专利名称：在机动车运行中不断测量轮胎内变形的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及机动车运行中不断测量轮胎内变形的装置。
机动车运行中，如果能知道轮胎的的工作状况，就可以实施控制操作并调整机动车的运行状态。特别是，知道轮胎是否打滑，知道与基准状况相比制滑力变化的可能范围，知道轮胎与路之间力交换的变化，从而对启动，例如，制动中防止锁定的装置(防滑装置或适配制动系统装置)，加速中的防滑装置，主动悬挂装置等等，是有用处的。
由申请人于1999年11月18日申请的998307144号欧洲专利申请说明了一种控制轮胎工作状况的装置。
这种装置包括一个或若干个在轮胎转动时位于轮胎的预选点上并能发出表示这些点所处空间位置的信号的传感器。在轮胎上的一点的位置的这些信号用于确定点的周期位移，即，点在轮胎每转中的位移模型，并用后者决定速度的周期模型。根据控制的位置考虑点的纵向(轮胎前行方向)位移、横向或侧向(垂直于轮胎的前行方向)位移、垂直位移和相关的速度。
这种装置对第i次转动中测定的点的速度周期模型与参照速度的周期模型，特别是与i-1次，即，紧靠i次之前一次转动中测定的点的速度周期模型进行比较。使用于这种装置内的传感器与轮胎相联系。现已发现，使用至少包含一个位于安装轮胎的轮缘上的传感器的这种装置可以获得更好的测量结果。
发明内容
本发明的第一方面涉及一种在机动车辆行驶期间不断测量轮胎内变形的装置，该装置安装于轮缘上，其特征在于它包括至少一个发射第一直射光束的第一发射体，至少一个接收照度的第一光学传感器，至少一个覆盖于所述轮胎内表面的第一部分上的第一反射元件；所述第一发射体安装于所述轮缘上并能向所述第一反射元件发射所述第一直射光束；所述第一光学传感器也安装于所述轮缘上，并能接收所述第一反射元件反射的第一反射光束，测定与所述第一反射光束相关的第一预选实际参数，提供表示所述轮胎转动一圈期间影响所述轮胎沿所述第一表面部分的变形的信号。
优点是所述第一预选实际参数包括所述第一反射光束的照度。
优选方案是所述装置还包括发出第二直射光束的第二发射体，接收照度的第二光学传感器，覆盖在位于所述第一表面部分附近的所述轮胎所述内表面第二部分上的第二反射元件；所述第二发射体安装于所述轮缘上并能向所述第二反射元件发射所述第二直射光束；所述第二光学传感器也安装于所述轮缘上并能接收所述第二反射元件的第二反射光束，测定与第二反射光束相联系的第二预选实际参数，提供表示所述轮胎转动一圈期间发生于所述第二表面部分与所述轮缘之间距离变化的信号。
按照一个实施例，所述第二预选实际参数包括所述第二反射光束的照度。
按照一种变型，所述第二预选实际参数包括发出所述第二直射光束与接收所述第二反射光束之间的时间，所述第二直射光束具有一定的波长。优点是所述第一和第二光学传感器在运作上是与信息处理装置相联系的，此信息处理装置能通过所述变形信号决定表示所述第一表面上的至少一个点在所述预定方向上位移的信号，能根据所述距离变化的信号修正所述位移信号，并能不受所述距离变化的制约提供所述至少一个点在预定方向上位移的输出信号。优选方案是所述信息处理装置能通过所述距离变化的信号提供对所述轮胎垂直压缩的测定。
本发明的第二方面涉及一种机动车车轮，包括安装于轮缘上的轮胎，其特征在于所述的车轮还包括一个机动车运行中不断测量所述轮胎内变形的装置；所述装置包括至少一个发射第一直射光束的第一发射体，至少一个接收照度的第一光学传感器和至少一个覆盖于所述轮胎内表面的第一部分上的第一反射元件；所述第一发射体安装于所述轮缘上并能向所述第一反射元件发射所述第一直射光束；所述第一光学传感器也安装于所述轮缘上并能接收所述第一反射元件的第一反射光束，测定与所述第一反射光束相关联的第一预选实际参数，提供表示所述轮胎转动一圈期间影响所述轮胎沿所述第一表面部分的变形的第一信号。
优选方案是所述车轮的所述装置还包括发射第二直射光束的第二发射体，接收照度的第二光学传感器，覆盖在位于所述第一表面部分附近的所述轮胎所述内表面的第二部分上的第二反射元件；所述第二发射体安装于所述轮缘上并能向所述第二反射元件发射所述第二光束；所述第二光学传感器也安装于所述轮缘上并能接收所述第二反射元件的第二反射光束，能测定与所述第二反射光束相关联的第二预选实际参数，能提供表示所述轮胎转动一圈期间所述第二表面部分与所述轮缘之间发生的距离变化的第二信号。
按照本发明的装置具有安全和可靠的优点。
现在参照附图中的非限制性举例的实施例说明本发明的特征和优点，这些附图有图1是根据本发明制造的不断测量机动车轮胎内变形的装置的横断面视图；图2是按照图1的覆盖于轮胎内表面的反射元件和与其相关的光点的前视图；图3绘制的是未变形情况下和变形情况下按照图2的反射元件；图4绘制的是按照图2的反射元件的一种变型；图5绘制的是按照图1的装置的一个变型；图6至图9是按照图1绘制的影响轮胎表面部分一个点的变形的曲线图，这些曲线图使用了按照图2的反射元件。
具体实施例方式
图1绘制的是具有胎体2和外胎面3的机动车轮胎1.胎体2具有贴于其上的内衬6，内衬6有内表面4。轮胎1安装于轮缘5上。轮胎1有与之相联系的测量变形的装置20。所述装置包括发射直射光束8的发射器7和接收照度的光学传感器9。所述发射器7和传感器9均固定于轮缘5上并在操作上与轮胎1相联系。
反射元件13采用例如为白色的楔形(图2)或长方条形(图4)或小圆盘形，覆盖于通常为黑色的轮胎1内表面4的部分21上。反射元件13例如通过使用具有与内衬6的弹性模量相似的染色材料进行染色的方法制得，以免产生可能使测量结果不准确的表面张力。
发射体7和传感器9位于反射元件13的对面，轮胎无论以何种状态及何种速度滚动都保持这种相对位置。
发射体7发射已知光强的光束8，照射反射元件13。光学传感器9测定反射元件13反射的光束的照度并发出信号(无线电波)，遥送到以方框15表示的信息处理机。反射光束的照度可能与波长，即与颜色有关或与波长带有关。在第一种情况下，传感器9是彩色照相型的，而且反射元件13与所述内衬的颜色不同。在第二种情况下，反射元件13的反射能力大于表面4的反射能力。
传感器9有一个界限分明的光点16(图2)。“光点”应理解为传感器能在表面4上进行分析的区域。所述光点的面积在15mm2到1600mm2的范围之间。反射元件13位于光点区域内，传感器9发射与反射元件13和光点16的总面积之比成正比的信号。
换言之，传感器9能检测光点表面上的有色位置，能检测出哪部分是黑色，哪部分包含为反射元件13预先选定的颜色，例如白色。
如果所述光点的面积有100mm2，以及如果反射元件的白色表面区为35mm2，传感器9发出其比例限制值的35％的比例模拟信号。如果比例限制值为10伏(相当于100％的白色区域，而无黑色区域)，那么所述传感器发出3.5伏的信号。
传感器9测定的反射束的光强取决于反射元件13所覆盖的表面部分4的变形。
在轮胎的每一转里，反射元件所处的表面区域4都要与地面接触并被压缩。反射元件13发生变形，其楔形或长方条形周期性变形，或变宽或变小，取决于压力和位于传感器9对面光点16内的表面部分4的变形状况。图3显示的是轮胎1在制动状况下楔形反射元件13的变形13a。
轮胎滚动期间，在传感器9的光点16内的表面部分4内，黑色部分面积与反射部分(白色)面积之比是变化的。这种白黑之比的变化为光学传感器9所检测，所述传感器9发射随时间而变化的信号。黑白之比周期性变化的信号在信息处理器15内计算，根据楔形或长方条形反射元件已知的尺寸大小可以从这种信号得出另一种周期信号，所述这种信号表示一个点或预先选定的形成具有周期性变形的反射元件13区域一部分的若干点的纵向和横向(侧向)位移随时间变化的模式。
图5绘制的是装置120，是图1内所绘装置20的变型，相同的部件以相同的标号注记。
装置120除了有发射体7和传感器9之外还包括发送光束11的发射体10和光学传感器12。传感器12可以是能测定照度型的，也可以是能在发射光束的一定波长上测定发射光束与接收光束之间的时间间隔的。发射体10和传感器12也固定于轮缘上并在操作上与轮胎1相联系。
轮胎1的内表面4的一部分22具有覆盖于其上的椭圆形或其它任何适当形状的反射元件14。所述反射元件14的结构与反射元件13的类似。发射体10和传感器12位于反射元件14的对面。轮胎在任何状况下和任何速度滚动都保持这种相对位置。传感器12和传感器9一样发射遥传到信息处理器15的信号(无线电波)。发射体7和10分别发出光束8和11，所述光束的光强和波长是已知的，并分别是发射到反射元件13和14的。光学传感器9测定反射光束的照度，而传感器12或者能测定反射光束的照度或者能根据已知波长测定发射光束与接收光束之间的时间。传感器12用后一种方法测定反射元件14与轮缘5之间的垂直距离。实际上，这一距离变化时，传送的光束倾斜，因而传感器12接收到的反射光束的光强会改变。
由于轮胎进入与地面接触区而受压然后又离开，光点与轮缘5之间的距离是周期性地变化的，传感器9检测的光点的大小随之周期性地变化，鉴于这一情况，在装置120里，传感器9测定的纵向和横向位移信号是通过传感器12发射的信号修正的。光点与轮缘5之间的距离在相当于膨胀的固有半径的值与相当于压缩的小固有半径的值之间变化。
传感器12测定反射元件14反射的光束的光强，而这一光强是根据传播距离变化的，此传感器还发射代表这种距离变化的信号。另一种方法中，传感器12测定发射与接收之间的时间间隔，并根据光束的已知波长，决定距离上的变化。鉴于上述距离变化，信息处理器15使用这种代表距离变化的信号自动地、不断地修正传感器9的校正设定和决定传感器9的光点的大小。
因此，尽管上述距离是变化的，也可以准确测定表面4上点的纵向位移和横向位移。
如果传感器9发出的信号不受反射元件与轮缘之间距离变化的影响，使用图1中所绘的装置20是有利的。图6至图9绘制的是用按照本发明的装置在195/65R15号轮胎上在膨胀压力为2巴，垂直负荷为150千克，速度为每小时30千米情况下测得的结果。
图6绘制的是在自由滚动状态的期间与地面接触区域内衬上一点随时间(秒)发生的纵向位移(毫米)的曲线。
图7绘制的是在制动状态的期间与地面接触区域内衬上一点随时间(秒)发生的纵向位移(毫米)的曲线。制动状态下的运动是以280千克的纵向力和10％的滑行速度下降率进行的。
图8绘制的是在自由滚动状态的期间滑行角为6度时与地面接触区域内衬上一点随时间(秒)发生的侧向位移(毫米)的曲线。
图9绘制的是在自由滚动状态的期间滑行角为0度时与地面接触区域内衬上一点随时间(秒)发生的侧向位移(毫米)的曲线。
距离变化的信号还在信息处理器15中用于提供对轮胎垂直压缩的测定。监测机动车辆的4个轮胎，可以决定正在实施的动作的种类。对机动车辆右侧或左侧的垂直压缩提供车辆转弯种类，即右转弯或左转弯的信息。
车辆左转弯时，负荷从左侧(弯的内侧)车轮移到右侧(弯的外侧)车轮。与直行相比较，右侧轮胎受压缩多些，左侧轮胎受压缩少些。与此类似，在制动时负荷从后轮移到前轮。与沿直线行驶相比较，前轮胎的垂直压缩增加。相反，在加速期间，前轮负荷减轻，后轮的负荷增加。因此，与沿直线行驶相比较，后轮胎的垂直压缩增加。
信息处理器15借助于对上述距离变化的测定决定当前对机动车4个轮胎的垂直压缩并将它与沿直线行驶时以及无动作测定的压缩比较，以便提供转弯种类的信息或正在实施的动作的种类的信息。
权利要求
1.一种在机动车辆行驶期间不断测量轮胎(1)内变形的装置(20；120)，该装置安装于轮缘(5)上，其特征在于所述的装置包括至少一个发射第一直射光束(8)的第一发射体(7)，至少一个接收照度的第一光学传感器(9)，至少一个覆盖于所述轮胎(1)内表面(4)的第一部分(21)上的第一反射元件(13；113)；所述第一发射体(7)安装于所述轮缘(5)上并能向所述第一反射元件(13；113)发射所述第一直射光束(8)；所述第一光学传感器(9)也安装于所述轮缘(5)上，并能接收所述第一反射元件(13；113)的第一反射光束，测定与所述第一反射光束相关的第一预选实际参数，提供表示所述轮胎(1)转动一圈期间影响所述轮胎(1)沿所述第一表面部分(21)的变形的信号。
2.按照权利要求1的装置(20；120)，其特征在于所述第一预选实际参数包括所述第一反射光束的照度。
3.按照权利要求1的装置(20；120)，其特征在于它还包括发出第二直射光束(11)的第二发射体(10)，接收照度的第二光学传感器(12)，覆盖在位于所述第一表面部分(21)附近的所述轮胎(1)所述内表面(4)第二部分(22)上的第二反射元件(14)；所述第二发射体(10)安装于所述轮缘(5)上并能向所述第二反射元件(14)发射所述直射光束(11)；所述第二光学传感器(12)也安装于所述轮缘(5)上并能接收所述第二反射元件(14)的第二反射光束，测定与第二反射光束相联系的第二预选实际参数，提供表示所述轮胎(1)转动一圈期间发生于所述第二表面部分(22)与所述轮缘(5)之间距离变化的信号。
4.按照权利要求3的装置(20；120)，其特征在于所述第二预选实际参数包括所述第二反射光束的照度。
5.按照权利要求3的装置(20；120)，其特征在于所述第二预选实际参数包括发出所述第二直射光束(11)与接收到所述第二反射光束之间的时间，所述第二直射光束具有一定的波长。
6.按照权利要求1和3的装置(20；120)，其特征在于所述第一和第二光学传感器(9，12)在操作上与信息处理装置(15)相联系，能通过所述变形信号决定表示所述第一表面部分(21)上的至少一个点在预定方向位移的信号，能根据所述距离变化的信号修正所述位移信号，并能不受所述距离变化的制约提供所述至少一个点在所述预定方向位移的输出信号。
7.按照权利要求6的装置(20；120)，其特征在于所述信息处理装置(15)能通过所述距离变化信号提供对所述轮胎(1)垂直压缩的测量。
8.一种机动车车轮，它包括安装于轮缘(5)上的轮胎(1)，其特征在于所述的车轮还包括一个机动车运行中不断测量所述轮胎(1)内变形的装置(20；120)；所述装置(20)包括至少一个发射第一直射光束(8)的第一发射体(7)，至少一个接收照度的第一光学传感器(9)和至少一个覆盖于所述轮胎(1)内表面(4)的第一部分(21)上的第一反射元件(13；113)；所述第一发射体(7)安装于所述轮缘(5)上并能向所述第一反射元件(13；113)发射所述第一直射光束(8)；所述第一光学传感器(9)也安装于所述轮缘(5)上并能接收所述第一反射元件(13；113)的第一反射光束，能测定与所述第一反射光束相关联的预选实际参数，能提供表示所述轮胎(1)转动一圈期间影响所述轮胎(1)沿所述第一表面部分(21)的变形的第一信号。
9.按照权利要求8的机动车车轮，其特征在于所述装置(20；120)还包括发射第二直射光束(11)的第二发射体(10)，接收照度的第二光学传感器(12)，覆盖在位于所述第一表面部分(21)附近的所述轮胎(1)所述内表面(4)第二部分(22)上的第二反射元件(14)；所述第二发射体(10)安装于所述轮缘(5)上并能向所述第二反射元件(14)发射所述第二直射光束(11)；所述第二光学传感器(12)也安装于所述轮缘(5)上并能接收所述第二反射元件(14)的第二反射光束，能测定与所述第二反射光束相关联的预选实际参数，能提供表示所述轮胎(1)转动一圈期间所述第二表面部分(22)与所述轮缘(5)之间发生的距离变化的第二信号。
全文摘要
安装于轮缘(5)上不断测量轮胎(1)内变形的装置包括:至少一个发射第一直射光束(8)的第一发射体(7);至少一个接收照度的第一光学传感器(9);至少一个覆盖于所述轮胎(1)内表面(4)的第一部分(21)上的第一反射元件(13、113)。第一发射体(7)安装于轮缘(5)上并能向第一反射元件(13、113)发射第一直射光束(8)。第一光学传感器(9)也安装于轮缘(5)上,并能接收所第一反射元件(13、113)的第一反射光束,测定与第一反射光束相关的第一预选实际参数,提供表示轮胎(1)转动一圈期间影响轮胎(1)沿第一表面部分(21)的变形的信号。
文档编号B60T8/172GK1358146SQ01800038
公开日2002年7月10日 申请日期2001年1月24日 优先权日2000年1月25日
发明者费德里科·曼科苏, 朱塞佩·马特拉西亚 申请人:倍耐力轮胎公司