用于从轮胎反偏转区域中的压电测量确定轮胎均匀性参数的系统和方法

用于从轮胎反偏转区域中的压电测量确定轮胎均匀性参数的系统和方法
【专利摘要】本发明提供从在反偏转区域中操作时获得的压电轮胎传感器输出信号确定轮胎均匀性参数的系统和方法，其包括建立将轮胎均匀性参数与压电输出信号相关的传递函数。然后当压电轮胎传感器正在反偏转区域中操作时监测来自两个或更多个压电轮胎传感器的压电输出信号以测量来自每个压电轮胎传感器的电压变化。关联这些输出信号，并且通过将被测量和被关联的压电输出信号电压变化水平应用到被建立的传递函数来确定实际轮胎均匀性参数值。最后将实际轮胎均匀性值作为电子输出提供给用户。
【专利说明】用于从轮胎反偏转区域中的压电测量确定轮胎均匀性参数的系统和方法

【技术领域】
[0001]本主题总体上涉及轮胎传感器和相关的轮胎电子设备，并且更特别地涉及用于从轮胎反偏转区域中的压电测量确定轮胎均匀性参数的基于压电的系统和方法。

【背景技术】
[0002]将电子设备和充气轮胎结构包含在一起可以产生许多实际优点。轮胎电子设备可以包括传感器和其它部件以便获得关于轮胎的各种物理参数的信息，例如温度、压力、轮胎的转数、车辆速度等。这样的性能信息可以有用于轮胎监测和警报系统，并且可以具有作为反馈系统的一部分的潜在用途以调节或控制某些轮胎和/或车辆相关系统。与轮胎结构整合的电子系统所提供的又一潜在能力对应于用于商业车辆应用的财产跟踪和性能表征。
[0003]使用基于压电的技术的传感器已出于各种目的在各种轮胎实施例中使用。例如，压电元件已用于在轮胎内发电。压力传感器已用于在轮胎内充当转数计数器。压电传感器甚至已用于确定偏转、负荷、加速度和其它参数。
[0004]与轮胎性能相关的一个关注的重要参数是轮胎力变化，表征它在径向、横向或前后方向上受到的力的动态行为的轮胎性质。径向力变化常常在轮胎分析中是首要关注的，原因是它提供轮胎均匀性的可量化指示。高速和低速轮胎均匀性指标都已被证明有用于表征由特定轮胎提供的性能和乘坐舒适性。因而，可能期望监测与轮胎关联的轮胎力变化水平以确保轮胎不超过期望阈值限度或轮胎的其它限定标准。另外，轮胎力变化水平可以被监测以确定与轮胎均匀性相关的其它特征，包括但不限于轮胎刚性、厚度变化、径向跳动和其它几何轮胎参数。
[0005]尽管已使用许多基于压电的轮胎传感器，但是仍然需要用于从轮胎反偏转区域中的压电测量确定轮胎均匀性参数、例如轮胎力变化等的稳定且可靠的基于压电的系统和方法。大体上包含如下文中根据本技术提供的所有期望特性的已知设计还未出现。


【发明内容】

[0006]考虑到在现有技术中遇到并且由本主题解决的被识别特征，改进的技术已被开发以从轮胎反偏转区域中的压电测量确定轮胎均匀性参数。
[0007]公开技术的一个示例性实施例涉及一种用于从压电轮胎传感器输出确定轮胎均匀性值的方法。根据这样的方法，电子地建立将轮胎均匀性参数与指定轮胎的压电输出信号相关的传递函数。当压电轮胎传感器正在反偏转区域中操作时监测来自两个或更多个压电轮胎传感器的压电输出信号以测量来自每个压电轮胎传感器的电压变化。反偏转区域包括不与地面接触的轮胎的区域。关联来自两个或更多个压电轮胎传感器的每一个的压电输出信号。通过将被测量和被关联的压电输出信号电压变化水平应用到被建立的传递函数电子地确定实际轮胎均匀性参数值，并且作为电子输出提供被确定值。
[0008]公开技术的另一示例性实施例涉及一种用于确定指定轮胎的轮胎均匀性参数值的压电系统。这样的压电系统大体上包括两个或更多个压电轮胎传感器、存储器、微处理器和可选的输出设备。当轮胎正沿着地面滚动并且支撑负荷时两个或更多个压电传感器配置成生成指示轮胎变形的压电输出信号。存储器存储将轮胎均匀性参数与指定轮胎的压电输出信号相关的传递函数。微处理器接收并且关联来自每个压电轮胎传感器的压电输出信号，并且通过将被测量和被关联的压电输出信号电压变化水平应用到存储在存储器中的传递函数电子地确定实际轮胎均匀性参数值。可选的输出设备将被确定的实际轮胎均匀性参数值作为电子输出中继给用户(例如，音频和/或视觉输出或控制信号输出)。
[0009]公开技术的另外其它实施例涉及包括指令的非临时性计算机可读介质，当被执行时所述指令执行如本文中公开的实施例中的一个或多个中所述的方法。
[0010]不必要在概述部分中说明的本主题的附加实施例可以包括并且结合有在上面概述的实施例中引用的特征、部件或步骤和/或如本申请中另外所述的其它特征、部件或步骤的方面的各种组合。本领域的普通技术人员通过阅览说明书的剩余部分将更好地领会这样的实施例和其它实施例的特征和方面。

【专利附图】

【附图说明】
[0011]在参考附图的说明书中论述了针对本领域的普通技术人员的包括本发明的最佳模式的本发明的完整和能够实现的公开，其中:
[0012]图1提供了在从压电轮胎传感器的电压输出信号确定一个或多个轮胎均匀性参数的方法中的示例性步骤的流程图；
[0013]图2示出根据当前公开技术的示例性轮胎分析系统，包括系统的硬件和软件部件；
[0014]图3示出用于本技术的轮胎分析系统中的示例性轮胎内模块(ITM)的透视图；
[0015]图4示出根据当前公开技术的用于轮胎内模块(ITM)中的示例性多元件压电传感器；
[0016]图5示出根据当前公开系统和方法的包括可以用于测量各种轮胎均匀性参数的反偏转区域的方面的示例性轮胎部分的轮廓图；
[0017]图6提供来自用于轮胎内模块(ITM)中的压电传感器的压电输出信号的示例性图形表示，示出当传感器处于接地印迹区域(cpZone)和反偏转区域(cdZone)中时获得的信号部分之间的一般差异；
[0018]图7提供根据公开技术围绕轮胎的部分圆周测量的轮胎均匀性参数的示例性图形表示；
[0019]图8提供压电输出信号的示例性图形表示，示出由于移动轮胎的接地印迹中的凸出物(cleat)引起的反偏转区域中的被测量应变；以及
[0020]图9提供图8的图形表示的反偏转区域部分的放大图。
[0021]本说明书和附图中的附图标记的重复使用旨在表示本发明的相同或相似的特征、元件或步骤。

【具体实施方式】
[0022]如
【发明内容】
部分中所述，本主题总体上涉及用于从压电输出信号中的电压变化确定轮胎均匀性参数的特征和步骤。在更特定的实施例中，从包括当在反偏转区域中操作时从一个或多个压电传感器测量的电压水平的轮胎参数确定轮胎均匀性参数，例如但不限于径向跳动、不均匀质量分布和径向力变化。可以从基于压电的传感器和/或包含在轮胎中的其它传感器测量和/或计算轮胎参数，然后所述轮胎参数可以被中继到远程位置。
[0023]公开技术的方面的选定组合对应于本发明的多个不同实施例。应当注意在本文中提出和论述的示例性实施例的每一个不应当暗示本主题的限制。作为一个示例性实施例示出或描述的特征或步骤可以与另一实施例的方面组合使用以产生另外的其它实施例。另夕卜，某些特征可以与执行相同或相似功能的未明确提及的类似装置或特征互换。
[0024]现在参考附图，图1提供基于来自在轮胎的反偏转区域中操作的压电轮胎传感器的被测量电压水平确定轮胎均匀性参数的方法100中的示例性步骤的流程图。方法100中的第一示例性步骤102包括电子地建立传递函数，所述传递函数将作为围绕轮胎的径向圆周的方位的函数的一个或多个选定轮胎均匀性参数与来自压电输出信号的电压变化相关。根据公开技术可以被识别用于确定的不同类型的轮胎均匀性参数可以变化。非限定性例子包括尺度或几何变化(径向跳动(RRO)和横向跳动(LRO))、质量变化或不平衡质量分布以及滚动力变化(径向力变化、横向力变化和切向力变化，有时也称为纵向或前后力变化)。
[0025]可以通过在已知旋转速度下操作指定轮胎并且然后从放置在轮胎内的一个或多个压电轮胎传感器俘获(一个或多个)压电输出信号开发如步骤102中建立的传递函数。关注的轮胎均匀性参数也可以在轮胎的若干旋转上被测量使得可以产生可靠模型以限定将压电输出电压对时间与轮胎均匀性参数对围绕轮胎的方位相关的传递函数。一旦已知该传递函数，以后的压电输出信号可以用于动态地确定存在于与轮胎关联的其它操作环境中的轮胎非均匀性。
[0026]仍然参考图1，方法100中的下一步骤104包括当压电轮胎传感器正在反偏转区域中操作时监测来自两个或更多个压电轮胎传感器的压电输出信号以测量来自每个压电轮胎传感器的电压变化。一般而言，反偏转区域是在接地印迹的外部的轮胎的部分。换句话说，反偏转区域(cdZone)是不与地面接触的轮胎的区域，并且接地印迹区域(cpZone)是在操作期间与地面接触的轮胎的区域。因而，对于轮胎的每转，压电传感器将在传感器在接地印迹内时的一部分时间和在传感器在接地印迹的外部并且在反偏转区域中时的大体更长的一部分时间获得测量。
[0027]由于传感器对轮胎扰动、力或轮胎受到的其它均匀性变化的识别的响应，来自正在反偏转区域中操作的压电传感器的信号的测量是有用的。每个传感器能够将沿着安装传感器的轮胎表面(例如，内衬或其它附连接口)的轮胎曲率的局部时间变化形状转换成比例电压。当轮胎正沿着地面或模拟行走轮滚动时轮胎形状的变化在当压电信号处于反偏转区域中时获得的被监测输出信号中是明显的。
[0028]限定轮胎反偏转区域和接地印迹区域的附加方面可以从图5和6领会。参考图5，考虑轮胎500正沿着地面502在如方向箭头504指示的顺时针方向上滚动。定位在轮胎500内的压电传感器可以有效地确定传感器何时进入接地印迹，其对应于位置506处的接地印迹进入位置(cpEntry)。类似地，压电传感器也可以有效地确定传感器何时离开接地印迹，其对应于位置508处的接地印迹离开位置(cpExit)。如由跨度510表示的，针对轮胎的第i转，传感器在接地印迹区域内操作期间的时间(CpTime(i))因此可以被确定为对于指定轮胎转的接地印迹进入和离开时间之间的差，即， tcpTime(i) ^cpExit (i) ^cpEntry (i) ° 由跨度512表示的，针对轮胎的第i转，传感器在反偏转区域内操作期间的时间(cdTime(i))因此可以被确定为指定接地印迹离开时间和下一个轮胎转的接地印迹进入时间之间的时间差，即,tcdTime⑴—tcpEntry(i+l)_tcpExit(i) ° 指定压电传感器在反偏转区域中花费的时间的另一有意义表示对应于在图5中表示为量514的反偏转区域角(cdAngle = Θ )。
[0029]可以通过直接分析原始压电信号确定在一些实施例中使用以帮助确定压电轮胎传感器正在反偏转区域中操作期间的时间的上述时间变量(例如，接地印迹进入和离开时间)。在图6中显示这样的原始信号600的例子，其中信号跨度602表示一个轮胎转，信号跨度604表示传感器正在接地印迹区域中操作期间的轮胎转的示例性部分，并且信号跨度606表示传感器正在反偏转区域中操作期间的轮胎转的示例性部分。在另一例子中，可以通过取压电信号600的一阶导数并且分析这样的一阶导数以确定局部最大和最小值而进行这样的参数的确定。在另一例子中，可以通过取压电信号600的二阶导数并且分析这样的二阶导数以确定二阶导数内的零交叉而进行这样的参数的确定。
[0030]用于测量在步骤104中识别的轮胎参数的硬件设备的例子在图2中表示为轮胎内模块(ITM) 202。ITM202大体上包括当传感器正在反偏转区域中操作时用于获得电压输出信号的压电传感器214，并且可以包含一个或多个不同的压电元件。附加传感器也可以设在ITM202中，例如但不限于可选的压力传感器212和可选的温度传感器210。当确定轮胎均匀性以外的其它参数、例如轮胎负荷等时温度和压力可能是有用的。随后参考图3和4论述用于测量各种轮胎参数的示例性装置的附加方面。
[0031]在图1的方法100的一些实施例中,轮胎可以包括多个压电传感器,每个具有一个或多个压电元件。特别地，一些示例性实施例可以包括每个轮胎中的至少两个压电传感器，其中至少两个压电传感器圆周地分离大约180度使得在某时至少一个压电传感器正在反偏转区域中操作。在另一示例性实施例中，三个压电传感器包括在每个轮胎中，其中三个压电传感器圆周地分离大约120度。在另外的其它示例性实施例中，四个压电传感器包括在每个轮胎中，其中四个压电传感器圆周地分离大约90度。在另外的其它实施例中，提供不必均匀间隔的多个传感器。附加地或替代地，每个压电传感器可以自身包括多个压电元件使得在步骤104中针对轮胎的每个旋转监测多个压电输出信号。
[0032]当多个压电传感器设在每个轮胎中时，方法100包括关联从每个压电元件获得的压电输出信号的附加步骤106。可以通过时移选定的压电输出信号使得它们均可以相对于彼此在适当的时标上被分析而完成来自步骤106的该关联。最后，步骤108然后包括通过将来自步骤104和106的被测量和被关联压电输出信号电压变化水平应用到来自步骤102的被建立传递函数而电子地确定实际轮胎均匀性参数值。步骤102-108中的一个或多个相应地可以发生在ITM202内(例如，微处理器220内)或者可以在从ITM202中继之后在车辆车载系统204的处理部件内或在另一远程位置被确定。被确定的轮胎均匀性参数值然后可以作为电子输出提供给用户。
[0033]现在参考图2，现在提出关于示例性系统的附加细节，所述示例性系统用于执行与基于当轮胎传感器正在轮胎的反偏转区域中操作时获得的压电传感器输出来确定轮胎均匀性参数关联的上述特征和步骤。一般而言，这样的系统200可以包括三种类型的部件，即，轮胎内模块(ITM) 202、车辆车载系统(VOS) 204和输出设备206。尽管在图2中仅仅显示一个ITM202，但是应当领会多个ITM(例如，车辆中的每个轮胎的两个或更多个间隔ITM202)可以被使用，使得关于多个轮胎的信息传递到车辆车载系统204或某个其它中心位置。类似地，尽管仅仅示出一个输出设备206，但是可以使用多个输出设备(例如，用于车辆中的每个轮胎的一个轮胎参数监测灯或多种类型的输出设备、例如显示器、警报、控制信号等)。
[0034]现在参考图2的轮胎内模块(ITM)部件202，这样的设备可以大体上包括多个不同的传感器(例如，温度传感器210、压力传感器212和/或压电传感器214)、用于协调从这样的传感器接收的数据的微处理器220、用于将来自ITM202的信息无线地传输到远程位置的收发器216以及相关联的天线217和用于将操作能量提供给ITM202内的各种电子部件的电源218。压电传感器214优选地包括一个或多个压电元件，所述压电元件配置成当这样的(一个或多个)压电元件整合到的轮胎的一部分受到机械变形时生成电荷。压电传感器214的电输出可以对应于(一个或多个)压电元件的电荷输出的连续信号，因此指示轮胎何时受到增加的负荷水平。例如，如本文中将所述，当每个传感器在反偏转区域中时，可能俘获并且分析压电传感器214的连续原始输出信号以便分析信号的选定部分。
[0035]现在参考车辆车载系统204，这样的系统优选地包括与车辆中的一个或多个ITM无线通信的无线接收器或收发器226和关联天线227。在一些实施例中，两个或更多个ITM202设在每个车辆轮胎中使得V0S204接收来自每个轮胎的信息。通过用不同的识别标签编码不同的轮胎和/或使用用于不同ITM之间的协调通信的已知通信算法，轮胎特定数据可以被识别并且多个ITM之间的可能信号干扰可以被解决。V0S204和除了 ITM202以外的位置之间的附加无线通信可以由无线通信接口 228适应。无线通信接口 228可以能够链接V0S204和中央计算机以便车辆跟踪，或者使用蜂窝设备、无线卡等链接紧急提供商或其它实体。天线217和227之间的无线链接和/或无线通信接口 228和另一远程位置之间的无线链接可以使用各种不同的通信协议，包括但不限于基于蜂窝或RF的传输和/或特定标准、例如蓝牙、Zigbee和WiFi协议等。
[0036]VOS 204也可以包括用于执行本文中所述的许多基于软件的电子计算和确定的微处理器224和关联存储器222。计算/处理器设备224可以适合于通过执行以存储在存储/介质元件222中的计算机可读形式呈现的软件指令用作专用机。当使用软件时，任何合适的编程、脚本或其它类型的语言或语言的组合可以用于执行本文中包含的教导。在其它实施例中，本文中公开的方法可以替代地由硬线逻辑或其它电路执行，包括但不限于专用电路。尽管在图2中仅仅显示一个存储元件222，但是应当领会任何数量的存储或介质元件可以被包括以存储软件指令、数据变量等。各种存储/介质元件可以作为一种或多种有形计算机可读介质的单一或多个部分被提供，例如但不限于易失性存储器(例如，随机存取存储器(RAM，例如DRAM、SRAM等))和非易失性存储器(例如，ROM、闪存、硬盘驱动器、磁带、⑶-ROM、DVD-ROM等)的任何组合或任何其它存储设备，包括磁盘、驱动器、其它基于磁的存储介质、光存储介质等。
[0037]现在参考输出设备206，应当领会被确定的输出参数、特别是根据本技术确定的轮胎均匀性值可以被中继到输出设备206以便与车辆占有者、中央控制站或其它实体的有意义电子通信。在一些例子中，输出设备206对应于监视器或车辆内的其它视觉显示器、传感器或警报、或能够生成特定轮胎负荷值或轮胎负荷与某个或某些阈值水平的比较的音频和/或视觉表示的其它设备。在其它例子中，也可以使用诸如打印机或控制器的输出设备。
[0038]现在参考图3，现在提出示例性ITM的更特定结构细节。在一个示例性实施例中，ITM202包括诸如支撑补片302、压电补片304、第一和第二间隔杆306和308、电子衬底310和多个机电连接312这样的结构元件。
[0039]支撑补片302可以对应于橡胶或其它弹性体材料的大致平面部分。支撑补片302提供用于ITM202的模块化结构并且也提供适合与轮胎的内表面整合的基部。例如，支撑补片302可以使用粘合剂、固化技术或其它合适的手段附连或整合或嵌入轮胎的内表面或内衬。尽管ITM202可以定位在轮胎内的各种位置，其中压电元件将受到各种轮胎应力水平，但是一些例子使用在轮胎胎冠的中心、即沿着轮胎宽度的横向中心线的ITM202的安装位置。支撑补片302与压电包304 —起可以形成有表面，所述表面具有最小化曲率以帮助避免ITM202内的局部疲劳。
[0040]压电包304可以对应于一个或多个压电元件形成于其上的衬底表面。在一个例子中，形成于压电包304的衬底表面上的第一压电元件314被提供以充当压电传感器214，而第二压电元件318形成于压电包304的衬底表面上以充当电源218。由这样的第二压电元件318生成的电流可以被调节并且存储在可再充电电池、电容器或其它能量源内，然后所述可再充电电池、电容器或其它能量源可以联接到诸如温度传感器210、压力传感器212、微处理器220和/或收发器216这样的电子部件以向其供应操作功率。
[0041]第一和第二压电兀件314和318可以对应于各种压电结构，包括但不限于压电晶体、复合纤维结构、压电陶瓷模块或由压电材料制造的其它设备。在这样的元件中使用的压电材料可以包括以下的一种或多种:柏林石，石英，黄玉，电气石族矿物，牙质，正磷酸镓，硅酸镓镧，钛酸钡，钛酸铅，锆钛酸铅(PZT)，铌酸钾，铌酸锂，钽酸锂，钨酸钠，铌酸钠钾，铁酸铋，铌酸钠和聚偏二氟乙烯(PVDF)。在一些特定实施例中，每个压电元件由夹在电极材料(例如，导电材料、例如铜、镍、金、银、铝等)的相对层之间的压电陶瓷材料的单层形成。多个压电元件全部可以封闭在附加保护材料、例如在压电元件的顶部或底部的玻璃纤维的薄壳中。
[0042]在一些实施例中，用于发电的第二压电元件318大于用作传感器的第一压电元件314。在一些实施例中，第二压电元件318的尺寸和使用的材料被选择成产生能够在轮胎操作期间提供至少100 μ J/周期的电能的独立功率元件。一般而言，特别有利的是包括两个独立压电元件使得用于获得反偏转信号的压电元件和其它基于传感器的信息的压电元件可以是独立的并且避免由相同压电元件上的同时能量收集导致的干扰。这样的干扰基于与压电能量收集部件关联的能量存储设备的不可预测电荷状态特别不可预测。因而，压电元件的分离导致增强的信号质量和改善的传感器结果。
[0043]现在参考图4，应当领会压电传感器214的一些实施例可以包括多个压电元件332。为了易于图示，图4仅仅显示在其相对于轮胎400的内表面的最终位置并且也在隔离放大图中的ITM 202的压电传感器部分214。另外，两个压电传感器214a和214b被示出并且由相对于彼此的大约180度的间隔分离。轮胎内的相同或不同间隔位置的更多压电传感器也可以被提供。
[0044]仍然参考图4，每个传感器214中的多个压电元件332布置在衬底334上的大致线性阵列中。轮胎400内的压电传感器214的安装位置可以使得压电元件的线性布置沿着轮胎胎冠的内表面从朝着轮胎400的第一侧壁342的位置横向地或横向拉伸到朝着第二侧壁344的位置。在一些实施例中，压电传感器沿着轮胎的胎冠居中。尽管在图4中显示六个压电元件332，但是应当领会可以提供压电元件的任何数量，例如在二到十(2-10)的范围内的压电元件的数量。
[0045]在一些实施例中，一个或多个压电元件332被提供以与选定胎面肋340或其它胎面特征匹配，使得在整个反偏转区域内的每个胎面肋或胎面特征受到的轮胎非均匀性可以被确定。在一些实施例中，压电传感器214配置成使得一个压电元件332定位在沿着轮胎外部的一部分提供的每个相应胎面肋或特征之下的轮胎的内表面上。在其它实施例中，每隔一个胎面肋/特征或以胎面肋/特征的其它选定组合提供压电元件332。在另外的其它实施例中，以具有离相邻压电元件某个预定距离的间隔提供压电元件332。在其它实施例中，压电元件可以以非线性阵列或矩阵配置(例如，2x2、2x3、2x6、3x9等)进行配置。应当领会这样的压电元件332的预定位置和间隔可以与设在轮胎胎胎冠分内、轮胎侧壁部分内或胎冠和侧壁两个位置的组合内的胎面肋或特征关联。
[0046]通过提供多个压电元件，关于当每个传感器正在反偏转区域中操作时的轮胎的参数的更多信息是可获得的。多个接触-偏转区域信号的该组合提供足以表示轮胎的更大横截面上的轮胎均匀性的信息，原因是这样的参数可以横向地变化。因而，它有时可以提供轮胎曲率和相关力的更详细和精确表示以便更有效地确定轮胎的轮胎均匀性特性。
[0047]现在相应地参考图7-9提出关于在公开技术中使用的每个压电元件、特别是用作当传感器正在反偏转区域中操作时用于监测电压输出水平的传感器的压电元件的输出的附加细节。在公开技术中用作传感器的压电元件生成与它所附连的轮胎的时变形状成比例的电压。当轮胎正在滚动时，在轮胎曲率变化最大处，即在接地印迹的前缘和后缘处，压电应力的变化率最大。取决于压电材料的特定极化，对应于该时变应力的电压信号为正或负。与极性无关，原始压电输出信号将呈现出与在压电元件处施加的时变施加应力的反转相关的电压率的反转。例如，如果压电材料内的拉伸应力生成正电压，则该拉伸应力的释放或沿着相同轴线的压缩应力的施加将生成负电压。
[0048]图7示出标称负荷275/80R22.5轮胎的局部圆周曲率半径(以毫米_mm测量)。反偏转通常是沿着滚动轴线180度从对应于指定负荷和压力的接触中心的半径的变化的量度。在本应用中，指定压电传感器的cdZone是在接地印迹变形的直接影响之外的任何地方。这包括在接地印迹的外部的区域，包括接地印迹进入和离开点。
[0049]当轮胎的负荷随着时间变化时，反偏转必然有变化。例如，在凸出物上滚动的轮胎受到轮胎负荷的瞬时增加，因此影响从压电输出信号观察的cdZone形状的时间签名。压电传感器足够灵敏以针对相当小的负荷扰动检测该cdZone形状变化。由于滚动轮胎的cdZone信号典型地近似为cpZone边缘信号幅度(发生在接地印迹进入和离开点处)的大约百分之五(5%)或更小的量值，因此这帮助将在cdZone中发生的扰动与其它信号源区分开。
[0050]当轮胎正在滚动时的反偏转信号包含对轮胎的行为的若干洞察。图8显示当测试轮胎适度地被加负荷并且以较低恒定速度抵靠行走轮运转时来自安装在示例性测试轮胎的胎冠的中心的单个压电传感器的信号。应当领会当完美均匀轮胎正完美平滑地滚动时，反偏转信号基本反映静态轮胎负荷的情况。该静态负荷在没有凸出物的图8的两个中间轮胎转806中是明显的。当凸出物存在于轮胎转中时，反偏转信号显示例如在信号部分802和804中看到的电压峰值。尽管图8示出可以用于公开信号分析的原始压电输出信号，但是应当领会分析可以替代地在原始压电输出信号的导数(例如，原始输出信号的一阶或二阶导数)上执行。
[0051]用于生成图8的信号的行走轮配备有三个小凸出物。凸出物位置(行走轮方位)和轮胎方位由近程检测器同时记录。凸出物代理组之间的时间或距离(图8中的点线)表示行走轮圆周。轮胎代理信号之间的时间或距离(图8中的虚线)是轮胎的有效滚动圆周。图8中的实线是与代理信号一起由记录示波器俘获的原始压电输出信号。
[0052]图8的反偏转例子和结果信号由三个凸出物的总间隔近似等于接地印迹长度(cpLength)稍稍复杂化，其从图9中的放大图看得更明显。在一些情况下，压电信号可以通过在接地印迹中的凸出物之间或附近下降而消失。甚至具有在附近下降的压电信号的单个凸出物可以使输出信号消失。由于可能涉及该问题，因此本分析的一些实施例可以选择排除围绕接地印迹进入和离开点的接触区域以便信号分析。
[0053]尽管已参考本发明的具体实施例详细地描述了本主题，但是将领会本领域的技术人员在获得前述内容的理解时可以容易地产生这样的实施例的改变、变化和等效替换。因此，本公开的范围仅仅作为例子而不是作为限制，并且本公开不排除包括本领域的普通技术人员将显而易见的本主题的这样的修改、变化和/或添加。
【权利要求】
1.一种方法，其包括: 电子地建立将轮胎均匀性参数与指定轮胎的压电输出信号相关的传递函数； 当压电轮胎传感器正在反偏转区域中操作时监测来自两个或更多个压电轮胎传感器的压电输出信号以测量来自每个压电轮胎传感器的电压变化，其中所述反偏转区域包括不与地面接触的轮胎的区域； 关联来自所述两个或更多个压电轮胎传感器的每一个的压电输出信号； 通过将被测量和被关联的压电输出信号电压变化水平应用到被建立的传递函数电子地确定实际轮胎均匀性参数值；以及 作为电子输出提供所述实际轮胎均匀性参数值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中电子地建立传递函数的所述步骤包括将作为方位的函数的轮胎均匀性参数与来自具有已知旋转速度的指定轮胎的压电输出信号的电压变化相关。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述两个或更多个压电轮胎传感器围绕指定轮胎的圆周均匀地间隔使得在某时至少一个压电轮胎传感器正在所述反偏转区域中操作。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述轮胎均匀性参数包括以下的一项或多项:轮胎力变化、轮胎刚性、轮胎厚度变化和径向跳动。
5.根据权利要求1所述的方法，其中每个压电轮胎传感器正在所述反偏转区域中操作期间的时间被确定为指定接地印迹离开时间和下一轮胎转的接地印迹进入时间之间的时间差。
6.根据权利要求5所述的方法，其中通过识别从所述压电传感器获得的原始信号的二阶导数的零交叉确定所述接地印迹离开时间和接地印迹进入时间。
7.根据权利要求1所述的方法，其还包括在所述电子地确定实际轮胎均匀性参数值的步骤之前将所述压电输出信号传输到远离所述轮胎的位置的步骤。
8.根据权利要求1所述的方法，其还包括从不同于所述两个或更多个压电轮胎传感器的独立压电元件提供用于所述轮胎内的各种电子部件的操作功率的步骤。
9.一种包括指令的计算机可读介质，当被执行时所述指令执行如前述权利要求中任一项所述的方法。
10.一种用于确定指定轮胎的轮胎均匀性参数值的压电系统，其包括: 两个或更多个压电轮胎传感器，当轮胎正沿着地面滚动并且支撑负荷时所述两个或更多个压电传感器配置成生成指示轮胎变形的压电输出信号； 存储器，用于存储将轮胎均匀性参数与指定轮胎的压电输出信号相关的传递函数； 微处理器，用于接收并且关联来自每个压电轮胎传感器的压电输出信号，并且用于通过将被测量和被关联的压电输出信号电压变化水平应用到存储在存储器中的所述传递函数电子地确定实际轮胎均匀性参数值。
11.根据权利要求10所述的压电系统，其还包括输出设备，用于作为电子输出中继被确定的实际轮胎均匀性参数值。
12.根据权利要求1所述的压电系统，其中所述两个或更多个压电轮胎传感器围绕指定轮胎的圆周均匀地间隔使得在某时至少一个压电轮胎传感器正在反偏转区域中操作。
13.根据权利要求12所述的压电系统，其中所述两个或更多个压电轮胎传感器相应地包括多个压电元件，所述多个压电元件设在共同的大致平面表面上并且跨过轮胎胎冠之下的轮胎的内表面横向地安装。
14.根据权利要求12所述的压电系统，其还包括附加压电元件，所述附加压电元件用于为所述压电系统内的选定电子部件发电使得所述两个或更多个压电传感器都不用于在轮胎内发电。
15.根据权利要求12所述的压电系统，其中所述系统包括至少一个轮胎内模块，所述至少一个轮胎内模块包含所述两个或更多个压电轮胎传感器、所述微处理器和无线收发器。
【文档编号】G01M17/02GK104169706SQ201180075889
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2011年12月29日 优先权日:2011年12月29日
【发明者】D·A·韦斯顿 申请人:米其林集团总公司, 米其林研究和技术股份有限公司