用于评估地面的硬度的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于评估地面的硬度的方法，配备有至少一个具有径向刚度k

Method used to evaluate the hardness of the ground

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于评估地面的硬度的方法
本专利技术涉及一种用于评估地面硬度的方法，安装组件在该地面上行驶，该安装组件包括轮胎外胎，该轮胎外胎配备有用于测量该轮胎外胎的变形的装置。
技术介绍
在特定应用场景中，为了调整安装组件的使用条件以适应地面的参数，以免损坏地面和/或安装组件，最重要的是要考虑轮胎外胎压住的地面的硬度，尤其是轮胎外胎。另外，对地面尤其是地面的硬度进行鉴定对于直接或间接利用该信息的任何人(例如，农民)当然变得很重要。在具有沥青或混凝土路面的道路的情况下，道路的结构位于坚固的地基上，以获得一定的刚度，安装组件的标准化的使用条件使地面与安装组件之间的相互作用最小。因此，在这些特定情况下，地面硬度几乎没有什么意义，该地面硬度与相对于外表面的特定厚度的地面的刚度相对应。相反，在称为松散地面的地面的情况下，地面与安装组件之间的相互作用要大得多，例如，在石质轨道、沙质土壤和农田上。重要的是定义这种地面的硬度，以调整安装组件的使用条件，例如，充气压力、承载的载荷或行驶速度，从而一方面在移动功能方面对安装组件的有效性进行优化，另一方面不会改变甚至破坏地面的特性。本专利技术主要针对的是这种类型的应用。土壤或地面是以下三相的集合：气相、液相和固相，其中，三相之间的比例定义了地面的特性。如果土壤对含水量敏感，则土壤会根据其含水量呈现出三种状态，分别为固态、塑性态以及液态。从一种状态到另一种状态的转换决定了对土壤进行作业的容易程度或在该地面的土壤上移动的容易程度。各种实验室测试都可以根据标准NFP94057、利用例如Atterberg极限来确定土壤的含水量敏感性，Atterberg极限能够根据含水量定义三种状态之间的土壤的转换区域。最终，诸如通过根据标准NFP94093评估最优Proctor编号，或者根据NFP94078评估IPI(其代表“IndicePortantImmediat”，瞬时承载指数)来对真实土壤进行的其他标准化测试能够识别给定土壤的含水状态。但是，这些静态测试不容易进行解释。这些静态测试既取决于土壤的性质，又取决于其含水量。第二个参数必然在一年四季之间或更短的时间段之间发生变化。因此，表达了在车辆直接驶过地面(土壤)的时刻即时测量地面(土壤)的硬度的需求。关于地面的硬度的该即时信息使得车辆的使用条件(例如，行驶速度或充气压力)调适为适合地面的特性。此外，地面与轮胎外胎之间的相互作用存在，并且能够通过轮胎外胎的物理参数(例如，接触区域的大小)直接观察出。近年来，为了评估这些物理参数，已经开发出各种装载于轮胎外胎内部的测量装置。例如，EP3031632A2利用运动检测器间接识别与进入和离开接触区域相对应的轮胎的周向方位角。因此，基于局部化的测量来评估接触区域的尺寸。因此，利用轮胎外胎作为与安装组件和地面之间的相互作用有关的物理参数的检测器已经得到展示。然而，没有建立地面的硬度和与轮胎外胎的变形有关的参数之间的联系。本专利技术旨在提出一种方法，该方法通过在针对车辆驾驶员的使用条件下对于车辆的安装组件的轮胎外胎进行测量来即时地测量地面的硬度，而不会降低驾驶员的工作效率。技术定义以下定义适用于随后的内容：-“轴向方向”，沿着运输车辆的长度从车辆的前部到车辆的后部的方向；-“竖直方向”，沿着垂直于地面的方向；-“横向方向”，与竖直方向和轴向方向形成直三面体的方向；-“安装组件”，已安装且处于充气状态的一种装置，其包括至少一个轮胎外胎和一个车轮，该车轮由轮心和轮辋组成。
技术实现思路
本专利技术涉及一种用于评估地面的硬度的方法，配备有至少一个具有径向刚度kradial的安装组件的车辆在该地面上行驶。该安装组件包括具有胎冠、两个胎壁和两个胎圈的轮胎外胎。轮胎外胎配备有对周向曲率敏感且与胎冠对齐定位的传感器。所述用于评估地面的硬度的方法包括以下步骤：-估算对应于与地面接触的轮胎外胎的第一稳态条件的轮胎外胎的曲率值ρA；-将地面相对于安装组件的径向刚度kradial的相对硬度评估为轮胎外胎在第一稳态条件下的曲率值ρA的函数。这里，“对周向曲率敏感的传感器”是指：该传感器传递与在轮胎外胎的周向上与传感器对齐的轮胎外胎的曲率直接或间接相关的物理参数。该传感器配备了用于生成能够被外部系统以模拟方式或数字方式利用的具有足够的空间或时间离散性的信号的所有必要的组件，以生成能够类似方波类型的信号的输出信号。这是一个这样的信号：其横坐标值是车轮的旋转的直接或间接的描述符，而纵坐标值是传感器所观察到的周向曲率的直接或间接描述符。该传感器可以是电阻型的弯曲传感器、对弯曲敏感的压电传感器、连续分量与轮胎外壳的径向加速度成比例的加速度计，或基于机械、电气、磁性或光学测量的传递与轮胎外胎的周向曲率成比例的连续分量的任何其他传感器。这里“配备”的意思是传感器的至少一部分连接到轮胎外胎。并且这里的术语“传感器”是包括有源传感器本身和用于产生可被利用的信号的附加组件的测量装置。这里，“光学传感器”是现有技术中用于通过光学测量来感测轮胎外胎在通过接触区域时其表面的起泡(cloquage)的任何装置。具体地，关于光学传感器，文献EP1820670A1描述了一种解决方案，该解决方案一方面包括经受了轮胎外胎的表面(例如，一部分接触区域)的变形的校准图案。另一方面，测量装置包括联接至视觉装置的照明装置，该照明装置以特定方位角位置安装在安装组件的轮辋上。这里，作为示例，这些照明装置和视觉装置是立体视觉类型的。当校准图案通过接触区域时，该装置能够获得轮胎外胎的表面的起泡的可视化。图案的校准使得能够从其推断出轮胎的表面的周向曲率在位于例如接触区域中的校准图案处。这里，“安装组件的径向刚度”是安装组件的动态刚度，该刚度是通过在标称使用条件下轮胎外胎所经历的运动的弹性域中施加在胎冠的外表面上的径向运动生成的。这些条件具体设定了施加的载荷和充气压力。该动态刚度是在安装组件的车轮中间处观察到的竖直力与在接触区域中以5Hz到50Hz之间的频率范围施加在轮胎外胎的胎冠上的竖直运动之间的比率，在该范围内，安装组件的表现类似于单向弹簧，其对应于远离安装组件的基本模式的测量。所采用的传感器类型能够观察到轮胎外胎的曲率，该曲率会在传感器完全位于接触区域中时变化。该传感器没有试图检测在外胎的过渡区域处的曲率变化，该过渡区域使得从反映与地面接触的类型的状态过渡到反映不与地面接触的类型的状态。当与传感器对齐的轮胎外胎的区域在接触区域中时，仅试图识别所得的轮胎外胎的曲率。来自传感器的信号能够类似于方波类型的信号，利用适当的数学方法能够从该信号中提取出表示方波平稳段的值。该表示平稳段的值反映出轮胎外胎在接触区域中的平均曲率。分离出的方波前沿对应于传感器对过渡区域中轮胎外胎的曲率的测量，该过渡区域在施加到与传感器对齐的安装组件区域上的边界条件方面标记两组稳态条件之间的过渡。通过利用轮胎外胎的曲率值ρA能够评估相对于安装组件的径向刚度的地面的硬度。这是因为该曲率参数不仅取决于轮胎外胎的径向刚度，尤其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于评估地面的硬度的方法，配备有至少一个具有径向刚度k

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170914 FR 17585311.一种用于评估地面的硬度的方法，配备有至少一个具有径向刚度kradial的安装组件的车辆在该地面上行驶，该安装组件包括具有胎冠、两个胎壁和两个胎圈的轮胎外胎，该轮胎外胎配备有对周向曲率敏感并且与胎冠对齐定位的至少一个传感器，所述方法包括以下步骤：
-估算对应于与地面接触的轮胎外胎的第一稳态条件的轮胎外胎的曲率值ρA；
-将地面相对于安装组件的径向刚度kradial的相对硬度评估为轮胎外胎的曲率值ρA的函数。


2.根据前述权利要求所述的用于评估地面的硬度的方法，其包括以下步骤：
-估算对应于不与地面接触的轮胎外胎的第二稳态条件的轮胎外胎的曲率值ρB；
-将地面相对于安装组件的径向刚度kradial的相对硬度评估为轮胎外胎的曲率值ρA和曲率值ρB的函数。


3.根据前一权利要求所述的用于评估地面的硬度的方法，其包括以下步骤：
-将相对曲率C创建为与地面接触或不与地面接触的轮胎外胎的曲率的比率ρA/ρB；
-将地面相对于安装组件的径向刚度kradial的相对硬度评估为相对曲率C的函数。


4.根据前一权利要求所述的用于评估地面的硬度的方法，其包括以下步骤：
-通过应用以下公式来评估地面相对于安装组件的径向刚度kradial的相对硬度，其中，参数α、参数β1和参数β2是取决于安装组件的系数，P是安装组件的充气压力：





5.根据前述权利要求中的任一项所述的用于评估地面的硬度的方法，其中，通过施加安装组件的标称使用条件，轮胎外胎限定出接触区域，该接触区域在安装组件的轴向方向上具有尺寸Ladc，所述至少一个传感器在每次测量时评估包括在尺寸Ladc的10％至80％之间的长度上的平均周向曲率。


6.根据权利要求5所述的用于评估地面的硬度的方法，其中，通过轮胎外胎限定出在安装组件的横向方向上具有尺寸ladc的接触区域，所述至少一个传感器在每次测量时评估包括在宽度ladc的10％至80％之间的宽度上的平均周向曲率。


7.根据前述权利要求中的任一项所述的用于评估地面的硬度的方法，其中，所述传感器测量在径向刚度方面均匀的与地面接触的轮胎外胎的胎冠的区域的平均曲率。


8.根据前一权利要求所述的用于评估地面的硬度的方法，其中，所述传感器测量与轮胎外胎的胎面花纹元素对齐的胎冠的区域的平均曲率。


9.根据前述权利要求中的任一项所述的用于评估地面的硬度的方法，其中，在轮胎外胎的边界条件方面估算对应于第一稳态条件和第二稳态条件的曲率值包括以下...

【专利技术属性】
技术研发人员：PA·贝古，A·帕蒂勒，JM·瓦舍朗，O·布哈迪达，
申请(专利权)人：米其林集团总公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR