CN113226801B - 用于在行驶时获得负载下的轮胎的变形的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于获得外胎的变形的方法，所述外胎承受负载并以旋转速度W旋转，所述方法包括以下步骤：‑在以旋转速度W行驶时，执行包括与顶点正交的方向上的加速度的幅度的信号获取；‑确定参考加速度；‑识别一系列增量I；‑在I_min与I_b之间对信号进行界定，以构建车轮旋转信号；‑定义第一能量密度S，其是车轮旋转信号和参考加速度的函数，当车轮旋转信号大于阈值A时第一能量密度表示为S⁺，或者相反，表示为S^‑；‑识别由负载产生的外胎的变形量，该变形量是参考加速度和第一能量密度S的函数。

Description

用于在行驶时获得负载下的轮胎的变形的方法

技术领域

本发明涉及一种用于在行驶情况下获得承受负载的车轮轮胎组件的外胎变形的方法。

背景技术

在用于测量车轮轮胎组件的变形的装置和方法的领域中，这些装置和方法主要用于表征由施加的负载引起的外胎的变形的结果。因此，装置和方法致力于主要表征地面上轮胎的印记，也被称为接地面。具体地，该接地面的几何形状或内部的应力分布直接与施加至外胎的负载(可能通过车轮轮胎组件的充气压力实现)相关。

例如，该接地面(其仅表示充气且安装情况下外胎的周缘的最小百分比)对各种参数(诸如地面的宏观粗糙度或地面的不平度)也是高度敏感的。具体地，外胎与地面之间的真正接触区域可以对应于表征地面的宏观粗糙度的压痕特征的顶部。然后，改变外胎中的应力分布，可能对接地面的尺寸产生影响。

另外，在行驶情况下难以实现接地面的尺寸的精确确定。传统上，在行驶期间，利用表示外胎变形的信号来表征接地面。这些表示在观察到的数量上的显著的跃升，从而表明在施加运动的情况下，外胎从自由的环形形状转变为部分压缩的环形形状。具体地，地面会构成外胎上的材料点的施加的移动类型的边界条件。因此，难以识别进入接地面或从接地面离开的准确点。此外，接地面仅代表外胎展开面的一部分，通常在胎面展开面的1/20至1/10之间。为了获得该部分轮胎的精确图像，需要采用变形信号的精细离散化。这需要大量的存储容量，并且至少在接地面的区域中具有高的空间采样频率，这都会消耗大量能量。

现有技术文献WO2017/32466A1是已知的并且公开了一种用于基于安装在轮胎上的加速度计来表征施加到车轮轮胎组件的负载的装置。

本发明涉及这样一种方法，其可以在行驶情况下精确估计外胎的变形而无论道路的性质如何，同时节省测量装置的功率。

发明内容

本发明涉及一种用于获得承受负载的外胎的变形的方法，所述外胎在充气和负载的状态下以旋转速度W旋转。外胎具有胎冠、围绕自然旋转轴线旋转的两个侧壁和两个胎圈以及正中面，正中面和自然旋转轴线之间的交点限定车轮中心。该方法包括以下步骤：

-将至少一个传感器固定在外胎上，至少一个传感器在相对于自然旋转轴线的径向位置R处与胎冠对齐并且能够生成与外胎中的传感器所经历的加速度成比例的至少一个输出信号；

-在以旋转速度W行驶时，获取至少一个第一横坐标信号u，所述第一横坐标信号u至少包括在与胎冠正交的方向上的加速度的幅度；

-确定参考加速度γ^reference，所述参考加速度γ^reference是旋转速度W和至少一个传感器的位置的函数；

-识别与至少一个第一信号的横坐标值u相对应的第一系列增量I，在该横坐标值u处第一信号穿过阈值B。

-在第一增量I_min和第二增量I_max之间界定第一信号，以构建车轮旋转信号Sig^TdR；

-定义至少一个第一能量密度S，所述第一能量密度S是车轮旋转信号Sig^TdR和参考加速度γ^reference的函数，当车轮旋转信号高于阈值A时第一能量密度S表示为S⁺，或者当车轮旋转信号低于或等于所述阈值A时第一能量密度S表示为S^-；

-识别外胎的变形量Def_％，所述变形量Def_％由负载产生，是参考加速度γ^reference和第一能量密度S的函数。

如在现有技术中，需要获得轮胎上的材料点的加速度。在这种情况下，重要的是加速度对应于与胎冠正交的分量，因为该分量是关于外胎变形的关键信息。另外，优选的是，这是材料点的绝对加速度，而不仅仅是如现有技术的某些方法中的围绕连续分量交替变化的交变分量。但是，如果传感器传送的加速度不包括连续分量，则需要人工添加该连续分量作为由径向位置R和旋转速度W产生的离心加速度。优选地，传感器的径向位置R是车轮轮胎组件处于充气但未负载的状态下确定的。接下来，需要利用阈值B在第一信号通过接地面的时刻来界定加速度信号。具体地，如果对于高旋转速度忽略了地球的重力信号，则当传感器通过接地面时，承受负载的外胎在径向方向上的加速度信号将必然趋向于零。因此，第一信号将必须通过阈值。实际上，车轮每转一圈，第一信号将通过该阈值两次。这些通过示意性地对应于进入和离开接地面的区域。这样构建的车轮旋转信号Sig^TdR不一定对应于所有的车轮旋转数量。

接下来，如果车轮旋转信号的持续时间期间的旋转速度的变化较小(即表示小于15％的平均速度)，则将旋转速度W定义为车轮旋转信号的持续时间期间的平均旋转速度。外胎处于恒定速度，这是优选的，因为消除了许多潜在的误差源。因此，无论外胎的旋转速度W是恒定的还是可变的，该方法都有效。参考加速度γ^reference则对应于传感器所经历的离心加速度。

接下来，简单地将来自车轮旋转信号Sig^TdR的加速度的绝对水平与参考加速度γ^reference(其与传感器的径向位置和旋转速度W的大小相关)进行比较，使得能够生成能量密度S。相对于阈值A(其可以例如简单地是参考加速度γ^reference)的车轮旋转信号的幅度潜在地从车轮旋转信号生成正和负变形能量密度的双峰(S⁺，S^-)。因此，该方法仅限定外胎变形能量密度，并根据其相对于阈值A的位置将其分配为两个子集。这些操作易于执行，并且消耗的资源很少。当然，为了具有代表性，该方法从绝对加速度开始，可以容易地与参考加速度γ^reference进行比较，以便识别两种能量密度。

最后，该方法确定外胎的变形作为计算出的能量密度S的函数，该能量密度S在经历参考加速度γ^reference的车轮旋转信号Sig^TdR的持续时间期间进行归一化。因此，变形量Def_％表示支撑外胎的车轮实际旋转一圈的变形能量的归一化。结果，识别了与在行驶情况下承受负载的外胎变形相关的能量不变量。当然，该方法只需要车轮旋转一圈的部分。然而，优选地，车轮旋转数量至少为5，甚至为10，从而可以对结果进行平均，因为这样可以克服信号中的不可预测现象，例如外胎行驶的道路上的障碍物。因此，在工业模式下，从而改善了该方法的精度。

有利地，对大于或等于阈值旋转速度W_seuil的旋转速度W执行第一信号的获取，所述阈值旋转速度W_seuil由以下公式定义：

[公式1]

-其中，Dev是外胎的展开面积。

因此，如果行驶速度W高于阈值，则易于使车轮旋转信号与阈值A分离，并且无论车轮旋转信号Sig^TdR中不可预测的变化(例如，道路的高宏观粗糙度、测量序列中的电磁干扰、外胎中的振动)如何，都是这样。另外，还可以更清晰地识别车轮旋转信号中由重力引起的信号。

根据一个优选的实施方案，利用以下步骤的组合来识别第一系列增量I：

-定义阈值B，其是第一信号的至少一部分的至少一个最大值的函数；

-确定第二横坐标信号u为第一信号的至少一部分和阈值B的函数；

-识别与第一信号和第二信号的至少一部分的横坐标值u相对应的第一系列增量I，在该横坐标值u处第二信号穿过阈值E。

在该实施方案中，仅第一信号用于识别代表传感器通过接地面的通过增量。具体地，如果对于高旋转速度忽略了地球的重力信号，则当传感器通过接地面时，承受负载的外胎在径向方向上的加速度信号将必然趋向于零。该方法提出了构建与第一信号和阈值B相关的第二信号，该第二信号将允许执行基本逻辑和数学运算。

因此，第二信号将必须通过阈值B。实际上，车轮每转一圈，第二信号将通过该阈值两次。通过考虑穿过的情况，来自传感器的第二信号是通过接地面的检测器。由于可以采用粗略的空间离散化，所以对于用于估计外胎的变形的方法，该检测足够好。

为了确定阈值B，提出了在信号的上游部分进行检测以便识别阈值B将依赖的值MAX。具体地，对于消除了地球重力影响的信号，正好在接地面前后的径向加速度连续不断地达到最大值(其是外胎行驶条件的函数)。因此，阈值B将是值MAX的函数，值MAX将根据第一信号和第二信号的离散化近似于该最大值。为了使该方法收敛，关于该值MAX不需要精确。

高度优选地，阈值B是包括在第一信号的至少一部分的至少一个最大值的0.1与0.5之间的值。

优选地，当第二信号获取为第一信号与阈值B之间的差值时，阈值E为零值，或者当第二信号获取为第一信号与阈值B之间的比值时，阈值E为单位值(valeur unité)。

这些是第二信号的两个简单示例，该第二信号允许执行简单且基本的运算，以便识别离散化信号的增量，该增量代表在外胎行驶时传感器通过接地面。

根据另一个实施方案，增量I的识别包括以下步骤：

-构建第二系列增量J，所述第二系列增量J对应于具有连续性和相同奇偶性的增量I的横坐标值u之间的中位数横坐标u；

-在第一增量J_min和第二增量J_max之间构建车轮旋转信号Sig^TdR。

这是对代表通过接地面的增量I的识别进行补充的过程。这次，构建了位于偶数或奇数增量I之间的一系列增量J。具体地，用于识别增量I的方法在车轮每转一圈时给出两个增量，以识别接地面的进入和离开。当以旋转速度W行驶时，外胎的旋转方向保持不变。因此，增量I的奇偶性直接提供了车轮旋转信息。此处的目的是在接地面的相反侧开始车轮旋转信号Sig^TdR。以这种方式，由于径向加速度信号基本上大约为在接地面相反侧的参考加速度，所以该方法的空间离散化的误差不会那么大。可以选择偶数或奇数增量I以确定增量J，然后该增量J将用于界定车轮旋转信号Sig^TdR，将在所有的车轮旋转数量内构建车轮旋转信号Sig^TdR。

有利地，阈值A是参考加速度γ^reference的函数。

阈值A可以区分该方法的正能量密度和负能量密度。

具体地，任何测量信号都具有相关的噪声。可以实时过滤或平滑该信号，但是存在失去信息的风险，特别是有关通过接地面的动态。根据定义，该噪声具有基本为零的平均值。此外，尽管在理论上，它应该对能量密度S⁺和S^-的计算的影响很小或几乎没有影响，但容易干扰S⁺和S^-之间的分类，因此篡改了最终结果。该阈值A的目的是使得车轮旋转信号与参考加速度之间的变化能够分配给一种或另一种能量密度。该阈值A使得可以考虑到由于干扰影响和较差的信号/噪声比而导致的车轮旋转信号的变化，这些干扰影响可能是道路的宏观粗糙度、道路上遇到的隔离障碍物、轮胎的或安装有轮胎的车辆的固有振动、或者测量序列的小电磁故障(这是所使用的电子组件的性质和质量所固有的)的结果。因为车轮旋转信号和参考加速度取决于车轮轮胎组件的旋转速度W以及传感器的径向位置，所以为了避免这些可能对需要的精度产生不利影响的干扰影响，使阈值A取决于参考加速度似乎是明智的。

非常有利地，阈值A是根据以下公式的因子C的函数：

[公式1之二]

A＝C*γ^Reference

优选地，因子C大于或等于0.5且小于或等于0.9。

因子C的该值可以同时区分车轮旋转信号中的正能量密度和负能量密度。具体地，在进入接地面时，车轮旋转信号趋向于零。此外，进入和离开接地面的过渡非常明显，非常快速，并且始终具有大体相同的轮廓。因此，值为0.5意味着将分配给负能量密度S-的测量点的数量不会减少太多，或者分配给S⁺的那些测量点的数量不会增加太多。具体地，该方法的目的是采用不太高的空间离散化。通常，只有非常少的测量点位于过渡区域。结果，如果没有测量点位于对应于C在0.5与0.9之间的选择区域中，则关于值是属于S-还是S⁺的误差最小(如果误差不为零)。如果对于所有特征都利用固定的且与γ^reference成比例的系数C，则它也是可重复的，并且任何可能引起的误差都是可重复的，因此与其他地方定义的参考水平相比是透明的。

相反，C值等于1.0是使得在两种可能的能量密度之间能够对点进行区分的理论值。虽然这在具有最佳条件(其使测量序列中的干扰影响最小化)的光滑地面上是理想的选择。但是最轻微的干扰也可能对结果所需的精度产生影响。

根据第一实施方案，参考加速度γ^reference是至少一个传感器的径向位置R的函数，由以下公式来定义：

[公式2]

γ^refer^ence＝R*W²

如果取消(déportée)数学运算，则可以将参考加速度γ^reference定义为传感器所经历的离心加速度。结果，需要利用传感器的径向位置R和外胎的旋转速度W。

如果外胎的尺寸、外胎的结构的特征以及容纳传感器的电子构件的特征是已知的，则可以通过尺寸比例来确定传感器的径向位置R。另外，径向位置R对应于这样的车轮轮胎组件的情况，其中所述组件充气至充气压力且未负载。

如果已知采集频率，也可以利用另一信号来估计旋转速度W，另一信号例如，旋转脉冲或相同类型的两个波前沿之间的采集点的数目(或相同奇偶性的两个连续增量I)。了解外胎的展开面以及在两个旋转脉冲之间经过的时间提供了对车轮每旋转一圈的旋转速度W的第一次估计。

这是参考加速度γ^reference的第一次估计。

根据第二实施方案，参考加速度γ^reference的确定定义为：包括在属于同一系列的增量中的相同奇偶性的两个增量之间的第一信号的至少一部分的平均值。

在这种情况下，如果通过记录在至少旋转一圈内的整个第一信号来执行运算，则可以反算参考加速度。另外，如果已经根据相关实施方案计算了增量J，则自然会识别出车轮旋转一圈。在利用增量J进行识别的情况下，由于与进入和离开接地面相关的事件的突然性，所以离散化误差可能会更大。

优选地，针对外胎的角位置对车轮旋转信号Sig^TdR进行定相，考虑地球的重力的影响对车轮旋转信号Sig^TdR进行校正Corr。

地球的重力的校正意味着可以使外胎变形的误差最小化，特别是对于低行驶速度W的情况。具体地，当外胎行驶时，传感器围绕自然旋转轴线旋转一圈。由于来自传感器的输出信号与径向加速成比例，所以它将受到地球的重力的影响。在车轮旋转一圈内，地球的重力将产生幅度为g的正弦信号，g是传感器在地球参考系内的高度的函数。因此，需要从车轮旋转信号Sig^TdR中去除该寄生信号Corr，这意味着参考外胎的角度位置来重新校准车轮旋转信号。

当然，外胎的旋转速度W越高，传感器所经历的离心加速度相对于该寄生信号就变得越显著。

根据一个优选实施方案，该方法包括以下步骤：

-将车轮旋转信号Sig^TdR的第一通过数量N^Pas确定为大于车轮旋转信号Sig^TdR的第二增量(J_max，I_max)与第一增量(I_min，J_min)之间的差值的一半的整数部分；

-将车轮旋转信号Sig^TdR的第二通过数量N’^Pas确定为车轮旋转信号Sig^TdR的第二增量(J_max，I_max)与第一增量(I_min，J_min)之间的差值的一半的整数部分；

-如果第一增量(I_min)是对应于第一信号的横坐标u的增量，在该横坐标u处第一信号在向下的方向上穿过阈值B，则所述方法包括以下步骤：

-利用以下公式来识别外胎的变形量Def_％，该外胎承受了负载：

-[公式3a]

-

-否则，所述方法包括以下步骤：

-利用以下公式来识别外胎的变形量Def_％，该外胎承受了负载：

-[公式3b]

-

在这种情况下，确定外胎的变形量Def_％首先需要在车轮旋转信号Sig^TdR中识别传感器通过接地面的通过数量。由于不必在所有的车轮旋转数量内界定车轮旋转信号Sig^TdR，所以N^pas和N’^pas都可以确定。特别地，不需要对超过车轮旋转一圈的信号进行处理，包括车轮旋转的至少一部分的信号(该部分信号包括通过接地面或其补充的部分)就足够了。

接下来，需要确定车轮旋转信号的第一增量I表示进入接地面还是离开接地面。这是通过比较位于车轮旋转信号Sig^TdR的第一增量I之后的第一增量的值并将其与阈值B进行比较来完成的。

最后，可以仅根据负能量密度、或根据正能量密度、或根据两种密度来确定外胎的变形量Def_％。

根据一个具体的实施方案，以恒定的采样频率执行第一信号的获取，并且第一信号的采样的空间离散化小于6度，优选地小于3度，非常优选地小于1度。

例如，如果需要在车轮轮胎组件中估计外胎的变形，则需要将传感器与包括微控制器、存储空间、电池和时钟的电子构件相关联。然后，利用恒定采样频率设想的空间离散化使得能够在微控制器中执行基本运算，从而使电池消耗最小化。另外，车轮每次旋转的60点量级的最小离散化可以限制运算的数量并转移到存储空间。即便如此，对外胎的变形获得的精度是良好的，同时节省了电子构件的电池功率。这意味着只需要存储或转移该方法的中间标量值。

有利地，根据以下公式来定义负能量密度S^-和正能量密度S⁺：

-如果第一增量(I_min)是与第一信号的横坐标u对应的增量，在该横坐标u处第一信号在向下的方向上穿过下限值E，则：

-[公式4a]

-

和

-[公式4b]

-

-否则：

-[公式4c]

-

和

-[公式4d]

-

-其中，N^V是在车轮旋转信号Sig^TdR中离散化的点的总数。

这是从离散化的车轮旋转信号获得每个能量密度的标量值的简单方法。

有利地，利用以下公式来获得参考加速度γ^reference的确定：

[公式5]

-其中，N^V是在车轮旋转信号Sig^TdR中离散化的点的总数。

在参考加速度γ^reference的估计被估算为在车轮旋转有限数内车轮旋转信号的平均值时，这是获得标量的估计的简单且快速的方式。

高度有利地，利用以下公式来确定外胎的变形，该外胎承受了负载：

[公式6]

此外，通过选择以车轮旋转信号的平均值的形式来估计参考加速度γ^reference，通过该相同传感器执行的测量有利地出现在用于计算Def_％的公式的分子和分母中，这意味着由于外部影响，结果对该传感器特性的任何漂移都不敏感。

这是最简单且最基本的形式，其中，通过来自车轮旋转信号的离散化量来识别外胎的变形量。除了由车轮旋转信号的离散化产生的误差之外，两个公式理论上是等效的。

存在第三种可能的公式，该公式涉及通过利用离散化形式的正能量密度S⁺和负能量密度S^-之和除以参考加速度γ^reference的一半来获得通过接地面的数量。

附图说明

在阅读以下说明时，将更好地理解本发明，其涉及应用于充气轮胎的情况。本申请仅经由示例并参考附图给出，其中：

-图1是该方法的第一信号的示例。

-图2示出了车轮旋转信号Sig^TdR以及如何在第一实施方案中识别该信号。

-图3示出了车轮旋转信号Sig^TdR以及如何在另一实施方案中识别该信号。

-图4示出了在以可变旋转速度W行驶时的车轮旋转信号Sig^TdR。

-图5示出了在以旋转一圈内保持恒定的旋转速度W行驶时的车轮旋转信号Sig^TdR。

具体实施方式

为了实现本发明，外胎必须配备有包括传感器、微控制器、时钟、存储空间和能量存储装置的电子构件，以及能够传输和可以接收的射频通信装置。外胎包括：胎冠、围绕自然旋转轴线旋转的两个胎侧和两个胎圈。外胎还包括与两个胎圈等间距的正中面，正中面和自然旋转轴线之间的交叉点限定车轮中心。

传感器在相对于自然旋转轴线固定的径向位置R处，与胎冠、或与肋条型花纹(rib)、或与纵向凹槽对齐地固定至外胎，胎冠、肋条型花纹和纵向凹槽是均匀刚度的区域。传感器能够生成由外胎内部的传感器所经历的、与胎冠正交的加速度成比例的至少一个输出信号。实际上，该传感器可以是单轴传感器，在这种情况下，它需要径向定位。它也可以由多个单轴传感器组成。在这种情况下，需要清楚地识别每个单轴传感器相对于外胎的参考系的方向，以便重新构建正交于外胎的胎冠的加速度。在理想情况下，传感器考虑了加速度的连续分量和交变分量。在仅通过传感器测量交变分量的情况下，该方法的实现将需要人工地构建连续分量。为此，需要实时地识别外胎的旋转速度W，并且需要精确地知道传感器的径向位置R。这是由于将连续分量估计为传感器相对于外胎的自然旋转轴线的离心加速度。如果传感器考虑连续分量，则该传感器可以是利用压变电阻式或压变电容式技术的加速度计。

电子构件由能量存储装置供电，借助于时钟由微控制器控制，并且还植入计算算法，该计算算法可以例如通过利用来自传感器元件的信号来确定轮胎的变形的状态。RF通信传输装置用于发送计算的信息，接收装置用于接收对计算算法的操作指令或使用信息。理想情况下，该电子构件包括其他测量元件(测量例如压力、温度、磨损状态、行进距离等)或与其他测量元件相关，以便可以共享组件并优化运行成本。

在这种情况下，当外胎处于行驶情况时，通过微控制器使传感器运行。当然，可以选择旋转速度W的阈值，超过该阈值则执行传感器输出信号的获取。电子构件具有适合于要执行的分析类型的存储空间。实际上，根据由电子构件制成的用途来预定义该存储空间的容量。微控制器控制存储空间中来自传感器的值的存储。另外，微控制器能够对数量减少的数据执行基本的数学和逻辑运算。如果数学和逻辑运算更复杂，或者如果要操纵的数据量变得很大，则由微处理器来替代微控制器。最后，电子构件由能量存储装置供电。最简单的能量存储装置是使用电池。然而，可以设想能够利用压电元件进行充电的大型电容器。

电子构件的频率范围能够覆盖具有6度以下的空间离散化的宽范围的旋转速度W。根据一个特定的实施方案，采样频率根据需求或响应于诸如例如外胎的旋转速度W的信号而自适应。

可选地，电子构件包含或能够获得外胎的识别。该信息对于选择对电子构件中的计算算法有用的一组数据是有用的。如果电子构件需要获得轮胎的识别或者接收进行测量的命令，则电子构件配备有射频接收装置。这在低频范围内运行，理想地在125kHz的频率运行，从而不受外胎的金属区域产生的干扰以及在车辆中它周围环境产生的干扰的影响。

根据一个具体实施方案，电子构件具有射频传输装置，特别是在超高频(UltraHautes fréquences，UHF)频带，特别是在433MHz或900MHz附近，或者在被称为蓝牙低发射(Bluetooth Low Emission，BLE)频带(为自由频带)。另外，UHF频带可以具有小天线尺寸，使得电子构件更容易地结合到外胎中。

该传输通信可用于将方法数据发送到车辆或车辆外部。可以发送对应于车轮旋转信号的获取的数据串，或者发送将在电子构件中计算出的中间结果。由于数据流不太密集，对于电子构件而言，该第二种传输方式在能量上必然更便宜。现在，射频发送比数学和逻辑运算消耗更多的能量。

图1以灰色示出了第一原始信号1bis，其与以恒定的旋转速度W行驶的重型车辆类型的外胎的胎冠正交的加速度相对应。曲线1bis有规律地且周期性地通过接近于零的值。该周期性现象对应于传感器通过外胎的接地面。根据传感器是进入还是离开接地面，传感器通过轮胎的接地面与外胎的其他部件之间的过渡会在下降沿或上升沿急剧出现。另外，应注意，第一信号1bis在车轮旋转一圈的量级的尺度上跟随载波，第一信号1bis以高于车轮旋转频率的频率围绕该载波振荡。这些振荡对应于来自传感器的第一信号1bis的噪声，该噪声是由包括道路的宏观粗糙度的各种不可预测的影响引起的。

黑色且附图标记为1的曲线表示仅针对地球的重力校正的相同的加速度计信号，并且将它称为校正的第一信号1。这里的校正是正弦的，且该校正被定相到位于接地面的中心的点，即与两个波前沿(其界定信号的值接近于零的那部分)等距的点。可以看出，第一信号1在表征接地面的区域之间更平坦。优选的是，对该校正的第一信号1执行方法的各个步骤。

图2示出了利用第一种方法来检测车轮旋转信号2的方法。根据第一信号1(在该示例中为了更好地解释该示例而进行了校正)，存在由虚线2示出的确定的阈值B。识别出一系列增量I，这些增量是第一信号1穿过虚线2的地方，在实际中对应于传感器(在旋转方面与外胎紧密相关)进入或离开接地面。然后，第一车轮旋转信号2界定在第一增量(在该示例中为I₁)和第二增量(在该示例中为I₆)之间。这里的车轮旋转信号表示在车轮完全旋转略多于两圈内来自传感器的加速度计信号。计数了三次通过接地面N^pas，两次通过接地面的外部N’^pas。因此，需要利用N’^pas来估计正能量密度S⁺，利用N^pas来估计能量密度S^-。

在这种情况下，利用可变的采样频率在第一信号1的一部分上估计了由虚线3表示的阈值B。获得的最大离散化值从第一信号1的该部分提取并命名为MAX。因此，阈值B是值MAX的10％与50％之间的值，并且在该示例中，该值约为50％。

由黑色实线4表示参考加速度γ^reference是通过车轮旋转信号2的平均值计算出的，它限制了相同奇偶性的增量之间的求和，以便观察有限数量的车轮旋转。在这种情况下，选择了采用I₁与I₅之间的奇数增量I，以便识别在大部分的车轮旋转信号2期间的参考加速度γ^reference。同样地，可以在由增量I₂和I₆界定的那部分车轮旋转信号期间计算参考加速度，这将产生相同的结果，相差不超过离散化误差。通过将第一车轮旋转信号的增量u的值进行累加，然后在车轮旋转信号结束时除以第一车轮旋转信号中的增量数量，可以实时地进行估计。当然，车轮旋转信号限于相似奇偶性的增量I之间的车轮旋转信号的一部分。

图3以灰色示出了车轮旋转信号7与第一信号的划界。在这种情况下，第二实施方案被用于该划界。

根据第一信号(在该示例中为了更好地解释该示例而进行了校正)，存在由虚线5示出的确定的阈值B。识别出一系列增量I，这些增量是第一信号穿过虚线5的地方，在实际中对应于传感器(在旋转方面与外胎紧密相关)进入或离开接地面。接下来，在该图中仅考虑奇数增量I，构建了一系列与奇数增量I等距的增量J。这些增量由图3中点的竖直线来识别。

然后，将车轮旋转信号7界定为在第一增量(在该示例中为J₁)和第二增量(在该示例中为J₃)之间。车轮旋转信号7在此表示在车轮完全旋转两圈内来自传感器的加速度计信号。计数了两次通过接地面N^pas，两次通过接地面的外部N’^pas。因此，需要利用N’^pas来估计正能量密度S⁺，利用N^pas来估计能量密度S^-。

在这种情况下，利用可变的采样频率在第一信号的一部分上估计由虚线5表示的阈值B。获得的最大离散化值从第一信号1的该部分提取并命名为MAX。因此，阈值B是值MAX的10％与50％之间的值，并且在该示例中，该值约为50％。

通过第一车轮旋转信号7的平均值来计算由黑色实线6表示的参考加速度γ^reference。通过将增量J1与J3之间的车轮旋转信号的增量u的值求和，然后在车轮旋转信号结束时除以车轮旋转信号7中的增量u数量来实时地进行估计。

该第二实施方案代表了更好的方法，因为在边缘处的车轮旋转信号离散化误差使得在正能量密度S⁺的计算中仅有较小的变化。

图4示出了第一信号1，先前针对地球的重力对其进行了校正，并且与以可变旋转速度W行驶的重型车辆类型的外胎的胎冠正交的加速度相对应。

这里是对浅灰色的车轮旋转信号2确定的阈值B，由虚线3表示。

阈值B使得可以识别实际上对应于进入或离开接地面的传感器的增量I。在该分析中，车轮旋转信号限于车轮旋转一圈(相差很小)，因为这是优选的，以便限制与外胎的旋转速度W的变化相关的误差。选择了阈值B，使其对应于位于在车轮旋转信号2之前的第一信号1的一部分的值MAX的一半以下。这意味着车轮旋转信号2可以界定在第一增量(在该示例中为I₁)和第二增量(在该示例中为I₃)之间。因此，车轮旋转信号2在该特定示例中对应于支撑外胎的车轮的所有旋转数量。

然后对该车轮旋转信号2计算参考加速度γ^reference，作为该车轮旋转信号2的平均值，由实曲线4表示。

还应注意的是，因为在加速阶段，旋转速度W在此是可变的，因此由例如相同奇偶性的增量I界定的车轮旋转的增量数量显著减少。

图5是用于解释当旋转速度W恒定时对应于车轮旋转一圈的第二车轮旋转信号10上的正能量密度S⁺和负能量密度S^-的计算的说明。当然，如果旋转速度W是可变的，或者如果在车轮旋转几圈内界定车轮旋转信号，则该方法是相同的。

在此将阈值A确定为值C(在该示例中等于1.0)乘以在车轮旋转信号的一部分上识别出的参考加速度γ^reference的乘积。该阈值由实线11表示。实际上，对于真实的信号，C采用等于0.7的值是优选的。如果在信号上有很多干扰，并且具有以高于车轮旋转频率的频率围绕车轮旋转信号10的明显的振荡，则可以选择等于0.5或0.6的C值。相比之下，对于在整体光滑的道路表面上获得的信号，可以采用0.8或0.9量级的C值。对于该方法的所有步骤需要固定该C值。

正能量密度S⁺或负能量密度S^-计算为第二车轮旋转信号10和参考加速度γ^reference(由实线曲线11表示)之间的差值的绝对值之和。由区域S⁺界定的区域必须等于由区域S^-界定的区域，相差不超过离散化误差。

Claims (13)

1.一种用于获得承受负载的外胎的变形的方法，所述外胎在充气和负载的状态下以旋转速度W旋转，所述外胎具有胎冠、围绕自然旋转轴线旋转的两个胎侧和两个胎圈以及正中面，所述正中面和自然旋转轴线之间的交点限定车轮中心，所述方法包括以下步骤：

-将至少一个传感器固定在外胎上，至少一个传感器在相对于自然旋转轴线的径向位置R处与胎冠对齐并且能够生成与外胎中的所述传感器所经历的加速度成比例的至少一个输出信号；

-在以旋转速度W行驶时，获取至少一个第一信号，所述第一信号至少包括与胎冠正交的方向上的加速度的幅度；

-确定参考加速度γ^Reference，所述参考加速度γ^Reference是旋转速度W和至少一个传感器的位置的函数；

-识别与至少一个第一信号的横坐标值相对应的第一系列增量I，在该横坐标值处第一信号穿过阈值B，所述阈值B是第一信号的至少一部分的至少一个最大值的函数；

-在第一增量I_min和第二增量I_max之间界定第一信号，以构建车轮旋转信号Sig^TdR；

-定义至少一个第一能量密度S，所述第一能量密度S是车轮旋转信号和参考加速度γ^Reference的函数，当车轮旋转信号高于阈值A时第一能量密度S表示为S⁺，或者当车轮旋转信号低于或等于所述阈值A时第一能量密度S表示为S^-，其中，所述阈值A是参考加速度γ^Reference的函数；

-识别外胎的变形量Def_％，所述变形量Def_％由负载产生，是参考加速度γ^Reference和第一能量密度S的函数。

2.根据权利要求1所述的用于获得承受负载的外胎的变形的方法，其中，对大于或等于阈值旋转速度W_seuil的旋转速度W执行第一信号的获取，所述阈值旋转速度W_seuil由以下公式定义：

[公式1]

其中，Dev是外胎的展开面积。

3.根据权利要求1和2中的任一项所述的用于获得承受负载的外胎的变形的方法，其中，利用以下步骤的组合来识别所述第一系列增量I：

-定义阈值B，所述阈值B是第一信号的至少一部分的至少一个最大值的函数；

-确定第二信号为第一信号的至少一部分和阈值B的函数；

-识别与第一信号的至少一部分的横坐标值和第二信号的横坐标值相对应的第一系列增量I，在所述横坐标值处第二信号穿过阈值E，其中，当第二信号获取为第一信号与阈值B之间的差值时，阈值E为零值，或者当第二信号获取为第一信号与阈值B之间的比值时，阈值E为单位值。

4.根据权利要求1所述的用于获得承受负载的外胎的变形的方法，其中，所述阈值B是包括在第一信号的至少一部分的至少一个最大值的0.1与0.5之间的值。

5.根据权利要求1所述的用于获得承受负载的外胎的变形的方法，其中，所述增量的识别包括以下步骤：

-构建第二系列增量J，所述第二系列增量J对应于具有连续性和相同奇偶性的增量I的横坐标值之间的中位数横坐标值；

-在第一增量J_min与第二增量J_max之间构建车轮旋转信号Sig^TdR。

6.根据权利要求1所述的用于获得承受负载的外胎的变形的方法，其中，所述参考加速度γ^Reference是至少一个传感器的径向位置R的函数，所述参考加速度γ^Reference由以下公式定义：

[公式2]

γ^Reference＝R*W²。

7.根据权利要求1所述的用于获得承受负载的外胎的变形的方法，其中，参考加速度γ^Reference的确定定义为：包括在属于同一系列的增量中的相同奇偶性的两个增量之间的第一信号的至少一部分的平均值。

8.根据权利要求1所述的用于获得承受负载的外胎的变形的方法，其中，针对外胎的角位置对车轮旋转信号Sig^TdR进行定相，考虑地球的重力的影响对车轮旋转信号Sig^TdR进行校正Corr。

9.根据权利要求1或5所述的用于获得承受负载的外胎的变形的方法，所述方法包括以下步骤：

-将车轮旋转信号Sig^TdR的第一通过数量N^Pas确定为大于车轮旋转信号Sig^TdR的第二增量I_max与第一增量I_min之间的差值或者第二增量J_max与第一增量J_min之间的差值的一半的整数部分；

-将车轮旋转信号Sig^TdR的第二通过数量N’^Pas确定为车轮旋转信号Sig^TdR的第二增量I_max与第一增量I_min之间的差值或者第二增量J_max与第一增量J_min之间的差值的一半的整数部分；

如果第一增量I_min是对应于第一信号的横坐标值的增量，在所述横坐标值处第一信号在向下的方向上穿过阈值B，则所述方法包括以下步骤：

-利用以下公式来识别外胎的变形量Def_％，所述外胎承受了负载：

[公式3a]

否则，所述方法包括以下步骤：

-利用以下公式来识别外胎的变形量Def_％，所述外胎承受了负载：

[公式3b]

10.根据权利要求1所述的用于获得承受负载的外胎的变形的方法，其中，以恒定的采样频率执行第一信号的获取，并且所述第一信号的采样的空间离散化小于6度。

11.根据权利要求9所述的用于获得承受负载的外胎的变形的方法，其中，根据以下公式来定义负能量密度S^-和正能量密度S⁺：

-如果第一增量I_min是与第一信号的横坐标值对应的增量，在所述横坐标值处第一信号在向下的方向上穿过阈值B，则：

[公式4a]

和

[公式4b]

-否则：

[公式4c]

和

[公式4d]

其中，N^V是在车轮旋转信号Sig^TdR中离散化的点的总数。

12.根据权利要求7所述的用于获得承受负载的外胎的变形的方法，其中，利用以下公式来获得参考加速度γ^Reference的确定：

[公式5]

其中，N^V是在车轮旋转信号Sig^TdR中离散化的点的总数。

13.根据权利要求12所述的用于获得承受负载的外胎的变形的方法，其中，利用以下公式来确定承受负载的外胎的变形：

[公式6]

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