感器的平均值等。为了给出跨轮胎宽度的负载值轮廓，可以存在多个代表性第二传感器负载值。这可以使得能够存在对指示该轮廓符合正常充气、充气不足还是充气过度的程度的轮胎气压的指示。

如以下将更详细解释的，对于第二传感器系统的阵列中的任何给定的第二传感器而言，可以从来自该传感器的负载/时间轮廓中的特定点或区域中选取所使用的输出以便于给出更可靠的值。

一种使用来自第一传感器系统的输出的方式是计算平台上的总负载，并且将该平台上的总负载用于轮胎气压的计算。如以上从等式(1)所提到的，在轮胎充气气压和特定感测元件上的负载之间存在关系。常规方法是，对于给定的轮胎气压，随着轮胎上负载的增加，轮胎印迹扩大并且该负载在更大的面积上分布，并且这导致了轮胎下方的表面上的压力保持恒定。然而，现在已经确立了，等式(1)仅对于恒定轮胎负载来说是准确的。如果轮胎作为简单的气球，则随着车辆重量的增加，轮胎上的负载也将增加，但是轮胎的印迹也会扩大，使得压力保持恒定。然而，正常车辆轮胎的物理特性并不是气球的物理特性，并且例如轮胎的刚度会影响运行状况。因此，随着轮胎所承受的车辆重量份额的变化，独立感测元件上的压力也变化。这可以被表达为指出等式(1)中的常数a和b中的至少一个并不是真正的常数，而是根据总负载的函数而变化。该总负载可以从来自负载传感器的第一阵列的输出来确定。

例如，通过针对已知轮胎气压的范围以及针对已知轮胎上总负载的范围来获得代表性第二传感器负载值，能够针对与特定的代表性第二传感器负载值和总负载相关联的轮胎气压来构建关系或者绘制值。

为了在这样的布置中进行使用，第一传感器可以使用单个传感器来测量来自平台的总负载。该传感器可以分布在平台下方，例如作为连接到气压或液压传感器的包含气体或液体的管道。该管道可以遵循蛇形路径。

然而，在一些优选实施例中，第一传感器系统包括处于在基座上纵向和横向分布的点处的多个传感器，用于指示在各个点处的来自平台的基座上的负载。来自这些传感器的输出可以用于计算总负载，或者如以下更为详细描述的，以各种方式例如确定轮胎移动的速度和/或方向、平台上的总负载、轮胎在平台上的位置，以便于发起对来自第二传感器的输出进行采样等。

在将本发明的该方面投入使用中，第二传感器系统的传感器阵列可以是例如WO 00/11442、EP 0545641或EP 0656269中所公开的。然而，优选地，第二传感器的阵列以WO 2006/003467中所公开的方式具有线性阵列的形式，并且独立传感器具有高得足以检测沿着在轮胎上的直线的部分的分辨率，该部分由于存在轮胎胎纹间隙而没有接触。一种表达线性传感器阵列的高分辨率属性的方式是沿着轮胎上的线并且垂直于该线的传感器的接触表面的延伸，使得传感器的接触表面能够完全落入胎纹间隙的界限内；或者使得多个相邻传感器的接触表面能够同时落入相同胎纹间隙的界限内。这并不意味着所有的胎纹间隙都可以包含传感器接触表面或多个传感器接触表面，并且如随后所讨论的，可能期望临近轮胎边缘桥接一些胎纹间隙。

当使用这样的高分辨率线性阵列时，将存在多个传感器，该多个传感器在没有胎纹间隙的妨碍的情况下与轮胎表面的连续部分对齐。这些传感器中的一些将处于轮胎的中心区域或者朝着轮胎的中心区域而远离输出可能受到除了轮胎气压之外的因素的影响的侧壁。因此，将存在为了后续计算的目的所依赖的传感器输出。

可以使用各种方法来根据传感器输出计算轮胎气压。轮胎气压可以通过研究接触轮廓来进行检测，以确定该轮胎是否充气不足或充气过度。在另一方法中，可以将从检测一个轮胎得到的数据与从检测相同车辆的其它轮胎得到的数据作比较，以寻找充气不足或充气过度的相对程度。替选地，可以将从检测一个轮胎得到的数据与该车辆的存储数据作比较，该存储数据是例如通过对具有处于已知适当压力的轮胎的车辆执行该方法所获得的；或者将从检测一个轮胎得到的数据与车辆的该轮胎的存储数据作比较，该存储数据是例如通过对具有处于已知适当压力的轮胎的相同轮胎的另一车辆执行该方法所获得的。而且，检测可以具有寻找充气不足或充气过度的相对程度的形式。可接受的变化范围可以被编程到系统中。对车辆进行检测使得可以访问比较数据可以使用例如WO 2006/003467中所公开的方法来完成，并且可以包括自动数字平面光学识别、标识符的无线访问、使用诸如蓝牙TM或RFID的短距离通信等。

具体地，在诸如卡车、运输货车、公共汽车或长途汽车的车队的情况下，其中可能存在若干相同类型的车辆，能够使用处于已知气压的轮胎来对系统进行校准，使得对于给定类型的车辆，通过与针对近似轮胎气压或轮胎气压范围所存储的数据的比较，传感器输出数据可以被转化为那些压力或范围。

如上所述，在本发明的该方面的一些实施例中，因为来自第一传感器系统的数据将直接指示特定车轮上的负载，所以在确定轮胎气压时还使用该第一传感器系统的数据。在出于参考目的而存储了数据的情况下，这也应当是取决于车轮负载的形式，使得针对来自第二传感器系统的阵列中的传感器的给定输出由系统所确定的轮胎气压将取决于来自第一传感器系统的负载信息。类似地，如果存在用于根据来自第二传感器系统的阵列中的传感器的数据来确定轮胎气压的算法，而不参考所存储的数据，则这可以包括取决于轮胎负载的因素。在任何一种情况下，还可以考虑诸如周围或轮胎本身的温度的其它因素。这样的其它因素可以包括，例如，轮胎类型或轮胎的特定构造。

在一些实施例中使用高分辨率传感器的单个线性传感器阵列的同时，能够使用全部安装在同一平台上的多个这样的线性传感器，诸如两个、三个或更多。

如上所述，当轮胎在一行传感器上轮动时，在轮胎的圆周上的特定点处，将存在在轮胎上延伸的单个线上的接触。高分辨率传感器将检测轮胎印迹的边缘，该轮胎印迹的边缘将随着轮胎滚动而变化。通过确定移动速度，例如通过使用来自第一传感器的输出，能够构建轮胎印迹轮廓的“图像”。可以计算轮胎印迹轮廓内的面积，但是因为需要考虑没有接触的胎纹间隙，所以这不与接触面积相对应。高精度传感器的线性阵列将检测到存在胎纹间隙的位置，但是这仅沿着接触的单个线。沿着该线的胎纹间隙和接触面积的构造可能不与轮胎圆周周围的其它点处的构造相对应，并且在该情况下，无法构建示出轮胎图案的轮胎印迹“图像”。不论胎纹间隙是轮胎周围的环形凹槽还是“锯齿”图案的一部分，只要沿着接触线检测到胎纹间隙，其都将导致印迹“图像”上纵向延伸的线。然而，例如在轮胎印迹处于其最大宽度或者是所有或一些采样的平均值时，将能够计算沿接触线的胎纹间隙的比例。如果假设胎纹间隙的比例在轮胎圆周周围的其它位置处是类似的，则可以对印迹面积应用该比例，以确定对接触区域的估计，并且相反地确定对胎纹覆盖量的估计。

给定估计的接触区域以及来自第二传感器集合的输出，能够使用诸如WO 2006/003467中所讨论的那些方法来计算对车轮上总负载的估计。然而，根据本发明该方面的装置还可以使用来自第一传感器系统的输出来提供对车轮上负载的直接测量。两个结果将不相同，并且这可以以各种方式来使用。例如，差异程度可以用于调整根据第二传感器系统对轮胎气压的计算。此外或替选地，给定轮胎印迹的总面积以及来自第二传感器系统的输出，由第一传感器系统所确定的车轮上的实际负载可以用于估计存在接触或由于轮胎印迹图案而不存在接触的轮胎印迹的比例。

第一传感器系统可以用于各种其它目的。例如，第一传感器系统包括在基座上作为阵列分布的多个传感器，其输出可以提供轮胎的实际移动方向的指示。如果轮胎严格在纵向方向上移动，则传感器将提供与轮胎以与该方向成角度行进时不同的输出。如果有必要，则可以在计算轮胎气压和/或轮胎宽度、和/或印迹面积和/或胎纹覆盖范围时考虑移动角度。例如，如果轮胎有角度地在第二系统的传感器阵列上移动，则接触线将更长。这将使得轮胎的宽度和轮胎印迹的面积看上去比它们实际的更大。但是在知道偏移角度的情况下，可以对该数据或结果进行校正以考虑到这一点。

第一传感器系统可以用于检测轮胎何时第一次接触该装置。因为在该平台的前端边缘和传感器之间的距离是已知的，所何时第一次接触该装置与来自第二传感器系统的传感器的第一次输出之间的时间可以用于确定轮胎在平台上移动的速度。由此，能够通过使用轮胎与传感器接触的时间来计算轮胎接触路径的长度。

第一传感器系统可以用于提供车辆重量的指示，并且可以被用作所涉及车辆的类型的粗略指示。例如，卡车总是比客车更重。即使并没有直接知道所涉及的车辆类型，但是该系统也可以被配置为选择可能适合的一些东西。第一传感器系统和第二传感器系统还可以提供可能有助于识别所涉及的车辆类型的其它信息，诸如：轮胎宽度、车轴上车轮的数目(该系统能够在两个车轮和一个宽车轮之间进行区分)、车轴数目、车辆轴距、近似轮胎气压(卡车高于客车)、胎纹图案的粗糙度等。

第一传感器系统优选地包括沿车辆移动的方向间隔的多行传感器，例如两行、三行或更多。在一个实施例中，存在三行，一行临近平台的前端边缘，一行临近后端边缘，而一行位于该二者之间，例如大约处于中间点。在每一行内，存在多个第一传感器，因此优选地，存在以行和列布置的规则传感器矩阵。在一个特定实施例中，通过示例的方式，可以存在三行的八个传感器。

在本发明的该方面的优选实施例中，针对第二传感器系统使用高分辨率的线性传感器阵列，该高分辨率的线形传感器阵列可以在存在接触的点和由于存在胎纹图案而不存在接触的点之间进行区分。现在已经确定了，这在一些情况下，这可以提供对轮胎宽度和轮胎印迹形状的不准确指示。

在一些情况下，在轮胎一侧或两侧附近，存在横向定向的胎纹间隙。如果这些中的一个与线性传感器阵列对齐，则在轮胎上的线的一端的传感器将检测到该胎纹间隙并且将不提供输出。输出将仅从进一步向内的传感器提供。对数据的分析因此将提供与从较窄轮胎所获得的那些类似的结果，导致了不准确的数据。解决该问题的一种方式是采用以一定距离间隔开的两个(或更多)线性阵列，该距离足以确保即使一个阵列与临近轮胎边缘的横向延伸的胎纹间隙对齐，另一个阵列也将提供关于轮胎宽度的正确读数。然而，本发明该方面的优选实施例针对该问题提供了一种替选方法。根据该实施例，第二传感器系统是横向延伸的线性传感器阵列，该线形传感器阵列在轮胎在装置上在行进方向被移动时提供输出，该输出指示在沿着轮胎上的线的点处的负载，并且使每个传感器与促动部分相关联，该促动部分的宽度小得足以向阵列提供高得足以检测沿着由于轮胎中的胎纹图案而导致与轮胎没有接触的点的线的分辨率；并且其中每个促动部分是伸长的(elongate)并且在行进方向上延伸了足够的长度，以桥接临近轮胎边缘的横向延伸的胎纹间隙。

因此，能够给出轮胎印迹宽度的更加准确的指示，同时仍然将存在与轮胎表面完全接触的促动部分以及能够检测胎纹间隙的促动部分。

在US-A-5942681中，公开了一种分析轮胎印迹的横向轮廓的系统。该系统使用伸长的传感器阵列。然而，该系统目的在于桥接所有胎纹间隙。传感器具有在15mm和20mm之间的宽度以及至少50mm的长度，该长度被选取为使得传感器与轮胎表面的至少三个部分接触，即使得其桥接两个胎纹间隙。这是一种低分辨率的系统。

在本发明该方面的实施例中，促动部分头部的宽度可以是例如：不大于约1mm、不大于约1.5mm、不大于约2mm、不大于约2.5mm、不大于约3mm、不大于约3.5mm、不超大于约4mm、不大于约4.5mm、或者不大于约5mm。促动部分头部的宽度可以是例如：在约0.5mm和约0.75mm之间、在约0.75mm和约1mm之间、在约1mm和约1.25mm之间、在约1.25mm和约1.5mm之间、在约1.5mm和约2mm之间、在约2mm和约2.5mm之间、在约2.5mm和约3mm之间、在约3mm和约3.5mm之间、在约3.5mm和约4mm之间、在约4mm和约4.5mm之间、或者在约4.5mm和约5mm之间。促动部分头部的宽度可以在以下范围中：约0.5mm至约1.5mm、约1mm至约2mm、约1mm至约3mm、约1mm至约5mm、或者约2mm至约5mm。

在本发明该方面的实施例中，相邻促动部分之间的间隔可以是例如：不大于约1mm、不大于约1.5mm、不大于约2mm、不大于约2.5mm、不大于约3mm、不大于约3.5mm、不大于约4mm、不大于约4.5mm、或者不大于约5mm。相邻促动部分之间的间隔可以是例如：在约0.5mm和约0.75mm之间、在约0.75mm和约1mm之间、在约1mm和约1.25mm之间、在约1.25mm和约1.5mm之间、在约1.5mm和约2mm之间、在约2mm和约2.5mm之间、在约2.5mm和约3mm之间、在约3mm和约3.5mm之间、在约3.5mm和约4mm之间、在约4mm和约4.5mm之间、或者在约4.5mm和约5mm之间。相邻促动部分之间的间隔可以在以下范围中：约0.5mm至约1.5mm、约1mm至约2mm、约1mm至约3mm、约1mm至约5mm、或者约2mm至约5mm。

在本发明该方面的实施例中，相邻促动部分之间的间隔可以以可替代方式被表达为相邻促动部分之间的节距(pitch)——即头部中心之间的距离。相邻促动部分之间的节距必须至少稍大于单个促动部分的宽度，以使得在相邻促动部分之间存在少量间隙。在一些实施例中，相邻促动部分之间的节距在：促动部分宽度的约1.5和约5倍之间、促动部分宽度的约1.5和约4倍之间、促动部分宽度的约1.5和约3倍之间、促动部分宽度的约1.5和约2.5倍之间、或者促动部分宽度的约1.5和约2倍之间。在绝对项中，相邻促动部分之间的节距可以是：在约1.25mm和约1.5mm之间、在约1.5mm和约2mm之间、在约2mm和约2.5mm之间、在约2.5mm和约3mm之间、在约3mm和约3.5mm之间、在约3.5mm和约4mm之间、在约4mm和约4.5mm之间、或者在约4.5mm和约5mm之间。

将认识到的是，促动部分头部的宽度、相邻促动部分之间的间隔以及相邻促动部分之间的节距的这些可能值还可以适用于促动部分所接触的传感器部分的宽度、传感器部分之间的间隔以及传感器部分之间的节距。此外，对于本发明的所有方面来说，无论是否存在具有伸长头部的促动部分，以及例如是否存在方形或圆形(在该情况下宽度取为直径)的促动器头部，关于促动部分或传感器部分的这些值都是可应用的。还应当意识到，在优选实施例中，诸如促动部分或传感器部分之间的大小和间隔将实质上是恒定的，但是可以存在其中存在变化的实施例。

在本发明的实施例中，促动部分头部的长度可以处于以下范围中：约10mm至约25mm、约10mm至约20mm、约10mm至约15mm、或者约15mm至约25mm。促动部分头部的长度可以是：不小于约10mm、不小于约15mm、不小于约20mm、或者不小于约25mm。促动部分头部的长度可以是：不大于约15mm、不大于约20mm、不大于约25mm、不大于约30mm。促动部分头部的长度可以是：至少为促动部分头部宽度的约10倍、至少为促动部分头部宽度的约15倍、至少为促动部分头部宽度的约20倍、至少约为促动部分头部宽度的约25倍、或者至少约为促动部分头部宽度的约30倍。

在优选实施例中，每个促动部分的头部基本上为矩形，并且从头部向下延伸并且在传感器接合部分终止的从属部分的面积基本上小于头部。传感器接合部分可以例如具有与头部宽度相同的宽度或者与头部宽度相同量级的宽度。传感器接合部分可以例如具有与传感器接合部分的宽度相同的长度或者与传感器接合部分的宽度相同量级的长度。所述传感器接合部分可以例如是方形或圆形。

伸长促动部分的特征可以独立于本发明的第一方面来使用，并且因此根据本发明的第二方面，提供了一种装置，该装置用于在车辆轮胎在该装置上在行进方向被移动时检测车辆轮胎的特性，包括：横向延伸的线性传感器阵列以在轮胎在装置上在行进方向被移动时提供指示沿着在轮胎上的线的点的负载的输出，其中每个传感器与促动部分相关联，该促动部分的宽度上得足小以对该阵列提供足够高的分辨率来检测沿着其中存在由于轮胎中的胎纹图案而不与轮胎接触的线的点；并且其中，每个促动部分是伸长的并且在行进方向上延伸了足以桥接邻近轮胎边缘的横向延伸的胎纹间隙的程度。

该第二方面还可以被表达为一种方法，并且因此从该第二方面来看，本发明还提供了一种用于在车辆轮胎在装置上在行进方向被移动时检测车辆轮胎特性的方法，包括下述步骤：提供横向延伸的线性传感器阵列，以在轮胎在装置上在行进方向被移动时提供指示沿着在轮胎上的线的点处的负载的输出，其中每个传感器与具有头部的促动部分相关联，该头部的宽度小得足以对阵列提供足够高的分辨率来检测沿着其中由于轮胎中的胎纹图案而不与轮胎接触的线的点；其中每个促动部分的头部是伸长的并且在行进方向上延伸了足以桥接邻近轮胎边缘的横向延伸的胎纹间隙的程度；并且其中每个促动部分的头部在行进方向上的延伸充分受限以确保存在朝向轮胎中心区域的轮胎部分，其中在传感器阵列和轮胎之间存在接触并且在这样的部分中存在没有桥接胎纹间隙的促动部分的头部。

应当意识到，本发明第二方面的任何或所有特征可以与本发明第一方面的任何或所有特征和操作特征相结合。

用于在本发明实施例中使用的线性传感器阵列可以使用各种类型的独立传感器，诸如压电、量子通道合成等。然而，本发明的第三方面提供了特别适于在高精度线性存储器阵列中使用的布置。

因此，在本发明的实施例中，第二传感器阵列包括多个伸长平行、弹性可偏转元件，其在行进方向上以纵向方向延伸；每个可偏转元件设置有相应的促动部分，该促动部分从头部向下延伸到接合可偏转元件的部分；每个可偏转元件设置有沿其长度间隔的至少两个感测部分，每个感测部分具有根据所施加应力而变化的电气性质；并且其中，可偏转元件上的感测部分作为作为电桥配置中的结点被电连接；以及被提供用于对桥的电气输入并且用于检测来自桥的电气输出的器件。

可能存在在半桥布置中连接的感测材料的两个部分，或者在惠斯登电桥布置中连接的感测部分的四个部分。

该布置可以独立于本发明的第一方面和第二方面来使用，并且因此从第三方面来看，本发明提供了一种装置，该装置用于在车辆轮胎在该装置上在行进方向上被移动时检测车辆轮胎的特性，该装置包括：横向延伸的线性传感器阵列，该线性传感器阵列用于提供指示在轮胎在该装置上在行进方向被移动时沿着轮胎上的线的点处的负载的输出，其中，传感器阵列包括多个伸长平行弹性可偏转元件，该可偏转元件的纵向方向在行进的方向上延伸；每个可偏转元件设置有相应的促动部分，该促动部分从头部向下延伸到接合可偏转元件的部分；每个可偏转元件设置有沿着其长度间隔的至少两个感测部分，每个感测部分具有根据所施加的应力而变化的电气性质；并且其中，可偏转元件的感测部分在电桥布置中作为结点进行电连接；以及用于提供对电桥的电气输入并且用于检测来自电桥的电气输出的器件。

该方面还可以被表达为方法，并且被表达为用于在这样的装置中使用的线性阵列。该方面的特征可以结合本发明的第一方面和第二方面中的任何一个或二者的特征和操作特征来使用。

该可偏转元件可以以悬臂方式进行安装，其中一端被支撑而另一端可自由偏转。在这样的布置中，促动部分可以邻近自由端接合可偏转元件。然而，在优选布置中，可偏转元件被支撑在两端处，并且促动部分在处于其两端中间的中心区域中接合可偏转元件。本发明的第一方面、第二方面和第三方面的优选实施例使用这样的布置，并且提供创建可偏转元件的有效方式。根据该实施例，弹性可形变材料的伸长基板设置有在该基板中平行的横向延伸的多个槽，该多个槽在纵向方向上彼此间隔开，使得在任何相邻的一对槽之间都限定了伸长可偏转元件，该可偏转元件具有整体连接到基板其余部分的第一端和第二端。

类似的布置可以用于提供悬臂式可偏转元件。在这样的实施例中，弹性可形变材料的伸长基板设置有在该基板中平行的横向延伸的多个槽，该多个槽从基板边缘延伸，并且在纵向方向上彼此间隔开，使得在任何相邻的一对槽之间定义了伸长的可偏转元件，该可偏转元件具有整体连接到基板其余部分的第一端以及第二自由端。

这样的布置的优点在于，与用于响应于偏转而提供输出的特定器件无关，并且独立于本发明的第一方面、第二方面和第三方面。因此，根据本发明的第四方面，提供了一种装置，该装置用于在车辆轮胎在该装置上在行进方向被移动时检测该车辆轮胎的特性，包括横向延伸的线性传感器阵列，该线性传感器阵列用于在轮胎在装置上在行进方向被移动时提供输出，该输出指示在沿着轮胎上的线的点处的负载，其中，传感器阵列包括多个伸长平行的弹性可偏转元件，该可偏转元件的纵向方向在行进方向上延伸；每个可偏转元件设置有相应的促动部分，该促动部分从头部向下延伸到接合可偏转元件的部分；每个可偏转元件设置有安装在其上的至少一个感测部分，该感测部分具有根据元件的偏转而变化的电气性质；并且其中，弹性可形变材料的伸长基板设置有在该基板中平行的横向延伸的多个槽，该多个槽在纵向方向上彼此间隔开，使得在任何相邻的一对槽之间限定了所述伸长的可偏转元件，该可偏转元件的至少一端被整体连接到基板的其余部分。

该方面的特征可以结合本发明先前的所有三个方面的特征和操作特征来使用；或者结合这些方面中的任何一个的特征来使用；或者结合这些特征中的任何两个的特征来使用。

在本发明先前方面中使用的一个或多个感测部分可以是，例如，压电或压阻元件。

本发明进一步的领域涉及保护本发明第一方面的第二传感器阵列或者本发明第二、第三和第四方面的传感器阵列中所使用的传感器。

典型地，根据以上所描述的本发明的各方面的装置将经历相当严峻的操作条件，被露天定位并且由如卡车、公共汽车等那么大且沉重的车辆反复在其上行驶。在WO 2006/003467中，柔韧带用于覆盖传感器，并且指出该外层需要保护传感器不受环境条件的影响并且抵御磨损，但是还必须允许轮胎气压到每个传感器元件的传递。还指出，必须不存在串音，使得在任何一个传感器处所看到的压力是由于施加在该传感器区域上的压力而导致的，并且不受到施加到相邻或附近传感器的压力的影响。

现在已经确定了能够使用远不如带柔韧的外部覆盖，并且提供更大的保护，同时仍然支持传感器阵列的足够的分辨率。

因此，在本发明先前方面的优选实施例中，存在轮胎在其上滚过的横向延伸的线性传感器阵列，该线性传感器阵列包括多个独立力传感器，其中每个力传感器包括感测部分和促动部分，该促动部分具有用于接收来自与轮胎的接触的负载的第一端以及用于向感测部分传递轮胎接触力的第二端；该传感器阵列具有足够高的分辨率以检测由于轮胎中的胎纹图案而不与轮胎接触的沿着所述线的点；并且其中，具有上表面和下表面的盖板覆盖促动部分的第一端，其中上表面要与轮胎相接触，而下表面被布置为向促动部分的第一端传递负载，盖板足够刚性以在以弹性方式局部可形变的同时充分自支撑，以允许促动部分响应于来自盖板的上表面上的轮胎的负载进行独立移动。

该特征还可以独立于本发明先前的各方面来使用，并且因此从第五方面来看，本发明提供了用于在测量车辆车轮上的轮胎特性中使用的装置，该装置包括：横向延伸的线性传感器阵列，轮胎以纵向方向在该线性传感器阵列上滚过，其中该传感器阵列在轮胎的印迹上延伸；传感器阵列包括多个独立力传感器，该力传感器提供与轮胎印迹上横向延伸的线上的位置处的轮胎接触负载相关的输出；以及采样系统，该采样系统用于以轮胎印迹在传感器阵列上移动的间隔来对力传感器的输出进行采样；其中每个力传感器包括感测部分和促动部分，该促动部分具有用于接收来自与轮胎的接触的负载的第一端以及用于向感测部分传递轮胎接触力的第二端；传感器阵列具有足够高的分辨率以检测沿着由于轮胎中的胎纹图案而不与轮胎接触的线的点；并且其中，具有上表面和下表面的盖板覆盖促动部分的第一端，其中下表面被布置为向促动部分的第一端传递负载，盖板足够刚性以在以弹性方式局部可形变的同时充分自支撑，以允许促动部分响应于来自盖板的上表面上的轮胎的负载进行独立移动。

该方面可以以方法的形式来表达。该方面的特征还可以结合以上所讨论的本发明先前各方面的任何或所有特征来使用。

优选地，盖板实质上还抗压缩。然而，在一些实施例中，不可压缩的盖板还可以在盖板和促动部分的第一端或头部之间设置有弹性可压缩的材料层，诸如橡胶。

该盖板可以具有诸如钢的金属层的形式，并且在优选实施例中可以是不锈钢。替选地，盖板可以由塑料材料形成。在任何一种情况下，该板可以具有例如约0.5mm的厚度。在本发明的一些优选实施例中，该盖板的可能厚度为：在约0.3mm和约1mm之间、在约0.3mm和约0.8mm之间、或者在约0.4mm和约0.6mm之间。

以上类型的盖板将保护装置防止水、污垢和其它污染物的进入，同时仍然允许使用能够检测胎纹间隙的高分辨率传感器。

盖板的特征可以以关于本发明的该第五方面并且关于本发明前四个方面的实施例的替选方式来表述。

如以上所表达的，该盖板足够刚性以在以弹性方式局部可形变的同时充分自支撑，以允许促动部分响应于来自盖板的上表面上的轮胎的负载进行单独位移。替选地或此外，用于限定盖板的特征可以是：(i)盖板是金属的并且厚度至少为0.3mm；或者(ii)盖板在车辆上轮胎的重量下不经历实质性的压缩，但是产生弹性弯曲。

在本发明的这一方面和其它方面的实施例中，与用于独立传感器部分的最大负载相对应的促动部分的移动程度可以是例如：在约10微米至约30微米的范围内、在约10微米至约20微米的范围内、在约15微米至约20微米的范围内、不大于约30微米、不大于约25微米、或者不大于约20微米。独立传感器上的最大负载可以是例如：在约15kg和约25kg之间、不小于约15kg、或者不小于约20kg。例如，在航空器轮胎或运土车辆的情况下，独立传感器上的最大负载可以显著大于20Kg。

盖板可以诸如用于消除来自相邻传感器的信号。在没有任何跨传感器的连接的情况下，如果一个传感器与轮胎橡胶对齐，而下一个传感器完全与胎纹间隙对齐，则没有关于胎纹间隙开始位置的指示。对来自传感器的数据进行处理将导致会利用快速(sharp)变换来胎纹间隙在第一传感器之后立即开始的结论。出于一些目的，这可能影响数据的可用性并且期望不太快速的变换。

盖板用于将给定传感器上的负载的一部分传递到相邻传感器。该效果还可以通过将用于独立传感器的促动部分通过适当链接直接链接在一起来获得。

从第六方面来看，本发明提供了用于在测量车辆车轮上的轮胎特性中使用的装置，包括：横向延伸的线性传感器阵列，轮胎在纵向方向上在该线性传感器阵列上滚过，其中该传感器阵列在轮胎的整个印迹上延伸；该传感器阵列包括多个独立力传感器，该力传感器提供与在轮胎与传感器阵列之间的接触线上的点处的轮胎接触力相关的输出；以及采样系统，该采样系统用于以轮胎印迹在传感器阵列上移动的间隔来对所述力传感器的输出进行采样；其中每个力传感器包括力感测部分和力传递部分，该力传递部分具有用于接收轮胎接触力的第一端以及用于向力感测部分传递轮胎接触力的第二端；其中，横向延伸的柔韧力分布元件覆盖与其第二端相接触的力传递部分，以便于处于轮胎和所使用的力传递部分之间，由此轮胎在给定的力传送部分上所施加的力部分被分布到相邻的力传送部分。

力分布元件可以是由多个力传递部分整体形成的部分。该力分布元件可以包括盖板，并且可以是金属或塑料材料层。力分布元件可以包括相对刚性的层以及弹性材料的相对柔韧的层。力分布元件可以足够刚性以充分自支撑，而足够柔韧以允许相邻力传递部分的独立移动，并且可以如本发明之前方面的上下文中所描述。

本发明的该第六方面可以被表达为方法并且也可以与本发明的其他方面的任何一个的特征和操作特征相结合。

本发明的另一方面涉及在使用轮胎在其上通过的横向延伸的传感器阵列时确定要在确定轮胎气压时使用的传感器数据。传感器输出可以在轮胎通过传感器阵列时进行采样，并且通常来讲已经假设了所检测的负载将从轮胎第一次接触传感器时的最小值增加到稳定水平，并且然后减小直至轮胎已经通过该阵列。提供最高输出的传感器通常是与轮胎完全接触的那些传感器，并且来自朝向轮胎的中心远离侧壁附近的效应的传感器的读数将提供用于在确定轮胎气压中使用的最可靠的数据。

已经确定了在轮胎第一次接合传感器阵列时存在初始峰值。然后在峰值之后存在近似的稳定水平，直至负载再次开始下降。在US-A-5942681中，说明了轮胎的三种负载/时间曲线。这些曲线中的每一个都示出了这样的初始峰值并且指出曲线上的这些最大值在计算中使用。现在已经发现了峰值是不稳定的并且其大小可能由于与轮胎充气气压无关的许多原因而变化。根据本发明的另一个方面，不同地，在确定轮胎气压中所使用的数据替代地取自稳定水平区域，其中数据更加稳定并且更加可靠。

因此，从本发明的第七方面来看，提供了一种在车辆轮胎在装置上在行进方向被移动时检测车辆轮胎的压力的方法，包括：提供横向延伸的线性传感器阵列以提供输出，该输出指示在轮胎在装置上在行进方向被移动时沿着轮胎上的线的点处的负载，并且以轮胎移动的间隔对传感器的输出进行采样，其中随着轮胎在传感器阵列上移动，传感器上的负载从零或最小值增加到峰值，并且随后降低到稳定水平并且然后降低到零或最小值，并且其中在检测轮胎气压中所使用的传感器输出仅以时间间隔取得，该时间间隔在负载已经从峰值衰减至稳定水平之后开始，并且在负载开始从稳定水平降低之前终止。

稳定水平不需要是完全平坦的并且可以在输出幅度上有所变化，或者甚至具有一个方向(向上或向下)的趋势。然而，与正常情况不同的是，最初急剧增加到峰值，从峰值急剧降低，并且最终急剧下降，并且明显更加恒定。在一些实施例中，关于使用哪些输出的时间间隔在时间上基本上更加接近于负载开始从稳定水平下降而不是在接近于峰值的点处开始。在一些实施例中，关于使用哪些输出的时间间隔的程度基本上小于轮胎在传感器上施加负载的时间。

当轮胎在线性阵列上移动时，在阵列和轮胎之间存在单个接触线，其在轮胎印迹中的位置从位于印迹前端改变为处于印迹后端。在本发明该方面的一些实施例中，为了检测轮胎气压，仅关于以下使用传感器输出：不大于轮胎印迹长度的约最后75％、不大于轮胎印迹长度的约最后65％、不大于轮胎印迹长度的约最后50％、或者不大于轮胎印迹长度的约最后30％。以另一种方式，仅关于以下来使用传感器输出：不大于产生输出的总时间的约最后75％、不大于产生输出的总时间的约最后65％、不大于产生输出的总时间的约最后50％、或者不大于产生输出的总时间的约最后30％。

例如，在通过参考所存储的比较数据来检测轮胎气压的实施例中，本发明的该方面提供了更大的可靠性，因为所选取的时间间隔中的传感器输出更加一致，并且因此将与校准阶段期间所提供的输出更为准确地关联。

本发明的该方面还可以以配置为执行本发明的装置的形式来表达。本发明该方面的特征也可以结合先前讨论的本发明的任何或所有其它方面的特征或操作特征来使用。

在本发明该第七方面的一些实施例中，可以通过使用算法来计算要使用的适当传感器输出，该算法检测初始峰值，并且然后等待适当的时间，或者检测稳定水平并且选取该稳定水平上的适当点。在存在用于检测基座上的负载分布的第一传感器阵列的一些实施例中，该基座承载在其上提供线性阵列的平台，第一传感器集合可以用于确定轮胎位置和速度，并且该信息可以用于从线性阵列中的传感器识别要使用的适当的传感器输出。在这样的实施例中，来自第一传感器的读数可以用于发起对来自第二传感器集合的输出进行采样，并且用于终止采样。替选地，来自第一传感器集合的输出可以用于确定要使用来自第二传感器的输出的时间间隔，并且能够选择在该时间间隔内的采样的输出。

关于使用了其输出的传感器的位置，这些例如可以被限定为远离轮胎边缘的轮胎印迹中心区域中的那些传感器。这些可以从对来自线性阵列中的传感器的数据进行分析以识别轮胎印迹的边缘和轮胎宽度并且选取中心区域中的传感器来进行选择。替选地，第一传感器集合可以用于识别适当的轮胎边界，并且该信息用于识别第二集合中要使用其输出的传感器。通常，这些可能性可以相结合，并且第二集合中的传感器可以关于来自第二集合中的传感器的输出以及来自第一集合中的传感器的输出来进行选择。

如以上所指出的，选取用于轮胎气压测量的传感器优选地取自远离轮胎侧壁的轮胎的中心区域。该中心区域可以例如与轮胎中心线的任何一侧对称或近似对称地设置，并且可以占据例如：高达轮胎印迹宽度的约10％、高达轮胎印迹宽度的约15％、高达轮胎印迹宽度的约20％、高达轮胎印迹宽度的约25％、高达轮胎印迹宽度的约30％、高达轮胎印迹宽度的约35％、高达轮胎印迹宽度的约40％、高达轮胎印迹宽度的约45％、高达轮胎印迹宽度的约50％、高达轮胎印迹宽度的约55％、高达轮胎印迹宽度的约60％、高达轮胎印迹宽度的约65％、高达轮胎印迹宽度的约70％、或者高达轮胎印迹宽度的约75％。以另一种方式，该中心区域例如可以与传感器阵列和轮胎之间的接触线的中心线的任何一侧对称或近似对称地设置，并且可以占据例如高达传感器阵列和轮胎之间的接触线长度的约10％、高达传感器阵列和轮胎之间的接触线长度的约15％、高达传感器阵列和轮胎之间的接触线长度的约20％、高达传感器阵列和轮胎之间的接触线长度的约25％、高达传感器阵列和轮胎之间的接触线长度的约30％、高达传感器阵列和轮胎之间的接触线长度的约35％、高达传感器阵列和轮胎之间的接触线长度的约40％、高达传感器阵列和轮胎之间的接触线长度的约45％、高达传感器阵列和轮胎之间的接触线长度的约50％、高达传感器阵列和轮胎之间的接触线长度的约55％、高达传感器阵列和轮胎之间的接触线长度的约60％、高达传感器阵列和轮胎之间的接触线长度的约65％、高达传感器阵列和轮胎之间的接触线长度的约70％、或者高达传感器阵列和轮胎之间的接触线长度的约75％。

从来自中心区域中的传感器的输出，并且选取为与所需稳定水平部分相符的时间段上，可以选取最大的输出，作为表示与轮胎完全接触的单个传感器上负载。然而，可以存在这为何不是真实负载的准确表示的原因，例如，如果传感器与轮胎胎纹间隙中的石子的位置相符。因此，优选地，选取具有最高值的来自多个传感器的输出，这些然后排除了来自与胎纹间隙完全或部分相符的传感器的输出。例如，可以被选取为：高达最高5％的输出、高达最高10％的输出、高达最高15％的输出、高达最高20％的输出、高达最高25％的输出、高达最高30％的输出、高达最高35％的输出、高达最高40％的输出、高达最高45％的输出、或者高达最高50％的输出。统计技术可以用于排除任何异常现象，例如特别高的值或特别低的值。可以从剩余输出计算平均值。

在本发明各方面的这些实施例中的意图在于获得与轮胎橡胶完全对齐的传感器上的负载的可靠值，而不受胎纹间隙的影响，远离朝向轮胎边缘的瞬时效应，并且处于轮胎在传感器阵列上滚动时的负载轮廓的稳定的稳定水平区域中。

在用于在实现以上所讨论的本发明各个方面中使用的装置的结构方面，如以上所描述的，在使用具有接合感测部分的多个促动部分的线性传感器阵列的实施例中，可以提供支撑结构，该支撑结构具有间隔开的平行的垂直延伸槽，该槽与感测部分对齐，每个槽引导相应的促动部分。这样的结构可以在需要进行负载分析的其它情形中使用。

从第八方面来看，本发明提供了一种伸长传感器阵列，包括：支撑元件；安装在支撑元件上的伸长基板，基板是弹性可形变的材料并且在该基板中提供有多个平行的横向延伸的槽，该槽在纵向方向上彼此间隔，使得在任何相邻的一对槽之间限定了伸长的可偏转元件，其中该可偏转元件的至少一端被整体连接到基板的其余部分；设置在每个可偏转元件上的至少一个传感器，该传感器具有根据元件的偏转而变化的电气性质；与可偏转元件对齐的多个促动部分，每个促动部分具有远离基板的头部端以及接合各个可偏转元件的基座端；以及覆盖促动部分的头部端的弹性可形变材料的盖板。

在优选配置中，伸长支撑结构覆盖基板，并且具有间隔的、平行的、垂直延伸的引导促动部分的槽。

通过使槽紧密间隔并且很窄，并且还使促动部分的头部很窄，这样的传感器阵列可以在需要线性延伸阵列的很多应用中使用，并且特别在沿着基板的伸长方向提供高分辨率的方面提供高分辨率传感器阵列中使用。横向方向中的分辨率可以通过选取促动部分头部的大小而改变。作为其侧边尺寸等于可偏转元件宽度的方形的头部将提供与纵向相同的横向分辨率。在横向方向伸长的头部将在该方向上提供较低分辨率。

本发明该方面的特征也可以结合先前所讨论的本发明的任何或全部其它方面的特征或操作特征来使用。在用于确定车辆轮胎特性的方法和装置的背景下，传感器阵列将被布置为阵列的纵向尺寸，该阵列在轮胎在阵列上的预期移动方向上垂直延伸。

如以上所提到的，本发明的各个方面可以以各种组合一起使用。在不损害多种可能的组合和子组合的一般性的情况下，以下是从一个特定方面开始的组合示例。本发明的该特定方面提供了一种装置，该装置用于在车辆轮胎在该装置上在行进方向被移动时检测车辆轮胎的充气气压，该装置包括：基座；安装在基座上并且在行进方向上以及行进方向的横向充分延伸以容纳车辆轮胎的整个印迹的平台；布置在平台和基座之间的第一负载传感器的第一阵列，用于提供指示在轮胎在行进方向上在平台上移动的同时由平台在纵向和横向分布于所述基座上的点处对基座所施加的变化负载的数据；用于对第一负载传感器的输出进行采样的器件；安装在平台的上表面并且在平台上延伸的第二传感器的第二阵列，该阵列具有足以容纳车辆轮胎宽度的横向长度，每个第二传感器是提供指示轮胎以行进方向在平台上移动的通同时该传感器上的负载值的变化输出的负载传感器；用于对第二传感器的输出进行采样的器件；以及被配置为处理对第一传感器和第二传感器的输出进行采样所获得的数据的数据处理器件；数据处理器件被配置为提供至少一个代表性第二传感器负载值以及使用代表性第二负载值提供轮胎充气气压的指示。

第一负载传感器的第一阵列可以包括横向延伸的多行传感器。可以存在临近平台前端边缘的第一传感器行以及临近平台后端边缘的第二传感器行。在第一行和第二行之间可以存在至少一个另外的传感器行。第一负载传感器的第一阵列可以包括多个传感器列。可以存在临近平台左边缘的第一传感器列以及临近平台右边缘的第二传感器列。在第一和第二列之间可以存在至少一个另外的传感器列。

第二传感器的第二阵列可以是在平台上延伸的线性阵列。第二传感器可以被构造并且布置为使得第二阵列能够区分轮胎表面上存在胎纹间隙的部分。每个第二传感器可以与相应促动部分相关联，促动部分的宽度小得足以使得该宽度在平台上的轮胎的胎纹间隙宽度内完全对齐。每个促动部分可以是伸长的并且在行进方向上延伸足够的长度，以桥接临近轮胎边缘的横向延伸的胎纹间隙，同时允许促动部分在轮胎中心区域中的胎纹间隙内完全对齐。

与第二传感器相关联的促动部分可以与盖板的下表面相接合，该盖板的上表面要与轮胎相接合，盖板刚性得足以在可以弹性方式局部形变的同时充分自支撑，以允许促动部分响应于来自盖板上表面上的轮胎的负载而进行独立移动。盖板可以用于对相邻的力传递部分分配轮胎在给定力传递部分上所施加的力的一部分。盖板可以是具有至少0.3mm厚度的金属。

传感器阵列可以包括多个伸长的平行的弹性可偏转的元件，该元件在行进方向上纵向延伸，每个可偏转元件设置有所述促动部分，该促动部分从头部向下延伸到接合可偏转元件的部分，并且每个可偏转元件设置有安装在其上的至少一个感测部分，该感测部分具有根据元件偏转而变化的电气性质。弹性可形变材料的伸长基板可以在该基板中设置有多个平行的横向延伸的槽，该槽在纵向方向彼此间隔开，使得在任何相邻的一对槽之间限定了所述伸长可偏转元件，其中该可偏转元件的至少一个端被整体连接到基板的其余部分。每个可偏转元件可以设置有安装在其上的至少两个感测部分，该感测部分具有根据元件偏转而变化的电气性质，该感测部分以桥接配置进行电连接。

可以提供一种在先前段落中阐述的在车辆轮胎在装置上在行进方向被移动时检测车辆轮胎的充气气压的方法，包括下述步骤：对第一负载传感器的输出进行采样，对第二传感器的输出进行采样，处理从对第一传感器和第二传感器的输出进行采样所获得的数据以提供至少一个代表性的第二传感器负载值，并且使用代表性第二传感器负载值来提供轮胎充气气压的指示。

该方法可以包括下述步骤：处理从对第一传感器的输出进行采样所获得的数据以便于获得表示平台所承受的总负载的值。该方法可以包括下述步骤：处理从对第一传感器的输出进行采样所获得的数据以便于获得表示轮胎在平台上的行进方向、和/或轮胎在平台上的行进速度和/或车辆轮胎的追踪角度的数据。该方法可以包括下述步骤：处理从对第二传感器的输出进行采样所获得的数据，以便于获得表示任何外倾效应的数据，其中存在从轮胎一侧到另一侧的负载变化。这样的外倾可能是正的或负的。

该方法可以包括下述：处理从对第一传感器的输出进行采样所获得的数据，以便于获得表示在其间从对第二传感器的输出进行采样所获得的数据的时间间隔的数据，该数据要用于提供所述至少一个代表性的第二传感器负载值。对第二传感器的输出进行采样可以在所述时间间隔开始时被发起并且在所述时间间隔结束时终止。时间间隔的开始可以在第二传感器上的负载已经在轮胎接触第二阵列之后从初始峰值下降到稳定水平区域时发生；并且所述时间间隔的结束可以在第二传感器上的负载开始从稳定水平区域下降之前发生。

该方法可以使得当轮胎在平台上移动时，第二传感器集合中的传感器上的负载相对急剧地增加到峰值，随后在一段时间内降低到相对水平的稳定水平，并且然后相对急剧地降低；并且其中在确定轮胎气压中使用的第二集合中传感器的输出仅是在负载已经从峰值减弱到稳定水平之后开始并且在负载开始从稳定水平下降之前终止的时间间隔中所提供的那些。

根据本发明其它方面的一个或多个方法可以包括通过检测其上存在胎纹间隙的轮胎印迹的宽度中的变化来研究轮胎磨损。当轮胎是新的时，将存在在轮胎宽度上的胎纹间隙。随着轮胎的磨损，朝向轮胎外侧边缘的胎纹将被首先磨损并将最终消失。因此，通过存储特定轮胎的数据，能够对磨损模式进行追踪。

从本发明另一方面来看，提供了一种用于在车辆轮胎在该装置上在行进方向被移动时检测该车辆轮胎的充气气压的装置，包括：安装在基座上并且在行进方向上以及行进方向的横向上延伸具以容纳车辆轮胎的整个印迹；安装在平台上表面上并且在平台上延伸的传感器阵列，该阵列具有足以容纳车辆轮胎宽度的横向长度，每个传感器是在轮胎在行进方向上在平台上移动的同时提供指示传感器上的负载值的变化输出的负载传感器；用于对传感器的输出进行采样的器件；以及数据处理器件，该数据处理器件被配置为对从对传感器的输出进行采样所获得的数据进行处理，以提供至少一个代表性传感器负载值，并且使用该代表性传感器负载值来提供轮胎的充气气压的指示；其中每个传感器与各个促动部分相关联，该促动部分的宽度小得足以使得该宽度在平台上的轮胎的胎纹间隙的宽度内完全对齐；并且每个促动部分与盖板的下表面接合，盖板的上表面要与轮胎接合，盖板刚性得足以在以弹性方式局部形变的同时充分自支撑，以允许促动部分响应于来自盖板上表面上的轮胎的负载而进行独立移动。

附图说明

现在将通过示例的方式并且参考附图来描述本发明各个方面的一些实施例，其中：

图1是用于测量轮胎特性的图解视图；

图2是在系统中使用的传感器装置的图解端视图；

图3是装置的主要部分的图解前视图；

图4是装置的俯视图；

图5是装置中所使用的独立传感器的示意性俯视图；

图6是传感器的示意性侧视图；

图7是示出电连接的传感器俯视图；

图8是用于与传感器一起使用的桥接电路的示图；

图9是用于形成多个传感器的基板的平面视图；

图10是示出传感器的促动部分的侧视图；

图11是促动部分的俯视图；

图12是用于引导促动部分的块的俯视图；

图13是示出位于基板上的块的平面视图；

图14是示出促动部分上的盖板的侧视图；

图15是示出盖板的俯视图；

图16是在传感器阵列上通过的车辆轮胎的示意图；

图17是使用图16中的布置的轮胎印迹输出的示图；

图18是使用图16中的布置但是利用不同传感器的替选轮胎印迹的图形；

图19是用于提供促动部分的替选实施例；

图20是使用不同促动部分的替选实施例；

图21是作为时间函数的第二集合中的传感器上的负载的图；

图22是作为时间函数的来自第二传感器集合的负载输出的图；

图23是在装置中使用的替选独立传感器的示意性俯视图；

图24是用于与传感器一起使用的替选桥接电路的示图；

图25是用于形成多个传感器的替选基板的平面视图；以及

图26是在平台和基座之间的替选传感器配置的平面示图。

具体实施方式

现在参考图1，系统1用于确定在箭头方向A上移动的具有四个车轮3的车辆2的轮胎特性。该系统包括两个传感器装置集合，即用于车辆左手车轮的装置4以及用于右手侧的装置5。这些是相同的，并且链接到数据处理单元6。

如图2、图3和图4所示，传感器装置包括基座7，在该基座7上通过以三行八个布置的第一负载传感器9的矩阵支撑平台8。提供了前边缘斜面10和后边缘11。横向第二传感器阵列12在中心位置中被安装在平台8中。在使用中，轮胎3将滚上斜面10并且移动到平台8上，导致了在轮胎移下斜面11之前来自传感器9的输出。在平台8上滚动的同时，轮胎在横向延伸的线性传感器阵列12上通过。以间隔对来自第一传感器9的输出进行采样，并且该来自第一传感器9的输出用于确定除了其它之外的来自车轮3的总负载。以间隔对来自传感器阵列12的输出进行采样，并且用于确定除了其它之外的轮胎3的充气气压。

参考图5至图8，阵列12中的每个传感器包括横梁13，该横梁13在两端得到支撑，并且能够在中间点14处的向下施加的力的作用下以箭头B的方向弹性偏转。四个压阻元件15、16、17和18以横梁13上所印刷的厚膜部分的形式以间隔沿横梁13分隔。这些中的每一个具有两个连接，并且这些如图5所示意性示出的成对结合，以提供四个连接点A、B、C和D。如图7所示，这可以通过在横梁13上印刷的传导部分19、20、21和22来实现。连接点A、B、C和D形成如图8中所示的惠斯顿电桥的结点，其中在结点A和结点C上施加输入电压Vi，并且在结点B和结点D提供输出信号Vo。该输出信号Vo的幅度根据横梁13的偏转而变化，并且因此取决于在点14处所施加的负载。

为了产生线性阵列12，如图9所示使用基板23。该板可以是任何适当的材料，诸如以电介质材料涂敷的不锈钢。例如，可以使用激光切割器向基板中切割出多个平行等距间隔的槽24，以限定独立平行横梁13。

如图10中所示，为了使得横梁偏转，使用相应的一系列促动器25。这些促动器中的每一个通常为矩形形式，以在上端提供伸长的矩形头部26。在低端处存在具有远小于头部大小的脚部27，该脚部27接合横梁13的中点14。将在以下讨论对伸长头部的目的。

图12示出了支撑块28，该支撑块具有一系列间隔开的平行槽29，该平行槽29容纳促动器25。图13示出了位于基板23上的块28，该块28具有与独立横梁13对齐的槽29。图14是示出促动器25如何被支撑在块28中的侧视图，其中其头部26投射在模块以上并且其脚部27接合横梁13的中点14。0.5mm厚不锈钢的盖板被提供在促动器25的头部26上方。这是弹性可形变的，以允许来自接合该板的轮胎的负载被传递到独立促动器25。

图15是传感器阵列组件的俯视图，该传感器阵列组件具有由外围凸边31适当保持盖板30，该外围凸边31被密封到板并且临近材料，使得提供针对水、灰尘和其它污染物进入该组件内部的入口提供了有效的屏障。

图16示出了在以上所描述的传感器阵列上通过的轮胎32的示意图，该传感器阵列的促动器头部26被表示为阵列33。该阵列在轮胎在装置上滚动时的轮胎的移动方向的横向上延伸。轮胎具有切割于其中的两个中间的“锯齿形”胎纹图案34和35、以及从轮胎边缘向内延伸的横向的胎纹间隙36和37。如所能够看到的，促动器的伸长头部长得足以桥接轮胎的一个边缘处的胎纹间隙36。然而，在中间胎纹间隙34和35中，存在完全处于胎纹间隙内的促动器头部。在该中心区域中，还存在与轮胎橡胶完全接合的促动器头部。

当轮胎在阵列上滚动时，与阵列的接触总是在同一条线上，但是该线在轮胎印迹中的位置改变。如图17中所示，对来自阵列中的传感器的数据进行处理以提供轮胎印迹的轮廓38的表示。轮胎印迹的最大宽度是在点39和点40之间的距离。然而，在轮胎印迹的轮廓内，无法看到轮胎的胎纹图案。已经但是仅在单个线上检测到胎纹间隙34和35。间隙的锯齿形属性无法被看到，并且它们仅由纵向线41和42来表示。因为促动器头部跨越胎纹间隙36，所以这根本无法示出。

图18示出了在使用远短于促动器25的伸长头部26的促动器头部时所获得的结果。在该情况下，将在至少一些其程度上检测到侧边胎纹间隙。由于不可能解决围绕轮胎圆周的该信息，所以为了找到存在橡胶而没有间隙的其它点，结果将如图18所示。具有胎纹间隙36的轮胎的侧边看上去完全消失，并且在点39和40之间感知到的最大印迹宽度将明显较小。这将影响关于轮胎宽度、印迹轮廓和面积、印迹对称性等的计算。

图19示出了以上所描述的实施例的修改，其中作为促动器25是独立项的替代，它们作为模块43来被提供，其中多个促动器已经与结合头部的连接条带44被整体模制。这柔韧地足以允许促动器独立移动，但是例如由于盖板26而不需要条带像带子那样柔韧。条带可以刚性得足以自支撑，同时仍然允许独立促动器以提供足够分辨率方式进行移动。条带可以像所需要的一样宽，例如像促动器自身一样宽，或者如图19所示，其可以相对窄。

图20图示了用于横梁13的替选促动器布置。其中，深度明显减小的促动器45被结合到盖板46，该盖板46可以与先前所讨论的盖板26相同或类似。促动器将沿板46以间隔被分隔开，以便于覆盖其相应的横梁13。在促动器45的低端处提供了接合横梁13的脚部47。可以为促动器提供具有适当槽的可选引导48。

图21示出了阵列12(即横梁13)中的独立传感器上的负载如何在轮胎滚动时随时间而变化。存在最初到X处所指示的峰值的上升、到Y处所指示的稳定水平的下降、以及然后从点Z开始的下降。其中传感器输出用于确定轮胎气压的稳定水平部分被标记为P。例如，初始到峰值的上升可能由于轮胎橡胶变形而发生，其中存在来自橡胶属性、轮胎强化等的影响。轮胎橡胶随后在稳定水平的区域中会有所放松。

图22示出了作为时间函数的当轮胎在装置上滚动时在平台和基座之间的传感器9上负载的变化。左下方曲线49表示第一行中的传感器的累计输出，中间曲线50表示中间行中的传感器的累计输出，而右侧曲线51表示第三行中的传感器的累计输出。上方的曲线52表示所有传感器9上的总负载。区域Q表示其间将使用来自第二传感器集合的输出的时间，该时间是从轮胎处于平台中央使得其与传感器阵列12接合时开始直至轮胎开始离开平台之前的时间。因此，来自传感器9的输出能够用于触发对来自传感器阵列12的输出的采样。以该布置，使用第二传感器输出的开始时间近似地是输出曲线49和51(即来自第一行传感器和第三行传感器的输出)之间的交叉点。所使用的时段的结束表示曲线50和51(即中间行和第三行的输出)之间的交叉。可能不需要第三行、中间行，而替代地使用来自其它两行的输出来确定何时终止对第二传感器输出的使用。可能使用两个中间行，中间线的任何一侧一行。

在一种使用方法中，所使用的来自阵列12的传感器读数是当输出处于稳定水平区域中时所选择的时间段上的那些读数。选取用于轮胎气压测量的传感器取自远离轮胎侧壁的轮胎中间区域，并且平均值取自较大比例的输出值，其中排除了异常的高值或低值，该平均值用于根据先前所讨论的方法来确定轮胎气压。在另一种使用方法中，所使用的来自阵列12的传感器读数也是当输出处于稳定水平区域中时所选择的时间段上的那些读数。选取用于轮胎气压测量的传感器取自轮胎的中间区域，或者轮胎的较宽区域，并且所有那些传感器的输出都用于确定轮胎印迹的横向轮廓，使得能够根据检测该轮廓来确定充气过度和充气不足。再一次，可以排除异常高的值或异常低的值。

图23示出了用于在线性传感器阵列中使用的替选传感器横梁53。这可以以与先前实施例中的横梁13相同的方式来提供。作为具有四个感测元件的替代，横梁53设置有两个感测元件54和55，该感测元件被连接到轨道56、57和58，给出如图24所示的端子X、Y和Z，这些用于半桥来连接感测元件，其中正电源被连接到端子X，接地被连接到端子Z，并且输出信号s从端子Y提供。

图25示出了用于第二传感器阵列的替选布置。其中存在基座59，例如2.5mm厚度的钢基板。该基座59上方设置了0.5mm厚度的不锈钢板60，并且在该二者之间等间距地安装有感测元件61。这提供了不需要分立组东部分的紧凑型简单布置。

在本发明的一个实施例中，两个传感器装置集合4和5的每一个都包含320个独立压力传感器，其中每个压力传感器都包括如上所述的横梁13和促动器25。这些被划分为五个模块，每个模块具有64个独立传感器。每个传感器模块包括基板23，该基板23设置有限定64个独立横梁的槽24。每个模块包括相应数目的促动器25以及具有64个槽的引导块。替选地，每个模块可以包括两个子模块，每个子模块具有32个传感器以及关联的引导块和促动器。横梁和促动器以恒定的3mm节距进行布局，并且每个促动器的头部为2mm宽和20mm长。

可以在每个单独模块上提供盖板30，或者可以在所有五个模块上提供共用的盖板。模块被提供在注模壳体中，并且五个壳体被安装在平台8上表面的凹进中。在凹进内还提供了连接线缆、具有适当存储器和处理能力的数据获取和/或处理板、以及用于向诸如数据处理单元6的其它组件提供数据的接口，如果需要，经由本地处理单元从两个传感器装置集合4和5接收数据。

在操作中，以例如大约8至10kHz对来自单独传感器的输出进行采样。

在每个模块内，独立模拟传感器输出被传递到例如以两个32个放大器的群中布置的2级放大器，该2级放大器将来自每个传感器的模拟信号发送到高速模拟到数字转换器，例如以两个微控制器为基础的四个高速ADC。常规负载单元需要DC偏移量来设置开始阈值。这可以利用微调电容器(trimmer)或经由微控制器的控制来实现。本系统以不同的方式使用经由微控制器的控制。经由在微控制器的固件下的数字模拟转换器所进行的粗糙偏移量控制在第一级DC放大器内进行处理，但是存在经由第二DAC进行的精细偏移量控制则进入第二级放大器。该两级系统支持非常精确的修整控制，这将妨碍没有它的常规负载单元系统。因此，可以提供温度稳定动态零皮重(tare)系统。

每个模块使用16比特高速并行数据总线，具有4比特的硬件平台侧地址来选择模块。该总线允许共用带状线缆将模块连接在一起。

传感器模块的固件控制DC偏移量，并且将值发送到每个32个传感器组。传感器模块在车辆在其上行驶时读取轮胎力。该事件由所涉及的装置集合的控制器来触发，其使用来自第一传感器集合的输出来确定轮胎移动的位置和方向。仅读取将具有负载的模块。一旦轮胎已经通过，则保存数据的传感器模块通知获取控制器进行收集。该数据被迅速收集，使得传感器模块可以处理后面的车辆的车轮。

任何一个装置集合4、5的第一传感器集合可能例如必须要处理5吨的总重量以及20吨的动态负载。每个传感器可以包括例如具有电介质涂层的2mm厚度的不锈钢基板，其上提供了压阻厚膜材料。该装置的基座可以是诸如铝的金属，具有可选橡胶底层。存在以行和列的矩阵布置的三行的八个传感器，并且这些可以用于检测行进方向、轮胎旋转位置和最大负载，使得可以确定用于手机数据的第二集合的传感器的最佳位置。

模块以及至少一些关联电路可以被容纳在各个装置集合4或5的平台中。一些电路可以位于从两个装置集合接收数据的分立单元中。

使用不锈钢盖板不仅保护传感器和电路，还可以用于消除一些输出，并且尤其是能够消除存在胎纹间隙边缘处的数据。然而，在其它情况下，当由于对临近于胎纹间隙的数据可以作为胎纹磨损的指示而可能期望能够对临近于胎纹间隙的数据进行分析时，可以避免消除。当轮胎是新的时，从橡胶表面到胎纹间隙存在相对锐利的变换。当胎纹磨损时，该变换可以变得更加平滑，并且因此可以对该变换进行分析以提供胎纹磨损的指示。

如以上所提到的，轮胎充气气压可以被表达为：

(1)P＝aF_s+b

其中P是充气气压，Fs是第二传感器集合中的独立感测元件上(即平台所承受的那些)的负载，a是常数并且b是常数。常数的值可以使用最大和最小充气气压通过实验来确定。对于空载车辆而言，可以使用以下公式来计算轮胎气压。

$\left(2\right),P_{\left(u\right)}=\left(\frac{P_{\left(\max \right)}-P_{\left(\min \right)}}{F_{t\left(\max \right)}-F_{t\left(\min \right)}}\right)F_{t\left(u\right)}+(\frac{F_{t\left(\min \right)}{P}_{\left(\min \right)}-F_{t\left(\min \right)}{P}_{\left(\max \right)}}{F_{t\left(\max \right)}-F_{t\left(\min \right)}}+P_{\left(\min \right)})$

其中：

P_(u)＝(针对空载车辆)对给定的感测元件负载所计算的以巴为单位的轮胎气压F_t(u)。

F_t(u)＝所测量的感测元件负载

P_(max)，P_(min)＝处于最大和最小额定轮胎气压(常数)的以巴为单位的轮胎气压

F_t(max)，F_t(min)＝处于最大和最小额定轮胎气压(常数)的感测元件负载读数

示例1：

车辆的轮胎被放气到1.6巴的最小轮胎气压，然后该车辆在装置上驶过并且，感测元件负载读数被测量为1000。然后，该车辆轮胎被充气为2.0巴的最大轮胎气压率，该车辆再次在装置上行驶，并且感测元件负载读数被测量为1200。

P_(min)＝1.6巴，P_(max)＝2.0巴，F_t(min)＝1000，F_t(max)＝1200

$P_{\left(u\right)}=\left(\frac{2.0-1.6}{1200-1000}\right)F_{t\left(u\right)}+(\frac{1000\×1.6-1000\×2.0}{1200-1000}+1.6)$

因此，使用等式(2)，该样本轮胎的压力计算公式变为：

(3)P_(u)＝0.002F_t(u)-0.4

该样本轮胎现在被充气至未知压力。该车辆在装置上行驶并且感测元件负载F_t(u)读数被测量为1150。压力(以巴为单位)现在可以被计算为：

P_(u)＝(0.002×1150)-0.4

据此，轮胎充气气压P_(u)＝1.9巴。因此，针对该特定类型的轮胎并且针对给定的车辆重量(在该情况下，为空载重量)，可以计算轮胎气压。

然而，针对给定的轮胎充气气压，已经建立了在感测元件负载读数和车辆重量之间存在关系。

对于固定轮胎气压而言，假设在来自感测元件的负载读数F_t和作用于轮胎上的力之间存在线性关系，即F_t∝W。能够得出二者之间的比率，这将允许感测元件值针对以未知重量加载的车辆而进行重量调整。

该比率 $\left(\mathrm{TWR}_{\′\′}^{\′\′}\right)=\frac{\mathrm{\Δ}{F}_t}{\mathrm{\ΔW}}.$

因此：

$\left(4\right),\mathrm{TWR}=\frac{F_{t\left(l\right)}-F_{t\left(u\right)}}{W_{\left(l\right)}-W_{\left(u\right)}}$

其中：

F_t(u)，F_t(l)＝车辆的“空载”(u)和“加载”(l)状态中的感测元件负载读数(常数)。

W_(u)，W_(l)＝使用第一传感器阵列在车辆的“未加载”(u)和“加载”(l)状态中所测量的平台上的总负载(常数)。

示例2：

与先前示例所使用的相同测试车辆和测试轮胎使其轮胎被充气为1.8巴的正常压力。然后“空载”车辆在平台上行驶。来自线性传感器阵列的感测元件负载值被测量为1100，并且使用第一传感器阵列的总负载值被测量为500。然后，该车辆加载有重量直至车辆处于其“加载”状态。该车辆再次在平台上行驶。感测元件值被测量为1150，并且总负载值被测量为700。

F_t(u)＝1100，F_t(l)＝1150，W_(u)＝500，W_(l)＝700

比率 $\left(\mathrm{TWR}\right)=\frac{1150-1100}{700-500}$

$\mathrm{TWR}=0.25\frac{{\mathrm{AD}}_{\left(F_t\right)}}{{\mathrm{AD}}_{\left(W\right)}}$

其中：

AD(F_t)＝线性阵列中的感测元件读数的测量单位

AD(W)＝总负载读数的测量单位

使用比率(TWR)，能够针对处于其空载状态的车辆计算调整的感测元件负载值F_t(u)。

F_t(u)＝F_t-TWR(W-W_(u))

因此

$\left(5\right),F_{t\left(u\right)}=F_t-\left[\left(\frac{F_{t\left(l\right)}-F_{t\left(u\right)}}{W_{\left(l\right)}-W_{\left(u\right)}}\right)(W-W_{\left(u\right)})\right]$

其中：

F_t(u)＝处于其空载状态的车辆的调整的感测元件负载值。

F_t＝针对未知车辆重量W的感测元件负载值(变量)。

W＝作用于轮胎上的所测量的总力(变量)。

W_(u)＝处于车辆“空载”状态中的作用于轮胎上的总力(变量)。

示例3

使用与先前示例所使用的相同的测试车辆和测试轮胎：

F_t(u)＝F_t-[(0.25)(W-500)]

(6)F_t(u)＝F_t-0.25W+125

可变车辆重量的压力计算

现在可能利用可变车辆压力来计算轮胎的轮胎气压。

采用针对固定重量或“空载”车辆的压力计算的原始公式以及来自以上公式的F_t(u)中的替代，我们得到以任何给定重量计算压力的公式：

(7)

其中：

P＝所计算的压力

F_t＝来自线性阵列的感测元件读数(变量)

W＝第一传感器集合所测量的作用于轮胎上的总负载(变量)

该等式的所有其它部分都是如前所定义的常数：

P_(max)，P_(min)＝处于轮胎的最大和最小额定气压的以巴为单位的轮胎气压(车辆处于空载状态)。

F_t(max)，F_t(min)＝P_(min和₎P_(max)，处的感测元件负载读数(车辆处于空载状态)

W_(u)，W_(l)＝来自第一传感器阵列的总负载读数，其中车辆处于空载和加载状态(轮胎处于“标称”压力)

F_t(u)，F_t(l)＝处于空载状态和加载状态中的车辆的感测元件读数(轮胎处于“标称”压力)

示例4

使用原始示例和压力计算(针对固定“空载”重量的车辆)公式P_(u)＝0.002F_t(u)-0.4，并且代入重量调整的感测元件读数的公式F_t(u)＝F_t-0.25W+125，提供了用于针对任何给定重量计算轮胎气压的公式：

P＝0002(F_t-0.25W+125)-0.4

P＝0.002F_t-0.0005W+0.25-0.4

因此：

(8)P＝0.002F_t-0.0005W-0.15

如果车辆被加载至未知负载并且轮胎被充气至未知气压，轮胎在平台上行驶并且，系统计算W为600而F_t为1175，则可以将充气气压计算为：

P＝(0.002×1175)-(0.0005×600)-0.15

给出P＝1.9巴。

应当认识到，没有必要使用实际负载或者重量值和单位。计算可以使用原始数据或中间数据，诸如来自模拟到数字转换器(ADC)的输出，理论上可以对其进行处理以给出实际负载或实际重量，并且因此指示这样的负载或重量。

以上示例是非限制性的并且其它计算也是可能的。这些示例假设了线性关系，但是可以想到使用非线性关系的替选公式。

图25示出了用于在制造传感器阵列中使用的替选基板设计，其是关于图9所描述的基板的修改。基板61可以具有以非导电材料涂敷的诸如不锈钢的任何适当的金属。例如使用激光切割机在基板中切割多个平行等间距的槽62，以限定独立平行横梁63。该槽在与板的一个边缘隔开的点处开始，但是继续通向另一边缘。因此，横梁63是悬臂式的，其仅在一端得到支撑。

图26示出了替选第一传感器系统。作为在平台64和基座65之间传感器阵列的替代，存在单个传感器66。这具有遵循蛇形路径的填充以液体的管道的形式。这被连接到气压或液压感测设备67。随着平台上负载的增加或降低，管道66内的压力上升或下降，并且这由感测设备67来检测。

因此，本发明的实施例提供了一种装置(4、5)，该装置用于在轮胎在该装置上在行进方向(A)被移动时检测车辆(2)的轮胎(3)的充气气压。该装置包括基座(7)、安装在基座上的平台(8)、布置在平台和基座之间的第一负载传感器系统(9)、以及安装在平台的上表面并且包括跨平台延伸的高分辨率传感器的线性阵列(13、25)的第二负载传感器系统(12)。数据处理单元(6)处理通过对第一和第二传感器系统的输出进行采样所获得的数据，并且提供轮胎的充气气压的指示。通过对第一传感器系统的输出进行采样所获得的数据可以用于确定平台所承受的总负载、和/或轮胎在平台上的行进方向、和/或轮胎在平台上的行进速度、和/或车辆轮胎的追踪角度。该数据还可以用于确定时间间隔，在该时间间隔期间来自第二传感器系统的数据将被用于提供代表性传感器负载值。

应当意识到，所描述的实施例仅是出于说明的目的，并且在并不背离要求保护的本发明的范围的情况下可以存在许多变化、修改和等同的结构以及处理步骤。

Claims (20)

1.一种装置，所述装置用于在车辆轮胎在所述装置上在行进方向被移动时检测所述车辆轮胎的充气气压，所述装置包括：基座；平台，所述平台被安装在所述基座上，并且在所述行进方向和所述行进方向的横向上充分延伸，以容纳车辆轮胎的整个印迹；第一负载传感器系统，所述第一负载传感器系统被布置在所述平台和所述基座之间，用于提供数据，所述数据指示在所述轮胎在所述平台上在所述行进方向被移动时所述平台施加在所述基座上的变化负载；用于对所述第一负载传感器系统的输出进行采样的器件；第二负载传感器系统，所述第二负载传感器系统被安装在所述平台的上表面上，并且包括跨所述平台延伸的传感器阵列，所述阵列具有足以容纳车辆轮胎的宽度的横向延伸，所述阵列中的所述传感器中的每一个是负载传感器，所述负载传感器提供指示在所述轮胎在所述平台上在所述行进方向被移动时所述传感器上的负载值的变化输出；用于对所述第二传感器系统的输出进行采样的器件；以及数据处理器件，所述数据处理器件被配置为对从对所述第一传感器系统和所述第二传感器系统的输出进行采样所获得的数据进行处理，并且提供对所述轮胎的所述充气气压的指示。

2.如权利要求1所述的装置，其中，所述第一传感器系统包括：在所述基座上纵向和横向分布的点处的多个传感器，用于指示各个点处的来自所述平台的所述基座上的负载。

3.如权利要求2所述的装置，其中，所述第一传感器系统包括：多个横向延伸的传感器行。

4.如权利要求2所述的装置，其中，所述第一传感器系统的传感器还以列进行布置。

5.如任何一项先前权利要求所述的装置，其中，所述数据处理器件被配置为：对从对所述第一传感器系统的输出进行采样所获得的数据进行处理，以便于获得表示所述平台所承受的总负载的数据。

6.如权利要求5所述的装置，其中，所述数据处理器件被配置为：对表示所述平台所承受的总负载的数据以及从对所述第二传感器系统的输出进行采样所获得的数据进行处理，以确定所述轮胎的所述充气气压。

7.如权利要求2、3或4所述的装置，其中，所述数据处理器件被配置为：对从对所述第一传感器系统的输出进行采样所获得的所述数据进行处理，以便于获得表示所述轮胎在所述平台上的行进方向、和/或所述轮胎在所述平台上的行进速度和/或所述车辆轮胎的追踪角度的数据。

8.如权利要求7所述的装置，其中，所述数据处理器件被配置为：对表示所述轮胎在所述平台上的总体行进方向、和/或所述轮胎在所述平台上的行进速度的数据以及从对所述第二传感器系统的输出进行采样所获得的数据进行处理，以确定所述轮胎的所述充气气压。

9.如任何一项先前权利要求所述的装置，其中，所述数据处理器件被配置为：对从对所述第一传感器系统的输出进行采样所获得的所述数据进行处理，以便于获得表示时间间隔的数据，在所述时间间隔期间从对所述第二负载传感器系统的阵列中的所述传感器的输出进行采样所获得的数据将被用于提供代表性传感器负载值。

10.如权利要求9所述的装置，其中，所述数据处理器件被配置为：在所述时间间隔开始时发起对所述第二传感器系统的阵列中的所述传感器的输出进行采样，并且在所述时间间隔结束时终止采样。

11.如权利要求9或10所述的装置，其中，当所述轮胎已经接触所述第二传感器系统的阵列之后，所述第二传感器系统的阵列中的所述传感器上的负载已经从初始峰值下落到稳定水平区域时，所述时间间隔的开始出现；并且在所述第二传感器系统的阵列中的所述传感器上的负载开始从所述稳定水平下落之前，所述时间间隔的结束出现。

12.如任何一项先前权利要求所述的装置，其中，所述第二传感器系统的所述传感器阵列是跨所述平台延伸的线性阵列。

13.如权利要求12所述的装置，其中，所述阵列的所述传感器被构建并且布置为使得所述第二传感器系统能够区分存在胎纹间隙的轮胎表面上的部分，所述阵列中的每个传感器与相应的促动部分相关联，所述促动部分的宽度小得足以使得所述宽度能够在所述平台上的轮胎的胎纹间隙的宽度内完全对齐。

14.如权利要求13所述的装置，其中，每个促动部分是伸长的并且在所述行进方向上延伸了足以桥接临近所述轮胎边缘的横向延伸的胎纹间隙的程度，同时允许所述促动部分在所述轮胎的中心区域中的胎纹间隙内完全对齐。

15.如权利要求13或14所述的装置，其中，与所述阵列的所述传感器相关联的所述促动部分与盖板的下表面接合，所述盖板的上表面要与所述轮胎接合，所述盖板刚性得足以在以弹性方式局部可形变的同时充分地自支撑，以允许促动部分响应于来自所述盖板的上表面上的轮胎的负载而进行独立移动。

16.如权利要求12至15中的任何一项所述的装置，其中，所述传感器阵列包括多个伸长平行的弹性可偏转元件，所述可偏转元件的纵向方向在所述行进方向上延伸，每个可偏转元件设置有所述促动部分，所述促动部分从头部向下延伸到接合所述可偏转元件的部分，并且每个可偏转元件设置有安装在其上的至少一个感测部分，所述感测部分具有根据所述元件的偏转而变化的电气性质。

17.如权利要求16所述的装置，其中，弹性可形变材料的伸长基板设置有在所述基板中平行横向延伸的多个槽，所述多个槽在纵向方向上彼此间隔，使得在任何相邻的一对槽之间限定了所述伸长可偏转元件，其中所述可偏转元件的至少一端被整体连接到所述基板的其余部分。

18.如权利要求16或17所述的装置，其中，每个可偏转元件设置有安装在其上的至少两个感测部分，所述至少两个感测部分具有根据所述元件的偏转而变化的电气性质，所述感测部分以电桥布置进行电连接。

19.一种使用如任何一项先前权利要求中所述的装置来检测车辆轮胎的充气气压的方法，包括下述步骤：使所述轮胎在所述装置上在所述行进方向上移动；对第一传感器系统的输出进行采样；对第二传感器系统的输出进行采样；以及对从对所述第一传感器系统和所述第二传感器系统的输出进行采样所获得的数据进行处理，以提供所述轮胎的所述充气气压的指示。

20.如权利要求19所述的方法，进一步包括下述步骤：对从对所述第一传感器系统和所述第二传感器系统的输出进行采样所获得的数据进行处理，以提供对所述平台所承受的负载、和/或所述车辆的重量、和/或所述车辆轮胎的追踪角度的指示。

Images