用于测量运行表面强度的基于轮胎的方法和设备技术

公开用于测量运行表面强度的基于轮胎的方法和设备。一种方法包括测量机器运行的地面条件。所述方法还包括：通过机器中的至少一个传感器测量可旋转地连接到机器的轮胎的加速度值和挠度值中至少之一，其中所述至少一个传感器与所述机器中的控制设备通信；基于所测量的加速度值和挠度值中至少之一通过控制设备确定轮胎滚动的地面条件；基于确定的地面条件通过控制设备确定轮胎的理想形状；以及通过机器中的压力控制器调节轮胎的充气压力以获得轮胎的理想形状。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术整体涉及一种用于确定地面条件的方法，更具体地，涉及一种用于确定地面条件并基于所确定的地面条件调节轮胎形状的方法。
技术介绍
诸如越野车、自卸卡车、材料处理机等机器的运行性能依赖于机器的充气轮胎与地表面之间的接触压力。充气轮胎的内部压力影响接触压力。为了监测充气轮胎的内部压力，有时将压力监测传感器连接到轮胎。与车轮一起运动的传感器测量充气轮胎的内部气压，并且如果内部气压低于特定值则位于车辆内的控制器通知驾驶员。控制器随后将气压调节成特定值。在名称为“TirePressureAdjustment”的美国专利No.8532872(下文称“‘872专利”)中公开了这种压力控制方法的一种示例。‘872专利针对基于胎纹深度数据将运行轮胎压力值调节成确定的轮胎压力值。但是，为了改进机器的运行性能，需要考虑机器运行的地面条件。例如，当地面是硬的时，充气轮胎应具有高接触压力与相对小的接触区域以优化寿命和滚动阻力。相反地，当运行表面是软的时，充气轮胎应具有低接触压力与相对大的接触区域以优化牵引、浮动(flotation)阻力和滚动阻力。充气轮胎中恒定的气压不一定提供机器的最优运行性能。需要通过考虑与充气轮胎和地面之间的接合特性有关的信息来确定充气轮胎的最优运行条件。但是，用于根据轮胎条件来调节轮胎压力的已知系统没有彻底地解决地面条件与轮胎之间的关系。因此，需要一种可以确定充气轮胎与地面之间的各种地面条件并根据确定的地面条件提供最优轮胎状况的系统。
技术实现思路
一方面，本专利技术针对一种方法，所述方法包括：通过机器中的至少一个传感器测量可旋转地连接到机器的轮胎的加速度值和挠度值中至少之一，其中所述至少一个传感器与所述机器中的控制设备通信；基于所测量的加速度值和挠度值中至少之一通过控制设备确定轮胎滚动的地面条件；基于确定的地面条件通过控制设备确定轮胎的理想形状；以及通过机器中的压力控制器调节轮胎的充气压力以获得轮胎的理想形状。另一方面，本专利技术针对一种机器，所述机器包括：定期地测量机器中轮胎的加速度值和挠度值中至少之一的传感器，其中传感器附接到轮胎；通信地连接到传感器的控制设备，所述控制设备能够基于加速度值和挠度值中至少之一确定轮胎滚动的地面条件，并且根据确定的地面条件确定轮胎的理想形状；以及操作地连接到轮胎的压力控制器，其中压力控制器能够调节轮胎的充气压力以获得轮胎的理想形状。又一方面，本专利技术针对一种机器，所述机器包括：用于定期地测量机器的轮胎的加速度值和挠度值中至少之一的装置；用于确定条件的装置，其中所述条件包括轮胎的运行形状、基于加速度值和挠度值中至少之一的地面条件、以及基于确定的地面条件的轮胎的理想形状；以及用于调节轮胎的充气压力以获得轮胎的理想形状的装置。附图说明图1示出根据本专利技术的一个方面的机器的说明性但是非限制性示例。图2示出根据本专利技术的测量系统。图3示出配备有传感器的车轮中的示例性充气轮胎的纵向视图。图4示出充气轮胎和包括支撑轮辋的车轮的截面视图。图5是示出硬表面上轮胎的变形的示例。图6是当在硬表面和软土地上测试轮胎时结果的比较。图7示出在硬表面上获得的加速度数据。图8示出在软土地上获得的加速度数据。图9示出在硬表面和软土地上获得的径向加速度数据的比较。图10示出硬表面上的挠度数据。图11示出软土地上的挠度数据。图12示出当在硬表面和软土地上测试轮胎时挠度数据的比较。图13示出根据本专利技术的确定运行地面条件的步骤的示例性图表。图14是根据本专利技术的调节轮胎形状的步骤的另一示例性图表。具体实施方式在这些非限制性示例中讨论的特定值和构造是可以变化的并且仅用来说明至少一个方面而且不旨在限制其范围。首先参照附图中的图1，说明性但非限制性示例机器1是负载牵引机器，如图所示具有车轮10和与地面接触的轮胎11。说明性但非限制性示例车轮10包括轮胎11。虽然公开了负载牵引机器1，但是本专利技术可应用于通过车轮10的旋转进行运动的几乎任何类型机器。图2示出根据所公开的方面的地面测量系统2。机器1可配备有地面测量系统2。系统2可包括至少一个传感器20和控制设备30。传感器20可附接到图1中的轮胎11以测量轮胎11的运行条件。传感器20可通信地连接到控制设备30。控制设备30可用来确定地面条件、轮胎11的运行形状、以及用于确定的地面条件的轮胎11的理想形状中至少之一。可选地，控制设备30可集成在机器1的电子控制模块(ECM)50中。控制设备30可通信地连接到机器1中的压力控制器40。一方面，压力控制器40可操作地连接到轮胎11。压力控制器40可调节轮胎11的充气压力以获得轮胎11的理想形状。图3示出配备有传感器20的示例性轮胎11的纵向视图。传感器20可附接到车轮10的轮胎11。传感器20能够随着机器1运动测量轮胎11的加速度值和/或挠度值。图4示出包括支撑轮辋12的车轮10的截面视图。车轮10的轮胎11可包括一个或多个胎缘13。胎缘13可由弯曲的(wound)高强度钢制成并且可以是圆形、方形或半矩形。胎缘13可将轮胎11保持在车轮10上并增加侧壁刚度。胎缘13可被接收在轮辋12的肩部中。轮胎11还可包括一个或多个胎体14。胎体14可由径向地从胎缘13到胎缘13的涂有橡胶的织物积层形成。胎体14可为轮胎11提供侧壁区域的强度。轮胎11可具有气密构造，使得轮胎11的内部可通过压力控制器40供应压缩空气。一方面，传感器20可放置在轮胎11的运行表面的内侧上使得传感器20可测量从0°到360°的完整旋转过程中轮胎11的加速度值和/或挠度值。在一些方面中，可将多个传感器20放置在轮胎11的运行表面的内侧的各种位置上，使得每个传感器20可测量加速度值和/或挠度值。可选地，可将控制设备30与传感器20一起放置在轮胎11的运行表面的内侧上。传感器20能够测量轮胎11的各种方向的多个加速度值。例如径向方向，轮胎11的加速度可通过下式获得：等式1加速度＝ω2R其中，ω为旋转轮胎的瞬时角速度，R为轮胎11的半径。等式1可表示径向加速度的通式，其中未考虑重力对轮胎11的影响，轮胎在运行表面上没有变形。传感器20可测量切向和/或径向方向的加速度值。可相对于旋转传感器20确定切向和/或径向方向。如图3和4中所示，传感器20可测量相对于旋转传本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：通过机器中的至少一个传感器测量可旋转地连接到机器的轮胎的加速度值和挠度值中至少之一，其中所述至少一个传感器与所述机器中的控制设备通信；基于所测量的加速度值和挠度值中至少之一通过控制设备确定轮胎滚动的地面条件；基于确定的地面条件通过控制设备确定轮胎的理想形状；以及通过机器中的压力控制器调节轮胎的充气压力以获得轮胎的理想形状。

【技术特征摘要】
2014.06.26 US 14/315,3841.一种方法，包括：
通过机器中的至少一个传感器测量可旋转地连接到机器的轮胎
的加速度值和挠度值中至少之一，其中所述至少一个传感器与所述机
器中的控制设备通信；
基于所测量的加速度值和挠度值中至少之一通过控制设备确定
轮胎滚动的地面条件；
基于确定的地面条件通过控制设备确定轮胎的理想形状；以及
通过机器中的压力控制器调节轮胎的充气压力以获得轮胎的理
想形状。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
通过所述至少一个传感器测量轮胎的切向加速度值。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括：
基于切向加速度值通过控制设备确定地面条件。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括：
通过所述至少一个传感器测量径向加速度值。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括：
基于径向加速度值通过控制设备确定地面条件。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括：
通过控制设备确定三维运行轮胎形状。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括：
通过所述至少一个传感器定期地测量轮胎的加速度值。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括：
通过挠度传感器测量轮胎的挠度值。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括：
通过控制设备确定在轮胎的完整旋转中获得的挠度值的dmax，
以及Δθγ中至少之一，
其中，dmax为最大值，为轮胎的完整旋转过程中挠度递增变化

\t与角位置递增变化的比，为递增变化的最大值，而Δθγ为轮胎
的完整旋转过程中不为零时的旋转距离。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括：
通过控制设...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·L·霍尔萨普尔，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：美国;US