ES2989949T3

ES2989949T3 - Método de obtención de la carga aplicada a un neumático en rodadura

Info

Publication number: ES2989949T3
Application number: ES20845172T
Authority: ES
Inventors: Denis Alff
Original assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Current assignee: Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Priority date: 2019-12-30
Filing date: 2020-12-11
Publication date: 2024-11-28
Anticipated expiration: 2040-12-11
Also published as: FR3105759A1; CA3161384A1; WO2021136892A1; EP4084972B1; CN114901494B; FR3105759B1; KR20220116049A; CN114901494A; EP4084972A1

Abstract

Se describe un método para determinar una carga aplicada a una carcasa de neumático de un conjunto montado, que comprende las siguientes etapas: - adquirir una señal que comprende la amplitud de la aceleración en la dirección normal a la corona cuando rueda a la velocidad de rotación W; - determinar una aceleración de referencia; - identificar una serie de incrementos I; - delimitar la señal entre Imin e Imax para construir una señal de revolución de la rueda; - definir una primera densidad de energía S, que es una función de la señal de revolución de la rueda, de la aceleración de referencia, designada S+ cuando la señal de revolución de la rueda es mayor que un umbral A y S- cuando no lo es; - identificar la deformación Def% de la carcasa del neumático generada por la carga en función de la aceleración de referencia y de la primera densidad de energía S; - determinar la carga Z aplicada utilizando una biyección F que comprende la deformación Def% de la carcasa del neumático. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Método de obtención de la carga aplicada a un neumático en rodadura

Campo de la invención

La presente invención hace referencia a métodos de obtención de la carga aplicada a una envolvente neumática de un conjunto montado en condiciones de rodadura.

Antecedentes tecnológicos

En el campo de los dispositivos y métodos para medir la carga aplicada al conjunto montado, éstos se utilizan principalmente para caracterizar el resultado de la deformación de la envolvente neumática debido a la carga aplicada. De este modo, los dispositivos y métodos buscan principalmente caracterizar la huella en el suelo del neumático, conocida como área de contacto. De hecho, la geometría o la distribución de tensiones dentro de esta área de contacto está directamente relacionada con la carga aplicada a la envolvente neumática, posiblemente utilizando la presión de inflado del conjunto montado.

Esta área de contacto, que sólo representa un pequeño porcentaje de la periferia de la envolvente neumática en estado montado/inflado, es también muy sensible a diversos parámetros como la macrorrugosidad del suelo o las irregularidades presentes en el mismo. De hecho, el área de contacto real entre la envolvente neumática y el suelo puede corresponder a las partes superiores de las hendiduras que caracterizan la macrorrugosidad del suelo. De este modo, la distribución de las tensiones en la envolvente neumática se modifica pudiendo influir en las dimensiones del área de contacto.

Asimismo, la determinación precisa de las dimensiones del área de contacto es difícil de obtener en condiciones de rodadura. Tradicionalmente, durante la rodadura, el área de contacto se caracteriza con la ayuda de señales representativas de la deformación de la envolvente neumática. Éstas se manifiestan por un salto significativo en las magnitudes observadas, reflejando el paso de la envolvente neumática de una forma toroidal libre a una forma toroidal parcialmente aplastada con un desplazamiento impuesto. De hecho, esto se debe a que el suelo constituye entonces una condición límite de tipo de desplazamiento impuesto para los puntos materiales de la envolvente neumática. Resulta entonces difícil identificar los puntos exactos de entrada o salida del área de contacto. Asimismo, el área de contacto sólo representa una parte del desarrollo de la envolvente neumática, tradicionalmente entre 1/20 y 1/10 del desarrollo de la banda de rodadura. Con el fin de obtener una imagen precisa de esta parte del neumático, la señal de deformación se debe discretizar con precisión. Esto requiere un espacio de memoria considerable y frecuencias de muestreo espaciales elevadas, al menos a nivel del área de contacto, lo que consume energía.

En la técnica anterior, se conoce el documento WO2017/032466A1, que describe un dispositivo para caracterizar la carga aplicada a un conjunto montado sobre la base de un acelerómetro montado en el neumático.

Por otra parte, el documento EP 2774784 A1 describe un método para determinar la carga de un neumático evaluando la huella generada utilizando un acelerómetro.

En cuanto al documento WO 2012/091719 A1, describe una determinación de la carga de un neumático evaluando la huella generada por medio de un sensor piezoeléctrico, del mismo solicitante que la presente solicitud.

El documento WO 2019/020536 A1 describe una determinación de la carga de un neumático evaluando la huella generada. El documento FR 2 930 196 A1 describe una determinación del comportamiento de un neumático, del mismo solicitante que la presente solicitud.

La presente invención hace referencia a un método que permite evaluar con precisión la carga aplicada a la envolvente neumática en condiciones de rodadura, cualquiera que sea la naturaleza de la calzada, ahorrando al mismo tiempo la energía del dispositivo de medición, lo que hace posible procesar la mayoría o la totalidad de las operaciones elementales en el propio dispositivo de medición.

Descripción de la invención

La invención hace referencia a un método de obtención de una carga aplicada a una envolvente neumática, tal como se define en la reivindicación independiente 1 adjunta, en un estado montado en la rueda con el fin de que constituya un conjunto montado. La envolvente neumática tiene una parte superior, dos flancos y dos talones de revolución alrededor de un eje natural de rotación y de un plano medio, la intersección del plano medio y del eje natural de rotación define un centro de rueda. El método comprende las siguientes etapas:

• Fijar al menos un sensor a la envolvente neumática en línea con la parte superior que tenga una posición radial R con respecto al eje natural de rotación en su estado montado, capaz de generar al menos una señal de salida proporcional a la aceleración sufrida por el sensor en la envolvente neumática;

• Colocar la unidad montada en condiciones de rodadura a una velocidad de rotación W, sometida a una carga Z;

• Adquirir al menos una primera señal de abscisa u que comprenda al menos la amplitud de la aceleración a lo largo de la dirección normal a la parte superior durante un desplazamiento a la velocidad de rotación W;

• Determinar una aceleración de referencia YReference en función de la velocidad de rotación W y de la posición del al menos un sensor;

• Identificar una primera serie de incrementos I, correspondientes a la abscisa u de la al menos una primera señal donde la primera señal sobrepasa un valor umbral B.

• Delimitar la primera señal entre un primer incremento Imin y un segundo incremento Imax con el fin de construir una señal de rotación de la rueda SigTdR;

• Definir al menos una primera densidad de energía S que sea función de la señal de rotación de la rueda SigTdR, de la aceleración de referencia YReference, denominada S+ cuando la señal de rotación de la rueda sea superior a un umbral A, o denominada S' cuando la señal de rotación de la rueda sea inferior o igual a dicho umbral A;

• Identificar la deformación generada por la carga de la envolvente neumática Def% en función de la aceleración de referencia YReference y de la primera densidad de energía S;

• Determinar la carga Z aplicada al conjunto montado utilizando una función biyectiva F que comprenda al menos como parámetro la deformación de la envolvente neumática Def%.

Como en la técnica anterior, se debe obtener la aceleración de un punto material del neumático. En este caso, es importante que la aceleración corresponda a su componente normal a la parte superior, ya que es esta componente la que constituye la información principal sobre la deformación de la envolvente neumática. Asimismo, es preferible que se trate de la aceleración absoluta del punto material y no sólo de su componente alterna en torno a la componente continua, como en algunos métodos de la técnica anterior. Sin embargo, si la aceleración suministrada por el sensor no incluye la componente continua, esta componente continua se debe añadir artificialmente como siendo la aceleración centrífuga resultante de una posición radial R y de una velocidad de rotación W. Acto seguido, la señal de aceleración se debe delimitar en los instantes en que la primera señal sobrepasa el área de contacto a través de un umbral B. De hecho, la señal de aceleración a lo largo de la dirección radial de una envolvente neumática cargada tenderá necesariamente a cero cuando el sensor atraviese el área de contacto si se desprecia la señal de la gravedad terrestre, como ocurre para velocidades de rotación elevadas. De este modo, la primera señal superará necesariamente un nivel de un umbral. De hecho, la primera señal pasará este umbral dos veces por rotación de la rueda. Estos pasos corresponden esquemáticamente a las zonas de entrada y salida del área de contacto. La señal de rotación de la rueda SigTdR construida de este modo no corresponde necesariamente a un número entero de rotaciones de la rueda.

A continuación, la velocidad de rotación W se define entonces como la velocidad de rotación media a lo largo de la duración de la señal de rotación de la rueda si la variación de la velocidad de rotación es pequeña a lo largo de la señal de rotación de la rueda, es decir, inferior al 15 % con respecto a la velocidad media. Si la envolvente neumática es de velocidad constante, esto es preferible, ya que elimina muchas fuentes potenciales de error. De este modo, el método es operativo tanto si la velocidad de rotación W de la envolvente neumática es constante como si es variable. La aceleración de referencia YReference corresponde entonces a la aceleración centrífuga experimentada por el sensor.

Acto seguido, la simple comparación del nivel de aceleración absoluta de la señal de rotación de la rueda SigTdR con una aceleración de referencia YReference vinculada a la posición radial del sensor y al nivel de velocidad de rotación W permite generar una densidad de energía S. La amplitud de la señal de rotación de la rueda con respecto a un umbral A que, por ejemplo, puede ser simplemente la aceleración de referencia YReference genera potencialmente un doblete de densidades de energía de deformación positiva y negativa (S+, S') a partir de la señal de rotación de la rueda. De este modo, el método define simplemente una densidad de energía de deformación de la envolvente neumática y la distribuye en dos subconjuntos en función de su posición con respecto al umbral A. Estas operaciones son sencillas de realizar y consumen pocos recursos. Por supuesto, para ser representativo, el método parte de la aceleración absoluta, lo que permite compararla fácilmente con la aceleración de referencia YReference para identificar el doblete de densidades de energía.

A continuación, el método determina la deformación de la envolvente neumática en función de la densidad de energía calculada S que normaliza sobre la duración de la señal de rotación de la rueda SigTdR que sufriría una aceleración de referencia YReference. De este modo, la deformación Def% representa una normalización de la energía de deformación a lo largo de una rotación de la rueda física de la envolvente neumática. En consecuencia, se identifica una invariante energética vinculada a la deformación de la envolvente neumática sometida a una carga en condiciones de rodadura. Por supuesto, para el método es necesaria una parte de una única rotación de la rueda. Sin embargo, es preferible que el número de revoluciones de la rueda sea al menos 5 o incluso 10, con el fin de promediar los resultados, lo que permitirá evitar fenómenos aleatorios en la señal, como por ejemplo los obstáculos en la calzada por la que rueda la envolvente neumática. De este modo, se mejorará la precisión del método en modo industrial.

Por último, el método determina la carga Z soportada por el conjunto montado, y en consecuencia la carga Z a la que está sometida la envolvente neumática cuando se considera que la rueda es rígida con respecto a la envolvente neumática, utilizando una función biyectiva F que vincula la carga Z a la deformación de la envolvente neumática Def%. El hecho de que la deformación de la envolvente neumática se evalúe sobre la respuesta de una señal de medida potencialmente mucho mayor que el simple cruce del área de contacto, como cuando la deformación Def% se evalúa utilizando la densidad de energía S+, permite ganar en precisión sobre esta deformación con una discretización espacial de la señal de rotación de la rueda SigTdR mucho menor que en la técnica anterior. Esto resulta menos costoso en términos de energía y de espacio de memoria, lo que permite realizar esta determinación de la carga Z en el dispositivo de medición integrado en la envolvente neumática, como un TMS (acrónimo inglés de “Tyre Monitoring Sensor”). E incluso si nos limitamos a la densidad de energía S-, la discretización espacial del método no necesita ser tan fina como la de la técnica anterior, ya que no se trata de identificar la dimensión del área de contacto, sino simplemente de delimitar las dos zonas de la envolvente neumática correspondientes a una condición de desplazamiento impuesto o de carga impuesta.

Ventajosamente, la primera señal se adquiere para una velocidad de rotación W mayor o igual que una velocidad de rotación umbral Wumbral definida por la siguiente fórmula:

VUxifrd

Donde Dev es el desarrollo de la envolvente neumática.

De este modo, si la velocidad de rodadura W es superior al valor umbral, es fácil disociar la señal de rotación de la rueda del valor umbral A, cualesquiera que sean los peligros en la señal de rotación de la rueda SigTdR como, por ejemplo, un alto grado de rugosidad en la calzada, perturbaciones electromagnéticas en la cadena de medición o vibraciones en la envolvente neumática. Asimismo, esto también permite identificar con mayor claridad la señal de gravedad en la señal de rotación de la rueda.

De acuerdo con una forma de realización preferida, la primera serie de incrementos I se identifica mediante la combinación de las siguientes etapas:

• Definir un valor umbral B que sea función del al menos un máximo de al menos una parte de la primera señal;

• Determinar una segunda señal con abscisa u en función de al menos una parte de la primera señal y del valor umbral B;

• Identificar la primera serie de incrementos I, correspondiente a la abscisa u de al menos una parte de la primera señal y de la segunda señal donde la segunda señal sobrepasa un umbral E.

En esta forma de realización, sólo la primera señal se utiliza para identificar los incrementos que representan el paso del sensor a través del área de contacto. De hecho, la señal de aceleración a lo largo de la dirección radial de una envolvente neumática cargada tenderá necesariamente hacia cero cuando el sensor atraviese el área de contacto si se desprecia la señal de gravedad terrestre, como ocurre para velocidades de rotación elevadas. El método propone construir una segunda señal vinculada a la primera señal y a un umbral B que permitirá llevar a cabo operaciones matemáticas y lógicas elementales.

De este modo, la primera señal pasará necesariamente un valor umbral B. De hecho, la primera señal pasará este umbral dos veces por rotación de la rueda. Teniendo en cuenta el cruce, tenemos un detector de paso por el área de contacto con respecto a la primera señal del sensor. Debido a la discretización espacial gruesa que se puede utilizar, esta detección es suficiente para el método de evaluación de la carga aplicada a la envolvente neumática.

Para determinar el umbral B, se propone llevar a cabo una detección en una parte aguas arriba de la primera señal con el fin de identificar un valor MAX del que dependerá el umbral B. De hecho, la aceleración radial justo antes y después del área de contacto alcanza un valor máximo de manera continua que es función de las condiciones de rodadura de la envolvente neumática, en particular en una señal corregida en función de la gravedad terrestre. El umbral B será entonces función de un valor MAX que se aproximará a este valor máximo en función de la discretización de la primera y de la segunda señal. No es necesario ser preciso sobre este valor MAX para que el método converja.

Muy preferiblemente, el valor umbral B es un valor comprendido entre 0,1 y 0,5 de al menos un máximo de al menos una parte de la primera señal.

Preferiblemente, siendo obtenida la segunda señal por la diferencia entre la primera señal y el valor umbral B, el umbral E es el valor cero o siendo obtenida la segunda señal por la relación entre la primera señal y el valor umbral B, el umbral E es el valor unitario.

Se trata de dos ejemplos sencillos de una segunda señal que permite llevar a cabo operaciones simples y elementales para identificar los incrementos de la señal discretizada representativa del paso del sensor por el área de contacto durante la rodadura de la envolvente neumática.

De acuerdo con otra forma de realización, la identificación de los incrementos I comprende las siguientes etapas;

• Crear una segunda serie de incrementos J correspondientes a la abscisa intermedia u, situados preferiblemente entre un octavo y siete octavos, muy preferiblemente situados en la longitud mediana, de la longitud definida por las abscisas u de los incrementos I de paridades idénticas y consecutivas,

• Construir la señal de rotación de la rueda SigTdR entre un primer incremento Jmin y un segundo incremento Jmax.

Se trata de un proceso complementario a la identificación de los incrementos I que representan el paso por el área de contacto. Esta vez, se crea una serie de incrementos J situados entre los incrementos I pares o impares. De hecho, el método de identificación de los incrementos I proporciona dos incrementos por rotación de la rueda que representan la entrada y la salida del área de contacto. Cuando se rueda a la velocidad de rotación W, el sentido de rotación de la envolvente neumática no se modifica. Como consecuencia, la paridad de los incrementos I proporciona información directa de la rotación de la rueda. En este caso, el objetivo es iniciar la señal de rotación de la rueda SigTdR frente a el área de contacto en una zona menos perturbada por el área de contacto. De este modo, los errores de discretización espacial del método serán menores, ya que la señal de aceleración radial gira, en esencia, en torno a la aceleración de referencia frente a la superficie de contacto. Es posible elegir incrementos pares o impares I para determinar los incrementos J que se utilizarán para delimitar la señal de rotación de la rueda SigTdR que se construirá sobre un número entero de revoluciones de la rueda.

Ventajosamente, el umbral A es una función de la aceleración de referencia YReference.

El umbral A se utiliza para separar las densidades de energía positivas y negativas del método.

De hecho, cualquier señal de medición es ruidosa. Es posible filtrar o suavizar esta señal en tiempo real, pero a riesgo de perder información, en particular la dinámica del paso por el área de contacto. Por definición, este ruido tiene un valor medio de aproximadamente cero. Y aunque, en teoría, debería tener poco o ningún efecto en el cálculo de las densidades de energía S+ y S-, es probable que perturbe la clasificación en S+ o S- y, por tanto, distorsione el resultado final. La finalidad de este umbral A es permitir clasificar las variaciones entre la señal de rotación de la rueda y la aceleración de referencia de acuerdo con una u otra de las densidades de energía. Este umbral A permite tener en cuenta las variaciones de la señal de rotación de la rueda debidas a perturbaciones y a una mala relación señal/ruido, pudiendo proceder estas perturbaciones de la macrorugosidad de la carretera, de obstáculos ocasionales encontrados en la carretera, de vibraciones propias del neumático o del vehículo sobre el que está montado, o de pequeñas disfunciones electromagnéticas de la cadena de medición inherentes a la naturaleza y a la calidad de los componentes electrónicos utilizados. Dado que la señal de rotación de la rueda y la aceleración de referencia dependen de la velocidad de rotación W del conjunto montado y de la posición radial del sensor, parece apropiado hacer depender el valor umbral A de la aceleración de referencia para evitar estas perturbaciones que podrían contaminar la precisión deseada.

Muy ventajosamente, el umbral A es función de un factor C de acuerdo con la siguiente fórmula:

Preferiblemente, el factor C es mayor o igual a 0,5 y menor o igual a 0,9.

Este valor del factor C permite a la vez disociar la densidad de energía positiva y negativa en la señal de rotación de la rueda. De hecho, al pasar por el área de contacto, la señal de rotación de la rueda tiende a cero. Asimismo, la transición a la entrada y a la salida del área de contacto es muy fuerte, muy rápida y tiene siempre un perfil, en esencia, idéntico. De este modo, un valor de 0,5 significa que el número de puntos de medición asignados a la densidad de energía negativa S- no se reduce demasiado, y los asignados a S+ no aumentan. De hecho, el objetivo del método es utilizar un bajo nivel de discretización espacial. Por lo general, se localizan pocos puntos de medición en la zona de transición. En consecuencia, el error cometido en S- y S+ es mínimo o incluso nulo si no se localiza ningún punto de medición en la zona de selección correspondiente a C entre 0,5 y 0,9. El error también será repetitivo si se utiliza un coeficiente C fijo y un umbral A proporcional a YReference para todas las caracterizaciones, y cualquier error inducido será reproducible y, por tanto, transparente en relación con un nivel de referencia definido en otro lugar.

A la inversa, un valor de C igual a uno es el valor teórico que permite disociar los puntos entre las dos densidades de energía posibles. Esto es ideal en un terreno liso y en condiciones óptimas que minimicen las perturbaciones en la cadena de medición. La más mínima perturbación puede repercutir en la precisión requerida para el resultado.

De acuerdo con una primera forma de realización, la aceleración de referencia YReference, función de la posición radial R del al menos un sensor, se define mediante la siguiente fórmula:

Si las operaciones matemáticas son remotas, es posible definir la aceleración de referencia YReference como la aceleración centrífuga experimentada por el sensor. En consecuencia, es necesario acceder a la posición radial R del sensor y a la velocidad de rotación W de la envolvente neumática.

La posición radial R del sensor se puede determinar mediante una escala de dimensiones conociendo las dimensiones de la envolvente neumática, las características de la estructura de la envolvente neumática y las características de la unidad electrónica que aloja el sensor.

La velocidad de rotación W también se puede estimar utilizando otra señal, como una señal de revolución, por ejemplo, o el número de puntos de adquisición entre 2 bordes del mismo tipo (o 2 incrementos sucesivos I de paridad idéntica), conociendo la frecuencia de adquisición. Conociendo el desarrollo de la envolvente neumática y el tiempo transcurrido entre dos señales de revolución se obtiene una primera estimación de la velocidad de rotación W por rotación de la rueda.

Se trata de una evaluación inicial de la aceleración de referencia YReference.

De acuerdo con una segunda forma de realización, la determinación de la aceleración de referencia YReference se define como el valor medio de al menos una parte de la primera señal comprendida entre dos incrementos de paridad idéntica pertenecientes a la misma serie de incrementos.

En este caso, si las operaciones se realizan grabando la totalidad de la primera señal a lo largo de al menos una revolución, es posible volver a la información de aceleración de referencia. Asimismo, si los incrementos J se han calculado de acuerdo con la forma de realización asociada, naturalmente se ha identificado una rotación de la rueda. En el caso de la identificación utilizando incrementos J, los errores de discretización serán potencialmente menos importantes debido a la brusquedad de los acontecimientos vinculados a la entrada y la salida del área de contacto como en el caso de los incrementos I.

Preferiblemente, una vez desfasada la señal de rotación de la rueda SigTdR con respecto a una posición angular de la envolvente neumática, se aplica una corrección Corr a la señal de rotación de la rueda SigTdR para tener en cuenta el efecto de la gravedad terrestre.

La corrección en función de la gravedad terrestre permite minimizar el error en la deformación de la envolvente neumática, en particular para velocidades de rodadura bajas W. De hecho, cuando la envolvente neumática rueda, el sensor gira alrededor del eje natural de rotación. La señal de salida del sensor, al ser proporcional a la aceleración radial, estará contaminada por la gravedad terrestre. A lo largo de una rotación de la rueda, la gravedad terrestre generará una señal sinusoidal de amplitud g que es función de la altitud del sensor en el sistema de referencia terrestre. Por lo tanto, esta señal parásita Corr se debe eliminar de la señal de rotación de la rueda SigTdR, lo que requiere recalibrar la señal de rotación de la rueda en relación con la posición angular de la envolvente neumática.

Evidentemente, cuanto mayor es la velocidad de rotación W de la envolvente neumática, más predomina la aceleración centrífuga sufrida por el sensor en relación con esta señal parásita.

De acuerdo con una forma de realización preferida, el método comprende las siguientes etapas:

• Determinar un primer número de paso Npas de la señal de rotación de la rueda SigTdR como la parte entera en exceso de la mitad de la diferencia entre el segundo incremento (Jmax, Imax) y el de la señal de rotación de la rueda SigTdR;

• Determinar un segundo número de paso N’pas de la señal de rotación de la rueda SigTdR como la parte entera de la mitad de la diferencia entre el segundo incremento (Jmax, Imax) y el primer incremento (Imin, Jmin) de la señal de rotación de la rueda SigTdR;

• Si el primer incremento (Imin) es un incremento correspondiente a la abscisa u de la primera señal donde la primera señal sobrepasa el valor umbral B en descenso, el método comprende la siguiente etapa:

• Identificar la deformación de la envolvente neumática Def% sometida a una carga mediante las siguientes fórmulas:

• En caso contrario, el método comprende la etapa siguiente:

En este caso, la determinación de la deformación de la envolvente neumática Def% requiere en primer lugar identificar el número de pasadas por el área de contacto del sensor en la señal de rotación de la rueda SigTdR. Dado que la señal de rotación de la rueda SigTdR no está necesariamente delimitada sobre un número entero de revoluciones de la rueda, se determinan tanto Npas como N'pas. En particular, no es necesario que el tratamiento se efectúe sobre una señal superior a una rotación de la rueda; basta con una señal que comprenda al menos una parte de la rotación de la rueda que comprenda el paso por el área de contacto o su complemento.

Acto seguido, se debe determinar si el primer incremento I de la señal de rotación de la rueda se encuentra en una entrada o en una salida del área de contacto. Esto se lleva a cabo comparando el valor del primer incremento situado después del primer incremento I de la señal de rotación de la rueda SigTdR comparándolo con el valor umbral B.

Por último, la deformación de la envolvente neumática Def% se puede determinar únicamente a partir de la densidad de energía negativa o a partir de la densidad de energía positiva, o de ambas densidades.

De acuerdo con una forma de realización particular, siendo Npas y N'pas iguales entre sí e iguales al número de rotaciones de la rueda NTdR, la deformación de la envolvente neumática Def% sometida a una carga se determina mediante una de las siguientes fórmulas:

o

De este modo, se trata de un caso especial de las fórmulas precedentes delimitando la señal de rotación de la rueda sobre un número entero de rotaciones de la rueda eligiendo incrementos de paridad idéntica dentro de la misma serie de incrementos.

De acuerdo con una forma de realización específica, la primera señal se lleva a cabo a una frecuencia de muestreo constante y la discretización del muestreo espacial de la primera señal es inferior a 6 grados, preferiblemente inferior a 3 grados, muy preferiblemente inferior a 1 grado.

Por ejemplo, si la evaluación de la deformación de la envolvente neumática se debe realizar a nivel del conjunto montado, el sensor debe estar asociado a una unidad electrónica que comprenda un microcontrolador, un espacio de memoria, una batería y un reloj. En este caso, la discretización espacial prevista con una frecuencia de muestreo constante permite realizar operaciones elementales a nivel del microcontrolador minimizando el consumo de la batería. Asimismo, la discretización mínima del orden de 60 puntos por rotación de la rueda permite limitar el número de operaciones y transferencias al espacio de memoria. No obstante, la precisión obtenida para la deformación de la envolvente neumática es buena, al tiempo que se ahorra batería para la unidad electrónica. Esto permite que sólo se puedan almacenar o transferir valores escalares intermedios del método.

Preferiblemente, la determinación de la aceleración de referencia YReference se obtiene mediante la siguiente fórmula:

• Donde NV es el número total de puntos discretizados en la señal de rotación de la rueda SigTdR.

En el caso de que la evaluación de la aceleración de referencia YReference se evalúe como el valor medio de la señal de rotación de la rueda sobre un número finito de revoluciones de la rueda, es decir, que la señal de rotación de la rueda SigTdR esté delimitada por incrementos de idéntica paridad y pertenecientes a la misma serie de incrementos, se trata de una forma sencilla y rápida de obtener una evaluación de la cantidad escalar.

Ventajosamente, la densidad de energía negativa S- y la densidad de energía positiva S+ se definen de acuerdo con las siguientes fórmulas:

• Si el primer incremento (Imin) es un incremento correspondiente a la abscisa u de la primera señal donde la primera señal sobrepasa el valor umbral B en descenso, entonces: y

r * * " * * ) ! * V

• En caso contrario:

Esta es una forma sencilla de obtener un valor escalar de cada densidad de energía a partir de la señal discretizada de la señal de rotación de la rueda.

De acuerdo con una forma de realización particular, siendo Npas y N'pas iguales entre sí e iguales al número de rotaciones de la rueda NTdR, la densidad de energía negativa S- y la densidad de energía positiva S+ se obtienen mediante las siguientes fórmulas:

Donde NU es el número total de puntos discretizados en la señal de rotación de la rueda SigTdR.

De este modo, se trata de un caso particular de las fórmulas precedentes en el que la señal de rotación de la rueda se delimita sobre un número entero de rotaciones de la rueda eligiendo incrementos de paridad idéntica dentro de la misma serie de incrementos.

De acuerdo con una forma de realización específica, el método comprende las siguientes etapas:

Durante una fase preliminar:

• Fijar una primera frecuencia de muestreo constante fe1;

• Delimitar parte de la primera señal por dos primeros incrementos de idéntica paridad pertenecientes a la misma serie de incrementos con el fin de construir una primera señal de rotación de la rueda SigTdR1:

• Evaluar una primera aceleración de referencia YReference1 de acuerdo con la siguiente fórmula:

Donde NU1 es el número de puntos de SigTdR1;

Durante una fase preliminar:

• Fijar una segunda frecuencia de muestreo constante fe2;

• Delimitar otra parte de la primera señal por dos segundos incrementos de idéntica paridad pertenecientes a una misma serie de incrementos con el fin de construir una segunda señal de rotación de la rueda SigTdR2:

• Definir al menos una primera densidad de energía S que sea función de la señal de rotación de la rueda SigTdR2, de la aceleración de referencia YReference1, denominada S+ cuando la señal de rotación de la rueda sea superior a un umbral A, o denominada S- cuando la señal de rotación de la rueda sea inferior o igual a dicho umbral A;

Donde NU2 es el número de puntos de SigTdR2;

• Identificar la deformación de la envolvente neumática Def% generada por la carga Z como una función de la aceleración de referencia YReference1 y de la primera densidad de energía S de acuerdo con una de las siguientes fórmulas:

o

Este método se caracteriza por sus dos fases distintivas. Durante la fase preliminar, se evalúa un cierto número de magnitudes sobre una parte de la primera señal. La evaluación de estas magnitudes corresponde a operaciones matemáticas elementales que permiten economizar la energía de la batería y el espacio de memoria del dispositivo electrónico integrado en la envolvente neumática y que comprende el sensor. De hecho, la determinación de la primera aceleración de referencia YReference1 consiste simplemente en sumar los valores sucesivos de la señal procedentes del sensor y contar el número de incrementos. Una vez determinado el número de revoluciones de la rueda de esta primera señal de rotación de la rueda, dado que esta parte de la primera señal se ha dividido entre dos incrementos de idéntica paridad y pertenecientes a la misma serie de incrementos, la suma de los valores del sensor se divide por el número total de incrementos NU1 para obtener YReference1. De este modo, el espacio de memoria del dispositivo electrónico se minimiza a sólo dos espacios, un primer espacio para el valor de la suma en la etapa precedente y el segundo espacio para el nuevo valor del sensor. La suma se asigna al primer espacio y el nuevo valor del sensor se introduce en el segundo espacio. Se necesita un contador para contar los incrementos de los valores del sensor.

En la fase principal, que corresponde a la fase común al método, los resultados de la fase preliminar se utilizan como valores fijos. También en este caso, para los valores de las primeras densidades de energía, se consumen pocos recursos del dispositivo electrónico. De hecho, una vez identificado el primer incremento de la segunda señal de rotación de la rueda, el valor del sensor se compara con un umbral A para asignar el resultado de la siguiente operación a la densidad de energía positiva S+ o a la densidad de energía negativa S-. Este resultado es simplemente la diferencia entre el valor del sensor y la primera aceleración de referencia YReference1. Al mismo tiempo, el número de valores suministrados por el sensor se cuenta utilizando un contador NU2. Para cualquier incremento, el valor del sensor se suma en un primer espacio de memoria Y. Este valor también se compara con el umbral A para identificar la asignación del resultado de este incremento entre dos contadores S+ y S-. Se calcula la diferencia entre el valor del sensor y la primera aceleración de referencia YReference1. Este resultado se suma con el contador identificado S+ o S-. Se incrementa el contador NU2 de valores suministrados por el sensor. Al final de la segunda señal de rotación de la rueda, los contadores S+ y S- se dividen por el valor del contador NU2 después de multiplicar el valor de los contadores por el número de revoluciones de la rueda NTdR2 de la segunda señal. También se divide el contenido del primer espacio de memoria Y por NU2 para obtener YReference2. La segunda señal de rotación de la revolución también corresponde a un número entero de revoluciones de la rueda, ya que esta parte de la primera señal se ha dividido entre dos incrementos de idéntica paridad y pertenecientes a la misma serie de incrementos.

Para la deformación de la envolvente neumática, el dispositivo utiliza de nuevo los resultados procedentes de la fase preliminar. Asimismo, también se utiliza el cálculo incremental de las diferencias entre el valor del sensor y la primera aceleración de referencia YReference1 y se clasifica en función de los contadores S+ y S-. Esta vez, al final de los incrementos de la segunda señal de rotación de la rueda, cada uno de los contadores S+ y S- se multiplica por el número total de incrementos NU1 de la primera señal de rotación de la revolución. Acto seguido, cada uno de los resultados se divide por el número total de incrementos NU2 de la segunda señal. De este modo se identifican dos valores intermedios a y p asociados a los contadores S+ y S- respectivamente. De acuerdo con la fórmula de deformación de la envolvente neumática que se vaya a utilizar, estos valores intermedios se dividen por la primera aceleración de referencia YReference1 evaluada durante la fase preliminar o bien se suman estos resultados intermedios antes de dividirlos por el doble de la primera aceleración de referencia YReference1.

De este modo, el resultado deseado se obtiene en tiempo real, al final de la fase principal. El resultado requiere pocos recursos de memoria, ya que la segmentación en dos fases permite tratar la señal sobre la marcha sin almacenar todos los valores de al menos una rotación de la rueda. Además, las operaciones llevadas a cabo son elementales y consumen muy poca energía. Por último, el resultado es preciso porque, a diferencia de los métodos de la técnica anterior que se centran en las zonas de señal extremadamente pequeñas a la entrada y a la salida del área de contacto, el método explota la totalidad de la señal. De este modo, un pequeño error vinculado, por ejemplo, a la discretización espacial no tendrá un gran impacto en el resultado, a diferencia de los métodos de la técnica anterior, lo que lo hace más robusto. Esto tiene la ventaja de que el método funciona con un muestreo espacial bastante grueso en comparación con los métodos de la técnica anterior, con el fin de que la precisión sea al menos igual de buena, si no mejor, porque es menos sensible a acontecimientos puntuales externos. Por último, dado que el cálculo se puede realizar a nivel del dispositivo electrónico asociado al sensor, sólo es necesario transmitir el resultado final al exterior del dispositivo electrónico. Por ejemplo, esta transmisión se puede realizar por radiofrecuencia. El hecho de transmitir sólo una cantidad escalar es económico desde el punto de vista energético en comparación con los métodos en los que los datos del sensor se deben transmitir total o parcialmente.

De acuerdo con una segunda forma de realización específica, la delimitación de la primera señal sobre un número NTdR2 comprende las siguientes etapas:

Durante la fase preliminar:

• Identificar el periodo T<1>de acuerdo con la siguiente fórmula:

Durante la fase principal;

• Construir una segunda señal de rotación de la rueda SigTdR2 a partir de la primera abscisa u de la primera señal situada en (1+M)/4 períodos T<1>, siendo M un número real positivo menor o igual que 2,0, preferiblemente M es el valor unitario, tras el final de la primera señal de rotación de la rueda SigTdR1;

• Delimitar la segunda señal de rotación de la rueda SigTdR2 en un tiempo t<2>correspondiente al período T<1>multiplicado por un número natural N2, siendo preferiblemente N2 el valor unitario;

• El número de rotaciones de la rueda NTdR2 es igual a N2;

• Identificar una primera serie de incrementos K correspondientes a la abscisa u de la primera señal, empezando por la abscisa u utilizada para terminar la primera señal de rotación de la rueda SigTdR1, en la que la primera señal pasa por encima o por debajo de un valor umbral E', preferiblemente inferior o igual a la mitad de la primera aceleración de referencia YReference1;

• Determinar N’U2 como el número de puntos de la primera señal, referidos a una revolución de rueda:

entre los incrementos K<1>y KN<2+1>mediante la fórmula:

o situados entre los incrementos K<1>y KN<2+2>mediante la fórmula:

En esta segunda forma de realización específica, la información sobre la primera señal de rotación de la rueda SigTdR1 se utiliza para construir la segunda señal de rotación de la rueda SigTdR2. De hecho, el período T<1>de la primera señal de rotación de la rueda SigTdR1 se extrae de la primera fase. Acto seguido, se define una segunda señal de rotación de la rueda SigTdR2 sobre la primera señal como un múltiplo N2 del período T<1>tomando cualquier primer incremento de esta primera señal situado entre un cuarto y tres cuartos de la primera rotación de la rueda después del final de la primera señal de rotación de la rueda SigTdR1. La duración de esta segunda señal es entonces t<2>. De este modo, la segunda señal de fase se sitúa lo más cerca posible del final de la primera señal de rotación de la rueda SigTdR1. De este modo se minimiza la variación de la velocidad de rotación W de la envolvente neumática entre las dos señales de rotación de la rueda SigTdR1 y SigTdR2. Asimismo, el conjunto de puntos situados entre un cuarto y tres cuartos de la rotación de la rueda delimitados por los bordes representativos del área de contacto garantiza que la segunda señal de rotación de la rueda SigTdR2 esté delimitada en zonas en las que la primera señal cambia poco. Asimismo, la amplitud se aproxima al valor medio a lo largo de la duración de la segunda señal de rotación de la rueda SigTdR2. Esto minimiza los errores asociados a la discretización de la segunda señal de rotación de la rueda SigTdR2.

Se supone entonces que el número de revoluciones de la rueda de esta segunda señal de rotación de la rueda SigTdR2 corresponde al múltiplo N2 empleado. Se construye una serie de incrementos K a partir de las abscisas u de la primera señal, cuya primera abscisa corresponde a la abscisa u utilizada para delimitar el final de la primera señal de rotación de la rueda SigTdR1. Estos incrementos K se identifican cuando la primera señal pasa por encima o por debajo de un umbral E'. Preferiblemente, este umbral E' es inferior a la mitad de la primera aceleración de referencia YReference1. Por último, se determina un valor N’U2 que corresponde al número de la primera señal situado entre dos incrementos K particulares. Esto permite tener en cuenta cualquier variación de la velocidad de rotación W de la envolvente neumática entre las dos fases del método.

De acuerdo con una forma de realización particular dependiente de las dos formas de realización específicas precedentes, la identificación de la deformación de la envolvente neumática Def% comprende las siguientes etapas:

Durante una fase principal:

• Determinar una segunda aceleración de referencia YReference2 asociada a la segunda señal de rotación de la rueda SigTdR2, que se define como el valor medio de la segunda señal de rotación de la rueda SigTdR2 reducido a una rotación de la rueda de acuerdo con la siguiente fórmula:

• Identificar un valor O como siendo el valor NU2 excepto si N’U2 existe entonces el valor O es N’U2;

• Identificar la deformación de la envolvente neumática Def% generada por la carga de acuerdo con una de las siguientes fórmulas:

flj-

D ef% -

o

Estas formulaciones basadas en la densidad de energía positiva o en la densidad de energía negativa, o en ambas, permiten corregir la deformación de la envolvente neumática teniendo en cuenta la variación de la velocidad de rotación W de la envolvente neumática entre las dos fases del método.

Asimismo, las operaciones son elementales al final de la fase principal del método cuando se han identificado todas las magnitudes intermedias. Sin embargo, de acuerdo con la forma de realización elegida para delimitar la segunda señal de rotación de la rueda SigTdR2 con respecto a la primera señal, se debe especificar un valor O entre los valores NU2 y N’U2.

El método tiene en cuenta a la vez, tanto el cambio en el número de puntos entre la primera señal de rotación de la rueda y la segunda señal de rotación de la rueda debido a un cambio en la frecuencia de muestreo como a un cambio en la velocidad de rotación W de la envolvente neumática.

Asimismo, el método también tiene en cuenta el error cometido durante la segunda fase cuando las densidades de energía se evalúan con respecto a la primera aceleración de referencia YReference1 y no la segunda aceleración de referencia YReference2.

De este modo, este método permite evaluar la segunda aceleración de referencia YReference2 a partir de la segunda señal de rotación de la rueda SigTdR2 que se ha construido. Esta evaluación simplemente suma los incrementos de valor de la primera señal entre los dos terminales de la segunda señal de rotación de la rueda. Cuando se alcanza el segundo terminal, sólo queda dividir la suma por el número total de incrementos utilizados para realizar la suma. Este método ahorra espacio de memoria y recursos energéticos al dispositivo electrónico que contiene el sensor del método.

Preferiblemente, el número de rotaciones de la rueda NTdR2 de la segunda señal de rotación de la rueda SigTdR2 es el valor unitario.

El método es preciso en cuanto se ha utilizado una rotación de la rueda para evaluar las distintas magnitudes. Con el fin de ahorrar energía y memoria, tiene sentido desplegar la fase principal del método en una única rotación de la rueda. Asimismo, si la velocidad de rotación W es variable, cuanto más corta sea la fase principal, menor será la variabilidad de la velocidad de rotación W y más precisa será la evaluación de la deformación de la envolvente neumática Def%.

Preferiblemente, el número de rotaciones de la rueda NTdR1 de la segunda señal de rotación de la rueda SigTdR1 es el valor unitario.

El método es preciso en cuanto se ha utilizado una rotación de la rueda para evaluar las distintas magnitudes. Aunque hay menos cálculos en la fase preliminar del análisis, con el objetivo de ahorrar energía y memoria en el dispositivo electrónico, tiene sentido desplegar la fase preliminar del método en una única rotación de la rueda. Asimismo, si la velocidad de rotación W es variable, cuanto más corta sea la primera fase del método, menor será la variabilidad de la velocidad de rotación W y más precisa será la evaluación de la deformación de la envolvente neumática Def%.

Ventajosamente, habiendo llevado a cabo Ni, evaluaciones, preferiblemente Ni es un número entero comprendido entre 3 y 10, muy preferiblemente 5, de la deformación de la envolvente neumática Def% sobre diferentes primeras y segundas señales de rotación de la rueda SigTdR1 y SigTdR2 sobre la misma primera señal, la deformación de la envolvente neumática Def% es la media de las deformaciones de la envolvente neumática Def% de acuerdo con la siguiente fórmula:

Con el fin de que la evaluación de la deformación de la envolvente neumática durante la rodadura a la velocidad de rotación W cuando el sensor emite la primera señal sea robusta, tiene sentido realizar varias evaluaciones de la deformación de la envolvente neumática Def%. Cada una de estas evaluaciones puede estar sujeta a errores debidos a factores externos al conjunto montado, como por ejemplo los defectos de la calzada. Por lo tanto, llevar a cabo la media de estas distintas evaluaciones permite identificar la verdadera deformación de la envolvente neumática Def% de manera robusta.

De acuerdo con una forma de realización preferente, las Ni evaluaciones se hacen de forma sucesiva, de forma que la fase principal de la evaluación Ni sea la fase preliminar de la evaluación de Ni+<1>.

Más aún si estas evaluaciones se realizan una tras otra, teniendo en cuenta sólo una rotación de la rueda durante cada fase. Entonces, la fase principal de la iteración precedente se convierte en la fase preliminar de la iteración actual. De este modo, la deformación de la envolvente neumática se lleva a cabo a lo largo de un número mínimo de revoluciones de la rueda y la evaluación de la aceleración de referencia durante la fase principal de una iteración se utiliza para la iteración siguiente. De este modo, se comparten las operaciones matemáticas y lógicas. Esto resulta poco costoso en términos de espacio de memoria y recursos energéticos para una evaluación robusta.

Muy ventajosamente, la deformación de la envolvente neumática sometida a una carga se determina mediante la siguiente fórmula:

Además, al optar por una evaluación de la aceleración de referencia Y Reference en forma de valor medio de la señal de rotación de la rueda, el numerador y el denominador de la fórmula de cálculo de Def% incluyen ventajosamente una medida tomada por el mismo sensor, lo que significa que el resultado será insensible a cualquier deriva en las características de este sensor inducida por elementos externos.

Esta es la forma más simple y elemental de identificar la deformación de la envolvente neumática a partir de las magnitudes discretizadas de la señal de rotación de la revolución. Ambas fórmulas son teóricamente equivalentes a los errores generados por la discretización de la señal de rotación de la rueda.

De acuerdo con una forma de realización preferente, la función biyectiva F es una función afín o una función potencia de acuerdo con las siguientes fórmulas:

o

Donde (A, B) o (X, Y) son parámetros vinculados al conjunto montado.

De acuerdo con que se desee evaluar la carga Z aplicada a la envolvente neumática en condiciones normales o particulares de utilización, conviene tener en cuenta una u otra fórmula de la función F, tomando como parámetro U de la función F, la deformación de la envolvente neumática Def%. De hecho, en el ámbito clásico de utilización de una envolvente neumática en aplicación de las normas de la ETRTO (acrónimo en inglés de “European Tyres and Rim Technical Organization”), una simple función afín describe correctamente la evolución de la carga Z en función de la deformación de la envolvente neumática Def%. En consecuencia, el conocimiento del conjunto montado y, en particular, de la envolvente neumática permite identificar con certeza la carga Z aplicada al conjunto montado y, por tanto, a la envolvente neumática. Sin embargo, si se desea ampliar el ámbito de modelización de la carga en función de la deformación de la envolvente neumática para usos específicos, como cargas Z muy bajas o muy altas, por ejemplo, una representación de tipo potencia resulta más adecuada. Sin embargo, en zona de utilización común, las dos funciones dan resultados muy similares y son suficientes para la precisión deseada, que es inferior al 10%, preferiblemente inferior al 5%.

De acuerdo con una forma de realización muy preferente, estando inflada la envolvente neumática a una presión de inflado P, siendo los parámetros A o X al menos dependientes de la presión de inflado P, la determinación de la carga Z aplicada al conjunto montado comprende una determinación de la presión de inflado P del conjunto montado.

La mayoría de las envolventes neumáticas se montan en las ruedas y, a continuación, se inflan a una presión de inflado P que varía según el tipo de envolvente neumática. Esta presión de inflado P influye en el comportamiento mecánico del conjunto montado y, en particular, en el de la envolvente neumática. Como consecuencia, la deformación de la envolvente neumática se ve influida por esta cantidad. Esta influencia se debe tener en cuenta en los coeficientes A o X. La presión de inflado P se puede determinar a tanto alzado de acuerdo con las condiciones de utilización del conjunto montado. Alternativamente, la presión de inflado se puede medir directamente utilizando un sensor de presión.

Muy específicamente, los parámetros A o X son una función afín de la presión de inflado P de acuerdo con la siguiente fórmula:

o

X —x l* P ^ x 2

Donde (a1, a2) o (x1, x2) son coeficientes vinculados al conjunto montado.

Esta es la representación más simple de la dependencia del parámetro A con respecto a la presión de inflado P, que es realista en particular en el campo de utilización convencional de una envolvente neumática de acuerdo con las reglas ETRTO.

De acuerdo con otra forma de realización muy preferente, estando inflada la envolvente neumática a una presión de inflado P, los parámetros B o Y dependen al menos de la presión de inflado P.

La dependencia con respecto a la presión de inflado P de estos segundos parámetros B o Y de la función biyectiva F es similar a una evolución de la pendiente de la función F en función de la deformación de la envolvente neumática Def%. Esta evolución de la pendiente es menos evidente que la evolución de la rigidez de la envolvente neumática a la presión de inflado P descrita por los primeros parámetros A o X. Sin embargo, esta evolución con la presión de inflado P de estos segundos parámetros B o Y refuerza la precisión de la estimación de la carga Z aplicada al conjunto montado y, por tanto, a la envolvente neumática.

Muy específicamente, los parámetros B o Y son una función afín de la presión de inflado P de acuerdo con la siguiente fórmula:

R - bl*P-b2

o

Donde (b1, b2) o (y1, y2) son coeficientes vinculados al conjunto montado.

Esta es la representación más simple de la dependencia del parámetro B de la presión de inflado P que es realista en particular en el campo convencional de utilización de una envolvente neumática de acuerdo con las reglas ETRTO.

De este modo, basta con identificar a lo sumo 4 parámetros a1, a2, b1 y b2, en el caso de una función afín de la función F totalmente dependiente de la presión de inflado P para estimar la carga Z aplicada a la envolvente neumática montada en una rueda para formar un conjunto montado. Por supuesto, cuando se modifica la rueda, el conjunto de parámetros se debe reajustar para obtener una estimación precisa. Este conjunto de parámetros se puede determinar bien mediante la caracterización por simulación numérica, bien mediante ensayos experimentales o una combinación de ambos.

Breve descripción de los dibujos

La invención se comprenderá mejor con la lectura de la siguiente descripción en el caso de una aplicación a bandas neumáticas. Esta aplicación se da únicamente a título de ejemplo y se hace con referencia a los bs adjuntos en los que:

• La Fig.1 es el ejemplo de una primera señal del método.

• La Fig.2 representa la señal de rotación de la rueda SigTdR y su identificación en una primera forma de realización.

• La Fig.3 representa la señal de rotación de la rueda SigTdR y su identificación en una primera forma de realización.

• La Fig.4 representa la señal de rotación de la rueda SigTdR durante un desplazamiento a velocidad de rotación W variable.

• La Fig. 5 muestra la primera señal de rotación de la rueda SigTdR1 y su identificación con respecto a la primera señal.

• La Fig. 6 representa la segunda señal de rotación de la rueda SigTdR2 y su identificación con una primera forma de realización.

• La Fig. 7 representa la segunda señal de rotación de la rueda SigTdR2 y su identificación con una primera forma de realización.

• La Fig. 8 representa la primera y segunda señales de rotación de la rueda SigTdR1 y SigTdR2 durante un desplazamiento a velocidad de rotación W variable.

• La Fig. 9 representa la señal de la segunda señal de rotación de la rueda SigTdR2 y la identificación de las densidades de energía S+ y S- durante un desplazamiento a una velocidad de rotación W constante a lo largo de una revolución.

• La Fig. 10 es una representación de la estimación de la carga Z aplicada a un conjunto montado en condiciones de rodadura.

Descripción detallada de las formas de realización

Para la implementación de la invención, es necesario equipar una envolvente neumática con una unidad electrónica que comprenda un sensor, un microcontrolador, un reloj, un espacio de memoria y un medio de almacenamiento de energía, y medios de comunicación por radiofrecuencia para la transmisión y eventualmente la recepción. La envolvente neumática comprende una parte superior, dos flancos y dos talones de revolución alrededor de un eje natural de rotación. La envolvente neumática comprende también un plano medio equidistante de los dos talones, cuya intersección del plano medio y el eje natural de rotación define el centro de la rueda.

El sensor se fija a la envolvente neumática en línea con la parte superior, en línea con una nervadura o una ranura longitudinal que son zonas de rigidez homogénea, en una posición radial fija R con respecto al eje natural de rotación de la envolvente neumática en su estado de utilización sin carga y en rotación libre. El sensor es capaz de generar al menos una señal de salida proporcional a la aceleración normal a la parte superior sufrida por el sensor en la envolvente neumática. De hecho, este sensor puede ser de un solo eje, en cuyo caso se debe colocar radialmente. También puede estar formado por varios sensores de un solo eje. En este caso, se debe identificar claramente la orientación de cada uno de los sensores monoaxiales con respecto al sistema de referencia de la envolvente neumática con el fin de reconstruir la aceleración normal a la parte superior de la envolvente neumática. Lo ideal es que el sensor tenga en cuenta tanto la componente continua como la componente alterna de la aceleración. En el caso donde el sensor sólo mide la componente alterna, la componente continua se debe construir artificialmente para la implementación del método. Para ello, es necesario identificar la velocidad de rotación W de la envolvente neumática en tiempo real y conocer la posición radial precisa R del sensor. De hecho, la componente continua se evaluará como la aceleración centrífuga del sensor con respecto al eje natural de rotación de la envolvente neumática. En el caso de que se tenga en cuenta la componente continua, el sensor puede ser un acelerómetro que utilice tecnología piezoresistiva o capacitiva.

La unidad electrónica, alimentado por los medios de almacenamiento de energía, se controla utilizando el microcontrolador con ayuda del reloj y en el que también se implantan los algoritmos de cálculo que permiten determinar, por ejemplo, el estado de deformación del neumático a partir de las señales procedentes del elemento sensor. Los medios de comunicación RF de transmisión (acrónimo en francés de radiofrecuencias) se utilizan para transmitir la información calculada, y los de recepción se utilizan para recibir instrucciones de funcionamiento o información útil para los algoritmos de cálculo. Idealmente, esta unidad electrónica incluye o está asociado a otros elementos de medición (como por ejemplo la presión, la temperatura, el nivel de desgaste, la distancia recorrida, etc.) con el fin de agrupar los elementos y optimizar los costes de implementación.

En este caso, el sensor se conecta a través de del microcontrolador cuando la envolvente neumática está en condiciones de rodadura. Por supuesto, es posible seleccionar un valor umbral de velocidad de rotación W a partir del cual se lleva a cabo la adquisición de una señal de salida del sensor. La unidad electrónica dispone de un espacio de memoria adaptado al tipo de análisis que se desea llevar a cabo. De hecho, la capacidad de este espacio de memoria está predefinida de acuerdo con la utilización de la unidad electrónica. El microcontrolador controla la organización de los valores del sensor en el espacio de memoria. Asimismo, el microcontrolador es capaz de llevar a cabo operaciones matemáticas y lógicas elementales sobre un número reducido de datos. Si las operaciones matemáticas y lógicas son más complejas o el número de datos que hay que manipular es mayor, el microcontrolador se sustituye por un microprocesador. Por último, un medio de almacenamiento suministra energía a la unidad electrónica. El medio de almacenamiento más sencillo es una batería. Sin embargo, se podría prever una de gran capacidad recargable utilizando un elemento piezoeléctrico.

El rango de frecuencias de la unidad electrónica permite cubrir una amplia banda de velocidad de rotación W con una discretización espacial de menos 6 grados. De acuerdo con una forma de realización particular, la frecuencia de muestreo es adaptativa mediante control o en respuesta a una señal como por ejemplo la velocidad de rotación W de la envolvente neumática.

Opcionalmente, la unidad electrónica contiene o es capaz de obtener la identificación de la envolvente neumática o de los demás componentes del conjunto montado. Esta información es útil para seleccionar un conjunto de datos útiles para los algoritmos de cálculo de la unidad electrónica, como por ejemplo para estimar la carga aplicada Z. Si la unidad electrónica necesita identificar componentes o recibir órdenes para llevar a cabo una medición, la unidad electrónica está equipado con un medio de recepción por radiofrecuencia. Éste funciona en el rango de las bajas frecuencias, idealmente a una frecuencia de 125 KHz, con el fin de evitar las interferencias generadas por las zonas metálicas del conjunto montado y su entorno inmediato en el vehículo.

De acuerdo con una forma de realización específica, la unidad electrónica dispone de medios de transmisión por radiofrecuencia, específicamente en la banda UHF (acrónimo de ultra altas frecuencias), en particular en torno a 433MHZ o 900MHz o la denominada banda BLE (acrónimo en inglés de Bluetooth Low Emission) que constituyen bandas de frecuencias libres. Asimismo, la banda UHF permite antenas de menor tamaño, lo que facilita la integración de la unidad electrónica dentro de la envolvente neumática.

Esta comunicación de transmisión es útil para transmitir los datos del método al vehículo o fuera del vehículo. Es posible transmitir el flujo de datos correspondiente a la adquisición de la señal de rotación de la rueda o transmitir resultados intermedios que se habrán calculado en la unidad electrónica. Este segundo modo de transmisión consume necesariamente menos energía para la unidad electrónica, ya que el flujo de datos es menos importante. Sin embargo, la transmisión por radiofrecuencia es un elemento que consume mucha energía en comparación con las operaciones matemáticas y lógicas.

La Fig. 1 muestra una primera señal bruta Ibis en gris correspondiente a la aceleración normal en la parte superior de una envolvente neumática de tipo vehículo pesado que rueda a una velocidad de rotación W constante. Regularmente, de forma periódica, la curva 1 bis pasa por un valor próximo a cero. Este fenómeno periódico corresponde al paso del sensor por el área de contacto de la envolvente neumática. La transición entre el paso del sensor por el área de contacto del neumático y la otra parte de la envolvente neumática se lleva a cabo bruscamente a través de bordes descendentes o ascendentes según nos encontremos a la entrada o a la salida del área de contacto. Asimismo, cabe señalar que la primera señal 1 bis, en una escala del orden de la rotación de la rueda, sigue una portadora; la primera señal 1 bis oscila a una frecuencia superior a la frecuencia de la rotación de la rueda alrededor de esta portadora. Estas oscilaciones corresponden al ruido en la primera señal 1 bis del sensor debido a los distintos peligros, incluida la macrorugosidad de la carretera.

La curva indexada 1 en negro representa la misma señal acelerométrica corregida únicamente para la gravedad terrestre, que llamaremos primera señal corregida 1. En este caso la corrección es sinusoidal, habiéndose desfasado la corrección sobre un punto situado en el centro del área de contacto, es decir, a igual distancia de los dos bordes que delimitan la parte de la señal cuyo valor es casi cero. Se observa que la primera señal 1 es más plana entre las zonas que caracterizan el área de contacto. Es preferible llevar a cabo las distintas etapas del método sobre esta primera señal 1 corregida.

La Fig. 2 muestra el método para detectar la señal de rotación de la rueda 2 utilizando el primer método. A partir de la primera señal 1, en este caso corregida para que el ejemplo sea más claro, se determina un umbral B, ilustrado por la línea de puntos 3. Se identifica una serie de incrementos I cuando la primera señal 1 sobrepasa la línea de puntos 3, lo que corresponde físicamente a una entrada o salida del área de contacto del sensor fijado integralmente en rotación a la envolvente neumática. La primera señal de rotación de la rueda 2 se delimita entonces entre un primer incremento, en este caso h, y un segundo incremento, en este caso I6. La señal de rotación de la rueda representa en este caso la señal acelerométrica del sensor a lo largo de algo más de dos revoluciones completas de la rueda. Se contabilizan tres pasadas dentro del área de contacto, Npas, y dos pasadas fuera del área de contacto, N'pas. Como consecuencia, tenemos que evaluar la densidad de energía positiva S+ utilizando N'pas y la densidad de energía S- utilizando Npas.

El valor umbral B representado por la línea de puntos 3 ha sido evaluado en nuestro caso sobre una parte de la primera señal 1 con una frecuencia de muestreo variable. De esta parte de la primera señal 1, extraemos el valor discretizado máximo obtenido, que denominamos MAX. El valor umbral B es entonces un valor comprendido entre el 10 y el 50 % del valor MAX; en nuestro caso, este valor es aproximadamente el 50 %.

La aceleración de referencia YReference, representada por la línea continua 4 de color negro, se calcula como el valor medio de la señal de rotación de la rueda 2, limitando la suma entre incrementos de paridad idénticos con el fin de tener un número finito de revoluciones de la rueda. En nuestro caso, se ha optado por tomar los incrementos I impares entre h y I<5>con el fin de identificar la aceleración de referencia YReference sobre la mayor parte de la señal de rotación de la rueda 2. También es posible calcular la aceleración de referencia sobre la parte de la señal de rotación de la rueda limitada por los incrementos I<2>y k lo que daría un resultado idéntico, salvo por los errores de discretización. Se evalúa en tiempo real, acumulando los valores de los incrementos u de la primera señal de rotación de la rueda que se dividen al final de la señal de rotación de la rueda por el número de incrementos de la primera señal de rotación de la rueda. Por supuesto, la señal de rotación de la rueda se limita a una parte de la señal de rotación de la rueda entre los incrementos I de paridad similar.

La Fig. 3 es una ilustración de la delimitación de la señal de rotación de la rueda 7 en gris con respecto a la primera señal. En este caso se utiliza la segunda forma de realización de esta delimitación.

A partir de la primera señal, en este caso corregida para que el ejemplo sea más claro, se determina un umbral B, ilustrado por la línea de puntos 5. Se identifica una serie de incrementos I cuando la primera señal sobrepasa la línea de puntos 5, lo que corresponde físicamente a una entrada o salida del área de contacto del sensor fijado integralmente en rotación a la envolvente neumática. Acto seguido, tomando en esta ilustración únicamente los incrementos impares I, se construye una serie de incrementos J, situados equidistantes de los incrementos impares I. Estos incrementos se marcan mediante trazos de puntos verticales en la Fig.3.

La señal de rotación de la rueda 7 se delimita entonces entre un primer incremento, en este caso Ji, y un segundo incremento, aquí en este caso J3. La señal de rotación de la rueda 7 representa en este caso la señal acelerométrica del sensor a lo largo de dos revoluciones de la rueda completas. Se contabilizan tres pasadas dentro del área de contacto, Npas, y dos pasadas fuera del área de contacto, N'pas. Como consecuencia, tenemos que evaluar la densidad de energía positiva S+ utilizando N'pas y la densidad de energía S- utilizando Npas.

El valor umbral B representado por la línea de puntos 5 se ha evaluado en nuestro caso sobre una parte de la primera señal con una frecuencia de muestreo variable. De esta parte de la primera señal, no corregida de gravedad, extraemos el valor discretizado máximo obtenido, que denominamos MAX. El valor umbral B es entonces un valor comprendido entre el 10 y el 50 % del valor MAX; en nuestro caso, este valor es aproximadamente el 50 %.

La aceleración de referencia YReference, que está representada por la línea continua 6 de color negro, se calcula como el valor medio de la primera señal de rotación de la rueda 7. Su evaluación se realiza en tiempo real, acumulando los valores de los incrementos u de la señal de rotación de la rueda entre los incrementos J1 y J3, que se dividen al final de la señal de rotación de la rueda por el número de incrementos u de la señal de rotación de la rueda 7.

Esta segunda forma de realización es el mejor método, ya que los errores de discretización de la señal de rotación de la rueda en los bordes sólo provocan una pequeña variación en el cálculo de la densidad de energía positiva S+.

La Fig. 4 muestra una primera señal 1, previamente corregida para la gravedad terrestre, correspondiente a la aceleración normal en la parte superior de una envolvente neumática del tipo de vehículo pesado que se rueda a una velocidad de rotación W variable.

En este caso se determina un umbral B, representado por la línea de puntos 3 para la señal de rotación de la rueda 2 en gris claro.

El umbral B permite identificar los incrementos I que corresponden físicamente a la entrada o a la salida del área de contacto del sensor. En este análisis, la señal de rotación de la rueda se limita aproximadamente a una sola velocidad de rotación de la rueda, lo que es preferible para limitar los errores asociados a la variación de la velocidad de rotación W de la envolvente neumática. El umbral B se ha elegido con el fin de que corresponda a menos de la mitad de un valor MAX de una parte de la primera señal 1 situada antes de la señal de rotación de la rueda 2. Esto permite delimitar la señal de rotación de la rueda 2 entre un primer incremento, en este caso I<1>, y un segundo incremento, en este caso I<3>. De este modo, en este caso particular, la señal de rotación de la rueda 2 corresponde a un número entero de rotaciones de la rueda de la envolvente neumática.

La aceleración de referencia YReference se calcula entonces sobre esta señal de rotación de la rueda 2 como el valor medio de esta señal de rotación de la rueda 2, ilustrado por la curva continua 4.

También cabe señalar que, debido a la velocidad de rotación W variable en este caso durante la fase de aceleración, el número de incrementos de una rotación de la rueda, delimitado por incrementos I de paridad idéntica, por ejemplo, disminuye, en esencia, rotación de rueda tras rotación de rueda si se utiliza una frecuencia de muestreo constante.

La Fig. 5 muestra el método para detectar la primera señal de rotación de la rueda 2. Se determina un umbral E a partir de la primera señal 1, en este caso corregido para que el ejemplo sea más claro, ilustrado por la línea de puntos 3. Se identifica una serie de incrementos I cuando la primera señal 1 sobrepasa la línea de puntos 3, por ejemplo, por abajo, lo que corresponde físicamente a una salida del área de contacto del sensor conectado integralmente en rotación a la envolvente neumática. La primera señal de rotación de la rueda 2 se delimita entonces entre un primer incremento, en este caso I<1>, y un segundo incremento, en este caso I<3>. La señal de rotación de la rueda representa la señal acelerométrica del sensor a lo largo de dos revoluciones completas de la rueda.

El valor umbral E representado por la línea de puntos 3 ha sido evaluado en nuestro caso sobre una parte de la primera señal 1 con una frecuencia de muestreo variable. De esta parte de la primera señal 1, extraemos el valor discretizado máximo obtenido, que denominamos MAX. El valor umbral E es entonces un valor comprendido entre el 10 y el 50 % del valor MAX; en nuestro caso, este valor es aproximadamente el 20 %.

Como valor medio de la primera señal de rotación de la rueda 2, se calcula la primera aceleración de referencia YReference1 que está representada por la línea continua 4 en negro. Se evalúa en tiempo real, acumulando los valores de los incrementos u de la primera señal de rotación de la rueda que se dividen al final de la señal de rotación de la rueda por el número de incrementos de la primera señal de rotación de la rueda.

La Fig. 6 es una ilustración de la delimitación de la segunda señal de rotación de la rueda 7 en gris claro con respecto a la primera señal. Esta segunda señal de rotación de la rueda 7 es posterior a la primera señal de rotación de la rueda que finalizó en el incremento I<3>. En este caso se utiliza la primera forma de realización de esta delimitación.

A partir de la primera aceleración de referencia YReference1 ilustrada por la curva continua 4 de la figura precedente, se determina un valor umbral E' que se sitúa, en nuestro caso, en la mitad de la primera aceleración de referencia YReference1. A continuación, se identifica una serie de incrementos J en la primera señal correspondientes al cruce de la primera señal en relación con este valor umbral E'. En la ilustración, sólo se ha tomado el cruce por debajo de este umbral E' para identificar los incrementos J. Se podrían haber tomado los incrementos correspondientes al cruce por encima del umbral E'. Este umbral E' se ilustra mediante la línea de puntos 5. A continuación, la segunda señal de rotación de la rueda 7 se delimita en gris utilizando un primer incremento, en este caso Ji, y un segundo incremento, en este caso J<3>. Esta segunda señal de rotación de la rueda 7 corresponde a un número finito de revoluciones de la rueda, en este caso 2, exceptuando los errores de discretización.

La segunda aceleración de referencia YReference2 ilustrada por la línea continua 6 se calcula como el valor medio de la segunda señal de rotación de la rueda 7, del mismo modo que anteriormente para YReference1. Esto permite llevar a cabo el cálculo en tiempo real a nivel de la unidad electrónica que comprende el sensor, minimizando los recursos de memoria y energía de la unidad electrónica.

La Fig. 7 es una ilustración en gris de la delimitación de la segunda señal de rotación de la rueda 7 con respecto a la primera señal. Esta segunda señal de rotación de la rueda 7 es posterior a la primera señal de rotación de la rueda que finalizó en el incremento I<3>que en este caso es el incremento K<1>. En este caso se utiliza la segunda forma de realización de esta delimitación.

A partir de la primera señal de rotación de la rueda, es posible calcular el periodo T de la primera señal reducida a una rotación de la rueda. Acto seguido, se identifica el primer incremento u de la primera señal que se encuentra entre un cuarto y tres cuartos del periodo T situado tras el final de la señal de la primera señal de rotación de la rueda delimitada por el incremento K<1>. En la ilustración de la Fig. 7, se ha elegido arbitrariamente que la segunda señal de rotación de la rueda comience poco después de la mitad del período. Esto corresponde físicamente al momento en que el sensor se sitúa frente al área de contacto definida por la envolvente neumática al rodar integralmente con la envolvente neumática.

A continuación, se construye una segunda señal de rotación de la rueda 7 en gris sobre una duración t correspondiente a un múltiplo entero del periodo T. El primer incremento u de la primera señal situado después de la duración t de esta segunda señal de rotación de la rueda 7 no se tendrá en cuenta en la segunda señal de rotación de la rueda 7.

A partir de esta segunda señal de rotación de la rueda 7, se determina una segunda aceleración de referencia YReference2 como el valor medio de esta segunda señal de rotación de la rueda, representada por la línea continua 6.

Por otra parte, se define una serie de incrementos K a partir del último incremento u utilizado para delimitar la primera señal de rotación de la rueda. El primer incremento K<1>corresponde al último incremento u utilizado para delimitar el final de la primera señal de rotación de la rueda. Los otros incrementos K se calculan utilizando un umbral E' representado por la línea de puntos 5 que será inferior o igual a la mitad de la primera aceleración de referencia YReference1 definida en la primera señal de rotación de la rueda. Estos incrementos se utilizan para identificar el número de incrementos N’U2.

La Fig. 8 muestra una primera señal 1, previamente corregida para la gravedad terrestre, correspondiente a la aceleración normal en la parte superior de una envolvente neumática del tipo de vehículo pesado que se rueda a una velocidad de rotación W variable.

En este caso, los umbrales E y E', representados por las líneas de puntos 3 y 5, se determinan respectivamente para la primera señal de rotación de la rueda 2 en gris y la segunda señal de rotación de la rueda 7 en gris claro.

El primer umbral E permite identificar los incrementos I correspondientes, por ejemplo, a la salida del área de contacto del sensor. En este análisis, la primera señal de rotación de la rueda se limita a una rotación de la rueda, lo que es preferible para limitar los errores vinculados a la variación de la velocidad de rotación W de la envolvente neumática. El umbral E se ha elegido de forma que corresponda a la mitad de la aceleración de referencia de la primera señal delimitada sobre un número entero de rotaciones de la rueda llevadas a cabo antes de la primera señal de rotación de la rueda 3. La primera aceleración de referencia YReference1 se calcula también sobre esta primera señal de rotación de la rueda 3 como el valor medio de esta primera señal de rotación de la rueda, ilustrada por la curva continua 4.

El umbral E' para delimitar la segunda señal de rotación de la rueda 7 corresponde en este caso a la mitad de la primera aceleración de referencia YReference1 de la primera señal de rotación de la rueda. La segunda señal de rotación de la rueda se delimita utilizando estos bordes sobre una única rotación de la rueda. En esta segunda señal de rotación de la rueda 7, la segunda aceleración de referencia YReference2 se evalúa como el valor medio de esta segunda señal de rotación de la rueda 7, representada por la curva continua 6.

También cabe señalar que, como resultado de la velocidad de rotación W variable en este caso durante la fase de aceleración, el número de incrementos NU1 y NU2 entre la primera y la segunda señal de rotación de la rueda 3 y 7 disminuye notablemente.

La Fig. 9 es una ilustración para explicar el cálculo de la densidad de energía positiva S+ y la densidad de energía negativa S- en una segunda señal de rotación de la rueda 10 correspondiente a una única rotación de la rueda cuando la velocidad de rotación W es constante. Por supuesto, el método es idéntico si la velocidad de rotación W es variable o si la señal de rotación de la rueda está delimitada a lo largo de varias rotaciones de la rueda.

El umbral A se determina en este caso como el producto de un valor C, en este caso igual a 1,0, y la aceleración de referencia YReference identificada en una parte de la señal de rotación de la rueda. Este umbral se materializa por la línea continua 11. De hecho, es preferible en las señales reales tomar un valor de C igual a 0,7. Si las señales están muy perturbadas, con oscilaciones importantes en torno a la señal de rotación de la rueda 10 con una frecuencia superior a la rotación de la rueda, se puede elegir un valor de C igual a 0,5 o 0,6. En cambio, para las señales obtenidas en calzadas generalmente lisas, se puede utilizar un valor de C del orden de 0,8 o 0,9. Este valor de C se debe fijar para todas las etapas del método.

La densidad de energía positiva S+ o la densidad de energía negativa S- se calcula como la suma de los valores absolutos de las diferencias entre la segunda señal de rotación de la rueda 10 y la aceleración de referencia YReference, en este caso particular representada por la curva continua 11. Necesariamente, el área delimitada por las superficies S+ es igual a la superficie delimitada por la superficie S-, exceptuando los errores de discretización.

La Fig. 10 es una ilustración de la estimación de la carga Z aplicada a un conjunto montado en condiciones de rodadura a velocidad de rotación W constante y variable.

En este caso se han utilizado dos envolventes diferentes. La primera E1 es una envolvente neumática de vehículos pesados 385/55R22.5 montada en una llanta de 22,5 pulgadas de la marca Michelin de la gama X Mutiway T con un nivel de desgaste D1. La segunda envolvente neumática E2 tiene una dimensión 315/80R 22.5 de la marca Michelin de la gama X Multiway 3D XDE con un nivel de desgaste D2. Cada envolvente se equipa con un dispositivo electrónico integrado que incluye un acelerómetro tridimensional situado en línea con la parte superior a la altura de un elemento saliente de la banda de rodadura, es decir, distinto de una ranura longitudinal. La frecuencia de adquisición del acelerómetro es de 1200 Hz. El acelerómetro tridimensional está referenciado al sistema de referencia de la envolvente neumática para recuperar la aceleración normal a la parte superior.

Cada envolvente neumática se somete a una serie de desplazamientos en los que la velocidad de desplazamiento varía en torno a 20, 40 y 60 km/h a una presión de inflado P que varía de 7 a 9 bares en pasos de 1 bar. La presión se mide durante la rodadura a través de un sensor de presión, en este caso integrado en un TPMS montado en la válvula de la rueda. Por último, la carga Z aplicada al conjunto montado varía entre 2.000 y 5.000 kg en pasos de 1 tonelada.

Previamente, utilizando simulación numérica, se han determinado los cuatro coeficientes de las funciones afines de la función biyectiva F de cada envolvente neumática. De hecho, se trata exactamente del ámbito de utilización recomendado por las normas ETRTO, se debe privilegiar la representación afín de la función F.

La mitad de los desplazamientos se llevaron a cabo a una velocidad de rotación constante, mientras que la otra mitad se llevaron a cabo a una velocidad de rotación variable en torno a la velocidad objetivo de /-15 %. En función de la naturaleza de la velocidad de rotación, se utilizó una u otra de las fórmulas de cálculo de la deformación de la envolvente neumática.

La Fig. 10 muestra líneas rectas continuas correspondientes a la respuesta proporcionada por los coeficientes de la función biyectiva F que dependen en este caso de la presión de inflado P y del conjunto montado, incluida la envolvente neumática. También aparecen símbolos con formas diferentes en función de la velocidad de rodadura objetivo: rombos para velocidades de 20 km/h, círculos para velocidades de 40 km/h y cruces para velocidades de 60 km/h.

La curva 1001 corresponde al conjunto montado que comprende la envolvente neumática E1 a una presión de inflado de 7 bar. La curva 1002 corresponde al conjunto montado que comprende la envolvente neumática E2 a una presión de inflado de 8 bar. Por último, la curva 1003 corresponde al conjunto montado cuya envolvente neumática es E1 a una presión de inflado de 9 bar.

Cabe señalar una correlación bastante buena entre la carga estimada Z y la carga real aplicada, cualquiera que sea la velocidad de desplazamiento, constante o variable. Asimismo, en función de la naturaleza de la envolvente neumática, la representación afín de la carga es realista en relación con los ensayos en este rango de condiciones de utilización del conjunto montado.

Se obtienen resultados igualmente buenos cualquiera que sea la naturaleza de la envolvente neumática, la carga aplicada, la presión de inflado utilizada y el desgaste del neumático.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Método para obtener una carga aplicada a una envolvente neumática en condiciones de rodadura, en estado montado en una rueda para formar un conjunto montado, dicha carcasa de neumático tiene una corona, dos flancos y dos talones que giran alrededor de un eje natural de rotación y un plano medio, la intersección del plano medio y el eje natural de rotación definen un centro de rueda, que comprende las siguientes etapas: - Fijar al menos un sensor a la envolvente neumática en línea con la parte superior que tenga una posición radial R con respecto al eje natural de rotación en su estado montado, capaz de generar al menos una señal de salida proporcional a la aceleración sufrida por el sensor en la envolvente neumática; - Colocar la unidad montada en condiciones de rodadura a una velocidad de rotación W, sometida a una carga Z; - Adquirir al menos una primera señal (1, 1 bis) de la abscisa u que comprenda al menos la amplitud de la aceleración en la dirección normal a la corona mientras se rueda a la velocidad de rotación W; - Determinar una aceleración de referencia YReference (4, 6) que sea una función de la velocidad de rotación W y de la posición del al menos un sensor; - identificar una primera serie de incrementos I, correspondiente a la abscisa u de la al menos una primera señal, en la que la primera señal cruza un valor umbral B (3, 5); - Delimitar la primera señal (1, 1 bis) entre un primer incremento Imin y un segundo incremento Imax para construir una señal de rotación de la rueda SigTdR (2, 7, 10); - Definir al menos una primera densidad de energía S que sea una función de la señal de rotación de la rueda SigTdR (2, 7, 10), y de la aceleración de referencia YReference (4, 6), denotada S+ cuando la señal de rotación de la rueda sea superior a un valor umbral A (11), o denotada S- cuando la señal de rotación de la rueda (2, 7, 10) sea inferior o igual a dicho umbral A (11); - Identificar la deformación experimentada por la carcasa del neumático Def%, en función de la aceleración de referencia YReference (4, 6) y de la primera densidad de energía S; - Determinar la carga Z aplicada al conjunto montado mediante una función biyectiva F (1001, 1002, 1003) que comprenda como parámetro al menos la deformación de la carcasa del neumático Def%.
2. Método para obtener una carga aplicada a una envolvente neumática de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la primera señal (1, 1 bis) se adquiere para una velocidad de rotación W mayor o igual que una velocidad de rotación umbral Wumbral definida por la siguiente fórmula:

Donde Dev es el desarrollo de la envolvente neumática.
3. Método para obtener una carga aplicada a una carcasa de neumático de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en donde la primera serie de incrementos I se identifica utilizando la combinación de las siguientes etapas: - Definir un valor umbral B (3, 5) que sea función del al menos un máximo de al menos una parte de la primera señal (1, 1 bis), preferiblemente un valor comprendido entre 0,1 y 0,5 del al menos un máximo de al menos una parte de la primera señal (1, 1 bis); - Determinar una segunda señal de la abscisa u en función de la al menos una parte de la primera señal (1, 1 bis) y del valor umbral B (3, 5); - Identificar la primera serie de incrementos I, correspondiente a la abscisa u de la al menos una parte de la primera señal (1, 1 bis) y de la segunda señal cuando la segunda señal atraviesa un umbral E, obteniéndose preferiblemente la segunda señal mediante la diferencia entre la primera señal (1, 1 bis) y el valor umbral B (3, 5), siendo el umbral E cero, o bien obteniéndose la segunda señal mediante la relación entre la primera señal (1, 1 bis) y el valor umbral B (3, 5), siendo el umbral E el valor unitario.
4. Método para obtener una carga aplicada a una envolvente neumática de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la identificación de incrementos comprende las siguientes etapas; - Crear una segunda serie de incrementos J correspondientes a la abscisa intermedia u, situados preferiblemente entre un octavo y siete octavos, muy preferiblemente situados en la longitud mediana, de la longitud definida por las abscisas u de los incrementos I de paridades idénticas y consecutivas, y - Construir la señal de rotación de la rueda SigTdR (7) entre un primer incremento Jmin y un segundo incremento Jmax.
5. Método para obtener una carga aplicada a una carcasa de neumático de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el umbral A (11) es función de la aceleración de referencia YReference (4, 6), preferiblemente, el umbral A (11) es también función de un factor C mayor o igual a 0,5 y menor o igual a 0,9 mediante la siguiente fórmula:
6. Método para obtener una carga aplicada a una carcasa de neumático de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde la aceleración de referencia YReference (4, 6), que es función de la posición radial R del al menos un sensor, se define mediante la siguiente fórmula:
7. Método para obtener una carga aplicada a una carcasa de neumático de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde la determinación de la aceleración de referencia YReference (4, 6) se define como el valor medio de al menos una parte de la primera señal (1, 1 bis) incluida entre dos incrementos con idéntica paridad pertenecientes a la misma serie de incrementos.
8. Método para obtener una carga aplicada a una carcasa de neumático de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde, habiendo bloqueado en fase la señal de rotación de la rueda SigTdR (2, 7, 10) con respecto a una posición angular de la carcasa del neumático, se aplica una corrección Corr a la señal de rotación de la rueda SigTdR (2, 7, 10) para tener en cuenta el efecto de la gravedad terrestre.
9. Método para obtener una carga aplicada a una envolvente neumática de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde la identificación de incrementos comprende las siguientes etapas: - Determinar un primer número de pasadas Npas de la señal de rotación de la rueda SigTdR (2, 7, 10) como la parte entera superior a la mitad de la diferencia entre el segundo incremento (Jmax, Imax) y el de la señal de rotación de la rueda SigTdR (2, 7, 10); - Determinar un primer número de pasadas N'pas de la señal de rotación de la rueda SigTdR (2, 7, 10) como la parte entera superior a la mitad de la diferencia entre el segundo incremento (Jmax, Imax) y el de la señal de rotación de la rueda SigTdR (2, 7, 10); Si el primer incremento (Imin) es un incremento correspondiente a la abscisa u de la primera señal (1, 1 bis) donde la primera señal cruza el valor umbral B (3, 5) en dirección descendente, entonces el método comprende la siguiente etapa: - Identificar la deformación de la envolvente neumática Def% sometida a una carga mediante las siguientes fórmulas:

En caso contrario, el método comprende la etapa siguiente: - Identificar la deformación de la envolvente neumática Def% sometida a una carga mediante las siguientes fórmulas:
10. Método para obtener una carga aplicada a una carcasa de neumático de acuerdo con la reivindicación 9, en donde Npas y N'pas son iguales entre sí y son iguales al número de revoluciones de la rueda NTdR, la deformación de la carcasa del neumático Def% sometida a una carga se determina utilizando una de las siguientes fórmulas: (S) D e U = (f^THIR+y lie fé re rtce ') o
11. Método para obtener una carga aplicada a una carcasa de neumático de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la primera señal (1, 1 bis) se adquiere a una frecuencia de muestreo constante y la discretización espacial del muestreo de la primera señal (1, 1 bis) es inferior a 6 grados, preferiblemente inferior a 3 grados, y muy preferiblemente inferior a 1 grado.
12. Método para obtener una carga aplicada a una carcasa de neumático de acuerdo con la reivindicación 11 en combinación con la reivindicación 7, en donde la determinación de la aceleración de referencia YReference (4, 6) se obtiene mediante la siguiente fórmula:

Donde NV es el número total de puntos discretizados sobre la señal de rotación de la rueda SigTdR (2, 7, 10).
13. Método para obtener una carga aplicada a una carcasa de neumático de acuerdo con la reivindicación 11 en combinación con la reivindicación 9, en donde las densidades de energía que son S- negativa y S+ positiva se definen utilizando las siguientes fórmulas: - Si el primer incremento (Imin) es un incremento correspondiente a la abscisa u de la primera señal (1, 1 bis) donde la primera señal cruza el valor umbral B (3, 5) en dirección descendente, entonces:

- En caso contrario:

Donde NV es el número total de puntos discretizados sobre la señal de rotación de la rueda SigTdR .
14. Método para obtener una carga aplicada a una carcasa de neumático de acuerdo con la reivindicación 9 precedente, en donde Npas y N’pas son iguales entre sí y son iguales al número de revoluciones de la rueda NTdR,las densidades de energía negativas S- y positivas S+ se obtienen mediante las siguientes fórmulas:

Donde NU es el número total de puntos discretizados sobre la señal de rotación de la rueda SigTdR
15. Método para obtener una carga aplicada a una carcasa de neumático de acuerdo con la reivindicación 11 en combinación con la reivindicación 7, en donde comprende las siguientes etapas: Durante una fase preliminar que comprende las siguientes etapas: - Fijar una primera frecuencia de muestreo constante fe1; - Delimitar una parte de la primera señal (1, 1 bis) por dos incrementos con paridad idéntica pertenecientes a la misma serie de incrementos para construir una primera señal de rotación de la rueda SigTdR1 (2); - Evaluar una primera aceleración de referencia Yreferencia1 (4, 6) mediante la siguiente fórmula:

Donde NU1 es el número de puntos de SigTdR1; Durante una fase principal: - Fijar una segunda frecuencia de muestreo constante fe2; - Delimitar una parte de la primera señal (1, 1 bis) por dos incrementos con paridad idéntica pertenecientes a la misma serie de incrementos para construir una primera señal de rotación de la rueda SigTdR2 (7, 10): - Definir al menos una primera densidad de energía S que sea una función de la señal de rotación de la rueda SigTdR2 (7, 10), de la aceleración de referencia YReference1 (4, 6), denominada S+ cuando la señal de rotación de la rueda (7, 10) sea superior a un valor umbral A (11), o denominada S- cuando la señal de rotación de la rueda (7, 10) sea inferior o igual a dicho umbral A (11) de acuerdo con las siguientes fórmulas:

Donde NU2 es el número de puntos de SigTdR2; - Identificar la deformación de la envolvente neumática Def% generada por la carga Z como una función de la aceleración de referencia Y Reference1 (4, 6) y de la primera densidad de energía S de acuerdo con una de las siguientes fórmulas:

o
16. Método para obtener una carga aplicada a una carcasa de neumático de acuerdo con la reivindicación precedente, en donde la delimitación de la primera señal (1, 1 bis) sobre un número NTdR2 comprende las siguientes etapas: Durante la fase preliminar: - Identificar el periodo T<1>de acuerdo con la siguiente fórmula: T Nm<—> 1 'f e1 * N™*1 Durante la fase principal; - Construir una segunda señal de rotación de la rueda SigTdR2 (7, 10) comenzando con la primera abscisa u de la primera señal (1, 1 bis) situada en (1+M)/4 períodos T<1>, siendo M un número real positivo menor o igual que 2,0, preferiblemente M es igual al valor unitario, tras el final de la primera señal de rotación de la rueda SigTdR1 (2); - Delimitar la segunda señal de rotación de la rueda SigTdR2 (7, 10) en un tiempo t<2>correspondiente al período T<1>multiplicado por un número natural N2, siendo preferiblemente N2 el valor unitario; - El número de rotaciones de la rueda NTdR2 es igual a N2; - Identificar una primera serie de incrementos K correspondientes a la abscisa u de la primera señal l(1, 1 bis), empezando por la abscisa u utilizada para terminar la primera señal de rotación de la rueda SigTdR1(2), en la que la primera señal (1, 1 bis) pasa por encima o por debajo de un valor umbral E', preferiblemente inferior o igual a la mitad de la primera aceleración de referencia YReference1 ( 4, 6); - Determinar N’U2 como el número de puntos de la primera señal (1, 1 bis): - situados entre los incrementos K<1>y KN<2+1>mediante la fórmula:

- o situados entre los incrementos Ki y Kn<2+2>mediante la fórmula:
17. Método para obtener una carga aplicada a una carcasa de neumático de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 15 a 16, en donde la identificación de la deformación de la carcasa de neumático Def% comprende las siguientes etapas: Durante una fase principal: - Determinar una segunda aceleración de referencia YReference2 (4, 6) asociada a la segunda señal de rotación de la rueda SigTdR2 (7, 10):, que se define como el valor medio de la segunda señal de rotación de la rueda SigTdR2 (7, 10) reducido a una rotación de la rueda de acuerdo con la siguiente fórmula: yiefertticri<_ { Z SigT d s i 5 i9 T d f i i )> ~N*>* - Identificar un valor O como siendo el valor NU2 excepto si N’U2 existe entonces el valor O es N’U2; - Identificar la deformación de la envolvente neumática Def% generada por la carga de acuerdo con una de las siguientes fórmulas:

o
18. Método para obtener una carga aplicada a una carcasa de neumático de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, en donde la función biyectiva F (1001, 1002, 1003) es una función afín o una función de potencia que utiliza las siguientes fórmulas: o

Donde (A, B) o (X, Y) son parámetros vinculados al conjunto montado.
19. Método para obtener una carga aplicada a una carcasa de neumático de acuerdo con la reivindicación precedente, en donde, estando el conjunto montado inflado a la presión de inflado P, los parámetros A o X dependen al menos de la presión de inflado P, la determinación de la carga Z aplicada al conjunto montado comprende la determinación de la presión de inflado P del conjunto montado.
20. Método para obtener una carga aplicada a una carcasa de neumático de acuerdo con la reivindicación precedente, en donde los parámetros A o X son una función afín de la presión de inflado P mediante la siguiente fórmula: A=al*P+a2 o

Donde (a1, a2) o (x1, x2) son coeficientes vinculados al conjunto montado.
21. Método para obtener una carga aplicada a una carcasa de neumático de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 19 a 20, en donde los parámetros B o Y dependen al menos de la presión de inflado P.
22. Método para obtener una carga aplicada a una carcasa de neumático de acuerdo con la reivindicación precedente, en donde los parámetros B o Y son una función afín de la presión de inflado P mediante la siguiente fórmula:

o

Donde (b1, b2) o (y1, y2) son coeficientes vinculados al conjunto montado.