CN107709053B - 估算车辆上的负载的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种估算机动车辆(10)上的负载的方法。所述机动车辆(10)具有车轮(12)，其包括用于在供行驶的表面(14)上滚动的胎面(20)以及第一气室(32)，在其中具有气体，所述气体在所述车轮(12)滚动时通过其气压(G)抵消所述胎面(20)的变形。所述方法使气体在整个预定的时段内进入所述第一气室(32)，并且根据所述气室中的压力的变化估算负载。构成本发明的基础的目标是提供估算车辆上的负载的手段。为此目的，所述车轮(12)可以具有通过阀门装置(44)连接到所述第一气室(32)的第二气室(38)，所述第一气室(32)在所述胎面(20)和所述第二气室(38)之间延伸，并且所述气体可以从所述第二气室(38)流动到所述第一气室(32)。

Description

估算车辆上的负载的方法

技术领域

本发明涉及一种估算由车辆运载的负载的方法。所述车辆具有车轮，所述车轮具有用于在供行驶的表面上滚动的胎面以及第一气室。在所述第一气室内可以具有气体，所述气体的气压导致所述车轮在所述胎面滚动时以预定的方式变形。这个气压通常被称为胎压。

背景技术

最佳的胎压取决于多种因素，例如将会被用于行驶的表面(其中柔软的表面通常需要较低的压力)、车辆将会被开动到的速度(其中较高的速度需要较高的压力)、以及车辆携带着的负载(其中较高的负载需要较高的压力)。

一般而言，这些因素由使用者来决定，而胎压则被相应地改变。不过，其他的方法也是已知的。

对于机动车，让空气从机动车的车轮的轮胎中排出并且以这种方法明显地减低胎压，对于越野驾驶，例如通过沙地或者其他柔软表面，可能是必需的。在这样的越野驾驶之后，当所述机动车被开回到公路上，所述气压必须被再次增高以便继续在公路上行驶。然而，为此目的，一方面就会需要移动压缩机，而另一方面这通常会耗费令人厌烦的很长时间——对于小型压缩机通常会多于三十分钟——直到通常为四个的轮胎都再次具有理想的气压。在雨天或者其他的恶劣的天气和环境条件下，这个过程甚至可能被进一步恶化。

在这个方面上，DE10001348A1公开了一种用于在行驶时给轮胎充气的系统，其包括位于机动车内部的压缩机，且所述压缩机被通过压力管线和旋转密封件连接到轮胎。机电胎压调节系统则通过所述压缩机在所述轮胎内部设置目标压力。

DE10336330B3公开了在应用制动器以获得机动车辆的改善的纵向减速时如何使轮胎中的压力变化也可以是有利的。为此目的，紧急的或者目前的关键驾驶动态情况得到确定，而胎压根据所述被确定的情况而被改变。

DE102010040539A1描述了一种机动车辆，其具有胎压调节系统，所述胎压调节系统根据预计将会行驶的道路的性能来调节胎压，从而这样地例如使滚动摩擦力或者地面压力分布适应于所述道路。

发明内容

构成本发明的实施方式的基础的一个目的是提供一种用于根据车辆正在运载的负载来为车辆调节车轮中的胎压的方法。

因此，在本发明的一个方面中，提供了一种估算由车辆运载的负载的方法，包括以下步骤：确定抵消车轮的胎面的变形的第一气室中的气体的气压(G)；在预定的时段内从具有较高压力的气源给所述第一气室供应气体；确定新的气压(G′)，或者测量在这段时间内流动到所述第一气室中的气体的量；以及根据气压的变化或者被导入的气体的量估算所述车辆上的负载。

当车辆携带着负载并且被连接到给定的压力较高的气体的气源时，抵消车轮的胎面的变形的所述第一气室相比于当所述车辆没有携带着负载的时候将会膨胀得更慢，因为被导入到所述第一气室中的气体要同时膨胀及抬升车辆。因此，当从预设的、已知的压力开始时，如同由在所述预定时段后的增高的气压，或者在这段时间内流入的气体的量(也就是膨胀率)所表示的气压的变化可以被用来估算所述车辆上的负载。

所述方法可以进一步包括以下步骤：根据估算的负载来确定所述第一气室中的气体的气压是否是最佳的，以及，如果所述气压并非最佳的，则给所述第一气室提供更多的气体或者从所述第一气室放出气体。

所述方法可以是一种估算由车辆携带的负载的方法，包括在多个车轮上执行上面所限定的方法、以及根据每个车轮中的气压的变化来估算车辆上的负载。

通过基于多个车轮的估算，可以获得更加精确的结果，因为负载可能并不是均匀分布的。

所述多个车轮可以是至少四个车轮。所述多个车轮可以包括位于车辆的多个轮轴和多个侧边上的每一个上的多个车轮。

使用至少四个车轮，特别是其中这些车轮是处于车辆的不同的轮轴上以及不同的侧边上，也能够表明负载的分布，因为对于给定的气压、以及给定的供气压力，承载较大的负载的车轮将会获得较低的膨胀速率。

因此，所述方法可以进一步包括在多个车轮中通过在整个预定时段内比较所述第一气室中的气压的增量、或者流动到所述第一气室的气体的量来估算所述负载的分布。

具有较高压力的气源可以是设置在所述或每个车轮中并且通过阀门装置连接到所述或每个车轮中的所述第一气室的第二气室，所述第一气室在所述胎面和所述第二气室之间延伸。

优选地，所述方法包括以下步骤：确定所述第二气室中的压力。获知所述第二气室中的压力(以及因此而获知所述第一和第二气室之间的压力差异)，对于估算由所述车辆携带的负载是非常有用的，因为从所述第二气室流动到所述第一气室的气体的量(以及由此导致的所述第一气室中的压力的变化)取决于该等气室之间的压力差、以及被携带着的负载，也就是说，如果所述压力差较高，则相比于所述压力差较低时，对于给定的负载，在整个预定时段内将会有更多的气体流动。

优选地，每个第一气室中的压力由车轮中的压力传感器确定。或者，所述压力被例如通过监测各个车轮的旋转速度和能够在轮胎自身外部获得的其他信号来间接地确定。或者，进入到所述第一气室中的流量被使用流量计来确定。

在本发明的第二个方面中，提供了一种根据负载来优化胎压的方法，所述方法包括以下步骤：确定抵消车轮的胎面的变形的第一气室中的气体的气压(G)；在预定的时段内从具有较高压力的气源给所述第一气室提供气体；确定新的气压(G′)，或者测量在这段时间内流动到所述第一气室中的气体的量；以及根据指示车辆上的负载的气压的变化，给所述第一气室提供更多的气体或者从所述第一气室排出气体。

应当理解的是，所述方法与本发明的第一方面是基于相同的理论，但是省略了明确的估算负载的步骤并简单地根据取决于车辆上的负载的流量或者压力变化的测量的结果进行了改变。因此，本发明的第一方面的任何优选特征都能够等效地应用于本发明的第二方面。

在本发明的范围内，气室将会被理解为是一个被单个腔壁或者多个腔壁封闭的、气密性的腔室。所述第二气室相对于胎面被优选地设置在此，但是在径向上被置于内侧。换句话说，这意味着所述第一气室在所述胎面和所述第二气室之间延伸。就此而论，从车轮的旋转的预期轴线开始的设置的具体使用术语“在……之间”的一个方式，如径向地向外侧观察时所见，首先是所述第二气室，然后是所述第一气室的至少一部分，特别是其用于气体的空腔的一部分，而后是径向地在外侧上限定所述车轮的边界的胎面。

所述第二气室现在可以存储具有较高压力的气体储备，所述较高压力大于上述的气压。换句话说，在所述两个气室中可以设置不同的气压。所述气体可以是空气或者特别地被设置用来填充所述第一和/或所述第二气室的一些其他的气体。由于所述第一气室的空腔仍然位于所述第二气室和所述胎面之间，所述第一气室的气压持续作用在所述胎面上。换句话说，在所述较高压力的作用下，所述胎面不会变成坚硬的或刚性的。为了立刻提高所述气压，在所述第一气室中，所述气体储备或者它的一部分可以经由阀门装置从所述第二气室被输送出去，并输送到所述第一气室中。

因此，所述方法可以进一步包括以下步骤：确定所述气压对于已确定的负载是否是最佳的，以及，如果所述气压高于最佳值，则从所述第一气室中放出气体；或者如果所述气压低于最佳值，则从所述第二气室供给气体至所述第一气室。

本发明的一个优点是，具有较高压力的气体储备可以被设置在所述第二气室中，而与当前所期望的胎压，也就是所述第一气室中的气压无关；这样，为了提高所述第一气室中的气压，在所述第二气室中已经存在着被充分压缩的气体；因此，通过这种手段，在重新充满或填充第一气室的时间内，不需要提供压缩操作，例如使用移动压缩机的压缩操作。所述第一气室可以因此而被相对较快地提升到期望的目标压力值。因此，通过所述第二气室，提供了用于提高气压的手段，该等手段在没有附加的泵组件的情况下也能够实现，因为它们包含有高压气体储备。

有利地，所述第一气室被通过常规手段，也就是具体通过布置在车轮的整个轮缘上并且具有胎面的轮胎进行设置。所述第二气室可以被通过布置在所述轮胎和/或所述轮缘内的中空本体进行设置。例如，由金属制成的气瓶可以因此而被固定到所述轮缘上或者被合并到所述轮缘中。根据一个实施方式，所述第二气室的腔壁在形式上可以是柔性的和/或弹性的，也就是说，所述中空本体也可以被例如设置成轮胎内部的管或球囊。优选地，所述中空本体在形式上为环形并且因此而围绕所述轮缘。这样，被设置成围绕着车轮的预期旋转轴线沿旋转方向对称地分布的所述中空本体的质量避免了任何的不平衡。

如果所述中空本体被设置在所述轮缘的轮缘凸肩和/或轮缘基部的上方，也就是在所述轮胎内部，并且位于所述轮缘和所述轮胎的胎面之间，则获得了独特的优势。换句话说，所述第一气室和所述第二气室具有共同的腔壁。所述中空本体在此优选地在一些区域中抵靠着所述轮胎的侧壁放置，并且通过这种方式将所述轮胎向所述轮缘推抵。这样就增强了所述轮胎抵顶所述轮缘的固持作用。换句话说，根据本发明的一个实施方式，形成所述第二气室的内胎被设置在构成所述第一气室的外胎内部。所述外胎优选地被所述轮缘和所述内高压贮存室(也就是所述内胎)夹持，并且因此而被固定地限位，因为它例如当在高速度下通过陡峭弯路时不会滑出所述轮缘。另外还存在着审美上的优势(这对于豪华汽车可能是尤其重要的)，因为所有这些元件都被包含在标准的车轮中。本实施方式的一个附加的优势是，在现有技术中，理想的胎压必须以大型的轮胎腔为基础来确定。使用根据本发明所述的实施方式，仅存在有较小的轮胎腔(所述轮胎腔的带有胎面的壁部是柔性的并且必须通过胎压被加以最优化的调节)以及具有相对坚硬的壁部的内腔，也就是所述第二气室。从动态性能的观点来看，如果有人想要校准所述胎压，由于其较小的自由度，这种双腔室的轮胎可以被更加容易地进行优化。

根据本发明的另一个进一步的改进，所述中空本体在所述轮缘上方径向地向外突出。换句话说，所述中空本体的直径或者外部尺寸或者外部圆周大于所述轮缘的相应数据。这样就形成了所述中空本体的应急工作结构，也就是说，即使第一气室被损坏，当气体从所述第一气室中逸出时，并不是所述轮缘，而是所述中空本体处于供行驶的表面上。

根据另一个进一步的改进，所述阀门装置具有三通阀，其在将所述第一及第二气室连接到彼此的通道之外，还具有另一个通道，其被设计用来在所述车轮的泵装置和/或一方面：环绕车轮的区域、以及另一方面：所述第二气室之间引导气体的流动。这样，人们获得了以下的益处：所述第二气室能够通过所述阀门装置、所述车轮的泵装置及/或也能够被用于此目的的、并且例如在人们停留在加油站时能够被连接到所述通道的外部压缩机装置被充满气体。具有所述三通阀时，所述第一气室在此保持关闭。

为了增加所述第一气室中的气压，可以作出限定，使得使用者能够手动地操作所述阀门装置，并且用这种方式将所述第二气室向所述第一气室打开。然而，优选地，所述阀门装置具有致动器，其被设计用来根据控制信号将所述阀门装置在打开状态和关闭状态之间切换，处于所述打开状态的气体阀门在至少一个方向上，也就是用于让气体从所述第二气室进入所述第一气室的流动方向上是能够通过的，而在所述关闭状态下关闭所述第二气室。如果所述第二气室被处于高压下的气体储备填满，通过从所述关闭状态改变到所述打开状态，来自所述气体储备的气体可以逸出到所述第一气室中，通过这个手段，所述第一气室中的气压就被增高了。所述致动器可以具有例如电动马达和/或压电元件和/或气动元件。所述控制信号可以通过导线或者以无线方式被传输到所述阀门装置。所述控制信号可以例如通过遥控器被产生，所述遥控器可以被制作成例如便携式的，从而让使用者能够把它随身携带着，或者所述遥控器可以被安装在车辆中。

所述控制信号可以控制气体的流动，从而实现了如上所述的估算负载的方法，并且优选地，实现了确定所述气压是否最佳地考虑到了所述负载，以及如果所述气压低于最佳值，则向所述第一气室供应气体的方法。

该系统的另一个优点是确保轮胎在任何时间，特别是在行驶时，在所述第一气室中具有最佳的压力的能力，通过该能力确定滚动特性。所述胎压偏离于所述最佳压力值的较小偏差被持续地修正。这样就提高了燃料的经济性和/或安全性，其取决于被选择的用于最佳压力值的优化标准。另外，可以确保所述轮胎在旅途中的任何时间被不断地调节至适应于最佳的压力，特别是当车辆的速度显著地增加时，通过独立的充气来进行调节。在所述第一气室中的甚至在驾驶车辆时调节胎压的能力，也就是将其积极地保持在最佳的例如与燃料消耗相关的预定目标压力值，例如为商用卡车车队形成了成本上的优势。在这里已经估算出节省幅度为10％。通过几乎始终能够为轮胎设置的最佳的胎压，基于所述负载与其他因素，磨损和出现故障的可能性在相当程度上变得更少，并且这也避免了在由于工程机械出现故障导致施工活动不得不中断时产生的特别是使用大型工程机械，例如挖掘机的较高的后续成本。

所述控制信号也可以由车轮本身的胎压调节系统产生。为此目的，本发明的一个进一步的改进提供了技术手段，使得所述车轮具有电子压力调节系统，其被设计用来通过产生所述控制信号而利用存储在所述第二气室中的、并且具有相比于所述气压更高或更大的压力，亦即高压的气体储备来将所述第一气室中的气压调节到目标压力值。所述目标压力值根据预定的最优化标准来确定。所述最优化标准具体地与所述负载有关，并且可能是与应力有关的(较低的材料应力)、与磨损、舒适度、安全性、经济性、或者功能(例如越野驾驶/道路驾驶/高速驾驶)有关的、或者还是与这些最优化方面的结合有关的。所述目标压力值取决于负载并且优选地在此根据速度和/或驾驶模式和/或操作来确定。就此而言，“取决于速度”意味着所述目标压力值被根据车辆的驾驶速度来确定，所述车轮被适配到所述驾驶速度；以及/或者所述目标压力值被根据所述车轮的转速来确定。这样，所述目标压力值被有利地设置到用于相应的驾驶速度的最佳值，用于速度较高的行程时，所述最佳值可以例如比用于速度较低的行程的最佳值更高。例如，对于没有(额外的)负载的行程来说，例如2.5bar的目标压力值可以被指定给低于70km/h的速度，而大于2.5bar，例如3.0bar的目标压力值可以被指定给高于70km/h的速度。反之，如果检测到满负载(例如额外的500kg)，则这个标准可能被增高，使得例如3.0bar的目标压力值可以被指定给低于70km/h的速度，而大于3.0bar，例如3.5bar的目标压力值可以被指定给高于70km/h的行驶速度。例如，如果有人预料到用于在沥青或者一些其他结实表面上的驾驶的道路驾驶模式、以及用于通过沙地或者一些其他柔软表面的驾驶的越野驾驶模式(目标压力值在无负载时小于例如2.0bar，特别是小于1.5bar；而在有负载时小于例如2.5bar，特别时小于2.0bar)，则可以生成取决于负载的且取决于驾驶模式的目标压力值。“取决于操作”在这里意味着使用者通过操作动作，例如通过按压按钮来给所述目标压力值带来变化。

为了估算负载，如上所述的方法被执行。已经确定了估算的负载之后，所述目标压力值被确定，且所述控制信号被产生用来调节压力。

所述压力调节系统优选地也被进行设计，从而利用附加的控制信号来降低所述第一气室中的气压，用以将所述阀门装置带动到出口位置，在该出口位置，所述第一气室对于所述车轮的周围区域是打开的。气体可以这样从所述第一气室逸出到所述周围区域中。通过这个实施方式，提供了用于提高、降低、以及优化所述气压的手段，该等手段的完成不需要任何附加的将会必须直接调节胎压的泵组件。

为了充满所述第二气室，也就是为了导入和/或加满所述气体储备，可以制作出设备，使得所述车轮以所述被描述的方式被连接到外部压缩机或者外部贮存器，从而使气流流动到所述第二气室中。然而，根据本发明的一个实施方式，充气装置被设置在所述车轮本身的内部。为此目的，所述充气装置被设计用来使用组成所述气体储备的气体来充满所述第二气室。

所述充气装置在这里可以具有不同的形式，而且这就是为什么本发明具有附加的实施方式的原因。一个实施方式限定了一种马达驱动的压缩机，其可以被固定到例如车轮的轮缘上。另外地或者备选地，可以作出限定，使得所述充气装置具有由滚子机械驱动的泵系统。例如，腔体或空洞可以被整合到车轮的轮胎的侧壁中，如果在滚动时存在有轮胎的挠曲运动，则所述腔体或空洞被压缩，并且因此它们的体积存在变化；通过该等变化，处于所述腔体内部的气体被压缩。所述腔体可以被通过相应的阀门连接到所述第二气室，通过所述阀门，所述被压缩的气体被挤压到所述第二气室内。当滚动持续时，每个腔体可以这样进行膨胀并且以这种方式经由相应的附加阀门例如从所述周围区域吸入气体。所述阀门可以相应地例如通过薄膜被形成。在另一个实施方式中，额外地或者备选的提供了化学的气体生成方式。例如，气罐或者存储容器因此而可以装有一种或更多种化学药品，它们发生反应从而例如产生气体，所述气体被存储在所述第二气室中作为气体储备。还可以提供机械的泵装置，其例如利用轮胎的与车辆的车身或者车辆的底盘有关的相对移动来对布置在车轮上的泵装置施加机械力，以便对后者进行驱动。基于流量的泵装置也可以被设置在其中，例如背压在管道中和/或通过气体传输组件被生成，所述背压是足够大的，足以将聚集的附近的空气挤压到所述第二气室中并抵挡后者的高压。空气因此而被旋转的车轮，例如通过空气动力扰流板从周围的空气中抽吸出来，所述空气动力扰流板或者是将空气推动到所述车轮中，或者类似于风车，驱动泵的主轴或者安装在轮轴上的偏心凸轮，它们通过每一次旋转将少量的空气推动到所述第二气室中。所述内部储备因此而也被“再次填充”，也就是说，在所述行程中，所述压力在此甚至被再次产生，并且因此例如在加油站的手动的填充成为了不必要的。

本发明还包括一种车辆，其适用于执行本发明的所述方法(包括任何优选的方面)。所述车辆可以进一步具有以下特征：至少一个车轮，其构成了根据本发明的车轮的实施方式。优选地，所述车辆具有四个车轮，它们分别构成了根据本发明的车轮的实施方式。特别地，所述车辆被构造成为机动车辆，例如汽车，尤其是卡车或者小汽车或者工程车辆或者一些其他的建筑或工作机械。然而，根据本发明的车辆也可以是拖车或者航空器的形式。本发明可以被应用到具有充气的轮胎，例如充有空气的轮胎的所有运输模式，特别是在其中安全性和经济性较为重要的运输模式(例如军事、航空器、农业、采矿、公共交通工具)上。

本发明还提供了一种能够被操作用来估算由车辆携带的负载及/或基于所述负载优化胎压的控制装置，所述控制装置能够被操作用来接收指示出抵消了车轮的胎面的变形的所述第一气室中的气体的气压(G)的信号，而且还能够被操作用来控制在预定时段内的从具有较高压力的气源向所述第一气室的气体供给；其中，所述控制装置能够被操作用来接收指示出新的气压(G′)，或者在所述时段内流入到所述第一气室中的气体的量的信号；而且还能够被操作用来根据所述气压的变化或者所述被导入的气体的量来估算车辆上的负载。

所述控制装置可以是进一步地能够被操作用来形成将气体从所述第一气室放出，或者将气体导入到所述第一气室的阀门结构，用来根据被估算的负载优化气压，或者能够被操作用来发出显示所述被估算的负载的信号。

根据本发明的车辆的一种进一步的改进作出了限定，使得所述车辆具有被布置成与所述至少一个车轮相隔一定距离的，例如处于控制单元中的控制装置，所述控制单元被设置用来以如上所述的手段估算每个车轮上的负载以及控制每个车轮的相应的阀门装置，并且通过这种方式根据所述被估算的负载来设置气压，同时也将所述气压设置到根据速度和/或根据驾驶模式和/或根据操作而指定的目标压力值。所述被指定的基于速度和/或驾驶模式的目标值在此对应于所述已被描述的方法。由于实际情况是所述控制装置被布置在车辆中并与所述车轮相隔一定距离，对于车辆的驾驶员来说，就有可能获得每个车轮的所述第一气室中的用于现有的或当前的驾驶情况，例如行程期间，也就是当所述车轮在转动时的特别有益的胎压。所述第一气室中的气压也可以被根据操作进行调节，也就是说，使用者可以利用车辆的操作装置对所述目标压力开始进行改变，从而使所述控制装置设置轮胎内的适当气压。

优选地，所述控制装置被设置用来在所述车辆静止时估算每个车轮上的负载。优选地，所述控制装置被设置用来在所述车辆运动时将气压设置到具体的目标压力值。

所述车辆当然也可以具有如同在开头所描述的移动式压缩机，并且通过所述移动式压缩机，所述第二气室可以被充满。

最后，本发明也包括用于根据负载调节车轮的第一气室中的气体的气压的指定的目标压力值的方法。在所述方法中，负载被用如上所述的方式进行估算，并且提供了相比于所述第一气室的气压在车轮中具有更高的高压的气体储备；在所描述的方式中，在车轮的第二气室内，并且为了提高所述气压，所述气体储备的至少一部分被从所述第二气室传输到所述第一气室；以及为了降低所述气压，所述气体的至少一部分被从所述第一气室排出到所述车轮周围的区域中。

本发明还包括根据本发明所述的方法的其他改进，这些改进具有与根据本发明所述的车轮的其他改进有关的如同已经在上面所描述的特征。由于这个原因，根据本发明所述的方法的相应的其他改进在此不再被重复描述。

附图说明

在下面描述了本发明的示例性的实施方式。关于本发明，被示出的是如下内容：

图1，根据本发明所述的车辆的一个实施方式的概略图示；以及

图2，能够被设置在图1中的车辆中的根据本发明所述的车轮的一个实施方式的概略的截面图。

具体实施方式

被描述在下面的示例性的实施方式是本发明的优选的实施方式。然而，在所述示例性的实施方式中，被分别描述的实施方式的元件构成了本发明的独特的特征，这些特征将会被彼此独立地予以考虑，然而这些特征也进一步彼此独立地发展了本发明，并且因此也将会被单独地或者结合地予以考虑，与作为本发明的组件部分被示出的特征不同。此外，所述被描述的实施方式也可以由本发明的已经被描述的其他特征进行补充。

在图1中示出了机动车辆10，其可以是例如卡车或小汽车，例如SUV(运动型多用途车)。所述机动车辆10可以依照根据其自身性质已知的方式具有四个车轮12，该等车轮12被围绕着各自的旋转轴线可旋转地安装，并且通过该等车轮12，所述机动车辆10可以在供行驶的表面14上，例如道路或者沙地上开动。所述车轮12也可以被用相同的方式设计，并且这就是为何图1仅为该等车轮给出了一个共同的参考标号12的原因。每个车轮12可以具有轮缘16以及具有胎面20的轮胎18。所述轮缘16可以由金属制成，而所述轮胎18例如由橡胶或者一些其他的弹性材料制成。所述胎面20可以具有已知形式的轮廓。

对于所述机动车辆10，用很少的操作来调节每个轮胎18中的胎压是可行的，并且因此当在所述供行驶的表面14上滚动时，所述轮胎18的弹性或柔性可以用很少的操作来改变。在滚动中，具有较高的胎压时，所述胎面20的变形比具有较低的胎压时更小，换句话说，当所述胎压增加时，例如由于可挠性或者由于所述机动车辆10的底盘的重量所导致的变形会变得较小。

为了调节其胎压，每个轮胎18都可以具有胎压填充系统22，其或者独立地，或者与控制装置24协同地调节所述轮胎18中的胎压。在一个实施方式中，当所述机动车辆10处于停止状态时，所述填充系统22可以由使用者手动地操作。在另一个实施方式中，所述胎压由所述填充系统22自动地调节，例如依赖于速度和/或驾驶模式进行调节。在又一个实施方式中，所述填充系统22从所述控制装置24接收控制命令，通过所述控制命令为所述胎压指定目标压力值，所述目标压力值而后被所述填充系统22重置。所述控制装置10可以例如由所述机动车辆10的控制单元来提供。数据的传输和/或控制信号的传输可以例如如图1中所示的那样经由相应的通信装置26无线地产生，所述通信装置26可以是基于例如RFID技术(RFID-射频识别)或者NFC技术(NFC-进场通信)的。在所述机动车辆10中还可以被设有操作装置28，通过该操作装置28，所述机动车辆10的使用者(未示出)可以设置驾驶模式，例如越野模式和/或道路模式和/或快速驾驶模式，所述胎压在所述越野模式中是最低的而在所述快速驾驶模式中是最高的。用于所述填充系统22的操作的相应的电源可以被例如由电池或者所述机动车的车载电源系统来提供，在后一种情况下，用于此目的的电能能够经由滑环或者以感应方式被传递到每个车轮12，或者能够例如通过在发电操作中机械地驱动发电机，例如轮毂电机，或者通过利用被所述轮胎的滚动运动反复按压的压电元件产生电脉冲，而在各个车轮12中产生。

利用所述填充系统22，例如各个车轮12中的阀门装置可以被控制。这被结合图2更加详细地描述在下面。

图2示出了穿过单个车轮12的横截面。所述横截面的轮廓由截面线II-II标明在图1中。

图2示出了所述轮缘16，所述轮胎18被安装在其上。通过其胎面20和侧壁30，所述轮胎18限定出第一气室32，也就是说所述胎面20和侧壁30围成一个腔体，气体例如空气设置在这个腔体中，所述气体的气压G构成了所述胎压。此外，在所述示例中示出了被设置在所述轮胎18中的腔体34，它可以是在所述轮缘16的轮缘凸肩36上方沿周向布置的管道，例如由柔性的和/或弹性的材料制成，例如使用橡胶或者生胶制成。所述中空本体34被布置成在径向上向内放置，并且因此所述第一气室32被设置在所述胎面20和所述中空本体34之间。换句话说，所述中空本体34相对于所述车轮12的预期的旋转轴线A被布置成在径向上向内放置，并且在径向方向R上从所述旋转轴线A通过；相比于所述第一气室32，所述中空本体34与所述旋转轴线A隔开较短的距离，并且所述胎面20将所述车轮12的边界限定在所述轴向方向R的外侧。特别地，所述中空本体34具有环形的基本形状，也就是说，它被实质上旋转对称地设置为一个环面，并且被围绕着所述旋转轴线A旋转对称地布置。

所述中空本体34形成第二气室38，具有较高压力H的气体储备可以被存储在其中，所述较高压力H为大于所述气压G的气压。例如与所述第一气室32中的气体类型相同的气体可以被存储在所述第二气室38中。所述中空本体34可以在某些区域中抵靠所述侧壁30的接触区域40，从而使得所述侧壁30被接着抵靠在所述轮缘16的边缘区域42上。基于这种结构，所述侧壁30特别牢固地抵靠着所述轮缘16设置。

此外，所述轮胎12可以具有阀门装置44，例如三通阀。也可以设置填充装置46，其可以包括例如一个或多个腔体48，该等腔体48可以被形成在所述侧壁30中。所述填充装置46可以通过通道50被连接到所述阀门装置44，从而使得气体能够从所述填充装置46通过所述通道50被输送到所述第二气室38中。所述第二气室38和所述第一气室32也被经过所述阀门装置44由通道连接。还可以提供一个出口通道52，通过该出口通道52，气体可以被,导出所述第一气室32，经由所述阀门装置44进入所述车轮周围的区域U中，也就是进入周围的空气中。

所述阀门装置44可以被手动操作，并且因此它自身就提供了填充系统22。所述阀门装置44也可以具有致动器(未示出)，例如压电元件或者电动马达，所述致动器被设置成例如能够由控制信号进行控制，且所述控制信号能够由所述填充系统的电子元件(未示出)以在下面所描述的方式产生。

所述气体储备，或者通常是所述第二气室38中的气体储备，被用于根据需要来调节所述车轮12中的当前胎压，也就是所述气压G。所述第二气室38中的储备的充填可以在服务站方便地进行，或者作为进一步的扩展步骤，通过例如所述泵装置46在车上进行。如果有这种需求，则利用过经由所述阀门装置44从所述第二气室38被输送到所述第一气室32的气体，在相对较短的时段内，例如在少于一分钟的时间内，再次增高所述气压G是可行的。通过所述气体储备的相应的实施方式，如果轮胎被损坏，则紧急工作特性会得到改善，而且对于所述轮缘16的损坏可以被减轻。为此目的，可以作出限定，从而使得所述中空本体34沿着所述径向方向R在所述轮缘16上方凸出。

所述中空本体34的限定构成了一种简单、坚固且廉价的方案，通过该方案，人们可以省去复杂的车载填充系统，这同时也提供了足够高的压缩机性能以便能够增高所述气压G。所述中空本体34可以被安装在所述车轮12的处于所述轮缘中的常规的支架内。甚至可以提供一种可改造的方案。如果轮胎被损坏，借助于穿过所述中空本体34从上方凸出的轮缘16，紧急工作特性也得到了改善。

最简单的方案是一种气体贮存器，其具有所述阀门装置44的阀门，所述阀门将会被手动地操作以允许气体从所述第二气室38逸出到所述轮胎18中，也就是逸出到所述第一气室32中，从而增高所述第一气室32中的气压。所述附加的扩展步骤为遥控的、自动的气压调节以及自动气压调节与车载填充系统协同工作的组合，所述车载填充系统为例如所述泵装置46或者固定到所述轮缘16上的压缩机(未示出)或者设置在所述机动车辆中并且被通过管道和/或管线连接到车轮的压缩机。

对于所述车辆12而言，所述轮缘16和所述轮胎18可以按照从现有技术中已知的方式被配置。为了提供所述车轮12的根据本发明的实施方式，接下来将会提供形式为所述中空本土34的附加气体贮存器，例如空气在较高的压力下被贮存在其中。此外，将会提供所述阀门装置44，例如三通阀，以便通过这个方式来使得所述第一气室32中的气压G能够被增高及降低。所述填充系统22的相关的电子元件也可以被设置在所述阀门装置44中，通过该等电子元件，还可以设置整合在所述车轮12中的胎压调节。优选地，泵装置46也被设置在所述阀门装置44中，所述泵装置46，按照上述的方式，可以例如是机械操作的泵，其例如由具有挠性运动的轮胎18的变形来驱动。通过所述泵装置46，所述高压H在所述第二气室38中被监测。如图2中所示，所述泵装置46可以被整合到所述轮胎18中，但是它也可以被设置在所述车轮12的不同位置中，例如所述轮缘16上。

负载估算

当所述车轮12被适配在所述机动车辆10上，并且所述胎压具有用于日常使用的普通工作压力值，例如处于从2.2到2.7bar的范围内，特别是2.5bar；以下的循环可以被执行用来估算所述车辆10上的负载：(i)所述胎压(亦即所述第一气室32中的气压G)被由例如所述填充系统22以根据其自身性质已知的方式，例如，iTPMS(间接压力监测系统)或者优选dTPMS(直接胎压监测系统)进行感测；(ii)所述第二气室(38)中的压力(H)被由所述填充系统22以根据其自身性质已知的方式(例如直接压力传感器)进行感测；(iii)所述阀门装置44受到操作，以允许气体在预定的时段P内从所述第二气室38流动到所述第一气室32；(iv)新的胎压(G′)被感测；以及(v)所述车辆10上的负载被根据所述气压的变化进行估算。

所述基于气压变化的负载估算可以参照对照表来执行。所述对照表可以对应于每辆车辆10被进行校准，或者根据车辆10的模型被预先安装，所述模型在无装载时具有已知的重量。一个示例性的表格被示出在下面的表1中，但是当然地，所述表格将会根据所述车辆的车辆自重。所述阀门中的通孔的尺寸等等而不同，而且本领域技术人员将能够相应地准备适合的对照表。

表1

在一个备选方案中，用于估算所述车辆10上的负载的循环可以被实现如下：(i)所述胎压(亦即所述第一气室32中的气压G)被由例如所述填充系统22以根据其自身性质已知的方式，例如，iTPMS(间接压力监测系统)或者优选dTPMS(直接胎压监测系统)进行感测；(ii)所述第二气室(38)中的压力(H)被由所述填充系统22以根据其自身性质已知的方式(例如直接压力传感器)进行感测；(iii)所述阀门装置44受到操作，以允许气体在预定的时段P内从所述第二气室38流动到所述第一气室32；(iv)从所述第二气室流动到所述第一气室的所述气体的体积V被感测(仍然是通过已知的方式，例如流量计)；以及(v)所述车辆10上的负载被根据所述气压的变化进行估算。

所述基于气压变化(如根据从所述第二气室38流动到所述第一气室32的气体的量进行测量的)的负载估算可以被参照对照表来执行。所述对照表可以对应于每辆车辆10被进行校准，或者根据车辆10的模型被预先安装，所述模型在无装载时具有已知的重量。一个示例性的表格被示出在下面的表2中：

表2

当然，上述的表格仅仅是用于示例，并非意味着对于任何具体的车辆10都是正确的。相似地，它们并不代表着所有可能例如在表1中被比较的可行的数值组合，而不是像参照表示所述气压的变化的新的胎压G'时，人们可以看到气压上的差异，也就是将新的胎压G'减去初始胎压G所得的数值。另外，所述表格可以由图表或者算法代替。

上面所讨论的负载估算优选地在所述车辆10静止时被实施，以便避免行驶的车辆10上的下压力的影响。当每次所述车辆10被启动时，它都可以被实施。作为备选方案，它也可以回应于使用者的初始化操作，例如按压所述车辆10中的按钮(未示出)而被实施，以便避免因为不必要地执行所述负载估算方法而耽误行程。

胎压优化

一旦所述车辆10上的负载已经由在上面所论述的方法中的一种估算出来，就进行进一步的控制循环以确保所述胎压是最优化的。在所述进一步的控制循环中，执行以下的步骤：(i)所述车辆10上的负载被输入到对照表(未示出)中，并且(ii)对应于所述负载的最佳胎压可以从所述表格中被读取，从而(iii)实际胎压(G')被与所述最佳胎压进行比较，且差值被确定；以及(iv-a)如果所述实际胎压G'低于所述最佳胎压，则所述填充系统22被启动以操作所述阀门装置44，从而允许相应的量的气体从所述第二气室38流动到所述第一气室32，进而将所述实际气压增高到所述最佳气压；或者(iv-b)如果所述实际胎压G'高于所述最佳胎压，则所述填充系统22被启动以操作所述该阀门装置44，从而允许相应的量的气体从所述第一气室32流动到外界大气中，进而将所述实际气压降低到所述最佳气压。

所述进一步的优化循环优选地被动态地执行，以便根据附加的因素来优化所述胎压。因此，如下的控制循环可以被实现以用于胎压。一旦所述机动车辆10正在较高的行驶速度下行驶，例如在高于70km/h的速度下行驶，所述胎压可以由例如所述填充系统22以根据其自身性质已知的方式分阶段地或者连续地进行感测，并且当所述行驶速度增加时，所述胎压可以被增加到对于所述行驶速度以及给定的负载而言为最佳值的预定的胎压。在处于高于100km/h的速度下的高速公路行程期间，对于例如一吨的负载，可以提供例如3.0bar的胎压。所述填充系统22可以接下来相应地控制所述阀门装置44，以便从所述第二气室38将溢出的空气导出到所述第一气室32中，从而使得所述胎压增加到指定的目标压力值，并且因此在该示例中达到3.0bar。

这样，所述第二气室38内的气压被降低。当所述机动车辆10在它的道路上继续行进时，所述第二气室38中的气压通过所述泵装置46被增加到预设的高压目标值。

如果所述机动车辆10现在被开得更快，或者也被例如越野驾驶，或者被以一些其他的相比于当在公路上被驾驶给所述车轮12施加更多压力的方式来操作时，其也可以再一次由所述填充系统22的电子元件来检测。已描述的所述调节循环现在可以被重复，这样更多的空气被从所述第二气室38释放到所述第一气室32中，从而使得所述胎压达到为新的驾驶情况指定的更高的目标压力值。所述泵装置46可以接下来在所述第二气室38中再次增高所述高压H。

如果所述机动车辆10接下来再次行驶得更慢，在更简单的调节周期中，所述胎压，亦即所述气压G，可以被降低。如果所述平均行驶速度在预设的时间段内降低，也就是说，其相比于在先前的行驶状态中变得更慢，或者，如果例如由定位确定系统，例如GPS(全球定位系统)和/或导航系统确定了当前的行驶路线通过了一个在其中需要较低的平均行驶速度的区域，例如在城镇中或者在城镇的具有速度限制的区域中，所述阀门装置44将会被所述填充系统22启动，以便让气体从所述气室32逸出到周边区域U中，从而使胎压降低；并且通过这种方式，实现了所述轮胎18的更加舒适的行驶特性，因为所述轮胎18现在相比于具有较高胎压时有着更高的弹性。借助于这个调节过程，所述第二气室38中的气压不会被显著地降低。

对于所述车辆的越野应用，所述传感器允许所述轮胎的外部气室中的气压降到1.0bar。在越野应用之后，所述传感器使用阀门来允许空气从内部储备(非常快地)流通到外部的轮胎气室并且因此而非常迅速及方便地重新建立起所需的在公路上的胎压。当然，这会导致所述内部储备的显著的抽空，就像所述胎压的纯粹依赖于速度的精细设置那样。因此，在这种情况下，它会耗用相当多的时间，用来让所述机械膜来重新建立起所述内部储备的高压。

鉴于这些功能以及车轮的电子元件，其中所述电子元件为了所述电子元件已经被适配到其中的车轮/轮胎组合、以及为了所述电子元件被安装到其中的车辆而已经被校准过，完整的胎压监测系统以及负载测量系统不再是必需的，并能够被从所述车辆中移除。

所述轮胎接下来就简单地成为“装配后就被遗忘”的元件，并且不需要任何维护。然而，它们的最佳胎压始终是被自动地维持的。此处唯一的例外将会是所述车轮的电子元件的故障，驾驶员的注意力必须接下来被引导至其上。这里做出了相应的限定，从而使得这将会通过对于给定的车辆负载的射频频率响应而发生(例如，无线电求救信号将会被无钥匙进入天线接收)。

当然，本领域技术人员将会清楚地意识到，所有轮胎18的最佳的气压并非必须是相同的，因此例如当车辆10具有四个车轮12，每个轮轴上有两个车轮时，同一根轮轴上的轮胎18的压力可以被优化到与另一根轮轴上的车轮不同的压力。

此外，在这样的车辆10中，具有多个(例如四个)车轮12，但是每个车轮12上的负载可能并不是相同的。因此，接下来在上面论述的所述负载估算循环可以为所述(例如)四个车轮12中的每一个而被执行，并且所述负载可以通过采用对于每个车轮12的执行结果的平均值(几何平均值)而被更好地优化，从而执行所述优化流程以将每个车轮12改变到被优化后的气压。

本发明的另一个特征是为多个车轮12中的每一个执行在上面所论述的所述负载估算循环，从而比较每个车轮12上的负载的差异，而且，当所述负载高于预设的阈值时，则输出比较结果，例如，例如在仪表板(未示出)上的视觉提示，或者听觉提示，说明所述负载是不平衡的。被比较的车轮12可以是处于同一个轮轴上的车轮，以便确定跨越所述车辆10的宽度的不平衡情况，且位于所述车辆10的同一侧的车轮12也可以被比较，以确定所述车辆10的前部和后部之间的不平衡。

这样的进一步的发展是一种新型的寻找解决方案的方法，其更加具有成本效益并且对于实施更加切实可行。它实质上是为了保障轮胎的安全性，而不是仅仅在司机的安全受到威胁时作出反应并警告他。不同于更早期的手动优化系统，该方案不再以有规律的时间间隔被手动调节到这样的程度，而是实际上永久地被自动地优化。这就降低了较早的实施方式的复杂度和元件需求，并且使得放弃现有的车辆的系统和元件，也就是胎压监测系统和备胎，变得更加容易。

它的实施方式包括某些全新的特征，并且因此而构成了向前发展的重要一步：

首要的是，在所述优选的系统中，其并不需要电动泵并且利用了目前可获得的技术来基于所述车辆上的负载而实现胎压的自动控制。实质上，这些轮胎，一旦被装配，就会自动地以高效的方式将它们自身调节到适应于所有驾驶条件，并且因此而始终具有最佳的胎压，不需要任何人工干涉。

此外，由于两个原因，所述自我调节会适时地发生：

由于在每个驱动循环方案中空气都首先被从具有较高压力的区域高效地输送到具有较低压力的区域，因此该等方案并不会受到(电动)泵的速度的限制；因为，其次，所述内部贮存器占用了传统的轮胎气室的一定区域，所以必须流动到所述腔室以及从所述腔室流出的气体的量就被减少了。

此外，还作出了限定，从而导致不再需要备胎，原因如下：

因为，首先，所述内部贮存器始终具有最佳的胎压，因此由于过低的气压/过热所导致的出现故障的可能性被明显降低/完全排除。

其次，所述内部贮存器的物理性质给胎圈提供了机械的支撑效果——其现在被有效地限制在所述车轮的外部钢材和所述(高压)贮存器的内部材料之间。在这种情况下，所述轮胎松动的可能性同样被明显地降低/完全排除。

第三，参考残留故障模式，也就是说，外胎受到穿刺的情况：除了极其明显的漏气轮胎，所述内部贮存器都会保持完好，而仅有外胎气室中的压力会消失。这就提供了一种设计具体的“紧急工作能力”，但是必须确定所述内部贮存器能够物理地支撑所述外胎。如果所述外胎破裂，则所述内部贮存器仍然保持稳定并且凸出至越过钢制轮缘，从而提供了紧急工作能力，哪怕这是非常有限的。

最后，还作出了限定，使得这些车轮和轮胎单元，一旦当它们被完全验证并制造出来，就实际上成为免维护的。因此，额外的胎压监测系统也不再需要了。

这里还提供了所述高压贮存器的多个不同的实施方式，该等实施方式的三个示例被描述如下。

对于标准的轮胎设计而言：

a)由增强材料制成的波纹管，被设计用来将处于完全充气状态下的所述内部贮存器限制到图2中所示的形状；

b)一个实施方式采用与传统的轮胎相似的橡胶混合物，具有刚性的外部周缘，但是具有薄壁的/可折叠的内部周缘；

或者对于改进的车轮设计而言：

c)真正的无内胎轮胎，其按照与设置传统的轮胎气室完全相同的方式设置了所述内部贮存器，但是仅具有较小的整体圆周。

与所述组件有关的制造过程对于在上面详述的的每一种选择是大致相同的，但是也可能被适配于相应的设计。其被提供如下：

标准的车轮和轮胎可以被按照常规方式制造；

所述内部贮存器可以被装配到所述钢制轮缘上；

连接结构可以被形成于所述阀门以及所述机械膜上；

接下来所述轮胎可以被按照常规方式装配(其被推动至越过所述车轮轮缘，并接着越过所述内部贮存器)；

所述内部贮存器可以被充气，例如达到3.0bar；

所述充气后的贮存器的形状/轮廓确保其牢固地定位在所述凹陷部内；

这样可以将所述轮胎牢固地夹持在所述车轮和所述内部贮存器之间；

接下来所述内部贮存器可以被充气至最大压力，例如达到大于8bar、大于10bar、或者大于12bar的高压；

接下来所述外胎可以被充气至相应的静态压力。

接下来这个单体的车轮装置被以常规方式送到车辆组装线或者车间中的机动车辆上。

通常地，根据本发明，第二气室也被加入到所述车轮中，其被设计用来存储比所述第一气室中更高的压力。所述第二气室可以被用来在没有压缩机的情况下快速地为所述第一气室充气。

所述第二气室被优选地布置在标准轮胎的所述第一气室中。由于这个原因，它对所述车轮的平衡没有任何影响。

所述第二气室在此优选地将所述标准轮胎抵顶在所述轮缘的边缘上。

所述第二气室优选地提供了紧急操作功能。

Claims (14)

1.一种估算由车辆携带的负载的方法，包括以下步骤：确定抵消车轮的胎面的变形的第一气室中的气体的气压(G)；在预定时段内从具有较高压力的气源给所述第一气室提供气体；确定新的气压(G′)，或者测量在这段时间内流入所述第一气室中的气体的量；以及根据气压的变化或者被导入的气体的量估算所述车辆上的负载。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：根据估算的负载确定所述第一气室中的气体的气压是否是最佳的，以及，如果所述气压不是最佳的，则给所述第一气室提供更多的气体或者从所述第一气室放出气体。

3.一种估算由车辆携带的负载的方法，包括：在多个车轮上执行如权利要求1或2所述的方法，以及根据每个车轮中的气压的变化来估算车辆上的负载。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述多个车轮为至少四个车轮，包括车辆的多个轮轴以及多个侧边中的每一个上的多个车轮。

5.一种估算负载的分布的方法，包括：执行如权利要求3或4所述的方法，以及在所述多个车轮中比较所述第一气室中的气压的增量，或者在所述预定时段内流动到所述气室中的气体的量。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述具有较高压力的气源为设置在每个所述车轮中，并且通过阀门装置连接到每个所述车轮中的所述第一气室的第二气室，所述第一气室在所述胎面和所述第二气室之间延伸。

7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括以下步骤：确定所述第二气室中的压力。

8.根据前述的权利要求中的6或7所述的方法，其中每个所述第一气室中的压力由所述车辆中的压力传感器确定。

9.一种根据负载优化胎压的方法，所述方法包括以下步骤：确定抵消车轮的胎面的变形的第一气室中的气体的气压(G)；在预定时段内从具有较高压力的气源给所述第一气室提供气体；确定新的气压(G′)，或者测量在这段时间内流入所述第一气室中的气体的量；以及根据指示车辆上的负载的气压的变化或者被导入的气体的量，给所述第一气室提供更多的气体或者从所述第一气室放出气体。

10.一种可以被操作用来估算由车辆携带的负载以及/或者根据所述负载优化胎压的控制装置，所述控制装置可以被操作用来接收表示抵消车轮的胎面的变形的第一气室中的气体的气压(G)的信号，并且还可以被操作用来控制在预定的时间内从具有较高压力的气源到所述第一气室的气体供给；其中，所述控制装置可以被操作用来接收表示新的气压(G′)，或者在这段时间内流动到所述第一气室中的气体的量；并且还可以被操作用来根据气压的变化或者被导入的气体的量来估算车辆上的负载。

11.根据权利要求10所述的控制装置，其进一步地可以被操作用来致使阀门将气体从所述第一气室放出或者将气体导入到所述第一气室，从而根据估算的负载来优化气压，或者可以被操作用来发出信号以显示估算的负载。

12.一种适用于执行根据权利要求1至9中的任意一项所述的方法的车辆。

13.根据权利要求12所述的车辆，包括：与至少一个车轮隔开一定距离设置的控制装置，其被设置用来执行如权利要求1至9的任意一项所述的方法，以估算每个车轮上的负载并控制每个车轮的相应的阀门装置，并且通过这种方式来将气压设置到根据速度和/或根据驾驶模式和/或根据操作而指定的目标压力值。

14.根据权利要求13所述的车辆，其被设置用来在所述车辆处于静止时估算每个车轮上的负载，以及用来在所述车辆运动时将气压设置到具体的目标压力值。

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