CN1257076C - 监控汽车行驶过程中轮胎瞬间状态的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种监控汽车行驶过程中轮胎(1)的瞬间状态的方法，所述方法包括下述步骤：a)获得并保存(至少临时保存)至少一个基本基准曲线，所述至少一个基本基准曲线把所述轮胎的至少一个指定点在至少一个空间方向上的位移变化表示为该点在该轮胎的至少部分旋转过程中的空间位置的函数；b)连续获得轮胎(1)上的指定点的空间位置信号；c)根据位置信号以该点在轮胎的至少一部分旋转中的空间位置的函数的形式，得到该点沿空间方向的至少一个工作位移周期曲线；d)连续比较所述工作位移曲线和所述基本基准位移曲线；和e)发出取决于比较并且指示轮胎(1)的瞬间状态的信号。

Description

监控汽车行驶过程中轮胎瞬间状态的方法和设备
技术领域
本发明涉及监控汽车行驶过程中轮胎瞬间状态的方法和设备。
背景技术
当在路面上滚动时，汽车轮胎受到垂直负荷以及在各种操纵中，例如刹车、加速、转弯等产生的纵向和横向外力的作用。
在每种操纵中，对于轮胎的每圈旋转来说，稳态和暂态情况下滚动的轮胎上的任意点实现可由三个空间方向(笛卡尔坐标系)的位移表示的运动。该点的运动具有代表轮胎上各个特定点的位置；轮胎的结构及外缘，使用情况(速度、负荷和压力)，轮胎在其上滚动的路面的状况，以及在刹车、加速、转弯等操纵中轮胎受到的外力的特性曲线。
发明内容
发明人发现对于轮胎的每圈旋转来说，位于滚动轮胎上并且受到特定力量作用的指定点的空间位移变化具有相同的基本形状(基本曲线)，同时它按照峰值的位置和幅度、和/或各个峰值的起始和终止以及相对最大值和/或最小值而变化。类似地，对于轮胎的每圈旋转来说，该点的空间速度的变化也具有相同的基本形状。
本发明已确定代表规定行驶条件下，轮胎上的各个指定点的周期基准空间位移和相对速度的一组基本基准曲线。更具体地说，在汽车在路面上行驶的过程中或者在标准测试过程中或者通过计算，获得并保存所述基本基准曲线。发明人发现这些基本基准曲线可用于实现与周期工作曲线的各种比较，从而在该瞬间根据这些比较获得关于轮胎滚动时的状态的信息、关于被交换(exchanged)作用力的信息、关于轮胎在其上滚动的路面的信息、关于使用情况的信息、关于各个时刻轮胎和路面之间可获得的附着力(摩擦力)情况的信息等等。特别地，能够确定当从理想的附着力改变到轮胎的完全滑移时，所关心的点的位移(速度)随着时间的变化方式。
通过比较获得的信息可用于调整对汽车各个机构的干预，并且监控制动、加速和滑移等过程中汽车的状态。
就本说明和之后的权利要求来说，术语“连续”的意义涉及信号采集阶段、信号比较阶段等，另外还覆盖在彼此间隔短暂时间间隔的各个时刻进行的采集和比较，所述短暂时间间隔的持续时间足够短，使得能够以有效的方式表示所考虑的行驶条件下轮胎的状态。通常，这种时间间隔的最大持续时间等于轮胎以所考虑的速度完成360°的完整旋转所需的时间。
在第一方面，本发明涉及一种监控汽车行驶过程中轮胎的瞬间状态的方法，所述轮胎包括至少一个胎面和一个外胎，三个空间方向-一个纵向方向、一个横向方向和一个垂向方向-与所述轮胎相关联，所述方法包括下述步骤：
a)在所述轮胎的至少一部分旋转过程中，获得并至少临时保存至少一个基本基准曲线，所述至少一个基本基准曲线把所述轮胎的至少一个指定点在所述三个空间方向的至少一个方向上的位移变化表示为所述点的空间位置的函数，
b)在所述轮胎的至少一部分旋转过程中，连续获得所述轮胎上的所述至少一点的空间位置的信号，
c)在所述轮胎的所述至少一部分旋转中，根据所述位置信号以所述点的空间位置的函数的形式，得到所述至少一点沿规定的三个空间方向中所述至少一个方向的至少一个当前工作位移周期曲线，
d)连续比较所述当前工作位移周期曲线和保存的所述基本基准曲线，
e)根据所述比较发出信号，所述信号指示所述轮胎的所述瞬间状态。
在一个实施例中，在汽车在路面上行驶过程中轮胎的一周旋转期间，获得上述a)点中提及的所述基本基准位移曲线，并临时保存规定的时间，以便完成在上述d)点中提及的与在所述轮胎的后续旋转中获得的所述工作位移曲线的所述比较。
通常，保存的所述基本基准位移曲线是前一次旋转的位移曲线。
在另一实施例中，在所述汽车的开动步骤之前的步骤中获得上述a)点中提及的所述基本基准位移曲线，所述基本基准位移曲线被永久保存，以便完成上述d)点中提及的与在所述轮胎的所述至少一部分旋转中获得的所述工作位移曲线的所述比较。
最好，在所述步骤a)中保存一个空间方向上，所述至少一点的基本基准速度曲线，在所述步骤c)中确定一个空间方向上，所述至少一点的工作速度周期曲线，借助关于时间的数学导数，根据所述基本基准位移曲线和所述工作位移曲线分别获得所述速度曲线，在所述步骤d)中比较所述基本基准速度曲线和所述工作速度曲线。
最好借助所述基本基准曲线和所位移或速度工作曲线，测量外胎上位于轮胎和路面接触区中的某一点附近所述外胎的变形状态，以便评估存在于轮胎和路面之间的附着力，以及所述轮胎产生和所述路面的接触点相切的作用力的能力。
最好在所述步骤b)中获得所述轮胎的至少两点的位置信号，并且在所述步骤d)中相互比较工作位移或速度的相应曲线，以便揭示前述变形状态方面的快速变化或者任何采集错误。
在第二方面，本发明涉及一种监控汽车行驶过程中轮胎的瞬间状态的设备，所述轮胎包括至少一个胎面和一个外胎，三个空间方向-一个纵向方向、一个横向方向和一个垂向方向-与所述轮胎相关联，所述设备包括：
I.在所述轮胎的至少一部分旋转过程中获得并至少临时保存至少一个基本基准曲线的装置，所述至少一个基本基准曲线把所述轮胎的至少一个指定点在所述三个空间方向的至少一个方向上的位移变化表示为所述点的空间位置的函数，
II.与所述轮胎上的所述至少一点相联系的至少一个传感器，所述至少一个传感器能够在一段时间内发出所述点的空间位置信号，
III.在所述轮胎的至少一部分旋转过程中能够连续获得所述轮胎上的所述至少一点的所述空间位置信号的拾取装置，
IV.包含能够在所述轮胎的所述至少一部分旋转中根据所述位置信号以所述点空间位置的函数的形式，得到所述至少一点沿规定的三个空间方向中所述至少一个方向的至少一个当前工作位移周期曲线的程序的处理装置(7c)，
V.所述处理装置能够连续比较所述当前工作位移周期曲线和保存的所述基本基准曲线，
VI.所述处理装置还能够根据所述比较发出信号，所述信号指示所述轮胎的所述瞬间状态。
在一个实施例中，所述存储装置能够在汽车在路面上行驶过程中轮胎的一周旋转期间，获得并临时保存上述I点中提及的所述基本基准位移曲线规定的时间，所述处理装置实现上述V点中提及的所述临时基本基准位移曲线和在所述轮胎的后续旋转中获得的所述工作位移曲线的所述比较。
在另一实施例中，所述存储装置能够在开动所述汽车之前的步骤中获得并永久保存上述I点中提及的所述基本基准位移曲线，所述处理装置实现上述V点中提及的所述永久保存的基本基准位移曲线和在所述轮胎的所述至少一部分旋转中获得的所述工作位移曲线的所述比较。
最好，所述处理装置能够保存一个空间方向上，所述至少一点的基本基准速度曲线，并且能够确定一个空间方向上，所述至少一点的工作速度周期曲线，借助关于时间的数学导数，根据所述基本基准位移曲线和所述工作位移曲线分别获得所述速度曲线，所述处理装置能够比较所述基本基准速度曲线和所述工作速度曲线。
所述处理装置最好借助所述基本基准曲线和所位移或速度工作曲线，测量外胎上位于轮胎和路面接触区中的某一点附近所述外胎的变形状态，以便评估存在于轮胎和路面之间的附着力，以及所述轮胎产生和所述路面的接触点相切的作用力的能力。
最好至少两个传感器装置与所述轮胎上的至少两点相联系，并且发出所述至少两点的至少两个位置信号，所述处理装置借助所述信号确定至少两条工作位移或速度曲线，并且相互比较所述至少两条工作位移或速度曲线，以便揭示前述变形状态方面的快速变化或者任何采集错误。
发明人发现对于本发明来说，轮胎上最重要的点是：
-外胎侧壁上的点，这里称为外胎侧壁平面上的点；
-位于轮胎胎面外表面上的点，这里称为胎面上的点；
-位于外胎内衬上的点，这里称为衬套平面上的点；
-外胎结构内的中间点(例如外胎胎面和内衬之间的点)。
最好按照这样的方式指定点，使之位于轮胎的赤道面(中心或轮周)上，或者位于轮胎的胎缘上。
根据本发明的方法和设备测量的物理量一般为：
-点的纵向位移(X方向)；
-点的横向位移(Y方向)；
-垂向位移(Z方向)；
-点的纵向速度(X方向)；
-点的横向速度(Y方向)；
-垂向速度(Z方向)。
点的位移或速度随时间的变化有时可用于查明轮胎的当前(瞬时)工作状态，例如轮胎的瞬时受力情况和轮胎与路面之间可获得的附着力。
根据本发明的方法和设备的独特特征在于信号直接起源于用作传感器的轮胎，而不被诸如车轮的轮缘或轮毂之类的其它机械元件传递，所述轮胎装在所述车轮上。其优点是避免传统设备常见的延迟时间和潜在干扰，从而防止制动过程中抱死(防滑装置或ABS)以及加速过程中滑移(防滑移装置)。
根据本发明的方法和设备的另一独特特征在于能够监控轮胎在刹车、加速和转弯(偏移)过程中的状态，这归因于触地区内轮胎外胎上各点的纵向和横向变形状态随时间的变化情况的监控。
通过确定偏移情况下轮胎的状态，监控转弯时汽车的情况的能力是本发明的突出特征之一。这是因为据发明人所了解，没有任何一种已知的方法和设备具有这一重要的特征。
在本说明和权利要求中，术语“基本曲线”(也称为“周期曲线”)代表把轮胎上一点沿指定空间方向的位移或速度的变化表示为在所研究条件下，在轮胎的一圈旋转中或者在几分之一旋转中该点空间位置的函数的曲线。
附图说明
下面将参考在附图中表现的一个实施例，举例说明本发明的特征和优点，其中：
图1表示具有位于某些点的位置传感器的滚动轮胎的俯视图；
图2表示图1的轮胎的两点的圆周轨迹及轮胎上一点的速度矢量；
图3是根据本发明构成的监控图1的轮胎的瞬间状态的设备的方框图；
图4表示图1的轮胎的一个模型，它可用于描述滑移现象；
图5表示在自由(空档)滚动情况下，在图1的轮胎的轮周上位于衬套平面上的点的垂向速度的周期曲线；
图6表示在自由(空档)滚动情况下，在图1的轮胎的轮周上位于胎面上的点的纵向速度的周期曲线；
图7表示在自由(空档)滚动和刹车情况下，在图1的轮胎的轮周上位于衬套平面上的点的垂向速度的周期曲线，详细叙述了轮胎和路面之间的接触区；
图8表示在自由(空档)滚动和刹车情况下，在图1的轮胎的轮周上位于胎面上的点的纵向速度的周期曲线，详细叙述了轮胎和路面之间的接触区；
图9表示在具有不同摩擦系数的路面上制动的情况下，在图1的轮胎的轮周上位于衬套平面上的点的垂直速度的周期曲线，详细叙述了轮胎和路面之间的接触区。
图10表示在垂直负荷不同条件下进行制动时，在图1的轮胎轮周上位于衬套平面上的点的垂直速度的周期曲线，详细叙述了轮胎和路面之间的接触区。
图11表示在自动滚动和制动情况下，位于图1的轮胎胎缘的衬套平面上的点的垂直速度的周期曲线，详细叙述了轮胎和路面之间的接触区。
具体实施方式
图1中，附图标记1表示具有纵轴X(前进方向)、横轴Y(轮胎的旋转轴)和垂直轴Z的汽车轮胎。轮胎1的旋转方向由箭头11表示(图2)。传感器3或传感器4安装在轮胎1中，或者两者均安装在轮胎1中。传感器3和4与轮胎的位于胎面、外胎侧壁平面或者衬套平面上的各点相关，或者与中间点相关。传感器3与位于轮周上的点相关，轮周位于赤道面(equatorial plane)13上，而传感器4与位于胎缘(shoulder)上的点相关，胎缘位于平面14上，所述平面14横向与赤道面13间隔一定距离并且与赤道面13平行。在轮胎的滚动中，轮胎上传感器3或传感器4与之相关联的点沿通常包括沿空间三个方向的位移的轨迹移动。传感器3和4发出指示它们相对于指定基准点的位置的信号，或者位移信号，或者速度信号，或者加速度信号。例如，传感器3和4是经过一段距离传送信号的传感器，例如红外传感器、超声波传感器及类似传感器。图中没有表示安装在轮胎1上的指定点，位于胎面、外胎或衬套平面上，或者位于中间平面，位于轮周或胎缘上的其它传感器。
图2表示轮胎滚动过程中，轮胎上某一点的切向速度的矢量V及其纵向分量和垂直分量的矢量Vlong和Vvert。图中还表示了轮周上位于胎面平面上的点距离经过轮胎旋转轴的垂直平面的最大距离L。图中还表示了与路面5接触的区域中轮胎的触地面积的长度l。
图3表示监控图1的轮胎的瞬间情况的设备的方框图。图中表示了传感器3和4、与传感器关联的拾取器(pick-up)6和与拾取器6相连的控制器7。控制器7包括具有易失性存储元件7a、永久性存储元件7b和处理装置7c的程控微处理器。如上所述，传感器3和4及任何其它传感器被安装在轮胎的特定点，而拾取器6和控制器7安装在汽车上。拾取器6是超声波拾取器或者光电二极管，或者是压电类型的拾取器或者类似的拾取器。
如同稍后所述，分别临时地或者永久地把与轮胎上设置传感器3和4及任何其它传感器的各点的运动相关的指定物理量，例如位移或速度的指定的基本(周期)基准曲线保存到控制器的易失性存储元件7a或者永久性存储元件7b中。例如，分别代表轮胎上一点或多点的作为其圆周位置函数的下述物理量：垂直速度Vvert、纵向速度Vlong和横向(侧面)速度Vltrasv(在轮胎的一周旋转中的周期变化)的基本基准曲线、临时(可变)曲线或者常数被保存到存储元件7a或7b中。拾取器6接收传感器3和4发出的位置信号并将其送给程控处理这些位置信号的控制器7。在控制器7中，根据研究点的位置的连续信号以该点的空间位置的函数的形式获得轮胎旋转一周中，该点在垂向、纵向方向或者横向方向的当前工作位移的周期曲线。在控制器7中，把垂向、纵向或者横向工作位移的周期曲线和保存的垂向、纵向或横向位移的基本基准曲线进行比较，并由所述比较获得关于轮胎的瞬时受力情况的信息和/或关于轮胎和路面之间的瞬时附着力的信息。
就一种变型而论，借助关于时间的数学导数(derivative)，根据位移的周期曲线确定研究点的垂直速度Vvert、纵向速度Vlong和横向速度Vltrasv的周期曲线作为该点的空间位置的函数，这种情况下，在控制器7中比较工作速度的周期曲线和保存的速度的基本基准曲线。
同样在控制器7中处理由与轮胎的两个或多个指定点相关联的两个或多个传感器发出的指定的两个或三个的空间位置信号。根据这些信号得到两点或多点的工作位移的两条或多条曲线，或者两点或多点的工作速度的两条或多条曲线，并将它们相互比较，从而揭示轮胎的变形状态的快速变化或者任意获取错误(在后一情况下，必须至少监控第三个点)。
由基本基准曲线和周期工作曲线之间的比较获得的信息随后可用于设置汽车的机械装置的控制动作，例如制动系统的调整、发动机空气和燃油供给系统的调整、主动式悬挂装置的调整等等。
在汽车在路面上行驶的过程中，获得在轮胎的每圈旋转中的临时基本基准曲线。基本基准曲线被临时保存，以便与在所述轮胎的连续旋转中获得的当前周期工作曲线进行比较。例如，把在轮胎的最后一圈旋转中获得的周期工作曲线与在轮胎的倒数第二圈旋转或者在之前的第i圈旋转中获得的基本基准曲线进行比较。
特别地，通过监控触地面积中轮胎外胎的一点或多点的纵向和横向变形状态随时间的变化(纵向和横向位移或速度的周期曲线)，能够检查在刹车、加速中轮胎是否处于滑移状态，或者在转弯中轮胎是否处于偏移状态。
研究图4中示意表示的轮胎模型：
该模型可用于描述纵向方向的滑移(slip)现象(刹车和加速)和横向方向的偏移(drift)状态。
关于轮胎的纵向动力学，检查下述性能：
-轮胎的结构扭转刚度Cbθ；
-轮胎的结构径向刚度Cb；
-胎面的纵向刚度Ccx；
-纵向滑移的阻力Ck；
-单位长度胎面纵向刚度Cpx；
-相对于轮缘的滑移速度Vsx；
-接触区中的滑移速度Vc，sx；
-相对于接触区的前进速度Vcr；
-有效转动半径re 2；
-触地面积的半长a。
在没有打滑(skidding)而出现滑移的情况下，滑移阻力与触地面积的半长的比值等于胎面的纵向刚度：
Ck/a＝Ccx＝2aCpx
而纵向触地力F取决于外胎的变形状态及与扭转刚度Cbθ和径向刚度Cb相关的等效刚度(串联弹簧)。
1 / C cq = 1 / C b + r e 2 / C bθ
F = C cq ∫ 0 2 a V c , sx dt
于是通过测量外胎的变形状态，并且如果已知扭转刚度和径向结构刚度，则可确定触地力。在纯滑移的情况下，在没有打滑的条件下，在制动和加速中滑移速度恒定不变，于是其积分是沿着接触面积的线性函数。从而纵向方向的变形状态是三角形类变形；换句话说，在进入接触区域时变形为零，并且逐渐增大直到在退出接触区域时达到最大值。
在偏移(转弯)的情况下，通过研究横向滑移或偏移(而不是纵向滑移)、横向滑移阻力或偏移阻力、胎面的横向刚度、外胎及侧壁的横向结构刚度和驰豫长度(而不是触地面积的半长)可得到相同的结果。术语“驰豫长度”(relaxation length)表示在横向(偏移)力达到对应于已设置的偏移角的标准工作值之前轮胎行进的距离。
当发生打滑时，滑移阻力Ck与触地面积的半长的比值不再等于胎面的纵向刚度Ccx，而是小于胎面的纵向刚度Ccx，并且随着打滑的增大而降低。
具体地说，滑移阻力Ck等于为适用于轮胎的滑移值计算的关于滑移的作用力的导数：
Ck＝δF/δξcx
这里ξcx＝±Vc，sx/Vcr
当轮胎处于附着力的极限条件时，换句话说当纵向作用力等于垂直作用力与摩擦系数的乘积时，发生打滑现象。具体地说，在刹车、加速和偏移情况下，在触地(接触)面积中局部作用力最大并且变形同样最大的那些点出现附着力不足的现象。
发明人观测到当发生打滑时，外胎的变形状态部分为三角形类变形，于是当进入触地区时变形为零，在触地区内达到最大，随后降低到与局部纵向作用力等于摩擦系数和局部垂直作用力的乘积相同的点相对应的数值，并且一直持续到退出触地区为止。同样，纵向作用力不再随变形线性变化，而是以小于线性变化的方式增大，直到它达到等于摩擦系数和作用于车轮上的垂直负荷的乘积的最大值为止，随后开始降低或者保持在该最大值，直到车轮制动为止。达到纵向作用力的最大值的滑移值和滑移最大值(换句话说1)之间的区域被称为“不稳定性”区域。
发明人发现通过直接测量外胎的变形状态，能够识别并发信号通知在路面上行驶中轮胎已进入的状况，特别是评估轮胎和路面之间可达到的附着力并且估计轮胎产生与和路面的接触点相切的牵引力的能力。
这需要下述步骤：
-测量外胎通过触地区的过程中，外胎上各点中某一点附近的外胎纵向变形和横向变形；
-测量变形状态随时间的变化，以便验证变形状态的类型，换句话说变形状态是三角形变形还是复合变形(即由后面是由于附着力的不足引起的变形快速降低(不稳定性区域)的三角形部分组成)。
发明人发现通过测量外胎经过触地区过程中外胎上一点的纵向和横向位移及相应的速度，能够验证轮胎是否受到制动、加速或者转弯，以及轮胎是否处于不稳定区中。在该区域中，变形从三角形状态改变成复合状态，同时最大变形点朝着触地区的中心移动。从该时刻起，当轮胎进入不稳定区时，变化非常快。
纵向变形的状态与滑移有关，横向变形的状态与偏移有关：在三角形变形法则中，变形增大的角度由纵向动力学的滑移和横向动力学的偏移角组成。
根据本发明的方法基于外胎上一点的位移/速度的测量结果的使用。该测量结果被用于直接测量变形状态随着时间的变化(变形状态类型的改变)和(变形状态的)速度的相应变化，速度的相应变化是轮胎的不稳定性区域的标记。
如上所述，在汽车在路面上行驶之前的步骤中，在标准条件下通过实验确定永久保存的基本基准曲线。
例如，测量并记录关于在测试路线上行驶、在各种速度下行驶、在干燥的直路上行驶、在车上有一人的情况下行驶、在最大附着力的条件下行驶的汽车的一些基本基准曲线。
测量并记录关于在各种速度下行驶、在干燥的直路上行驶、在车上有一人的情况下行驶、在制动踏板半压下的5秒制动期内移动的汽车的其它基本基准曲线。
在汽车在路上行驶的过程中，在轮胎旋转一周的过程中，获取临时保存在易失性存储元件中的基本基准曲线，以便与在轮胎的后续旋转中获得的当前周期工作曲线进行比较。实际上，基准是在被观察轮胎旋转之前的轮胎旋转。
下面给出可和根据本发明的方法和设备一起使用的特别重要的周期曲线的一些例子。
图5表示轮胎上位于轮周上衬套平面的、位于中心的、位于赤道面的点的垂直速度Vvert的周期曲线。该曲线代表在轮胎旋转完整一圈中、在以30公里/小时(km/hr)的速度自由滚动情况下、在垂直负荷为250公斤(kg)的情况下、在摩擦系数为0.8的路面上，随着该点的纵向位置(该点距离经过轮胎旋转轴的垂直平面的距离)的变化的速度变化。
图6表示轮胎上位于轮周上胎面平面上的点(传感器3)的纵向速度Vlong的周期曲线。该曲线被确定为在轮胎旋转完整一圈中、在以30km/hr的速度自由滚动情况下、在垂直负荷为250kg的情况下、在摩擦系数为0.8的路面上，轮胎上该点的纵向位置的函数。
图7表示在以30km/hr的速度自由滚动(曲线a)和制动(曲线b)情况下，轮胎的位于轮周上衬套平面的点的垂直速度Vvert的具体周期曲线a和b。这些曲线局限于触地区中该点的纵向位置，并且是在摩擦系数为0.8的路面上在垂直负荷为250kg的情况下确定的。
图8表示在以30km/hr的速度自由滚动(曲线c)和制动(曲线d)情况下，轮胎的位于轮周上衬套平面的点的纵向速度(Vlong)的周期曲线c和d。这些曲线局限于触地区中该点的纵向位置，并且是在摩擦系数为0.8的路面上在垂直负荷为250kg的情况下确定的。
当轮胎开始打滑从而其附着性能开始下降时，被检查参量的数值，说得更确切些各个周期中一系列的这些数值被改变。通过比较当前的曲线和先前的曲线，从而通过瞬时比较在最佳附着力的情况下获得的“标准”基准曲线和在打滑情况下获得的曲线，能够实时地确定轮胎已开始进入不是最理想的状态。这使得能够通过控制汽车的制动机构的制动操作，设置必要的调整动作。
图9表示在制动情况下在不同的路面摩擦条件，尤其在摩擦系数为0.4(曲线e)和1.2(曲线f)的路面上，轮胎上位于轮周的衬套上的点的垂直速度(Vvert)的周期曲线e和f。这些曲线局限于触地区中该点的纵向位置，并且是在垂直负荷为350kg的情况下确定的。
垂直负荷的变化还导致周期曲线的改变。图10清楚地表示了这一点，图10表示在制动情况下在摩擦系数为0.8的路面上，轮胎上位于轮周中衬套平面上的点的垂直速度(Vvert)的周期曲线g和h。这些曲线局限于触地区中该点的纵向位置，并且是在垂直负荷分别为250kg(曲线g)和350kg(曲线h)的情况下确定的。
图11表示在以30km/hr的速度自动滚动情况下(曲线i)和在制动情况下(曲线l)，轮胎的位于胎缘中衬套平面上的点的垂直速度(Vvert)的周期曲线i和l。
轮胎上的一点或多点的参量(速度)的测量结果(再加上分析两个或多个测量结果之间的差值随着时间的变化)提供可用于确定轮胎的瞬间状态，更准确地说轮胎状态的瞬间变化的一组数据。
上面的说明表明根据本发明的方法和设备能够通过分析在轮胎滚动过程中从轮胎上的任意点获得的数据，了解轮胎的状态。这些数据的分析指出汽车在路面上行驶的过程中轮胎工作时的压力状态。

Claims (14)

1、一种监控汽车行驶过程中轮胎(1)的瞬间状态的方法，所述轮胎(1)包括至少一个胎面和一个外胎，三个空间方向-一个纵向方向、一个横向方向和一个垂向方向-与所述轮胎(1)相关联，所述方法包括下述步骤：
a)在所述轮胎(1)的至少一部分旋转过程中，获得并至少临时保存至少一个基本基准曲线，所述至少一个基本基准曲线把所述轮胎的至少一个指定点在所述三个空间方向的至少一个方向上的位移变化表示为所述点的空间位置的函数，
b)在所述轮胎(1)的至少一部分旋转过程中，连续获得所述轮胎(1)上的所述至少一点的空间位置的信号，
c)在所述轮胎(1)的所述至少一部分旋转中，根据所述位置信号以所述点的空间位置的函数的形式，得到所述至少一点沿规定的三个空间方向中所述至少一个方向的至少一个当前工作位移周期曲线，
d)连续比较所述当前工作位移周期曲线和保存的所述基本基准曲线，
e)根据所述比较发出信号，所述信号指示所述轮胎(1)的所述瞬间状态。
2、按照权利要求1所述的方法，其特征在于在汽车在路面上行驶过程中轮胎的一周旋转期间，获得上述a)点中提及的所述基本基准曲线，并临时保存规定的时间，以便完成在上面的点d)中提及的与在所述轮胎(1)的后续旋转中获得的所述工作位移周期曲线的所述比较。
3、按照权利要求2所述的方法，其特征在于保存的所述基本基准曲线是前一次旋转的位移曲线。
4、按照权利要求1所述的方法，其特征在于在开动所述汽车之前获得所述基本基准曲线，所述基本基准曲线被永久保存，以便完成上述d)点中提及的与在所述轮胎的所述至少一部分旋转中获得的所述工作位移周期曲线的所述比较。
5、按照权利要求1所述的方法，其特征在于在所述步骤a)中保存一个空间方向上所述至少一点的基本基准速度曲线，在所述步骤c)中确定一个空间方向上所述至少一点的工作速度周期曲线，通过计算表示所述至少一点的位移变化的至少一个基本基准曲线关于时间的导数，获得所述基本基准速度曲线，通过计算表示所述至少一点的至少一个当前工作位移周期曲线关于时间的导数，获得所述工作速度周期曲线，在所述步骤d)中比较所述基本基准速度曲线和所述工作速度周期曲线。
6、按照权利要求1或5所述的方法，其特征在于借助所述基本基准曲线和当前工作位移周期曲线或工作速度周期曲线，测量外胎上位于轮胎和路面接触区中的某一点附近所述外胎的变形状态，以便评估存在于轮胎和路面之间的附着力，以及所述轮胎产生和所述路面的接触点相切的作用力的能力。
7、按照权利要求1或5所述的方法，其特征在于在所述步骤b)中获得所述轮胎的至少两点的位置信号，并且在所述步骤d)中相互比较工作位移或速度的相应曲线，以便揭示前述变形状态方面的快速变化或者任何采集错误。
8、一种监控汽车行驶过程中轮胎(1)的瞬间状态的设备，所述轮胎(1)包括至少一个胎面和一个外胎，三个空间方向-一个纵向方向、一个横向方向和一个垂向方向-与所述轮胎(1)相关联，所述设备包括：
I.在所述轮胎(1)的至少一部分旋转过程中获得并至少临时保存至少一个基本基准曲线的装置(7a、7b)，所述至少一个基本基准曲线把所述轮胎的至少一个指定点在所述三个空间方向的至少一个方向上的位移变化表示为所述点的空间位置的函数，
II.与所述轮胎(1)上的所述至少一点相联系的至少一个传感器(3、4)，所述至少一个传感器能够在一段时间内发出所述点的空间位置信号，
III.在所述轮胎(1)的至少一部分旋转过程中能够连续获得所述轮胎上的所述至少一点的所述空间位置信号的拾取装置(6)，
IV.包含能够在所述轮胎(1)的所述至少一部分旋转中根据所述位置信号以所述点空间位置的函数的形式，得到所述至少一点沿规定的三个空间方向中所述至少一个方向的至少一个当前工作位移周期曲线的程序的处理装置(7c)，
V.所述处理装置(7c)能够连续比较所述当前工作位移周期曲线和保存的所述基本基准曲线，
VI.所述处理装置(7c)还能够根据所述比较发出信号，所述信号指示所述轮胎(1)的所述瞬间状态。
9、按照权利要求8所述的设备，其特征在于所述存储装置(7a)能够在汽车在路面上行驶过程中轮胎的一周旋转期间，获得并临时保存上述I点中提及的所述基本基准曲线规定的时间，所述处理装置实现上述V点中提及的所述临时基本基准曲线和在所述轮胎(1)的后续旋转中获得的所述工作位移周期曲线的所述比较。
10、按照权利要求8所述的设备，其特征在于所述保存的基本基准曲线是前一次旋转的位移曲线。
11、按照权利要求8所述的设备，其特征在于所述存储装置(7b)能够在开动所述汽车之前获得并永久保存所述基本基准曲线，所述处理装置实现上述V点中提及的所述永久保存的基本基准曲线和在所述轮胎的所述至少一部分旋转中获得的所述工作位移周期曲线的所述比较。
12、按照权利要求8所述的设备，其特征在于所述处理装置(7c)能够保存一个空间方向上所述至少一点的基本基准速度曲线，并且能够确定一个空间方向上所述至少一点的工作速度周期曲线，通过计算表示所述至少一点的位移变化的至少一个基本基准曲线关于时间的导数，获得所述基本基准速度曲线，通过计算表示所述至少一点的至少一个当前工作位移周期曲线关于时间的导数，获得所述工作速度周期曲线，所述处理装置能够比较所述基本基准速度曲线和所述工作速度周期曲线。
13、按照权利要求8或12所述的设备，其特征在于所述处理装置(7c)借助所述基本基准曲线和当前工作位移周期曲线或工作速度周期曲线，测量外胎上位于轮胎和路面接触区中的某一点附近所述外胎的变形状态，以便评估存在于轮胎和路面之间的附着力，以及所述轮胎产生和所述路面的接触点相切的作用力的能力。
14、按照权利要求8所述的设备，其特征在于至少两个传感器装置(3、4)与所述轮胎(1)上的至少两点相联系，并且发出所述至少两点的至少两个位置信号，所述处理装置(7c)借助所述信号确定至少两条工作位移或速度曲线，并且相互比较所述至少两条工作位移或速度曲线，以便揭示前述变形状态方面的快速变化或者任何采集错误。
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