ES2276941T3 - Procedimiento y sistema para monitorizar el comportamiento de un neumatico durante la circulacion de un vehiculo a motor. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para monitorizar el comportamiento instantáneo de un neumático en condiciones de rodadura, que comprende las etapas de: a) adquirir y almacenar, al menos temporalmente, al menos una curva de referencia la cual representa el perfil de aceleración de al menos un punto específico de dicho neumático en al menos dos direcciones seleccionadas de direcciones centrípeta, tangencial y lateral como funciones de la posición de dicho punto, en al menos una porción de una revolución de dicho neumático, b) adquirir continuamente señales de la aceleración en dichas al menos dos direcciones de dicho al menos un punto de dicho neumático, en al menos una porción de revolución de dicho neumático, c) obtener de dichas señales al menos una curva cíclica del perfil de aceleración de dicho al menos un punto en la al menos dicha porción de una revolución de dicho neumático, d) comparar dicha al menos una curva cíclica con dicha al menos una curva de referencia, y e) emitir una señal que depende de dicha comparación, indicando dicha señal dicho comportamiento instantáneo de dicho neumático.
Description
Procedimiento y sistema para monitorizar el
comportamiento de un neumático durante la circulación de un vehículo
a motor.
La presente invención se refiere a un
procedimiento y a un sistema para monitorizar el comportamiento
instantáneo y la interacción con la carretera de un neumático
durante la circulación de un vehículo a motor equipado con
neumáticos.
Un neumático de un vehículo a motor, cuando
rueda por la superficie de una carretera, está sujeto a una carga
vertical y a fuerzas externas tangenciales y transversales, las
cuales son generadas en varias maniobras, como son el frenado, la
aceleración, el giro y la circulación en línea recta etc.
Durante cada maniobra, cualquier punto del
neumático rodando en estado estable y en condiciones transitorias
lleva a cabo un movimiento, el cual puede representarse por
desplazamientos en tres direcciones espaciales, por cada ciclo de
revolución del neumático. El movimiento de cualquiera de los puntos
tiene características que son típicas de la posición de cada punto
particular de la estructura, del contorno externo del neumático, de
las condiciones de uso (velocidad, carga y presión), de las
condiciones de la superficie por la cual el neumático rueda, y de
las fuerzas externas a las cuales el neumático está sujeto en las
maniobras de frenado, aceleración, giro del vehículo, etc.
La solicitud de patente EP887211 describe un
sistema de monitorización de neumáticos para un neumático de un
vehículo que comprende: un dispositivo sensor dispuesto
operativamente con respecto al neumático para crear un pulso
eléctrico durante el paso de la huella correspondiente a la
deformación del neumático; medios para calcular la relación de la
duración de dicho pulso eléctrico con la duración de una revolución
del neumático; medios para transmitir dicha relación a una unidad
evaluadora situada en el vehículo. Dicho dispositivo sensor está
situado en el interior del área de rodadura de dicho neumático con
el fin de que dicho pulso eléctrico presente un primer máximo a la
entrada y un segundo máximo a la salida de dicho paso de huella.
La solicitud de patente W00136241 a nombre del
mismo solicitante de la presente solicitud describe un
procedimiento para monitorizar el comportamiento instantáneo de un
neumático durante la circulación de un vehículo a motor, que
comprende las etapas
de
de
- \bullet
- adquirir y almacenar, al menos temporalmente, al menos una curva de referencia básica la cual representa la variación del desplazamiento de al menos un punto específico de dicho neumático en al menos una dirección espacial, como una función de la posición espacial del punto, en al menos una porción de una revolución del neumático,
- \bullet
- adquirir continuamente señales de la posición en el espacio del punto especificado del neumático,
- \bullet
- obtener de las señales de posición al menos una curva cíclica de desplazamiento operativo del punto en la dirección espacial, como una función de la posición espacial del punto, en al menos una porción de la revolución del neumático,
- \bullet
- comparar continuamente dicha curva de desplazamiento operativo con dicha curva de referencia básica de desplazamiento, y
- \bullet
- emitir una señal que depende de la comparación y que indica el comportamiento instantáneo del neumático.
La patente US6204758 describe un monitor de
neumático para usar en un sistema de monitorización de neumáticos
remoto que incluye un acelerómetro para detectar la aceleración del
monitor del neumático. La información de posición (respecto al
vehículo) para el monitor del neumático se determina por la
respuesta a la aceleración. De esta manera, la información de
posición del neumático (respecto al vehículo) se determina
automáticamente para permitir al sistema mostrar datos
característicos del neumático como presión de aire en conjunción
con la posición del neumático (delantero derecho, delantero
izquierdo).
El solicitante ha observado que las
deformaciones de un neumático en condiciones de rodadura ocurren en
una pluralidad de direcciones con respecto a un marco local de
referencia. Dicho marco local de referencia es una referencia en
la cual se detectan las deformaciones (por ejemplo un sistema de
ejes ortogonales o un sistema de ejes polares). Por ejemplo, una
deformación de un neumático debido a una variación de carga de
dicho neumático es sustancialmente una deformación en una dirección
centrípeta, la cual es una dirección radial de dicho neumático.
Durante una condición de frenado las deformaciones del neumático son
principalmente en dirección tangencial, la cual es una dirección
tangencial a la circunferencia de dicho neumático y durante una
condición de giro del vehículo las deformaciones del neumático son
principalmente en una dirección lateral, la cual es una dirección
ortogonal a ambas dichas direcciones laterales y centrípetas.
El solicitante ha observado que las
aceleraciones y sus variaciones en un intervalo temporal
predeterminado de puntos específicos del neumático, con respecto a
dicho marco local de referencia, están en relación con dichas
deformaciones del neumático, las cuales son generadas desde las
interacciones entre el neumático en movimiento y el suelo.
El solicitante ha percibido que la
monitorización de las deformaciones del neumático en condición de
rodadura debería detectar un perfil de aceleraciones en al menos dos
direcciones de dicho marco local de referencia.
Por otra parte, el solicitante ha abordado el
problema de escoger puntos característicos del neumático, en los
que midiendo dicho perfil de aceleración como una función de la
posición de dichos puntos, teniendo cada uno una relación con
respecto al comportamiento global del neumático. Además, el
solicitante ha abordado el problema de analizar curvas de
aceleraciones medidas para dichos puntos específicos de por lo
menos una rodadura completa del neumático.
Por otra parte, el solicitante ha observado que
cada uno de dichos puntos específicos tiene un comportamiento
específico con respecto a las interacciones entre el neumático y la
carretera.
El solicitante ha encontrado que, para
monitorizar las deformaciones de un neumático, pueden compararse la
aceleración de un primer punto característico y la aceleración de un
segundo punto característico. En general para obtener una
indicación global del comportamiento de un neumático se tiene que
monitorizar más de un punto característico del neumático. Para cada
maniobra, que se tiene que monitorizar, hay unos puntos
característicos, los cuales tienen una correlación más directa entre
dichas aceleraciones y las deformaciones del neumático que otros
puntos del propio neumático. Las deformaciones de dichos puntos
escogidos están en relación con los comportamientos instantáneos
del neumático y la interacción entre la carretera y el propio
neumático.
Además, las aceleraciones de un punto específico
de un neumático que rueda, el cual está sujeto a fuerzas
específicas, tiene la misma forma básica (curva básica) para cada
revolución del neumático, mientras que difiere en lo que se refiere
a la posición y amplitud de los picos, y/o el comienzo y el final
de cada pico, y el máximo y/o mínimo relativos, y/o la
"inclinación" de porciones particulares de la curva.
El solicitante ha encontrado que, para
monitorizar el comportamiento de un neumático durante las
anteriormente citadas maniobras de un vehículo en movimiento, se
pueden monitorizar porciones predeterminadas de dichas curvas.
Dichas curvas asumen valores significativos en la proximidad (antes
y después) de paso de los puntos monitorizados en contacto físico
entre el neumático y la carretera. Preferentemente, las porciones
monitorizadas de dichas curvas pueden asociarse con deformaciones
específicas correspondientes a fenómenos específicos (por ejemplo
el fenómeno del acuaplaning, una rueda bloqueada, etc.)
Un primer aspecto de la presente invención se
refiere a un procedimiento para monitorizar el comportamiento
instantáneo del neumático en condiciones de rodadura, que comprende
las etapas de:
- a)
- adquirir y almacenar, al menos temporalmente, al menos una curva de referencia la cual representa el perfil de aceleración de al menos un punto especificado de dicho neumático en al menos dos direcciones seleccionadas de direcciones centrípeta, tangencial y lateral como función de la posición de dicho punto, en al menos una porción de la revolución de dicho neumático.
- b)
- adquirir continuamente señales de aceleración en dichas al menos dos direcciones de dicho al menos un punto de dicho neumático, en al menos una porción de revolución de dicho neumático,
- c)
- obtener de dichas señales al menos una curva cíclica del perfil de aceleración de dicho al menos un punto en al menos dicha porción de una revolución de dicho neumático,
- d)
- comparar dicha al menos una curva cíclica con dicha al menos una curva de referencia, y
- e)
- emitir una señal que depende de dicha comparación, indicando dicha señal dicho comportamiento instantáneo de dicho neumático.
Preferentemente, dicha etapa de comparación
comprende la comparación de dicha al menos una curva de referencia
y dicha al menos una curva cíclica punto por punto para una
revolución entera del neumático.
Preferentemente, dicha etapa de comparación
comprende la comparación de una curva de referencia derivada de un
primer punto del neumático con una curva cíclica derivada de un
segundo punto del neumático.
Preferentemente, dicho primer punto está situado
en la superficie de revestimiento a lo largo del plano ecuatorial
del neumático y dicho segundo punto está situado en la superficie de
revestimiento de un resalte de dicho neumático, estando situados
dichos primer y segundo puntos a lo largo del mismo plano meridional
del neumático.
Preferentemente, dicho primer punto está situado
en la superficie de revestimiento a lo largo del plano ecuatorial
del neumático en el resalte izquierdo de dicho neumático y dicho
segundo punto está situado en la superficie de revestimiento en el
resalte derecho de dicho neumático, estando situados dichos primer
y segundo puntos a lo largo del mismo plano meridional del
neumático.
Preferentemente, dicho primer punto está situado
en la superficie de revestimiento a lo largo del plano ecuatorial
del neumático y el segundo punto está situado en la superficie de
revestimiento a lo largo del plano ecuatorial a una distancia de
dicho primer punto igual a un arco predeterminado.
Preferentemente, dicha etapa de comparación
comprende la comparación de picos característicos de dicha al menos
una curva de referencia con los picos característicos
correspondientes a dicha al menos una curva cíclica.
Preferentemente, dicha etapa de comparación
comprende la comparación de una porción del área bajo dicha al
menos una curva de referencia con la correspondiente porción del
área bajo dicha al menos una curva cíclica.
Una nueva característica de la presente
invención se refiere a un sistema para monitorizar el comportamiento
instantáneo de un neumático en condiciones de rodadura que
comprende:
- i.
- al menos un elemento de memoria para adquirir y almacenar, al menos temporalmente, al menos una curva de referencia que representa el perfil de aceleraciones de al menos un punto especificado de dicho neumático en al menos dos direcciones seleccionadas de entre direcciones centrípeta, tangencial y lateral en al menos una porción de una revolución del neumático,
- ii.
- al menos un sensor asociado con dicho al menos un punto especificado de dicho neumático, capaz de emitir, durante un periodo de tiempo, señales de la aceleración en dichas direcciones de dicho punto,
- iii.
- un dispositivo receptor capaz de adquirir continuamente dichas señales de aceleración de dicho al menos un punto de dicho neumático, en al menos dicha porción de una revolución de dicho neumático, y
- iv.
- una unidad de elaboración que incorpora un programa capaz de determinar a partir de dichas señales de aceleración al menos una curva cíclica de aceleración de dicho al menos un punto en dichas direcciones en al menos dicha porción de una revolución de dicho neumático,
- v.
- siendo capaz dicha unidad de elaboración de comparar continuamente dicha al menos una curva cíclica de aceleración con dicha al menos una curva de referencia almacenada,
- vi.
- siendo capaz adicionalmente dicha unidad de elaboración de emitir una señal que depende de dicha comparación, y que indica dicha señal dicho comportamiento instantáneo de dicho neumático.
Preferentemente, un primer sensor está situado
en la superficie de revestimiento a lo largo del plano ecuatorial
del neumático y un segundo sensor está situado en la superficie de
revestimiento en un resalte de dicho neumático, estando situados
dichos primer y segundo sensores a lo largo del mismo plano
meridional del neumático.
Preferentemente, un primer sensor está situado
en la superficie de revestimiento a lo largo del plano ecuatorial
del neumático en el resalte izquierdo de dicho neumático y un
segundo sensor está situado en la superficie de revestimiento en un
resalte derecho de dicho neumático, estando situados dichos primer
y segundo sensores a lo largo del mismo plano meridional del
neumático.
Alternativamente, un primer sensor está situado
en la superficie de recubrimiento a lo largo del plano ecuatorial
del neumático y un segundo sensor está situado en la superficie de
recubrimiento a lo largo del plano ecuatorial a una distancia de
dicho primer sensor igual a un arco predeterminado.
Preferentemente, dicho sistema, además,
comprende un tercer sensor situado en la superficie de
recubrimiento a lo largo del plano ecuatorial del neumático a una
distancia de dicho segundo sensor igual a un arco
predeterminado.
Preferentemente, dichos primer, segundo y tercer
sensores son equidistantes entre ellos.
Preferentemente, un tercer sensor está situado
en el resalte opuesto de dicho segundo sensor a lo largo del mismo
plano meridional de dichos primer y segundo sensores.
Preferentemente, dicho sistema, además,
comprende un sensor de velocidad de dicho neumático.
Preferentemente, dicho sistema, además,
comprende un sensor de presión de dicho neumático.
Otra característica de la presente invención se
refiere a un neumático que comprende al menos un sensor asociado
con al menos un punto especificado de dicho neumático, capaz de
emitir, durante un periodo de tiempo, una señal, la cual representa
el perfil de aceleración de dicho al menos un punto especificado,
en al menos dos direcciones seleccionadas de direcciones centrípeta,
tangencial y lateral como una función de la posición de dicho punto,
en al menos una porción de una revolución de dicho neumáti-
co.
co.
Ahora se ilustrarán características y ventajas
de la invención con referencia a una realización representada en las
figuras adjuntas, en las que:
la figura 1 muestra esquemáticamente, en una
vista en sección, un neumático que rueda teniendo un sensor
dispuesto en su superficie interna, de acuerdo a una realización de
la presente invención;
la figura 2 muestra esquemáticamente, en una
vista de lado, un neumático que rueda teniendo tres sensores
dispuestos en la superficie de recubrimiento interna, de acuerdo a
otra realización de la presente invención;
la figura 3 muestra esquemáticamente, en una
vista de lado, un neumático que rueda, teniendo tres sensores
dispuestos en la superficie de recubrimiento interna, de acuerdo a
otra realización de la presente invención;
la figura 4 muestra un diagrama de bloques de
un ejemplo de un sistema para monitorizar el comportamiento de un
vehículo de acuerdo con la presente invención;
la figura 5 muestra tres gráficos
respectivamente de las aceleraciones centrípeta, tangencial y
lateral de un punto específico del neumático el cual está
monitorizado por medios de un sensor de la figura 1;
la figura 6 muestra otro gráfico de la
aceleración centrípeta de puntos específicos del neumático el cual
está monitorizado por medio de los sensores de la figura 1 en
rodadura libre a diferentes velocidades (misma carga);
la figura 7 muestra otro gráfico de la
aceleración centrípeta de puntos específicos del neumático, el cual
está monitorizado por medio de los sensores de la figura 3;
la figura 8 muestra otro gráfico de la
aceleración centrípeta de puntos específicos de un neumático, el
cual está monitorizado por medio de los sensores de la figura 3 en
rodadura libre y en condición de giro del vehículo.
El neumático de la figura 1 consiste en una
estructura toroidal internamente hueca formada por una pluralidad
de componentes, y primariamente por una carcasa textil o metálica,
teniendo dos talones a lo largo de cada uno de los bordes
circunferenciales interiores de la carcasa para asegurar el
neumático a la correspondiente llanta de soporte. Dicha carcasa
comprende al menos un par de núcleos de refuerzo anulares, llamados
alambres de talón, los cuales están insertados en dichos
talones.
La carcasa comprende una estructura de soporte
formada por al menos una capa de refuerzo, la cual incluye cuerdas
textiles o metálicas, extendiendo axialmente desde un talón a otro
de acuerdo con el perfil toroidal, y el cual tiene cada uno de sus
finales asociados con el alambre de talón correspondiente.
En neumáticos conocidos del tipo
"centrípetos", las susodichas cuerdas se extienden
esencialmente en planos que contienen el eje de rotación del
neumático.
En la cúspide de la carcasa hay situada una
estructura anular, conocida como la estructura de cintura,
consistiendo normalmente en una o más tiras de tela cauchutada,
enrolladas encima de cada una para formar lo que se llama un
"paquete de cintura", y un dibujo hecho de material
elastomérico, bobinado alrededor del paquete de cinturón, y
estampado con un patrón de relieve para la superficie de contacto
del neumático con la carretera. Dos flancos, hechos de material
elastomérico, extendiéndose cada uno hacia el exterior en dirección
centrípeta desde el borde exterior del correspondiente talón, están
también situados en la carcasa, en posiciones opuestas axialmente
laterales.
En neumáticos conocidos del tipo "sin
cámara", la superficie interna de la carcasa se cubre normalmente
con una capa de "revestimiento", en otras palabras una o más
capas de material elastomérico hermético. Finalmente, la carcasa
puede comprender otros elementos conocidos, como son bordes, tiras y
rellenos, de acuerdo con el diseño específico del neumático.
Debería especificarse que, para los propósitos
de la presente descripción, el termino "material elastomérico"
indica un material obtenido entrecruzando una composición de caucho
que comprende al menos un polímero elastomérico teniendo al menos
un relleno dispersado por dentro y usualmente aditivos
convencionales como son curadores, ayudas de proceso, etc.
La combinación de todos estos elementos
determina las características mecánicas de elasticidad, de rigidez,
y resistencia a la deformación del neumático, el cual constituye la
conexión entre el sistema de fuerzas aplicado al neumático y la
magnitud de las deformaciones correspondientes que experimenta.
Un aspecto de la presente invención se refiere a
la medida de las variaciones de la aceleración de al menos un punto
especificado del neumático en un intervalo temporal determinado con
respecto a un marco local de referencia. Dicho marco local de
referencia es una referencia en la cual se miden los valores de
aceleración y direcciones (i.e. un sistema de ejes ortogonales o un
sistema de ejes polares).
Dichas variaciones están en relación con las
interacciones entre el neumático en movimiento y el suelo y están
en relación con las deformaciones del propio neumático durante el
movimiento.
Para este propósito al menos un sensor, el cual
es capaz de medir dicha aceleración, está asociado al neumático.
Preferentemente, más de un sensor está asociado
al neumático y cada sensor se dispone en una posición
predeterminada del neumático. Preferentemente, dichos sensores se
disponen en la superficie interna del neumático y preferentemente
en contacto con dicha capa de revestimiento en el cual está presente
tal revestimiento. Alternativamente, uno o más de dichos sensores
pueden insertarse en la capa de revestimiento o en la capa de la
banda de rodadura o en la carcasa del neumático durante el proceso
de fabricación, i.e. en los talones. No obstante, el sistema de la
presente invención puede llevar otro sensor el cual es capaz de
medir el desplazamiento de dicho punto con respecto a un marco
local de referencia (i.e. óptico).
En la realización de la figura 1 un sensor 2
está asociado al neumático 1 y está dispuesto preferentemente en la
superficie interna del neumático, en particular en la superficie de
revestimiento 111. Más preferentemente dicho sensor se dispone a lo
largo del plano ecuatorial de dicho neumático. Por ejemplo dicho
sensor se asocia a dicha superficie de revestimiento por medios de
un pegamento o un sellante de silicona o un revestimiento de
componente elastomérico compatible o similar.
Alternativamente, dicho sensor se inserta dentro
de la capa de revestimiento o dentro de la capa de la banda de
rodadura, o dentro de la carcasa o dentro del talón durante el
proceso de fabricación del neumáti-
co.
co.
Preferentemente, los sensores de la presente
invención son acelerómetros, los cuales son capaces de medir las
aceleraciones del punto del neumático al cual están asociados con
respecto a un marco local de referencia.
En particular en la figura 1 el sensor 2 es
capaz de medir el perfil de aceleración del punto P con respecto al
menos dos direcciones seleccionadas entre los ejes locales x, y, z.
dichos ejes locales x, y, z, representan tres direcciones que para
el propósito de la presente descripción se llaman
respectivamente:
- \sqbullet
- la dirección centrípeta z la cual es una dirección radial de dicho neumático,
- \sqbullet
- la dirección tangencial y es una dirección tangencial de la circunferencia de dicho neumático,
- \sqbullet
- la dirección lateral x la cual es una dirección ortogonal a ambas dichas direcciones centrípetas y tangencial.
Entonces, dicho sensor 2 es capaz de medir el
perfil de aceleración del punto P con respecto al menos dos
direcciones seleccionadas de entre dicha dirección centrípeta, dicha
dirección tangencial y dicha dirección lateral.
En la figura 2 se muestra otra realización de la
presente invención. En tal figura tres sensores 21, 22, y 23 se
asocian al neumático 1. Preferentemente, los sensores se disponen en
puntos de la superficie interior del neumático. Más
preferentemente, dichos sensores se disponen en una posición
central, a lo largo de un plano ecuatorial E de dicho neumático y
dichos sensores son equidistantes entre ellos. En particular dichos
sensores están situados en una posición circunferencial espaciados
cada uno por un arco predeterminado.
Esta disposición da más precisión, fiabilidad
para conocer la información de una manera más rápida con tal de
monitorizar mejor el giro entero de la rueda. Por ejemplo, durante
una revolución del neumático es posible monitorizar al mismo tiempo
la aceleración durante el paso de huella con un primer sensor y la
aceleración de un punto situado antes del paso de huella con un
segundo sensor y la aceleración de un punto situado después del
paso de huella con un tercer sensor.
En la figura 3 se muestra otra realización de la
presente invención. En tal figura tres sensores 21', 22' y 23' se
asocian al neumático 1.
Preferentemente, un primer sensor 21' se dispone
en la superficie interna del revestimiento 111 en una posición
central a lo largo del plano ecuatorial E del neumático.
Preferentemente los otros dos sensores 22' y 23' se disponen en la
misma superficie posicionados cada uno de ellos entre la línea
central y dichos flancos del neumático (de aquí en adelante serán
llamados sensor de resalte izquierdo 22' y sensor de resalte
derecho 23' respectivamente). Preferentemente dichos sensores 21',
22' y 23', se disponen a lo largo del mismo plano meridional M del
neumático. Dicha disposición permite monitorizar el comportamiento
general del área de interacción completa entre el neumático y la
carretera; por ejemplo cuando el vehículo gira, las señales
derivadas del neumático de los dos sensores 23' y 22' cambian entre
ellas respectivamente. Se pueden detectar otras maniobras por
comparación de la señal del sensor 21', 22', 23', (como por ejemplo
en caso de un fenómeno de acuaplanning).
Se puede apreciar que dichos sensores se pueden
disponer en otros puntos de dicho neumático de manera que mida las
variaciones de aceleración de dichos puntos y de manera que compare
las señales derivadas de sensores diferentes, si dichos puntos son
puntos claves capaces de dar información del comportamiento de dicho
neumático en movimien-
to.
to.
Alternativamente, se pueden asociar dichos
sensores con puntos del neumático situados al nivel de rodadura, al
nivel del flanco de la carcasa, o al nivel de recubrimiento, o al
nivel del talón, o con puntos intermedios. No obstante, uno de
dichos sensores puede situarse en el borde de la rueda; en este caso
una comparación entre la señal del sensor del borde y otras señales
derivadas de un sensor situado en la superficie de recubrimiento
puede dar una indicación del movimiento relativo entre el borde y el
neumático por ejemplo durante una maniobra de
frenado.
frenado.
En la figura 4 se muestra un ejemplo de un
sistema para monitorizar el comportamiento de un vehículo. En
particular, la figura 4 muestra los sensores 2 o 21, 22, 23 o 21',
22' y 23', un dispositivo receptor 6 asociado con dichos sensores y
una unidad de elaboración 7 conectada a dicho dispositivo receptor
6. La unidad de elaboración 7 comprende, por ejemplo un elemento de
almacenaje volátil 7a, un elemento de almacenaje permanente 7b y un
procesador 7c. Los sensores se montan tal y como se ha indicado
anteriormente, en puntos especificados del neumático, mientras el
dispositivo receptor 6 y la unidad de elaboración 7 se montan
preferentemente en el vehículo. Por ejemplo dicho dispositivo
receptor y dicha unidad de elaboración pueden ser parte de un
ordenador de a bordo del vehículo. El dispositivo receptor 6 es,
por ejemplo, un receptor de radiofrecuencia electromagnética.
Dichos sensores están preferentemente provistos
con un dispositivo piezoeléctrico o un dispositivo piezoresistivo o
con un dispositivo basado en sílice de tal manera que genera una
señal correspondiente a la aceleración del punto al cual ellos
están asociados. Dicha señal se debería transmitir a dicho receptor
6 por medios de onda de radio más preferentemente que por medios de
onda de radio de alta frecuencia.
Los inventores han observado que midiendo la
aceleración de puntos característicos de la carcasa, durante su
movimiento, es posible verificar si el neumático está siendo
sometido a frenado, aceleración, o giro del vehículo, o conocer la
fricción disponible entre el neumático mismo y la carretera, o
cuándo el neumático está cerca del acuaplaning y si está o no en el
área de inestabilidad.
En la figura 5 se muestran tres gráficos
experimentales respectivamente de aceleraciones centrípeta,
tangencial y lateral de un neumático con una medida 205/55/R16
rodando a 80 Km/h sobre un cilindro con un diámetro de 1,7 m
medidos desde el sensor de la figura 1. Dicho marco local de
referencia, etiquetado con x, y, z, se muestra en la esquina
superior derecha de la figura.
En la figura 6 se muestra otro gráfico de la
aceleración centrípeta del mismo neumático de la figura 5 con
diferentes velocidades y a la misma carga. Esta figura muestra que
las curvas a velocidades diferentes tienen la misma forma pero
amplitud diferente, en particular para los valores pico a pico.
En la figura 7 se muestra otro gráfico de la
aceleración del mismo neumático de la figura 5 medido desde los
sensores de la figura 3. En particular, en la figura 7 se muestran 2
curvas. Una primera curva S1 se refiere al sensor central 21' de la
figura 3, la segunda curva S2 se refiere al sensor del resalte
izquierdo 22' de la figura 3. Las condiciones de movimiento del
neumático son 4500 N de carga, 2,2 bares de presión del neumático,
120 Km/h de velocidad.
En la figura 8 se muestra otro gráfico de la
aceleración del mismo neumático de la figura 5 medido desde los
sensores de la figura 3. En particular, en la figura 8 se muestran
dos curvas. Una primera curva S1' se refiere al sensor del resalte
derecho 23' de la figura 3, la segunda curva S2' se refiere al
sensor del resalte izquierdo 22' de la figura 3. Dicho neumático
está en una condición de giro del vehículo a la izquierda de 3º y
las otras condiciones (velocidad y carga) son las mismas que en la
figura 7.
El solicitante ha notado que el sensor 23'
(resalte derecho), en una región que contiene el área de la huella
del neumático, mide una aceleración la cual es mayor que la
aceleración medida por el sensor 22' (resalte izquierdo). Esto es
debido a la deformación del neumático durante dicha condición de
giro del vehículo. Monitorizando la diferencia entre las
aceleraciones medidas por dichos dos sensores el sistema de la
presente invención es capaz de detectar una condición critica
durante una maniobra de giro. Por ejemplo dicha condición critica
se puede detectar comparando dicha diferencia de aceleraciones con
un predeterminado valor umbral o por comparación (punto a punto) de
una curva monitorizada por un sensor de resalte con una curva de
referencia almacenada en uno de dichos elementos de memoria.
De acuerdo con la presente invención se puede
almacenar curvas de referencia específicas en dicho elemento de
almacenaje volátil 7a o en el elemento de almacenaje permanente 7b
de la unidad de elaboración 7, de una manera temporal o permanente
respectivamente.
Dichas curvas de referencia pueden estar durante
una fase de montaje del sistema y pueden generarse por cada uno de
los sensores del sistema.
Por ejemplo las curvas de referencias básicas,
las cuales representan, respectivamente, las variaciones cíclicas,
en una revolución del neumático, de las aceleraciones de puntos
predeterminados del neumático pueden almacenarse en los elementos
de almacenamiento 7a o 7b. No obstante puede almacenarse más de una
curva de referencia en ambos dichos elementos de almacenaje 7a y
7b.
El dispositivo receptor 6 recibe las señales
emitidas por los sensores durante el movimiento del neumático y las
envía a la unidad de elaboración 7, la cual está preferentemente
programada para procesarlas. Dichas señales se corresponden a
curvas de amplitud de señales en un intervalo de tiempo
predeterminado.
Cada curva cíclica de aceleración centrípeta o
tangencial o lateral se compara en la unidad de elaboración 7 con
dichas curvas de referencia básicas almacenadas, y se obtiene de las
comparaciones la información del estado del comportamiento
instantáneo del neumático y/o de la adherencia instantánea entre el
neumático y la carretera.
Ejemplo de comparaciones entre una curva de
referencia básica y una curva cíclica monitorizada son las
siguientes:
- \sqbullet
- comparación de dos curvas completamente punto a punto por una revolución entera de un neumático, o
- \sqbullet
- comparación de algunos picos característicos de una curva de referencia con picos característicos correspondientes de una curva cíclica monitorizada, o
- \sqbullet
- comparación de un área entera bajo una curva de referencia con la correspondiente área entera bajo la correspondiente curva cíclica monitorizada, o
- \sqbullet
- comparación de un porción temporal del área bajo una curva de referencia con la correspondiente porción temporal del área bajo la correspondiente curva cíclica, o
- \sqbullet
- comparación de un numero predeterminado de curvas cíclicas monitorizadas con una curva de referencia con tal de obtener una cronología de los puntos monitorizados del neumático.
Se pueden obtener otras informaciones comparando
señales obtenidas de sensores asociados a diferentes neumáticos de
un vehículo. Por ejemplo para monitorizar el frenado de un vehículo
se puede realizar la comparación entre la señal obtenida de los
sensores de los neumáticos delanteros y señales obtenidas de
sensores de los neumáticos traseros del vehículo. Otro ejemplo de
comparación entre señales obtenidas de sensores situados en
neumáticos diferentes del vehículo se puede llevar a cabo durante
una condición de giro del vehículo, en la cual la diferencia entre
las señales obtenidas de un neumático en un lado del vehículo se
puede comparar con señales obtenidas de un neumático del otro lado
del
vehículo.
vehículo.
No obstante, de acuerdo con la presente
invención se puede asociar más de un sensor en el mismo neumático.
En este caso, se pueden obtener varias comparaciones de las señales
obtenidas de dos sensores diferentes del mismo neumático (i.e. en
la anterior condición de giro del vehículo).
Preferentemente, las curvas de referencia
básicas se adquieren durante la marcha del vehículo a motor en la
carretera, en el curso de cada revolución del neumático. Las curvas
de referencia básicas (o los valores de los puntos característicos)
se almacenan temporalmente para llevar a cabo la comparación con
las curvas operativas cíclicas, adquiridas en al menos una
revolución sucesiva de dicho neumático. Por ejemplo, la curva
operativa cíclica adquirida en una revolución del neumático se
compara con una curva de referencia básica adquirida en la
revolución precedente del neumático en la iésima revolución
precedente.
Alternativamente, dichas curvas (curvas de
referencia y curvas cíclicas) pueden almacenarse en un elemento de
memoria dentro de cada sensor. En este caso, una unidad de
elaboración está situada dentro de cada sensor y el anteriormente
descrito paso comparativo de la señal de aceleración se hace dentro
de cada sensor.
Con el fin de evitar errores accidentales en la
generación o transmisión de la señal del sensor, ventajosamente,
deberían procesarse también parejas o tripletes especificados de
aceleraciones de puntos específicos emitidos por dos o más sensores
asociados con dos o más puntos especificados del neumático en la
unidad de elaboración 7.
La información obtenida de dichas comparaciones
se puede usar posteriormente para fijar acciones de control de
mecanismos del vehículo motor, por ejemplo la regulación del sistema
de frenado (comportamiento longitudinal y/o lateral), o suspensión
activa, o para dar la información referente al estado del neumático
(situación de desgaste, coeficiente de adherencia disponible, etc.)
y similares.
Ventajosamente, pueden integrarse las
aceleraciones de puntos monitorizados con otra información del
vehículo, por ejemplo la velocidad del vehículo y/o la presión del
neumático. Dicha otra información se puede medir con otros
sensores.
El solicitante ha observado de las curvas de los
gráficos de las figuras 5-9 que, en una revolución
completa del neumático, hay porciones de dichas curvas, las cuales
asumen más de un valor significativo que otras porciones de dichas
curvas. Por ejemplo, dichas curvas asumen valores significativos en
la proximidad (antes y después) del paso del punto monitorizado en
el contacto físico entre el neumático y la carretera: ver figura 6
como ejemplo.
Esto significa que los datos (i.e.
aceleraciones) obtenidos del sensor situado en un punto definido
del neumático pueden dar información importante (i.e. relativa a la
manera de aproximarse a la interacción de la carretera y la manera
para dejar esta interacción) no sólo cuando este punto está cerca
del área de contacto. Hay otras regiones en las cuales dichas
señales obtenidas de los sensores asumen valores críticos, por
ejemplo en el lado opuesto de la región de la huella.
Los cambios principales durante la vida del
neumático (como por ejemplo el desgaste o la modificación
estructural) se pueden de hecho encontrar también comparando las
diferentes curvas generadas por las señales de los sensores en esta
región en tiempos diferentes (i.e. mensualmente).
Claims (18)
1. Procedimiento para monitorizar el
comportamiento instantáneo de un neumático en condiciones de
rodadura, que comprende las etapas de:
- a)
- adquirir y almacenar, al menos temporalmente, al menos una curva de referencia la cual representa el perfil de aceleración de al menos un punto específico de dicho neumático en al menos dos direcciones seleccionadas de direcciones centrípeta, tangencial y lateral como funciones de la posición de dicho punto, en al menos una porción de una revolución de dicho neumático,
- b)
- adquirir continuamente señales de la aceleración en dichas al menos dos direcciones de dicho al menos un punto de dicho neumático, en al menos una porción de revolución de dicho neumático,
- c)
- obtener de dichas señales al menos una curva cíclica del perfil de aceleración de dicho al menos un punto en la al menos dicha porción de una revolución de dicho neumático,
- d)
- comparar dicha al menos una curva cíclica con dicha al menos una curva de referencia, y
- e)
- emitir una señal que depende de dicha comparación, indicando dicha señal dicho comportamiento instantáneo de dicho neumático.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en
la cual dicha etapa de comparación comprende la comparación de dicha
al menos una curva de referencia y dicha al menos una curva cíclica
punto por punto para una revolución entera del neumático.
3. Procedimiento según la reivindicación 1, el
la cual dicha etapa de comparación comprende la comparación de una
curva de referencia obtenida de un primer punto del neumático y una
curva cíclica obtenida de un segundo punto del neumático.
4. Procedimiento según la reivindicación 3, en
el cual dicho primer punto está situado en la superficie de
revestimiento a lo largo del plano ecuatorial del neumático y dicho
segundo punto está situado en la superficie de revestimiento en un
resalte de dicho neumático, estando situados dichos primer y segundo
puntos a lo largo del mismo plano meridional del neumático.
5. Procedimiento según la reivindicación 3, en
el cual dicho primer punto está situado en la superficie de
revestimiento a lo largo del plano ecuatorial del neumático en un
resalte izquierdo de dicho neumático y dicho segundo punto está
situado en la superficie de revestimiento de un resalte derecho de
dicho neumático, estando situados dichos primer y segundo puntos a
lo largo del mismo plano meridional del neumático.
6. Procedimiento según la reivindicación 3, en
el cual dicho primer punto está situado en la superficie de
revestimiento a lo largo del plano ecuatorial del neumático y el
segundo punto está situado en la superficie de revestimiento a lo
largo del plano ecuatorial a una distancia de dicho primer punto
igual a un arco predeterminado.
7. Procedimiento según la reivindicación 1, la
cual dicha etapa de comparación comprende comparar picos
característicos de dicha al menos una curva de referencia con los
picos característicos correspondientes a dicha al menos una curva
cíclica.
8. Procedimiento según la reivindicación 1, la
cual dicha etapa de comparación comprende comparar una porción del
área bajo dicha al menos una curva de referencia con la porción
correspondiente del área bajo dicha al menos una curva cíclica.
9. Sistema para monitorizar el comportamiento
instantáneo de un neumático en condiciones de rodadura que
comprende:
- i.
- al menos un elemento de memoria para adquirir y almacenar, al menos temporalmente, al menos una curva de referencia la cual representa el perfil de aceleración de al menos un punto especificado de dicho neumático en al menos dos direcciones seleccionadas de direcciones centrípeta, tangencial y lateral en al menos una porción de una revolución del neumático,
- ii.
- al menos un sensor asociado con dicho al menos un punto especificado de dicho neumático, capaz de emitir, durante un periodo de tiempo, señales de la aceleración en dichas direcciones de dicho punto,
- iii.
- un dispositivo receptor capaz de adquirir continuamente dichas señales de la aceleración de dicho al menos un punto de dicho neumático, en al menos dicha porción de una revolución de dicho neumático, y
- iv.
- una unidad de elaboración incorporada a un programa capaz de determinar a partir de dichas señales de aceleración al menos una curva cíclica de aceleración de dicho al menos un punto de dichas direcciones en al menos dicha porción de una revolución de dicho neumático,
- v.
- siendo capaz dicha unidad de elaboración de comparar continuamente dicha al menos una curva cíclica de aceleración con dicha al menos una curva de referencia almacenada,
- vi.
- siendo adicionalmente capaz dicha unidad de elaboración de emitir una señal que depende de dicha comparación, indicando dicha señal dicho comportamiento instantáneo de dicho neumático.
10. Sistema según la reivindicación 9, en el
cual un primer sensor está situado en la superficie de revestimiento
a lo largo del plano ecuatorial del neumático y un segundo sensor
está situado en la superficie de revestimiento en un resalte de
dicho neumático, estando dichos primer y segundo sensores situados a
lo largo del mismo plano meridional del neumático.
11. Sistema según la reivindicación 9, en el
cual un primer sensor está situado en la superficie de revestimiento
a lo largo del plano ecuatorial del neumático en un resalte
izquierdo de dicho neumático y un segundo sensor está situado en la
superficie de revestimiento en un resalte derecho de dicho
neumático, estando situados dichos primer y segundo sensores a lo
largo del mismo plano meridional del neumático.
12. Sistema según la reivindicación 9, en el
cual un primer sensor está situado en la superficie de revestimiento
a lo largo del plano ecuatorial del reumático y un segundo sensor
está situado en la superficie de revestimiento a lo largo del plano
ecuatorial a una distancia de dicho primer sensor igual a un arco
predeterminado.
13. Sistema según la reivindicación 12, que
comprende además un tercer sensor situado en la superficie de
revestimiento a lo largo del plano ecuatorial del neumático a una
distancia de dicho segundo sensor igual a un arco
predeterminado.
14. Sistema según la reivindicación 13, en el
cual dichos primer, segundo y tercer sensores son equidistantes
entre ellos.
15. Sistema según la reivindicación 10, en el
cual un tercer sensor está situado en el resalte opuesto de dicho
segundo sensor a lo largo del mismo plano meridional de dichos
primer y segundo sensores.
16. Sistema según la reivindicación 9, que
comprende, además, un sensor de velocidad de dicho neumático.
17. Sistema según la reivindicación 9, que
comprende, además, un sensor de presión de dicho neumático.
18. Neumático que comprende al menos un sensor
asociado con al menos un punto especificado de dicho neumático,
capaz de emitir, durante un periodo de tiempo, una señal, la cual
representa el perfil de aceleración de dicho al menos un punto
especificado, en al menos dos direcciones seleccionadas de
direcciones centrípeta, tangencial y lateral como una función de la
posición de dicho punto, en al menos una porción de una revolución
de dicho neumático.
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