CN114112444A - 一种测量轮胎受力的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种测量轮胎受力的方法，包括如下步骤：首先将测力传感器组件密封设置在一个充满液体的柔性壳体中；然后将所述柔性壳体固定在轮胎的胎冠的内部或胎冠引水槽中。另外本申请还公开了一种测量轮胎受力的装置。本申请的测力传感器组件通过液压间接测量轮胎的受力情况，由于液压不具备方向性，因而无论轮胎碾压任何一种表面，只要发生变形，均可以通过密封的液体传导给测力传感器组件，从而可以避免轮胎受力方式不同带来的直接测量的不规则性，提高了测量轮胎受力的可靠性。
Description
技术领域
本申请涉及一种用于测量轮胎的受力情况的测量方法及装置，尤其是一种测量轮胎受力的方法及装置。
背景技术
为了提高安全性，越来越多的车辆开始在轮胎上安装传感器，以获取轮胎的状态。例如，CN 106163835 B公开了一种轮胎传感器装置，该现有技术提及，在轮胎上安装传感器，可以将获得的各种物理参数提供给车辆的主动控制系统，用以预测撞击时改变车辆的行为。该现有技术主要为了获得紧凑的结构而采用了能够折叠的柔性印刷电路板。
再比如，CN 105683735 B公开了一种用于沿着轮胎的内表面放置一或多个传感器的装置。该装置可适应不同形状和大小的轮胎，并沿着轮胎的内表面将传感器插入到轮胎的内部且同时沿着两个侧壁的内表面部署。
上述现有技术提及的传感器，大体上都是直接插入到轮胎的橡胶内部或者通过连接结构安装到轮胎上的，当传感器受到挤压发生变形，就可以测量得到轮胎的受力情况。然而，由于地面不是完美的平面，因而轮胎的受力方式是千差万别的，导致传感器的受力和变形都是不规则的，因而通过传感器获得的受力情况理论上是不可靠的。例如，当轮胎的传感器位置恰好压过一个石子，局部压强导致的变形很大，有可能误判为一种很危险的状态，主动控制系统采取的行动有可能也会变得非常危险。或者当传感器位置恰好位于一个无法接触地面的凹坑中，则有可能无法获得周边位置的变形情况。通常可以想到的解决方案是在轮胎上安装多个传感器，通过不同传感器的受力情况综合计算轮胎的真实受力。这种方案的缺陷是成本很高，且受限于算法的不同，导致获得的结果也未必真实。
发明内容
本申请要解决的技术问题是提供一种测量轮胎受力的方法及装置，以减少或避免前面所提到的问题。
为解决上述技术问题，本申请提出了一种测量轮胎受力的方法，包括如下步骤：首先将测力传感器组件密封设置在一个充满液体的柔性壳体中；然后将所述柔性壳体固定在轮胎的胎冠的内部或胎冠引水槽中。
优选地，所述液体为不导电且不具腐蚀性的液体。
优选地，所述柔性壳体由橡胶或硅胶制成。
另外，本申请还提出了一种测量轮胎受力的装置，用于通过固定在轮胎上的测力传感器组件测量轮胎的受力情况，其中，所述测力传感器组件密封设置在一个充满液体的柔性壳体中，所述柔性壳体固定在轮胎的胎冠内部或胎冠引水槽中。
优选地，所述柔性壳体为球形、圆柱形、楔形或圆锥形。
优选地，所述测力传感器组件包括集成电路板以及设置在所述集成电路板上的电池和感压芯片。
优选地，所述柔性壳体由桶状侧壁和设置在桶状侧壁的顶部的端盖构成，桶状侧壁的内部设置有一个支撑主体，支撑主体和桶状侧壁的内侧面之间密封形成有充满液体的液腔；所述测力传感器组件夹持设置在支撑主体和端盖之间，所述支撑主体内部设置有引导所述液腔中的液体到达所述测力传感器组件的感压芯片的液体通道。
优选地，所述液体通道将所述液腔中的液体引导正对所述感压芯片的测力表面。
优选地，所述支撑主体包括上端板、下端板以及设置在上端板和下端板之间的柱体，上端板和下端板与桶状侧壁的内侧面密封连接，所述柱体和桶状侧壁的内侧面之间形成了所述液腔；所述测力传感器组件夹持设置在支撑主体的上端板的顶部和端盖之间。
优选地，所述液体通道包括垂直于所述柱体的轴线的横向贯穿孔，以及沿着所述柱体的轴线从所述测力传感器组件的感压芯片的测力表面沟通所述横向贯穿孔的纵向引导孔。
优选地，上端板的顶部设置有容纳测力传感器组件的感压芯片的坑座，感压芯片的周边密封固定在坑座中，坑座的底部通过纵向引导孔与液腔联通。
优选地，所述桶状侧壁和支撑主体采用柔性材料制成；所述端盖采用金属制成。
优选地，测力传感器组件外侧包裹有一个密封的薄膜球囊，薄膜球囊中充满有第二液体；柔性壳体中充满的液体为硅油，薄膜球囊由厚度为1-3μm的聚丙烯薄膜制成，薄膜球囊中的第二液体为汽油。
本申请的测量轮胎受力的方法及装置中，测力传感器组件通过液压间接测量轮胎的受力情况，由于液压不具备方向性，因而无论轮胎碾压任何一种表面，只要发生变形，均可以通过密封的液体传导给测力传感器组件，从而可以避免轮胎受力方式不同带来的直接测量的不规则性，提高了测量轮胎受力的可靠性。
附图说明
以下附图仅在于对本申请做示意性说明和解释，并不限定本申请的范围。
其中，图1显示的是根据本申请的一个具体实施例的通过固定在轮胎上的测力传感器组件测量轮胎的受力情况的布局示意图。
图2a-2c分别显示的是根据本申请的一个具体实施例的测力传感器组件的立体结构示意图、局部剖开示意图以及半剖示意图。
图3-6分别显示的是本申请的测量轮胎受力的装置的不同实施例。
图7-10分别显示的是根据本申请的一个具体实施例的测量轮胎受力的装置的立体图、分解透视图、半剖分解透视图以及截面示意图。
具体实施方式
为了对本申请的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本申请的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号。
基于现有通过传感器测量轮胎的受力情况的局限性，本申请提出了一种新的测量轮胎受力的方法，如图1所示，本申请的方法的基本思路首先将测力传感器组件1密封设置在一个充满液体的柔性壳体2中；然后将柔性壳体2固定在轮胎100的胎冠101的内部或胎冠引水槽102中。
本申请通过固定在轮胎上的测力传感器组件测量轮胎的受力情况的基本原理是，当轮胎受力的时候，无论受力方向如何，均会使胎冠部分发生变形，胎冠的变形会进一步挤压柔性壳体，柔性壳体内密封的液体会将变形转换成液体压力作用于测力传感器组件上的感压芯片。与现有技术不同的是，本申请的测力传感器组件是通过液压间接测量轮胎的受力情况，由于液压不具备方向性，因而无论轮胎碾压任何一种表面，只要发生变形，均可以通过密封的液体传导给测力传感器组件，从而可以避免轮胎受力方式不同带来的直接测量的不规则性，提高了测量轮胎受力的可靠性。
在图1所示具体实施例中，轮胎100上设置了两个测力传感器组件1（为了便于显示，用圆形进行了表示），其中一个测力传感器组件1密封设置在一个圆锥形的柔性壳体2中（横截面为倒三角型），且这个圆锥形的柔性壳体2固定在轮胎100的胎冠101的内部。另一个测力传感器组件1密封设置在一个楔形的柔性壳体2中（横截面为梯形），且这个楔形的柔性壳体2固定在轮胎100的胎冠引水槽102中。
本领域技术人员应当理解，图1为了示例的缘故，显示了两种不同结构的柔性壳体2以及两种不同的布局，本领域技术人员可以根据需要采用任何外形结构和数量的柔性壳体2，且可以根据实际需要将其固定在轮胎的胎冠的内部或胎冠引水槽中。
本申请可以采用任何一种现有的测力传感器组件，例如可以采用背景技术部分引用的现有技术中公开的测力传感器等。优选的，柔性壳体可以选用力学性能优异的材料制成，例如由橡胶或者硅胶制成。另外，为了避免密封的液体对测力传感器组件的电子元件造成影响，优选所述液体为不导电且不具腐蚀性的液体，例如硅油、汽油等。
图2a-2c分别显示的是根据本申请的一个具体实施例的测力传感器组件的立体结构示意图、局部剖开示意图以及半剖示意图。如图所示，本申请的测力传感器组件1包括集成电路板11以及设置在所述集成电路板11上的电池12和感压芯片13。在图示具体实施例中，集成电路板11上设置了一个用于容纳电池12的电池仓14，所述电池12显示为纽扣电池。为了尽量缩减体积，优选电池12和感压芯片13分设在集成电路板11的两个侧面。如背景技术提及的现有技术中记载的内容一样，集成电路板11上可以包含各种处理电路以及将压感芯片13采集的受力信号无线传输给车载系统的天线、无线发射模块等。本领域技术人员也可以采用公知的信号处理以及无线传输常识，采用现有的集成电路实现本申请的功能，相关信号的采集和传输均可以采用现有技术，本申请寻求保护的内容在于测力传感器组件的结构以及布局，而非具体的电路。
图3显示的是根据本申请的一个具体实施例的测量轮胎受力的装置的立体结构半剖示意图，其可以用于通过固定在轮胎上的测力传感器组件测量轮胎的受力情况，如图，所述测力传感器组件1密封设置在一个充满液体的柔性壳体2中，所述柔性壳体2同样可以固定在轮胎的胎冠内部或胎冠引水槽中。图3中所示的测力传感器组件1密封设置在一个球形结构的柔性壳体2的内部，当然柔性壳体2的内部还密封有传递受力的液体（图中未示出）。
与图3类似，图4-6分别显示的是本申请的测量轮胎受力的装置的其它几个不同的实施例，其中，图4显示的测力传感器组件1密封设置在一个楔形结构的柔性壳体2的内部，图5显示的测力传感器组件1密封设置在一个圆柱形结构的柔性壳体2的内部，图6显示的测力传感器组件1密封设置在一个圆锥形结构的柔性壳体2的内部。同样的，这些柔性壳体2的内部密封充满的液体也没有显示出来。
另外，可以与图3所示实施例不同的是，图4-6所示的设置在柔性壳体2的内部的液体中的测力传感器组件1的外侧还可以包裹有一个密封的薄膜球囊3，薄膜球囊3中充满有第二液体（图中未示出），所述第二液体的密度低于柔性壳体2的内部的液体的密度。本实施例通过设置薄膜球囊3和第二液体，可以降低测力传感器组件1的整体密度，使得薄膜球囊3在柔性壳体2的运动尽量轻柔，减少测力传感器组件1在柔性壳体2的内部的剧烈晃动，以提高测量的精度。在一个具体实施例中，柔性壳体2中充满的液体选择硅油（普通甲基硅油，密度：0.963g/cm³），薄膜球囊3选用由厚度为1-3μm的聚丙烯薄膜制成（密度：0.91g/cm³），薄膜球囊3中的第二液体选择汽油（密度：0.71g/cm³）。当然，图4-6仅仅是示意性的实施例，这些实施例中也可以不包含薄膜球囊3，它们也可以与图3所示的一样，测力传感器组件1直接浸泡在柔性壳体2的液体中。
图7-10分别显示的是根据本申请的一个具体实施例的测量轮胎受力的装置的立体图、分解透视图、半剖分解透视图以及截面示意图。其中，图7显示的装置的外形整体上呈楔形，当然，本领域技术人员应当理解，本申请的装置也可以呈球形、圆柱形、圆锥形或其它任何适于固定在轮胎上的形状。
如图8-10所示，本实施例的测量轮胎受力的装置中，柔性壳体2由桶状侧壁21和设置在桶状侧壁21的顶部的端盖22构成，桶状侧壁21的内部设置有一个支撑主体23，支撑主体23和桶状侧壁21的内侧面之间密封形成有充满液体的液腔24；测力传感器组件1夹持设置在支撑主体23的顶部和端盖22之间，支撑主体23内部设置有引导液腔24中的液体到达测力传感器组件1的感压芯片13的液体通道（241、242）。此处的测力传感器组件1可以如图3和8所示的那样，直接设置在柔性壳体2中；也可以如图4-6所示的那样，外侧包裹一个充满第二液体的薄膜球囊3，之后再设置在柔性壳体2中。
在图示具体实施例中，桶状侧壁21和端盖22整体组合起来的柔性壳体2的外形呈楔形，当然也可以组合成其它的形状。如图，桶状侧壁21的内侧面围绕为中空的柱状，当然根据需要也可以围绕成其它的中空形状，例如圆柱、三棱柱、圆锥等。在一个具体实施例中，桶状侧壁21可以采用柔性材料例如橡胶或硅胶制成，端盖22也可以采用柔性材料例如橡胶或硅胶制成，或者为了达到保护测力传感器1的目的，优选端盖22采用金属制成，例如铝合金或钛合金制成，并通过胶粘剂与桶状侧壁21粘接为一体。
为了测量准确，优选所述液体通道将所述液腔24中的液体引导正对所述感压芯片13的测力表面，如图所示。
在另一个具体实施例中，所述支撑主体23包括上端板231、下端板232以及设置在上端板231和下端板232之间的柱体233，上端板231和下端板232与桶状侧壁21的内侧面密封连接，所述柱体233和桶状侧壁21的内侧面之间形成了所述液腔24。在图示具体实施例中，上端板231和下端板232具有与桶状侧壁21的内侧面相对应的外形，用于与桶状侧壁21的内侧面形成密封结构。支撑主体23也可以整体采用柔性材料例如橡胶或硅胶制成，以便于通过变形挤压液腔24中的液体。
在又一个具体实施例中，所述液体通道包括垂直于所述柱体的轴线的横向贯穿孔241，以及沿着所述柱体23的轴线从所述测力传感器组件的感压芯片13的测力表面沟通所述横向贯穿孔241的纵向引导孔242。
在图示具体实施例中，上端板231的顶部设置有容纳测力传感器组件1的感压芯片13的坑座131，感压芯片13的周边可以通过胶粘剂密封固定在坑座131中，坑座131的底部通过纵向引导孔242与液腔24联通。端盖22朝向测力传感器组件1的一侧可以设置有用于容纳测力传感器组件1的突出结构的凹坑221。另外，为了便于密封，也可以在下端板232的外侧粘接一个额外的下端盖（图中未示出）。
本实施例中，由于上端板231与桶状侧壁21的内侧面密封连接，因而除了感压芯片13的测力表面会通过纵向引导孔242与液腔24中的液体接触之外，测力传感器组件1的其它结构都被整体密封夹持在支撑主体23的上端板231的顶部和端盖22之间，从而可以避免高压液体对测力传感器组件1的电路结构造成损坏，提高了产品的可靠性。
本领域技术人员应当理解，虽然本申请是按照多个实施例的方式进行描述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解，并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式来理解本申请的保护范围。
以上所述仅为本申请示意性的具体实施方式，并非用以限定本申请的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本申请的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本申请保护的范围。
Claims (10)
1.一种测量轮胎受力的方法，包括如下步骤：首先将测力传感器组件密封设置在一个充满液体的柔性壳体中；然后将所述柔性壳体固定在轮胎的胎冠的内部或胎冠引水槽中。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液体为不导电且不具腐蚀性的液体。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述柔性壳体由橡胶或硅胶制成。
4.一种测量轮胎受力的装置，用于通过固定在轮胎上的测力传感器组件测量轮胎的受力情况，其特征在于，所述测力传感器组件密封设置在一个充满液体的柔性壳体中，所述柔性壳体固定在轮胎的胎冠内部或胎冠引水槽中。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述柔性壳体为球形、圆柱形、楔形或圆锥形。
6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述测力传感器组件包括集成电路板以及设置在所述集成电路板上的电池和感压芯片。
7.如权利要求4-6之一所述的装置，其特征在于，所述柔性壳体由桶状侧壁和设置在桶状侧壁的顶部的端盖构成，桶状侧壁的内部设置有一个支撑主体，支撑主体和桶状侧壁的内侧面之间密封形成有充满液体的液腔；所述测力传感器组件夹持设置在支撑主体和端盖之间，所述支撑主体内部设置有引导所述液腔中的液体到达所述测力传感器组件的感压芯片的液体通道。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述液体通道将所述液腔中的液体引导正对所述感压芯片的测力表面。
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述支撑主体包括上端板、下端板以及设置在上端板和下端板之间的柱体，上端板和下端板与桶状侧壁的内侧面密封连接，所述柱体和桶状侧壁的内侧面之间形成了所述液腔。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述液体通道包括垂直于所述柱体的轴线的横向贯穿孔，以及沿着所述柱体的轴线从所述测力传感器组件的感压芯片的测力表面沟通所述横向贯穿孔的纵向引导孔。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |