專利名稱：檢測車胎中的壓力和/或車輛速度的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用來檢測固定在車輛上的充氣車胎中的壓力和/或車 輛速度的系統(tǒng)，具有由負(fù)載傳感器構(gòu)成的矩陣，供應(yīng)力的信號給車輛在矩 陣上移動(dòng)時(shí)由車胎接觸傳感器所施加的力的二維分布圖樣，具有計(jì)算機(jī)， 被編程以使其基于力的分布來確定輪胎壓力和/或速度，與制造的方法或輪 胎和/或車輛的模型無關(guān)，以及用來顯示壓力和/或速度的器件。
背景技術(shù)：
這種類型的用來確定充氣車胎中的壓力的系統(tǒng)在US5 396817中描述。 在這種現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中，描述了力傳感器在水平直線上的排布，車胎在 其上滾動(dòng)。由此該速度可以通過輪胎在負(fù)載傳感器矩陣上運(yùn)行時(shí)信號的上 升沿和下降沿而確定。然而，通過信號邊沿的斜率所測量的速度是輪胎壓 力的函數(shù)而且因胎面花紋因素而非常不精確。
然而，這種現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)沒有考慮到胎面花紋造成的干擾。尤其是， 信號上升沿被輪胎的橫向胎面花紋明顯改變，例如胎面花紋中的橫向凹槽 或?qū)蔷€凹槽，因此必須認(rèn)為該信號的上升沿不再沿著線性路徑前進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是使一種用來確定充氣車胎中的壓力和/或車輛速 度的系統(tǒng)可以得到，其中胎面花紋的影響凈皮盡可能減小。
這個(gè)目的由權(quán)利要求1中所述的系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。該發(fā)明有利的配置在從 屬權(quán)利要求中描述。
該發(fā)明請求保護(hù)的用來確定固定在車輛上的充氣車胎中的壓力和/或 車輛速度的系統(tǒng)包括負(fù)載傳感器矩陣，由力的信號產(chǎn)生力的二維分布圖樣，車輛在該矩陣上移動(dòng)時(shí)，由車胎接觸傳感器而施加的力的二維分布圖 樣，計(jì)算機(jī)，被編程以使其基于力的分布確定輪胎壓力和/或速度，而與制 造方法或者輪胎和/或車輛的;f莫型無關(guān)，以及用來顯示壓力和/或速度的器 件，其特征在于，該矩陣包括至少兩個(gè)負(fù)載傳感器行中的負(fù)載傳感器，這 些負(fù)載傳感器行^v前到后依次排布在前進(jìn)方向上，從而至少有一個(gè)負(fù)載傳 感器行相對于一個(gè)或多個(gè)負(fù)載傳感器行在前進(jìn)方向的橫向上偏移一個(gè)預(yù) 定量。
該預(yù)定量不必小于前進(jìn)方向的橫向上的負(fù)載傳感器的尺寸。 一般來 說，使用在一行上排布的相同的負(fù)載傳感器。
在至少一行負(fù)載傳感器上，負(fù)載傳感器的長度可以大于至少一個(gè)其他 負(fù)載傳感器行中負(fù)載傳感器的長度。由此短的負(fù)載傳感器減少了有高的輪 胎壓力同時(shí)有低負(fù)載時(shí)所要花費(fèi)的補(bǔ)償努力。用長的傳感器，更有效地?fù)?平這些橫向凹槽。
總的說來有利的是將較短的負(fù)載傳感器提供給多個(gè)行，盡管所需的負(fù) 載傳感器的數(shù)量由此增加而且系統(tǒng)成本上升。另一方面，該系統(tǒng)還產(chǎn)生更 多有用的信息。
該發(fā)明請求保護(hù)的測量原理，從物理的角度，是有可能達(dá)到的最長的 傳感器表面積和有可能達(dá)到的最短的傳感器表面之間的折衷方案，希望取 得最長的傳感器表面積是因?yàn)樗钚』颂ッ婊y效應(yīng)。輪胎在縱向上有 高氣壓和低負(fù)載的接觸長度只是很短的。如果不提供附加補(bǔ)償，則比傳感 器表面長度短的接觸長度導(dǎo)致明顯的測量不精確。這大大限制了能用的傳 感器長度范圍。
各個(gè)傳感器表面應(yīng)當(dāng)盡可能緊密地?cái)D壓在一起，優(yōu)選為既在前進(jìn)方向 上又在前進(jìn)方向的4黃向上。
傳感器元件偏移排布的結(jié)果是，還可以使各個(gè)傳感器表面比前進(jìn)方向 的橫向上的傳感器之間的實(shí)際距離更寬，而不明顯減小局部分辨率。
總的來說，可以可靠地最小化由胎面花紋的縱向凹槽造成的干擾，因 為可以撫平這些縱向凹槽造成的效應(yīng)。為此目的，用負(fù)載傳感器進(jìn)行大面積覆蓋是最佳的，因?yàn)樵谶@種情況下縱向凹槽不管怎樣都可以檢測。
該發(fā)明講解了 ，其有利的是提供一種計(jì)算機(jī)單元為來自第 一 負(fù)載傳感 器行的信號并為來自第二負(fù)載傳感器行的信號計(jì)算重心，根據(jù)如下公式計(jì)
算
由此ip是位置p處的強(qiáng)度，而且由此重心pt在時(shí)間t處被橫切，并且從第
二負(fù)載傳感器行的重心Pt2和第一負(fù)載傳感器行的重心PU之差，根據(jù)如下
公式確定速度v:
f 2 — ^
然后可以從來自這兩行的信號的時(shí)間差中非常精確地計(jì)算出車輛速 度及其加速度。
從而對于負(fù)載傳感器優(yōu)選的是被同時(shí)或準(zhǔn)同時(shí)讀取。在準(zhǔn)同時(shí)的方法 中，數(shù)據(jù)被讀入得如此之快以至于沒有明顯延時(shí)或測量誤差、或者進(jìn)行恰 當(dāng)?shù)男Ｕ郎y量。
輪胎在每個(gè)傳感器長度上精確的接觸長度可以使用將力的信號轉(zhuǎn)換 成長度單位并減去傳感器長度的速度信息來計(jì)算。要是接觸長度小于傳感 器長度或處于傳感器長度范圍內(nèi)，有利的是進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算。在許多情況下， 線性補(bǔ)償就足夠了。
應(yīng)當(dāng)指出的是速度測量對確定輪胎壓力來說不是絕對必須的。還可以 與其無關(guān)地進(jìn)行。在該發(fā)明請求保護(hù)的用來確定速度的方法中，減少胎面 花紋、徑跡和輪子斜向的效應(yīng)。
微分考慮，尤其是對該信號的上升沿進(jìn)行微分考慮的結(jié)果是，使胎面 花紋的效應(yīng)可見而且被考慮在內(nèi)。
尤其是，胎面花紋深度留下帶有典型圓錐形胎面花紋切口的特征信 號。在較大的胎面花紋深度處，胎面花紋的凹槽非常深且寬并留下在橫向 以及縱向上的高信號水平。隨著胎面花紋深度減小，胎面花紋的凹槽也變得更窄，這減小了信號幅度。由此使胎面花紋深度容易取得。因此該發(fā)明 講解了，計(jì)算機(jī)單元使用力的信號在前進(jìn)方向上和/或前進(jìn)方向的橫向上的 幅度來確定輪胎的胎面花紋深度。
該系統(tǒng)附加的功能性是確定車輛重量。各個(gè)輪胎所需承受的負(fù)載可以 由所測量的輪胎壓力在前進(jìn)距離和輪胎寬度上的積分來確定。車軸載荷或 車輛總載荷通過加和車軸或車輛上各個(gè)車胎的負(fù)載來確定。
該系統(tǒng)一種簡易類型的安裝是其在道路表面上直接放置，在道路表面 處它一般由入口和出口坡道保護(hù)。這種安裝方法可以簡易并快速地進(jìn)行， 雖然它具有車軸的豎直加速度引起的缺陷。尤其是，突然的負(fù)載變化會(huì)發(fā) 生，或者傳感器的部分跳動(dòng)，而且導(dǎo)致測量偏差的增加，此外還導(dǎo)致傳感 器板上負(fù)載的增加和磨損。
尤其是測量系統(tǒng)優(yōu)良的精確性和負(fù)載的最小化可以通過使大地或與 其表面平齊的地板上傳感器板凹陷而取得，以使車軸不必執(zhí)行可由坡道等 造成的這種類型的任何豎直移動(dòng)，并且以便沒有車胎或車軸的干擾振動(dòng)。


下面參照附圖中圖示說明的示范性實(shí)施例更加詳細(xì)地解釋該發(fā)明，附
圖中
圖1示出負(fù)載傳感器矩陣的第一范例，其中第一行中的負(fù)載傳感器在 車輛前進(jìn)方向A上偏離第二行的負(fù)載傳感器；
圖2示出負(fù)載傳感器矩陣的第二范例；以及
圖3示出負(fù)載傳感器矩陣的第三范例；以及
圖4示出負(fù)載傳感器矩陣的第四范例。
具體實(shí)施例方式
在附圖中，前進(jìn)方向由箭頭A表示。第一負(fù)載傳感器行IO，比如包括 1、 3、 5等的行10,相對第二負(fù)載傳感器行20，比如包括2、 4、 6等的行 20，在前進(jìn)方向的4黃向上偏移數(shù)量x。 4侖胎接觸兩行10、 20時(shí)，由車輛速
7度產(chǎn)生的時(shí)間差，由此還可以用來計(jì)算這個(gè)速度。該優(yōu)勢在于所需的傳感 器的數(shù)量僅僅是現(xiàn)有技術(shù)一行中所用的數(shù)量，而且本發(fā)明具有還測量速度 的優(yōu)勢。由此負(fù)載傳感器不是電串聯(lián)而是并聯(lián)連接起來，或者它們必須至 少由計(jì)算機(jī)并行讀取。
傳感器表面必須在彼此相隔某段距離處放置，以便它們不重疊。因此 在傳感器表面之間留有狹窄間隙。
偏移排布使各個(gè)傳感器表面可以放大或擴(kuò)展達(dá)到負(fù)載傳感器之差的
圖2示出由兩個(gè)負(fù)載傳感器行10'、 20'構(gòu)成的矩陣的一個(gè)范例，這些 負(fù)載傳感器既在前進(jìn)方向A上又在前進(jìn)方向的橫向上緊緊擠壓。因此必要 時(shí)在圖1圖示說明的實(shí)施例中出現(xiàn)的狹窄間隙被完全消除而且縱向凹槽的 影響可以測量并補(bǔ)償。
圖3示出負(fù)載傳感器矩陣的一個(gè)范例，其中第一負(fù)載傳感器行IO"和 第二負(fù)載傳感器行20"具有前進(jìn)方向上不同的傳感器長度。結(jié)果，可以大 大減少胎面花紋的影響，而且輪胎有低負(fù)載和高壓的實(shí)際接觸長度可以更 加精確地確定。
圖4示出負(fù)載傳感器矩陣的一個(gè)范例，其中相同傳感器長度的負(fù)載傳 感器有三行10'"、 20"'、 30'"。絕對有利的是提供兩個(gè)或更多個(gè)負(fù)栽傳感器 行。因?yàn)榭色@得大量信息，所以該結(jié)果變得更加可靠。另一方面，該矩陣 還變得更貴。
還可能對負(fù)載傳感器矩陣進(jìn)行其他變型。如果需要大量的信息，還可 以提供四個(gè)或更多個(gè)負(fù)載傳感器行，由此各行中的傳感器長度可以相同或 不同。這些附圖僅僅示出兩行彼此偏移傳感器寬度的一半。還有可能有其 他偏移，例如偏移傳感器寬度的1/4或其任何其他分?jǐn)?shù)。
在以上說明中、圖形中以及權(quán)利要求中公開的該發(fā)明的特征可以認(rèn)為 是該發(fā)明基本的，既分別地又以任何可能的組合方式來實(shí)現(xiàn)該發(fā)明。
權(quán)利要求
1. 用來確定固定在車輛上的充氣車胎中的壓力和/或車輛速度的系統(tǒng)，具有負(fù)載傳感器矩陣，向二維分布圖樣提供力的信號，該圖樣是車輛在該矩陣上移動(dòng)時(shí)，由車胎接觸傳感器而施加的力的分布；計(jì)算機(jī)，編程為使其基于力的分布確定輪胎壓力和/或速度，而與制造方法或者輪胎和/或車輛的模型無關(guān)；用來顯示壓力和/或速度的器件；其特征在于該矩陣包括至少兩個(gè)負(fù)載傳感器行中的負(fù)載傳感器，這些負(fù)載傳感器從前到后依次排布在前進(jìn)方向上，從而至少有一個(gè)負(fù)載傳感器行相對于一個(gè)或多個(gè)負(fù)載傳感器行在前進(jìn)方向的橫向上偏移一個(gè)預(yù)定量。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于該預(yù)定量小于前進(jìn)方向的 橫向上的負(fù)載傳感器的尺寸。
3. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于在至少一個(gè)負(fù)載傳感器行 中，負(fù)載傳感器的長度大于至少一個(gè)其他負(fù)載傳感器行中負(fù)載傳感器的長 度。
4. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于負(fù)載傳感器被同時(shí)或準(zhǔn)同 時(shí)讀耳又。
5. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于提供計(jì)算機(jī)單元，將負(fù)載 傳感器生成的力的信號轉(zhuǎn)換成長度單位，并從力的信號的長度減去相應(yīng)的 負(fù)載傳感器的長度中計(jì)算輪胎在每個(gè)負(fù)載傳感器的表面上精確的接觸長度。
6. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于提供一種計(jì)算機(jī)單元，根 據(jù)來自第一負(fù)載傳感器行的信號以及來自第二負(fù)栽傳感器行的信號分別 計(jì)算重心，根據(jù)如下公式計(jì)算其中Ip是位置p處的強(qiáng)度，由此重心pt在時(shí)間t處被;鏡切，并且從第 二負(fù)載傳感器行的重心Pt2和第一負(fù)載傳感器行的重心Ptl之差，根據(jù)如下7>式確定速度v:
7. 如權(quán)利要求1至6之一所述的系統(tǒng)，其特征在于，如果輪胎的接 觸長度小于一個(gè)或多個(gè)負(fù)載傳感器的長度，則進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算。
8. 如權(quán)利要求1至7之一所述的系統(tǒng)，其特征在于計(jì)算機(jī)單元進(jìn)行 力的信號上升沿的微分分析以檢測并補(bǔ)償輪胎的胎面花紋效應(yīng)。
9. 如權(quán)利要求1至8之一所述的系統(tǒng)，其特征在于計(jì)算機(jī)單元使用 力的信號在前進(jìn)方向上和/或前進(jìn)方向的橫向上的幅度，來確定輪胎的胎面 花紋深度。
全文摘要
一種用來檢測固定在車輛上的充氣車胎中的壓力和/或車輛速度的系統(tǒng)，具有由負(fù)載傳感器組成的排布，這些負(fù)載傳感器將力的信號供應(yīng)給車輛在該排布上移動(dòng)時(shí)由車胎接觸傳感器而施加的力的二維分布圖樣；具有計(jì)算機(jī)，被編程以使其基于力的分布限定輪胎壓力和/或速度，而與制造方法或者輪胎和車輛的模型無關(guān)；以及用來顯示壓力和/或速度的器件，其特征在于這個(gè)由負(fù)載傳感器組成的排布包括至少兩個(gè)從前到后依次排布在前進(jìn)方向上負(fù)載傳感器系列，其中至少有一個(gè)負(fù)載傳感器行相對于一個(gè)或多個(gè)負(fù)載傳感器行在前進(jìn)方向的橫向上偏移一個(gè)預(yù)定的絕對值。
文檔編號G01L17/00GK101523179SQ200780034700
公開日2009年9月2日 申請日期2007年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月19日
發(fā)明者烏爾里希·平厄爾, 馬丁·平厄爾 申請人:萬泰克股份有限公司