ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ШИНА, СИСТЕМА ОТСЛЕЖИВАНИЯ НАГРУЗКИ НА ШИНУ И СПОСОБ ДЛЯ ЭКОНОМИИ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ ШИНОЙ
PNEUMATIC TIRE, A TIRE LOAD TRACKING SYSTEM AND A METHOD FOR SAVING TIRE ENERGY CONSUMPTION

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к шине, содержащей акселерометр для измерения ускорения шины. Кроме того, изобретение относится к системе отслеживания, содержащей шину. Изобретение также относится к способу отслеживания, включающему шину.
Уровень техники
Известно, что шины могут быть оснащены устройствами для измерения показателей, представляющих интерес, например, давления воздуха внутри шины. Однако в настоящее время отсутствует целесообразный с коммерческой точки зрения способ измерения длины пятна контакта шины на движущемся автомобиле. На сегодняшний день длину пятна контакта шины можно определить, например, с помощью стационарных устройств, установленных на земле.
Раскрытие сущности изобретения
Аспекты изобретения охарактеризованы тем, что сформулировано в независимых пунктах формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения. Эти и другие варианты осуществления изобретения раскрыты в описании и на чертежах.
Пневматическая шина может быть выполнена с возможностью вращения вокруг оси вращения. Шина может содержать протектор, содержащий первую часть протекторной поверхности, при этом протектор выполнен с возможностью образования контакта с поверхностью при использовании шины, причем область указанного контакта протектора с поверхностью образует пятно контакта, имеющее передний край и задний край.
Шина предпочтительно содержит акселерометр, расположенный между первой частью протекторной поверхности и осью вращения. Дополнительно шина может содержать источник электропитания, такой как батарея и/или устройство сбора энергии. Кроме того, шина может содержать передающее устройство, предпочтительно содержащее антенну.
Шина может дополнительно содержать блок управления, выполненный с возможностью работы в режиме энергосбережения и нормальном режиме, причем в указанном нормальном режиме блок управления выполнен возможностью измерения ускорения с помощью акселерометра, а в режиме энергосбережения блок управления выполнен с возможностью экономии энергии за счет невыполнения измерения ускорения с помощью акселерометра.
Контакт первой части протекторной поверхности с поверхностью может быть детектирован путем измерения ускорения первой части протекторной поверхности с помощью указанного акселерометра, при этом сигнал указанного акселерометра показывает деформацию указанной первой части протекторной поверхности во время прохождения указанной первой части протекторной поверхности в пятне контакта. Кроме того, время, необходимое шине для совершения одного оборота может быть определено, например, с помощью таймера, для измерения времени одновременно с сигналом (сигналами) акселерометра.
Если время, необходимое шине для совершения одного оборота определяют при текущей скорости, по меньшей мере с некоторой точностью, блок управления может быть выполнен с возможностью переключения из нормального режима в режим энергосбережения после детектирования того, что первая часть протекторной поверхности находится на пятне контакта. Кроме того, блок управления может быть выполнен с возможностью переключения из режима энергосбережения в нормальный режим, когда первое заданное время, зависящее от скорости вращения шины, например, время, необходимое шине для совершения одного оборота, умноженное на величину от 0,10 до 0,99, истекло с момента указанного детектирования того, что первая часть протекторной поверхности находится на пятне контакта, для детектирования переднего края и/или заднего края пятна контакта.
Кроме того, если время, необходимое шине для совершения одного оборота определяют при текущей скорости, по меньшей мере с некоторой точностью, блок управления может быть выполнен с возможностью переключения из нормального режима в режим энергосбережения после детектирования того, что первая часть протекторной поверхности находится на заднем крае пятна контакта. Кроме того, блок управления может быть выполнен с возможностью переключения из режима энергосбережения в нормальный режим, когда первое заданное время, зависящее от скорости вращения шины, например, время, необходимое шине для совершения одного оборота, умноженное на величину от 0,10 до 0,99, истекло с момента указанного детектирования того, что первая часть протекторной поверхности находится на заднем крае пятна контакта, для детектирования переднего края пятна контакта.
Кроме того, если время, необходимое шине для совершения одного оборота, определяют при текущей скорости, по меньшей мере с некоторой точностью, блок управления может быть выполнен с возможностью переключения из нормального режима в режим энергосбережения после детектирования того, что первая часть протекторной поверхности находится на переднем крае пятна контакта. Кроме того, блок управления может быть выполнен с возможностью переключения из режима энергосбережения в нормальный режим, когда второе заданное время, зависящее от скорости вращения шины, например, время, необходимое шине для совершения одного оборота, умноженное на величину от 0,01 до 0,05, истекло с момента указанного детектирования того, что первая часть протекторной поверхности находится на переднем крае пятна контакта.
Предпочтительно, блок управления выполнен с возможностью нахождения в режиме энергосбережения по меньшей мере 20% времени, необходимого шине для совершения одного оборота, в целях экономии энергии.
Длина пятна контакта может быть определена на основе указанных измерений ускорения, причем контакт первой части протекторной поверхности с поверхностью детектируют путем измерения ускорения первой части протекторной поверхности с помощью указанного акселерометра и применения таймера одновременно с указанными измерениями для определения времени, необходимого для одного оборота и, в конечном итоге, времени, используемого для прохождения пятна контакта, таким образом, получения длины пятна контакта.
Блок управления может быть выполнен с возможностью переключения из нормального режима в режим энергосбережения после определения длины пятна контакта. Дополнительно, блок управления может быть выполнен с возможностью переключения из режима энергосбережения в нормальный режим в результате
- изменения давления в шине с превышением заданного значения,
- начала движения механического транспортного средства, предпочтительно начала движения после остановки указанного транспортного средства на период, превышающий заданное время остановки, и/или
- запуска блока управления посредством внешней команды.
Частота измерений акселерометра может составлять от 200 Гц до 8000 Гц. Частота измерений акселерометра составляет предпочтительно по меньшей мере 200 Гц, более предпочтительно по меньшей мере 300 Гц, и наиболее предпочтительно по меньшей мере 400 Гц, и предпочтительно не более 1000 Гц, более предпочтительно не более 900 Гц и наиболее предпочтительно не более 800 Гц, когда блок управления находится в нормальном режиме, а скорость транспортного средства с шиной составляет от 5 км/ч до 30 км/ч.
Кроме того, частота измерений акселерометра составляет предпочтительно по меньшей мере 200 Гц, более предпочтительно по меньшей мере 400 Гц, и наиболее предпочтительно по меньшей мере 800 Гц, предпочтительно не более 7000 Гц, более предпочтительно не более 6000 Гц и наиболее предпочтительно не более 4000 Гц, когда блок управления находится в нормальном режиме, а скорость транспортного средства с шиной составляет от 30 км/ч до 50 км/ч.
Кроме того, частота измерений акселерометра составляет предпочтительно по меньшей мере 2000 Гц, более предпочтительно по меньшей мере 3000 Гц и наиболее предпочтительно по меньшей мере 4000 Гц и предпочтительно не более 10000 Гц, более предпочтительно не более 8000 Гц и наиболее предпочтительно не более 6000 Гц, когда блок управления находится в нормальном режиме, а скорость транспортного средства с шиной составляет от 50 км/ч до 100 км/ч. Таким образом, можно получить надежные результаты измерений при сохранении малого потребления энергии.
Пневматическая шина может также содержать модуль, содержащий процессор, который выполнен с возможностью определения указанного первого заданного времени и/или второго заданного времени. Кроме того, модуль может содержать датчик давления и температурный датчик. Также передающее устройство может быть выполнено с возможностью передачи данных, относящихся к давлению шины, температуре шины, и длине пятна контакта шины, предпочтительно в шлюз и/или блок облачного сервера.
Система отслеживания, содержащая пневматическую шину, может содержать шлюз, содержащий по меньшей мере
- обрабатывающий блок,
- блок хранения данных для значений параметров и вычислений, и
- компьютерный код, подлежащий исполнению обрабатывающим блоком.
Шлюз может быть выполнен с возможностью определения нагрузки, воздействующей на шину, на основании
- характеристик жесткости шины,
- давления шины
- температуры шины и
- длины пятна контакта шины.
Система отслеживания может содержать транспортное средство, имеющее по меньшей мере одну шину, предпочтительно по меньшей мере две шины, более предпочтительно по меньшей мере три шины, и наиболее предпочтительно по меньшей мере четыре шины, а также шлюз, который может быть выполнен с возможностью определения общей нагрузки, действующей на указанное транспортное средство, на основе определенной нагрузки на каждую из шин.
Способ отслеживания для экономии энергии может содержать следующие этапы:
- детектируют контакт первой части протекторной поверхности с поверхностью путем измерения ускорения первой части протекторной поверхности с помощью акселерометра, при этом сигнал указанного акселерометра показывает деформацию указанной первой части протекторной поверхности во время прохождения указанной первой части протекторной поверхности в пятне контакта,
- определяют время, необходимое шине для совершения одного оборота, с использованием полученных сигналов,
- детектируют, когда первая часть протекторной поверхности находится на пятне контакта, с использованием полученных сигналов,
- переключают блок управления из нормального режима в режим энергосбережения после указанного детектирования того, что первая часть протекторной поверхности находится на пятне контакта,
- переключают из режима энергосбережения в нормальный режим, когда первое заданное время, зависящее от скорости вращения шины, например, время, необходимое шине для совершения одного оборота, умноженное на величину от 0,15 до 0,99, истекло с момента указанного детектирования того, что первая часть протекторной поверхности находится на пятне контакта.
Способ может дополнительно содержать следующий этап:
- определение нагрузки на указанную шину на основании сигналов ускорения, характеристик жесткости шины, измерений давления и/или температуры шины.
Как правило, измерения ускорения расходуют батарею намного быстрее, чем ожидаемый срок службы шины, таким образом, такие виды измерений не целесообразны для использования в коммерческих целях. Благодаря настоящему изобретению, общее время измерения акселерометром может быть уменьшено. Кроме того, все еще возможно получить достоверные измерения для определения длины пятна контакта. Таким образом, потребление энергии электронных устройств шины может быть существенно снижено. Кроме того, благодаря новому решению, результаты исследований, основанных на определении длины пятна контакта, например, определенной нагрузки на шину, могут быть такими же точными, как и в случае решений, при которых используется больше энергии для измерений.
Таким образом, благодаря настоящему решению, возможно сократить до минимума потребление энергии, относящееся к отслеживанию длины пятна контакта шины.
Информация о нагрузке на шину может быть использована, например, для
- оптимальной накачки шины, так как оптимальное давление шины зависит от нагрузки,
- определения дальности, например, для электрических автомобилей и/или
- оценки длины тормозного пути, например, для автономных автомобилей.
Электронный модуль может быть неподвижно установлен рядом с акселерометром. Таким образом, электронный модуль может служить в качестве считывающего устройства. Подобное расположение обеспечивает возможность надежного взаимодействия между электронным модулем и акселерометром. Кроме того, такое расположение может позволить оснастить электронный модуль другим датчиком (датчиками) для измерения показателей, представляющих интерес, например, давления воздуха внутри шины.
Шина может дополнительно содержать гнездо, соединенное с внутренней поверхностью шины, в которое может быть установлена часть модуля. Гнездо может содержать стенку или стенки, которая может ограничивать по меньшей мере первое отверстие и второе отверстие так, что часть модуля, такая как его антенна или ее часть, проходит через по меньшей мере второе отверстие. Таким образом, стенка (стенки) гнезда может сбоку окружать только первую часть модуля таким образом, чтобы остальная часть модуля, например, по меньшей мере часть его антенны, располагалась снаружи гнезда. В случае, когда антенна располагается таким образом, часть антенны, которая располагается за пределами гнезда, предпочтительно электрически соединена с первой частью модуля, которая окружена стенкой или стенками гнезда. Такое расположение позволяет более надежно удержать модуль и/или акселерометр на месте за счет обеспечения механической опоры, особенно в радиальном направлении, и за счет предотвращения вращения модуля внутри гнезда.
Кроме того, за счет выполнения по меньшей мере части антенны в качестве части или одной из частей модуля, которая находится за пределами гнезда, обеспечено преимущество, заключающееся в отсутствии необходимости предусматривать дополнительный элемент или элементы в модуле, проходящий через по меньшей мере второе отверстие гнезда. Более того, за счет выполнения по меньшей мере части антенны в качестве части или одной из частей модуля, которая находится за пределами гнезда, обеспечено дополнительное преимущество, заключающееся в увеличении интенсивности сигнала антенны, так как сигнал не блокируется стенкой (стенками) гнезда и/или другими частями модуля, установленными внутри гнезда.
Благодаря настоящему решению может быть достигнуто с высокой степенью точности определение пятна контакта с малым потреблением энергии с помощью датчика ускорения.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1а проиллюстрирована шина,
На Фиг. 1b проиллюстрировано пятно контакта шины,
На Фиг. 1с проиллюстрирован сигнал ускорения во время вращения шины,
На Фиг. 2а-с показан принцип действия системы согласно варианту осуществления изобретения,
На Фиг. 2d показан принцип действия для выполнения измерений ускорения,
На Фиг. 3а-е проиллюстрирован принцип действия для выполнения измерений ускорения,
На Фиг. 4а-b проиллюстрирована, в половинном разрезе, шина, содержащая акселерометр,
На Фиг. 5а проиллюстрирован, на виде по диагонали сбоку, модуль, установленный в гнездо, согласно некоторым примерам,
На Фиг. 5b проиллюстрирован, в поперечном разрезе на виде сбоку, модуль, установленный в гнездо, согласно некоторым примерам,
На Фиг. 6а проиллюстрировано, на виде по диагонали сбоку, гнездо, прикрепленное к внутренней поверхности шины, и
На Фиг. 6b проиллюстрировано, в поперечном разрезе на виде сбоку, гнездо, содержащее выступ и выпуклость.
Фигуры предназначены для иллюстрации общих принципов раскрытого решения. Поэтому, иллюстрации на фигурах не обязательно выполнены в масштабе или предполагают точное расположение компонентов системы.
Ссылочные обозначения
В тексте приводятся ссылки на фигуры со следующими позициями:
10 акселерометр,
20 пятно контакта
20L длина пятна контакта, т. е. длина контактного пятна,
21 передний край пятна контакта,
22 задний край пятна контакта,
30 устройство второстепенного датчика, например, температурного датчика или датчика давления,
30а температурный датчик,
30b датчик давления
50 блок управления
100 шина,
110 протекторный блок,
111 первая часть протекторной поверхности,
114 протекторный рисунок,
120 протектор шины,
130 внутренняя поверхность шины,
155 слой армирующих волокон,
300 модуль,
301 первая часть модуля,
302 вторая часть модуля,
303 третья часть модуля,
310 цепь связи шины,
312 антенна шины,
320 основная индуктивная составляющая,
330 источник электроэнергии шины,
400 гнездо,
402 стенка гнезда,
403 дно гнезда,
405 кромка гнезда,
407 первый конец гнезда,
408 второй конец гнезда,
410 первое отверстие гнезда,
420 второе отверстие гнезда,
450 выступ гнезда,
455 выпуклость гнезда,
460 клей,
500 блок облачного сервера,
600 шлюз,
900 поверхность,
AXR ось вращения шины,
h450 высота выступа,
d10 расстояние между акселерометром и внутренней поверхностью шины,
SC направление вдоль окружности, и
SR радиальное направление.
Осуществление изобретения
В этой заявке термин «пятно контакта» относится к части шины 100 механического транспортного средства, которая контактирует с поверхностью 900. Таким образом, оно является частью протектора шины, которая касается поверхности 900, например, дороги. Как правило, пятна контакта шин 100 механического транспортного средства являются единственными точками соприкосновения между дорогой и механическим транспортным средством. Пятно контакта можно также называть следом шины.
В этой заявке термин «длина пятна контакта» относится к длине пятна контакта шины.
В этой заявке термин «оборот» относится к вращению шины 100, т.е. для каждого одного оборота шина 100 будет проходить расстояние, по существу равное ее окружности. Другими словами, окружность шины 100 является по существу равной одному полному обороту шины.
В этой заявке термин «первая часть протекторной поверхности» относится к поверхности протектора, которая находится в том же радиальном направлении шины, что и акселерометр, т.е. акселерометр 10 расположен между первой частью 111 протекторной поверхности и осью AXR вращения.
В этой заявке термин «передний край пятна контакта» относится к началу пятна контакта, т.е. к точке, в которой первая часть 111 протекторной поверхности приходит в контакт с поверхностью 900 в текущем положении шины.
В этой заявке термин «задний край пятна контакта» относится к концу пятна контакта, т.е. к точке, в которой первая часть 111 протекторной поверхности выходит из контакта с поверхностью 900 в текущем положении шины.
На фигурах 1а-1b, 2а, 3а-3е, 4а-4b и 5а-5b показана шина или по меньшей мере часть шины, содержащая акселерометр 10. На фигурах 6а-6b показано гнездо для шины, которое предпочтительно содержит акселерометр 10. На других фигурах показаны принципы действия системы, содержащей шину и акселерометр 10 в ней.
Шина 100 может быть пневматической шиной. Такая шина может быть, например, шиной для пассажирского механического транспортного средства, например, легкового автомобиля или мотоцикла. Такая шина 100 может быть, например, так называемой тяжелой шиной для тяжелой машины, такой как большая грузовая машина, машина на гусеничном ходу, комбайн или фронтальный погрузчик.
Такая шина, как правило, содержит протектор 120, который находится в контакте с поверхностью 900, например, дорожным покрытием во время нормального использования шины 100. Такой протектор 120, как правило, содержит протекторный рисунок 114, который содержит множество протекторных блоков 110.
Протектор 120 содержит первую часть 111 протекторной поверхности. Протектор может быть выполнен с возможностью образования контакта с поверхностью 900 во время использования шины 100. Площадь контакта протектора 120 с поверхностью 900 образует пятно 20 контакта с передним краем 21 и задним краем 22.
В типичном случае для определенных видов шин 100, шина 100 может содержать армирующий брекер, расположенный между протектором 120 и внутренней поверхностью 130 шины 100. Как известно, такая шина 100 может вращаться вокруг оси AXR вращения, в этом случае направленная наружу центробежная сила действует на составные части шины 100 вдоль радиального направления SR.
Шина 100 может содержать модуль 300 (показано, например, на Фиг. 4а, 4b и 5а), как более подробно раскрыто ниже. Предпочтительно, модуль 300 является электронным, т.е. электронным модулем 300. Модуль 300 расположен в самой шине 100. Сам модуль 300 может содержать датчик 10, 30, 30а, 30b для измерения показателей, представляющих интерес. Шина может содержать гнездо 400, соединенное с внутренней поверхностью 130 шины, в которое может быть установлена часть модуля 300.
Шина 100 содержит по меньшей мере один акселерометр 10. Акселерометр 10 может быть установлен внутри гнезда 400 или по меньшей мере частично внутри гнезда 400. Следовательно, электронный модуль 300 может быть неподвижно установлен рядом с акселерометром 10, для которого электронный модуль может служить в качестве считывающего устройства. Подобное расположение обеспечивает возможность надежного взаимодействия между электронным модулем и акселерометром 10. Акселерометр 10 может быть расположен рядом с модулем 300, внутри модуля 300 или по меньшей мере частично внутри модуля, следовательно, он может использовать источник питания, антенну 312 и цепь 310 связи модуля 300. Когда акселерометр 10 установлен, по меньшей мере частично, внутри модуля 300 и/или гнезда 400, возможно получить гибкую и надежную установку. Кроме того, акселерометр может быть установлен рядом с внутренней поверхностью 130, предпочтительно на внутренней поверхности 130 шины для получения достоверных данных. В варианте осуществления изобретения акселерометр установлен по меньшей мере частично внутри внутренней поверхности 130 шины 100. Кроме того, электронный модуль может быть оснащен другим датчиком (датчиками) для измерения показателей, представляющих интерес, например, давления воздуха внутри шины.
Протекторная поверхность шины 100 на поверхности 900 на местоположении акселерометра 10 называется первой частью 111 протекторной поверхности. Другими словами, первая часть 111 протекторной поверхности является протекторной поверхностью шины 100, которая находится вблизи от акселерометра 10.
Расстояние d10 между акселерометром 10 и внутренней поверхностью 130 шины 100 может быть от 0 до 30, предпочтительно менее 10 мм. Таким образом, возможно получить достоверные данные.
Шина может иметь один акселерометр или несколько акселерометров. Если шина содержит более одного акселерометра 10, первая часть протекторной поверхности относится к поверхности, на которой расположен первый акселерометр 10, который измеряет ускорение. Кроме того, в этом случае имеется также вторая часть протекторной поверхности, которая относится к поверхности, на которой расположен дополнительный второй акселерометр 10, который измеряет ускорение, и т.д. Однако из практических соображений, таких как потребление энергии при измерениях, наиболее предпочтительным является установить только один акселерометр 10 для одной шины 100. Таким образом, одна шина 100 предпочтительно содержит именно один акселерометр 10 в целях экономии энергии.
Контакт первой части 111 протекторной поверхности с поверхностью 900 может быть детектирован путем измерения ускорения первой части 111 протекторной поверхности с помощью указанного акселерометра 10. Сигнал акселерометра 10 может показывать деформацию первой части 111 протекторной поверхности во время прохождения первой части 111 протекторной поверхности в пятне 20 контакта. Другими словами, контакт первой части 111 протекторной поверхности с поверхностью 900 может быть детектирован с помощью измерения ускорения первой части 111 протекторной поверхности с помощью указанного акселерометра 10.
Акселерометр 10 может быть расположен на внутренней поверхности 130 пневматической шины 100 между первой частью протекторной поверхности и осью AXR вращения.
На длину 20L пятна контакта влияют некоторые обстоятельства. Длина 20L пятна контакта может зависеть, например, от давления шины 100, температуры шины 100, характеристик шины 100, поверхности 900 дороги и нагрузки на шину 100. Длина пятна контакта может быть, например, примерно 5% от общей длины поверхности (окружности) шины 100.
Длина 20L пятна контакта шины 100, как правило, увеличивается, когда нагрузка в шине 100 увеличивается. Кроме того, длина 20L пятна контакта, как правило, уменьшается, когда увеличивается давление в шине. Кроме того, длина пятна контакта зависит от физических свойств шины, например, габаритов и жесткости.
Акселерометр 10 может быть, например, радиальным и/или тангенциальным акселерометром 10. Акселерометр 10 может измерять ускорение, например, на одной, двух или трех осях измерения. Таким образом, акселерометр 10 может быть ориентирован в радиальном, тангенциальном (касательном) или осевом направлении. Наиболее предпочтительно, акселерометр 10 является тангенциальным акселерометром. При помощи тангенциального акселерометра пятно контакта можно измерить и проанализировать более достоверно, чем при помощи, например, радиального акселерометра.
Когда акселерометр 10 находится на пятне 20 контакта, он находится по существу на плоском участке и, соответственно, можно определить ускорение примерно 1G (примерно 9,8 м/с2). Когда акселерометр 10 находится на переднем крае и/или на заднем крае, как правило, определяют высокое ускорение, так называемое пиковое. Это проиллюстрировано на Фигуре 1с. Таким образом, акселерометр 10 может быть использован для определения переднего края 21 и заднего края 22 пятна 20 контакта.
Если используется радиальный акселерометр, в то время как вращается шина, а акселерометр 10 находится на расстоянии от контакта с поверхностью 900, определяется высокое центробежное ускорение. В то же время, когда акселерометр 10 находится на пятне 20 контакта, т.е. он не вращается, определяется низкое ускорение. Края (передний и задний края) определяются в точках, где ускорение переходит от высоких до низких значений. Таким образом, длина 20L пятна контакта может быть определена с помощью данных об ускорении, показывающих два края, т.е. передний край и задний край пятна 20 контакта. Однако, в целях получения более точных и/или более легко подвергающихся анализу данных, предпочтительно использовать тангенциальный акселерометр.
Частота измерений акселерометра 10 может быть по меньшей мере 200 Гц или по меньшей мере 500 Гц, более предпочтительно по меньшей мере 800 Гц ил по меньшей мере 1000 и наиболее предпочтительно по меньшей мере 2000 Гц или по меньшей мере 4000 Гц. Более высокая частота измерений будет приводить к возрастанию точности измерений. Частоту измерений 200 Гц можно использовать только, когда скорость автомобиля очень низкая. Однако, чем выше частота измерений, тем выше потребление энергии электронных устройств. Таким образом, в целях экономии энергии, частота измерений акселерометра 10 составляет предпочтительно не более 10000 Гц, более предпочтительно не более 7000 Гц и наиболее предпочтительно не более 6000 Гц.
Время, необходимое шине 100 для совершения одного оборота, может быть определено путем измерения ускорения при измерении времени. Время, необходимое шине 100 для совершения одного оборота, можно определить, например,
- путем измерения ускорения, определения того, когда первая часть 111 протекторной поверхности подходит к переднему краю 21 пятна 20 контакта в первый раз и второй раз, и анализа того, сколько времени необходимо для одного оборота, и/или
- путем измерения ускорения, определения того, когда первая часть протекторной поверхности подходит к заднему краю 22 пятна 20 контакта в первый раз и второй раз, и анализа того, сколько времени необходимо первой части протекторной поверхности, чтобы подойти к заднему краю 22 пятна 20 контакта во второй раз, т.е. сколько времени необходимо для одного оборота, и/или
- путем измерения ускорения, определения того, когда первая часть 111 протекторной поверхности подходит к пятну 20 контакта первый раз и второй раз, и анализа того, сколько времени необходимо для одного оборота, и/или
- путем измерения ускорения и определения того, когда первая часть 111 протекторной поверхности подходит сначала к переднему краю 21 пятна 20 контакта, затем к заднему краю 22 пятна 20 контакта и, наконец, во второй раз к переднему краю 21 пятна контакта, и анализа того, сколько времени необходимо для одного оборота.
Сигнал ускорения может быть искажен шумом, например, шумом, возникающим в результате вращения шины по поверхности 900. Таким образом, сигнал ускорения предпочтительно отфильтровывается. В варианте осуществления изобретения эффект силы тяжести устраняется с помощью фильтрования данных и/или эффект силы тяжести используется для определения местоположения первой части 111 протекторной поверхности.
Отфильтрованный результат может быть проанализирован для детектирования
- продолжительности одного оборота,
- краев пятна контакта, и
- времени, в течение которого первая часть 111 протекторной поверхности остается на пятне 20 контакта во время одного оборота шины.
Длина 20L пятна контакта может быть определена путем измерения ускорения вращающейся шины 100 с помощью акселерометра 10, предпочтительно установленного на внутренней поверхности 130 шины, например, ее протекторной накладке, наиболее предпочтительно, по меньшей мере частично, внутри гнезда 400, при измерении времени.
Определение периода вращения шины 100 основано на времени между событиями последовательных изменений ускорения на переднем крае 21 или заднем крае 22.
Для определения продолжительности времени для одного оборота и, кроме того, продолжительности времени между передним краем 21 и задним краем 22, шина 100 может содержать таймер для измерения времени. Таймер предпочтительно является электрическим таймером. Таймер может быть соединен с процессором и/или акселерометром 10.
Предпочтительно имеется электронный модуль 300 (показан, например, на фигурах 4а-4b и 5а), который используется для предоставления средств для получения и передачи данных. Таймер предпочтительно расположен внутри модуля 300 шины 100.
Электронный модуль 300 может содержать источник 330 питания, предпочтительно источник 330 электроэнергии, такой как батарея, для предоставления электрической энергии для питания функциональных частей электронного модуля 300, антенну 312 для обеспечения беспроводной связи, и коммуникационную вставку, такую как цепь 310 связи для выполнения измерений и передачи данных через антенну 312.
Коммуникационная вставка предпочтительно расположена над батареей. Следовательно, для получения улучшенного и/или оптимального уровня сигнала и покрытия может быть установлена антенна 312. Кроме того, батарея может быть прикреплена в непосредственной близости к внутренней поверхности шины, что позволяет получить такую сосредоточенную массу модуля, при которой модуль может быть надежно прикреплен в непосредственной близости к внутренней поверхности шины.
Коммуникационная вставка предпочтительно соединена с
- процессором шины 100, который может быть подключен к передатчику, дополнительно подключенному к антенне,
- датчиком давления,
- датчиком ускорения и
- опционально, температурным датчиком.
Шина 100 может содержать акселерометр 10, например, встроенный в гнездо и/или электронный модуль 300. Акселерометр 10 также может быть встроен во внутреннюю поверхность шины 100. В модуле 300 предусмотрены некоторые необходимые элементы, такие как источник электрической энергии и антенна, для акселерометра 10. Таким образом, акселерометр находится предпочтительно, по меньшей мере частично, внутри модуля 300 или соединен или находится в контакте с модулем 300. Кроме того, для надежного измерения ускорения, акселерометр 10 предпочтительно расположен в соединении с внутренней поверхностью шины.
Акселерометр 10 может быть установлен в шину 100 при изготовлении шины 100, непосредственно после изготовления шины 100 или в процессе послепродажной установки, например сторонней организацией. Шина 100 может содержать один или более акселерометров 10, например, один акселерометр 10 или два акселерометра 10 для измерения ускорения шины 100 в установочном положении акселерометра. Наиболее предпочтительно, шина 100 содержит только один акселерометр 10 для экономии энергии.
С целью взаимодействия между акселерометром 10 и электронным модулем 300, электронный модуль 300, также как акселерометр 10 предпочтительно расположен на внутренней поверхности 130 шины 100. Кроме того, акселерометр для правильной работы должен быть прикреплен к шине надежным образом.
Расположение электронного модуля 300 на внутренней поверхности 130 шины 100 может быть осуществлено за счет установки в указанном положении на внутренней поверхности 130 шины 100 гнезда 400, в котором может быть установлен акселерометр 10, так же, как по меньшей мере часть электронного модуля 300. Вследствие этого, предпочтительно имеется гнездо 400, соединенное с внутренней поверхностью 130 шины 100, таким образом, что гнездо 400 выполнено с возможностью приема и размещения акселерометра и по меньшей мере части электронного модуля 300.
Электронный модуль 300 или по меньшей мере его часть может быть установлен в гнездо 400 при изготовлении шины 100, непосредственно после изготовления шины 100 или в процессе послепродажной установки, например сторонней организацией.
Гнездо 400 может быть изготовлено непосредственно в шине 100, например, в процессе вулканизации. Однако, предпочтительно гнездо 400 прикрепляют к шине 100 после ее вулканизации. Это позволяет использовать стандартные способы производства для самой шины 100. Гнездо 400 может быть прикреплено к шине 100, например, с применением подходящего клея, как раскрыто ниже.
Модуль 300 может быть расположен на внутренней поверхности 130 шины 100, при этом внутренняя поверхность 130 расположена напротив протектора 120. Внутренняя поверхность 130 может быть поверхностью внутреннего пространства пневматической шины 100. В частности, когда модуль 300 расположен внутри пневматической шины, модуль можно использовать для измерения ускорения, давления и температуры. Для такой цели модуль 300 может содержать устройство 30 второстепенного датчика. Такое устройство 30 второстепенного датчика содержит датчик или датчики, выполненные с возможностью измерения окружающей среды, в которой находится модуль 300. Устройство 30 второстепенного датчика может содержать, например, по меньшей мере один из температурного датчика 30а и датчика 30b давления, предпочтительно оба из них.
Таким образом, гнездо 400 может содержать, в дополнение к акселерометру 10 (т.е. датчику ускорения), используемому для измерения ускорения шины, устройство 30 второстепенного датчика. Такое устройство 30 второстепенного датчика может быть выполнено с возможностью измерения показателей, представляющих интерес, например, давления и/или температуры внутри шины 100. Если устройство 30 второстепенного датчика используется, чтобы измерять показатели, представляющие интерес в том, что касается внутреннего пространства шины 100, например, давление воздуха, преобладающее там, предпочтительно датчик устройства 30 второстепенного датчика подвержен воздействию внутреннего пространства шины 100. Такое воздействие внутренней среды на датчик устройства 30 второстепенного датчика шины 100 может осуществляться, например, через первое отверстие 410 гнезда 400. Такой датчик может быть встроен, например, или соединен с цепью 310 связи или антенной 312 электронного модуля 300.
Шина 100 может дополнительно содержать другой индикатор (индикаторы) для отображения показателя или показателей, представляющих интерес. Такие показатели, представляющие интерес могут включать в себя, например, степень износа протектора 120, условия, такие как преобладающая влажность окружающей среды за пределами шины 100 или определенное физическое воздействие (воздействия), которому подвергается шина 100.
Акселерометр 10, который установлен в шине 100, быстро движется с вращающейся шиной. Например, когда обычный легковой автомобиль движется со скоростью 100 км/ч, его шины вращаются со скоростью около 14 оборотов в секунду. Таким образом, для правильной работы акселерометр 10 должен быть неподвижно установлен в шине 100 надежным способом.
Акселерометр 10 может быть закреплен в его установочном положении, предпочтительно, по меньшей мере частично внутри гнезда 400 и/или по меньшей мере частично внутри модуля 300 с использованием механической опоры. В дополнение к этому, крепление может быть обеспечено путем размещения литьевого материала. Таким литьевым материалом может быть клей. Таким литьевым материалом может быть, например, эпоксид, полиуретан, акрил, силикон или другой термореактивный полимер или клей на основе термопластичного полимера.
Акселерометр 10 может быть расположен таким образом, чтобы он был соединен с внутренней поверхностью 130 шины 100. Соответственно, акселерометр 10 может находиться напротив и крепиться к внутренней поверхности 130 шины.
Акселерометр 10 потребляет энергию при измерении ускорения шины 100. Вследствие этого, для использования акселерометра необходим источник электропитания, такой как батарея, который выполнен с возможностью преобразования химической энергии в электроэнергию. Однако, измерения ускорения, также как обработка и передача указанных измерений может потреблять много энергии. Таким образом, срок службы батареи может быть существенно меньше, чем время эксплуатационной пригодности шины 100.
В целях экономии энергии шина может иметь блок 50 управления. Блок управления предпочтительно связан с или соединен с модулем 300 и/или расположен внутри модуля 300. Блок 50 управления может быть выполнен с возможностью работы в режиме энергосбережения и в нормальном режиме. В нормальном режиме блок 50 управления может быть выполнен с возможностью измерения ускорения с помощью акселерометра 10. В режиме энергосбережения блок 50 управления выполнен с возможностью экономии энергии за счет невыполнения измерения с помощью акселерометра 10. Таким образом, блок 50 управления способен приводить акселерометр (т.е. датчик измерения ускорения) во включенное или выключенное состояние. Это зависит, например, от частоты вращения шины, т.е. текущего положения первой части протекторной поверхности на поверхности шины.
Датчик ускорения, т.е. акселерометр 10, может быть использован для измерения ускорения шины. Согласно настоящему решению, акселерометр 10 не измеряет ускорение все время. Таким образом, акселерометр 10 может быть
- в режиме энергосбережения и
- в нормальном режиме, т.е. измерительном режиме.
Таким образом, можно снизить потребление энергии при измерениях ускорения.
В режиме энергосбережения действия, относящиеся к вычислениям и отслеживанию технических данных пятна 20 контакта шины, могут быть деактивированы. Другими словами, в режиме энергосбережения действия, относящиеся к вычислениям и отслеживанию данных, характеризующих длину пятна 20 контакта шины на поверхности 900, могут быть деактивированы.
В нормальном режиме действия, относящиеся к вычислениям и отслеживанию технических данных пятна 20 контакта шины, могут быть активированы. Таким образом, в нормальном режиме, акселерометр 10 измеряет ускорение шины 100. Нормальный режим может, например, содержать следующие этапы:
- измеряют исходные значения с помощью акселерометра,
- опционально, определяют отфильтрованные значения из исходных значений,
- определяют передний край 21 пятна 20 контакта шины,
- определяют задний край 22 пятна 20 контакта шины и
- проверяют достоверность данных, например, путем сравнения определенных
- переднего края 21 и заднего края 22 и/или
- длины 20 L пятна контакта с эталонными значениями, такими как ранее определенные значения.
Полученный сигнал акселерометра может быть скомпенсирован за счет влияния ускорения транспортного средства. Дополнительно, сигнал может быть отфильтрован для устранения влияния силы тяжести и\или неровности дороги.
Пиковые значения сигнала акселерометра (показан на Фиг. 1с) могут быть использованы для детектирования переднего края и заднего края пятна 20 контакта. Вследствие этого, с помощью таймера можно определить продолжительность одного оборота и время пребывания первой части 111 протекторной поверхности на пятне 20 контакта во время одного оборота шины. Продолжительности используются для определения длины пятна контакта. Далее, данные могут быть проверены для определения того, что акселерометр 10 работает должным образом.
Блок 50 управления может быть приведен в действие по заранее определенным причинам. Длина 20L пятна контакта может быть проанализирована, когда давление в шине 100 значительно увеличивается или уменьшается. Давление может быть изменено, например, в результате регулирования давления водителем и/или изменения нагрузки на шину. Таким образом, преимущественно, блок 50 управления переключается на нормальный режим после того, как давление в шине увеличивается или уменьшается на заданную величину, например, по меньшей мере на 0,2 бар.
Кроме того, нагрузка транспортного средства может быть изменена во время остановки. Следовательно, длина 20L пятна контакта предпочтительно определяется, когда регистрируется начало движения после остановки транспортного средства на период, превышающий заданное время остановки. Заданное время остановки, после которого блок управления может переключиться из режима энергосбережения в нормальный режим можно определить после начала движения транспортного средства. Другими словами, начало движения шины после остановки шины на период, превышающий указанное заданное время остановки может быть причиной переключения блока управления из режима энергосбережения в нормальный режим. Указанное заданное время остановки может составлять по меньшей мере одну минуту, предпочтительно по меньшей мере 5 минут и, наиболее предпочтительно по меньшей мере 10 минут в целях экономии потребления энергии. Кроме того, заданное время остановки, после которого блок управления может переключаться из режима энергосбережения в нормальный режим после начала движения транспортного средства, может составлять не более 40 минут, более предпочтительно не более 30 минут и наиболее предпочтительно не более 20 минут в целях получения достоверных данных. Другими словами, если время остановки транспортного средства превышает заданное время остановки, блок управления может переключаться из режима энергосбережения в нормальный режим после начала движения транспортного средства.
Кроме того, могут быть необходимы характеристики длины пятна контакта в целях определения других свойств транспортного средства. Таким образом, блок 50 управления может быть выполнен с возможностью переключения из режима энергосбережения в нормальный режим в результате запуска блока 50 управления посредством внешней команды, например, когда длина пятна контакта необходима для других свойств транспортного средства.
Когда блок 50 управления находится в нормальном режиме, акселерометр 10 начинает выполнять измерения, которые могут продолжаться несколько оборотов шины, например, от 1 до 1000 оборотов. Предпочтительно измерения длятся по меньшей мере 10 оборотов, более предпочтительно по меньшей мере 15 оборотов. Следовательно, можно получить достоверные данные. Кроме того, предпочтительно измерения длятся не более 100 оборотов, более предпочтительно не более 50 оборотов и наиболее предпочтительно не более 30 оборотов. В связи с этим, потребление энергии может быть настолько малым, насколько это возможно, т.е. соотношение между потреблением энергии и достаточно достоверными данными может быть оптимальным.
В варианте осуществления изобретения, блок 50 управления выполнен с возможностью переключения из нормального режима в режим энергосбережения после определения блоком 50 управления, что полученные данные, относящиеся к длине пятна контакта, достаточно достоверны, т.е. полученные данные, относящиеся к длине пятна контакта, по существу одинаковые (т.е. в заданных пределах) в течение по меньшей мере двух следующих друг за другом измеренных оборотов. Другими словами, блок 50 управления может быть выполнен с возможностью переключения из нормального режима в режим энергосбережения после детектирования того, что точность определенной длины пятна контакта является удовлетворительной, т.е. находится в заданных пределах. Это может дополнительно уменьшить потребление энергии.
С учетом вышесказанного, блок 50 управления может переключаться из режима энергосбережения в нормальный режим в результате, например,
- изменения давления в шине с превышением заданного значения,
- начала движения транспортного средства и/или
- запуска блока 50 управления за счет внешней команды.
Нагрузка на шину 100 может не меняться во время движения механического транспортного средства, следовательно, блок 50 управления предпочтительно находится в режиме энергосбережения до тех пор, пока нагрузка механического транспортного средства не поменяется, особенно, если давление в шине не меняется слишком сильно. Таким образом, блок 50 управления может быть выполнен с возможностью нахождения в режиме энергосбережения после определения длины пятна контакта до тех пор, пока механическое транспортное средство находится в движении, т.е. скорость механического транспортного средства составляет более 0 км/ч. Кроме того, блок 50 управления предпочтительно выполнен с возможностью нахождения в режиме энергосбережения, когда механическое транспортное средство стоит, т.е. скорость механического транспортного средства составляет 0 км/ч. Блок управления предпочтительно выполнен с возможностью переключения из режима энергосбережения в нормальный режим после того, как скорость механического транспортного средства сначала снижается до 0 км/ч, затем время остановки превышает заданное время остановки и, наконец, транспортное средство разгоняется и скорость составляет по меньшей мере 1 км/ч.
Таким образом, блок 50 управления может быть выполнен с возможностью нахождения в режиме энергосбережения после определения длины 20L пятна контакта до тех пор, пока механическое транспортное средство не остановится. В качестве альтернативы, блок 50 управления может быть выполнен с возможностью нахождения в режиме энергосбережения в течение заданного времени вплоть до вторичной проверки длины 20L пятна контакта. Это может значительно сэкономить потребление энергии модуля 300 шины 100.
Следовательно, блок 50 управления может быть выполнен с возможностью нахождения в режиме энергосбережения, если скорость механического транспортного средства составляет 0 км/ч. Кроме того, блок 50 управления выполнен с возможностью нахождения в режиме энергосбережения, когда скорость механического транспортного средства составляет 50 км/ч или выше, более предпочтительно 70 км/ч или выше и наиболее предпочтительно 90 км/ч или выше.
Таким образом, блок 50 управления может находиться в нормальном режиме меньше минуты за один пусковой период транспортного средства. Это может значительно снизить потребление энергии. Кроме того, блок 50 управления может находиться в режиме энергосбережения по меньшей мере 20%, более предпочтительно по меньшей мере 50% и, наиболее предпочтительно, по меньшей мере 80% времени, используемого для одного оборота шины, таки образом, можно существенно увеличить экономию энергии.
Процессор модуля 300 может быть запрограммирован для вычисления последовательности значений, характеризующих длину пятна 20 контакта.
Кроме того, шина 100 может иметь режим передачи. Таким образом, блок 50 управления может находиться в режиме передачи. В режиме передачи по меньшей мере технические данные пятна 20 контакта шины можно передавать за пределы шины 100, предпочтительно в шлюз 600 и/или в облачный сервис 500.
В режиме передачи процессор модуля 300 может давать команду на передачу полученных значений в шлюз 600 транспортного средства или в блок 500 облачного сервера. Значения, характеризующие длину пятна контакта, могут быть вычислены при нормальном режиме или во время режима передачи.
Передаваемые данные могут быть использованы для оценки нагрузки на шину 100. Режим передачи может содержать следующие этапы:
- передают значения, характеризующие длину пятна контакта, давления в шине и температуры шины снаружи шины, предпочтительно в шлюз 600 или в блок 500 облачного сервера, а наиболее предпочтительно в шлюз 600 в целях экономии потребления энергии шины.
Таким образом, полученные и предпочтительно проверенные параметры ускорения или значения, полученные из параметров ускорения, могут быть переданы наружу из шины 100, а акселерометр 10 может быть выключен. После передачи, блок 50 управления может быть переключен в режим энергосбережения. В варианте осуществления изобретения, если переданная последовательность отличается от ранее измеренных последовательностей по меньшей мере на заданную величину, блок 50 управления может переключиться обратно на нормальный режим в целях перепроверки достоверности измеренных значений и/или получения новых более достоверных данных.
Наиболее предпочтительно, модуль 300 выполнен с возможностью передачи значений, характеризующих длину 20L пятна контакта и/или данных об ускорении только один раз для каждого раза, когда механическое транспортное средство начинает движение, по меньшей мере если изменение давления в шине или другие вышеупомянутые причины не превышают заданное значение. Таким образом, только результаты, имеющие предварительно установленную точность, отправляются из модуля 300 и передаются из шины 100. Это может приводить к огромной экономии энергии для шины 100. Таким образом, шлюз 600 может, в наивыгоднейших условиях, получать только один результат длины 20 L пятна контакта на шину за одно трогание механического транспортного средства.
В целях экономии потребления энергии шины 100, блок 50 управления может частично находится в режиме энергосбережения также при вращении шины 100, в ходе которого измеряется передний край и задний край. Это может быть сделано потому, что ускорение необходимо измерять только, когда акселерометр находится на переднем крае и на заднем крае пятна 20 контакта. Такая отличительная особенность режима энергосбережения может значительно снизить потребление энергии шины 100.
На Фиг. 3а-3е серая зона показывает положения акселерометра 10, в которых предпочтительно измеряется ускорение. Кроме того, на Фиг. 2d показан пример принципа работы.
За каждый один оборот шина 100 будет проходить расстояние, по существу равное ее окружности. Время, необходимое шине 100 для оборота, предпочтительно определяется.
Когда механическое транспортное средство начинает движение, местоположение акселерометра 10, как правило, неизвестно. Таким образом, сначала можно определить местоположение акселерометра 10. На Фиг. 3а показана ситуация в начале, когда местоположение акселерометра 10 неизвестно, т. е. показаны положения акселерометра 10, при которых ускорение предпочтительно измеряется, когда положение акселерометра 10 неизвестно. В этом случае, может быть необходимо много энергии для одного оборота шины 100, так как акселерометр 10 может быть включен на протяжении всего оборота шины.
При одном обороте шины 100 передний край 21 и задний край 22 пятна 20 контакта могут быть различимыми более точно. Когда продолжительность одного оборота шины 100 и положение акселерометра 10 можно ориентировочно определить, отсутствует необходимость измерять ускорение все время. Следовательно, блок 50 управления может находиться в режиме энергосбережения по меньшей мере часть оборота шины 100. Таким образом, возможно уменьшить время, в течение которого акселерометр включен во время одного оборота. Это целесообразно, поскольку источник 330 электропитания шины, такой как батарея, может быть трудоемким для замены или зарядки.
Это проиллюстрировано на Фиг. 3а-3е, на которых серым цветом показаны положения акселерометра 10, в которых ускорение предпочтительно измеряется во время одного оборота шины; в начале (Фиг. 3а) измерений, после по меньшей мере первого оборота шины (Фиг. 3b и/или 3с), и когда задний или передний края 21, 22 более или менее хорошо различаются (Фиг. 3d и/или 3е). Другими словами, серый цвет наглядно показывает положения акселерометра 10, в которых акселерометр 10 измеряет ускорение.
Блок 50 управления может быть выполнен с возможностью переключения из нормального режима в режим энергосбережения после детектирования того, что первая часть протекторной поверхности находится на пятне контакта, предпочтительно, на заднем крае 22 пятна 20 контакта. Кроме того, блок 50 управления выполнен с возможностью переключения из режима энергосбережения в нормальный режим, когда первое заданное время истекло с момента указанного детектирования того, что первая часть протекторной поверхности находится на пятне контакта и/или выходит из пятна контакта. Это проиллюстрировано на Фиг. 3b-3с, на которых серая зона показывает положение акселерометра 10, в которых предпочтительно измеряется ускорение, когда положение акселерометра приблизительно известно. В рассматриваемом случае акселерометр 10 выключен, когда акселерометр 10 не расположен рядом с пятном 20 контакта и, исходя из этого, можно сэкономить довольно много энергии.
Кроме того, в конечном итоге, продолжительность одного оборота шины так же, как и положение акселерометра на текущий момент по существу хорошо известны. Таким образом, продолжительность первого заданного времени может быть увеличена. На Фиг. 3d показана почти оптимальная ситуация, при которой акселерометр 10 включен лишь на очень короткий промежуток времени во время одного оборота шины. Таким образом, акселерометр 10 выключен вполне продолжительный период времени во время одного оборота шины. Таким образом, возможно уменьшить потребление энергии шины 100 за счет режима энергосбережения, при котором не выполняются измерения ускорения.
Наиболее предпочтительная ситуация раскрыта на Фиг. 3е. В этом случае положение акселерометра 10 хорошо известно и акселерометр 10 включен только рядом с передним краем 21 и задним краем 22 пятна 20 контакта. В этом случае блок 50 управления может быть выполнен с возможностью переключения из нормального режима в режим энергосбережения после детектирования того, что первая часть протекторной поверхности находится на заднем крае 22 пятна 20 контакта, и блок 50 управления может быть выполнен с возможностью переключения из режима энергосбережения в нормальный режим, когда первое заданное время истекло с момента указанного детектирования того, что первая часть протекторной поверхности находится на заднем крае 22. Кроме того, блок 50 управления может быть выполнен с возможностью переключения из нормального режима в режим энергосбережения после детектирования того, что первая часть протекторной поверхности находится на переднем крае 21 пятна 20 контакта, и блок 50 управления может быть выполнен с возможностью переключения из режима энергосбережения в нормальный режим, когда второе заданное время истекло с момента указанного детектирования того, что первая часть протекторной поверхности находится на переднем крае 21. Таким образом, можно получить существенную экономию энергии электронных устройств шины. Однако ситуация, проиллюстрированная на Фиг. 3d может быть оптимальным решением для экономии энергии и получения достоверных результатов.
Время, задействованное на один оборот, зависит от скорости механического транспортного средства. Вследствие этого, указанное первое заданное время также зависит от скорости вращения шины 100. Кроме того, указанное второе заданное время также зависит от скорости вращения шины 100.
Первое заданное время может составлять, например, время, необходимое шине для совершения одного оборота, умноженное на величину от 0,15 до 0,99.
Первое заданное время может составлять время, необходимое шине для совершения одного оборота, умноженное на по меньшей мере 0,20, более предпочтительно, по меньшей мере 0,50, и наиболее предпочтительно по меньшей мере 0,85. Таким образом, можно увеличить экономию энергии.
Кроме того, первое заданное время может составлять время, необходимое шине для совершения одного оборота, умноженное на менее чем 0,98, более предпочтительно менее, чем 0,95, и наиболее предпочтительно менее, чем 0,90. Таким образом, возможно получить достоверные измерения при довольно существенном сокращении потребления энергии.
Второе заданное время может составлять время, необходимое шине для совершения одного оборота, умноженное на по меньшей мере 0,00, более предпочтительно по меньшей мере 0,01, и наиболее предпочтительно по меньшей мере 0,02. Таким образом, можно дополнительно уменьшить потребление энергии, так как все время, затрачиваемое акселерометром 10 для прохождения пятна контакта, не измеряется. Кроме того, второе заданное время может составлять время, необходимое шине для совершения одного оборота, умноженное на менее чем 0,05, более предпочтительно менее чем 0,04 и наиболее предпочтительно менее чем 0,03. Таким образом, можно получить достоверные измерения.
Блок 50 управления может быть выполнен с возможностью отключения, по меньшей мере на 20% или по меньшей мере на 30%, более предпочтительно по меньшей мере на 50% или по меньшей мере на 60% и наиболее предпочтительно, по меньшей мере на 70% или по меньшей мере на 80% от времени одного оборота шины 100, когда акселерометр 10 используется для определения переднего края и заднего края, в целях экономии энергии. Экономия энергии может увеличиваться наряду с увеличением времени энергосбережения.
Кроме того, блок управления может быть выполнен с возможностью отключения менее чем на 99%, более предпочтительно менее, чем на 90% и наиболее предпочтительно менее чем на 85% от времени одного оборота шины 100, когда акселерометр 10 используется для определения переднего края и заднего края в целях получения достоверных данных.
Результаты измерений, относящиеся к пятну 20 контакта, могут быть отфильтрованы в цифровом формате процессором шины 100 для получения достоверных данных.
Предпочтительно, для получения достоверных данных использовать низкочастотный фильтр. За счет использования низкочастотного фильтра, можно получить более достоверные данные даже при применении низкой частоты измерений. Например, за счет использования низкочастотного фильтра частота измерений может быть на 90% ниже, чем без фильтра. На примере, частота измерений из 1000-2000 измерений за один оборот необходима для получения достоверных данных без использования какого-либо фильтра и, напротив, частота измерений из 100-200 измерений на оборот может быть необходима для получения достоверных данных, когда используется низкочастотный фильтр. Следовательно, применение низкочастотного фильтра может дополнительно сэкономить потребление энергии модуля шины.
Первые отфильтрованные значения, определяющие длину 20L пятна контакта, можно сравнить со вторыми отфильтрованными значениями, определяющими длину пятна контакта. Если первые отфильтрованные значения и вторые отфильтрованные значения достаточно близки друг с другом (в заданных пределах), блок управления может быть переключен в режим передачи. Если первые отфильтрованные значения и вторые отфильтрованные значения слишком сильно отличаются друг от друга, предпочтительно получают новые измерения, относящиеся к длине пятна контакта.
Предпочтительно по меньшей мере 3 или по меньшей мере 5, более предпочтительно по меньшей мере 10 отфильтрованных значений, определяющих длину пятна 20 контакта, определяют и предпочтительно сравнивают друг с другом для получения достоверных данных, подлежащих передаче. Кроме того, в целях экономии энергии данные измерений, относящиеся к длине пятна контакта, отправляются только после определения того, что полученные данные достаточно достоверны, следовательно, предпочтительно не более двух, более предпочтительно не более одних данных измерений, относящихся к длине пятна 20 контакта, отправляются в течение одного определения длины пятна контакта.
В целях дополнительного снижения потребления энергии, блок 50 управления может быть выполнен с возможностью переключения из нормального режима в режим энергосбережения после определения того, что точность определенной длины пятна контакта является удовлетворительной, т.е. находится в заданных пределах.
Характеристики пятна 20 контакта шины 100 могут быть вычислены в течение первых минут, например, в течение первых пяти минут или в течение первых 100 секунд движения механического транспортного средства. Кроме того, характеристики пятна 20 контакта могут быть вычислены, например, от 3 до 7 раз в час для уверенности в том, что длина 20L пятна контакта по-прежнему актуальна и известна. Однако только результаты, отличающиеся от ранее переданных значений, предпочтительно отправляются наружу шины, предпочтительно в шлюз 600.
Источником 330 питания шины 100 может быть батарея. Предпочтительно, батарея используется для обеспечения энергией компонентов и работы электронного модуля 300. Акселерометр 10 предпочтительно использует источник 330 питания электронного модуля 300.
Источник 330 питания может быть, например, выполнен с возможностью преобразования механической и/или химической энергии в электрическую энергию. В качестве альтернативы или в дополнение, источник электропитания может содержать компонент, выполненный с возможностью преобразования магнитной энергии в электричество. В качестве альтернативы или в дополнение, источник электропитания может содержать конденсатор большой емкости (например, суперконденсатор), аккумулирующий электрическую энергию сам по себе. Такой конденсатор большой емкости может быть заряжен, например, за счет индукции или механическим путем с компонентом, преобразующим магнитную или механическую энергию, соответственно, в электричество. Здесь конденсатор большой емкости относится к конденсатору с емкостью постоянного тока по меньшей мере 1 мкФ.
Источник 330 питания может содержать устройство сбора энергии, например, устройство сбора пьезоэлектрической энергии или устройство сбора трибоэлектрической энергии, которое может содержать батарею и/или конденсатор в качестве одного из его элементов. Наиболее предпочтительно, источником 330 питания является батарея, выполненная с возможностью подачи электрической энергии посредством преобразования химической энергии в электричество. Таким образом, можно получить простое и экономически выгодное решение.
Источник 330 питания, например, батарея, служащая в качестве источника энергии для электронного модуля 300, может быть расположен, относительно радиального направления SR, либо между уровнем антенны 312 и внутренней поверхностью130 шины 100 так же, как и в примере, проиллюстрированном на Фиг. 5b, или между уровнем антенны 312 и вторым концом 408 гнезда 400. Электронный модуль может содержать компонент, выполненный из парамагнитного материала. В этом случае, по меньшей мере один источник 330 питания и компонент, выполненный из парамагнитного или ферромагнитного материала, предпочтительно расположен, относительно радиального направления SR, между уровнем антенны 312 и внутренней поверхностью 130 шины 100.
Предпочтительно то, что источник 330 питания магнитно экранирован, по меньшей мере если модуль 300 содержит основную индуктивную составляющую 320, с целью уменьшения или устранения любых токов внутри источника 330 питания, такого как батарея, наведенных за счет магнитного поля основной индуктивной составляющей 320. Таким образом, в модуле 300 может быть компонент, выполненный из парамагнитного или ферромагнитного материала.
Шина может содержать антенну 312 (показано на Фиг. 5а-5b). Антенна 312 может быть встроена в цепь 310 связи электронного модуля 300, или она может быть отдельной, но находиться в электрическом соединении с цепью 310 связи. Например, как показано на Фиг. 5а и 5b, антенна 312 может быть выполнена на той же монтажной плате, к которой присоединена цепь 310 связи. Монтажная плата может быть гибкой. Гибкая конструкция может быть наиболее подходящей для шин. Монтажная плата предпочтительно представлена в виде печатной монтажной платы или выводной рамки.
Информация, которую антенна 312 настроена передавать, может иметь отношение к измерениям ускорения, которые измеряются с помощью акселерометра 10, и к измерениям давления, которые измеряются с помощью датчика 30b давления, так же, как и к измерениям температуры, которые измеряются с помощью температурного датчика 30а.
Таким образом, информация, которую антенна 312 настроена передавать, может иметь отношение не только к измерениям акселерометра 10, но также к измерениям показателей, представляющих интерес, с помощью устройства 30 второстепенного датчика самого электронного модуля 300, как показано на Фиг. 4b. Таким образом, с помощью антенны 312 информация, относящаяся к давлению, температуре и ускорению, например, длина пятна контакта, может передаваться из шины 100 по каналу беспроводной связи в другое место для удобного отображения, оценки и/или в диагностических целях. Предпочтительно, антенна 312 выполнена с возможностью передачи по меньшей мере значений, основанных на измерениях акселерометра 10 и датчика давления, предпочтительно также измерений от температурного датчика.
Информация, которую, антенна настроена передавать, может дополнительно иметь отношение к другим данным, таким как измерения показателей, представляющих интерес, с помощью пассивной цепи, считываемой с помощью электронного модуля 300.
Шина 100 и наиболее предпочтительно модуль 300 в ней, может быть выполнена с возможностью измерения по меньшей мере ускорения и давления, а также температуры шины. Кроме того, в варианте осуществления изобретения модуль 300 выполнен с возможностью определения нагрузки, используя результаты измерений, но это может быть невыгодно, так как определение может потреблять слишком много энергии. Наиболее предпочтительно, модуль 300 может отправлять данные, такие как ускорение и давление, указывающие на нагрузку, далее в шлюз 600 или блок 500 облачного сервера, который выполнен с возможностью определения значения нагрузки при использовании полученных данных.
Модуль 300 может отправлять по меньшей мере несколько измеренных параметров в шлюз 600 или напрямую в блок 500 облачного сервера. Предпочтительно, модуль 300 выполнен с возможностью отправки данных в шлюз, расположенный рядом с модулем 300, в целях экономии энергии. Это проиллюстрировано на Фиг. 2а-с.
Пневматическая шина 100 может дополнительно содержать процессор, который выполнен с возможностью обработки данных, поступающих с акселерометра 10. Предпочтительно, процессор шины 100 находится внутри модуля 300. Процессор шины 100 может потребоваться для анализа длины 20L пятна контакта шины 100 и/или определения того, будут ли результаты анализа, относящиеся к характеристике пятна контакта шины 100, достаточно точными для дальнейшей отправки, например, в шлюз 600.
Процессор шины 100 может быть выполнен с возможностью анализа
- переднего края 21 пятна 20 контакта,
- заднего края 22 пятна 20 контакта и/или
- длины 20L пятна контакта
на основе измерений ускорения.
Кроме того, процессор шины 100 может быть выполнен с возможностью по меньшей мере определения первого заданного времени. Кроме того, процессор шины 100 может быть выполнен с возможностью определения указанного второго заданного времени.
Однако процессор шины 100 предпочтительно не выполнен с возможностью анализа, например, нагрузки шины 100 для экономии потребления энергии шины 100. Предпочтительно, нагрузка шины 100 подвергается анализу в шлюзе 600 и/или в блоке 500 облачного сервера.
Пневматическая шина 100 также может содержать запоминающее устройство для запоминания программного кода, выполняемого процессором и для запоминания данных во время работы электронного модуля 300.
Цепь 310 связи может использоваться для передачи результатов измерений в шлюз 600. Цепь 310 связи может содержать блок 50 управления. В качестве альтернативы, модуль 300 может содержать отдельный блок 50 управления.
Система отслеживания может использоваться для измерения нагрузки шины 100. Такая система содержит шину 100 (т. е. шину с акселерометром 10 и предпочтительно модулем 300, прикрепленным к ней) и шлюз 600 и/или блок 500 облачного сервера. Модуль 300 шины 100 может быть выполнен с возможностью отправки данных наружу шины 100, предпочтительно в шлюз 600. Шлюз 600 может быть выполнен с возможностью приема данных из шины 100, например из модуля 300. Шлюз 600 может быть выполнен с возможностью осуществления связи с пользователем. Шлюз 600 может быть выполнен с возможностью осуществления связи с блоком 500 облачного сервера.
Длина 20L пятна контакта, т.е. деформация шины, может быть вычислена на основе данных, поступающих с акселерометра 10, как раскрыто в этой заявке. Кроме того, нагрузка на шину может быть определена, когда информация о длине 20L пятна контакта используется одновременно с информацией, показывающей давление, температуру и физико-механические свойства шины 100. Другими словами, выходные сигналы датчиков 10, 30а, 30b могут быть использованы для определения нагрузки на шину при одновременном использовании с характеристиками жесткости шины.
Нагрузку на шину 100 можно рассчитать, например, когда известны
- давление шины,
- опционально, температура шины,
- характеристики жесткости шины (т.е. физико-механические свойства шины) и
- длина 20L пятна контакта шины.
Электронный модуль 300 может быть выполнен с возможностью считывания результатов акселерометра 10. Кроме того, электронный модуль может быть выполнен с возможностью считывания результатов датчика давления. Кроме того, электронный модуль может быть выполнен с возможностью считывания результатов температурного датчика. Цепь 310 связи может содержать первую электрическую цепь, вторую электрическую цепь и третью электрическую сеть, и она может быть использована для передачи результатов измерений наружу шины 100 посредством передатчика.
Акселерометр 10 может быть выполнен с возможностью измерения изменений ускорения и представления выходного сигнала, характеризующего изменения. Первая электрическая цепь цепи 310 связи может быть выполнена с возможностью реагирования на указанный выходной сигнал акселерометра для обеспечения сигналов на основе указанных измерений.
Датчик 30b давления может быть выполнен с возможностью измерения давления воздуха внутри полости и представления выходного сигнала, характеризующего указанное давление. Вторая электрическая цепь цепи 310 связи может быть выполнена с возможностью реагирования на указанный выходной сигнал датчика давления для обеспечения сигналов, характеризующих указанное давление воздуха.
Температурный датчик 30а может быть выполнен с возможностью измерения температуры воздуха внутри полости и представления выходного сигнала, характеризующего указанную температуру. Третья электрическая цепь цепи 310 связи может быть выполнена с возможностью реагирования на выходной сигнал указанного температурного датчика для обеспечения сигналов, характеризующих указанную температуру воздуха.
Передатчик шины 100 может быть соединен с указанными первой, второй и третьей электрическими цепями. Кроме того, передатчик может быть выполнен с возможностью передачи сигналов, характеризующих указанные сигналы.
Таким образом, давление и температура шины и ускорение, предпочтительно тангенциальное ускорение, шины 100 предпочтительно измеряется для определения нагрузки на шину 100. Наиболее предпочтительно, измеряется давление и температура каждой из шин и радиальное ускорение указанных шин. Кроме того, данные на основе измерений предпочтительно передаются далее, наиболее предпочтительно в шлюз 600. Таким образом, транспортное средство предпочтительно содержит приемник, предпочтительно внутри шлюза 600, установленный для приема сигналов, передаваемых передатчиком шины 100.
Механическое транспортное средство, содержащее шину 100 и шлюз 600, может быть выполнено с возможностью определения нагрузки, воздействующей на указанную шину 100 с использованием, по меньшей мере
- характеристик жесткости шины (т.е. физико-механические свойств шины),
- по меньшей мере части сигналов, полученных с датчика давления, и
- по меньшей мере части сигналов, полученных с датчика ускорения, и
- опционально по меньшей мере части сигналов, полученных с температурного датчика.
Шина 100, наиболее предпочтительно модуль 300 шины 100, может дополнительно содержать предназначающиеся для передачи результаты измерений (выходные сигналы датчика (датчиков), такие как проанализированные и/или отфильтрованные выходные сигналы датчика (датчиков) 10, 30а,30b), например, в шлюз 600, пример которых показан на Фиг. 2а-с.
Шлюз 600 может содержать дисплей шлюза, обрабатывающий блок шлюза (т.е. процессор шлюза), блок хранения данных оперативной памяти шлюза и компьютерный код, подлежащий исполнению процессором шлюза, пользовательский интерфейс с, например, операторским дисплеем и клавиатурой (не показано на Фигурах). Блок хранения данных шлюза хранит значения параметров и вычислений. Операторский дисплей может предоставлять информацию о состоянии и предупреждения.
Шлюз 600 может быть выполнен с возможностью отображения значения длины пятна контакта и/или значения, основанного на ускорении, и других значений, таких как анализируемая нагрузка, например, для пользователя. Шлюз 600 может быть выполнен с возможностью сравнения значения на основе ускорения и/или нагрузки с предельным значением. Шлюз 600 может быть выполнен с возможностью отправления сигнала и/или отображения результата (результатов) и/или использования результатов в дальнейшем. Например, шлюз 600 может быть выполнен с возможностью отправки данных об ускорении и/или анализируемой нагрузки. Такая информация может быть отправлена пользователю и/или в блок 500 облачного сервера и/или использована для других процессов. В варианте осуществления изобретения данные отправляются и/или используются для дальнейшей обработки вне зависимости от того, будь то значение в границах предельного значения (значений) или нет. Однако шлюз 600 может быть выполнен с возможностью отправки данных только, когда значение ускорения и/или значение анализируемой нагрузки превышает предельные значения.
Шлюз 600 может иметь приемник или приемопередатчик, который принимает цифровые данные, такие как сигналы, передаваемые шиной, предпочтительно модулем 300 шины 100. Для коммуникационных целей шлюз 600 может быть оборудован коммуникационным интерфейсом, который может быть способен устанавливать связь с несколькими другими устройствами, например, с блоком 500 облачного сервера через коммуникационное соединение малого радиуса действия или большого радиуса действия. Таким образом, система отслеживания может дополнительно содержать удаленный от транспортного средства блок 500 облачного сервера.
Другими словами, шлюз 600 может быть выполнен с возможностью установления связи с оператором связи, таким как сеть мобильной связи. Например, шлюз 600 может быть выполнен с возможностью установления связи с блоком 500 облачного сервера с помощью сети мобильной связи. В качестве альтернативы, шина 100, предпочтительно модуль 300 шины 100, может соединяться напрямую с оператором связи, таким как сеть мобильной связи или, например, с помощью сети мобильной связи. Однако наличие шлюза 600 достаточно близко к модулю 300 снижает потребление энергии модуля 300. Это предпочтительно, поскольку источник 330 питания модуля 300 может быть трудоемким для замены или зарядки. Таким образом, наиболее предпочтительно, шина 100 устанавливает связь с шлюзом 600, расположенным достаточно близко к шине 100, а не напрямую с оператором связи, таким как сеть мобильной связи.
Беспроводная связь между шиной 100, наиболее предпочтительно электронным модулем 300 шины 100, содержащей антенну 312 и приемное устройство на расстоянии от шины 100 предпочтительно работает по меньшей мере в диапазоне десятков сантиметров, например, от десятков сантиметров до нескольких метров. Предпочтительно, модуль 300 выполнен с возможностью отправки данных в шлюз 600, который расположен на удалении не более 50 метров или не более 20 метров, более предпочтительно не более 10 метров или не более 8 метров, и наиболее предпочтительно не более 5 метров от модуля 300. Предпочтительно, шлюз 600 дополнительно выполнен с возможностью отправки данных в блок 500 облачного сервера и приема данных с него.
Такая передача информации может быть основана, например, на передаче данных с поддержкой технологии Bluetooth. Таким образом, модуль 300 может быть выполнен с возможностью осуществления связи с шлюзом 600 посредством технологии Bluetooth. Если используется передача данных с поддержкой технологии Bluetooth, максимальная дальность действия ее может составлять от метров до десятков метров или более, в зависимости от условий и используемой версии протокола Bluetooth. Модуль 300 может быть выполнен с возможностью осуществления связи с шлюзом 600 беспроводным способом с использованием радиоволн в частотном диапазоне от 2,4 ГГц до 2,485 ГГц.
Система отслеживания предпочтительно содержит один шлюз 600 и один модуль для каждой из шин, модули 300 которых передают цифровую информацию в шлюз 600. Каждая из шин может быть идентифицирована, так что процессор шлюза 600 может знать, где расположена каждая шина.
Шлюз 600 может дополнительно содержать интерфейс датчика для приема выходных сигналов с датчика (датчиков) и анализирующий элемент для анализа нагрузки на шину 100 на основе по меньшей мере принятых выходных сигналов с датчика (датчиков).
Также имеется источник питания для подачи питания для работы шлюза 600.
Датчик (датчики) 10, 30, 30а, 30b могут быть использованы для измерения ускорения, давления и температуры шины 100. Модуль 300 может быть выполнен с возможностью передачи данных в шлюз 600 (показано на Фигурах 2а-b). Такая передача информации может быть двусторонней, т.е. в электронный модуль 300 и из него. Однако, предпочтительно, информация передается только в одну сторону из модуля 300 в шлюз 600. Передача информации только в одну сторону может экономить энергию модуля 300 и тем самым энергию шины 100.
Шлюз 600 может быть выполнен с возможностью приема передач данных со всех шин транспортного средства и/или со всех шин множества транспортных средств.
Антенна 312 может быть выполнена с возможностью передачи информации беспроводным способом от электронного модуля 300 на приемное устройство, т.е. шлюз 600, расположенный на расстоянии от шины 100. Шлюзом 600 может быть, например, временно или постоянно установленное устройство в механическом транспортном средстве, оснащенном шиной 100, сотовым телефоном водителя или пассажира указанного механического транспортного средства или диагностическим устройством в мастерской. Шлюз 600 может быть встроен в транспортное средство. Таким образом, в варианте осуществления изобретения, шлюз 600 установлен в механическое транспортное средство. Предпочтительно, шлюзом 600 является мобильный телефон.
Как отмечалось выше, шлюз 600 может дополнительно передавать указанную информацию, например, на компьютерный сервер или в блок 500 облачного сервера. Таким образом, компьютерный сервер или блок 500 облачного сервера может быть использован для анализа информации. Информация предпочтительно подвергается анализу в шлюзе 600 и/или в блоке 500 облачного сервера в целях дополнительного снижения потребление энергии шины 100. Таким образом, процессор шлюза 600 можно использовать для определения нагрузки на шину (шины).
2
Шина может содержать армирующий брекер, который расположен между электронным модулем 300 и протекторным блоком 110. Армирующим брекером может быть проволочная сетка или ремень, расположенный внутри шины 100. Поскольку целью армирующего брекера является укрепление шины, предпочтительно, армирующий брекер не ограничивает большие отверстия. Более точно, предпочтительно, армирующий брекер не ограничивает отверстие площадью по меньшей мере 0,5 см.
Армирующий брекер может содержать металл. Армирующий брекер может содержать сталь, или он может состоять из стали. Армирующая структура может содержать стальную сетку. В дополнение или в качестве альтернативы, армирующий брекер может содержать волокнистый материал. Волокнистый материал армирующего брекера может содержать по меньшей мере хлопок, вискозу, полиамид (нейлон), полиэстер, лавсан, полипарафенилен терефталамид (кевлар).
Шина может содержать слой 155 армирующих волокон. Слой 155 армирующих волокон может содержать волокнистый материал второй армирующей конструкции 155 может содержать по меньшей мере одно из хлопка, вискозы, полиамида (нейлона), полиэстера, лавсана, полипарафенилен терефталамида (кевлара). Задачей слоя 155 армирующих волокон также является усиление (армирование) шины 100.
Электронный модуль 300 или по меньшей мере его часть может быть закреплен в его установочном положении внутри гнезда 400 с использованием механической опоры. Кроме того, акселерометр предпочтительно закреплен в гнезде 400. В дополнение к этому, дополнительная надежность может быть обеспечена путем размещения литьевого материала между гнездом 400 и электронным модулем 300 или той частью электронного модуля 300, которая установлена в гнездо 400. Например, гнездо 400 может служить в качестве формы для электронного модуля 300, так что электронный модуль 300 вставляется в гнездо 400, после чего литьевой материал заливается в гнездо 400. Это может способствовать очень надежной установке модуля 300 и\или акселерометра 10. Таким литьевым материалом может быть клей. Таким литьевым материалом может быть, например, эпоксид, полиуретан, акрил, силикон или другой термореактивный полимер или клей на основе термопластичного полимера.
Гнездо 400 может быть соединено с внутренней поверхностью 130 шины 100 клеевым способом (показано на Фиг. 6а). В таком случае между гнездом 400 и внутренней поверхностью 130 шины 100 предусмотрен клей 460. Такой клей 460 может содержать, например, термореактивный полимер или клей на основе термопластичного полимера. Соответственно, клей 460 выбирается из группы, содержащей эпоксид, полиуретан, акрил.
Кроме того, акселерометр 10 может быть соединен с внутренней поверхностью 130 шины 100 клеевым способом. В этом случае между акселерометром и внутренней поверхностью 130 шины 100 предусмотрен клей. Такой клей может содержать, например, термореактивный полимер или клей на основе термопластичного полимера. Предпочтительно, клей содержит эпоксидный клей, полиуретановый клей, цианоакриловый клей и/или акриловый клей. Более предпочтительно, клей выбирается из группы, состоящей из эпоксидных клеев, полиуретановых клеев, цианоакриловых клеев и акриловых клеев. В этом случае также предпочтительно акселерометр 10 находится, по меньшей мере частично, внутри гнезда 400.
Гнездо 400 может содержать стенку или стенки 402. Такая стенка (стенки) 402 может содержать, например, полимерный материал, такой как резина или другой термопластичный эластомер. Например, гнездо 400 может иметь по существу круговую стенку 402. В качестве другого примера, гнездо 400 может иметь более одной стенок 402, в частности, четыре стенки. Стенка (стенки) 402 может обеспечивать опору акселерометра 10 и/или электронного модуля 300 или той части электронного модуля 300, которая установлена в гнездо 400. Для дополнительной опоры, особенно вдоль радиального направления SR, внутренняя сторона (стороны) стенки (стенок) 402 может иметь шероховатость поверхности. Такая шероховатость поверхности может обеспечивать повышенное трение или сцепление между акселерометром и/или электронным модулем 300 и внутренней стороной (сторонами) стенки (стенок) 402 гнезда 400 и/или между вышеупомянутым литьевым материалом и внутренней стороной (сторонами) стенки (стенок) 402 гнезда 400. Коэффициент шероховатости Ra такой шероховатости поверхности может быть, например, по меньшей мере 5 микрометров. Такая шероховатость поверхности может быть обеспечена, например, за счет пескоструйной обработки, или она может быть свойственным качеством стенки (стенок) 402, обусловленным производством. Вышесказанное применимо, с необходимыми изменениями, и к шероховатости поверхности электронного модуля 300.
Стенка (стенки) 402 гнезда 400 может ограничивать по меньшей мере первое отверстие 410 и второе отверстие 420. Стенка (стенки) 402 гнезда 400 может ограничивать, например, первое отверстие 410, второе отверстие 420 и третье отверстие. В качестве другого варианта, стенка (стенки) 402 гнезда 400 может ограничивать первое отверстие 410 и второе отверстие 420 и третье отверстие и четвертое отверстие и так далее. Другими словами, помимо первого отверстия 410, могут быть предусмотрены одно или более отверстий в стенке (стенках) 402 сбоку гнезда 400.
Второе отверстие 420 и/или любые дополнительные отверстия сбоку гнезда 400, предназначены для обеспечения возможности прохождения части электронного модуля 300 через второе отверстие 420, при этом стенка (стенки) 402 сбоку окружает (окружают) только первую часть 301, т.е. остальную часть электронного модуля 300. Иными словами, только первая часть 301 электронного модуля 300 заключена в гнездо 400, в то время, как вторая часть 302 электронного модуля 300 проходит через второе отверстие 420 наружу гнезда 400. Таким образом, часть второй части 302 электронного модуля остается за пределами гнезда 400. Выход второй части 302 электронного модуля 300 за пределы гнезда 400 через второе отверстие 420 имеет технический эффект более надежного удержания на месте электронного модуля 300 за счет обеспечения механической опоры для электронного модуля 300, особенно в радиальном направлении SR, и предотвращения вращения электронного модуля
300 внутри гнезда 400. Например, стенка (стенки) 402 может сбоку окружать по меньшей мере источник 330 питания электронного модуля 300.
Расположенная таким образом за пределами гнезда 400 часть или части электронного модуля 300 может содержать, например, антенну 312 или по меньшей мере часть антенны 312, как проиллюстрировано на Фиг. 5. Антенны или части антенны 312 могут быть расположены во второй части 302 и третьей части 303 модуля 300. Чтобы предусмотреть функцию беспроводной передачи информации, антенна 312 может быть электрически соединена с первой частью 301 электронного модуля 300, которая окружена стенкой (стенками) 402 гнезда.
Выполнение по меньшей мере части антенны 312 в качестве части электронного модуля 300, которая расположена за пределами гнезда, имеет преимущество, заключающееся в отсутствии необходимости предусматривать дополнительный элемент или элементы в электронном модуле 300, проходящий через второе отверстие 420 и, возможно, третье и другие такие отверстия гнезда 400.
Выполнение по меньшей мере части антенны 312 в качестве части электронного модуля 300, которая расположена за пределами гнезда 400, имеет дополнительное преимущество, заключающееся в увеличении интенсивности сигнала антенны 312, так как сигнал не блокируется стенкой (стенками) 420 гнезда 400 и/или другими частями электронного модуля 300, установленными внутри гнезда 400. Это может быть особенно выгодно в шине 100, содержащей армирующий брекер 150, так как армирующий брекер 150, особенно, если он содержит сталь, может ослаблять сигнал между антенной 312 и тем или иным приемным устройством за пределами шины 100.
Гнездо 400 может быть выполнено так, что первый конец 407 гнезда 400 соединен с внутренней поверхностью 130 шины 100, а второй конец 408, который противоположен первому краю 407, ограничивает первое отверстие 410. Иными словами, первый конец 407 может находиться вплотную к внутренней поверхности 130 шины и прикреплен к ней, в то время как второй конец 408 определяет первое отверстие 410 гнезда 400. В таком случае гнездо 400 может быть сначала прикреплено к внутренней поверхности130 шины, и после чего электронный модуль 300 может быть установлен в гнездо 400, согласно тому, что было раскрыто выше относительно частичного нахождения электронного модуля 300 в его установочном положении внутри гнезда 400.
Гнездо 400 может иметь такую форму, при которой внутреннее пространство гнезда 400, выполненное с возможностью приема первой части 301 электронного модуля 300, сужается к первому отверстию 410. Это имеет эффект, состоящий в том, что стенка (стенки) 402 препятствует движению электронного модуля 300 наружу из гнезда 400.
Первый конец 407 гнезда 400 может содержать кромку 405 так, что кромка 405 соединена с внутренней поверхностью 130 шины 100, при соединении гнезда 400 с внутренней поверхностью 130 шины 100. Преимущество такой кромки 405 состоит в том, что она обеспечивает большую площадь контакта между гнездом 400 и внутренней поверхностью 130 шины 100. Таким образом, если гнездо 400 приклеено к внутренней поверхности 130 шины 100, кромка 405 обеспечивает большую площадь для клея 460, таким образом обеспечивая большую силу сцепления между гнездом 400 и внутренней поверхностью 130 шины 100. Такая кромка 405 может быть круглой или по существу круглой, некруглой или по существу некруглой.
Гнездо 400 может быть изготовлено, например, путем литья, такого как литье под давлением или прессование в пресс-форме. При изготовлении гнезда 400 могут использоваться различные материалы, такие как различные виды резины, в соответствии с раскрытым выше, с помощью, например, вулканизации предварительно отформованного гнезда 400, так чтобы различные материалы могли быть таким образом соединены вместе. При изготовлении гнезда 400 могут использоваться различные материалы, в соответствии с раскрытым выше, также, например, с помощью соединения конструктивных элементов вместе известными способами, такими как склеивание.
Антенна 312 шины 100 и модуль в том месте или та ее часть, которая проходит через второе отверстие 420 гнезда, может находиться на расстоянии от внутренней поверхности 130 шины 100. Расстояние между антенной 312 и поверхностью 130 шины имеет преимущество, состоящее в том, что нет прямого механического воздействия на антенну 312 из-за ударов, испытываемых шиной 100 и передаваемых внутренней поверхности 130 шины, так как антенна 312 не находится в непосредственном контакте с внутренней поверхностью 130 шины.
Стенка (стенки) 402 гнезда 400 может содержать выступ 450 или несколько выступов 450. Такой выступ (выступы) 450 может быть расположен внутри гнезда 400 и выступать вовнутрь. Преимущество такого выступа (выступов) 450 заключается в том, что электронный модуль 300 обеспечивается дополнительной механической опорой в его установленном положении внутри гнезда 400, и таким образом обеспечивается надежное удержание электронного модуля 300 в его установленном положении внутри гнезда 400.
Внутреннее дно 403 гнезда 400 может содержать выпуклость 455. Такая выпуклость 455 может применяться для обеспечения направляющей для электронного модуля 300 относительно его правильного установочного положения внутри гнезда 400. В таком случае, электронный модуль 300 имеет соответствующее углубление на его нижней поверхности (специально не проиллюстрировано).
Способ отслеживания может содержать следующие этапы:
- детектируют контакт первой части протекторной поверхности с поверхностью 900 путем измерения ускорения первой части протекторной поверхности с помощью указанного акселерометра 10, при этом сигнал указанного акселерометра 10 показывает деформацию указанной первой части протекторной поверхности во время прохождения указанной первой части протекторной поверхности в пятне контакта,
- определяют время, необходимое шине для совершения одного оборота при использовании полученных сигналов ускорения,
- детектируют то, когда первая часть протекторной поверхности находится на пятне контакта, предпочтительно на заднем крае 22 пятна 20 контакта с помощью полученного сигнала ускорения,
- переключают блок 50 управления из нормального режима в режим энергосбережения после указанного детектирования, и
- переключают из режима энергосбережения в нормальный режим, когда первое заданное время, зависящее от скорости вращения шины, например, время, необходимое шине для совершения одного оборота, умноженное на величину от 0,15 до 0,99, истекло с момента указанного детектирования того, что первая часть протекторной поверхности находится на заднем крае 22 пятна 20 контакта.
Способ может дополнительно содержать этапы:
- детектируют то, когда первая часть протекторной поверхности находится на переднем крае 21 пятна 20 контакта, с помощью полученных сигналов ускорения,
- переключают блок управления из нормального режима в режим энергосбережения после указанного детектирования того, что первая часть протекторной поверхности находится на переднем крае 21 пятна 20 контакта,
- переключают из режима энергосбережения в нормальный режим, когда второе заданное время, зависящее от скорости вращения шины, например, время, необходимое шине для совершения одного оборота, умноженное на величину от 0,01 до 0,05, истекло.
Способ может дополнительно содержать:
- измерение давления шины 100,
- измерение температуры шины 100,
- определение нагрузки на указанную шину 100, используя, например,
- длину 20L пятна контакта шины 100,
- характеристики жесткости шины 100,
- давление шины 100, и
- температуру шины 100.
Способ может дополнительно содержать:
- определение нагрузки транспортного средства с помощью измерения нагрузки на каждую из шин 100.
Способ определения общей массы и распределения массы транспортного средства, поддерживаемого множеством колес, каждое из которых имеет шину, при том, что каждая шина имеет пятно 20 контакта между шиной и поверхностью 900, при этом пятно 20 контакта находится между передним краем 21 и задним краем 22, причем геометрические параметры каждой из шин известны, может содержать следующие этапы:
- измеряют давление с помощью датчика 30b давления,
- генерируют сигнал, характеризующий давление,
- измеряют температуру с помощью температурного датчика 30а,
- генерируют сигнал, характеризующий температуру,
- измеряют ускорение с помощью акселерометра 10,
- определяют период вращения шины 100,
- детектируют передний край 21 и задний край 22 пятна 20 контакта, используя режим энергосбережения, как раскрыто в этой заявке,
- генерируют сигнал, характеризующий длину 20L пятна контакта,
- передают указанные сгенерированные сигналы в шлюз 600,
- опционально, передают указанные сгенерированные сигналы в блок 500 облачного сервера,
- вычисляют общую массу на шину 100 в шлюзе 600 и/или блоке облачного сервера на основе указанных сгенерированных сигналов из шины и известных геометрических параметров шины.
Таким образом, как раскрыто в этой заявке, сведение к минимуму потребления энергии можно достичь благодаря новому решению, содержащему режим энергосбережения. Вследствие этого, длину пятна контакта шины можно определить с помощью акселерометра, даже если есть возможны сложности замены или зарядки батареи шины.