CN103660811A

CN103660811A - 轮胎侧壁载荷估计系统和方法

Info

Publication number: CN103660811A
Application number: CN201310409162.6A
Authority: CN
Inventors: K.B.辛赫; J.M.芬肯恩; A.帕特尔; P.J-M.苏
Original assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Current assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Priority date: 2012-09-11
Filing date: 2013-09-10
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2033-09-10
Also published as: EP2705963B1; BR102013022532A2; US8661885B1; CN103660811B; EP2705963A3; EP2705963A2; JP6563165B2; US20140069181A1; JP2014054978A

Abstract

估计车辆轮胎上的承载的载荷的系统和方法包括：充气压力测量传感器，其附连到轮胎，用于测量轮胎空腔充气压力水平；以及一个或多个压电薄膜变形测量传感器，安装到轮胎侧壁的一个或两个。变形测量传感器在轮胎压痕中生成变形信号，该变形信号具有指示压痕接触块中的侧壁变形水平的信号功率水平。为轮胎生成和存储的对轮胎充气压力所调整的功率-载荷图，这些图将载荷水平的范围与信号功率水平的范围相互关联，由此在操作上使载荷水平能够基于所调整的充气压力对于各信号功率水平被识别。

Description

轮胎侧壁载荷估计系统和方法

技术领域

一般来说，本发明涉及用于收集车辆操作期间的所测量的轮胎参数数据的轮胎监测系统，以及更具体来说，涉及用于基于该测量通过轮胎侧壁来估计车辆轮胎载荷的系统。

背景技术

车载轮胎可由轮胎压力监测系统（TPMS）监测，轮胎压力监测系统（TPMS）测量车辆操作期间的诸如压力和温度等轮胎参数。来自TPMS轮胎配备系统的数据用于基于所测量的轮胎参数来确定轮胎的状态，并且警告驾驶员关于可能需要补救维修的诸如低轮胎压力或泄漏等状况。各轮胎中的传感器在轮胎制造的预固化阶段或者在对轮胎的后固化组装中被安装。

其它因素诸如轮胎载荷等是车辆操作和安全性的重要考虑因素。相应地，还期望测量轮胎载荷，并且将载荷信息与所测量的压力和温度的轮胎参数一起传递给车辆操作员。

发明内容

在本发明的一个方面，提供用于估计车辆轮胎上的承载的载荷的系统和方法。该系统包括：附连到轮胎的充气压力测量传感器，用于测量轮胎空腔充气压力水平；以及安装到轮胎侧壁的一个或多个压电薄膜变形测量传感器。变形测量传感器在轮胎压痕中生成变形信号，该变形信号具有指示压痕接触块中的侧壁变形水平的信号功率水平。为轮胎生成和存储的对轮胎充气压力所调整的功率-载荷图，这些图将载荷水平的范围与信号功率水平的范围相互关联，由此在操作上使载荷水平能够基于所调整的充气压力针对各信号功率水平被识别。

在本发明的另一方面，变形测量传感器被安装到每个侧壁，以及来自各传感器的信号功率水平的平均值被用于定位功率-载荷图，以便基于所调整的轮胎充气压力来识别对应载荷水平。

定义

“ANN”或“人工神经网络”是基于在学习阶段期间流经网络的外部或内部信息来改变其结构的用于非线性统计数据建模的自适应工具。ANN神经网络是用于对输入与输出之间的复杂关系进行建模或者查找数据中的模式的非线性统计数据建模工具。

轮胎的“纵横比”表示其剖面高度（SH）与其剖面宽度（SW）之比乘以100%以表示为百分比。

“不对称胎面”表示具有围绕轮胎的中心面或赤道面EP不是对称的胎面花纹的胎面。

“轴向的”和“轴向地”表示与轮胎的旋转轴平行的线条或方向。

“胎圈包布”是放置在胎面外部周围以便保护绳层防止相对轮缘的磨损和切削并且分配轮缘上方的可挠性的窄带材料。

“圆周的”表示沿垂直于轴向的环形胎面表面的周边延伸的线条或方向。

“赤道中心面（CP）”表示与轮胎的旋转轴垂直并且经过胎面中心的平面。

“压痕”表示当轮胎旋转或转动时由具有平坦表面的胎面所创建的接触块（contact patch）或接触区域（area of contact）。

“凹槽（groove）”表示轮胎壁中可围绕轮胎壁圆周地或横向延伸的细长空隙区域。“凹槽宽度”等于对其长度的平均宽度。如所述的，凹槽被确定大小以适应内胎。

“向内侧（inboard side）”表示当轮胎安装在车轮上并且车轮安装在车辆上时最接近车辆的轮胎侧。

“横向”表示轴向。

“横向边缘”表示如在正常载荷和轮胎充气下测量的与轴向最外面胎面接触块或压痕相切的线条，线条与赤道中心面平行。

“净接触区域”表示胎面的整个圆周周围的横向边缘之间的触地胎面单元的总面积除以横向边缘之间的整个胎面的毛面积。

“无方向胎面”表示没有优选向前行驶方向并且不需要定位在车辆上的特定车轮位置或多个位置以确保胎面花纹与优选行驶方向对齐的胎面。相反，定向胎面花纹具有要求特定车轮定位的优选行驶方向。

“向外侧（outboard side）”表示当轮胎安装在车轮上并且车轮安装在车辆上时离车辆最远的轮胎侧。

“蠕动”表示通过沿管状通道推进所包含的物质（诸如空气等）的波状收缩进行操作。

“压电薄膜传感器”是一种采取膜体形式的装置，它使用通过弯曲膜体所激励的压电效应、通过将压力、加速度、张力或力转换成电荷来测量它们。

“径向的”和“径向地”表示径向朝向或背离轮胎的旋转轴的方向。

“肋条”表示由至少一个圆周凹槽以及第二这种凹槽或者横向边缘来限定的胎面上周向延伸的橡胶带，橡胶带在横向未被全深度凹槽分割。

“刀槽（sipe）”表示模塑到轮胎的胎面单元中、细分胎面表面并且改进牵引力的小槽，刀槽的宽度一般较窄，并且在轮胎压痕中闭合，与在轮胎压痕中保持开启的凹槽相反。

“胎面单元”或“牵引单元”表示通过具有形状相邻凹槽所限定的肋条或块单元。

“胎面弧宽”表示如在胎面的横向边缘之间所测量的胎面的弧长。

本发明公开以下技术方案。

1. 一种估计车辆轮胎上的载荷的方法，包括：

（A）将至少一个变形测量传感器附连到所述车辆轮胎的至少一个侧壁，所述变形测量传感器生成具有信号功率水平的循环变形信号，所述信号功率水平指示在转动状况下的所述轮胎的所述一个侧壁的变形的信号功率水平；

（B）将轮胎充气压力测量传感器附连到所述车辆轮胎，所述充气压力测量传感器测量轮胎空腔中的轮胎充气压力，并且生成所检测的充气水平数据；

（C）以电子方式存储对所述轮胎的轮胎充气压力所调整的功率-载荷图，所述图将载荷水平的范围与信号功率水平的范围相互关联，由此在操作上使载荷水平能够对于为轮胎充气压力所调整的各信号功率水平被识别；

（D）测量来自所述变形测量传感器的变形信号的所检测的信号功率水平；

（E）通过所述轮胎充气压力测量传感器来测量来自所述轮胎空腔的所检测的充气水平；

（F）从所述信号功率-载荷图来提取与所检测的信号功率水平对应的轮胎压力水平调整的估计的载荷水平。

2. 如技术方案1所述的方法，其中还包括将至少一个内变形测量传感器附连在轴向朝内定位的轮胎侧壁中，并且将至少一个外变形测量传感器附连在轴向朝外定位的轮胎侧壁中；测量来自所述内变形测量传感器的所检测的内信号功率水平；以及测量来自所述外变形测量传感器的所检测的外信号功率水平；以及将所述所检测的内信号功率水平与所述外信号功率水平求平均值，以便创建平均的所检测的信号功率水平。

3. 如技术方案2所述的方法，其中还包括使用所述平均的所检测的信号功率水平从所述信号功率-载荷图来提取与所述所检测的充气水平下的所述平均的所检测的信号功率水平对应的所估计的载荷水平。

4. 如技术方案1所述的方法，其中还包括把来自所述信号功率-载荷图的所述所估计的载荷水平与过载阈值载荷水平进行比较；以及在所述所估计的载荷水平超过所述过载阈值载荷水平的情况下生成告警信号。

5. 如技术方案1所述的方法，其中，将至少一个变形测量传感器附连在所述车辆轮胎的至少一个侧壁中包括将悬壁压电薄膜应变传感器附连到所述轮胎的一个侧壁。

6.一种估计车辆轮胎上的承载的载荷的系统，包括：

（A）车辆轮胎，具有轮胎空腔并且支承载荷；

（B）充气压力测量传感器，附连到所述轮胎，用于测量轮胎空腔充气压力水平；

（C）至少一个变形测量传感器，安装到轮胎侧壁的至少一个，所述变形测量传感器包括通过轮胎压痕随所述轮胎侧壁而旋转的压电传感器，所述变形测量传感器在所述轮胎压痕中生成具有指示所述压痕接触块中的侧壁变形水平的信号功率水平的变形信号；

（D）以电子方式存储的对所述轮胎的轮胎充气压力所调整的功率-载荷图，所述图将载荷水平的范围与信号功率水平的范围相互关联，由此在操作上使载荷水平能够对于为轮胎充气压力所调整的各信号功率水平被识别；以及

（E）用于从所述信号功率-载荷图提取与所检测的信号功率水平对应的轮胎压力水平调整的估计的载荷水平电子部件。

7. 如技术方案6所述的系统，其中，所述变形测量传感器包括压电应变传感器。

8. 如技术方案7所述的系统，其中，所述压电应变传感器包括压电薄膜应变传感器。

9. 如技术方案6所述的系统，其中还包括安装到第一侧壁的至少一个变形测量传感器以及安装到相对的第二侧壁的第二变形测量传感器，所述第一和所述第二侧壁变形测量传感器各测量转动轮胎压痕中的所述相应第一和第二相对的侧壁的弯曲，并且分别生成具有第一检测信号功率水平的第一信号以及具有第二检测信号功率水平的第二信号。

10. 如技术方案9所述的系统，其中，用于从所述信号功率-载荷图提取所估计的载荷水平的所述部件在操作上应用所述第一和所述第二检测信号功率水平的平均值，以便从所述信号功率-载荷图来提取所述所估计的载荷。

11. 如技术方案10所述的系统，其中还包括在操作上将所述所估计的载荷与过载阈值载荷水平进行比较并且在所述所估计的载荷水平超过所述过载阈值载荷水平的情况下生成告警信号的比较器部件。

12. 一种估计车辆轮胎上的承载的载荷的系统，包括：

（A）车辆轮胎，具有轮胎空腔并且支承载荷；

（C）安装到第一轮胎侧壁的至少第一变形测量传感器以及安装到相对的第二轮胎侧壁的至少第二变形测量传感器，所述第一和第二变形测量传感器包括通过轮胎压痕随所述轮胎侧壁而旋转的压电传感器，所述第一和所述第二变形测量传感器在所述轮胎压痕中分别生成具有第一信号功率水平的第一变形信号以及具有第二信号功率水平的第二变形信号，所述第一和所述第二信号功率水平各指示所述压痕接触块中的相应侧壁变形的水平；

（D）所述轮胎的以电子方式存储的轮胎充气压力调整的功率-载荷图，所述图将载荷水平的范围与信号功率水平的范围相互关联，由此在操作上使载荷水平能够对各信号功率水平被识别；以及

（E）用于基于所述第一和所述第二信号功率水平的组合平均值从所述信号功率-载荷图提取与所检测的信号功率水平对应的所估计的载荷水平的电子部件。

13. 如技术方案12所述的系统，其中，所述系统包括安装到所述第一侧壁的多个间隔开的第一变形测量传感器以及安装到所述第二侧壁的多个间隔开的第二变形测量传感器。

14. 如技术方案13所述的系统，其中，用于从所述信号功率-载荷图进行提取的所述电子部件在操作上对来自所述第一和所述第二多个变形测量传感器的组合求平均值。

附图说明

将通过举例并且参照附图来说明本发明，其中：

图1是轮胎的截面图解视图，转动轮胎示出方位角度数表示；以及载荷相关性图表，其中相对三个不同的轮胎载荷的对方位角绘制轮胎中的剪切应变。

图2是来自随轮胎侧壁弯曲的压电传感器的每转总信号功率图表，对于为了说明而选择的三个代表性载荷水平情况示出归一化功率（db）与转数（N）。

图3是轮胎的截面图解表示，转动轮胎示出方位角度数表示；以及对于1000磅的轮胎载荷下的三个偏离角数据线的剪切应变对方位角（度）的偏离角相关性研究图表。

图4是来自随轮胎侧壁弯曲的压电传感器的每转总信号功率图表，对于在1000磅的载荷下相对于为了说明而选择的三个代表性偏离角的转数（N）所绘制的归一化功率（db）。

图5是转弯期间的轮胎的截面图解表示，转动轮胎示出方位角度数表示；以及对于1000磅的轮胎载荷下的三个偏离角数据线的剪切应变对方位角（度）的偏离角相关性研究图表。

图6A是对于1000磅的轮胎载荷下的三个偏离角的内侧壁传感器3的归一化功率对转数[N]的图表。

图6B是对于1000磅的轮胎载荷下的三个偏离角的外侧壁传感器5的归一化功率对转数[N]的图表。

图6C是示出归一化功率[dB]对转数[N]的平均功率的图表。

图7是转弯轮胎的图解表示，其中内侧壁传感器3和外侧壁传感器5在适当的位置，以及对于三个不同载荷水平示出归一化功率[dB]对转数[N]的平均功率的图表。

图8A是示出使用FEA虚拟传感器信号所形成的轮胎侧壁中的剪切应变对方位角[度]的图表。

图8B是示出来自压电传感器信号的加速度{V}对方位角[度]的传感器数据集图表。

图9A是沿轮胎内表面的传感器位置和列举传感器的安装位置的图解表示。

图9B是压电传感器的示意表示图。

图10A是对于110 psi下的10 mph的轮胎速度的所施加载荷、轮胎压力和信号幅度的实验数据的图表。

图10B是对于110 psi下的20 mph的轮胎速度的实验数据的图表。

图10C是对于110 psi下的30 mph的轮胎速度的实验数据的图表。

图10D是对于110 psi下的40 mph的轮胎速度的实验数据的图表。

图11A是对于100 psi下的10 mph的轮胎速度的所施加载荷、轮胎压力和信号幅度的实验数据的图表。

图11B是对于100 psi下的20 mph的轮胎速度的实验数据的图表。

图11C是对于100 psi下的30 mph的轮胎速度的实验数据的图表。

图11D是对于100 psi下的40 mph的轮胎速度的实验数据的图表。

图12A是对于90 psi下的10 mph的轮胎速度的所施加载荷、轮胎压力和信号幅度的实验数据的图表。

图12B是对于90 psi下的20 mph的轮胎速度的实验数据的图表。

图12C是对于90 psi下的30 mph的轮胎速度的实验数据的图表。

图12D是对于90 psi下的40 mph的轮胎速度的实验数据的图表。

图13是对于三个不同载荷水平和三个不同充气水平示出信号幅度与速度的结果概括图表。

图14是用于确定车辆中的过载状况的系统操作的流程图。

图15是由系统所采用的算法的功能框图。

图16是示出使用微分波形的接触块长度估计的过程的图表。

具体实施方式

参照图1、图5和图15，以图解形式示出用于从轮胎偏转测量和轮胎压力来估计轮胎载荷的系统100。系统10结合到常规构造的轮胎12中，其中在转动操作期间接触地表面18的轮胎胎冠区域具有胎面部件14。轮胎12按照常规方式安装到轮缘16。至少一个轮胎变形测量传感器20安装到内侧壁26。包括相似配置轮胎变形测量传感器22在内的其它传感器可安装到外侧壁28。传感器20、22可通过粘合剂固定到限定轮胎空腔24的内衬30。传感器20、22优选地是在经受弯曲力时可操作以弯曲并且重新配置的类型的压电弯曲传感器或者市场销售的其它适当应变传感器，并且各分别生成指示传感器主体中的弯曲重新配置的幅值的电信号32、33。因此，弯曲信号32、33指示传感器与其附连的侧壁中的弯曲应变的幅值。当去除弯曲力时，传感器恢复其原始配置。对于所示的轮胎应用，可采用诸如由Measurement Specialties, Inc.（1000 Lucas Way，Hampton，Virginia 23666）在市场上销售的弯曲薄膜传感器等压电弯曲传感器。压电传感器在功能上嵌入地安装到表面和压阻薄膜传感器主体，当经受弯曲力时，弯曲并且生成与主体上的弯曲力的幅值成比例的信号。

其中传感器信号32、33是由安装到市场上可买到类型的轮胎的轮胎压力监测系统（TPMS）对轮胎充气压力的测量。TPMS系统包括压力传感器，该压力传感器安装到轮胎，与内部轮胎气腔进行通信，并且用于测量轮胎空腔中的空气压力，以及将所测量的压力数据传送给接收器。TPMS的测量还可包括测量轮胎温度的温度传感器。轮胎空腔24的所测量的压力值36由TPMS系统传送给数据处理器供记录和分析。如果压力下降到低于最小阈值，则将向车辆操作员生成告警。

系统和设备10将轮胎变形传感器信号32、33馈送到信号处理单元38供处理，以便从该信号来确定平均信号功率估计40。分别安装到内和外侧壁26、28的传感器20、22提供在平均信号功率40的估计中使用的内侧壁信号32和外侧壁信号33。从存储的存储器文件以及这种存储器42中存储的信号功率载荷图，所估计轮胎载荷使用轮胎载荷估计算法44得出。如果所估计的载荷超过推荐水平，则告警信号可被生成并且传递回给车辆的操作员。

图14以框图形式表示系统操作序列。在开始46，检查车辆48，并且检测运动50。读取轮胎压力52，并且计算平均传感器信号功率54。如果基于平均传感器信号功率的所估计的载荷的值超过阈值56，则发送告警58并且系统重新循环60，以及在所估计载荷低于所述阈值时结束62。

参照图1和图2，轮胎12适合包括安装到内侧壁28的内部传感器20。位于胎面14下面的轮胎带（或多个轮胎带）64通过侧壁26、28连接到轮胎的胎圈66。轮胎上的所施加垂直载荷的增加引起车轮相对于轮胎带的垂直位移。侧壁则在接触区域的进入和离开处沿相反方向剪切胎圈。图1是示出对于如下三个载荷水平直线行驶的垂直分量对侧壁上的应变的影响图表：1000、1300和1600磅。由传感器20所生成的信号32示出侧壁经历三个载荷水平的剪切应变（shear strain）的幅值。

如在图2中看到，每转的总信号功率通过所检查的三个载荷水平的数据点来示出。示出了轮胎侧壁上的剪切应变幅度与轮胎上的载荷之间的强相关性。图1和图2的数据及图表中反映的直线行驶状况在图3和图4中修改成检查因在车辆的转弯期间的横向侧壁偏转引起的影响。如在图3中看到，在转弯期间，在恒定载荷条件下的侧壁应变水平的实质差存在。图1和图3的图表的比较显示出在直线和转弯行驶状况之间所检测的应变水平差。图3中，偏离角相关性研究的结果对于1000磅的恒定轮胎载荷下的+/-3度和零的三个偏离角状况以图形形式示出。剪切应变对方位角（度）的图表示出偏离角的改变对所测量的应变的影响。在利用转弯操纵期间的信号功率时必须考虑这种变化，如从对于所使用的三个示范偏离角设定的图4的数据点表示将会理解。图4示出1000磅的恒定载荷下的归一化功率[dB]对转数[N]。

图5中，示出转弯期间安装到外部轮胎侧壁28的传感器22的图表和简图。因此，可对于应变同时监测内部和外部侧壁。图5的偏离角相关性研究图表32对于所使用的三个偏离角示出恒定载荷（1000磅）下的剪切应变对方位角[度]。图3的内侧壁图表可与图5的外侧壁图表进行比较，以了解转弯期间的偏离角对轮胎两侧的剪切应变信号的影响。为了便于比较，在图6A和图6B中分别并排示出内侧壁传感器和外侧壁传感器的归一化功率对转数[N]的数据点。平均功率在图6C中还示为归一化功率[dB]对转数[N]。将会理解，对于三个偏离角状况，归一化功率是大致恒定和相等的。

图7示出转弯期间产生于对来自内侧壁传感器20和外侧壁传感器22的功率求平均值得到的三个偏离角状况的平均功率的数据点。在图7的数据点比较图表中，示出三个载荷水平，并且示出在三个偏离角设定下的各水平的归一化功率[dB]。各载荷的归一化功率对于各偏离角是常数，但是该常数根据轮胎载荷而改变。因此，按照本发明，归一化功率常数可用于指示轮胎上的载荷（loading）水平。

有限元分析（FEA）虚拟传感器信号68示出图8A中的轮胎侧壁内的剪切应变，以及压电传感器信号32数据集在图8B中示为概念的验证。通过图8A和8B的图表将会理解，来自轮胎安装压电传感器的应变数据指示轮胎侧壁区域中的剪切应变。

图9A示出沿轮胎侧壁和每个列举安装位置的多个传感器（为了说明而示出12个传感器）的测试位置。将分析传感器10的结果。图9B示出本行业已知为悬壁压电薄膜（Water）传感器的在市场上可获得类型的代表性传感器。图10A中示出110 psi和10 mph下的实验数据的结果。对于所施加的载荷，信号幅度对转数可求平均值，以便得出各载荷条件下的恒定幅度。图10B中给出110 psi和20 mph的数据；在图10C中给出110 psi和30 mph的数据；以及图10D给出110 psi和40 mph的数据。实验结果表明，传感器应变幅值的水平对于每个所施加的载荷水平为常数。相应地，所测量的传感器应变幅度与载荷水平之间的相关性可存储在数据库中，以及一旦侧壁中的所测量的传感器应变幅度为被知道，则载荷水平可根据其来确定。

图11A至图11D分别示出在100 psi的轮胎充气下对于10 mph梯度下的10到40 mph之间的轮胎速度的实验测试数据。通过比较110 psi与100 psi数据将会注意到，轮胎充气压力的变化对于所施加的载荷将改变所测量的传感器信号幅度。因此，轮胎压力必须为已知，以便解释应变传感器幅值，并且从其中推断轮胎上的所施加载荷。因此，安装到各轮胎的监测系统提供识别适当传感器应变到数据库中存储的所施加载荷表所需的轮胎压力测量。图12A至图12D分别示出轮胎充气为90 psi、对于10 mph梯度下的10到40 mph之间的轮胎速度的实验测试数据。数据再次检验轮胎中的轮胎充气压力的变化对于不同的所施加的载荷将改变来自那个轮胎的所测量的传感器信号幅值。

图13提出在三个所施加载荷水平所检查的不同psi设定的结果概括。阈值信号幅度以虚线72来标识。如将会理解，系统能够在所施加载荷超过预设的阈值极限时成功地检测过载状况。除了准确地估计动态轮胎载荷之外，过载状况则还能够向驾驶员提示告警。

如前面所述，图14以框水平图示出过载告警系统。阈值数据存储在存储器中。轮胎压力52和平均传感器信号功率54在轮胎中被连续监测和测量，以便提供识别要使用的存储器中的适用阈值查找表所需的数据。轮胎上的载荷从适当存储器表来确定。轮胎还可通过附连到轮胎的轮胎RFID标识装置根据类型和尺寸来识别。然后在存储器中咨询表，并且将其用于建立感兴趣轮胎类型和尺寸的适用阈值及其充气水平。实际施加载荷值则与阈值载荷值进行比较（步骤56），以便确定是否过载状况是否存在。

图15示出以功能图形式所提供的算法。单一应变仪20可安装到轮胎侧壁，或者一对传感器20、22安装到各轮胎的内侧壁和相对侧壁。备选地，多对传感器可安装到各轮胎，以便从各种轮胎位置来分析轮胎上的载荷。对传感器信号32、33求平均值，以便得出平均信号功率估计40。估计平均信号功率，以便考虑转弯操纵期间信号的变化。如测试数据所示，平均信号功率甚至在转弯操纵期间也是常数。根据本文前面所述经验研究的类型将信号功率载荷图存储在存储器中。轮胎载荷估计算法从存储器中存储的信号功率载荷图42来取适合于所检测的信号功率和所测量的轮胎压力的载荷水平。这样得到的载荷水平然后可用于分析过载状况。轮胎载荷数据还可用于逐个轮胎来分析车辆的载荷分布。

将会理解，依靠侧壁变形测量的本主题提出的算法具有优于使用基于轮胎胎冠的方式的系统的决定优势。在基于胎冠的方式中，载荷使用块（patch）长度信息来表征。图16示出三个集合的使用载荷水平的微分波形的块长度估计。顶部图表示出纵向应变波形及其微分波形。接触块长度如对于各载荷水平将注意到的那样而改变，因此在理论上，测量块长度将产生关于轮胎的载荷信息。图16中，块长度或者接触块以标号74来表示，其中块的前导边缘以76表示。但是，准确块长度估计会是难题，因为要求复杂信号处理技术以准确地找到信号的前沿和后沿，以便准确地估计块长度。此外，在某些条件下（例如在打滑期间），对于相同轮胎载荷，轮胎胎冠变形与正常条件下的变形极为不同。

从以上所述将会理解，提供用于估计车辆轮胎上的承载的载荷的系统和方法。该系统包括：充气压力测量传感器，附连到轮胎的一个或两个，用于测量轮胎空腔充气压力水平；以及一个或多个压电薄膜变形测量传感器，安装到轮胎侧壁的一个或两个。变形测量传感器或多个变形测量传感器在轮胎压痕中生成变形信号，该变形信号具有指示压痕接触块中的侧壁变形水平的信号功率水平。为轮胎生成和存储的对轮胎充气压力所调整的功率-载荷图，这些图将载荷水平的范围与信号功率水平的范围相互关联，由此在操作上使载荷水平能够基于所调整的充气压力对各信号功率水平被识别。在配备多个变形测量传感器的系统中，来自各传感器的信号功率水平的平均值用于定位功率-载荷图，以便基于所调整的充气压力来识别对应载荷水平。

按照本文所提供的本发明的描述，其变化是可能的。虽然为了便于说明本主题发明已经示出某些代表性实施例和细节，但是本领域的技术人员将显而易见，其中能够进行各种变更和修改，而没有背离本主题发明的范围。因此，要理解，能够在所述的具体实施例中进行变更，它们将落入如以下所附权利要求所限定的本发明的整个预计范围之内。

Claims

1.一种估计车辆轮胎上的载荷的方法，其特征在于包括：

（A）将至少一个变形测量传感器附连到所述车辆轮胎的至少一个侧壁，所述变形测量传感器生成具有指示在转动状况下的所述轮胎的一个侧壁的变形的信号功率水平的循环变形信号；

（B）将轮胎充气压力测量传感器附连到所述车辆轮胎，所述充气压力测量传感器测量轮胎空腔中的轮胎充气压力，并且生成所检测充气水平数据；

（C）以电子方式存储对所述轮胎的轮胎充气压力所调整的功率-载荷图，所述图将载荷水平的范围与信号功率水平的范围相互关联，由此在操作上使载荷水平能够对于为轮胎充气压力所调整的各信号功率水平来识别；

（D）测量来自所述变形测量传感器的变形信号的所检测信号功率水平；

（E）通过所述轮胎充气压力测量传感器来测量来自所述轮胎空腔的所检测充气水平；

（F）从所述信号功率-载荷图来提取与所检测信号功率水平对应的轮胎压力水平调整的估计的载荷水平。

2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于还在于包括将至少一个内变形测量传感器附连在轴向朝内定位的轮胎侧壁中，并且将至少一个外变形测量传感器附连在轴向朝外定位的轮胎侧壁中；测量来自所述内变形测量传感器的所检测的内信号功率水平；以及测量来自所述外变形测量传感器的所检测的外信号功率水平；以及将所述所检测的内信号功率水平与所述外信号功率水平求平均值，以便创建平均的所检测的信号功率水平。

3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于还在于包括使用所述平均的所检测的信号功率水平从所述信号功率-载荷图来提取与所述所检测充气水平下的所述平均的所检测的信号功率水平对应的所估计的载荷水平。

4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于还在于包括把来自所述信号功率-载荷图的所述所估计的载荷水平与过载阈值载荷水平进行比较；以及在所述所估计的载荷水平超过所述过载阈值载荷水平的情况下生成告警信号。

5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于在于将至少一个变形测量传感器附连在所述车辆轮胎的至少一个侧壁中包括将悬壁压电薄膜应变传感器附连到所述轮胎的一个侧壁。

6. 一种估计车辆轮胎上的承载的载荷的系统，其特征在于包括：

（A）车辆轮胎，具有轮胎空腔并且支承载荷；

7. 如权利要求6所述的系统，其特征在于还在于包括安装到第一侧壁的至少一个变形测量传感器以及安装到相对的第二侧壁的第二变形测量传感器，所述第一和所述第二侧壁变形测量传感器各测量转动轮胎压痕中的所述相应第一和第二相对的侧壁的弯曲，并且分别生成具有第一检测信号功率水平的第一信号以及具有第二检测信号功率水平的第二信号。

8. 如权利要求7所述的系统，其特征在于，用于从所述信号功率-载荷图提取所估计的载荷水平的所述部件在操作上应用所述第一和所述第二检测信号功率水平的平均值，以便从所述信号功率-载荷图来提取所述所估计的载荷；以及其特征还在于包括在操作上将所述所估计的载荷与过载阈值载荷水平进行比较并且在所述所估计的载荷水平超过所述过载阈值载荷水平的情况下生成告警信号的比较器部件。

9. 一种估计车辆轮胎上的承载的载荷的系统，其特征在于包括：

（A）车辆轮胎，具有轮胎空腔并且支承载荷；

10. 如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统包括安装到所述侧壁的多个间隔开的第一变形测量传感器以及安装到所述第二侧壁的多个间隔开的第二变形测量传感器；以及其特征还在于用于从所述信号功率-载荷图进行提取的所述电子部件在操作上对来自所述第一和所述第二多个变形测量传感器的信号功率水平的组合求平均值。