用于估算车辆轮胎承受的动力载荷的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于估算在给定期间内行驶的车辆轮胎承受的动力载荷的方法，包括在所述期间过程中在每个压力测量点处测量压力，确定在每个时间间隔内经受恒定且已知的载荷的同一轮胎的称为参比压力的压力，并通过测量压力与称为参比压力的压力之间的差以及通过预先设计的将载荷变化与压力变化相关联的轮胎模型计算载荷变化。本发明专利技术也提出了一种用于估算轮胎承受的载荷的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于估算在给定期间内行驶的车辆轮胎承受的动力载荷的方法。本专利技术也提出了一种用于估算所述轮胎承受的载荷的方法。尽管不局限于这种应用，但本专利技术将更具体地参考旨在安装至翻斗车类型车辆的轮胎进行描述。翻斗车为旨在运载重载荷的在采石场或矿山行驶的一种“推土”设备。
技术介绍
这些车辆通常具有转向前轴总成和后轴总成，所述转向前轴总成包括两个转向轮，所述后轴总成通常为刚性的，并包括在每一侧成对安置的四个从动轮。车轴总成定义为具有地面接触的提供车辆的固定结构的元件总成。在这种车辆，尤其是旨在用于运输载荷的在矿山或采石场使用的那些车辆的情况中，进入的问题以及对生产率的要求迫使这些车辆的制造商增加车辆的承载能力。于是车辆变得日益增大，因此本身变得日益沉重，并能够运输日益沉重的载荷。这种车辆的当前的质量可能高达数百吨，待运输的载荷也同样如此，总体质量可能高达600吨。由于车辆的承载能力与轮胎的承载能力直接相关，因此轮胎设计必须适合这些演变，以提供能够满足使用需要的轮胎。因此希望具有对使用这些轮胎具有更好的理解，特别是具有对在使用中这些轮胎必须承受的载荷的更好理解。这些载荷首先与被运输的载荷相关，其次与车辆的使用相关，更特别地与地面性质以及所述轮胎采用的路线道路相关。对这些载荷认识可以更好地理解轮胎所承受的损坏的起源，并甚至可以协助实际轮胎设计。具体而言，当前的需求仍然是导向为增加这些机器的承载能力，上文所列的各种参数引导轮胎设计者尤其考虑到这些轮胎的用途来优化所述轮胎。已使用各种方法来确定由车辆的每个轮胎承受的载荷。目前使用的第一种方法为测量车辆的悬架元件中的压力。该压力与悬架元件承受的载荷直接相关。然而，在这些悬架元件内的摩擦和阻尼歪曲了对实际承受的载荷，特别是动力载荷的估算。此外，特别是就后轴总成而言，由于在底盘的任一侧上存在双轮，因此几乎不可能精确限定各个轮胎之间的载荷分布。另一用于确定由轮胎承受的载荷的已知方法为例如使用超声或甚至激光测距仪测量底盘高度，并由此推导所述轮胎的下沉量，所述下沉量与载荷和压力直接相关。如果充气压力已知，如果轮胎沿着平地行驶，则这种测量实际上为载荷的反映。然而，沿着由松散地面组成的轨道和/或沿着有车辙或多石的轨道行驶完全破坏了测量的数据分析。具体而言，由于这些装置通常以偏移的方式位于轮胎侧面，因此测量被地面高度的局部变化歪曲。此外，这种测量的使用非常棘手，因为测量系统对测量条件敏感，且特别是灰尘和温度可能歪曲测量。另一方法为考虑可将充气空气比作理想气体，因此满足关系式p. V=n. R. T，所述关系式将压力P、体积V和温度T之间的关系形式化，η为气体摩尔数，R为理想气体的通用气体常数。与轮胎承受的载荷相关的轮胎下沉量导致轮胎内部体积的变化。因此轮胎中的压力和温度的测量有可能推导其体积的变化，因此推导轮胎承受的载荷的变化。已发现将温度传感器插入轮胎腔体不总是简单的，特别是由于阀门的曲率。自倾车轮胎的尺寸导致轮胎腔体内温度的不一致。特别地，存在与这些轮胎的使用相关的相对较大的空气温度梯度。在一方面，在静止阶段过程中，空气无法持续被扰动，在另一方面，存在接近轮辋和轮胎的极显著的热交换。因此本专利技术人自己设定如下目标提供相比于使用之前提及的方法目前可得到的那些估算更精确和/或更易于进行的对行驶过程中轮胎承受的载荷的估算。
技术实现思路
根据本专利技术，该目的已通过使用用于估算在给定期间内行驶的车辆轮胎承受的动力载荷的方法而实现，其中在所述期间过程中测量压力，在每个压力测量点确定在每个时间间隔下经受恒定且已知的载荷的同一轮胎的压力(称为参比压力)，并在每个压力测量 点，由测量压力与参比压力之间的差以及由预先设计的将载荷变化与压力变化相关联的轮胎模型来计算载荷变化。在本专利技术的含义中，将动力载荷比作在行驶过程中轮胎经受的载荷变化。时间间隔有利地对应于车辆的装载状态，因此对应于由每个轮胎运载的恒静载荷。在本专利技术的含义中，静载荷为车辆静止在平地时轮胎承受的载荷。考虑到轮胎内的压力变化首先与轮胎承受的载荷变化相关，其次与充气空气的温度变化相关，本专利技术人已能够省略测量温度，并仅测量压力以确定轮胎承受的动力载荷。本专利技术人已能够证明，充气空气的压力和温度变化频率取决于如下因素而变化充气空气的压力和温度变化是否是由于与轮胎或甚至轮辋的热交换，或者充气空气的压力和温度变化是否是由于由轮胎行驶所导致的载荷变化。具体而言，本专利技术人已能够证明低频率变化是由于与轮胎和轮辋的热交换的加热。轮胎的加热是由于制造轮胎的材料的滞后现象，因此是由于在行驶过程中置于这些材料上的应力。轮辋的加热是由于存在于车轮中的制动和变速器装置。考虑到轮胎和轮辋的高的热惯性，与这些现象相关的与充气空气温度和压力变化相关的频率远低于1Hz。此外，本专利技术人已能够证明，与载荷变化相关的压力变化通常以I至2Hz或更高的量级的频率发生，所述载荷变化对应于当轮胎腔体恢复至其初始体积时在偏转或者膨胀时充气空气的压缩。根据本专利技术，使用在所述期间过程中压力的测量来确定经受每个时间间隔恒定且已知的载荷的轮胎的参比压力。已显示各种频率的事实使得本专利技术人设想，在所述期间中处理所测得的信号，以消除载荷变化的影响，并因此在每个点限定参比压力，所述参比压力为在测量期间内的温度变化的结果，并因此对应于在恒定载荷下的轮胎的使用。接着，已知在每个压力测量点的该参比压力，有可能计算测量压力与确定的参比压力之间的压力变化。最后，使用预先设计的将载荷变化与相对于已知初始态的压力变化相关联的轮胎模型，有可能确定轮胎承受的动力载荷。取决于通过模型的方式建立的载荷变化与压力变化之间的关系，所获得的平均载荷可能不同于已知静载荷。如果发生这种情况，则必须校正总体参比压力，并重复压力变化计算和载荷变化计算。根据本专利技术的一个优选实施方案，通过调节每个压力测量时间间隔的测得信号的多项式来确定经受在每个时间间隔恒定的载荷的同一轮胎的参比压力。这种实施方案使得有可能简单地省略最高频率变化，仅强调由源自制造轮胎或车轮的材料的温度变化所导致的低频率压力变化。在每个时间间隔恒定的载荷对应于在每一个这些时间间隔过程中当车辆在平地上静止时轮胎所承受的载荷。在每个时间间隔恒定的所述载荷例如通过在每个时间间隔对每个轮胎进行称重而已知，或者可通过与悬架元件相关的承载估算装置而得到。根据本专利技术的其他实施方案，经受恒定载荷的同一轮胎的参比压力可以使用任何其他类型的信号处理(如滤波器)而确定。有利地根据本专利技术，无论所用的信号处理为何，该处理使用计算机和计算机程序进行。对于根据本专利技术的优选，轮胎模型为图形系统和/或数值模型。预先必须已设计这种轮胎模型，所述轮胎模型有可能计算轮胎承受的载荷变化，所述载荷变化对应于在受控温度条件下由测量压力与相应的参比压力之间的差所确定的压力变化。这些受控温度条件有利地基于恒定轮胎和轮辋温度使用模型获得。有利地再次根据本专利技术，轮胎模型在类似于用于测量的地面上确定，从而显著地有可能考虑到可能影响压力变化的轮胎下方的地面的任何变形，特别是在松散地面的情况中。根据本专利技术的一个可选择的形式，由于循环使用例如翻斗车类型的车辆，测量期间至少包括接续的(相继的)未装载时间间隔和装载行驶时间间隔。根据本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·莱米尼尔，
申请(专利权)人：米其林集团总公司，米其林研究和技术股份有限公司，
类型：
国别省市：