BRPI0318578B1 - Methods for determining the aspects of a rolling surface on which a tire is rolling and to control the behavior of a vehicle which at least one tire is mounted, system to determine the asperce of a rolling surface on which a tire is rolling, tires for a vehicle, and, wheel - Google Patents

Description

“MÉTODOS PARA DETERMINAR A ASPEREZA DE UMA SUPERFÍCIE DE ROLAGEM NA QUAL UM PNEU ESTÁ ROLANDO E PARA CONTROLAR O COMPORTAMENTO DE UM VEÍCULO AO QUAL PELO MENOS UM PNEU ESTÁ MONTADO, SISTEMA PARA DETERMINAR A ASPEREZA DE UMA SUPERFÍCIE DE ROLAGEM NA QUAL UM PNEU ESTÁ ROLANDO, PNEU PARA UM VEÍCULO, E, RODA” A presente invenção relaciona-se a dispositivos de medição associáveis com um pneu montado em um veículo. O uso de dispositivos de medição colocados dentro de um pneu para a detecção de quantidades específicas que caracterizam as condições operacionais do próprio pneu, é conhecido. O Pedido de Patente US-A-2003/0058118 descreve, entre outros, um dispositivo de detecção para a área de contato de superfície de estrada de um pneu sob carga. Tal dispositivo de detecção incorpora um acelerômetro radial tendo o eixo de detecção alinhado com o raio da roda sobre a qual o pneu está montado. Este acelerômetro radial provê um sinal do qual é recebida, por meio de elaborações, informação relativa à área de contato. Neste pedido de patente é especificado que estas elaborações também incluem uma operação de filtragem de baixa freqüência para remover o "ruído de estrada" associado com a presença de buracos, pedras e cascalho. O Pedido Patente US 2003/0095050 descreve um dispositivo para a medição contínua de deformações do pneu, se originando de qual informação relativa à compressão vertical do pneu e o tipo de manobra (avanço em uma linha reta ou curvada) executada pelo veículo, é obtida. O dispositivo sensor descrito neste pedido de patente inclui um emissor de luz montado no aro de suporte do pneu e uma superfície refletiva fixada a uma parede interna do pneu. O Requerente lidou com o problema relativo ao fato que o aparelho de medição a ser associado com pneus descritos na técnica conhecida provê uma tipologia limitada de informação. Em particular, o Requerente observou que os sistemas e métodos convencionais de medição associados com pneus não permitem a coleta de informação relativa à superfície na qual o pneu está rolando. O Requerente observou que as limitações apresentadas pelos dispositivos de medição convencionais podem ser superadas extraindo, do sinal provido por um dispositivo de medição associado com um pneu, uma saída indicativa da aspereza da superfície na qual o veículo avança e na qual o pneu rola. Informação associada com a aspereza da superfície de rolagem na qual o pneu está rolando, tal como a superfície de estrada, pode achar aplicação muito útil em sistemas de monitoração e/ou controle com os quais o próprio veículo pode ser equipado. Por exemplo, tal informação pode ter um papel importante nos estágios de verificação executados por um sistema de ABS (Sistema Anti-Bloqueio).

De acordo com um primeiro aspecto, a presente invenção relaciona-se a um método para determinar a aspereza da superfície de rolagem na qual um pneu está rolando como definida pela reivindicação 1. Formas preferidas de execução de tal método são definidas nas reivindicações dependentes 2-16. De acordo com um segundo aspecto, a invenção relaciona-se a um método para verificar o comportamento de um veículo como descrito na reivindicação 17 e, em sua forma preferida de execução, na reivindicação 18.

De acordo com um terceiro aspecto, a invenção relaciona-se a um sistema para determinar a aspereza de uma superfície de rolagem na qual o pneu está rolando como definida por reivindicação 19 e à sua forma preferida de execução descrita nas reivindicações dependentes 20-43.

De acordo com um quarto aspecto, a presente invenção relaciona-se a um pneu como definido na reivindicação 44. Formas preferidas de execução do pneu são descritas nas reivindicações dependentes 45-50. Uma roda como definida na reivindicação 51 também forma um assunto da invenção. A fim de entender melhor a invenção e apreciar as vantagens, algumas de suas concretizações exemplificantes não limitantes são descritas no seguinte, fazendo referência aos desenhos inclusos, em que: - Figura 1 mostra uma seção transversal de um pneu ao qual um dispositivo sensor de acordo com uma execução de exemplo particular da invenção está fixado; - Figura 2 mostra esquematicamente, e através de blocos funcionais, um exemplo de um dispositivo sensor de acordo com a invenção; - Figura 3 mostra esquematicamente e através de blocos funcionais, um exemplo de uma unidade fixa de acordo com a invenção e instalável a bordo de um veículo; - Figura 4 mostra qualitativamente o comportamento de um sinal de aceleração obtenível de dito dispositivo sensor; - Figura 5 mostra qualitativamente o comportamento de um sinal de aceleração filtrado em passa-baixo Slp e um sinal de aceleração filtrado em passa-banda Sbp obtenível de estágios de filtragem de dito dispositivo sensor; - Figura 6 mostra três curvas, obtidas sob uma primeira condição experimental, expressando a tendência de um parâmetro de aspereza como uma função da velocidade angular do pneu e que caracterizam três superfícies de rolagem diferentes nas quais o pneu está rolando; - Figura 7 mostra outras três curvas análogas àquelas da Figura 6, mas deduzidas sob uma segunda condição experimental; - Figura 8 mostra, para três modelos diferentes de pneu, três curvas análogas àquelas da Figura 6 e relacionadas às três superfícies de rolagem distintas nas quais o pneu está rolando.

Com referência às Figuras 1, 2 e 3, um exemplo de um sistema de medição associável operativamente com um pneu de veículo (não mostrado) 11, de acordo com a invenção, é descrito no seguinte. Tal sistema permite a obtenção de informação relacionada ao nível de aspereza de uma superfície na qual o veículo avança. Vantajosamente, o sistema da invenção é capaz de prover esta informação em "tempo corrido", isto é, pode operar durante o avanço do veículo, fazendo a informação relacionada à aspereza, essencialmente da mesma superfície na qual o veículo está avançando, disponível. É notado que, como será aparente da descrição que segue, o sistema da invenção (que pode incluir o mesmo pneu ao qual está associado) também pode ter componentes ou blocos de componentes não fixados ao pneu, mas arranjados a bordo do veículo ou fixados a uma roda à qual o pneu está montado. Em qualquer caso, tal sistema é para ser considerado como associável operativamente com o pneu desde que é provido com pelo menos um componente, que em sua operação, interage com o pneu, ou com suas partes, em particular durante a rolagem do próprio pneu.

De acordo com o exemplo descrito, o sistema da invenção inclui um dispositivo sensor 3 associado operativamente com o pneu 11 e, opcionalmente, uma unidade fixa 2 arranjada a bordo do veículo.

De acordo com uma concretização particular da invenção, o dispositivo sensor 3 é fixável ao pneu 11 e, em particular, é montável dentro da cavidade identificada pelo próprio pneu. Com referência a esta concretização, Figura 1 mostra uma seção transversal da roda de um veículo incluindo o pneu 11 e um aro de suporte 12. Tal pneu 11 é do tipo conhecido pelo termo "sem câmara", isto é, sem uma câmara interna. O pneu 11 é inflável por meio de uma válvula de inflação 13, posicionada, por exemplo, no canal de dito aro de suporte 12. O pneu 11 inclui uma carcaça 16, terminando em dois talões 14 e 14', cada um formado ao longo de uma borda circunferencial interna da carcaça 16, para fixar o pneu 11 ao aro de suporte 12 correspondente. Os talões 14 e 14' incluem núcleos anulares de reforço respectivos 15 e 15', conhecidos como núcleos de talão. A carcaça 16 é formada por pelo menos uma lona de reforço, incluindo cordonéis têxteis ou metálicos, que se estendem axialmente de um talão 14 ao outro 14' em um perfil toroidal, e tendo suas extremidades associadas com um núcleo de talão respectivo 15 e 15'.

Em pneus convencionais do tipo conhecido como "radiais", os cordonéis acima mencionados se acham em um plano contendo o eixo de rotação do pneu. Uma estrutura anular 17, conhecida como a cinta, é colocada em uma posição radialmente externa com respeito à carcaça 16. Tipicamente, a estrutura de cinta 17 inclui uma ou mais tiras de material elastomérico incorporando cordonéis de metal e/ou têxteis, que se sobrepõem. Uma banda de rodagem 18, em material elastomérico, é enrolada ao redor da estrutura de cinta 17 e tem uma pluralidade de padrões de relevo ou bloco (não mostrados), distribuídos de acordo com uma configuração particular, para o contato com uma superfície de rolagem, tal como a superfície de estrada. Dois costados 19 e 19', em material elastomérico, também são colocados na carcaça em posições laterais radialmente opostas, cada um se estendendo radialmente para fora das bordas externas dos talões correspondentes 14 e 14'.

Em pneus sem câmara, a superfície interna da carcaça 16 é coberta normalmente com uma cobertura protetora 111, conhecida como forro, composta de uma ou mais camadas protetoras de material elastomérico impermeável a ar. O pneu 11 pode ser provido com outros elementos convencionais ou componentes de acordo com sua tipologia específica tais como, por exemplo, enchimentos para os talões.

Como é indicado na Figura 1, as direções básicas seguintes são definíveis para o pneu 11: direção radial Z, direção longitudinal (ou de avanço) X e direção transversal Y.

De acordo com o exemplo da Figura 1, o dispositivo sensor 3, a estrutura do qual será descrita exemplarmente mais tarde, é colocado em uma parede interna do pneu 11 oposta à banda de rodagem 18. Mais particularmente, é achado, essencialmente, na linha de centro do pneu 11 alinhado com o eixo radial Z. O dispositivo sensor 3 é fixado em pelo menos um ponto de observação P do forro interno 111 por um elemento de fixação 332, que adere ambas a uma parede de um invólucro no dispositivo sensor 3 e também ao próprio forro. É observado que de acordo com a presente invenção o termo "ponto" é significado uma região ou parte do pneu 11 sem dimensões nulas, porém, pequenas com respeito àquelas do pneu inteiro, o valor efetivo de qual depende da resolução do dispositivo sensor 3. O elemento de fixação 332 é feito de borrachas flexíveis, tal como, borracha natural ou sintética (por exemplo, borracha feita de dienos conjugados tendo de 4 a 10 átomos de carbono tal como borracha de poliisopreno, polibutadieno, estireno-butadieno e similares). O elemento de fixação 332 também tem, vantajosamente, um efeito protetor para o dispositivo sensor 3, assim reduzindo a probabilidade de dano.

De acordo com formas alternativas de execução, o dispositivo sensor 3 pode ser incorporado dentro da estrutura do pneu 11 na região da banda de rodagem 18 e, por exemplo, dentro da própria banda de rodagem, ou entre a cinta 17 e a banda de rodagem 18. É observado que dispositivos sensores, fixados, não a uma parede do pneu 11, mas, por exemplo, ao aro de suporte 12 e/ou dispositivos sensores não colocados na linha de centro do pneu, mas fixados ou incorporados nos costados 19 e 19' do pneu 11, ou em outras regiões do mesmo, também podem ser usados.

Além disso, de acordo com a presente invenção, uma pluralidade de dispositivos sensores 3 associados com o próprio pneu 11 podem ser usados. Em particular, dispositivos sensores colocados em posições circunferencialmente distanciadas um do outro, essencialmente por um ângulo fixo, podem ser usados. Por exemplo, três dispositivos sensores, análogos ao dispositivo 3, colocados circunferencialmente dentro do pneu 11, e distanciados um do outro por um ângulo aproximadamente igual a 120°, podem ser usados.

Com referência à Figura 2, de acordo com uma concretização de exemplo particular, o dispositivo sensor 3 inclui um dispositivo de medição (M-D) 32, tal como para prover a um terminal de saída 50 correspondente um sinal elétrico representativo do movimento em pelo menos uma direção de dito pelo menos um ponto P do próprio pneu durante sua rolagem na superfície de estrada. Vantajosamente, o dispositivo de medição 32 é de tal tipo a prover à saída 50 um sinal elétrico também representativo dos componentes de movimento do ponto de observação P devido às deformações sofridas pelo pneu 11 durante rolagem. É observado que as deformações do pneu 11 detectáveis pelo dispositivo de medição 32 também são aquelas induzidas pela aspereza da superfície na qual o pneu rola, isto é, aquelas asperezas devido à textura particular da superfície de estrada.

De acordo com a forma preferida de execução da invenção, o dispositivo de medição 32 é um acelerômetro tal como para prover pelo menos um sinal representativo da aceleração sofrida por dito ponto P do pneu ao longo de uma ou mais das direções seguintes (definidas de acordo com a terminologia normalmente usada no setor): direção radial ou centrípeta Z, direção longitudinal (ou de avanço ou tangencial) X, direção lateral Y.

Dispositivos de medição adequados para serem usados na presente invenção estão disponíveis comercialmente e são feitos, por exemplo, usando tecnologia de MEMS (sistemas de Micro-Eletro-Mecânica), ou são por exemplo, sensores ópticos ou acústicos.

Com respeito a isso, o Pedido de Patente acima citado US-A- 2003/0095050 descreve um sensor do tipo óptico usado para a medição da área de pegada do pneu, que pode ser usada na presente invenção a fim de gerar um sinal representativo de componentes do movimento do ponto de observação P devido às deformações sofridas pelo pneu 11 durante rolagem. Este tipo de sensor óptico é fixável ao aro 12 e é capaz de detectar os movimentos do ponto de observação prefixado P do pneu 11, se achando em qualquer parede interna do mesmo, ao qual uma superfície refletiva adequada da radiação óptica emitida pelo sensor óptico pode ser aplicada.

De acordo com uma concretização de exemplo da invenção, o dispositivo sensor 3 inclui adicionalmente um estágio de processamento 51 do sinal provido pelo dispositivo de medição 32 para prover uma saída que é indicativa da aspereza da superfície de rolagem na qual o pneu 11 está rolando. É notado que o estágio de processamento 51 pode incluir blocos de circuito para o tratamento de sinais analógicos e/ou blocos de circuito para o tratamento de sinais digitais. Além disso, o processamento acima mencionado do sinal de saída do dispositivo de medição 32 pode ser executado completamente ou em parte por software, isto é, na execução de um programa de processador de dados eletrônico (computador).

Com referência à concretização particular mostrada na Figura 2, o estágio de processamento 51 inclui um bloco de filtragem 52 tendo um terminal de entrada conectado à saída 50 do dispositivo de medição 32 e um terminal de saída conectado ao terminal de entrada de um conversor analógico para digital (A/D) 53. O bloco de filtro 52 é para executar filtragem em passa-banda e foi delineado na Figura 2 como a conexão em série de um primeiro filtro passa-baixo (LPF) 56 e um filtro passa-alto (HPF) 57. Estes filtros 56 e 57 podem ser compostos, por exemplo, de filtros analógicos convencionais. A banda passante B do bloco de filtro 52 é selecionada de tal maneira a extrair do sinal de aceleração presente no terminal de saída 50, uma parte que contém componentes de freqüência, a origem de quais é referível às tensões induzidas pela aspereza da superfície de estrada na estrutura do pneu 11. Além disso, tal banda passante B é selecionada de tal maneira a reduzir ou, substancialmente eliminar aqueles componentes de baixa freqüência relativos aos fenômenos que não são de nenhum interesse, tais como, por exemplo, fenômenos correlatados com a carga vertical, derrapagem ou a deriva. A banda passante pré-selecionada B é identificada pela freqüência de corte inferior fi e pela freqüência de corte superior fu do bloco de filtragem 52. Vantajosamente, a banda passante B está incluída entre 300 Hz e 5.000 Hz e, preferivelmente, entre 300 Hz e 2.500 Hz, ou, mais preferivelmente, entre 500 Hz-1.200 Hz.

Os valores de banda passante B indicados acima foram determinados experimentalmente pelo Requerente e emergiram como sendo adequados para a extração das freqüências de interesse de um sinal de aceleração. Com referência ao que o Requerente notou que as vibrações da estrutura do pneu 11 durante sua rolagem na superfície de estradas têm uma amplitude que está relacionada diretamente à amplitude da aspereza da própria superfície de estrada e além disso, que a banda de freqüência a ser extraída, usando o bloco de filtragem 52, é dependente dos modos exatos de vibração da estrutura do pneu 11 para tensões tendo uma freqüência correspondendo aos comprimentos de onda excitativos particulares da superfície de estrada específica. É observado que os intervalos de freqüência indicados acima emergiram como estando em bom acordo com aquelas considerações teóricas qualitativas relativas às tensões no pneu devido à superfície na qual rola.

De acordo com uma forma particular de execução da invenção, o filtro passa-alto 57 e o primeiro filtro passa-baixo 56 podem ter freqüências de corte respectivas de menos que fi e maior do que fu constantes (e em particular, constantes variando com a velocidade angular do pneu 11) e tal que a banda passante B correspondente esteja dentro dos valores indicados acima.

Alternativamente, o filtro passa-alto 57 e o primeiro filtro passa-baixo 56 podem ser do tipo de rastreamento, isto é, tendo a freqüência de corte inferior f| e/ou a freqüência de corte superior fu não fixa, mas modificável ou ajustável por sinais de controle respectivos transmissíveis aos próprios filtros. Em particular, as freqüências de corte superior e inferior fi e fu podem variar com a variação da velocidade angular da rolagem do pneu. Em tal caso, as freqüências de corte inferior e superior podem ser estimadas usando as equações seguintes: (D (2) em que: a*: aceleração centrípeta do pneu durante a i-ésima rotação; rg: ralo inflado do pneu; m; componente harmônico inferior; n„: componente harmônico superior.

De acordo com as equações (1) e (2), as freqüências de corte superior e inferior são múltiplas, de acordo com os fatores m e nu, da velocidade angular instantânea ω,> do pneu, dependendo da aceleração centrípeta, e do raio inflado rg do mesmo.

Os fatores m e nu consideram o número de padrões de bloco com os quais a superfície exterior da banda de rodagem 18 do pneu 11 é provida que influencia o número dos componentes harmônicos das vibrações do próprio pneu. Por exemplo, no caso de um número global de padrões de bloco presentes na banda de rodagem 18 igual a n, é possível assumir que os componentes harmônicos das vibrações do pneu são iguais a exatamente η. O valor iii do componente harmônico inferior é menos do que o valor n, e o valor n„ do componente harmônico superior é maior do que o valor n, de tal maneira que eles identifiquem um intervalo que inclui os componentes harmônicos de interesse. De acordo com uma concretização particular, o valor ntI do componente harmônico superior está perto do número de padrões de bloco n, de tal maneira a ser menos que 2n.

Por exemplo, para vários padrões de bloco n = 70, m pode ser selecionado igual a 65 e nu é selecionado igual a 75. Com tais valores de exemplo dos componentes harmônicos inferior e superior, para uma velocidade angular do pneu igual a 100 km/h, aplicando as equações (1) e (2), alguém obtém uma frequência de corte superior fi igual a 930 Hz e uma frequência de corte inferior f„ igual a 1.070 Hz. AUemativamente, é possível selecionar o valor nu de tal maneira que seja igual ou maior do que um múltiplo dc n. Em outras palavras, o valor nu pode ser igual ou maior do que 2n ou a outro múltiplo de n (3n, etc.). Desta maneira, alguém também leva em coma a contribuição para o fenômeno associado com os harmônicos de ordem mais alta.

Como será descrito ademais abaixo em maior detalhe, de acordo com a forma de execução da invenção que usa filtros passa-baixo 56 e passa-alto 57, do tipo de rastreamento, os valores das frequências de corte inferior e superior podem ser calculados de acordo com as equações (I) e (2) (por exemplo, em cada revolução do pneu 11) e então alimentados aos filtros respectivos.

No caso de filtros de rastreamento e no caso de filtros de frequência de corte fixa, o primeiro filtro passa-baixo 56 e o filtro passa-alto 57 podem ser de um tipo convencionai tal como, por exemplo, o tipo de nível discreto que permite a regulação da frequência de corte de uma maneira não contínua, mas por graus ou etapas pré-fixadas, de acordo com a velocidade angular do pneu. O estágio de processamento 51 também é equipado com um segundo filtro passa-baixo (LPF) 54 para a determinação de parâmetros secundários e uma unidade de processamento (CPU) 34 tendo um terminal de entrada correspondente conectado ao terminal de saída 50 e um terminal de saída correspondente conectado à entrada de um conversor analógico para digital 53.

Em geral, a frequência de corte ft do segundo filtro passa-baixo 54 é menos que ou igual à frequência de corte inferior fi do estágio de filtro passa-banda 52. Preferivelmente, a frequência de corte f, é menos que 300 Hz. Por exemplo, no caso de um filtro dependente de velocidade, o segundo filtro passa-baixo 54 tem uma freqüência de corte f, igual a aproximadamente 40 Hz a 20 km/h e igual a aproximadamente 240 Hz a 100 km/h. O segundo filtro passa-baixo 54 pode ler uma freqüência de corte constante ft ou pode ser do tipo de rastreamento e pode ter uma freqüência de corte ajustável com a velocidade angular do pneu 11, em troca calculável, de acordo com a invenção, como descrito exemplarmente ademais abaixo. Em particular, a freqüência de corte ft é proporcional à velocidade angular tüp de acordo com um fator prefixado K: <n O fator K (por exemplo, um inteiro maior que 1) é dependente do tipo do pneu sob consideração e, por exemplo, pode ser selecionado na base de suas dimensões a fim de extrair componentes harmônicos que descrevem o movimento do pneu particular sob consideração de uma maneira s u ficien temente c o mp 1 et a.

Além disso, uma unidade de processamento (CPU) 34 associada com um dispositivo de memória (MEM) 35 e conectada por um barramento 55 a um conversor analógico para digital 53 está incluída no estágio de processamento 51 para receber do conversor 53 valores digitais. A unidade de processamento 34 feita, por exemplo usando um microprocessador convencional, é tal como para executar as elaborações dos dados digitais armazenados no dispositivo de memória 35 e/ou se originando do conversor analógico para digital 53 para a geração da saída, representativa da aspereza da superfície de estrada. Vantajosamente, esta unidade de processamento 34 também pode executar um papel de controle e monitoração para o dispositivo de medição 32 e para os outros blocos incluídos no dispositivo sensor 3, por sinais de controle Sc e sinais de monitoração Sm_ (se originando dos dispositivos ou dos blocos sendo monitorados) feitos disponíveis através de linhas de controle/monitoração pertinentes. Para simplicidade de representação, as linhas de controle/monitoração conectadas aos componentes correspondentes do dispositivo sensor 3 foram omitidas da Figura 2. A unidade de processamento 34 tem pelo menos uma linha de saída OUl através da qual é provido pelo menos um sinal de saída, Sp, resultando do processamento e levando pelo menos a informação relativa à aspereza da superfície de estrada. É observado que o dispositivo de medição 32 e alguns dos blocos do estágio de processamento 51 também podem ser usados a fim de gerar, além do sinal relativo à aspereza, também outros sinais de saída levando outra informação dedutível do sinal produzido pelo próprio dispositivo de medição. Por exemplo, a unidade de processamento 34 pode prover sinais levando os dados relativos à aceleração presente e à velocidade angular presente do pneu ou informação relativa a outras condições operacionais do pneu tais como, por exemplo, a carga vertical atuando no pneu.

Além disso, o dispositivo sensor 3 inclui um dispositivo de transceptor convencional (Rx/Tx) 31 conectado à linha de saída OUl e a uma antena 37 a fim de permitir a recepção e transmissão de sinais para/da unidade fixa 2 instalada a bordo do veículo. O dispositivo sensor 3 é equipado com uma fonte de energia elétrica (PW) 33 tal como, por exemplo, uma batería. Porém, é possível que os processos executados dentro do dispositivo sensor 3 e o processamento associado com o dispositivo de transceptor 31 façam a vida da batería curta, se comparada com a vida do pneu 11. Portanto, de acordo com formas preferidas de execução, a fonte de energia 33 inclui um dispositivo de auto-carregamento (não mostrado), que gera energia elétrica resultando da tensão mecânica à qual o próprio dispositivo de auto-carregamento está sujeito (por exemplo, força centrífuga, ou as deformações do forro 111 ou movimentos devido ao avanço sobre estradas não uniformes). Por exemplo, o dispositivo de auto-carregamento pode incluir um ou mais componentes em material piezelétríco. O dispositivo de auto-carregamento também inclui um circuito de armazenamento de energia elétrica (não mostrado) tipicamente incluindo um resistor e um capacitor. Como uma alternativa adicional, o dispositivo sensor 3 pode ser provido pela unidade fixa 2 por um dispositivo receptor adequado (não mostrado), conectado à antena móvel 37. Preferivelmente, um dispositivo de distribuição de energia elétrica (PW-D) 36 distribui a energia elétrica provida pela fonte de energia 33 de uma maneira apropriada à unidade de processamento 34, ao dispositivo de memória 35, ao dispositivo de transceptor 31 e ao dispositivo de medição 32, de acordo com seus requisitos. ✓ E útil notar que não é necessário incluir todos os componentes do dispositivo sensor 3 descrito acima (tal como por exemplo, o dispositivo de medição 32, o dispositivo de transceptor 31 e o estágio de processamento 51) no mesmo invólucro ou pacote. Por exemplo, o estágio de processamento 51 e o dispositivo de transceptor 31 podem ser incluídos em um invólucro que é separado daquele no qual o dispositivo de medição 32 está incluído e fixado a outras partes do pneu 11 ou à roda (por exemplo, ao aro de suporte 12) e associado com um cabo ou conexão sem fios (por exemplo, por meio de ondas ópticas ou por radiofreqüência). Em tal caso, o dispositivo de medição 32 pode ser colocado, por exemplo, em um invólucro fixado ao pneu analogamente àquele mostrado na Figura 1 para o dispositivo sensor 3.

Figura 3 mostra, usando blocos funcionais e de uma maneira muito esquemática, uma concretização de exemplo da unidade fixa 2 utilizável no sistema da presente invenção. Preferivelmente, a unidade fixa 2 inclui um dispositivo de receptor (Rx) 26 (por exemplo, um receptor de radiofreqüência) conectado a uma antena fixa 25 de tal maneira a permitir a recepção dos sinais transmitidos pelo dispositivo sensor 3. Preferivelmente, o dispositivo de receptor 26 está conectado a um desmodulador (DEM) 27 para a desmodulação dos dados recebidos. Uma unidade de memória (MEM) 28 tal como por exemplo, uma EPROM, pode armazenar os dados recebidos do dispositivo sensor 32 e desmodulados pelo desmodulador 27. A unidade de memória 28 pode ser associada com uma unidade de processamento adicional (CPU) 24, tendo o papel de executar as elaborações e cálculos dos dados recebidos do dispositivo sensor 3 e/ou armazenados dentro da unidade de memória 28 e, por exemplo, controlando os componentes da unidade fixa 2. Além disso, a unidade fixa 2 inclui preferivelmente um dispositivo de transmissão e modulação (Tx/Mod) 23 adequado para transmitir sinais ao dispositivo sensor 3. O método de cálculo de um ou mais parâmetros representativos da aspereza da superfície de estrada ou de outra superfície de teste na qual o pneu 11 rola, por exemplo, usando o dispositivo sensor 3, será descrito agora. O caso particular em que o dispositivo de medição 32 é um sensor de aceleração que retoma ao terminal de saída 50 pelo menos um sinal Sa indicativo da tendência de aceleração temporal do ponto de observação P do pneu 11, é considerado. Por exemplo, o caso exemplar em que o sinal Sa é representativo da aceleração radial ou centrípeta (isto é, ao longo da direção Z) do ponto de observação P do pneu 11, é considerado. A fim de entender melhor o tratamento seguinte. Figura 4 mostra uma possível tendência de um tal sinal de aceleração Sa, representando a amplitude da aceleração eentrípeta az (expressa em múltiplos de g) como uma função do ângulo de rotação R (variável entre 0o e 360“) e estimado para uma velocidade angular pré-fixada U)p do pneu 1 L A tendência da Figura 4 se refere a uma revolução completa executada pelo pneu 11.

Da observação da tendência de sinal Sa, uma área de contato ou pegada C-Z é distinguida (localizada aproximadamente a 180° no exemplo ilustrado na Figura 4), onde a área do pneu monitorado pelo dispositivo sensor 3 é achada estar em contato com a superfície de estrada. Dentro da área de contato, a aceleração a, diminui brascamente até desaparecer essencial mente, e subsequentemente aumenta. Antes que o pneu, enquanto sofrendo sua rotação, mova o ponto de observação P na área de contato C-Z, isto é para ser achado em uma zona de entrada IN-Z (contígua com aquela de contato) em que a aceleração eentrípeta a, está aumentando. Quando o ponto de observação P deixa a área de contato C-Z, o sinal de aceleração Sa permite a identificação de uma área de saída OU-Z (contígua eom aquela de contato) em que a aceleração az está diminuindo.

Nas partes do sinal Sa fora das três zonas acima mencionadas (por exemplo, para ângulos entre 0° e 100°), a aceleração eentrípeta assume valores variáveis em um intervalo de amplitude reduzido. O Requerente observou que para a determinação dos parâmetros relativos à aspereza da superfície de estrada é particularmente significante analisar o sinal Sa em proximidade íntima à área de contato C-Z. por exemplo, a porção do sinal que inclui a zona de entrada IN-Z, áreas de contato C-Z e saída OU-Z, é de interesse. Além disso, o Requerente observou que a área que provê a maioria da informação em relação à aspereza da superfície é a zona de entrada IN-Z. Este resultado foi verificado experimentalmente e acha uma possível explicação no fato que a zona de entrada IN-Z, sendo contígua com a área de contato C-Z onde a solicitação direta da estrutura do pneu pela superfície de estrada acontece, é capaz de "sentir" a tensão induzida pela aspereza da superfície de estrada, mas é menos perturbada por outros fenômenos associados com a passagem sob a área de pegada, tal como por exemplo, o achatamento maior ou menor induzido pela carga.

As partes do sinal Sa nas quais executar as análises para a determinação do parâmetro de aspereza acima mencionado são determinadas de acordo com uma metodologia que será descrita no seguinte, fazendo referência também à Figura 5, além daquela da Figura 2. O sinal de saída Sa do dispositivo de medição 32 é remetido ao segundo filtro passa-baixo 54, que reduz ou elimina as contribuições de alta freqüência e retoma um sinal filtrado em passa-baixo Slp. Em particular, o filtro passa-baixo 54 elimina ou reduz consideravelmente os componentes de freqüência devido às tensões suportadas pelo pneu 11 da superfície de estrada.

Na Figura 5 é mostrada, qualitativamente, a tendência do sinal filtrado em passa-baixo Slp como uma função de tempo t. Além disso, para maior clareza, na Figura 5 também é mostrado o pneu 11, seu sentido de rotação e na superfície exterior do mesmo pneu são indicadas a área de contato com a superfície de estrada C-Z (onde o pneu sofre esmagamento), a zona de entrada IN-Z e a área de saída OU-Z.

Analogamente àquilo dito para o sinal Sa detectado pelo dispositivo de medição 32, o sinal filtrado em passa-baixo SLp tem uma tendência que está aumentando até um primeiro máximo pi na zona de entrada IN-Z. Na área de contato C-Z, o sinal filtrado em passa-baixo Slp tem uma tendência que está diminuindo até alcançar um valor mínimo a fim de então aumentar novamente até alcançar um segundo valor máximo pu. Na área de saída OU-Z, o sinal Slp tem uma tendência decrescente a partir do segundo valor máximo pu. O sinal filtrado de passa-baixo Slp é conseqüentemente remetido ao conversor analógico para digital 53, que retoma os dados digitais correspondentes que são armazenados na memória 35.

Subseqüentemente, uma análise dos dados digitais armazenados é executada visando identificar o primeiro máximo pi, o segundo máximo pu e os valores ou coordenadas de tempo ti e tu de acordo com os quais tais máximos são verificados (avaliados a partir de um instante inicial).

De acordo com o exemplo descrito, a análise que conduz à identificação das coordenadas de tempo (ti e tu) dos máximos Pi e pu é executada pela unidade de processamento 34 na base de um programa que executa algoritmos óbvios para aqueles qualificados na técnica. É observado que, em vez das coordenadas de tempo, os ângulos de rotação do pneu 11 correspondendo aos máximos acima mencionados também podem ser estimados.

De acordo com o método da invenção, a amplitude da zona de entrada IN-Z é fixada levando em consideração a quantidade de dados que é desejada tratar nas elaborações que seguirão.

Por exemplo, a zona de entrada IN-Z tem uma extensão correspondendo a um setor angular (estimado no centro C do pneu 11) tendo um ângulo prefixado a, que pode ser mais largo com o comprimento crescente do pneu. Por exemplo, o ângulo α pode ser selecionado entre 30° e 100°. No caso de um pneu de carro (por exemplo, um pneu de modelo 195/65/R15), um valor conveniente de tal ângulo pode ser igual a cerca de 50°, enquanto para um pneu de caminhão, o ângulo pode ser igual a cerca de 70°. A partir do valor t, correspondendo ao primeiro máximo pi, o ângulo oc permite a identificação de outra coordenada de tempo ti (ou angular), que delimita a zona de entrada IN-Z.

Analogamente, a área de contato C-Z está incluída entre as coordenadas t, e tu. A área de saída OU-Z será incluída entre a coordenada de tempo tu e outra coordenada de tempo t;> obtida prefixando a extensão da área de saída OU-Z de interesse de uma maneira análoga àquela para a zona de entrada IH-Z. As coordenadas de tempo u, ti, tu, t: assim determinadas são armazenadas consequentemente na memória 35.

Alternativamente, a amplitude da zona de entrada ΪΝ-Ζ e aquela da área de saída OU-Z podem ser determinadas, não na base de um setor angular de abertura angular pré-estabelecida, mas pré-fixando o número de amostras adquiridas para consideração pelas elaborações subsequentes. É notado que o estágio de determinação das coordenadas de tempo tu ti, tu, Í2 (que identificam as partes de interesse do sinal de aceleração) pode ser repetida com cada revolução do pneu 11.

Além disso, é conhecido que para a determinação das coordenadas de tempo que identificam as partes de interesse do sinal de aceleração, vantajosamente, um sinal de aceleração de acordo com quaisquer das direções X, Y, Z, e não necessariamente o sinal de aceleração centrípeta, pode ser usado como descrito acima exemplarmente. O método da invenção também inclui uma estágio de processamento (ele mesmo repetível com cada revolução do pneu) que conduz à estimação da velocidade angular % do pneu 11 relacionada a uma i-ésima revolução do mesmo.

Vantajosamente, a estimação da velocidade angular Cúp é executada partindo do sinal de aceleração centrípeta provido pelo dispositivo de medição 32.

Por exemplo, para esta estimação, o mesmo sinal filtrado em passa-baixo Slp, saído do segundo filtro passa-baixo 54, alimentado no conversor analógico-digital 53, pode ser usado, Altemativamente, o sinal Sa presente no terminal 50 pode ser alimentado diretamente no conversor analógico-digital 53, ou a filtragem em passa-baixo pode ser executada por outro filtro (não mostrado). O conversor analógico-digital 53, operando de uma maneira convencional, retoma valores digitais correspondentes que são então armazenados na memória 35, As operações de cálculo para a determinação da velocidade angular sâo executadas, por exemplo pela unidade de processamento 34 usando estes valores digitais armazenados.

Preferivelmente, a velocidade angular (%, é estimada considerando os valores de amplitude de aceleração centrípeta, ai, assumidos nas áreas de interesse e, preferivelmente, antes e depois da área de contato C-Z.

Com referência à Figura 5, é possível considerar os valores aíj e aiij da aceleração centrípeta, ai, estimada para as coordenadas de tempo t| e %i que identificam o começo da zona de entrada ΓΝ-Ζ e o fim da área de saída ou-z, Na base do valor af (aceleração centrípeta antes da área dc interesse) e do valor aus (aceleração centrípeta seguindo a área de interesse), um valor de aceleração média aiin é calculado: (3) A velocidade angular, % é, portanto, dada pela equação: (4) Em que o raio inflado rg em relação ao ponto P de observação foi pré-armazenado na memória 35, O valor da velocidade angular e>p ele mesmo também armazenãvel na memória 35, é útil para alguns dos estágios de processamento do método da invenção. Além disso, o mesmo valor de velocidade angular c%, pode ser usado afim de modificar a frequência de corte f( do segundo filtro de rastreamento passa-baixo 54, por exemplo, de acordo com a equação (Γ) indicada acima. O sinal de aceleração Sa, que do terminal de saída 50 é alimentado no bloco de filtragem passa-banda 52, durante o movimento de rolagem do pneu 11, é considerado agora. O bloco de filtragem passa-banda 52 retoma um sinal filtrado em passa-banda Sbp, que contém os componentes de freqüência, a origem de quais é referível às tensões induzidas pela textura ou aspereza da superfície de estrada na estrutura do pneu 11. Dentro de um tal sinal filtrado em passa-banda Sbp, os componentes de freqüência devido a outros fenômenos, não de interesse, foram atenuados fortemente ou, essencialmente eliminados.

Figura 5 mostra qualitativamente uma possível tendência de tempo do sinal de aceleração filtrado em passa-banda Sbp. É observado que, no caso em que o bloco de filtragem 52 usa o primeiro filtro passa-baixo 56 e o filtro passa-alto 57 feitos com filtros de rastreamento e filtros de freqüência de corte não constante, a unidade de processamento 34 executa o cálculo das freqüências de corte inferior fi e superior £ aplicando equações (1) e (2) indicadas acima, na base da velocidade angular Cúp calculada previamente e correspondendo à revolução do pneu considerado. A unidade de processamento 34 então envia sinais de controle correspondentes aos dois filtros 56 e 57, que impõem o valor calculado para a freqüência de corte ou os valores possíveis mais próximos permitidos pelos tipos de filtros àqueles calculados.

Subseqüentemente, o sinal filtrado em passa-banda Sbp sofre uma conversão analógica-digital no conversor 53, que pode considerar a amostragem convencional de uma dada freqüência fc, uma quantificação e uma codificação. A freqüência de amostragem fc é, por exemplo, igual a 10 kHz, e selecionada de acordo com o teorema de Nyquist, e é igual ao número N de amostras obtidas dentro de uma dada unidade de tempo.

Como já mencionado previamente, de acordo com a concretização preferida da invenção, para as elaborações subseqüentes, o sinal de aceleração inteiro resultando da conversão analógica-digital do sinal filtrado em passa-banda S^e relativo a uma revolução completa do pneu, não é usado. Vantajosamente, para as elaborações seguintes, só aquelas partes do sinal filtrado em passa-banda SBP (ou, em mais detalhe, do sinal digital correspondente resultando da conversão) julgado ser de interesse para a estimação da aspereza da superfície de estrada, são levadas em consideração.

Em particular, aquelas partes do sinal correspondendo à área de contato C-Z e/ou as áreas contíguas, tal como a zona de entrada IN-Z e/ou aquela de saída OU-Z são levadas em consideração.

Estas partes do sinal Sbp podem ser definidas pela unidade de processamento 34 na base das coordenadas de tempo ti, ti, tu, t? estimadas como previamente descrito e armazenadas na memória 35. Como é representado na Figura 5, o sinal filtrado em passa-banda Sbp é subdividido em uma primeira porção de cálculo Ôl limitada pelas coordenadas de tempo ti e tu em uma segunda porção de cálculo 52 limitada pelas coordenadas de tempo t; e tu e uma terceira porção de cálculo 53 limitada pelas coordenadas de tempo tu e t2.

Deveria ser lembrado que a velocidade angular (Op do pneu 11 (o valor de qual está armazenado na memória 35) está associada com a frequência angular fp (número de revoluções por unidade de tempo) pela equação: (ΰρ = 2π fp Na base da frequência rotacional fp e da freqüência de amostragem fc, o número total de amostras np, presentes no sinal digital correspondendo a uma revolução do pneu é estimado: npl = fc/fp Para cada unia das três partes de cálculo 51, 52, 53, o número de amostras levadas em consideração é uma fração apropriada do valor total np(, correlatada com a extensão da área específica de interesse. Por exemplo, para uma primeira porção de cálculo δΐ, ura número de amostras nl igual a np,/8 pode ser selecionado.

Analogamente, para as partes de cálculo restantes S2 e 53, um número correspondente de amostras é selecionado para ser usado, n2 e n3. Na base destas amostras, um parâmetro significativo da aspereza da superfície de estrada é calculado. De acordo com a forma preferida de execução da invenção, tal parâmetro é uma média de valores assumidos pelo sinal filtrado em passa-baixo Sbp. Em particular, o parâmetro estimado é uma média quadrática.

Em maior detalhe, a unidade de processamento 34 executa o cálculo de um parâmetro de energia indicado pelo símbolo OLj (em que as iniciais OL são derivadas do termo "Nível Global", isto é, o nível de superfície global) expresso como uma média quadrática dos valores de amplitude assumidos pelo sinal de aceleração e tendo a equação seguinte: i5) em que: - aik é a amplitude da aceleração ai (radial em natureza de acordo com o exemplo descrito aqui) correspondendo à k-ésima amostra, - o índice j (que pode assumir os valores, l, 2, 3) identifica a porção de cálculo particular δΐ, 52 ou δ3 para qual o parâmetro OLj é estimado (por exemplo, isto pode ser estimado para todas as três partes do sinal filtrado em passa-baixo Sbp convertido digitalmente). A soma indicada na equação (5) é estendida através do número nj das amostras fazendo parte da j-ésima parte de cálculo.

Como já previamente mencionado, o valor do parâmetro OLj obtido na parte de cálculo δΐ correspondendo à zona de entrada 1N-Z é particularmente significativo da aspereza a ser medida. Por exemplo, dc acordo com a concretização particular da invenção, a estimação do parâmetro OLj não é executada para as áreas de cálculo δ2 e 53, mas só a informação deduzida da primeira área de cálculo δΐ é levada em consideração. Altemativamente, também repetindo o cálculo para uma ou ambas das outras áreas δ2 e δ3, é então feito possível calcular a média do parâmetro OLj obtido da primeira área de cálculo com os valores do parâmetro OLj deduzidos da segunda e/ou da terceira área do cálculo δ2 e/ou δ3.

Vantajosamente, o cálculo do parâmetro de energia OLj pode ser executado não só partindo do sinal de aceleração radial ou centrípeta Sa, mas também do sinal de aceleração relativo a outra direção ou até mesmo todas as outras direções tais como, a direção longitudinal X e direção lateral Y.

No caso em que dois ou três dos sinais de aceleração obteníveis de um dispositivo de medição 32, tal como um acelerômetro triaxial, são usados, o dispositivo sensor 3 é equipado com um estágio de processamento de sinal adequado. Por exemplo, em tal caso, o dispositivo sensor 3 também pode incluir pelo menos um outro bloco de filtragem, análogo ao bloco 52, para filtrar o sinal de aceleração longitudinal ou lateral. As outras operações de cálculo podem ser executadas pela unidade de processamento 34 equipada com potência de processamento adequada.

Também é notado que o cálculo do parâmetro de energia OLj também pode ser executado não em um dispositivo sensor 3 individual, mas por muitos dispositivos sensores análogos àqueles descritos e montáveis em vários pontos de observação dentro do pneu 1. A forma de execução que considera, além do dispositivo sensor 3 colocado na linha de centro do pneu 11, como mostrado na Figura 1, dois dispositivos sensores adicionais fixados lateralmente a ele dentro da área da banda de rodagem 18 para os costados 19 e 19', ou, por exemplo, colocados nos próprios costados, é particularmente vantajoso. O dispositivo sensor 3 colocado na linha de centro do pneu 11 é vantajoso para o cálculo do parâmetro de energia OLj durante o avanço do veículo em uma linha reta. Enquanto, cada um dos dispositivos sensores colocados para os costados 19 e 19' pode ser útil para o cálculo do parâmetro de energia OLj durante uma curva.

Tendo três dispositivos sensores disponíveis, é possível estabelecer, por exemplo, usando software apropriado, levando em consideração só um dos parâmetros de OLj providos por eles. Por exemplo, pode ser decidido levar em conta só o sinal se originando de um dos três dispositivos sensores instalados, que assegura a melhor operação sob essas condições operacionais particulares (por exemplo, na base das características da banda de rodagem, ou da convergência ou da curvatura). O parâmetro OLi, como uma função da aceleração do ponto do pneu 11 na freqüência de interesse e na área de interesse, é significativo da aspereza da superfície de estrada. O valor do parâmetro de energia OLj é calculável em tempo real e, vantajosamente, com cada revolução do pneu 11.

Portanto, a unidade de processamento 34 pode fazer um ou mais sinais digitais Sp, indicativos do parâmetro OLj e portanto representativos da aspereza da superfície de estrada na qual o pneu 11 está rolando, disponível através da linha de saída OUL.

Este sinal Sp é então tratado (por exemplo, amplificado e modulado) pelo dispositivo de transceptor 31 que, pela antena 37, o remete à unidade fixa 2 instalada a bordo do veículo. É notado que as operações de cálculo do parâmetro de energia descrito acima podem ser executadas, toda ou em parte, não pelo dispositivo sensor 3, mas pela unidade fixa 2.

Um exemplo particular da aplicação do método da invenção será descrito agora. Esta aplicação será descrita com referência a uma experiência executada pelo Requerente, mas os métodos com os quais tal experiência foi executada podem ser usados, mais geralmente, para executar uma caracterização da aspereza diferente exibida por superfícies de estrada de texturas diferentes.

Três superfícies de estrada diferentes tendo valores de parâmetro de MPD distintos ("profundidade de perfil média") foram consideradas. O parâmetro de MPD é um indicador normal mente usado a fim de definir o nível de textura das superfícies e é definido pelos padrões ISO 13473-1.

As três superfícies de estrada diferentes consideradas têm os valores de MPD seguintes: 0,6 (superfície de tipologia "muito lisa"); 1,0 (superfície de tipologia "média") e 1,8 (superfície de tipologia "muito áspera").

Para estas superfícies, o valor do parâmetro de energia OLj foi estimado com a velocidade angular variada tüp do pneu, usando um dispositivo sensor e uma metodologia de cálculo análoga àquelas descritas acima. Em particular, nestes testes, um pneu produzido pelo Requerente, Pirelli modelo P7 225/55R16 foi usado, inflado a uma pressão igual a 22 kPa, com uma carga estática de 440 kg e montado no eixo direito dianteiro de um veículo. Os testes foram executados a uma velocidade de avanço para o veículo incluída entre 20 e 100 km/h.

Além disso, a fim de calcular o parâmetro OLj, o sinal de aceleração radial Sa tomado de um dispositivo sensor 3 colocado, não na linha de centro como mostrado na Figura 1, mas lateralmente com respeito à linha de centro do pneu, dentro da metade voltada para o veículo, foi levado em consideração. Para estes testes experimentais, a zona de entrada IN-Z foi levada em consideração. O parâmetro OLj foi calculado (usando equação (5)) em tempo real, com cada revolução da roda, e para cada uma das três superfícies consideradas. Vantajosamente, uma operação de cálculo de média subsequente foi executada, que considera a ponderação do valor do parâmetro GLj da revolução individual com um valor do mesmo parâmetro estimado pelo menos uma revolução previamente. Em particular, para esta média, quatro revoluções consecutivas foram consideradas e uma média quadrática variável foi executada.

Tal método tem a vantagem de aumentar a estabilidade da informação obtida pelo cálculo em tempo real e reduzir a influência de tensões casuais (ou aleatórias) se originando das irregularidades brutas da superfície de estrada e sublinhando as diferenças no parâmetro de energia OLj como uma função das características das superfícies de teste em termos de aspereza.

Em detalhes, o parâmetro de energia médio OLj<)0 em relação à k-ésínta revolução deu a equação: (6) A equação (6) expressa uma média variável visto que os valores do parâmetro de energia que considera são atualizados durante o movimento do pneu e, em particular, com cada revolução do mesmo. O parâmetro de energia médio OLj(k) foi estimado, para cada uma das três superfícies, para alguns valores da velocidade angular (túj,).

Subsequentemente, uma curva de interpolação dos valores do parâmetro de energia médio OLj(k) e relacionada a cada uma das três superfícies consideradas, foi identificada.

Por exemplo, curvas de interpolação adequadas são descritas por polinômios de segundo grau OLj(m) dentro da variável de velocidade angular ω, tendo a forma seguinte: OLj (to) = acür + btt) + c Em que a, b e c são os coeficientes do polinômio de interpolação.

Na Figura 6 são mostradas as curvas de interpolação €1 (em relação à superfície muito lisa), €2 (em relação à superfície média) e C3 (cm relação à superfície muito áspera) obtidas sob as condições experimentais indicadas acima. Perto de cada curva C1, C2 e C3 são indicados os valores numéricos dos coeficientes a, b e c fda esquerda para a direita). Cada curva da Figura 6 compara a velocidade angular 0)p expressa em rad/s (indicado no eixo X) com valores do parâmetro de energia médio (no eixo Y).

De observação da Figura 6, uma distinção clara das curvas Cl, C2 e C3 é notada, principalmente para valores de velocidade angular maiores que 40 rad/s, e pode ser averiguado como os valores de parâmetro de energia são muito mais altos para a superfície muito áspera (curva C3), menos para a superfície média (curva C2) e até mesmo menos ainda para a superfície muito lisa (curvaCl).

Este resultado mostra como o cálculo do parâmetro de energia executado de acordo com a invenção é significativo efetivamente da textura da superfície de estrada.

De acordo com uma forma de execução preferencial da invenção, dados digitais correspondendo às curvas Cl, C2 e C3 são memorizados dentro da memória 28 da unidade fixa 2 de tal maneira a constituírem curvas de referência a fim de permitir a caracterização da superfície de estrada na qual o veículo móvel é achado. Por exemplo, a fórmula da curva de interpelação e os coeficientes de interpoiação correspondentes podem ser armazenados na memória. O dispositivo sensor 3 pode transmitir, por exemplo para cada revolução da roda, um sinal correspondendo ao valor calculado do parâmetro de energia OLj (estimado de acordo com equação (5)) junto com outro sinal que contém o valor de velocidade angular do pneu (estimado de acordo com equação (4)). A unidade de processamento da unidade fixa pode receber estes sinais e usar os valores do parâmetro de energia e da velocidade angular como coordenadas de um ponto D a ser identificado no diagrama da Figura 6.

Detemúnando essa curva, entre as curvas Cl, C2 e C3 que está mais perto ao ponto D, o tipo de superfície na qual o veículo é achado pode ser classificado e estabelecer se alguém está lidando com uma superfície muito lisa, média ou muito áspera.

Esta informação pode ser feita disponível pela unidade fixa 2 para outro aparelho colocado a bordo do veículo tal como, por exemplo, um sistema de controle de ABS que pode, conseqüentemente, operar na base de informação descritiva adicional das condições de movimento do veículo e modificar, por exemplo, um ou mais parâmetros operacionais que têm influência sobre o comportamento do próprio veículo.

Figura 7 mostra um diagrama com três curvas Cl', C2' e C3' obtidas de uma maneira análoga e sob as mesmas condições experimentais descritas para curvas Cl, C2 e C3 do diagrama na Figura 6 e pelo menos para o fato que o parâmetro de energia médio OLj(k) foi estimado partindo do sinal de aceleração não radial Z, mas longitudinal X provido pelo dispositivo de medição 32. Na Figura 7, próximo a cada curva de interpolação, são indicados os valores dos coeficientes a, b e c que definem o segundo polinômio de interpolação de grau correspondente usado para o teste experimental específico. Para as curvas Cl', C2' e C3', as mesmas considerações relativas à possibilidade da distinção das três tipologias de superfície feitas para aquelas da Figura 6 são válidas.

Isso mostra, como o método da invenção, embora tenha sido descrito com referência ao sinal de aceleração radial, é válido até mesmo ao usar um sinal de aceleração se referindo às outras direções do pneu.

Figura 8 mostra curvas de interpolação obtidas com o método descrito acima e sob as mesmas condições experimentais (pelo processamento de um sinal de aceleração radial) no mesmo plano Cartesiano para três modelos diferentes de pneu: Pirelli P6000 205/55R16, Pirelli P7 205/55R16 (como usado para as curvas na Figura 6) e Pirelli Pzero 205/55R16.

Na Figura 8 são mostradas três famílias de curvas, em que cada curva é correspondente a um dos modelos listados acima: a família Fl, relacionada à superfície muito lisa; a família F2, relacionada à superfície média, a família F3, relacionada à superfície muito áspera.

De observação da Figura 8 é observado que, variando com o modelo do pneu, uma distinção clara entre a família de curvas estimadas para as três superfícies diferentes ainda é observada, especialmente acima de uma velocidade angular de aproximadamente 40 rad/s.

As três curvas de cada família não diferem muito entre si. Em outras palavras, a metodologia descrita acima para obter informação sobre a aspereza da superfície de rolagem na qual o pneu está rolando parece ser essencialmente independente da estrutura do pneu. Não obstante, o Requerente acredita que para a caracterização da superfície de estrada na qual um veículo viaja, tendo um modelo particular de pneu, é mais conveniente memorizar as curvas de referência obtidas de medições executadas usando o mesmo modelo de pneu.

De acordo com uma forma adicional de aplicação da presente invenção, durante o movimento do veículo é possível armazenar os valores do parâmetro de energia OLj com referência a várias revoluções do pneu, de tal maneira a estimar a variância (ou a diferença quadrática média) destes valores a fim de obter informação sobre as características gerais de uma seção longa de estrada tal como, por exemplo, indicações sobre a uniformidade ou a irregularidade da superfície da seção de estrada considerada.

Os ensinamentos da presente invenção são particularmente vantajosos desde que eles permitem a determinação de um parâmetro que caracteriza a textura/aspereza da superfície na qual o veículo em movimento é achado. Este parâmetro tem importância significante se, por exemplo, for feito então disponível para um sistema a bordo tal como um sistema de controle de ABS (Sistema Anti-Bloqueio).

REIVINDICAÇÕES

Claims (48)

1. Método para determinar a aspereza de uma superfície de rolagem na qual um pneu (11) está rolando, caracterizado pelo fato de que inclui a etapa de: - prover, por meio de um dispositivo sensor (3) associado operativamente com o pneu (11), um primeiro sinal (Sa) representativo do movimento de pelo menos um ponto (P) do pneu durante sua rolagem na superfície; dito primeiro sinal (Sa) sendo um sinal de aceleração representativo de dito pelo menos um ponto do pneu durante sua rolagem na superfície; - processar o primeiro sinal para prover uma saída (OUl) indicativa da aspereza de dita superfície de rolagem na qual o pneu está rolando, dita etapa de processamento incluindo a etapa de: determinar pelo menos uma primeira coordenada tcmporal/angular correspondendo a uma primeira porção do primeiro sinal associado com uma etapa da rolagem do pneu, em que dito pelo menos um ponto está em uma zona contígua (IN-Z; OU-Z) com uma zona de contato do pneu (C-Z) com a superfície de rolagem.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de processamento inclui uma etapa de filtragem de frequência do primeiro sinal (Sa) para extrair um. segundo sinal (Sbp) representativo de componentes de movimento de dito pelo menos um ponto devido às deformações sofridas pelo pneu durante a rolagem.

3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a etapa de processamento inclui uma etapa de processamento de dados de pelo menos uma porção (Sl) de dito segundo sinal para calcular pelo menos um parâmetro indicativo da aspereza da superfície de rolagem.

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que dito sinal de aceleração é representativo de pelo menos uma das seguintes acelerações de pelo menos um ponto do pneu: aceleração radial, aceleração longitudinal, aceleração lateral.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro sinal é representativo do movimento de dito pelo menos um ponto (P) durante uma revolução do pneu (11), dita etapa de processamento incluindo a etapa de: - determinar segundas coordenadas temporais/angulares correspondendo a uma segunda porção do primeiro sinal associado com uma etapa da rolagem do pneu, em que dito pelo menos um ponto está em dita zona de contato do pneu (C-Z) com a superfície de rolagem.

6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que dita zona contígua é uma zona de entrada (IN-Z) que precede dita zona de contato (C-Z) de acordo com o sentido de rotação do pneu.

7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que dita zona de entrada (IN-Z) corresponde a um setor angular do pneu tendo um ângulo de abertura pré-fixado.

8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de processamento inclui uma etapa de estimação da velocidade angular do pneu (11) durante a rotação do mesmo.

9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a etapa de estimação inclui uma etapa de cálculo da velocidade angular na base de pelo menos um valor da aceleração centrípeta do pneu e na base do raio do pneu.

10. Método de acordo com as reivindicações 1 e 3, caracterizado pelo fato de que a etapa de processamento inclui uma etapa de definição de dita pelo menos uma porção (δΐ) do segundo sinal (Sbp) na base de ditas coordenadas temporais/angulares, dita pelo menos uma porção sendo correspondente a uma entre a zona de contato (C-Z) e a zona contígua (IN-Z).

11. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a etapa de processamento inclui as etapas de: - filtrar o primeiro sinal para extrair o segundo sinal (Sbp), - executar uma conversão analógica para digital para obter dados digitais correspondendo a dito segundo sinal; - elaborar pelo menos parte de ditos dados digitais e prover um sinal de saída levando o parâmetro atual indicativo da aspereza da superfície na qual a rolagem do pneu ocorre.

12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que dita etapa de elaboração de pelo menos parte dos dados digitais inclui um cálculo de uma média de valores associados com um número pré-selecionado de amostras digitais.

13. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que inclui adicionalmente uma etapa de pré-armazenamento de dados (a, b, c) que define pelo menos uma primeira curva de referência representativa de uma primeira tendência dos parâmetros de aspereza medidos com a velocidade angular variada do pneu, a primeira curva de referência sendo indicativa de uma primeira classe de aspereza associada com uma primeira superfície de rolagem de referência.

14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que inclui adicionalmente uma etapa de pré-armazenamento de dados adicional (a, b, c) que define uma segunda curva de referência representativa de uma segunda tendência de parâmetros de aspereza medidos com a velocidade angular variada do pneu, a segunda curva de referência sendo indicativa de uma segunda classe de aspereza distinta da primeira classe e associada com uma segunda superfície de rolagem de referência.

15. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que inclui adicionalmente as etapas de: - receber o sinal de saída levando o parâmetro atual; - receber um sinal de saída adicional indicativo da velocidade angular atual assumida pelo pneu essencialmente durante a medição do parâmetro atual; - executar uma elaboração comparativa do parâmetro atual com os valores de dita pelo menos primeira curva de referência, de tal maneira a estabelecer uma tipologia de aspereza, à qual a superfície na qual a rolagem do pneu está ocorrendo pertence, essencialmente durante a medição do parâmetro atual, a elaboração comparativa sendo executada levando em conta a velocidade angular presente.

16. Método para controlar o comportamento de um veículo ao qual pelo menos um pneu está montado, caracterizado pelo fato de que inclui as etapas de: - determinar uma informação relativa à aspereza de uma superfície de rolagem do pneu (11) de acordo com um método como definido em pelo menos uma das reivindicações precedentes; - fazer disponível a informação relativa à aspereza a um sistema de controle de veículo.

17. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que dito sistema de controle é um sistema de ABS (Sistema Anti-Bloqueio).

18. Sistema para determinar a aspereza de uma superfície de rolagem de um pneu (11) a ser montado em um veículo, o sistema sendo associável operativamente com o pneu e caracterizado pelo fato de incluir: - um dispositivo sensor (3, 32) associado operativamente com o pneu (11) para prover um primeiro sinal (Sa) representativo do movimento de pelo menos um ponto (P) do pneu durante a rolagem de dito pneu em uma superfície tendo uma aspereza respectiva, dito dispositivo sensor incluindo um acelerômetro e o primeiro sinal (Sa) sendo um sinal de aceleração representativo da aceleração de dito pelo menos um ponto do pneu durante rolagem na superfície, - um estágio de processamento (51, 2) do primeiro sinal para gerar uma saída (OUl) indicativa da aspereza de dita superfície de rolagem na qual o pneu está rolando, o estágio de processamento (54, 53, 34) a fim de processar o primeiro sinal (Sa) de forma a determinar as coordenadas temporal/angular correspondentes a: - uma primeira porção do primeiro sinal associado com uma etapa de rolagem do pneu em que dito pelo menos um ponto é achado em uma zona contígua (IN-Z; OU-Z) a uma zona de contato do pneu com a superfície de rolagem.

19. Sistema de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o estágio de processamento é de tal tipo a executar uma filtragem de freqüência do primeiro sinal (Sa) para extrair o segundo sinal (Sbp) representativo de componentes de movimento de dito pelo menos um ponto devido às deformações sofridas pelo pneu durante rolagem.

20. Sistema de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o estágio de processamento é de tal tipo a executar uma elaboração de pelo menos uma parte de dito segundo sinal para calcular pelo menos um parâmetro indicativo da aspereza da superfície de rolagem.

21. Sistema de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que dito sinal de aceleração é representativo de pelo menos uma das seguintes acelerações de pneu: radial, longitudinal, lateral.

22. Sistema de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o primeiro sinal é representativo do movimento de dito pelo menos um ponto (P) durante uma revolução do pneu (11) e o estágio de processamento (54, 53, 34) é para processar o primeiro sinal (Sa) a fim de determinar coordenadas temporais/angulares correspondendo a: - uma segunda porção do primeiro sinal associado com uma etapa de rolagem do pneu em que dito pelo menos um ponto é achado em dita zona de contato (C-Z) do pneu com a superfície de rolagem.

23. Sistema de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que dita zona contígua é uma zona de entrada (IN-Z) que precede dita zona de contato (C-Z) de acordo com o sentido de rotação do pneu.

24. Sistema de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que dita zona de entrada (IN-Z) corresponde a um setor angular do pneu tendo um ângulo de abertura pré-fixado.

25. Sistema de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o estágio de processamento é para estimar a velocidade angular do pneu (11) assumida durante a rotação do mesmo.

26. Sistema de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que o estágio de processamento é para estimar a velocidade angular na base de pelo menos um valor de aceleração centrípeta do pneu e na base de um raio de pneu.

27. Sistema de acordo com as reivindicações 19 e 21, caracterizado pelo fato de que o estágio de processamento é para identificar dita pelo menos uma porção (δΐ) do segundo sinal (SBp) na base de ditas coordenadas temporais/angulares, dita pelo menos uma porção sendo correspondente a uma entre a área de contato (C-Z) e a área contígua (IN-Z).

28. Sistema de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que dito estágio de processamento inclui um bloco de filtragem de passa-banda (52) para prover dito segundo sinal partindo do primeiro sinal.

29. Sistema de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que inclui adicionalmente: - um conversor analógico para digital (53) para obter dados digitais correspondendo a dito segundo sinal (SBp) e tendo associado uma freqüência de amostragem prefixada; - um dispositivo de memória (35) para armazenar pelo menos ditos dados digitais.

30. Sistema de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que dito estágio de processamento inclui uma unidade de processamento (34) para elaborar pelo menos parte de ditos dados digitais e prover o pelo menos um parâmetro indicativo da aspereza da superfície de rolagem.

31. Sistema de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que dito bloco de filtragem de passa-banda (52) tem uma banda passante incluída entre 300 Hz e 5.000 Hz.

32. Sistema de acordo com a reivindicação 31, caracterizado pelo fato de que dito bloco de filtragem de passa-banda (52) tem uma banda passante incluída entre 300 Hz e 2.500 Hz.

33. Sistema de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que dito bloco de filtragem inclui pelo menos um filtro de rastreamento (56, 57) tendo uma freqüência de corte respectiva (fi, fu) modificável como uma função da velocidade angular de rotação do pneu e correlatada com um fator dependente do número de padrões de bloco presentes na banda de rodagem de dito pneu.

34. Sistema de acordo com a reivindicação 27 e 30, caracterizado pelo fato de que dita pelo menos uma porção das amostras a serem processadas pela unidade de processamento é determinada como uma função de dita freqüência de amostragem e como uma função da extensão de uma entre dita zona contígua e dita zona de contato.

35. Sistema de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que dito dispositivo sensor é predisposto para ser fixado ao pneu.

36. Sistema de acordo com a reivindicação 34, caracterizado pelo fato de que inclui adicionalmente um dispositivo de transmissão (31) conectado a dito estágio de processamento (51) e equipado com uma primeira antena (37) a fim de irradiar pelo menos um sinal externo.

37. Sistema de acordo com a reivindicação 36, caracterizado pelo fato de que dito pelo menos um sinal externo leva o conteúdo de informação do primeiro sinal.

38. Sistema de acordo com a reivindicação 36, caracterizado pelo fato de que dito pelo menos um sinal externo leva informação indicativa da aspereza da superfície de rolagem na qual o pneu está rolando.

39. Sistema de acordo com a reivindicação 36, caracterizado pelo fato de que dito pelo menos um sinal externo inclui um sinal de velocidade representativo da velocidade angular presente do pneu durante sua rolagem.

40. Sistema de acordo com a reivindicação 37, caracterizado pelo fato de que inclui adicionalmente: - uma unidade fixa (2) instalável em um veículo e incluindo uma segunda antena (25) acoplada a um dispositivo de recepção (25) a fim de receber dito sinal externo; - uma unidade de processamento adicional conectada a um dispositivo de recepção a fim de processar o sinal externo recebido.

41. Sistema de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que dito dispositivo sensor é predisposto para ser fixado a um aro de suporte (12) do pneu.

42. Pneu (11) para um veículo, caracterizado pelo fato de incluir um dispositivo sensor (3) associado operativamente com o pneu para prover um primeiro sinal (Sa) representativo do movimento de pelo menos um ponto (P) do pneu durante a rolagem de dito pneu em uma superfície tendo uma aspereza respectiva, dito dispositivo sensor incluindo um acelerômetro e o primeiro sinal (Sa) sendo um sinal de aceleração representativo da aceleração de dito pelo menos um ponto do pneu durante a rolagem na superfície, dito dispositivo sensor compreendendo um estágio de processamento (51) do primeiro sinal para gerar uma saída (OUl) indicativa da aspereza de dita superfície de rolagem na qual o pneu está rolando, o estágio de processamento (54, 53, 34) de fim de processar o primeiro sinal (Sa) de forma a determinar as coordenadas temporal/angular correspondentes a: - uma primeira porção do primeiro sinal associado com uma etapa de rolagem do pneu em que dito pelo menos um ponto é achado em uma zona contígua (IN-Z; OU-Z) a uma zona de contato do pneu com a superfície de rolagem.

43. Pneu de acordo com a reivindicação 42, caracterizado pelo fato de que o estágio de processamento é para executar uma filtragem de freqüência do primeiro sinal (Sa) para extrair um segundo sinal (Sbp) representativo de componentes de movimento de dito pelo menos um ponto devido às deformações sofridas pelo pneu durante rolagem.

44. Pneu de acordo com a reivindicação 43, caracterizado pelo fato de que o estágio de processamento é para executar o processamento de pelo menos uma porção de dito segundo sinal para calcular pelo menos um parâmetro indicativo da aspereza da superfície de rolagem.

45. Pneu de acordo com a reivindicação 42, caracterizado pelo fato de que dito sinal de aceleração é representativo de pelo menos uma das seguintes acelerações de pneu: radial, longitudinal, lateral.

46. Pneu de acordo com a reivindicação 42, caracterizado pelo fato de que o dispositivo sensor inclui um invólucro, fixado a uma parede do interior do pneu por meio de um elemento de fixação (332).

47. Pneu de acordo com a reivindicação 42, caracterizado pelo fato de que inclui pelo menos um dispositivo sensor adicional associãvel operativamente com o pneu para prover um sinal correspondente adicional (Sa) representativo do movimento de pelo menos um ponto adicional do pneu durante a rolagem de dito pneu na superfície.

48. Roda, caracterizada pelo fato de que inclui um aro de suporte (12) e um pneu (II) como definido em pelo menos uma das reivindicações 42 a 47 associada com dito aro de suporte.