专利名称：轮胎压力的调整方法、设备和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及工程机械领域，尤其涉及一种基于载荷变化的轮式工程机械的轮胎压力的调整方法、设备和系统。
背景技术：
在现有技术中，集装箱正面(吊)叉车、装载机、越野轮胎起重机(尤其是未打开支腿、带载行走时)等大型轮式工程机械的整车载荷及载荷分布会随着工作的状态的变化而发生较大变化，随着大型工程机械载荷分布的变化使得大型机械的轮胎载荷也发生着改变。其中，特定的轮胎载荷对应特定的轮胎压力，大型工程机械载荷的多少，决定了轮胎载荷的多少，进一步确定了轮胎内部该承受的压力，只有保证轮胎内压力的正确，才能确保载荷较大的大型机械行驶的安全性。例如对于工作过程中整车载荷或者载荷分布将会发生较大变化的轮式工程机械，当载荷发生改变时，轮胎内承受的压力也需要进行调整。具体地，当大型工程机械的整车载荷增加时，大型工程机械的轮胎的接触地面的面积将增加，在行驶过程中，随之增加轮胎的形式功率，同时将对轮胎的侧向造成磨损，在这种情况下，需要增加轮胎内的压力；当大型工程机械的整车载荷减少时，大型工程机械的轮胎的接触地面的面积将会减少，在行驶过程中，会降低整车行驶的稳定性和舒适性，同时造成轮胎中间部位的磨损，在这种情况下，需要减少轮胎内的压力。此外，在整车载荷固定不变的情况下，对于采用不同行车速度的大型工程机械来说，轮胎内需要承受的压力也不同，如果轮胎内承受大压力不适，将出现爆胎的危险，造成大型工程机械行驶的不安全。在现有技术中，胎压监测及自动调整系统(Tire Pressure Monitoring System,TPMS)技术是一种通过一定的监测手段对汽车轮胎中承受的压力进行实时监测，并根据不同的路况和要求对轮胎的压力进行自动调整的系统。具体地，TPMS技术所采用的胎压控制策略是假设汽车的载荷没有发生改变时，通过监测汽车轮胎压力的变化，或者直接根据行驶的路况、速度等因素的监测对汽车轮胎的压力进行调整。目前，TPMS技术在乘用车上得到广泛应用，但是，TPMS技术将无法满足轮式大型工程机械对轮胎压力进行调整的需要，原因如下由于轮式大型工程机械在工作过程中，整车载荷的变化决定了轮胎压力的变化，一旦采用TPMS技术，忽略了轮式大型工程机械的载荷情况，这样在对轮胎压力进行调整时缺少了必要的判断条件，将导致调整后的结果无法满足轮式大型工程机械的工作需要，出现轮式大型工程机械工作效率低，甚至出现行车危险性系数高等问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种轮胎压力的调整方法、设备和系统，用于解决现有技术中轮式大型工程机械对轮胎压力进行调整无法满足工作需要，使得轮式大型工程机械工作效率较低、且存在较高的行车危险性问题。一种轮胎压力的调整方法，包括根据采集到的工程机械当前的重力载荷信息，计算当前的工程机械各个轮胎所承受的载荷力值以及工程机械的重心位置信息；根据本地存储的工程机械的重心位置信息以及轮胎的所承受的载荷力值与轮胎压力值之间的映射关系，确定各个轮胎在计算得到的工程机械的重心位置信息时所承受的载荷力值对应的轮胎压力值；将确定的任一个轮胎的轮胎压力值与采集到的该轮胎对应的实际轮胎压力值进行比较，并根据比较结果，对该轮胎的实际轮胎压力值进行调整。一种轮胎压力的调整设备，包括计算模块，用于根据采集到的工程机械当前的载荷信息，计算当前的工程机械各个轮胎所承受的载荷力值以及工程机械的重心位置信息；确定模块，用于根据本地存储的工程机械的重心位置信息以及轮胎的所承受的载荷力值与轮胎压力值之间的映射关系，确定各个轮胎在计算得到的工程机械的重心位置信息时所承受的载荷力值对应的轮胎压力值；调整模块，用于将确定的每一个轮胎的轮胎压力值与采集到的该轮胎对应的实际轮胎压力值进行比较，并根据比较结果，对各个轮胎的实际轮胎压力值进行调整。一种轮胎压力的调整系统，包括采集设备，用于采集工程机械当前的载荷信息。调整设备，用于根据采集到的工程机械当前的载荷信息，计算当前的工程机械各个轮胎所承受的载荷力值以及工程机械的重心位置信息，以及根据本地存储的工程机械的重心位置信息以及轮胎的所承受的载荷力值与轮胎压力值之间的映射关系，确定各个轮胎在计算得到的工程机械的重心位置信息时所承受的载荷力值对应的轮胎压力值，将确定的每一个轮胎的轮胎压力值与采集到的该轮胎对应的实际轮胎压力值进行比较，并根据比较结果，向各个轮胎发送包含了调整信息的控制指令；工程机械的各个轮胎设备，用于接收调整设备发送的包含了调整信息的控制指令，利用所述调整信息对自身轮胎的压力值进行调整。本发明有益效果如下本发明实施例通过实时采集工程机械的载荷信息，根据采集到的工程机械当前的载荷信息，计算当前的工程机械各个轮胎所承受的载荷力值以及工程机械的重心位置信息，并根据本地存储的工程机械的重心位置信息以及轮胎的所承受的载荷力值与轮胎压力值之间的映射关系，确定各个轮胎在计算得到的工程机械的重心位置信息时所承受的载荷力值对应的轮胎压力值，将确定的任一个轮胎的轮胎压力值与采集到的该轮胎对应的实际轮胎压力值进行比较，并根据比较结果，对该轮胎的实际轮胎压力值进行调整，这样，使得轮式工程机械在不同载荷下，轮胎对应的轮胎压力也不同，保证了轮式工程机械在工作时轮胎处于较佳的工作状态，提高了轮式工程机械在不同载荷状态下的行车安全性、稳定性和舒适性，也在一定程度上降低了能源消耗，提高了轮式工程机械的工作效率，延长了轮胎的使用寿命。
图1为本发明实施例一的一种轮胎压力的调整方法的流程图；图2为一种工程机械所受外力以及重力的结构示意图；图3为本发明实施例二的一种轮胎压力的调整设备的结构示意图；图4为一种轮胎压力的调整系统的结构示意图。
具体实施例方式为了实现本发明的目的，本发明实施例提供了一种轮胎压力的调整方法、设备和系统，通过实时采集工程机械的载荷信息，根据采集到的工程机械当前的载荷信息，计算当前的工程机械各个轮胎所承受的载荷力值以及工程机械的重心位置信息，并根据本地存储的工程机械的重心位置信息以及轮胎的所承受的载荷力值与轮胎压力值之间的映射关系，确定各个轮胎在计算得到的工程机械的重心位置信息时所承受的载荷力值对应的轮胎压力值，将确定的任一个轮胎的轮胎压力值与采集到的该轮胎对应的实际轮胎压力值进行比较，并根据比较结果，对该轮胎的实际轮胎压力值进行调整，这样，使得轮式工程机械在不同载荷下，轮胎对应的轮胎压力也不同，保证了轮式工程机械在工作时轮胎处于较佳的工作状态，提高了轮式工程机械在不同载荷状态下的行车安全性、稳定性和舒适性，也在一定程度上降低了能源消耗，提高了轮式工程机械的工作效率，延长了轮胎的使用寿命。下面结合说明书附图对本发明各实施例进行详细描述。实施例一如图1所示，为本发明实施例一的一种轮胎压力的调整方法的流程图，所述方法包括步骤101 :根据采集到的工程机械当前的载荷信息，计算当前的工程机械各个轮胎所承受的载荷力值以及工程机械的重心位置信息。在步骤101中，所述采集到的工程机械当前的载荷信息包括工程机械自身的载荷信息(例如轮式工程机械自身的载荷值)、工程机械上工作对象的载荷信息(例如越野轮胎起重机上的臂架所能负担的载荷值)以及工程机械上的配重信息(例如塔式起重机上用来平衡某一运动部件的平衡装置的重量值)等。其中，采集工程机械当前载荷信息的时间可以是在发现该工程机械的载荷发生变化时，也可以是在该工程机械行车路况发生变化时，还可以是周期性的采集，这里对采集的时间不做限定。具体地，首先，根据采集到的工程机械当前的重力载荷信息，计算当前工程机械各个轮胎所承受的载荷力值。第一步，确定工程机械当前起承载作用的轮胎数量n。在工程机械中常见的起承载作用的轮胎是4个，但是也不限于4个，并且一台工程机械中起平衡作用的轮胎的大小是相同的，但是也存在起承载作用的轮胎大小不同的情况。第二步，根据力学平衡原理，建立工程机械的各个轮胎所承受的载荷力值之和与工程机械所受到的至少一个独立重力值之和之间的平衡方程。如图2所示，为一种工程机械所受外力以及重力的结构示意图，所述工程机械所受到的至少一个独立重力值是指工程机械中各个工作对象(例如起重机吊起的重物等)的载荷所受重力值以及工程机械中配重所受重力值。由此可见，工程机械自身在垂直方向上满足受力平衡，可得到力平衡方程
为
权利要求
1.一种轮胎压力的调整方法，其特征在于，包括 根据采集到的工程机械当前的载荷信息，计算当前的工程机械各个轮胎所承受的载荷力值以及工程机械的重心位置信息； 根据本地存储的工程机械的重心位置信息以及轮胎的所承受的载荷力值与轮胎压力值之间的映射关系，确定各个轮胎在计算得到的工程机械的重心位置信息时所承受的载荷力值对应的轮胎压力值； 将确定的每一个轮胎的轮胎压力值与采集到的该轮胎对应的实际轮胎压力值进行比较，并根据比较结果，对各个轮胎的实际轮胎压力值进行调整。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工程机械的载荷信息包括工程机械所受到的至少一个独立重力值； 根据采集到的工程机械当前的载荷信息，计算当前工程机械各个轮胎所承受的载荷力值，具体包括 根据一个承载点K的力矩平衡原理和工程机械的受力平衡原理，得到每一个轮胎所承受的载荷力值F1: (F1, F2, ...,Fi,..., Fn)-1 = [LKi] H) [LKJ] [Gj]， 其中，η为工程机械承受载荷的轮胎的数量，Fi为第i个轮胎所承受的载荷力值，r为工程机械承载的独立重力的个数，Gj为工程机械所受的第j个独立重力值，LKi为地面给第i轮胎的支撑力相对于选择的承载点K的水平力臂，Lkj为第j个独立重力值相对于选择的承载点K的水平力臂，其中，j的取值范围为11，i的取值范围为11。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据采集到的工程机械当前的重力载荷信息，计算当前工程机械的重心位置信息，具体包括 选择一个轮胎作为承载点，确定该承载点距离重心位置的纵向水平距离Lx，和横向的水平距离Ly ； 根据该承载点受力平衡原理，计算出当前工程机械的重心位置信息G (Lx，Ly)； 其中，
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据本地存储的工程机械的重心位置信息以及轮胎的所承受的载荷力值与轮胎压力值之间的映射关系，确定各个轮胎在计算得到的工程机械的重心位置信息时所承受的载荷力值对应的轮胎压力值，具体包括 根据本地存储的轮胎所承受的载荷力值、工程机械的重心位置信息、工程机械行驶速度值以及轮胎的温度值四者与轮胎压力值之间的对应关系，得到在满足计算得到的工程机械的重心位置信息、采集得到的当前工程机械的行驶速度值以及采集到的轮胎的温度值时，各个轮胎所承受的载荷力值对应的轮胎压力值。
5.如权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述将确定的每一个轮胎的轮胎压力值与采集到的该轮胎对应的实际轮胎压力值进行比较，具体包括 将确定的每一个所述轮胎的压力值与采集到的该轮胎的实际轮胎压力值进行作差运算，得到的差值作为调整轮胎压力的调整量。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据比较结果，对各个轮胎的实际轮胎压力值进行调整，具体包括 当计算的差值为正数时，将轮胎的实际压力值增加所述差值； 当计算的差值为负数时，将轮胎的实际压力值减小所述差值的绝对值。
7.一种轮胎压力的调整设备，其特征在于，包括 计算模块，用于根据采集到的工程机械当前的载荷信息，计算当前的工程机械各个轮胎所承受的载荷力值以及工程机械的重心位置信息； 确定模块，用于根据本地存储的工程机械的重心位置信息以及轮胎的所承受的载荷力值与轮胎压力值之间的映射关系，确定各个轮胎在计算得到的工程机械的重心位置信息时所承受的载荷力值对应的轮胎压力值； 调整模块，用于将确定的每一个轮胎的轮胎压力值与采集到的该轮胎对应的实际轮胎压力值进行比较，并根据比较结果，对各个轮胎的实际轮胎压力值进行调整。
8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述工程机械的载荷信息包括工程机械所受到的至少一个独立重力值； 所述计算模块，具体用于根据一个承载点K的力矩平衡原理和工程机械的受力平衡原理，得到每一个轮胎所承受的载荷力值Fi (F1, F2, ...,Fi,..., Fn)-1 = [LKi] H) [LKJ] [Gj]， 其中，η为工程机械承受载荷的轮胎的数量，Fi为第i个轮胎所承受的载荷力值，r为工程机械承载的独立重力的个数，Gj为工程机械所受的第j个独立重力值，LKi为地面给第i轮胎的支撑力相对于选择的承载点K的水平力臂，Lkj为第j个独立重力值相对于选择的承载点K的水平力臂，其中，j的取值范围为11，i的取值范围为11。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于， 所述计算模块，用于选择一个轮胎作为承载点，确定该承载点距离重心位置的纵向水平距离Lx，和横向的水平距离Ly ； 根据该承载点受力平衡原理，计算出当前工程机械的重心位置信息G (Lx，Ly)； 其中，
10.如权利要求7所述的设备，其特征在于， 所述确定模块，具体用于根据本地存储的轮胎所承受的载荷力值、工程机械的重心位置信息、工程机械行驶速度值以及轮胎的温度值四者与轮胎压力值之间的对应关系，得到在满足计算得到的工程机械的重心位置信息、采集得到的当前工程机械的行驶速度值以及采集到的轮胎的温度值时，各个轮胎所承受的载荷力值对应的轮胎压力值。
11.如权利要求7或10所述的设备，其特征在于， 所述调整模块，具体用于将确定的每一个所述轮胎的压力值与采集到的该轮胎的实际轮胎压力值进行作差运算，得到的差值作为调整轮胎压力的调整量。
12.如权利要求11所述的设备，其特征在于， 所述调整模块，具体用于当计算的差值为正数时，将轮胎的实际压力值增加所述差值；当计算的差值为负数时，将轮胎的实际压力值减小所述差值的绝对值。
13.一种轮胎压力的调整系统，其特征在于，包括 采集设备，用于采集工程机械当前的载荷信息； 调整设备，用于根据采集到的工程机械当前的载荷信息，计算当前的工程机械各个轮胎所承受的载荷力值以及工程机械的重心位置信息，以及根据本地存储的工程机械的重心位置信息以及轮胎的所承受的载荷力值与轮胎压力值之间的映射关系，确定各个轮胎在计算得到的工程机械的重心位置信息时所承受的载荷力值对应的轮胎压力值，将确定的每一个轮胎的轮胎压力值与采集到的该轮胎对应的实际轮胎压力值进行比较，并根据比较结果，向各个轮胎发送包含了调整信息的控制指令； 工程机械的各个轮胎设备，用于接收调整设备发送的包含了调整信息的控制指令，利用所述调整信息对自身轮胎的压力值进行调整。
14.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述采集设备包括扭矩传感器、压力传感器、转速传感器和温度传感器，其中 扭矩传感器，用于对工程机械的载荷以及配重载荷进行测量； 压力传感器，用于对工程机械所受的重力值进行测量以及轮胎实际的轮轮胎压力进行测量； 转速传感器，用于对各个轮胎的转动速度进行测量； 温度传感器，用于对轮胎表面的温度进行测量。
全文摘要
本发明公开了一种轮胎压力的调整方法、设备和系统，其主要内容包括实时采集工程机械的载荷信息，根据采集的载荷信息，计算工程机械各个轮胎所承受的载荷力值以及工程机械的重心位置信息，并根据工程机械的重心位置信息以及轮胎的所承受的载荷力值与轮胎压力值之间的关系，确定各个轮胎的轮胎压力值，将确定的每一个轮胎的轮胎压力值与采集到的该轮胎对应的实际轮胎压力值进行比较，并根据比较结果，对该轮胎的实际轮胎压力值进行调整，这样，保证了轮式工程机械在工作时轮胎处于较佳的工作状态，提高了轮式工程机械在不同载荷状态下的行车安全性、稳定性和舒适性，也降低了能源消耗，提高了轮式工程机械的工作效率，延长了轮胎的使用寿命。
文档编号B60C23/00GK102975581SQ20121055506
公开日2013年3月20日 申请日期2012年12月19日 优先权日2012年12月19日
发明者阳鹏, 曾光, 王维金, 曾亚平 申请人:中联重科股份有限公司