Способ и устройство для определения состояния аварийного хода пневматической шины - RU2000104740A

Реферат

1. Способ определения состояния аварийного хода пневматической шины для колес автомобиля, при котором по меньшей мере на каждой оси, предпочтительно на каждом колесе, создают постоянно присутствующее первое периодическое и пропорциональное частоте вращения колеса колебание и подают его в качестве выходного сигнала частоты вращения в устройство обработки сигналов, отличающийся тем, что в состоянии аварийного хода на первое колебание, соответственно, выходной сигнал частоты вращения, накладывают одно или несколько по отдельности заданных, характерных для состояния аварийного хода и пропорциональных частоте вращения колеса периодических колебаний, а в устройстве обработки сигналов обнаруживают наложение на первое периодическое колебание по отдельности заданных, характерных для состояния аварийного хода и пропорциональных частоте вращения колеса периодических колебаний, и вырабатывают сигнал предупреждения.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выходной сигнал частоты вращения создают с помощью активных или пассивных датчиков магнитного поля за счет того, что вращающиеся относительно датчиков магнитно-активные или пассивные и находящиеся на вращающихся вместе с колесом или на неподвижных частях автомобиля устройства, предпочтительно кодирующие устройства, создают пропорциональное частоте вращения колеса периодическое изменение магнитного поля.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что по отдельности заданные, характерные для состояния аварийного хода и пропорциональные частоте вращения колес периодические колебания, создают с помощью предусмотренного на колесе автомобиля устройства для аварийного движения для продолжения движения в поврежденном или спущенном состоянии шин.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что характерные для состояния аварийного хода и пропорциональные частоте вращения колес периодические колебания создают с помощью опорного тела для аварийного движения, расположенного внутри пневматической шины на ободе и снабженного неравномерностями, предпочтительно выполненными в виде полостей или углублений на его периметре качения.

5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что характерные для состояния аварийного хода и пропорциональные частоте вращения колес периодические колебания создают с помощью одного или нескольких выполненных внутри корпуса шины, предпочтительно в зоне боковых стенок, и стабилизирующих шину в состоянии аварийного хода, при необходимости выполненных из различных слоев и/или наслоений носителей прочности усилений материала, причем усиления материала имеют распределенные по их периметру заданные неравномерности, выполненные предпочтительно в виде скоплений материала или мест с недостатком материала.

6. Способ по пп. 4 или 5, отличающийся тем, что характерные для состояния аварийного хода и пропорциональные частоте вращения колес периодические колебания создают с помощью первого количества равномерно распределенных по периметру неравномерностей.

7. Способ по п. 4 или 5, отличающийся тем, что характерные для состояния аварийного хода и пропорциональные частоте вращения колес периодические колебания создают с помощью первого количества равномерно распределенных по периметру неравномерностей и отличного от первого количества второго количества равномерно распределенных по периметру неравномерностей.

8. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что выходной сигнал частоты вращения после обработки сравнивают в устройстве обработки сигналов с одним или несколькими базовыми и/или пороговыми величинами и обнаруживают наложение базовых и характерных для состояния аварийного хода периодических колебаний на основе превышения опорных и/или пороговых величин и вырабатывают сигнал предупреждения.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что выходной сигнал частоты вращения одного колеса или одной оси после обработки в устройстве обработки сигналов сравнивают с выходными сигналами частоты вращения остальных колес или осей в качестве базовых величин.

10. Способ по п. 8 или 9, отличающийся тем, что в устройстве обработки сигналов из выходного сигнала частоты вращения вычисляют скорость колеса для заданных интервалов времени и сравнивают с одним или несколькими базовыми и/или пороговыми величинами скорости колес, причем в устройстве обработки сигналов исходя из колебания, соответствующего выходному сигналу частоты вращения,
a) сначала для нескольких следующих друг за другом и заданных углов поворота колес определяют и запоминают соответствующие величины времени для определяемых заданными углами поворота колеса частичных поворотов колеса, и после этого
b) в течение заданных и содержащих несколько следующих друг за другом углов поворотов колеса периодов t_l отсчета из определенных для частичных поворотов величин времени и их количества вычисляют и запоминают среднюю скорость вращения колеса для одного или нескольких оборотов колеса в течение периодов отсчета, после чего
c) средние значения скоростей вращения колеса, соответственно, их ход изменения сравнивают с базовыми и/или пороговыми величинами, причем
d) при превышении базовых и/или пороговых величин выдают сигнал предупреждения.

11. Способ по п. 8 или 9, отличающийся тем, что в устройстве обработки сигналов исходя из колебания, соответствующего выходному сигналу частоты вращения,
а) сначала для нескольких следующих друг за другом и заданных углов поворота колеса определяют и запоминают соответствующие величины времени для определяемых заданными углами поворота колеса частичных поворотов колеса, и после этого
b) вычисляют и запоминают среднее значение из нескольких таких следующих друг за другом определенных величин времени для одного или нескольких поворотов колес, после чего
c) определяют отклонения определенных и сохраненных значений времени, согласно стадии а), от вычисленного на стадии b) среднего значения, после чего
d) определенные отклонения сравнивают с базовыми и/или пороговыми величинами, причем
e) при превышении базовых и/или пороговых величин выдают сигнал предупреждения.

12. Способ по п. 8 или 9, отличающийся тем, что в устройстве обработки сигналов исходя из колебания, соответствующего выходному сигналу частоты вращения,
a) сначала для нескольких следующих друг за другом и заданных углов поворота колеса определяют и запоминают соответствующие величины времени для определяемых заданными углами поворота колеса частичных поворотов колеса, и после этого
b) получают образ нескольких следующих друг за другом определенных, согласно стадии а), и сохраненных величин времени с помощью способа распознавания образов, и после этого
c) полученный образ сравнивают с базовыми и/или пороговыми величинами образа, причем
d) при отклонениях от базовых и/или пороговых величин образа выдают сигнал предупреждения.

13. Способ по п. 8 или 9, отличающийся тем, что в устройстве обработки сигналов исходя из колебания, соответствующего выходному сигналу частоты вращения,
a) сначала для нескольких следующих друг за другом и заданных углов поворота колеса определяют и запоминают соответствующие величины времени для определяемых заданными углами поворота колеса частичных поворотов колеса, и после этого
b) с помощью одного или нескольких вычислительных блоков вычисляют и после этого сохраняют частоты определенных и сохраненных, согласно стадии а), величин времени посредством образования обратных величин, причем затем
c) вычисляют и сохраняют среднее значение определенных на стадии b) частот для одного или нескольких оборотов колеса, после чего
d) определяют отклонения определенных и сохраненных на стадии b) частот от вычисленного на стадии с) среднего значения, и затем
e) определенные отклонения сравнивают с базовыми и/или пороговыми величинами, причем
f) при превышении базовых и/или пороговых величин выдают сигнал предупреждения.

14. Способ по п. 8 или 9, отличающийся тем, что в устройстве обработки сигналов исходя из колебания, соответствующего выходному сигналу частоты вращения,
a) сначала для нескольких следующих друг за другом и заданных углов поворота колеса определяют и запоминают соответствующие величины времени для определяемых заданными углами поворота колеса частичных поворотов колеса, и после этого
b) с помощью одного или нескольких вычислительных блоков подвергают частотному анализу частотный спектр определенных и сохраненных, согласно стадии а), величин времени, для определения спектральной плотности мощности, причем затем
c) с помощью одного или нескольких вычислительных блоков интегрируют полученные плотности мощности в определенных выбранных частотных интервалах и после этого сохраняют, после чего
d) интегральную величину выбранных частотных интервалов сравнивают с базовой и/или пороговой величиной, и
e) при превышении базовых и/или пороговых величин выдают сигнал предупреждения.

15. Способ по пп. 8 или 9, отличающийся тем, что в устройстве обработки сигналов исходя из колебания, соответствующего выходному сигналу частоты вращения,
a) сначала для нескольких следующих друг за другом и заданных углов поворота колеса определяют и запоминают соответствующие величины времени для определяемых заданными углами поворота колеса частичных поворотов колеса, и после этого
b) с помощью одного или нескольких вычислительных блоков вычисляют мгновенные скорости колеса из определенных и сохраненных, согласно стадии а), величин времени и после этого сохраняют, причем затем
с) вычисляют и сохраняют среднее значение определенных на стадии b) скоростей колеса для одного или нескольких оборотов колеса, после чего
d) определяют отклонения определенных и сохраненных на стадии b) скоростей колеса от вычисленного на стадии с) среднего значения, и затем
e) определенные отклонения сравнивают с базовыми и/или пороговыми величинами, причем
f) при превышении базовых и/или пороговых величин выдают сигнал предупреждения.

16. Способ по п. 8 или 9, отличающийся тем, что в устройстве обработки сигналов исходя из колебания, соответствующего выходному сигналу частоты вращения,
a) сначала для нескольких следующих друг за другом и заданных углов поворота колеса определяют и запоминают соответствующие величины времени для определяемых заданными углами поворота колеса частичных поворотов колеса, и после этого
b) с помощью одного или нескольких вычислительных блоков вычисляют мгновенные ускорения колеса из определенных и сохраненных, согласно стадии а), величин времени, и после этого сохраняют, причем затем
c) вычисляют и сохраняют среднее значение определенных на стадии b) ускорений колеса для одного или нескольких оборотов колеса, после чего
d) определяют отклонения определенных и сохраненных на стадии b) ускорений колеса от вычисленного на стадии с) среднего значения или от нулевого значения, и затем
e) определенные отклонения сравнивают с базовыми и/или пороговыми величинами, причем
f) при превышении базовых и/или пороговых величин выдают сигнал предупреждения.

17. Способ по любому из пп. 11-16, отличающийся тем, что измеренные в одном или нескольких устройствах для измерения времени (таймерах) различия во времени между прохождением через ноль (величин времени прохождения через ноль) перед дальнейшей обработкой сначала подвергают синхронному с вращением усреднению таким образом, что для нескольких оборотов колеса из измеренных относительно одного поворота колеса в равные интервалы времени, соответственно, в равные интервалы угла поворота величин времени прохождения через ноль создают среднее значение, которое затем закладывают в основу последующей обработки сигналов.

18. Устройство для определения состояния аварийного хода пневматической шины для колес автомобиля, которое
а) имеет расположенные по меньшей мере на каждой оси, предпочтительно на каждом колесе, первичные преобразователи (2-5), которые создают постоянно присутствующее первое периодическое и пропорциональное частоте вращения колеса колебание в качестве выходного сигнала частоты вращения, при этом первичные преобразователи
b) содержат активные или пассивные датчики магнитного поля (12, 14, 17), которые расположены на вращающихся вместе с колесом или на неподвижных частях автомобиля, и
c) содержат магнитно-активные или пассивные задающие устройства (11, 13, 16), которые вращаются относительно датчиков магнитного поля с частотой вращения колеса и расположены соответствующим образом по отношению к ним на вращающихся вместе с колесом или на неподвижных частях автомобиля и которые создают пропорциональное частоте вращения колеса периодическое изменение магнитного поля в зоне действия датчиков магнитного поля, причем устройство дополнительно
d) содержит устройство (100) обработки сигналов для обработки и оценки выходных сигналов частоты вращения, а также для выдачи управляющих и/или предупреждающих сигналов,
e) содержит передающие и индикаторные устройства для передачи и/или индикации выходных сигналов частоты вращения, а также управляющих и/или предупреждающих сигналов, отличающееся тем, что
f) устройство имеет расположенное на колесе автомобиля устройство для аварийного движения, которое в состоянии аварийного хода создает одно или несколько по отдельности заданных, характерных для состояния аварийного хода и пропорциональных частоте вращения колеса периодических колебаний и накладывает их на первое колебание, соответственно, на выходной сигнал частоты вращения,
g) устройство обработки сигналов при необходимости имеет фильтровальные устройства для фильтрации шумов и
h) одно или несколько запоминающих устройств для запоминания опорных и/или пороговых величин, а также
i) имеет сравнивающее устройство, которое после обработки сравнивает соответствующие выходные сигналы частоты вращения осей или колес с одним или несколькими базовыми и/или пороговыми величинами и на основании превышения базовых и/или пороговых величин обнаруживает наложение на первое периодическое колебание отдельных и характерных для состояния аварийного хода периодических колебаний и вырабатывает сигнал предупреждения.

19. Устройство по п. 18, отличающееся тем, что устройство для аварийного движения для создания одного или нескольких характерных для состояния аварийного хода и пропорциональных частоте вращения колеса периодических колебаний выполнено в виде установленного внутри шины, предпочтительно опирающегося на обод, опорного тела (19) для аварийного движения, которое на своей поверхности для аварийного движения имеет распределенные по периметру заданные неравномерности.

20. Устройство по п. 19, отличающееся тем, что распределенные по периметру неравномерности выполнены в виде полостей или углублений (21) в поверхности (23) для аварийного движения.

21. Устройство по любому из пп. 18-20, отличающееся тем, что устройство для аварийного движения для создания одного или нескольких характерных для состояния аварийного хода и пропорциональных частоте вращения колеса периодических колебаний состоит из одного или нескольких выполненных внутри корпуса шины, предпочтительно в зоне боковых стенок, и стабилизирующих шину при потере воздуха в состоянии аварийного хода, при необходимости выполненных из различных слоев и/или наслоений носителей прочности усилений материала, причем усиления материала имеют распределенные по периметру заданные неравномерности.

22. Устройство по п. 21, отличающееся тем, что распределенные по периметру заданные неравномерности выполнены в виде скоплений материала или мест с недостатком материала.

23. Устройство по любому из пп. 19-22, отличающееся тем, что выполнено первое количество равномерно распределенных по периметру неравномерностей.

24. Устройство по любому из пп. 19-23, отличающееся тем, что выполнено первое количество равномерно распределенных по периметру неравномерностей и отличное от первого количества второе количество равномерно распределенных по периметру неравномерностей.

25. Устройство по любому из пп. 18-24, отличающееся тем, что устройство обработки сигналов, начиная со входов для выходных сигналов частоты вращения отдельных колес или осей, содержит следующие устройства:
a) один или несколько фильтров (35-38) для выходных сигналов частоты вращения отдельных колес или осей, предпочтительно фильтры нижних частот, для фильтрации выходных сигналов частоты вращения из высокочастотных составляющих шума,
b) одну или несколько схем сравнения, в частности, создающие прямоугольные сигналы триггеры (39-42) Шмитта, для выходных сигналов частоты вращения отдельных колес или осей для преобразования выходных сигналов частоты вращения в сигналы, состоящие из отдельных импульсов,
c) одно или несколько устройств (43-46) для измерения времени (таймеров), которые для нескольких следующих друг за другом и заданных углов поворота колеса измеряют соответствующие величины времени для определяемых заданным углом поворота колеса частичных поворотов колеса, причем измерение величин времени происходит за счет измерения разницы времени между двумя нарастающими, соответственно, спадающими и коррелированными с величинами времени для частичных поворотов фронтами прямоугольного сигнала,
d) одно или несколько включенных параллельно устройствам для измерения времени счетных устройств (43'-46') для отдельных сигналов из отдельных импульсов для определения количества полученных отдельных импульсов, соответственно, измеренных величин времени внутри заданного периода t_l отсчета,
e) одно или несколько запоминающих устройств (47) для хранения измеренных в с) величин времени и полученных в d) количеств отдельных импульсов внутри нескольких следующих друг за другом периодов t_l отсчета,
f) вычислительную схему (48) для вычисления и запоминания средних скоростей вращения колеса в течение периодов t_l отсчета для одного или нескольких поворотов колеса из измеренных для частичных поворотов величин времени и их количества внутри периодов t_l отсчета,
g) сравнивающее устройство (49), которое сравнивает усредненные скорости вращения колес, соответственно, ход их изменения с базовыми и/или пороговыми величинами и при превышении базовых и/или пороговых величин выдает сигнал предупреждения.

26. Устройство по любому из пп. 18-24, отличающееся тем, что устройство обработки сигналов, начиная со входов для выходных сигналов частоты вращения отдельных колес или осей, содержит следующие устройства:
a) один или несколько фильтров (35-38) для выходных сигналов частоты вращения отдельных колес или осей, предпочтительно фильтры нижних частот, для фильтрации выходных сигналов частоты вращения из высокочастотных составляющих шума,
b) одну или несколько схем сравнения, в частности, создающие прямоугольные сигналы триггеры (39-42) Шмитта, для выходных сигналов частоты вращения отдельных колес или осей, для преобразования выходных сигналов частоты вращения в сигналы, состоящие из отдельных импульсов,
с) одно или несколько устройств (50-53) для измерения времени (таймеров), которые для нескольких следующих друг за другом и заданных углов поворота колеса измеряют соответствующие величины времени для определяемых заданным углом поворота колеса частичных поворотов колеса, причем измерение величин времени происходит за счет измерения разницы времени между двумя нарастающими, соответственно, спадающими и коррелированными с величинами времени для частичных поворотов фронтами прямоугольного сигнала,
d) одно или несколько запоминающих устройств (54) для хранения величин времени, полученных в результате нескольких следующих друг за другом и проведенных в с) измерений времени,
e) вычислительную схему (55) для вычисления среднего значения нескольких таких измеренных друг за другом величин времени для одного или нескольких поворотов колеса и для вычисления отклонений вычисленных и сохраненных в с) величин времени от вычисленного среднего значения,
f) сравнивающее устройство (56), которое сравнивает полученные отклонения с базовыми и/или пороговыми величинами и при превышении базовых и/или пороговых величин выдает сигнал предупреждения.

27. Устройство по любому из пп. 18-24, отличающееся тем, что устройство обработки сигналов, начиная со входов для выходных сигналов частоты вращения отдельных колес или осей, содержит следующие устройства
a) один или несколько фильтров (35-38) для выходных сигналов частоты вращения отдельных колес или осей, предпочтительно фильтры нижних частот, для фильтрации выходных сигналов частоты вращения из высокочастотных составляющих шума,
b) одну или несколько схем сравнения, в частности, создающие прямоугольные сигналы триггеры (39-42) Шмитта, для выходных сигналов частоты вращения отдельных колес или осей, для преобразования выходных сигналов частоты вращения в сигналы, состоящие из отдельных импульсов,
c) одно или несколько устройств (50-53) для измерения времени (таймеров), которые для нескольких следующих друг за другом и заданных углов поворота колеса измеряют соответствующие величины времени для определяемых заданными углами поворота колеса частичных поворотов колеса, причем измерение величин времени происходит за счет измерения разницы времени между двумя нарастающими, соответственно, спадающими и коррелированными с величинами времени для частичных поворотов фронтами прямоугольного сигнала,
d) одно или несколько вычислительных устройств (57-60) для вычисления частот измеренных в с) величин времени посредством образования обратных величин,
e) одно или несколько запоминающих устройств (61) для запоминания вычисленных в d) частот,
f) вычислительную схему (62) для вычисления среднего значения нескольких таких следующих друг за другом вычисленных частот для одного или нескольких поворотов колеса и для вычисления отклонений полученных и сохраненных в d) частот от вычисленного среднего значения,
g) сравнивающее устройство (63), которое сравнивает полученные отклонения с базовыми и/или пороговыми величинами и при превышении базовых и/или пороговых величин выдает сигнал предупреждения.

28. Устройство по любому из пп. 18-24, отличающееся тем, что устройство обработки сигналов, начиная со входов для выходных сигналов частоты вращения отдельных колес или осей, содержит следующие устройства:
a) один или несколько фильтров (35-38) для выходных сигналов частоты вращения отдельных колес или осей, предпочтительно фильтры нижних частот, для фильтрации выходных сигналов частоты вращения из высокочастотных составляющих шума,
b) одну или несколько схем сравнения, в частности, создающие прямоугольные сигналы триггеры (39-42) Шмитта, для выходных сигналов частоты вращения отдельных колес или осей, для преобразования выходных сигналов частоты вращения в сигналы, состоящие из отдельных импульсов,
c) одно или несколько устройств (50-53) для измерения времени (таймеров), которые для нескольких следующих друг за другом и заданных углов поворота колеса измеряют соответствующие величины времени для определяемых заданными углами поворота колеса частичных поворотов колеса, причем измерение величин времени происходит за счет измерения разницы времени между двумя нарастающими, соответственно, спадающими и коррелированными с величинами времени для частичных поворотов фронтами прямоугольного сигнала,
d) одно или несколько вычислительных устройств (64-67) для проведения частотного анализа измеренных в с) величин времени в зависимости от времени (сигнала времени) и для определения спектральной плотности мощности,
e) одно или несколько вычислительных устройств (68-71) для выполнения интеграции полученных спектральных плотностей мощности в определенных выбранных интервалах частот,
f) одно или несколько запоминающих устройств (72) для запоминания нескольких следующих друг за другом полученных интегральных значений,
g) сравнивающее устройство (73), которое сравнивает полученные интегральные значения выбранных частотных интервалов с базовой и/или пороговой величиной и при превышении базовых и/или пороговых величин выдает сигнал предупреждения.

29. Устройство по любому из пп. 18-24, отличающееся тем, что устройство обработки сигналов, начиная со входов для выходных сигналов частоты вращения отдельных колес или осей, содержит следующие устройства:
а) один или несколько фильтров для выходных сигналов частоты вращения отдельных колес или осей, предпочтительно фильтры нижних частот, для фильтрации выходных сигналов частоты вращения из высокочастотных составляющих шума,
b) одну или несколько схем сравнения, в частности, создающие прямоугольные сигналы триггеры Шмитта, для выходных сигналов частоты вращения отдельных колес или осей, для преобразования выходных сигналов частоты вращения в сигналы, состоящие из отдельных импульсов,
c) одно или несколько устройств для измерения времени (таймеров), которые для нескольких следующих друг за другом и заданных углов поворота колеса измеряют соответствующие величины времени для определяемых заданными углами поворота колеса частичных поворотов колеса, причем измерение величин времени происходит за счет измерения разницы времени между двумя нарастающими, соответственно, спадающими и коррелированными с величинами времени для частичных поворотов фронтами прямоугольного сигнала,
d) вычислительное устройство для вычисления мгновенных скоростей колеса в соответствии с измеренными в с) величинами времени,
e) одно или несколько запоминающих устройств для запоминания вычисленных в d) мгновенных скоростей колеса,
f) вычислительную схему для вычисления среднего значения вычисленных в d) скоростей колеса для одного или нескольких поворотов колеса и для вычисления отклонений полученных в d) скоростей колеса от вычисленного среднего значения,
g) сравнивающее устройство, которое сравнивает полученные отклонения с базовыми и/или пороговыми величинами и при превышении базовых и/или пороговых величин выдает сигнал предупреждения.

30. Устройство по любому из пп. 18-24, отличающееся тем, что устройство обработки сигналов, начиная со входов для выходных сигналов частоты вращения отдельных колес или осей, содержит следующие устройства:
a) один или несколько фильтров для выходных сигналов частоты вращения отдельных колес или осей, предпочтительно фильтры нижних частот, для фильтрации выходных сигналов частоты вращения из высокочастотных составляющих шума,
b) одну или несколько схем сравнения, в частности, создающие прямоугольные сигналы триггеры Шмитта, для выходных сигналов частоты вращения отдельных колес или осей, для преобразования выходных сигналов частоты вращения в сигналы, состоящие из отдельных импульсов,
c) одно или несколько устройств для измерения времени (таймеров), которые для нескольких следующих друг за другом и заданных углов поворота колеса измеряют соответствующие величины времени для определяемых заданными углами поворота колеса частичных поворотов колеса, причем измерение величин времени происходит за счет измерения разницы времени между двумя нарастающими, соответственно, спадающими и коррелированными с величинами времени для частичных поворотов фронтами прямоугольного сигнала,
d) вычислительное устройство для вычисления мгновенных ускорений колеса в соответствии с измеренными в с) величинами времени,
e) одно или несколько запоминающих устройств для хранения вычисленных в d) мгновенных ускорений колеса,
f) вычислительную схему для вычисления среднего значения вычисленных в d) мгновенных ускорений колеса для одного или нескольких поворотов колеса и для вычисления отклонений полученных в d) ускорений колеса от вычисленного среднего значения,
g) сравнивающее устройство, которое сравнивает полученные отклонения с базовыми и/или пороговыми величинами и при превышении базовых и/или пороговых величин выдает сигнал предупреждения.

31. Контрольная система для снабженных пневматическими шинами колес автомобиля, в частности, противоблокировочная система (ABS), содержащая устройство для определения состояния аварийного хода пневматической шины для колес автомобиля, отличающаяся тем, что устройство для определения состояния аварийного хода выполнено в соответствии с пп. 18 - 30.