WO2012117129A1 - Método y sistema de estimación de los esfuerzos generados por el contacto del neumático con la calzada en una llanta instrumentalizada - Google Patents

Método y sistema de estimación de los esfuerzos generados por el contacto del neumático con la calzada en una llanta instrumentalizada Download PDF

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WO2012117129A1
WO2012117129A1 PCT/ES2012/000044 ES2012000044W WO2012117129A1 WO 2012117129 A1 WO2012117129 A1 WO 2012117129A1 ES 2012000044 W ES2012000044 W ES 2012000044W WO 2012117129 A1 WO2012117129 A1 WO 2012117129A1
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WO
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tire
signals
deformation
measurement
sensors
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PCT/ES2012/000044
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María Dolores GUTIÉRREZ LÓPEZ
Javier GARCÍA DE JALÓN DE LA FUENTE
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Universidad Politécnica de Madrid
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B23/00—Attaching rim to wheel body
    • B60B23/06—Attaching rim to wheel body by screws, bolts, pins, or clips
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M17/00—Testing of vehicles
    • G01M17/007—Wheeled or endless-tracked vehicles
    • G01M17/02—Tyres
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L17/00—Devices or apparatus for measuring tyre pressure or the pressure in other inflated bodies
    • G01L17/005—Devices or apparatus for measuring tyre pressure or the pressure in other inflated bodies using a sensor contacting the exterior surface, e.g. for measuring deformation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B2900/00—Purpose of invention
    • B60B2900/30—Increase in
    • B60B2900/331—Safety or security
    • B60B2900/3316—Safety or security by indicating wear, failure or loss

Definitions

  • the invention falls within the sector of the dynamics of motor vehicles (cars, trucks, buses and coaches, etc.), and more specifically, in relation to the measurement of the forces and moments that are generated in the tire as a result of Your interaction with the road.
  • Tire manufacturers need to compare the forces generated and transmitted by different tire designs to determine the best construction for a given application.
  • the methods based on the instrumentation of the tire allow to measure the forces and moments that are generated in the pneumatic / road contact with a greater precision than those based on the instrumentation of the suspension elements, since the first one is closer to the fingerprint of the second.
  • the main application of the measurement systems of the forces and moments that are generated in the pneumatic / road contact is the evaluation of the characteristics of the suspension and its interaction with the vehicle chassis. If you want to measure the forces and moments for this purpose, the use of measurement methods based on the instrumentation of the elements of the suspension entails to some extent the modification of the elements of which you want to evaluate their characteristics.
  • the methods based on the instrumentation of the tire normally require the placement of the measurement sensors (accelerometers, optical sensors, ...) embedded inside the tire. They are therefore invasive methods in the tire itself that can lead to problems in the assembly of the wheel and produce greater and irregular wear of the tire.
  • a method based on the instrumentation of the tire is proposed and therefore, the revision of the state of the art will focus on the methods of measuring the stresses in the pneumatic / road contact in the that the sensors be placed on the tire.
  • dynamometric tires that allow measuring the forces and moments that are generated in the pneumatic / road contact.
  • these tires are formed by a sensor element that replaces the disk of the original tire of the vehicle.
  • the sensor element is the component of the dynamometric tire in charge of measuring the three forces and the three moments that are generated in the pneumatic / road contact, from the deformation measurements taken by a determined number of strain gauges or piezoelectric sensors placed on it.
  • the sensor element is a standard component, which must be able to be used in different vehicles regardless of how the original tire was.
  • the dynamometric tires are formed by a "modified tire” and a “hub adapter" between which the standard sensor element is placed. Once the modified tire and the hub adapter are attached to the sensor element, the dynamometric tire can be handled like a normal tire.
  • the original tires of the vehicle are replaced by the dynamometric tires described above, which may have different properties than the original tires, that is, they may have different masses, inertia, rigidities ... and therefore, can alter their dynamic behavior.
  • the present invention allows the measurement of the forces and moments that appear in the pneumatic / road contact without changing the original tire of the vehicle.
  • the strain gauges or piezoelectric sensors are placed in a separate element that replaces the wheel disk, in this invention, it is the original tire that constitutes the element on which the wheels are located. strain gauges. In this way, the disadvantages described above do not take place and therefore the dynamic behavior of the vehicle is not altered.
  • the instrumented tire object of the patent application US 2009/0125251 A1 requires special mention.
  • This tire allows the measurement of the forces in the wheel hub by placing deformation sensors (for example, strain gauges) on the original tire of the vehicle.
  • the tire is instrumented with at least as many strain gauges as forces to be determined.
  • the forces are obtained from the deformation components detected by strain gauges by applying a correlation matrix characteristic of the instrumented tire.
  • the appropriate correlation matrix between forces and deformations is obtained through experimental tests.
  • the instrumented tire of the previous patent application only allows the measurement of the forces and not of the moments.
  • the correlation matrix relates the vector of forces to be determined with the vector of measured deformation components when the sensors are in a specific angular position.
  • the correlation matrix coefficients are obtained to obtain the forces from the measured deformation components when the radius on which each strain gauge is placed is in the pneumatic / roadway contact area.
  • the deformation signals measured on the rim or on the tire vary with the angular position of the sensors with respect to the line of application of the loads is one of the drawbacks that can be found when designing a system of measure of the forces and moments that appear in the pneumatic / road contact. Therefore, the deformation signals do not only depend on the forces and moments to be determined and other factors such as temperature, centrifugal forces, tire inflation pressure ..., but also depend on the angular position of The measuring points.
  • This invention proposes a method that allows obtaining the forces and moments that are generated in the pneumatic / roadway contact by directly implementing the original tire of the vehicle, so that its dynamic behavior is not modified.
  • These forces and moments are determined from signals that do not depend on the angular position of the sensors. Thus, it is not necessary to change the frequency of measurement of forces and moments with the variation of the angular speed of the wheel.
  • These signals are obtained by combining the deformation signals measured by the strain gauges placed in the angular positions allowed by the geometry of the tire. It is therefore a flexible method that allows the measurement of forces and moments in wheels with different geometry and number of spokes, not requiring that strain gauges be placed in specific angular positions.
  • the method proposed in this invention allows to obtain, for a given number of sensors, signals with a less curly than those obtained with the methods developed for railway wheels in the mentioned patents.
  • the present invention allows the measurement of the three components of the force, Fx, Fy and F z and of the three components of the moment, ⁇ , My and Mz (FIG. 1), which act on the tire as a result of their interaction with the road. These forces and moments are obtained from the combination of deformation signals ⁇ measured at different points of the rim, which will be referred to as “measuring points" (reference 1 of FIG. 3-FIG. 7).
  • the sensors are placed - which can be, for example, strain gauges - to measure the unit deformation in any desired direction (even circumferential), although it is advisable to measure it in the radial direction, since in this case the signals that are obtained to estimate the forces and moments in the pneumatic / road contact have a less curly.
  • the sensors have been positioned so as to measure the unit strain in radial direction, while on the wheel of FIG. 5, the unit strain is measured in the circumferential direction.
  • the measurement points should be grouped into what will be called “measurement circumferences” and “radial measurement lines”.
  • measuring circumference the set of measuring points that are located at the same radial distance from the center of the wheel
  • the set of measuring points belonging to different measuring circumferences generally placed in the same angular position will be called “radial measurement line” (reference 3 in the image on the right of FIG. 2).
  • the sensors of the same radial measurement line can be placed in different angular positions (reference 3 in the image on the left of FIG. 2).
  • the sensors should be placed in equidistant angular positions, as shown in FIG. 3- FIG. 7.
  • “radial measurement lines” are shown with reference 3.
  • the present invention constitutes a versatile method, which can be used both on tires constituted by spokes and on continuous or perforated veils, provided that the geometry of the tire allows its instrumentation with at least five radial lines of equal measure in equidistant angular positions. Therefore, the original vehicle tire can be directly instrumented, without changing its characteristics, and therefore its dynamic behavior is not altered.
  • the number of sensors to be used depends on the geometry of the tire and the accuracy that one wishes to obtain in terms of forces and moments. At least five radial measuring lines and three measuring circumferences must be used, which means a total of 15 sensors. Whatever the number of sensors used, in the end the present invention always allows to obtain six signals proportional to the stresses that are to be measured.
  • the object of the present invention is a method of estimating the stresses generated by the contact of the tire with the road.
  • the deformation signal is obtained at a plurality of measuring points of the tire that mounts the tire by means of a plurality of stress sensors.
  • the measuring points are distributed following at least three concentric measuring circumferences with respect to the center of the tire, with at least five measuring points distributed equidistant for each measuring circumference.
  • the deformation signals are processed as force signals and momentum signals generated at the measurement point. For this, the deformation signals of the sensors grouped together in the same circumference are combined to decouple the signal resulting from the angular position of the sensors.
  • the points are distributed equidistant for each measurement circumference.
  • Said sensors obtain the deformation signal at a plurality of measurement points.
  • the system also includes means for processing deformation signals such as force signals and momentum signals generated at each measuring point that performs a combination of the deformation signals of the sensors grouped in the same circumference so that the resulting signal It does not depend on the angular position of the sensors.
  • FIG. 1 shows the three components of the force, Fx, F Y and F z and the three components of the moment, M x , M Y and M z , which act on the tire's footprint with the road.
  • FIG. 2 In the images of FIG. 2, four measurement circumferences (2) and six radial measurement lines (3) are shown. The intersection points of the measuring circumferences and the radial measuring lines make up the so-called measuring points. In the image on the right, all measurement points belonging to the same radial measurement line are in the same angular position. In contrast, in the image on the left the measuring points located on the same radial measurement line are not in the same angular position.
  • FIG. 3 shows a 5-spoke wheel of a tourist.
  • the sensors (1) are placed in three measuring circumferences (2).
  • the radial measurement lines (3) are located in the measured line of the spokes of the tire. Since the tire has five spokes, it can be instrumented with five radial measurement lines located at equidistant angular positions of 72 °.
  • the sensors measure the unit strain in the radial direction.
  • FIG. 4 shows a 6-spoke wheel of a tourist.
  • the sensors (1) are placed in three measuring circumferences (2).
  • the radial measurement lines (3) are located in the measured line of the spokes of the tire. Since the tire has six spokes, it can be instrumented with six radial measurement lines located in angular positions equidistant from 60 °.
  • the sensors measure the unit strain in the radial direction.
  • FIG. 5 shows a 7-spoke wheel of a tourist.
  • the sensors (1) are placed in three measuring circumferences (2).
  • the radial measurement lines (3) are located in the measured line of the spokes of the tire. Since the tire has seven spokes, it can be instrumented with seven radial measurement lines located at equidistant angular positions of 51, 4285714 °.
  • the sensors measure the unit deformation in the circumferential direction.
  • FIG. 6 shows a typical wheel of a truck.
  • the tire shown in this figure is instrumented with sensors (1) placed in three measuring circumferences (2).
  • Each radial measurement line (3) is placed in the equidistant line of the centers of each pair of holes in the tire.
  • the radial measurement lines are placed in equidistant angular positions, since this is the preferable situation. Since the rim is perforated with 8 holes, 8 sensors can be placed in equidistant angular positions in each measuring circumference. The sensors measure the unit strain in the radial direction.
  • FIG. 7 a five-spoke tire is observed in which, due to its geometry, the radial lines have not been placed in the measured line of the spokes of the tire. As seen in this FIG., The radial lines have been placed in equidistant angular positions of 72 °.
  • FIG. 8 shows a 5-spoke wheel of a tourist after having turned an angle.
  • This figure shows the line of application of the loads (4) that constitutes the origin of the angular coordinate Likewise, the radial reference line (5) is observed.
  • the angle formed between the radial reference line (5) and the load application line (4) is called The angle formed between the radial measurement line and and the reference radius (5) is called Finally, the angle between the line
  • FIG. 9 shows the 5-spoke wheel of FIG. 7 after turning an angle. This figure shows the line from which the
  • A is equal to the angle formed between one of the measuring points of the radial reference line (5) and the load application line. In this case, the measurement point belonging to the first measurement circumference has been taken.
  • the angle formed between the radial measurement line j and the radial reference line (5) is called .
  • the angle is equal to the sum of.
  • the theoretical point of contact can be observed
  • FIG. 10 shows the deformation signals generated at points of the same radial measurement line located at different radial distances, as the angular position of the radial measurement line varies with respect to the line of application of the loads when a force F x of 1,000 N in the pneumatic / road contact on the wheel of FIG. 6. Radial distances are expressed in centimeters.
  • the deformation signals have been obtained from an analysis by the finite element method of the wheel. An example of antisymmetric deformation signals in a truck wheel is therefore shown.
  • FIG. 11 shows the deformation signals generated at points of the same radial measurement line located at different radial distances, as the angular position of the radial measurement line varies with respect to the load application line when a force Fx of 1,000 is applied N on the pneumatic / road contact on the wheel of FIG. 3. Radial distances are expressed in centimeters.
  • the deformation signals have been obtained from an analysis by the finite element method of the wheel. An example of antisymmetric deformation signals in a spokes wheel is therefore shown.
  • FIG. 12 shows the deformation signals generated at points of the same radial measuring line located at different radial distances, as the angular position of the radial measuring line varies with respect to the load application line when a force Fz of 1,000 is applied N on the pneumatic / road contact on the wheel of FIG. 6. Radial distances are expressed in centimeters.
  • the deformation signals have been obtained from an analysis by the finite element method of the wheel. An example of symmetrical deformation signals in a truck wheel is therefore shown.
  • FIG. 13 shows the deformation signals generated at points of the same radial measuring line located at different radial distances, as the angular position of the radial measuring line varies with respect to the load application line when a force F z of 1,000 N in the pneumatic / road contact on the wheel of FIG. 3. Radial distances are expressed in centimeters.
  • the deformation signals have been obtained from an analysis by the finite element method of the wheel. An example of symmetrical deformation signals in a spokes wheel is therefore shown.
  • the deformation signals have been obtained from an analysis by the finite element method of the wheel.
  • the signals have also been represented resulting from combining the deformation signals of said measuring circumference respectively.
  • An example of the signal is therefore shown it depends on the loads that generate antisymmetric deformation signals and does not depend on the loads that generate signals from
  • the deformation signals have been obtained from an analysis by the finite element method of the wheel. Likewise, the signals resulting from combining the signals of
  • the deformation signals generated at points located at different angular positions of the same measuring circumference (at a radial distance R 15.2 cm) when a force F z of 1,000 N is applied to the wheel of FIG. 6.
  • the deformation signals have been obtained from an analysis by the finite element method of the wheel. They have also represented the signals E IS and E U that result from combining the deformation signals of said measuring circumference respectively. It shows therefore an example of the signal E U does not depend on the loads which generate signals E and symmetrical deformation S depends on the loads generating symmetrical deformation signals.
  • the deformation signals have been obtained from an analysis by the finite element method of the wheel. Also they are shown the signals E and E U S resulting from combining the signals of deformation of said measuring circumference respectively. An example is thus shown that the signal E ⁇ A does not depend on the loads that generate symmetrical deformation signals and E ⁇ S depends on the loads that generate symmetrical deformation signals.
  • FIG. 18 shows an example of how loads are applied when the analysis is performed by the finite element of the wheel method to determine the position of the measurement circumferences and obtain the coefficients of the sensitivity matrix. Loads are applied promptly and changing the application point angularly.
  • FIG. 19 shows a finite element model of the wheel of FIG. 6.
  • the radial measurement lines will be adequately defined, for example in the midline of the spokes of the tire (FIG. 3-FIG. 5), or in the line equidistant to the centers of each pair of holes in the tire, in the case of perforated tires (FIG. 6).
  • they cannot be placed in the midline of the spokes of the tire, they can be placed in another line of the same, but always in equidistant angular positions and so that it is fulfilled, due to the symmetry of the tire, that in a given measurement circumference, the unit deformation in a radial measurement line is equal to the unit deformation in another radial measurement line after the wheel has rotated the angle that separates them.
  • the number of radial measurement lines will coincide with the number of spokes of the tire or with an exact divider of the same. If it is desired to implement a five-spoke tire, five sensors will be placed on each measuring circumference every 72 ° (five radial measurement lines) as shown in FIG. 3. If the tire is six spokes, it will be instrumented with six sensors per measuring circumference every 60 ° (six radial measurement lines) as shown in FIG. 4, and so on. On the other hand, if you have, for example, a 10-spoke tire, you can choose to place 5 sensors every 72 ° (five radial measurement lines) or 10 sensors every 36 ° (ten radial measurement lines).
  • the most convenient radial distances in which the measuring circumferences are placed can also be determined from an analysis by the method of the finite elements of the wheel to be instrumented.
  • FIG. 3 -FIG. 7 shows examples of wheels that use 5 to 8 radial measurement lines (reference 3) and three measuring circumferences (reference 2).
  • the radial measurement lines have been listed counterclockwise (31, 32, 33, 7), while the measurement circumferences have been listed from the center to the outside of the wheel (21, 22 and 23).
  • the subscript / ' will refer to the number of the measurement circumference, listed from the center to the outside of the wheel.
  • the subscript j will refer to the number of the radial measurement line. These radial lines of measurement are listed counterclockwise from a radius of reference. One of the spokes of the tire is taken as the radial reference line (reference 5 of FIG. 8).
  • the unit deformation at a point of the rim located on the measuring circumference i and on the radial measuring line j can be expressed according to equation (1).
  • This equation is a particularization for the case where the radial lines of measurement are straight that pass through the center of the wheel and assumes that there is a linear relationship between the forces and moments that are generated in the pneumatic / road contact and the unit deformations caused on the tire.
  • Fx, Fy and F z are the components, in the X, Y and Z axes respectively, of the force applied to the pneumatic / road contact.
  • the theoretical point of contact (reference 6 of FIG. 9) is considered the point of intersection between the plane of the wheel (average plane of the tire perpendicular to its axis of rotation) and the projection of its axis of rotation on the plane of rolling
  • M x , ⁇ and M z are the components, in the X, Y and Z axes respectively, of the moment applied in the pneumatic / road contact.
  • Said "influence functions” represent the unit deformation generated at said point when the force under consideration has a unit value and the rest have a null value. They can be determined by the finite element method or experimentally. are the influence functions of the moments ⁇ , ⁇ and M z
  • the line of application of the loads is understood as the line that joins the theoretical contact point with the center of the wheel, oriented from said contact point towards the center,
  • the radial reference line rotates with an angular speed equal to the angular speed of the wheel, so the angular position It varies over time. Basically, it coincides with the angle turned by the wheel with respect to its own axis.
  • the unit deformation at the points of the radial line 2 is equal to the unit deformation at the homologous points of the radial line 5.
  • the deformation Unitary can take a non-zero value.
  • the unit deformation at the points of the radial line 2 is of equal magnitude and of opposite sign than the unit deformation at the homologous points of the line radial 5.
  • the unit deformation should take a value equal to zero.
  • the cosine and sine functions are respectively symmetric and antisymmetric with respect to the origin of coordinates, so they are used to represent the corresponding symmetric and antisymmetric terms of the unit deformations.
  • M x , Fy and F z generate symmetrical deformation signals (FIG. 12 and FIG. 13)
  • Fx in Fourier series decomposition only terms in sine appear, because Fx,
  • the above expression shows how the unit deformation measured by a sensor located in the measurement circumference i and in the radial measurement line j varies with the angular position. From this expression it follows that the signal measured by the sensor depends not only on the forces and moments to be measured, but also depends on the angular position of the sensor with respect to the line of application of the loads and others factors contained in Therefore the signals measured by the sensors grouped according to the circumferences and the radial measurement lines described cannot be used directly to calculate the forces and moments that are generated in the pneumatic / road contact, but their previous treatment is necessary to eliminate the influence of ⁇ and of ⁇ in the signals used to obtain the forces and moments.
  • the present invention is based on the radial and circumferential distribution of the sensors already described and in an original way of treating the signals of said sensors to obtain six signals independent of the angular position ⁇ ⁇ and proportional to the contact forces (M x , F Y , F z , F x , M Y and M z ) to be measured.
  • the signals from the sensors located in the same measuring circumference are combined with each other, so that signals are obtained that only depend on the magnitude of the forces and moments, but not on the angular position of the wheel, or other factors such as temperature or
  • the signals obtained by combining the deformation signals measured by the sensors grouped in the same measurement circumference are the following:
  • This signal contains a dominant information of the first harmonic of the deformation signals generated by M x , F y and Fz. It must be calculated in at least three different measurement circumferences. The number of measurement circumferences in which it is calculated will be called
  • This signal contains dominant information of the first harmonic of the deformation signals generated by F Xl M Y and Mz- It must be calculated in at least two different measurement circumferences. The number of measurement circumferences in which
  • This signal contains dominant information of the second harmonic of the deformation signals generated by F x , M Y y Mz- This signal is used to obtain a better estimate of the moment M Yl since in the deformation signals generated by this moment, the second harmonic is the dominant one. On the contrary, for the rest of the stresses, the dominant harmonic in the deformation signals is the first.
  • equations (1) and (3) have been particularized for the case in which all points of the same radial measurement line are in the same angular position (as in the right image of FIG. 2), The signal combinations shown below are equally valid in the case where all the points of the same radial measurement line are not in the same angular position (as in the case of the left image of FIG. 2 ). In the latter case, it will be taken as angular position at the angle formed between any of the measuring points of the radial reference line and the load application line.
  • the definition of the angles have been particularized for the case in which all points of the same radial measurement line are in the same angular position (as in the right image of FIG. 2)
  • the signal combinations shown below are equally valid in the case where all the points of the same radial measurement line are not in the same angular position (as in the case of the left image of FIG. 2 ). In the latter case, it will be taken as angular position at the angle formed between any of the measuring points of the radial reference
  • the signals can be calculated iS and 3 ⁇ 4 (iS and 3 ⁇ 4
  • the E signals are signals proportional to the
  • proportionality functions that relate the forces F x , M Y and M z with the signal or with the signal they are pure sinusoids (they contain essentially a frequency with small curls in some higher order harmonics), while the proportionality functions that relate the stresses ⁇ , Fy and F ⁇ with the signal E are pure cosenoidal. Reciprocally, the functions of
  • this method involves measuring the angular position of the radial reference line of the wheel .
  • Previous signals eliminates the continuous component of the deformation signals.
  • the fact that the combined signals do not depend significantly on the angular position allows the forces and moments in the pneumatic / road contact to be measured at any time, regardless of the angular position of the sensors with respect to the line of load application.
  • the deformation signals obtained at the points grouped in circumferences and radial measurement lines must be processed to obtain at least six signals proportional to the six stresses to be determined.
  • it is possible to perform this processing in a control unit located inside the vehicle it is recommended that such processing be carried out in a microcontroller located on the wheel, due to the high amount of deformation signals that should be transmitted to the vehicle unit. vehicle control otherwise (signals). Therefore, it is advisable to introduce these signals
  • the deformation signals can be obtained by means of a suitable sensor, such as strain gauges, piezoelectric sensors ... These sensors should admit at least 10,000 ⁇ in positive and negative. The deformation signals are very low level, so amplification is necessary.
  • each of the strain gauges can be conditioned in 1/4 of Wheatstone bridge.
  • the output voltage of this Wheatstone bridge is approximately proportional to the unit strain at the measuring point where the strain gauge is placed.
  • the measurement of the angular position of the radial reference line is also necessary.
  • the most suitable sensors for measuring this angular position are the “resolvers” and the “encoders”.
  • the main advantage of encoders or encoders is that they directly offer a digital signal from an analog signal, so the necessary electronics are simplified.
  • the amplitudes of the harmonics of the influence functions can be predicted by an analysis by the finite element method of the wheel or experimentally check if the instrumented wheel is already available.
  • the verification that the amplitude of the harmonics not eliminated is negligible in comparison with the amplitude of the first and second harmonics of the influence functions, either by an analysis by the finite element method or from experimental measurements, is fundamental to select the number of radial measurement lines to be used (which must be an exact divisor of the number of spokes of the tire) and Verify the success of the measurement method. The way to obtain them will be explained later.
  • the coefficients of the previous matrices (which are constant for a given wheel with certain sensors) can be found experimentally or by an analysis by the finite element method of the wheel. From this analysis it is determined or adequate measurement circumferences.
  • the unit deformations in different radial positions of the tire must be calculated when forces and moments are applied on each of the three axes separately.
  • the charges can be applied as if they were punctual taking into account the Saint Venant principle (some distance from the section where a system of forces acts, the distribution of tensions It is practically independent of the distribution of the system of forces, provided that their resultant and resulting moment are equal.
  • the force is applied at application points located at different angular positions, as shown in FIG. 18 and the unit strain is obtained at the same measurement points as in the previous case.
  • the point of application of the force By varying the point of application of the force and maintaining the position of the measuring point, it is obtained how the deformation signal varies when the angular position of the measuring points changes with respect to the point of application of the force, that is, as it varies .
  • equations (4), (5) and (9) are applied to the measuring points belonging to the circumference of measure / ' for each value of for which the unit strain has been obtained. In other words, the theoretical value of the signal in the measurement circumference / ' for each value is obtained
  • the signal has to be calculated S and finally, to calculate the coefficients and it is necessary to obtain the signal .
  • sensitivity matrix for each possible combination of three measured circumferences (or more if you want to obtain greater precision in obtaining the forces and moments) and calculate their numerical conditioning. Measurement circumferences are selected that result in a sensitivity matrix with good numerical conditioning and the coefficients corresponding to this sensitivity matrix will be those that must be used to calculate the forces and moments in the pneumatic / roadway contact. Therefore, the sensors with which the tire will be instrumented must be placed in the radial positions of the selected measurement circumferences according to the mentioned criteria.
  • Said wheel has a radial waist type tire.
  • the housing is formed by a canvas whose cables are oriented radially between the heels, that is, at an angle of 90 °.
  • the belt is formed by two textile layers, whose cords are arranged at angles of ⁇ 20 °.
  • the first step to be performed is a finite element model of the wheel, as shown in FIG. 19.
  • the truck wheel tire has been meshed with 8 knot hexahedra with three degrees of freedom each. This tire consists of 23,960 elements and 29,920 knots, and therefore, has 89,760 degrees of freedom.
  • the tire has been meshed with 4-knot shell elements with six degrees of freedom each.
  • the tire consists of 6,913 elements and 7,128 knots, so it has 42,768 degrees of freedom. Therefore, the model consists of a total of 132,528 degrees of freedom.
  • the Mooney-Rivlin formulation has been used to model the behavior of rubber compounds, follower forces for inflation pressure and reinforcement elements interact with the structural elements, called base elements, through the matching knots for the belt and case.
  • Forces and specific moments have been applied to the finite element model made by changing the angular position of the point of application of the forces and moments as shown in FIG. 18. Forces of 1 kN and moments of 1 kN-cm have been applied separately, that is, keeping the rest of forces and moments equal to zero and the unit deformation caused by those forces and moments on the same radial line has been calculated of measurement but at different radial positions, as the angular position of the measuring points changes with respect to the line of application of the loads.
  • deformation signals have been generated at different radial distances such as those shown in FIG. 10 and FIG. 12.
  • the amplitude of the first harmonic of the deformation signal has been calculated and divided by the magnitude of the applied load, thus determining the coefficients
  • the matrix (31) has been constructed for each possible combination of three different radial positions of the measuring circumferences and the numerical conditioning of said matrix has been calculated.
  • radial positions in which the measuring circumferences are placed those with which Obtain a matrix (31) with the best possible numerical conditioning.
  • E signals of the system of equations (33) are obtained by combining the signals of the sensors placed at radial distances 10.7 cm and 24.9 cm respectively, according to equations (17) and (9).
  • the signal that appears in the system of equations (33) is obtained by combining the signals of the sensors placed at a radial distance of 10.7 cm according to equations (18) and (10).
  • This combination can be done in a microcontroller located on the wheel itself. Similarly, signals from the strain gauges can be sent via telemetry to the control unit located in the vehicle. To perform the signal combination it is necessary to measure the angular position of a reference radius with respect to the line of application of the loads, so it is necessary to use a suitable sensor for this purpose such as an encoder or a resolver. After performing this signal combination, E iS only depends on the forces or moments that generate symmetrical deformation signals, while only depending on the forces or moments that generate signals from

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Abstract

Método de medida de las fuerzas y los momentos que se generan en el contacto neumático/calzada a partir de la combinación de señales de deformación unitaria medidas en diferentes posiciones angulares y radiales de la llanta. Las posiciones angulares en las que se coloquen los sensores serán las que permita la geometría de la llanta. Mediante la combinación de las señales de deformación se obtienen seis o más señales que son independientes de la posición angular de los sensores de medida respecto al punto de contacto neumático/calzada. En las señales anteriores, se ha eliminado la contribución de la temperatura y de las cargas que generan señales de deformación que no dependen de dicha posición angular de los puntos de medida, tales como las fuerzas centrífugas. A partir de estas señales, las cargas se estiman mediante la resolución de dos sistemas de ecuaciones lineales con tres incógnitas cada uno.

Description

MÉTODO Y SISTEMA DE ESTIMACIÓN DE LOS ESFUERZOS GENERADOS POR EL CONTACTO DEL NEUMÁTICO CON LA CALZADA EN UNA LLANTA INSTRUMENTALIZADA
Sector de la técnica
La invención se encuadra dentro del sector de la dinámica de vehículos automóviles (turismos, camiones, autobuses y autocares, etc.), y más concretamente, en lo relativo a la medición de las fuerzas y momentos que se generan en el neumático como consecuencia de su interacción con la calzada.
Estado de la técnica
Para estudiar el comportamiento dinámico de un vehículo y determinar sus prestaciones, es necesario el conocimiento de las fuerzas y de los momentos que actúan sobre los neumáticos como consecuencia de su interacción con la calzada. Esto se debe a que todas las fuerzas exteriores que actúan sobre el vehículo, a excepción de las fuerzas gravitacional y aerodinámicas, son aplicadas a través de los neumáticos. Se podría decir que "las fuerzas críticas de control que determinan cómo gira el vehículo, cómo frena y cómo acelera se desarrollan en las cuatro o más huellas de contacto".
En el diseño de vehículos automóviles, se emplean modelos matemáticos que representan la realidad de un modo simplificado. El objetivo de la modelización de neumáticos es encontrar expresiones matemáticas que relacionen los esfuerzos que aparecen en el contacto neumático/calzada con diferentes variables como pueden ser el ángulo de deriva, el ángulo de caída, el índice de deslizamiento, la presión, la velocidad de translación... Para verificar la calidad de estos modelos matemáticos formulados y comprobar si se ajustan a la realidad es necesaria la experimentación con neumáticos.
Los fabricantes de neumáticos necesitan comparar las fuerzas generadas y transmitidas por diferentes diseños de neumáticos para determinar la mejor construcción para una determinada aplicación.
Además, el diseño y la validación de los componentes de automóviles requieren un conocimiento detallado de las fuerzas y momentos que actúan en el contacto neumático/calzada. Esto permite a los diseñadores de vehículos producir componentes más seguros, fiables, eficientes y duraderos.
El rendimiento de los sistemas de control del vehículo se podría incrementar significativamente si se pudiera obtener una información más detallada en tiempo real de las fuerzas aplicadas en el contacto entre el neumático y la calzada. Por otro lado, la información sobre las fuerzas y los momentos generados en la interfase entre el neumático y la calzada puede ser importante para entender la causa de los accidentes.
En la actualidad, existen diferentes métodos de medición de las fuerzas y momentos que se generan en el contacto neumático/calzada basados en la instrumentación del neumático, de la llanta o de los elementos de la suspensión.
Los métodos basados en la instrumentación de la llanta permiten medir las fuerzas y momentos que se generan en el contacto neumático/calzada con una mayor precisión que los basados en la instrumentación de los elementos de la suspensión, puesto que la primera se encuentra más cerca de la huella de contacto que los segundos. Además, la principal aplicación de los sistemas de medida de las fuerzas y momentos que se generan en el contacto neumático/calzada es la evaluación de las características de la suspensión y de su interacción con el chasis del vehículo. Si se desean medir las fuerzas y momentos con este propósito, la utilización de métodos de medida basados en la instrumentación de los elementos de la suspensión conlleva en cierta medida la modificación de los elementos de los cuales se quiere evaluar sus características. Por otro lado, los métodos basados en la instrumentación del neumático requieren normalmente la colocación de los sensores de medida (acelerómetros, sensores ópticos, ...) embebidos en el interior del mismo. Son por tanto, métodos invasivos en el propio neumático que pueden conllevar problemas en el montaje de la rueda y producir un mayor e irregular desgaste del neumático. Por las razones descritas con anterioridad, en esta invención se propone un método basado en la instrumentación de la llanta y por tanto, la revisión del estado de la técnica se centrará en los métodos de medida de los esfuerzos en el contacto neumático/calzada en los que los sensores se coloquen en la llanta.
En el mercado, existen diferentes diseños de llantas dinamométricas que permiten medir las fuerzas y momentos que se generan en el contacto neumático/calzada. Normalmente, estas llantas están formadas por un elemento sensor que reemplaza al disco de la llanta original del vehículo. El elemento sensor es el componente de la llanta dinamométrica encargado de medir las tres fuerzas y los tres momentos que se generan en el contacto neumático/calzada, a partir de las medidas de deformación tomadas por un número determinado de galgas extensométricas o de sensores piezoeléctricos colocados sobre el mismo. El elemento sensor es un componente estándar, que se debe poder utilizar en diferentes vehículos con independencia de cómo fuera la llanta original de éstos. Para poder adaptarse al tamaño del neumático del vehículo y al patrón de tornillos de la rueda, las llantas dinamométricas están formadas por una "llanta modificada" y un "adaptador al cubo" entre los cuales se coloca el elemento sensor estándar. Una vez que la llanta modificada y el adaptador al cubo se unen al elemento sensor, la llanta dinamométrica puede manejarse como una llanta normal.
Para medir las fuerzas y momentos que se generan en el contacto neumático/calzada, se sustituyen las llantas originales del vehículo por las llantas dinamométricas descritas con anterioridad, las cuales pueden tener diferentes propiedades que las llantas originales, es decir, pueden tener diferentes masas, inercias, rigideces... y por tanto, pueden alterar su comportamiento dinámico.
En cambio, la presente invención permite la medida de las fuerzas y momentos que aparecen en el contacto neumático/calzada sin necesidad de cambiar la llanta original del vehículo. A diferencia de las llantas dinamométricas mencionadas, en la que las galgas extensométricas o sensores piezoeléctricos se colocan en un elemento aparte que reemplaza al disco de la rueda, en esta invención, es la llanta original la que constituye el elemento sobre el cual se emplazan las galgas extensométricas. De este modo, no tienen lugar las desventajas descritas con anterioridad y por tanto, no se altera el comportamiento dinámico del vehículo.
Por esta razón, requiere una mención especial la llanta instrumentada objeto de la solicitud de patente US 2009/0125251 A1. Esta llanta permite la medición de las fuerzas en el cubo de la rueda mediante la colocación de sensores de deformación (por ejemplo, galgas extensométricas) en la llanta original del vehículo. La llanta se instrumenta con al menos tantas galgas extensométricas como fuerzas se quieran determinar. Las fuerzas se obtienen a partir de las componentes de deformación detectadas por las galgas extensométricas aplicando una matriz de correlación característica de la llanta instrumentada. La matriz de correlación apropiada entre las fuerzas y las deformaciones se obtiene por medio de ensayos experimentales. Sin embargo, la llanta instrumentada de la solicitud de patente anterior sólo permite la medición de las fuerzas y no de los momentos. Por otro lado, dado un vector de cargas aplicadas en la rueda, las componentes de deformación toman valores diferentes cuando varía la posición angular de los puntos en los que se encuentran emplazados los sensores con respecto a la línea de aplicación de las cargas, es decir, cuando gira la rueda. Por esta razón, la matriz de correlación relaciona el vector de fuerzas que se quieren determinar con el vector de componentes de deformación medidas cuando los sensores se encuentran en una posición angular específica. De hecho, en el ejemplo que se incluye en dicha solicitud de patente, se obtienen los coeficientes de la matriz de correlación para obtener las fuerzas a partir de las componentes de deformación medidas cuando el radio en el que está colocada cada galga extensométrica se encuentra en el área de contacto neumático/calzada.
El hecho de que las señales de deformación medidas en la llanta o en el neumático varíen con la posición angular de los sensores respecto a la línea de aplicación de las cargas es uno de los inconvenientes que se pueden encontrar a la hora de diseñar un sistema de medida de las fuerzas y momentos que aparecen en el contacto neumático/calzada. Por lo tanto, las señales de deformación no dependen sólo de las fuerzas y momentos que se quieren determinar y de otros factores tales como la temperatura, fuerzas centrífugas, presión de inflado del neumático..., sino que también dependen de la posición angular de los puntos de medida.
Debido a lo explicado en el párrafo anterior, en los métodos basados en la instrumentación del neumático se procede del siguiente modo con bastante frecuencia. En estos casos, sólo se toman medidas de las señales de deformación cada vez que los sensores pasan por la misma posición angular. A partir de las señales de deformación medidas en la posición angular específica, se determinan las fuerzas y momentos que se generan en el contacto neumático/calzada. Este método tiene como inconveniente que la frecuencia con la que se obtienen resultados de las fuerzas y momentos viene determinada por la velocidad angular de la rueda, obligando a actualizar la frecuencia de muestreo con el cambio de la velocidad angular de la misma.
En la medida de los esfuerzos rueda/carril en vehículos ferroviarios se han desarrollado distintas estrategias para solucionar el inconveniente mencionado. Ejemplos de ello son la patente US 5492002 o la solicitud de patente ES 2 334 529 A1. En ambos casos, se propone un método de medida de los esfuerzos que se producen en el contacto rueda/carril a partir de unas señales que no dependen de la posición angular de los sensores respecto a la línea de aplicación de las cargas. En ambos métodos, se colocan las galgas extensométricas en las posiciones angulares que permiten, a partir de la combinación de las señales de deformación medidas por éstas, la obtención de otras señales que son independientes de la posición angular de los sensores pero que sí dependen de los esfuerzos que se quieren determinar. Por ejemplo, en las anteriores patentes se colocan parejas de galgas extensométricas a 180° para eliminar los armónicos pares de las señales de deformación y puentes extensométricos a 90° para eliminar la influencia del ángulo en el primer armónico de deformación.
Sin embargo, estas estrategias válidas para ferrocarriles no se pueden aplicar directamente a llantas de automóviles. Casi nunca es posible colocar las galgas extensométricas en las posiciones angulares requeridas por las estrategias anteriores. Mientras que las llantas de ferrocarril suelen ser de velo continuo, son muy frecuentes las llantas de radios en el caso de automóviles o llantas perforadas con determinados patrones en el caso de autobuses y camiones. Existe una amplia variedad de llantas de automóvil, cada una con un número y disposición de radios diferente y por lo tanto, cada una de ellas permite la colocación de las galgas extensométricas sólo en posiciones angulares predeterminadas. Por ejemplo, sería imposible la colocación de galgas extensométricas a 180°, tal y como proponen las estrategias anteriores, en una llanta de cinco radios espaciados 72°. Además, las fuerzas y momentos que intervienen en el contacto rueda/carril no son del mismo tipo que los que intervienen en el contacto neumático/calzada.
Esta invención propone un método que permite la obtención de las fuerzas y momentos que se generan en el contacto neumático/calzada instrumentando directamente la llanta original del vehículo, por lo que no se modifica su comportamiento dinámico. Estas fuerzas y momentos se determinan a partir de unas señales que no dependen de la posición angular de los sensores. De este modo, no es necesario cambiar la frecuencia de medición de las fuerzas y momentos con la variación de la velocidad angular de la rueda. Estas señales se obtienen mediante la combinación de las señales de deformación medidas por las galgas extensométricas colocadas en las posiciones angulares que permita la geometría de la llanta. Se trata por tanto, de un método flexible que permite la medición de las fuerzas y momentos en ruedas con diferente geometría y número de radios, al no requerir que las galgas extensométricas se coloquen en posiciones angulares específicas. Además, el método propuesto en esta invención permite obtener, para un número determinado de sensores, señales con un menor rizado que las que se obtienen con los métodos desarrollados para ruedas de ferrocarril en las patentes mencionadas.
Descripción breve de la invención
La presente invención permite la medida de las tres componentes de la fuerza, Fx, Fy y Fz y de las tres componentes del momento, Μχ, My y Mz (FIG. 1), que actúan sobre el neumático como consecuencia de su interacción con la calzada. Estas fuerzas y momentos se obtienen a partir de la combinación de señales de deformación ε medidas en diferentes puntos de la llanta, a los que se les denominará "puntos de medida" (referencia 1 de las FIG. 3-FIG. 7). En estos puntos de medida se colocan los sensores -que pueden ser, por ejemplo, galgas extensométricas- para medir la deformación unitaria en cualquier dirección que se desee (incluso circunferencial), aunque es recomendable medirla en dirección radial, ya que en este caso las señales que se obtienen para estimar las fuerzas y momentos en el contacto neumático/calzada tienen un rizado menor. Por ejemplo, en las ruedas de la FIG. 3 y la FIG. 4, los sensores se han colocado de modo midan la deformación unitaria en dirección radial, mientras que en la rueda de la FIG. 5, la deformación unitaria se mide en dirección circunferencial.
Los puntos de medida se deben agrupar en lo que se llamarán "circunferencias de medida" y "líneas radiales de medida".
De aquí en adelante, se denominará "circunferencia de medida" (referencia 2 en la FIG. 2) al conjunto de puntos de medida que se encuentran a una misma distancia radial del centro de la rueda. Se denominará "línea radial de medida" al conjunto de puntos de medida pertenecientes a diferentes circunferencias de medida colocados generalmente en la misma posición angular (referencia 3 en la imagen de la derecha de la FIG. 2). Sin embargo, si la geometría de la llanta lo requiere, los sensores de la misma línea radial de medida se pueden colocar en posiciones angulares diferentes (referencia 3 en la imagen de la izquierda de la FIG. 2). Dentro de cada circunferencia de medida, los sensores se deben colocar en posiciones angulares equidistantes, como se muestra en las FIG. 3- FIG. 7. En dichas figuras se muestran con la referencia 3 las "líneas radiales de medida". En algunas ocasiones, debido a la geometría de la llanta, puede que no sea posible la colocación de los sensores de diferentes circunferencias de medida en la misma posición angular. Este último caso se ilustra en la FIG. 7, en la que en cada línea radial de medida los sensores pertenecientes a las dos circunferencias de medida exteriores se colocan a una posición angular diferente que el sensor situado en la circunferencia de medida interior. Todas las líneas radiales de medida con las que se instrumente la llanta deben ser iguales y estar separadas entre sí idénticas distancias angulares, como se muestra en la FIG. 2.
La presente invención constituye un método versátil, que se puede utilizar tanto en llantas constituidas por radios como en las de velo continuo o perforadas, siempre que la geometría de la llanta permita la instrumentación de la misma con al menos cinco líneas radiales de medida iguales en posiciones angulares equidistantes. Por lo tanto, se puede instrumentar directamente la llanta original de vehículo, sin necesidad de modificar sus características, y por consiguiente, no se altera su comportamiento dinámico. El número de sensores a utilizar depende de la geometría de la llanta y de la precisión que se quiera obtener en la medida de las fuerzas y los momentos. Como mínimo se deben utilizar cinco líneas radiales de medida y tres circunferencias de medida, lo que supone un total de 15 sensores. Sea cual sea el número de sensores utilizado, al final la presente invención siempre permite obtener seis señales proporcionales a los esfuerzos que se desea medir.
En suma, es objeto de la presente invención un método de estimación de los esfuerzos generados por el contacto del neumático con la calzada. En un primer paso se obtiene la señal de deformación en una pluralidad de puntos de medida de la llanta que monta el neumático mediante una pluralidad de sensores de esfuerzo. Los puntos de medidas están distribuidos siguiendo al menos tres circunferencias de medida concéntricas respecto del centro de la llanta, con al menos cinco puntos de medida distribuidos de forma equidistante para cada circunferencia de medida. En un segundo paso se procesan las señales de deformación como señales de fuerzas y señales de momentos generadas en el punto de medida. Para ello se combinan las señales de deformación de los sensores agrupados en una misma circunferencia para desacoplar la señal resultante de la posición angular de los sensores. También es objeto de la presente invención proponer un sistema de estimación de los esfuerzos generados por el contacto del neumático con la calzada que incluye una pluralidad de sensores de esfuerzo instalados en la llanta que monta dicho neumático y se encuentran distribuidos siguiendo unos puntos situados a lo largo de al menos tres circunferencias de medida concéntricas respecto del centro de la llanta. Los puntos se distribuyen de forma equidistante para cada circunferencia de medida. Dichos sensores obtienen la señal de deformación en una pluralidad de puntos de medida. El sistema incluye además unos medios de procesamiento de las señales de deformación como señales de fuerzas y señales de momentos generadas en cada punto de medida que realiza una combinación de las señales de deformación de los sensores agrupados en una misma circunferencia de forma que la señal resultante no depende de la posición angular de los sensores.
Descripción de las figuras
En la FIG. 1 se muestran las tres componentes de la fuerza, Fx, FY y Fz y las tres componentes del momento, Mx, MY y Mz, que actúan en la huella de contacto del neumático con la calzada. Estas son las fuerzas y momentos que se pretenden determinar con el método propuesto en esta invención.
En la imágenes de la FIG. 2, se muestran cuatro circunferencias de medida (2) y seis líneas radiales de medida (3). Los puntos de intersección de las circunferencias de medida y de las líneas radiales de medida conforman los denominados puntos de medida. En la imagen de la derecha, todos los puntos de medida pertenecientes a la misma línea radial de medida se encuentran en la misma posición angular. En cambio, en la imagen de la izquierda los puntos de medida situados en la misma línea radial de medida no están en la misma posición angular.
La FIG. 3 muestra una rueda de 5 radios de un turismo. Los sensores (1) se colocan en tres circunferencias de medida (2). Las líneas radiales de medida (3) se sitúan en la línea medida de los radios de la llanta. Puesto que la llanta tiene cinco radios, se puede instrumentar con cinco líneas radiales de medida situadas en posiciones angulares equidistantes de 72°. Los sensores miden la deformación unitaria en dirección radial. La FIG. 4 muestra una rueda de 6 radios de un turismo. Los sensores (1) se colocan en tres circunferencias de medida (2). Las líneas radiales de medida (3) se sitúan en la línea medida de los radios de la llanta. Puesto que la llanta tiene seis radios, se puede instrumentar con seis líneas radiales de medida situadas en posiciones angulares equidistantes de 60°. Los sensores miden la deformación unitaria en dirección radial.
La FIG. 5 muestra una rueda de 7 radios de un turismo. Los sensores (1) se colocan en tres circunferencias de medida (2). Las líneas radiales de medida (3) se sitúan en la línea medida de los radios de la llanta. Puesto que la llanta tiene siete radios, se puede instrumentar con siete líneas radiales de medida situadas en posiciones angulares equidistantes de 51 ,4285714°. Los sensores miden la deformación unitaria en dirección circunferencial.
En la FIG. 6 se muestra una rueda típica de un camión. La llanta que se muestra en esta figura está instrumentada con sensores (1) colocados en tres circunferencias de medida (2). Cada línea radial de medida (3) se coloca en la línea equidistante de los centros de cada par de agujeros de la llanta. Las líneas radiales de medida se colocan en posiciones angulares equidistantes, ya que es la situación preferible. Puesto que la llanta está perforada con 8 agujeros, se pueden colocar 8 sensores en posiciones angulares equidistantes en cada circunferencia de medida. Los sensores miden la deformación unitaria en dirección radial.
En la FIG. 7 se observa una llanta de cinco radios en la que por su geometría, las líneas radiales no se han colocado en la línea medida de los radios de la llanta. Como se observa en esta FIG., las líneas radiales se han colocado en posiciones angulares equidistantes de 72°.
La FIG. 8 muestra una rueda de 5 radios de un turismo después de haber girado un ángulo En esta figura se muestra la línea de aplicación de las cargas (4) que constituye el origen de la coordenada angular
Figure imgf000011_0003
Asimismo, se observa la línea radial de referencia (5). El ángulo formado entre la línea radial de referencia (5) y la línea de aplicación de las cargas (4) se denomina
Figure imgf000011_0002
El ángulo formado entre la línea radial de medida y y el radio de referencia (5) se denomina Por último, el ángulo entre la línea
Figure imgf000011_0001
radial de medida y la línea de aplicación de las cargas (4) es Asimismo, se
Figure imgf000011_0004
muestra el punto de contacto teórico (6). La FIG. 9 muestra la rueda de 5 radios de la FIG. 7 después de haber girado un ángulo . En esta figura se muestra la línea a partir de la cual se mide la
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coordenada angular
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(4). Como se observa en esta FIG., a es igual al ángulo formado entre uno de los puntos de medida de la línea radial de referencia (5) y la línea de aplicación de las cargas. En este caso, se ha tomado el punto de medida perteneciente a la primera circunferencia de medida. El ángulo formado entre la línea radial de medida j y la línea radial de referencia (5) se denomina
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. El ángulo
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es igual a la suma de . Además, se puede observar el punto de contacto teórico
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(6).
La FIG. 10 muestra las señales de deformación generadas en puntos de una misma línea radial de medida situados a diferentes distancias radiales, conforme varía la posición angular de la línea radial de medida respecto a la línea de aplicación de las cargas cuando se aplica una fuerza Fx de 1.000 N en el contacto neumático/calzada en la rueda de la FIG. 6. Las distancias radiales se expresan en centímetros. Las señales de deformación se han obtenido a partir de un análisis por el método de los elementos finitos de la rueda. Se muestra por tanto, un ejemplo de señales de deformación antisimétricas en una rueda de camión.
La FIG. 11 muestra las señales de deformación generadas en puntos de una misma línea radial de medida situados a diferentes distancias radiales, conforme varía la posición angular de la línea radial de medida respecto a la línea de aplicación de las cargas cuando se aplica una fuerza Fx de 1.000 N en el contacto neumático/calzada en la rueda de la FIG. 3. Las distancias radiales se expresan en centímetros. Las señales de deformación se han obtenido a partir de un análisis por el método de los elementos finitos de la rueda. Se muestra por tanto, un ejemplo de señales de deformación antisimétricas en una rueda de radios.
La FIG. 12 muestra las señales de deformación generadas en puntos de una misma línea radial de medida situados a diferentes distancias radiales, conforme varía la posición angular de la línea radial de medida respecto a la línea de aplicación de las cargas cuando se aplica una fuerza Fz de 1.000 N en el contacto neumático/calzada en la rueda de la FIG. 6. Las distancias radiales se expresan en centímetros. Las señales de deformación se han obtenido a partir de un análisis por el método de los elementos finitos de la rueda. Se muestra por tanto, un ejemplo de señales de deformación simétricas en una rueda de camión. La FIG. 13 muestra las señales de deformación generadas en puntos de una misma línea radial de medida situados a diferentes distancias radiales, conforme varía la posición angular de la línea radial de medida respecto a la línea de aplicación de las cargas cuando se aplica una fuerza Fz de 1.000 N en el contacto neumático/calzada en la rueda de la FIG. 3. Las distancias radiales se expresan en centímetros. Las señales de deformación se han obtenido a partir de un análisis por el método de los elementos finitos de la rueda. Se muestra por tanto, un ejemplo de señales de deformación simétricas en una rueda de radios.
En la FIG. 14 se han representado las señales de deformación generadas en puntos situados en diferentes posiciones angulares de la misma circunferencia de medida (a una distancia radial R=15.2 cm) cuando se aplica una fuerza Fx de 1.000 N en la rueda de la FIG. 6. Las señales de deformación se han obtenido a partir de un análisis por el método de los elementos finitos de la rueda. Asimismo se han representado las señales
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que resultan de combinar las señales de deformación de dicha circunferencia de medida respectivamente. Se muestra por tanto, un ejemplo de que la señal
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depende de las cargas que generan señales de deformación antisimétricas y no depende de las cargas que generan señales de
Figure imgf000013_0003
deformación antisimétricas.
En la FIG. 15 se han representado las señales de deformación generadas en puntos situados en diferentes posiciones angulares de la misma circunferencia de medida (a una distancia radial R=10.68 cm) cuando se aplica una fuerza Fx de 1.000 N en la rueda de la FIG. 3. Las señales de deformación se han obtenido a partir de un análisis por el método de los elementos finitos de la rueda. Asimismo se han representado las señales que resultan de combinar las señales de
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deformación de dicha circunferencia de medida respectivamente. Se muestra por tanto, un ejemplo de que la señal depende de las cargas que generan señales de
Figure imgf000013_0005
deformación antisimétricas y no depende de las cargas que generan señales de
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deformación antisimétricas.
En la FIG. 16 se han representado las señales de deformación generadas en puntos situados en diferentes posiciones angulares de la misma circunferencia de medida (a una distancia radial R=15.2 cm) cuando se aplica una fuerza Fz de 1.000 N en la rueda de la FIG. 6. Las señales de deformación se han obtenido a partir de un análisis por el método de los elementos finitos de la rueda. Asimismo se han representado las señales EIS y EU que resultan de combinar las señales de deformación de dicha circunferencia de medida respectivamente. Se muestra por tanto, un ejemplo de que la señal EU no depende de las cargas que generan señales de deformación simétricas y E¡S depende de las cargas que generan señales de deformación simétricas.
En la FIG. 17 se han representado las señales de deformación generadas en puntos situados en diferentes posiciones angulares de la misma circunferencia de medida (a una distancia radial R=10.68 cm) cuando se aplica una fuerza Fz de 1.000 N en la rueda de la FIG. 3. Las señales de deformación se han obtenido a partir de un análisis por el método de los elementos finitos de la rueda. Asimismo se han representado las señales E¡S y EU que resultan de combinar las señales de deformación de dicha circunferencia de medida respectivamente. Se muestra por tanto, un ejemplo de que la señal EÍA no depende de las cargas que generan señales de deformación simétricas y EÍS depende de las cargas que generan señales de deformación simétricas.
La FIG. 18 muestra un ejemplo de cómo se aplican las cargas cuando se realiza el análisis por el método de los elementos finitos de la rueda para determinar la posición de las circunferencias de medida y obtener los coeficientes de la matriz de sensibilidad. Las cargas se aplican puntualmente y cambiando el punto de aplicación angularmente.
La FIG. 19 muestra un modelo de elementos finitos de la rueda de la FIG. 6.
Exposición de un modo de realización de la invención
A continuación se expone, sin carácter limitativo, una realización de la invención de acuerdo con las características previamente apuntadas.
Las líneas radiales de medida se definirán adecuadamente, por ejemplo en la línea media de los radios de la llanta (FIG. 3-FIG. 5), o en la línea equidistante a los centros de cada par de agujeros de la llanta, en el caso de llantas perforadas (FIG. 6). En el caso en el que, por la geometría de la llanta, no se puedan colocar en la línea media de los radios de la llanta, éstos se podrán colocar en otra línea de los mismos, pero siempre en posiciones angulares equidistantes y de modo que se cumpla, debido a la simetría de la llanta, que en una determinada circunferencia de medida, la deformación unitaria en una línea radial de medida sea igual a la deformación unitaria en otra línea radial de medida después de que la rueda haya girado el ángulo que las separa.
El número de líneas radiales de medida coincidirá con el número de radios de la llanta o con un divisor exacto del mismo. Si se desea instrumentar una llanta de cinco radios, se colocarán en cada circunferencia de medida cinco sensores cada 72° (cinco líneas radiales de medida) como se muestra en la FIG. 3. Si la llanta es de seis radios, ésta se instrumentará con seis sensores por circunferencia de medida cada 60° (seis líneas radiales de medida) como se muestra en la FIG. 4, y así sucesivamente. Por otro lado, si se tiene, por ejemplo, una llanta de 10 radios, se puede optar por colocar 5 sensores cada 72° (cinco líneas radiales de medida) ó 10 sensores cada 36° (diez líneas radiales de medida). Si el rizado en las señales obtenidas en cada circunferencia de medida con la utilización de 5 galgas extensométricas es aceptable, se utilizará esta opción. Si por el contrario no es aceptable, será necesario instrumentar la llanta con 10 líneas radiales de medida. Este rizado, que será menor cuanto mayor sea el número de líneas radiales de medida utilizadas, se puede predecir mediante un análisis por el método de los elementos finitos de la llanta.
Las distancias radiales más convenientes en las que se coloquen las circunferencias de medida (como mínimo 3), se pueden determinar también a partir de un análisis por el método de los elementos finitos de la rueda que se quiera instrumentar.
Más adelante, se expondrá el criterio a utilizar para seleccionar el número de líneas radiales de medida y el método a seguir para determinar los diámetros de las circunferencias de medida.
En las FIG. 3 -FIG. 7 se muestran ejemplos de ruedas que utilizan de 5 a 8 líneas radiales de medida (referencia 3) y tres circunferencias de medida (referencia 2). En estas FIGS., las líneas radiales de medida se han enumerado en sentido contrario a las agujas del reloj (31 , 32, 33,...), mientras que las circunferencias de medida se han enumerado desde el centro hacia el exterior de la rueda (21 , 22 y 23).
De aquí en adelante, el subíndice /' hará referencia al número de la circunferencia de medida, enumeradas desde el centro hacia el exterior de la rueda. El subíndice j, hará referencia al número de la línea radial de medida. Estas líneas radiales de medida se enumeran en sentido anti-horario a partir de un radio de referencia. Se toma como línea radial de referencia uno de los radios de la llanta (referencia 5 de la FIG. 8).
La deformación unitaria en un punto de la llanta situado en la circunferencia de medida i y en la línea radial de medida j se puede expresar según la ecuación (1). Esta ecuación es una particularización para el caso en que las líneas radiales de medida sean rectas que pasan por el centro de la rueda y supone que existe una relación lineal entre las fuerzas y momentos que se generan en el contacto neumático/calzada y las deformaciones unitarias causadas en la llanta.
Figure imgf000016_0001
donde:
Fx, Fy y Fz son las componentes, en los ejes X, Y y Z respectivamente, de la fuerza aplicada en el contacto neumático/calzada. Se considera como punto de contacto teórico (referencia 6 de la FIG. 9) el punto de intersección entre el plano de la rueda (plano medio del neumático perpendicular a su eje de rotación) y la proyección de su eje de rotación sobre el plano de rodadura.
Mx, Μγ y Mz son las componentes, en los ejes X, Y y Z respectivamente, del momento aplicado en el contacto neumático/calzada.
es la deformación unitaria (en dirección radial o en otra dirección, según convenga) medida en un punto situado en la circunferencia de medida / y en la línea radial de medida j.
son las "funciones de influencia" de las fuerzas
Figure imgf000016_0003
sobre la
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deformación unitaria en el punto de medida situado en la circunferencia de medida i y en la línea radial de medida j, respectivamente. Dichas "funciones de influencia" representan la deformación unitaria generada en dicho punto cuando la fuerza en consideración tiene valor unidad y el resto tienen valor nulo. Se pueden determinar mediante el método de los elementos finitos o experimentalmente. son las funciones de influencia de los momentos Μχ, Μγ y Mz
Figure imgf000017_0002
sobre la deformación unitaria en el punto de medida situado en la circunferencia de medida i y en la línea radial de medida j respectivamente. Representan la deformación unitaria generada en dicho punto cuando el momento en consideración tiene valor unidad y el resto tienen valor nulo. Se pueden determinar mediante el método de los elementos finitos o experimentalmente.
es la posición angular de la línea radial de medida j respecto a la "línea
Figure imgf000017_0003
de aplicación de las cargas" (referencia 4 de la FIG. 8). Se entiende por línea de aplicación de las cargas a la línea que une el punto de contacto teórico con el centro de la rueda, orientada desde dicho punto de contacto hacia el centro,
es la posición angular de la línea radial de referencia respecto a la línea de aplicación de las cargas. Se tomará como línea radial de referencia una de las líneas radiales de medida (referencia 5 de la FIG. 8). En este caso, se toma como origen de referencia el radio denominado 31 en las FIG. 3-FIG. 7. La línea radial de referencia gira con una velocidad angular igual a la velocidad angular de la rueda, por lo que la posición angular
Figure imgf000017_0007
varía con el tiempo. Básicamente, coincide con el ángulo girado por la rueda respecto a su propio eje.
es la posición angular de la línea radial de medida j respecto a la línea radial de referencia de la posición angular. Este valor es constante y múltiplo de 360° dividido por el número de líneas radiales de medida.
es la deformación unitaria causada en la circunferencia de medida i por aquéllos factores como la temperatura, las fuerzas centrífugas, la presión... y que no varía con el cambio de la posición angular del punto de medida.
Debido a la simetría de la rueda, las funciones de influencia
Figure imgf000017_0004
son funciones periódicas respecto a la posición angular por lo que se
Figure imgf000017_0001
Figure imgf000017_0005
pueden descomponer en series de Fourier. En lo que sigue los conceptos de "simetría" y "antisimetría" juegan un papel fundamental, por lo que se comienza precisando su significado. En la FIG. 3, la rueda está en una posición en la que la vertical que pasa por el centro es un eje de simetría
Figure imgf000017_0006
En esta posición, las líneas radiales 32 y 33 son simétricas respectivamente de las líneas 35 y 34. Cuando la geometría presenta una simetría de este tipo, los esfuerzos simétricos (Mx, Fy y Fz) producen unas deformaciones simétricas (mismo valor), mientras que los esfuerzos antisimétricos (Fx, Μγ y Mz) producen deformaciones antisimétricas (mismo valor absoluto con signo contrario). Por ejemplo, cuando se aplican en el contacto neumático/calzada los esfuerzos simétricos
Figure imgf000018_0006
para una posición angular
Figure imgf000018_0005
igual a cero, la deformación unitaria en los puntos de la línea radial 2 es igual a la deformación unitaria en los puntos homólogos de la línea radial 5. En los puntos de la línea radial 1 , que coincide con el eje de simetría, la deformación unitaria puede tomar un valor distinto de cero. Sin embargo, cuando se aplican en el punto de contacto unos esfuerzos antisimétricos Fx, My y Mz, la deformación unitaria en los puntos de la línea radial 2 es de igual magnitud y de signo contrario que la deformación unitaria en los puntos homólogos de la línea radial 5. En los puntos situados en la línea radial 1 , la deformación unitaria deberá tomar un valor igual a cero.
Las funciones coseno y seno son respectivamente simétrica y antisimétrica respecto al origen de coordenadas, por lo que son las que se utilizan para representar los correspondientes términos simétricos y antisimétricos de las deformaciones unitarias. Así, en la descomposición en series de Fourier de
Figure imgf000018_0003
sólo aparecen términos en coseno, debido a que Mx, Fy y Fz generan señales de deformación simétricas (FIG. 12 y FIG. 13), mientras que en la descomposición en series de Fourier de sólo aparecen términos en seno, debido a que Fx,
Figure imgf000018_0002
My y Mz generan señales de deformación antisimétricas (FIG. 10 y FIG. 11). Por lo tanto, la ecuación (1) se puede reescribir del siguiente modo:
Figure imgf000018_0001
La expresión anterior muestra cómo varía con la posición angular la deformación unitaria medida por un sensor situado en la circunferencia de medida i y en la línea radial de medida j. De dicha expresión se deduce que la señal medida por el sensor depende no sólo de las fuerzas y de los momentos que se quieren medir, sino que además depende de la posición angular del sensor con respecto a la línea de aplicación de las cargas y de otros factores contenidos en Por lo tanto, las señales
Figure imgf000018_0004
medidas por los sensores agrupados según las circunferencias y las líneas radiales de medida descritas no se pueden utilizar directamente para calcular las fuerzas y momentos que se generan en el contacto neumático/calzada, sino que es necesario su tratamiento previo para eliminar la influencia de γ y de ^ en las señales que se utilicen para obtener las fuerzas y momentos.
La presente invención se apoya en la distribución radial y circunferencial de los sensores ya descrita y en una forma original de tratar las señales de dichos sensores para obtener seis señales independientes de la posición angular γ} y proporcionales a los esfuerzos de contacto (Mx, FY, Fz, Fx, MYy Mz) que se desea medir.
Así pues, después de su amplificación y filtrado, las señales de los sensores situados en la misma circunferencia de medida se combinan entre sí, de modo que se obtengan unas señales que sólo dependen de la magnitud de las fuerzas y momentos, pero no de la posición angular de la rueda, o de otros factores como la temperatura o
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las fuerzas centrífugas contenidos en Además, el hecho de que haya fuerzas o
Figure imgf000019_0005
momentos que generen señales de deformación simétricas y otros que generen señales de deformación antisimétricas, permite que se puedan desacoplar entre sí, y por tanto reducir el número sensores que se deben utilizar.
Las señales que se obtienen al combinar las señales de deformación medidas por los sensores agrupados en la misma circunferencia de medida son las siguientes:
Señal que depende linealmente de las cargas que generan señales de deformación simétricas y que no depende significativamente de la posición angular de los puntos de medida ni de
Figure imgf000019_0003
Esta señal contiene una información dominante del primer armónico de las señales de deformación generadas por Mx, Fy y Fz. Se debe calcular en al menos tres circunferencias de medida diferentes. Se denominará al número de circunferencias de medida en las que se calcula
Figure imgf000019_0002
la señal que coincide con el número de circunferencias de medida con las
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que se instrumenta la llanta.
Señal que depende linealmente de las cargas que generan señales de deformación antisimétricas y que no depende significativamente de la posición angular de los puntos de medida ni de
Figure imgf000019_0001
Esta señal contiene información dominante del primer armónico de las señales de deformación generadas por FXl MY y Mz- Se debe calcular en al menos dos circunferencias de medida diferentes. Se denominará al número de circunferencias de medida en las que se
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calcula la seña .
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Señal que depende linealmente de las cargas que generan señales de deformación antisimétricas y que no depende significativamente de la posición angular de los puntos de medida ni de Esta señal contiene información dominante del segundo armónico de las señales de deformación generadas por Fx, MY y Mz- Esta señal es utilizada para obtener una mejor estimación del momento MYl ya que en las señales de deformación generadas por este momento, el segundo armónico es el dominante. Por el contrario, para el resto de esfuerzos, el armónico dominante en las señales de deformación es el primero.
Se debe calcular en al menos una circunferencia de medida. Se denominará
Figure imgf000020_0004
al número de circunferencias de medida en las que se calcula la señal
Figure imgf000020_0005
Si se considera que la circunferencia de medida /' está instrumentada con un número de sensores, las señales de deformación medidas por estos sensores se deben combinar según las ecuaciones (4)-(10) mostradas a continuación, para obtener las señales de deformación descritas con anterioridad. Aunque las ecuaciones (1) y (3), se han particularizado para el caso en el que todos los puntos de la misma línea radial de medida se encuentren en la misma posición angular (como en la imagen derecha de la FIG. 2), las combinaciones de señales que se muestran a continuación son igualmente válidas para el caso en el que todos los puntos de la misma línea radial de medida no se encuentren en la misma posición angular (como en el caso de la imagen izquierda de la FIG. 2). En este último caso, se tomará como posición angular
Figure imgf000020_0006
al ángulo formado entre cualquiera de los puntos de medida de la línea radial de referencia y la línea de aplicación de las cargas. La definición de los ángulos
Figure imgf000020_0007
en el caso en el que todos los puntos de la misma línea radial de medida no estén situados en la misma posición angular, se ilustra con mayor detalle en la FIG. 9.
Figure imgf000020_0001
Figure imgf000021_0001
Teniendo en cuenta las ecuaciones (4)-(7), a continuación se desglosa la combinación de señales a realizar en función del número de líneas radiales de medida. En las siguientes expresiones, es la deformación medida por el sensor colocado en
Figure imgf000021_0003
la circunferencia de medida / y en la línea radial 1 , es decir, en la que se toma como línea radial de referencia de la posición angular
Figure imgf000021_0004
. A partir de esta línea radial, el resto se han enumerado en sentido anti-horario, como se muestran en las FIG. 3-FIG. 7.
Cinco radios:
Figure imgf000021_0002
Figure imgf000022_0001
Figure imgf000023_0001
Figure imgf000024_0001
A partir de las señales
Figure imgf000024_0002
obtenidas mediante la combinación de las señales de deformación medidas por los sensores situados en la misma circunferencia de medida, se pueden calcular las señales
Figure imgf000024_0003
iS y ¾ (
aplicando las ecuaciones (8) y (9). Del mismo modo, a partir de E
Figure imgf000024_0004
nc) se obtiene E aplicando la ecuación (10).
Figure imgf000024_0005
Las señales E son señales proporcionales a las
Figure imgf000024_0006
tres fuerzas y a los tres momentos que se generan en el contacto neumático/calzada.
Las funciones de proporcionalidad que relacionan los esfuerzos Fx, MY y Mz con la señal o con la señal
Figure imgf000024_0007
son senoidales puras (contienen fundamentalmente una frecuencia con pequeños rizados en algunos armónicos de orden superior), mientras que las funciones de proporcionalidad que relacionan los esfuerzos Μχ, Fy y F∑ con la señal E son cosenoidales puras. Recíprocamente, las funciones de
Figure imgf000024_0008
proporcionalidad que relacionan los esfuerzos Fx, Mγ y Mz con la señal E
son cosenoidales puras y las funciones de proporcionalidad que relacionan los esfuerzos Mx, FY y Fz con la seña
Figure imgf000025_0007
son senoidales puras. Para el caso de las señales
Figure imgf000025_0008
, estas funciones de proporcionalidad oscilan con una frecuencia igual a la frecuencia de giro de la rueda, mientras que en el caso de las señales , la frecuencia con la que oscilan las funciones de proporcionalidad es
Figure imgf000025_0009
igual al doble de la frecuencia de giro de la rueda. De estas relaciones de proporcionalidad se obtienen los valores buscados de los esfuerzos de contacto.
Como se deduce de las ecuaciones (8)-(10), este método implica la medición de la posición angular de la línea radial de referencia de la rueda
Figure imgf000025_0006
.
Las señales
Figure imgf000025_0005
obtenidas mediante las combinaciones anteriores son prácticamente constantes respecto a la variación de la posición angular y no dependen de La señal EiS es una señal proporcional a los
Figure imgf000025_0011
Figure imgf000025_0010
esfuerzos Mx, FY y Fz, mientras que las señales
Figure imgf000025_0002
son proporcionales a los esfuerzos Fy, MY y Mz- En estas señales, las constantes de proporcionalidad no dependen de la posición angular de los sensores,
Figure imgf000025_0003
La razón por la que estas señales no dependen de es porque al realizar las combinaciones de
Figure imgf000025_0004
señales anteriores se elimina la componente continua de las señales de deformación. El hecho de que las señales combinadas no dependan significativamente de la posición angular, permite que las fuerzas y momentos en el contacto neumático/calzada se puedan medir en cualquier instante de tiempo, independientemente de cuál sea la posición angular de los sensores respecto a la línea de aplicación de las cargas.
Por lo tanto, a partir de las señales de deformación y de la posición angular de un radio de referencia se obtienen unas señales que sólo
Figure imgf000025_0001
dependen de las fuerzas y los momentos que se quieren determinar.
De esta manera, las señales de deformación obtenidas en los puntos agrupados en circunferencias y líneas radiales de medida se deben procesar para obtener como mínimo seis señales proporcionales a los seis esfuerzos que se quieren determinar. Aunque es posible realizar este procesamiento en una unidad de control ubicada en el interior del vehículo, se recomienda que dicho procesamiento se realice en un microcontrolador ubicado en la rueda, debido a la elevada cantidad de señales de deformación que se deberían transmitir a la unidad de control del vehículo en caso contrario ( señales). Por lo tanto, es recomendable introducir dichas señales
Figure imgf000025_0012
en un microcontrolador a través del correspondiente conversor Analógico/Digital, que debe tener al menos n canales para procesar las señales de deformación
Figure imgf000025_0013
según las ecuaciones (4)-(10). Las señales de deformación se pueden obtener mediante un sensor adecuado, como pueden ser galgas extensométricas, sensores piezoeléctricos... Estos sensores deberían admitir como mínimo 10.000 με en positivo y en negativo. Las señales de deformación son de muy bajo nivel, por lo que es necesaria su amplificación.
Se recomienda la utilización de galgas extensométricas lineales pegadas en dirección radial. Debido a que se desea medir la deformación unitaria y la compensación de la temperatura se realiza gracias a la combinación de señales realizada en el microcontrolador, cada una de las galgas extensométricas se puede acondicionar en 1/4 de puente de Wheatstone. La tensión de salida de este puente de Wheatstone es aproximadamente proporcional a la deformación unitaria en el punto de medida en el que se coloca la galga extensométrica.
Como se ha visto, también es necesaria la medición de la posición angular de la línea radial de referencia. Los sensores más adecuados para la medición de esta posición angular son los "resolvers" y los "encoders". La principal ventaja de los encoders o codificadores es que ofrecen directamente una señal digital a partir de una señal analógica, por lo que se simplifica la electrónica necesaria.
Para transmitir las señales obtenidas en la rueda a la unidad de control ubicada en el vehículo es necesaria la utilización de algún sistema de telemetría o equipo de anillos rozantes.
Las señales que resultan de las combinaciones
Figure imgf000026_0003
anteriores se pueden expresar con gran aproximación del siguiente modo:
Figure imgf000026_0001
Como ya se ha dicho, las señales
Figure imgf000026_0002
no son exactamente constantes con la variación de la posición angular de los puntos de medida, sino que existe en ellas un pequeño rizado que resulta despreciable para un número de líneas radiales de medida mayor o igual a cinco. Este rizado se debe a que con la combinación de señales anteriores no es posible eliminar todos los armónicos distintos del primero de las señales de deformación. Debido a esta última razón, este método de medida de las fuerzas y momentos que se generan en el contacto neumático/calzada sólo se puede utilizar si se cumple que:
Los valores de son despreciables respecto a los valores
Figure imgf000027_0002
Figure imgf000027_0001
Los valores de son despreciables respecto a los valores
Figure imgf000027_0003
Figure imgf000027_0004
- Los valores de son despreciables respecto a los valores
Figure imgf000027_0005
Figure imgf000027_0006
En el caso en el que no se cumplan las condiciones anteriores, el rizado en las señales será demasiado importante y no se habrá
Figure imgf000027_0007
eliminado la dependencia de la posición angular en dichas señales.
Por lo tanto, será el criterio anterior el que se utilice para determinar el número de líneas radiales de medida a utilizar en el caso en el que la geometría de la llanta permita su instrumentación con diferente número de líneas radiales de medida. Por ejemplo, como ya se dijo previamente, una llanta de diez radios se puede instrumentar con cinco o con diez líneas radiales de medida. Si la utilización de cinco líneas radiales de medida es suficiente para cumplir las condiciones anteriores, se podrá instrumentar la llanta con este número de líneas radiales de medida, reduciendo de este modo el número de sensores a utilizar. Si por el contrario, no se cumplen tales condiciones, se deberá comprobar que se satisfacen en el caso en el que se utilicen diez líneas radiales de medida. Las amplitudes de los armónicos de las funciones de influencia se pueden predecir mediante un análisis por el método de elementos finitos de la rueda o comprobar experimentalmente si ya se dispone de la rueda instrumentada. La comprobación de que la amplitud de los armónicos no eliminados es despreciable en comparación con la amplitud de los armónicos primero y segundo de las funciones de influencia, bien mediante un análisis por el método de los elementos finitos o a partir de medidas experimentales, es fundamental para seleccionar el número de líneas radiales de medida a utilizar (que debe ser un divisor exacto del número de radios de la llanta) y verificar el éxito del método de medida. Más adelante se expondrá el modo de obtenerlos.
A partir de las señales
Figure imgf000028_0002
se calculan las fuerzas y momentos resolviendo dos sistemas de ecuaciones lineales. Las matrices de coeficientes de estos sistemas de ecuaciones lineales son características de la rueda que se quiera instrumentar, es decir, los coeficientes a utilizar son diferentes para cada tipo de rueda. Estos coeficientes dependen, además, de los diámetros de las circunferencias de medida.
En el caso general, en el que se utilicen
Figure imgf000028_0007
circunferencias de medida, donde y en todas ellas se obtenga la señal de las circunferencias de
Figure imgf000028_0005
Figure imgf000028_0003
medida anteriores se obtenga la señal
Figure imgf000028_0004
circunferencias de medida se calcule la señal , el problema se reduce a la resolución de los siguientes sistemas
Figure imgf000028_0006
de ecuaciones lineales:
Figure imgf000028_0001
La resolución de los dos sistemas de ecuaciones anteriores se llevará a cabo en un microcontrolador ubicado en la rueda o en una unidad de control ubicada en el vehículo, mediante la utilización de un método matemático adecuado.
En principio, sería suficiente con la utilización de tres circunferencias de medida para determinar las tres fuerzas y los tres momentos que se generan en el contacto neumático/calzada. Sin embargo, si se quiere obtener una mayor precisión en la medición de los esfuerzos, se pueden utilizar más de tres circunferencias de medida y resolver dos sistemas de ecuaciones sobre-determinados como los que se expresan en (30).
Los coeficientes de las matrices anteriores (que son constantes para una determinada rueda con unos determinados sensores) se pueden hallar experimentalmente o mediante un análisis por el método de los elementos finitos de la rueda. A partir de este análisis se determina
Figure imgf000029_0001
o adecuado de las circunferencias de medida.
Para calcular estos coeficientes, se deben calcular las deformaciones unitarias en diferentes posiciones radiales de la llanta cuando se aplican fuerzas y momentos en cada uno de los tres ejes por separado. Como la huella de contacto y la distribución de presiones son desconocidas a priori, las cargas se pueden aplicar como si fueran puntuales teniendo en cuenta el principio de Saint Venant (a cierta distancia de la sección donde actúa un sistema de fuerzas, la distribución de tensiones es prácticamente independiente de la distribución del sistema de fuerzas, siempre que su resultante y momento resultante sean iguales).
Por ejemplo, para calcular el coeficiente en la circunferencia de medida /, se
Figure imgf000029_0002
debe aplicar una fuerza en el eje X (el resto de fuerzas y momentos son iguales a cero) y calcular la deformación unitaria en los puntos de la llanta situado en las distintas líneas radiales de medida y en la circunferencia de medida /', cuando la línea radial de referencia se encuentra a 0o de la línea de aplicación de las cargas
Figure imgf000029_0003
Posteriormente, se aplica la fuerza en puntos de aplicación situados a posiciones angulares diferentes, como se muestra en la FIG. 18 y se obtiene la deformación unitaria en los mismos puntos de medida que en el caso anterior. Al variar el punto de aplicación de la fuerza y mantener la posición del punto de medida, se obtiene cómo varía la señal de deformación cuando cambia la posición angular de los puntos de medida respecto al punto de aplicación de la fuerza, es decir, conforme varía . Una vez que se tienen valores de la señal de deformación producida por una fuerza en el eje para un intervalo de 360°, se aplican las ecuaciones (4), (5) y (9) a los puntos de medida pertenecientes a la circunferencia de medida /' para cada valor de
Figure imgf000029_0009
para el que se ha obtenido la deformación unitaria. Dicho de otro modo, se obtiene el valor teórico que tendría la señal en la circunferencia de medida /' para cada valor
Figure imgf000029_0008
de cuando sólo se aplica en el contacto una fuerza Fx. Esta señal es prácticamente constante con la posición angular
Figure imgf000029_0007
como se observa en las FIG. 14 y FIG. 15 y es proporcional al esfuerzo aplicado en el eje X. El valor medio de la señal dividido por
Figure imgf000029_0005
la magnitud de la carga aplicada da como resultado el coeficiente
Figure imgf000029_0004
El procedimiento seguido para calcular se debe repetir con el resto de fuerzas y momentos para obtener los demás coeficientes en cada circunferencia de medida posible, cambiando el cálculo de la señal en función del
Figure imgf000029_0006
coeficiente que se quiera obtener. De este modo, cuando se quieren obtener los coeficientes se debe calcular la señal , para obtener
Figure imgf000030_0002
Figure imgf000030_0005
Figure imgf000030_0006
se tiene que calcular la señal
Figure imgf000030_0003
S y por último, para calcular los coeficientes
Figure imgf000030_0007
y es necesario obtener la señal
Figure imgf000030_0004
.
A partir de los coeficientes calculados, se construye la matriz (31), llamada
"matriz de sensibilidad", para cada combinación posible de tres circunferencias medida (o más si se quiere obtener una mayor precisión en la obtención de las fuerzas y momentos) y se calcula su condicionamiento numérico. Se seleccionan las circunferencias de medida que dan como resultado una matriz de sensibilidad con un buen condicionamiento numérico y los coeficientes correspondientes a esta matriz de sensibilidad serán los que se deban utilizar para calcular las fuerzas y momentos en el contacto neumático/calzada. Por lo tanto, los sensores con los que se instrumentará la llanta se deben colocar en las posiciones radiales de las circunferencias de medida seleccionadas según el criterio mencionado.
Figure imgf000030_0001
Los coeficientes calculados según el procedimiento anterior se pueden ajustar experimentalmente.
CASO PARTICULAR
Se va a aplicar lo explicado a una rueda de camión tipo 250/61 321 como la que se muestra en la FIG. 6. Dicha rueda tiene un neumático de tipo radial cinturado. La carcasa está formada por una lona cuyos cables se orientan radialmente entre los talones, es decir, con un ángulo de 90°. Por otro lado, el cinturón está formado por dos capas textiles, cuyos cordones están dispuestos a ángulos de ±20°. El primer paso que se debe realizar es un modelo de elementos finitos de la rueda, tal y como se muestra en la FIG. 19. El neumático de la rueda de camión se ha mallado con hexaedros de 8 nudos con tres grados de libertad cada uno. Este neumático consta de 23.960 elementos y 29.920 nudos, y por lo tanto, tiene 89.760 grados de libertad. En cambio, la llanta se ha mallado con elementos de tipo "shell" de 4 nudos con seis grados de libertad cada uno. La llanta está formada por 6.913 elementos y 7.128 nudos, por lo que tiene 42.768 grados de libertad. Por consiguiente, el modelo consta en total de 132.528 grados de libertad. Para realizar el modelo del neumático se ha utilizado la formulación de Mooney-Rivlin para modelizar el comportamiento de los compuestos de goma, fuerzas seguidoras para la presión de inflado y elementos de refuerzo interactúan con los elementos estructurales, llamados elementos base, a través de los nudos coincidentes para el cinturón y la carcasa.
Se han aplicado fuerzas y momentos puntuales al modelo de elementos finitos realizado cambiando la posición angular del punto de aplicación de las fuerzas y momentos como se muestra en la FIG. 18. Se han aplicado fuerzas de 1 kN y momentos de 1 kN-cm por separado, es decir, manteniendo el resto de fuerzas y momentos iguales a cero y se ha calculado la deformación unitaria causada por esas fuerzas y momentos en una misma línea radial de medida pero a diferentés posiciones radiales, conforme cambia la posición angular de los puntos de medida respecto a la línea de aplicación de las cargas.
A partir de los datos anteriores se han generado señales de deformación a diferentes distancias radiales como las que se muestran en las FIG. 10 y FIG. 12.
Para cada carga y distancia radial, se ha calculado la amplitud del primer armónico de la señal de deformación y se ha dividido por la magnitud de la carga aplicada, determinando de este modo, los coeficientes
Figure imgf000031_0001
para cada distancia radial posible en la que se puede colocar una circunferencia de medida. De modo similar se han obtenido los coeficientes
Figure imgf000031_0002
En este ejemplo se han utilizado únicamente tres circunferencias de medida, por lo que para determinar las distancias radiales en las que se coloquen dichas circunferencias se ha construido la matriz (31) para cada combinación posible de tres posiciones radiales diferentes de las circunferencias de medida y se ha calculado el condicionamiento numérico de dicha matriz. Como posiciones radiales en las que se coloquen las circunferencias de medida se han seleccionado aquéllas con las que se obtiene una matriz (31) con el mejor condicionamiento numérico posible. Estas posiciones radiales , , para este ejemplo concreto son:
Figure imgf000032_0005
Figure imgf000032_0002
Con los coeficientes obtenidos a partir del análisis por el método de los elementos finitos de esta rueda, para las posiciones radiales en las que se colocan las circunferencias de medida seleccionadas, se pueden obtener los sistemas de ecuaciones que se deben resolver para obtener las fuerzas y momentos. Para esta rueda y para las posiciones radiales de las circunferencias de medida seleccionadas, los sistemas de ecuaciones lineales a resolver son los siguientes:
Figure imgf000032_0001
Por lo tanto, ya se conocen las posiciones en las que se colocarán las circunferencias de medida. Debido a la forma geométrica de la rueda de la FIG. 6, en cada circunferencia de medida se pueden colocar 8 galgas extensométricas en posiciones angulares equidistantes de 45°. Por esta razón, esta rueda se ha instrumentado con 8 líneas radiales de medida, tal y como se muestra en dicha figura. Por lo tanto, esta rueda tiene un total de 24 galgas extensométricas.
Las señales procedentes de estas galgas extensométricas, que todavía dependen del giro de la rueda, se deben combinar entre sí aplicando las ecuaciones (17), (18), (8), (9) y (10) para eliminar esta dependencia. De este modo, las señales del sistema de ecuaciones (32) se obtienen aplicando las ecuaciones
Figure imgf000032_0003
(17) y (8) a los sensores colocados a las distancias radiales de 20,6 cm, 10,7 cm y 24,9 cm respectivamente. Las señales E
Figure imgf000032_0004
del sistema de ecuaciones (33) se obtienen combinando las señales de los sensores colocados a las distancias radiales de 10,7 cm y 24,9 cm respectivamente, según las ecuaciones (17) y (9). La señal que aparece en el sistema de ecuaciones (33) se obtiene combinando las señales de los sensores colocados a una distancia radial de 10,7 cm según las ecuaciones (18) y (10).
Esta combinación se puede realizar en un microcontrolador ubicado en la propia rueda. De igual modo, las señales procedentes de los puentes extensométricos se pueden enviar vía telemetría a la unidad de control ubicada en el vehículo. Para realizar la combinación de señales es necesaria la medición de la posición angular
Figure imgf000033_0002
de un radio de referencia con respecto a la línea de aplicación de las cargas, por lo que es necesaria la utilización de un sensor adecuado para tal fin como es un encoder o un resolver. Después de realizar esta combinación de señales, EiS sólo depende de las fuerzas o los momentos que generan señales de deformación simétricas, mientras que sólo dependen de las fuerzas o los momentos que generan señales de
Figure imgf000033_0001
deformación antisimétricas (FIG. 14 y FIG. 16).
Por lo tanto, las fuerzas y momentos se pueden medir de forma continua, con independencia de la posición angular de la rueda resolviendo los sistemas de ecuaciones (32) y (33).

Claims

REIVINDICACIONES
1. Método de estimación de los esfuerzos generados por el contacto del neumático con la calzada que comprende los pasos de:
- obtener la señal de deformación en una pluralidad de puntos de medida de la llanta que monta el neumático mediante una pluralidad de sensores de esfuerzo;
- procesar las señales de deformación como señales de fuerzas y señales de momentos generadas en el punto de medida; caracterizado por que los puntos de medidas están distribuidos siguiendo al menos tres circunferencias de medida concéntricas respecto del centro de la llanta, con al menos cinco puntos de medida distribuidos de forma equidistante para cada circunferencia de medida; y por que el paso de procesar las señales comprende combinar las señales de deformación de los sensores agrupados en una misma circunferencia para desacoplar la señal resultante de la posición angular de los sensores.
2. Método según reivindicación 1 , donde las señales de deformación se descomponen en tres ejes perpendiculares, siendo el eje X el de la dirección de movimiento, el eje Z el de la dirección perpendicular a la superficie de contacto y el eje Y el de la dirección perpendicular a la superficie de la llanta.
3. Método según reivindicación 2, donde las señales de deformación se combinan de forma que la componentes simétricas según la dirección X del momento, MXl y según las direcciones Y y Z de las fuerzas Fy,, Fz, no dependen sustancialmente de las componentes antisimétricas según la dirección X de la fuerza Fx, y según las direcciones Y, Z de los momentos My, Mz.
4. Método según reivindicación 3, donde las señales de deformación combinadas comprenden una primera señal resultante, EiS , que depende de las componentes de simétricas de la circunferencia de medida (i) con información del primer armónico.
5. Método según reivindicación 4, donde la primera señal resultante,
Figure imgf000035_0005
, se calcula para al menos tres circunferencias de medida.
6. Método según reivindicación 3, donde las señales combinadas comprenden una segunda señal resultante,
Figure imgf000035_0003
, que depende de las componentes de antisimétricas de la circunferencia de medida (i) con información del primer armónico.
7. Método según reivindicación 6, donde la segunda señal resultante,
Figure imgf000035_0004
, se calcula para al menos dos circunferencias de medida.
8. Método según reivindicación 3, donde las señales combinadas comprenden una tercera señal resultante,
Figure imgf000035_0001
, que depende de las componentes de antisimétricas de la circunferencia de medida (i) con información del segundo armónico.
9. Método según reivindicación 8, donde la señal resultante,
Figure imgf000035_0002
se calcula en al menos una circunferencia de medida.
10. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende además un paso para modelizar la llanta y el neumático para obtener una matriz de coeficientes relacionados con la amplitud de los armónicos de las funciones de influencia, donde las funciones de influencia representan la deformación unitaria generada en dicho punto cuando el esfuerzo en consideración tiene valor unidad y el resto tienen valor nulo.
11. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los sensores de esfuerzo se colocan en la dirección radial.
12. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde los sensores de esfuerzo son galgas extensométricas.
13. Sistema de estimación de los esfuerzos generados por el contacto del neumático con la calzada que comprende: - una pluralidad de sensores de esfuerzo instalados en la llanta que monta dicho neumático, estando dichos sensores configurados para obtener la señal de deformación en una pluralidad de puntos de medida,
- medios de procesamiento de las señales de deformación como señales de fuerzas y señales de momentos generadas en cada punto de medida, caracterizado por que los sensores de esfuerzo están distribuidos siguiendo unos puntos de medidas a lo largo de al menos tres circunferencias de medida concéntricas respecto del centro de la llanta y con al menos cinco puntos de medida distribuidos de forma equidistante para cada circunferencia de medida; y por que los medios de procesamiento de las señales están configurados para combinar las señales de deformación de los sensores agrupados en una misma circunferencia de forma que la señal resultante no depende de la posición angular de los sensores.
14. Sistema según la reivindicación 13, caracterizado por que comprende la llanta donde se instala la pluralidad de sensores.
15. Sistema según las reivindicaciones 13 ó 14, caracterizado por que los sensores de esfuerzo se colocan en la dirección radial.
16. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, donde los sensores de esfuerzo son galgas extensométricas.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2566048B2 (es) * 2016-01-15 2016-09-20 Universidad Politécnica de Madrid Método de medición de esfuerzos generados en el contacto entre el neumático y la calzada mediante la instrumentación de la llanta
DE102016113575A1 (de) * 2016-07-22 2018-01-25 Technische Universität Darmstadt Messfelge und Auswerteeinheit zum Ermitteln von Montagekräften bei der Reifenmontage
CN107831759B (zh) * 2016-09-16 2022-09-27 福特全球技术公司 具有自动束缚功能的运送系统
US10894533B2 (en) 2017-12-22 2021-01-19 Robert Bosch Gmbh Wheel torque sensor for highly automated driving vehicles
IT201800003697A1 (it) * 2018-03-16 2019-09-16 Milano Politecnico Cerchio con sensore e ruota comprendente tale cerchio
US10807420B2 (en) 2018-03-20 2020-10-20 Robert Bosch Gmbh Dual tire pressure monitor and wheel torque sensor for vehicles
CN109406029A (zh) * 2018-10-30 2019-03-01 成都西交智众科技有限公司 一种用于车轮的测力装置、测力系统和测量车轮力的方法
EP3671141B1 (de) * 2018-12-20 2022-08-03 Bizerba SE & Co. KG Wägezelle und wiegefuss
US11650110B2 (en) * 2020-11-04 2023-05-16 Honeywell International Inc. Rosette piezo-resistive gauge circuit for thermally compensated measurement of full stress tensor
JP7407098B2 (ja) * 2020-11-11 2023-12-28 株式会社ブリヂストン タイヤ荷重予測システム、タイヤ荷重予測プログラムおよびタイヤ荷重予測方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4448083A (en) * 1981-04-13 1984-05-15 Yamato Scale Company, Ltd. Device for measuring components of force and moment in plural directions
US5492002A (en) 1993-08-23 1996-02-20 Higgins; Richard L. Instrumented wheelset system
US5540108A (en) * 1994-02-25 1996-07-30 Advanced Mechanical Technology, Inc. Multi-axis wheel transducer with angular position detector
US5894094A (en) * 1996-07-06 1999-04-13 Bayerische-Motoren Werke Aktiengesellschaft Wheel force measuring hub assembly
US20010054322A1 (en) * 2000-04-26 2001-12-27 Sommerfeld Jodi L. Modulation error compensation for a rotating load cell
US20040162680A1 (en) * 2002-12-04 2004-08-19 Masaki Shiraishi Method and device for determining wheel force
US20090125251A1 (en) 2004-05-12 2009-05-14 Pirelli Pneumatici, S.P.A. Method for determining a force at the hub of a wheel of a vehicle while traveling and wheel suitable for allowing said method to be carried out
ES2334529A1 (es) 2007-03-21 2010-03-11 Construcciones Y Auxiliar De Ferrocarriles, S.A. Metodo de medida de los esfuerzos generados en el punto de contacto rueda-carril de vehiculos ferroviarios.

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005051498B3 (de) * 2005-10-26 2007-04-26 Deutsche Bahn Ag Messradsatz für Schienenfahrzeuge
US20080119978A1 (en) * 2006-11-20 2008-05-22 Hunter Engineering Company Method and Apparatus For Wheel Assembly Force Moment Arm Measurement
JP4276686B2 (ja) * 2007-08-21 2009-06-10 住友ゴム工業株式会社 タイヤ作用力の検出方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4448083A (en) * 1981-04-13 1984-05-15 Yamato Scale Company, Ltd. Device for measuring components of force and moment in plural directions
US5492002A (en) 1993-08-23 1996-02-20 Higgins; Richard L. Instrumented wheelset system
US5540108A (en) * 1994-02-25 1996-07-30 Advanced Mechanical Technology, Inc. Multi-axis wheel transducer with angular position detector
US5894094A (en) * 1996-07-06 1999-04-13 Bayerische-Motoren Werke Aktiengesellschaft Wheel force measuring hub assembly
US20010054322A1 (en) * 2000-04-26 2001-12-27 Sommerfeld Jodi L. Modulation error compensation for a rotating load cell
US20040162680A1 (en) * 2002-12-04 2004-08-19 Masaki Shiraishi Method and device for determining wheel force
US20090125251A1 (en) 2004-05-12 2009-05-14 Pirelli Pneumatici, S.P.A. Method for determining a force at the hub of a wheel of a vehicle while traveling and wheel suitable for allowing said method to be carried out
ES2334529A1 (es) 2007-03-21 2010-03-11 Construcciones Y Auxiliar De Ferrocarriles, S.A. Metodo de medida de los esfuerzos generados en el punto de contacto rueda-carril de vehiculos ferroviarios.

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
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