CN110962512A - 一种汽车轮胎智能监测*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种汽车轮胎智能监测***，包括：安装于汽车轮胎橡胶体内的多个应力传感器及应变传感器，分别用于采集轮胎所受压力及变形数据；与所述应力传感器及应变传感器电连接的无线发射装置，用于发送所述应力传感器及应变传感器采集的数据；集成在汽车行车电脑的无线接收装置和智能***，所述无线接收装置用于接收所述无线发射装置发送的所述应力传感器及应变传感器采集的数据，所述智能***用于根据所述应力传感器及应变传感器采集的数据判断轮胎性能变化。本发明可以智能监控轮胎使用状态，避免轮胎损坏后修理，延长轮胎使用寿命，同时可以使车辆运行更加安全。

Description

一种汽车轮胎智能监测***
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种汽车轮胎智能监测***。
背景技术
目前汽车行业飞速发展，对人们生活产生重要影响。汽车轮胎与汽车安全驾驶密切相关，但是目前的汽车轮胎研究方向主要集中于改善轮胎材料、增加防滑抗磨性能以及无气轮胎、自动增压轮胎等方面，当轮胎使用一定时间，如何判断轮胎达到破坏状态，或者判断轮胎在哪方面出现问题成为难点。目前，普遍通过轮胎花纹磨损程度及其他外观损伤等现象判断轮胎使用状态，没有定量的判断标准。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种汽车轮胎智能监测***，可以智能监测轮胎性能状态。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种汽车轮胎智能监测***，包括：
安装于汽车轮胎橡胶体内的多个应力传感器及应变传感器，分别用于采集轮胎所受压力及变形数据；
与所述应力传感器及应变传感器电连接的无线发射装置，用于发送所述应力传感器及应变传感器采集的数据；
集成在汽车行车电脑的无线接收装置和智能***，所述无线接收装置用于接收所述无线发射装置发送的所述应力传感器及应变传感器采集的数据，所述智能***用于根据所述应力传感器及应变传感器采集的数据判断轮胎性能变化。
进一步地，所述汽车轮胎智能监测***还包括显示器，与所述智能***电连接，用于显示轮胎的应力云图或应变云图。
进一步地，所述智能***还用于根据所述应力传感器及应变传感器采集的数据按下述方式计算当前轮胎厚度：
F＝a×ε·z+c
其中，ε表示轮胎变形，是轮胎宽度的应变量与原来宽度的比值；z表示轮胎厚度；F表示轮胎受力大小；a为系数；c为和时间有关的函数。
进一步地，所述智能***在计算出的当前轮胎厚度小于预定阈值时，判定轮胎达到极限强度，并进行警告。
进一步地，所述智能***还用于根据轮胎变形数据计算出轮胎厚度，通过每个时刻的轮胎变形数据获取轮胎变形与时间的关系，并据此判定轮胎磨损情况。
本发明实施例的有益效果在于，智能监控轮胎使用状态，避免轮胎损坏后修理，延长轮胎使用寿命，同时可以使车辆运行更加安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一种汽车轮胎智能***的原理结构示意图。
图2是本发明实施例中显示的应力云图或应变云图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。
请参照图1所示，本发明实施例提供一种汽车轮胎智能监测***，包括：
安装于汽车轮胎橡胶体内的多个应力传感器及应变传感器，分别用于采集轮胎所受压力及变形数据；
与所述应力传感器及应变传感器电连接的无线发射装置，用于发送所述应力传感器及应变传感器采集的数据；
集成在汽车行车电脑的无线接收装置和智能***，所述无线接收装置用于接收所述无线发射装置发送的所述应力传感器及应变传感器采集的数据，所述智能***用于根据所述应力传感器及应变传感器采集的数据判断轮胎性能变化。
具体地，本实施例中，多个应力传感器及应变传感器遍布在轮胎橡胶体内，分别与无线信号发射装置连接，应力及应变传感器测得的数据经过无线发射装置以无线信号发送至无线接收装置，再传入智能***。应力、应变传感器及无线信号收发装置电源采用复合型电源，即“蓄电池+智能发电装置”提供长久稳定电源。
假定轮胎材料均匀，力学性能相同(不同种类轮胎不同厂家生产的轮胎各不相同，本实施例不做具体分析)，轮胎受相同的力的作用，变形的大小与轮胎强度相关，轮胎强度越高，变形越小。当材料相同时，轮胎强度与轮胎厚度(本实施例指轮胎胎壁厚度)有关，即(1)轮胎受相同大小的力F时，轮胎厚度z越厚，则轮胎变形ε越小；(2)当轮胎变形ε相同时，轮胎厚度z越厚，其可以承受的力的极限Fmax越大。表达式为：F＝a×ε·z+c，其中，ε表示轮胎变形，是轮胎宽度的应变量(ΔL)与原来宽度(L)的比值，即ε＝ΔL/L，无量纲；z表示轮胎厚度；F表示轮胎受力大小；a为系数；c是和时间相关的数，随着时间的增加，c值逐渐减小，如果不考虑时间的影响，则c＝0。
智能***通过无线接收装置接收应力及应变传感器采集的轮胎所受压力及变形数据后对数据进行处理，把压力云图、应变云图通过显示器直观显示出来，如图2所示。智能***可以通过与初始状态的历史数据进行对比，分析出轮胎性能变化情况。
例如，假定轮胎厚度z为100单位时，正常条件下100单位的力F产生50单位的变形ε，极限条件下100单位的力F产生100单位的变形ε，此时达到轮胎材料的极限强度，智能***进行警告。
应用场景1：分析轮胎磨损情况。当轮胎厚度z发生变化时，压力和应变会相应发生改变。与初始状态的轮胎(新轮胎)相比较，当轮胎因磨损而厚度变薄时，轮胎变形ε增大，轮胎内部压力将发生改变；比较同一状态不同位置的应力和应变，可以判断不同位置的磨损程度。当轮胎厚度z减小为初始状态的50％时，100单位的力F正常情况下产生100单位的变形ε，此时系智能***判断轮胎达到极限强度，处于危险当中，将进行警告。
应用场景2：轮胎胎压监测。轮胎胎压过大过小都会对轮胎以及车辆安全产生影响，反映在轮胎变形以及轮胎橡胶体压力的变化。一般情况下，胎压大时，轮胎膨胀体积较大且变形较为均匀，触地面积小而集中；胎压小时，轮胎膨胀体积较小，且变形不均匀，触地面积大而扩散。
应用场景3：轮胎损坏原因分析。当力F不变时，智能***可以通过监测轮胎的变形ε计算出轮胎厚度z，通过每个时刻的ε数据获取轮胎变形ε与时间的关系，并据此做出轮胎磨损情况的判断。轮胎磨损情况主要分为长期磨损型和短时间切断型，长期磨损性的轮胎应变在较长时间内的变化是均匀的，而短时间切断型的轮胎应变在短时间内变化是剧烈的。
应用场景4：路况分析。车辆行走的路面可以大致分为公路、山路、泥沙路面三种情况。公路平整、硬实，轮胎相似位置处应力、应变随时间变化相似；山路崎岖不平，多石子，轮胎各处位置受力均不一致，因此应力、应变随时间变化没有规律；泥沙路面中轮胎受力情况与公路相似，但是因为轮胎与路面接触面积较大，轮胎受力发生变形的范围就大，同时泥路中轮胎存在打滑现象，对比轮胎转速与实际速度可以发现差异。
应用场景5：轮胎保养及更换分析。通过监测轮胎应力与应变，判断轮胎壁厚是否在在安全范围内，给与是否更换轮胎的建议；通过分析轮胎胎压及轮胎磨损程度，提供建议对轮胎进行养护；根据路况分析和磨损原因分析，建议安装相适应的特殊种类轮胎。
通过上述说明可知，本发明实施例的有益效果在于，智能监控轮胎使用状态，避免轮胎损坏后修理，延长轮胎使用寿命，同时可以使车辆运行更加安全。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (5)

1.一种汽车轮胎智能监测***，其特征在于，包括：
安装于汽车轮胎橡胶体内的多个应力传感器及应变传感器，分别用于采集轮胎所受压力及变形数据；
与所述应力传感器及应变传感器电连接的无线发射装置，用于发送所述应力传感器及应变传感器采集的数据；
集成在汽车行车电脑的无线接收装置和智能***，所述无线接收装置用于接收所述无线发射装置发送的所述应力传感器及应变传感器采集的数据，所述智能***用于根据所述应力传感器及应变传感器采集的数据判断轮胎性能变化。
2.根据权利要求1所述的汽车轮胎智能监测***，其特征在于，还包括显示器，与所述智能***电连接，用于显示轮胎的应力云图或应变云图。
3.根据权利要求1所述的汽车轮胎智能监测***，其特征在于，所述智能***还用于根据所述应力传感器及应变传感器采集的数据按下述方式计算当前轮胎厚度：
F＝a×ε·z+c
其中，ε表示轮胎变形，是轮胎宽度的应变量与原来宽度的比值；z表示轮胎厚度；F表示轮胎受力大小；a为系数；c为和时间有关的函数。
4.根据权利要求3所述的汽车轮胎智能监测***，其特征在于，所述智能***在计算出的当前轮胎厚度小于预定阈值时，判定轮胎达到极限强度，并进行警告。
5.根据权利要求1所述的汽车轮胎智能监测***，其特征在于，所述智能***还用于根据轮胎变形数据计算出轮胎厚度，通过每个时刻的轮胎变形数据获取轮胎变形与时间的关系，并据此判定轮胎磨损情况。
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