用于估算車輛輪胎承受的動力載荷的方法技術

本發明專利技術涉及一種用于估算在給定期間內行駛的車輛輪胎承受的動力載荷的方法，包括在所述期間過程中在每個壓力測量點處測量壓力，確定在每個時間間隔內經受恒定且已知的載荷的同一輪胎的稱為參比壓力的壓力，并通過測量壓力與稱為參比壓力的壓力之間的差以及通過預先設計的將載荷變化與壓力變化相關聯的輪胎模型計算載荷變化。本發明專利技術也提出了一種用于估算輪胎承受的載荷的方法。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種用于估算在給定期間內行駛的車輛輪胎承受的動力載荷的方法。本專利技術也提出了一種用于估算所述輪胎承受的載荷的方法。盡管不局限于這種應用，但本專利技術將更具體地參考旨在安裝至翻斗車類型車輛的輪胎進行描述。翻斗車為旨在運載重載荷的在采石場或礦山行駛的一種“推土”設備。
技術介紹
這些車輛通常具有轉向前軸總成和后軸總成，所述轉向前軸總成包括兩個轉向輪，所述后軸總成通常為剛性的，并包括在每一側成對安置的四個從動輪。車軸總成定義為具有地面接觸的提供車輛的固定結構的元件總成。在這種車輛，尤其是旨在用于運輸載荷的在礦山或采石場使用的那些車輛的情況中，進入的問題以及對生產率的要求迫使這些車輛的制造商增加車輛的承載能力。于是車輛變得日益增大，因此本身變得日益沉重，并能夠運輸日益沉重的載荷。這種車輛的當前的質量可能高達數百噸，待運輸的載荷也同樣如此，總體質量可能高達600噸。由于車輛的承載能力與輪胎的承載能力直接相關，因此輪胎設計必須適合這些演變，以提供能夠滿足使用需要的輪胎。因此希望具有對使用這些輪胎具有更好的理解，特別是具有對在使用中這些輪胎必須承受的載荷的更好理解。這些載荷首先與被運輸的載荷相關，其次與車輛的使用相關，更特別地與地面性質以及所述輪胎采用的路線道路相關。對這些載荷認識可以更好地理解輪胎所承受的損壞的起源，并甚至可以協助實際輪胎設計。具體而言，當前的需求仍然是導向為增加這些機器的承載能力，上文所列的各種參數引導輪胎設計者尤其考慮到這些輪胎的用途來優化所述輪胎。已使用各種方法來確定由車輛的每個輪胎承受的載荷。目前使用的第一種方法為測量車輛的懸架元件中的壓力。該壓力與懸架元件承受的載荷直接相關。然而，在這些懸架元件內的摩擦和阻尼歪曲了對實際承受的載荷，特別是動力載荷的估算。此外，特別是就后軸總成而言，由于在底盤的任一側上存在雙輪，因此幾乎不可能精確限定各個輪胎之間的載荷分布。另一用于確定由輪胎承受的載荷的已知方法為例如使用超聲或甚至激光測距儀測量底盤高度，并由此推導所述輪胎的下沉量，所述下沉量與載荷和壓力直接相關。如果充氣壓力已知，如果輪胎沿著平地行駛，則這種測量實際上為載荷的反映。然而，沿著由松散地面組成的軌道和/或沿著有車轍或多石的軌道行駛完全破壞了測量的數據分析。具體而言，由于這些裝置通常以偏移的方式位于輪胎側面，因此測量被地面高度的局部變化歪曲。此外，這種測量的使用非常棘手，因為測量系統對測量條件敏感，且特別是灰塵和溫度可能歪曲測量。另一方法為考慮可將充氣空氣比作理想氣體，因此滿足關系式p. V=n. R. T，所述關系式將壓力P、體積V和溫度T之間的關系形式化，η為氣體摩爾數，R為理想氣體的通用氣體常數。與輪胎承受的載荷相關的輪胎下沉量導致輪胎內部體積的變化。因此輪胎中的壓力和溫度的測量有可能推導其體積的變化，因此推導輪胎承受的載荷的變化。已發現將溫度傳感器插入輪胎腔體不總是簡單的，特別是由于閥門的曲率。自傾車輪胎的尺寸導致輪胎腔體內溫度的不一致。特別地，存在與這些輪胎的使用相關的相對較大的空氣溫度梯度。在一方面，在靜止階段過程中，空氣無法持續被擾動，在另一方面，存在接近輪輞和輪胎的極顯著的熱交換。因此本專利技術人自己設定如下目標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確和/或更易于進行的對行駛過程中輪胎承受的載荷的估算。
技術實現思路
根據本專利技術，該目的已通過使用用于估算在給定期間內行駛的車輛輪胎承受的動力載荷的方法而實現，其中在所述期間過程中測量壓力，在每個壓力測量點確定在每個時間間隔下經受恒定且已知的載荷的同一輪胎的壓力(稱為參比壓力)，并在每個壓力測量 點，由測量壓力與參比壓力之間的差以及由預先設計的將載荷變化與壓力變化相關聯的輪胎模型來計算載荷變化。在本專利技術的含義中，將動力載荷比作在行駛過程中輪胎經受的載荷變化。時間間隔有利地對應于車輛的裝載狀態，因此對應于由每個輪胎運載的恒靜載荷。在本專利技術的含義中，靜載荷為車輛靜止在平地時輪胎承受的載荷。考慮到輪胎內的壓力變化首先與輪胎承受的載荷變化相關，其次與充氣空氣的溫度變化相關，本專利技術人已能夠省略測量溫度，并僅測量壓力以確定輪胎承受的動力載荷。本專利技術人已能夠證明，充氣空氣的壓力和溫度變化頻率取決于如下因素而變化充氣空氣的壓力和溫度變化是否是由于與輪胎或甚至輪輞的熱交換，或者充氣空氣的壓力和溫度變化是否是由于由輪胎行駛所導致的載荷變化。具體而言，本專利技術人已能夠證明低頻率變化是由于與輪胎和輪輞的熱交換的加熱。輪胎的加熱是由于制造輪胎的材料的滯后現象，因此是由于在行駛過程中置于這些材料上的應力。輪輞的加熱是由于存在于車輪中的制動和變速器裝置。考慮到輪胎和輪輞的高的熱慣性，與這些現象相關的與充氣空氣溫度和壓力變化相關的頻率遠低于1Hz。此外，本專利技術人已能夠證明，與載荷變化相關的壓力變化通常以I至2Hz或更高的量級的頻率發生，所述載荷變化對應于當輪胎腔體恢復至其初始體積時在偏轉或者膨脹時充氣空氣的壓縮。根據本專利技術，使用在所述期間過程中壓力的測量來確定經受每個時間間隔恒定且已知的載荷的輪胎的參比壓力。已顯示各種頻率的事實使得本專利技術人設想，在所述期間中處理所測得的信號，以消除載荷變化的影響，并因此在每個點限定參比壓力，所述參比壓力為在測量期間內的溫度變化的結果，并因此對應于在恒定載荷下的輪胎的使用。接著，已知在每個壓力測量點的該參比壓力，有可能計算測量壓力與確定的參比壓力之間的壓力變化。最后，使用預先設計的將載荷變化與相對于已知初始態的壓力變化相關聯的輪胎模型，有可能確定輪胎承受的動力載荷。取決于通過模型的方式建立的載荷變化與壓力變化之間的關系，所獲得的平均載荷可能不同于已知靜載荷。如果發生這種情況，則必須校正總體參比壓力，并重復壓力變化計算和載荷變化計算。根據本專利技術的一個優選實施方案，通過調節每個壓力測量時間間隔的測得信號的多項式來確定經受在每個時間間隔恒定的載荷的同一輪胎的參比壓力。這種實施方案使得有可能簡單地省略最高頻率變化，僅強調由源自制造輪胎或車輪的材料的溫度變化所導致的低頻率壓力變化。在每個時間間隔恒定的載荷對應于在每一個這些時間間隔過程中當車輛在平地上靜止時輪胎所承受的載荷。在每個時間間隔恒定的所述載荷例如通過在每個時間間隔對每個輪胎進行稱重而已知，或者可通過與懸架元件相關的承載估算裝置而得到。根據本專利技術的其他實施方案，經受恒定載荷的同一輪胎的參比壓力可以使用任何其他類型的信號處理(如濾波器)而確定。有利地根據本專利技術，無論所用的信號處理為何，該處理使用計算機和計算機程序進行。對于根據本專利技術的優選，輪胎模型為圖形系統和/或數值模型。預先必須已設計這種輪胎模型，所述輪胎模型有可能計算輪胎承受的載荷變化，所述載荷變化對應于在受控溫度條件下由測量壓力與相應的參比壓力之間的差所確定的壓力變化。這些受控溫度條件有利地基于恒定輪胎和輪輞溫度使用模型獲得。有利地再次根據本專利技術，輪胎模型在類似于用于測量的地面上確定，從而顯著地有可能考慮到可能影響壓力變化的輪胎下方的地面的任何變形，特別是在松散地面的情況中。根據本專利技術的一個可選擇的形式，由于循環使用例如翻斗車類型的車輛，測量期間至少包括接續的(相繼的)未裝載時間間隔和裝載行駛時間間隔。根據本本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：V·萊米尼爾，
申請(專利權)人：米其林集團總公司，米其林研究和技術股份有限公司，
類型：
國別省市：