测试轮胎的方法与流程

1.本发明涉及一种测试轮胎的方法，例如滚动测试。


背景技术：

2.通常情况下，车辆轮胎在运行过程中围绕轮胎旋转轴线具有基本上环形的结构，并且具有垂直于旋转轴线的赤道面，所述赤道面通常是(基本上)几何对称的平面(例如，不考虑任何微小的不对称，如胎面花纹和/或侧壁字母和/或结构或轮廓不对称)。
3.术语"径向"和"轴向"分别指基本垂直于和基本平行于轮胎旋转轴线的方向。
4.术语"切向"是指基本垂直于径向和轴向的方向(例如，一般定向成依照轮胎的滚动方向)。
5.在轮胎工业化生产的背景下，已知在原型阶段或生产中对轮胎进行测试或检查，以验证其是否符合某些要求(如质量、可靠性、安全性、性能、耐久性等)。
6.其中一些测试旨在测量轮胎在某些条件下滚动时处于其完整状态的持续时间，这些条件通常比正常使用条件下的预期条件更为苛刻。轮胎处于其完整状态(即没有出现任何缺陷)的持续时间在以下方面代表了所达到的性能：持续时间的绝对的值以及相对于预定的阈值(如几百小时)的持续时间。
7.通常是破坏性的、或在任何情况下都不可重复的此类滚动测试可对代表特定类别的轮胎(例如，以特定型号和/或尺寸和/或生产工艺和/或所使用的化合物的配方为特征)的样本轮胎进行，以例如用于在相关类别的轮胎上市前进行认证，和/或在该类别的轮胎生产过程中验证是否保持符合要求，例如，确保工艺不会使成品轮胎产生不可接受的偏差。
8.为进行滚动测试，轮胎最初被安装在轮辋上并充气。然后将轮辋固定在旋转的(通常是空转的)轮毂上，并且使轮胎在滚动表面(例如由有动力的滚动轮制成)上旋转。轮胎经受负荷，即对滚动表面的推力。
9.滚动测试的示例是fmvss 109/135耐久测试，该测试规定在恒定的内部压力和施加在轮胎上的负荷(通常，负荷在平均上来看大于轮胎在正常使用条件下必须经受的负荷)的条件下，保持轮胎在一定时间段内(通常，为几十小时)以恒定的角速度的旋转。轮胎的旋转速度、负荷和压力根据轮胎的特性确定，例如尺寸、负荷指数或速度指数等。
10.每隔一段时间，例如每12小时，轮胎就被停下，以便进行视觉检查。如果轮胎出现可视缺陷(轮胎损坏的症状)，则停止滚动测试，并且对轮胎进行彻底检查以对损坏进行分类，否则继续进行测试。在达到预定的持续时间阈值(如34小时)时，在没有缺陷的情况下，测试即被视为通过。
11.通常，监测系统实时监测以下一个或多个参数：负荷、压力、温度、旋转速度和滚动半径(例如，可通过轮胎和滚动轮的旋转速度之比获得)。通过这种方式，可以检测到监测参数的任何快速和/或相关的变化(这些变化表明轮胎即将或已经发生损坏的情况)，从而中断测试。


技术实现要素：

12.在对轮胎进行滚动测试的背景下，申请人发现，例如在预定时间间隔内对轮胎进行的视觉检查，和/或上述对某些参数(压力、温度、滚动半径等)的连续监测，在某些条件下可能不是用于检测轮胎损坏发生的确切时刻和/或用于识别最初出现的确切损坏类型的可靠方法。
13.事实上，实时监测仅能检测到轮胎的破损(如爆裂或撕裂)或结构性故障，而完全不适合检测对于不影响例如轮胎气密性和/或结构性密封性的损坏(如裂纹或内部裂纹的形成)。
14.在这个意义上，视觉检查通常比上述的连续监测更敏感。
15.然而，首先，视觉检查只在预先计划的检查时间检测可视的损坏，因此与损坏发生的时间相比，存在潜在的延迟，这个延迟最大可以达到等于两次检查之间的时间间隔。
16.此外，可能发生的情况是，轮胎从轮胎自身的内部开始出现损坏，但没有表现出任何可视的缺陷，因此无法通过视觉检查识别。
17.在这种情况下，申请人发现可能出现两种不同的情况。
18.在第一种情况下，随着滚动测试的进行，出现在轮胎内部并且因此不容易被检测到的损坏而后发展成外部可视并且因此可被检测到的缺陷。在这种情况下，通常进行的滚动测试(即以预定的时间间隔进行所计划的视觉检查)可能会导致与内部损坏产生相应的外部可视缺陷所需的时间(该时间可能加入到所计划的视觉检查中，检测到外部可视缺陷之前所经过的时间)相对应的对轮胎的耐用时间的高估。
19.此外，在这种情况下，检查过程中可视的损坏可能与最初在轮胎内部产生的损坏不完全对应，从而导致测试过程中对首先产生的损坏的分类不准确。
20.在第二种情况下，轮胎内部出现的损坏可能直到到达测试的最长时间都不会产生任何外部可视的缺陷，因此不会被任何视觉检查所发现。在这种情况下，虽然轮胎存在内部损坏，但可能会被认为没有损坏，因此通过测试("假阴性")。
21.此外，根据申请人的发现，视觉检查在所使用的人力、延长测试时间(由于机器停机)等方面是非常繁重的，从而影响了测试的成本。
22.在轮胎滚动测试的背景中，申请人面临的问题是如何确定可能出现的损坏的起始时间。
23.在上述背景中，申请人面临的问题是如何识别隐性缺陷的存在，以限制假阴性轮胎的情况出现。
24.在上述背景中，申请人面临的问题是，如何准确识别测试中首先出现的损坏类型。
25.根据申请人的发现，上述一个或多个问题通过分析代表轮胎所经受的线性加速度的信号的频谱而得到解决。
26.根据一个方面，本发明涉及到一种测试轮胎的方法。
27.该方法包括：
[0028]-将所述轮胎安装在轮辋上，并将所述轮胎充气至一定压力；
[0029]-使所述轮胎围绕旋转轴线旋转，其中所述轮胎在滚动表面上受到推力；
[0030]-获取代表所述轮胎在所述旋转期间所经受的线性加速度的加速度信号；
[0031]-计算所述加速度信号的至少一个频谱；
[0032]-根据所述至少一个频谱计算计算至少一个指数；
[0033]-根据所述至少一个指数的时间趋势，评估所述轮胎的完整性状态。
[0034]
根据另一个方面，本发明涉及一种测试轮胎的装置。
[0035]
所述装置包括：
[0036]-转子，所述转子可旋转地固定在定子上，以便能够围绕旋转轴线旋转，其中，所述转子包括附接部分，所述附接部分被配置为安装轮辋，所述轮胎安装在所述轮辋上；
[0037]-具有与所述旋转轴线平行的相应的旋转轴线的滚动轮；
[0038]-加速度传感器，所述加速度传感器配置为用于检测所述转子在旋转过程中所经受的线性加速度，并生成代表所述线性加速度的加速度信号；
[0039]-与所述加速度传感器通信的处理单元，所述处理单元用于获取所述加速度信号。
[0040]
优选地，所述处理单元被编程并配置为：
[0041]-计算所述加速度信号的至少一个频谱；
[0042]-根据所述至少一个频谱计算至少一个指数；
[0043]-根据所述至少一个指数的时间趋势，评估所述轮胎的完整性状态。
[0044]
申请人发现，滚动轮胎所经受的线性加速度的信号的频谱取决于轮胎的物理状态。例如，在一个或多个缺陷发生时，轮胎所经受的加速应力会发生变化，这种变化在频域而不是在时域中特别明显和/或显著。根据申请人的发现，这是由于滚动的周期性造成的。
[0045]
因此，申请人发现，根据加速度信号的至少一个频谱计算的至少一个指数的时间趋势，例如允许在测试结束时或实时确定损坏(包括可视的和不可视的)的起始时刻。事实上，申请人已经证实，至少对于某些类型的损坏和/或在某些测试条件下和/或对于某些类型的轮胎，指数的时间趋势在损坏发生的瞬间显示出特征表现，这是由于加速度信号的频谱的潜在的变化所引起的。这样一来，就能更准确地确定损坏发生的时刻，从而为轮胎的实际耐用时间提供更准确的信息。
[0046]
申请人发现，根据至少一个频谱计算的至少一个指数的时间趋势，例如允许在测试结束时或实时识别在轮胎的视觉检查中不可视的损坏的发生，例如，未扩展到轮胎外表面的内部损坏。事实上，可以从指数的时间趋势中评估加速度信号的频谱是否有明显变化，这是缺陷发生的征兆。通过这种方式，例如，通过限制内部损坏的轮胎通过测试的情况(因为它们没有可视的缺陷)，该方法更加可靠。
[0047]
此外，申请人发现，基于至少一个指数(其根据至少一个频谱计算)的时间趋势来评估轮胎的损坏状态，在某些情况下，允许通过时间趋势本身对轮胎中产生的损坏类型进行分类。事实上，计算指数的频谱可能取决于例如受损坏的轮胎的结构元素，因此，损坏类型可能与指数的特征时间趋势相对应。
[0048]
本发明在上述一个或多个方面可以有以下一个或多个优选特征。
[0049]
优选地，所述处理单元被编程和配置为执行本发明方法中提供的以下一项或多项操作。
[0050]
优选地，所述加速度信号包括以下不同的加速度子信号的一个或多个、更优选地、全部：代表所述线性加速度的径向分量的第一加速度子信号、代表所述线性加速度的轴向分量的第二加速度子信号和代表所述线性加速度的切向分量的第三加速度子信号。
[0051]
优选地，所述加速度传感器被配置为分别检测所述线性加速度的轴向分量、径向
分量和切向分量中的一个或多个、更优选地、全部。
[0052]
优选地，计算所述加速度信号的所述至少一个频谱包括分别计算所述加速度子信号中的每一个的相应频谱。
[0053]
优选地，根据所述至少一个频谱计算所述至少一个指数包括根据每个相应频谱分别计算相应指数。
[0054]
通过这种方式，获得并阐述了轮胎沿相对于旋转而言合理选择的三个空间方向中的至少一个、更优选的是全部方向所经受的应力信息。
[0055]
在下文中，任何对加速度信号、频谱和指数的提及都是指通用加速度信号、对应的频谱和指数、一个或多个加速度子信号、以及对应的相应频谱和相应指数。
[0056]
优选地，根据所述至少一个指数的所述时间趋势评估所述轮胎的完整性状态包括根据一个或多个所述相应指数的时间趋势(例如，单独或相互结合)评估所述轮胎的完整性状态。通过这种方式，可以根据针对每个空间方向的相应指数的时间趋势对轮胎的完整性状态进行评估，从而获得关于轮胎完整性状态的特征信息。
[0057]
优选地，当所述至少一个指数(优选地，一个或多个所述相应指数)的所述时间趋势验证了(优选地，相应的)损坏状态，确定所述轮胎损坏。
[0058]
优选地，当所述至少一个指数(优选地，一个相应的指数)的值大于等于所述(优选地，相应的)指数的(优选地，相应的)阈值时，验证所述(优选地，相应的)损坏状态，更优选地，在固定的时间间隔内(例如大于等于三十分钟，或大于等于六十分钟)不间断地进行验证。
[0059]
申请人事实上已经验证了，在损坏的产生和发展过程中，指数的值往往会随着时间而增加。
[0060]
优选地，根据所述至少一个指数(优选地，一个或多个所述相应指数)的时间趋势进行对所述轮胎的完整性状态的所述评估是实时进行的(即在轮胎旋转期间)。
[0061]
通过这种方式，可以实时监测轮胎的完整性状态，而不一定要停止测试。例如，可以在损坏发生的同一时刻(或接近该时刻)检测到可能存在的损坏，并可以对测试进行干预。
[0062]
优选的是，当至少一个指数(优选地一个或多个所述相应指数)的所述时间趋势验证了(优选地，相应的)损坏状态时，中断轮胎的所述旋转。通过这种方式，可以实时停止测试(不考虑任何预定的视觉检查)，并可能对轮胎进行视觉检查以进行彻底评估。测试可以停止(因此相对于预定的检查，可节省时间)或恢复。
[0063]
在一个实施方案中，定期中断旋转(优选地，以大于等于15或20小时的间隔)，并对轮胎进行预定的视觉检查，以评估轮胎的完整性状态。这样，预定的视觉检查(不考虑所述指数)加入和整合通过所述指数的时间趋势对完整性状态的实时监测，提供双重检查。例如，可以检测出特定的损坏(例如表面的美学损坏)，这些损坏在某些情况下可能无法通过检查指数(或相应的指数)的时间趋势来检测。根据本发明，基于指数的连续监测还可以允许相对于通常使用的时间间隔(例如12小时)延长两次连续的预定检查之间的时间间隔。
[0064]
在一个实施方案中，不中断轮胎的旋转以定期进行预定的视觉检查(在测试结束时可能进行的视觉检查除外)，仅当所述至少一个指数(优选地，一个或多个所述相应的指数)的所述时间趋势验证了(优选地，相应的)损坏状态时，才中断轮胎的所述旋转。这样一
来，执行预定的视觉检查所需的停工时间得以节省，并且/或者用于执行测试的人力成本显著降低，因为只需在滚动测试结束时执行一次视觉检查，以确认通过监测指数的时间趋势(和/或一个或多个相应指数的时间趋势)检测到(或未检测到)的损坏是否实际存在于轮胎上(或相应地，不存在于轮胎上)。
[0065]
优选的是，基于对所述轮胎损坏的所述确定，生成报警信号。通过这种方式，可以例如在实时监测期间报告可能发生的损坏，在这种情况发生时，有必要由操作员进行视觉检查，以评估轮胎的状态和/或结束测试。
[0066]
典型地，所述旋转的特征在于旋转速度(即每时间单位的转数)，其限定了基频。
[0067]
典型地，所述旋转的特征在于旋转周期(即轮胎进行一次旋转所需的时间)。
[0068]
优选地，所述至少一个频谱、更优选地、所述相应频谱中的每一个包括频率等于所述基频的基波。
[0069]
优选地，获取代表所述轮胎的所述旋转速度的速度信号。
[0070]
优选地，该装置包括速度传感器，其被配置为检测所述轮胎的旋转速度并产生代表所述旋转速度的速度信号。优选地，所述速度传感器部分地应用于所述定子，部分地应用于所述转子。优选地，所述处理单元与所述速度传感器通信以获取所述速度信号。
[0071]
这样就可以考虑所获得的基频而进行频谱分析，和/或进行与旋转同步的采样，如下文所述。
[0072]
优选地，所述旋转速度是恒定的(基本上，例如最大变化为0.5-1km/h)。这样，基波及其上级谐波在测试过程中不会发生频率变化，指数的计算可以根据在整个轮胎上获得的参考谱来进行。
[0073]
优选地，所述速度信号和/或所述加速度信号(优选地，每个所述加速度子信号)是在采集间隔的时间序列上采集的，其中优选地，每个所述采集间隔具有持续时间，其优选地为连续的，并且大于等于1分钟和/或小于等于5分钟。优选地，所述采集间隔具有相同的持续时间。典型地，每个采集间隔包括多个(例如数百个)旋转周期。优选地，两个后续采集间隔的相应的初始瞬间之间的时间间隔是有规律的，更优选地，其大于等于5分钟和/或小于等于15分钟。
[0074]
优选地，确定所述至少一个指数(优选地，每个相应的指数)的所述时间趋势通过以下方式进行：(优选地，分别地)针对所述采集间隔中的每个间隔，执行对至少一个频谱的所述计算(优选地，计算每个相应的频谱)，和/或对至少一个指数(优选地，每个相应的指数)进行所述计算。通过这种方式，可以有效地获得指数的时间趋势。
[0075]
优选地，所述速度信号和/或所述加速度信号(优选地，每个所述加速度子信号)以大于等于4000hz和/或小于等于7000hz的采集频率(用于采集具有足够质量的信号)被采集。
[0076]
优选地，计算所述至少一个频谱(优选地，每个相应的频谱)包括(初步)计算所述加速度信号(优选地，每个所述加速度子信号)的方差(rms)并接受作为所述方差的函数的所述加速度信号(优选地，每个所述加速度子信号)。通过这种方式，可以评估所获得的加速度信号(和/或加速度子信号)的值是否可以接受，并且不受与损坏现象无关的因素的影响，和/或评估所获得的加速度信号(和/或加速度子信号)的可靠性和/或一致性。
[0077]
优选地，计算所述至少一个频谱(优选地，每个相应的频谱)包括用低通滤波器、更
优选地、四阶巴特沃斯滤波器过滤(优选地，在对方差进行所述计算之后)所述加速度信号(优选地，每个所述加速度子信号)。通过这种方式，可以消除混淆现象，即对所考虑的加速度信号的欠采样。
[0078]
优选地，计算所述至少一个频谱(优选地，每个相应的频谱)包括(优选地，在所述过滤之后)，对于每个采集间隔，更优选地，使用样条对所述加速度信号(优选地，每个所述加速度子信号)进行插值，并且对于所述旋转的每个周期，按给定数量的点(优选地，大于等于一百个，和/或小于等于五百个)对经所述插值的加速度信号(优选地，每个所述加速度子信号)进行采样。优选地，所述采样与所述旋转同步进行(即，针对每个旋转周期，采样点落在轮胎的相同角度位置)。
[0079]
通过这种方式，可以使所述给定数量的点中的第一点和最后一点总是分别在旋转周期(例如从速度信号中获得)内，并且准确地落在起始瞬间和结束瞬间上。
[0080]
优选地，对所述至少一个频谱(优选地，每个相应的频谱)的所述计算包括，更优选地，在所述采样之后，对所述加速度信号(优选地，对每个所述加速度子信号)计算傅里叶变换，更优选地，快速傅里叶变换(fft)。通过这种方式，可以快速有效地获得加速度信号的频谱。
[0081]
优选地，所述傅里叶变换是在所述加速度信号(优选地，所述加速度子信号中的每一个)的多个(例如几十个，优选地，预定数量)部分上计算的，每个部分对应于连续旋转周期的整数个(优选地，大于等于20和/或小于等于100)。
[0082]
优选地，对所述至少一个频谱(优选地，每个相应的频谱)的所述计算包括以复数形式对所述傅里叶变换进行平均，该傅里叶变换是在所述加速度信号(优选地，每个所述加速度子信号)的多个部分上计算的。
[0083]
通过这种方式，可以消除以同步方式获得的加速度信号(和/或加速度信号的子信号)的噪声。此外，以复数形式的平均允许限制谐波相位差(与复数的虚数部分相关)的权重，它提供了关于缺陷位置的指示，并且在计算指数时只考虑谐波振幅(与复数的实数部分相关)，它提供了关于新缺陷存在(和/或权重)的指示。
[0084]
优选地，对所述至少一个频谱(更优选地，每个相应的频谱)的所述计算包括确定m个谐波的集，所述m个谐波是基波的整数倍，更优选地，所述m个谐波为连续的、从所述基波开始并包括所述基波。优选地，m是大于等于20和/或小于等于50的(整)数。这样一来，只考虑与轮胎整体动态直接相关的谐波，消除了与损坏现象无关的现象相关的谐波。
[0085]
优选地，确定所述m个谐波的m个振幅，更优选地，在通过以复数形式对所述傅里叶变换进行所述平均得到的平均频谱中进行所述确定，其中，所述傅里叶变换是在加速度信号的所述多个部分上计算的。例如，所述m个振幅是通过对谐波的振幅进行积分来确定的，这些谐波落在为基波的整数倍的相应谐波的标称频率的邻域。
[0086]
优选地，计算所述至少一个指数(优选地，计算每个相应的指数)包括在参考条件下计算加速度信号(优选地，每个所述加速度子信号)的参考谱(优选地，相应的参考谱)。优选地，所述参考条件对应于所述轮胎的完整状态。优选地，所述参考条件在时间上是预先确定的。优选地，所述参考条件对应于参考间隔，该参考间隔优选为从所述轮胎在所述滚动表面上在推力下开始旋转的第五小时之后和/或第十五小时之前。
[0087]
通过这种方式，获得相对于未受损轮胎的状态的信号(和/或每个子信号)的频谱。
特别是在测试开始后的第五和第十五个小时之间的期间内，认为轮胎已达到稳定状态，同时保持最初的完整性，或更普遍地保持最初的状态。
[0088]
优选地，计算所述(优选地，相应的)参考谱包括在所述参考条件下(例如在所述参考间隔内)，对于针对一系列(优选地，数量大于等于两个，和/或小于等于十个)连续采集间隔的每个采集间隔分别计算的一系列所述(优选地，相应的)频谱进行平均。通过这种方式，可以获得加速度(子)信号的(相应的)参考谱，该参考谱不受噪声或其他无关因素的影响，并且是稳定的。
[0089]
优选地，对所述至少一个指数的所述计算(优选地，对每个相应的指数的计算)包括，更优选地，对于所述采集间隔中的每一个，将所述至少一个频谱(优选地，每个相应的频谱)和所述参考谱(优选地，相应的所述参考谱)进行比较。
[0090]
优选的是，所述比较包括，更优选地，针对每个采集间隔包括：
[0091]-将所述m个谐波的集中的所述m个谐波按振幅的递减顺序排列；
[0092]-在所述m个谐波的经排序的集中选择子集，该子集包括从第一个开始的p个连续谐波，其中p优选地大于等于六个(更优选地，八个)和/或小于等于三十个(更优选地，二十个)；
[0093]-将所述子集的所述p个谐波的振幅与所述(优选地，相应的)参考谱中的相应谐波的相应振幅进行比较。
[0094]
这样，只有在基波的整数倍的前m个谐波之间具有较大振幅的前p个谐波被考虑，根据申请人的发现，这对计算指数是最重要的。
[0095]
优选地，所述比较包括，对于每个采集间隔：
[0096]-在所述每个采集间隔的所述至少一个频谱(优选地，在每个所述相应的频谱中)中选择所述至少一个频谱的可能的进一步的p'个谐波，这些谐波对应于在所述每个采集间隔之前的采集间隔的频谱中(优选地，在相应的频谱中)属于p个谐波的相应子集、并且不属于所述至少一个频谱(优选地，所述相应的频谱中的所述每个)中的p个谐波的所述子集的谐波，其中p'优选地大于等于0和/或小于等于m-p；
[0097]-将所述p'个可能的进一步谐波的p'个振幅与所述(优选地，相应的)参考谱中相应谐波的相应振幅进行比较。
[0098]
优选的是，所述比较是应用以下公式进行的，更优选的是对每个采集间隔应用以下公式：
[0099][0100]
其中，idp是所述至少一个指数，或优选地，所述相应指数。
[0101]
n是大于等于所述子集的所述谐波数p且小于等于所述子集的所述谐波数m的数(优选地，n等于属于所述子集的所述谐波数p和所述可能的进一步的谐波数p'之和)；
[0102]ai
是谐波的所述子集的所述p个谐波中(优选地，也是所述p'个可能的进一步的谐波中)的第i个谐波的振幅；
[0103]airif
是对应于所述第i个谐波的所述(优选地，相应的)参考谱的第i个谐波的振幅。
[0104]
通过这种方式，可以将加速度信号的频谱的第i个谐波的振幅与每个所述加速度子信号的参考谱的第i个谐波的相应振幅进行比较。因此，可以评估加速度信号的频谱相对于代表轮胎未损坏状态的加速度信号的参考谱在其中加速度信号被采集的每个空间方向上的变化程度。
[0105]
优选地，通过以下方式获得所述至少一个指数的所述时间趋势(优选地，每个相应指数的所述时间趋势)：
[0106]-将所述采集间隔以时间序列分组为相互连续的采集间隔的组(优选地，每组包括一定数量的、更优选地、大于等于两个和/或小于等于十个的采集间隔)；
[0107]-对每组进行对指数(优选地，彼此分开的所述相应的指数)的平均，所述指数分别针对组的每个采集间隔计算。
[0108]
通过这种方式，可以减少指数的值的噪音。
[0109]
优选地：
[0110]-提供可旋转地固定在定子上的转子，以便能够围绕所述旋转轴线旋转；
[0111]-将所述轮辋安装在所述转子的附接部分上；
[0112]
其中，所述加速度信号是在所述定子上获得的。
[0113]
优选地，所述加速度传感器安装在所述定子上，更优选地，安装在定子的靠近转子的所述附接部分的端部。
[0114]
这样一来，加速度的检测和/或加速度信号的频率阐述就变得简单和/或可靠。
[0115]
优选地，提供滚动轮，其相应的旋转轴线与所述旋转轴线平行，其中所述滚动表面属于所述滚动轮。
[0116]
通常情况下，所述旋转轴线是静态的(通常，所述滚动轮的相应旋转轴线也是如此)。
[0117]
优选的是，所述装置包括推力装置，用于在所述转子上施加指向所述滚动轮的推力。
[0118]
优选地，所述力是恒定的。优选地，所述力被选择为所述轮胎的负荷指数的函数，例如，所述力大于等于400公斤。
[0119]
可选的是，所述装置包括压力传感器，用于检测所述轮胎的压力并生成代表所述压力的压力信号。优选地，所述压力传感器被安装在所述轮辋上。优选地，所述处理单元与所述压力传感器通信，以用于获取所述压力信号。
[0120]
优选的是，所述压力可以通过调节系统保持恒定。
附图说明
[0121]
图1示出了根据本发明的实施方案的测试轮胎的装置的局部示意图，其中一些部分是透明的。
[0122]
图2示出了根据本发明的实施方案的测试轮胎的方法的流程图。
[0123]
图3、图4和图5示出了根据本发明方法的实施例计算的分别针对轮胎的三种不同损坏的指数的时间趋势的示例。
具体实施方式
[0124]
本发明的特点和优点将通过以下对一些实施例的详细描述进一步阐明，这些实施例是通过本发明的非限制性示例、并参考所附的图呈现的。
[0125]
图1示出了根据本发明的测试轮胎70的装置200的示例。图1可以示例性地示出俯视图。
[0126]
轮胎70被安装在轮辋(未示出)上，并被充气到用以获得汽车车轮的典型地预定的压力。
[0127]
在图1中，通过车轮看到的一些透明部分用虚线表示。
[0128]
该装置200包括可旋转地固定在定子72上的转子71，以便能够围绕旋转轴线101进行旋转。转子71包括附接部分73，其被配置成用于安装轮辋。
[0129]
该装置200包括滚动轮75，其相应的旋转轴线102与转子71的旋转轴线101平行。通常情况下，旋转轴线101和102是静态的。
[0130]
该装置200包括加速度传感器76。例如，加速度传感器76是三轴的，它被配置为分别检测在图1中分别沿x、y和z轴定向的线性加速度的切向分量、轴向分量和径向分量。
[0131]
示例性地，加速度传感器76被安装在定子72上(例如安装在定子72的外表面上)，例如安装在定子72的靠近转子71的附接部分73的端部。
[0132]
在可替代的未示出的实施方案中，加速度传感器可以直接安装在转子71上，或安装在轮辋上，或直接安装在轮胎70上。
[0133]
该装置200包括处理单元77，其例如通过通信线路a(无线或非无线地)与加速度传感器76通信，以用于接收由加速度传感器76产生的加速度信号。
[0134]
举例来说，处理单元77被编程和配置为执行下面描述的操作。
[0135]
举例来说，装置200包括推力装置80，用于向转子71施加指向滚动轮75的推力f。例如，推力装置可以包括一个或多个气缸，其在使用时作用于定子72，定子又将推力传递给转子71，并由此传递给轮胎70，因此轮胎保持对滚动轮75的推力。
[0136]
示例性地，装置200包括压力传感器79，其配置用于检测轮胎70的压力并生成代表该压力的压力信号。示例性地，压力传感器79例如通过通信线路p(无线或非无线地)与处理单元77通信，并且它被应用于轮胎70的充气阀，该阀被安装在轮辋上。
[0137]
示例性地，该装置200包括速度传感器78，其被配置为检测轮胎70的旋转速度并产生代表该旋转速度的速度信号。示例性地，速度传感器部分地应用于转子71，部分地应用于定子72。示例性地，速度传感器78例如通过通信线路v(无线或非无线地)与处理单元进行通信。
[0138]
图2示出了根据本发明测试轮胎70的方法99的示例的操作流程图，该方法可以用上述的装置200来实现。
[0139]
优选地，该方法99包括将轮胎70安装1在轮辋上，并将轮胎70充气30至一定压力。例如，轮胎70的压力等于特定轮胎的工作压力，例如约200千帕，并且在测试期间保持恒定。
[0140]
优选地，该方法99包括使轮胎70围绕旋转轴线101旋转，其中轮胎70处于滚动轮75的滚动表面74上的力f的推力作用下。例如，施加在轮胎上的力f保持恒定，例如等于约1000公斤。
[0141]
例如，旋转的特征在于旋转速度为10圈/秒，这限定了等于10hz的基频。例如，旋转
速度保持恒定，例如最大变化为0.5-1km/h。
[0142]
在一个可能的实施方案中，旋转速度在测试期间是变化的，例如从8圈/秒开始到14圈/秒，每隔预定间隔(例如每200分钟)进行增量(例如1圈/秒)。在这个实施方案中，每个间隔都对应不同的旋转速度，这个旋转速度在间隔期间保持恒定，并且对应不同的基频(例如从8hz到14hz变化)。在这种情况下，下面描述的方法可以针对每个间隔示例性地实施(例如，针对每个间隔具有相应的参考谱)。
[0143]
举例来说，旋转的特征在于旋转周期约为0.1秒。
[0144]
优选地，该方法99包括获取代表轮胎70在旋转过程中所经受的线性加速度的加速度信号3。例如，加速度信号包括以下所有不同的加速度子信号：代表线性加速度的径向分量的第一加速度子信号、代表线性加速度的轴向分量的第二加速度子信号和代表线性加速度的切向分量的第三加速度子信号。
[0145]
在其他实施方案中，例如，如果您想分析轮胎70的特定损坏(这在加速度的一个分量上更容易能够被检测到)，则仅可检测轮胎70所经受的线性加速度的一个和/或两个分量。
[0146]
示例性地，对每个获得的子信号分别执行以下操作。因此，在下文中，对指数(idp)的每一次引用是指每个相应的指数(idp
x
、idpy、idpz)，并且对谱(如频谱或参考谱)的每一次引用是指相应的谱。
[0147]
例如，该方法99包括获取代表轮胎70的旋转速度的速度信号31(例如，每转对应于一个脉冲信号)。
[0148]
例如，速度信号和每个加速度子信号是在采集间隔的时间序列上采集的，其中，示例性地，每个采集间隔具有三分钟的相同的连续持续时间。示例性地，每个采集间隔包括大约1800个旋转周期。例如，两个后续采集间隔的初始时刻之间的时间间隔是有规律的并且等于10分钟。
[0149]
换句话说，示例性地，每十分钟获取持续三分钟的数据记录，每个数据记录针对速度信号和每个加速度子信号。在本说明和权利要求中，针对采集间隔进行的操作(如计算频谱或计算指数)旨在对该采集间隔内获得的相应数据记录进行操作。
[0150]
例如，速度信号和每个加速度子信号以约为5000hz的采集频率获得。
[0151]
例如，对沿每个采集间隔采集的信号进行以下操作(换句话说，对在三分钟内采集的每个子信号的每个记录分别进行操作)。换句话说，如图2中从操作5的输出到操作4的输入的箭头所示，一旦当前采集间隔的频谱和相对指数的计算结束，除了更新指数的时间趋势(操作6)，还对后续采集间隔的信号记录进行同样的操作。
[0152]
优选地，该方法99包括为每个加速度子信号分别计算频谱4。例如，每个频谱包括频率等于基频(优选地从速度信号中获得)的基波。
[0153]
示例性地，该方法99首先包括计算每个加速度子信号的方差10，如果方差小于给定的百分比值，则接受每个加速度子信号。
[0154]
示例性地，该方法99随后包括用四阶巴特沃斯滤波器过滤11每个加速度子信号。
[0155]
例如，用样条对每个加速度子信号进行插值12，并且示例性地以与旋转同步的方式对每个经插值的加速度子信号进行采样13。例如，以同步方式进行的采样13是以每个旋转周期三百个点进行的，并且使得采样点的第一个和最后一个总是落在旋转周期(例如从
速度信号中获得)的起始瞬间和结束瞬间。
[0156]
例如，计算每个频谱4包括，随后以同步方式采样13，对每个重新采样的加速度子信号的记录计算快速傅里叶变换(fft)14。例如，每个加速度子信号的记录被划分为预定数量的(如30个)部分，并对每个部分计算快速傅里叶变换14。例如，每个部分对应于50个连续的旋转周期。
[0157]
例如，计算每个频谱4包括针对每个子信号(和每个采集间隔)，分别以复数15形式在每个加速度子信号的预定数量的部分中计算的快速傅里叶变换进行平均。这种以复数形式平均的结果是平均的频谱，其特征在于振幅值按频率分布。
[0158]
例如，在每个平均的频谱16中，确定与从基波开始并包括基波在内的连续基波的m个(多个)整数倍谐波相关的m个振幅的集(通常存储在处理单元中)。换句话说，示例性地，只有基波的前m个(多个)整数倍谐波的振幅被确定并用于计算指数。例如，m等于30。例如，每个振幅都是通过将落在基频值的10％左右的邻域的谐波的振幅进行积分而计算，并以基波的相应的整数倍的多个谐波的相应的标称频率的值为中心。
[0159]
换句话说，对于每个采集间隔和每个子信号，频谱的计算结果可以示例性地包括实值的m元组，它代表基波的前m个(如30个)整数倍谐波的振幅。
[0160]
例如，该方法99包括在参考条件下计算每个加速度子信号的参考谱17。例如，该参考条件提供了测试期间轮胎的结构和/或尺寸稳定性的实现，同时仍保持完整状态。例如，该参考条件可以在时间上预先确定，例如，它可以对应于从轮胎70开始旋转的第十个小时的开始到结束的参考时间间隔。
[0161]
例如，参考谱是通过对沿六个连续的采集间隔计算的频谱进行平均(例如，通过对相应的前m个谐波的振幅的m元组进行平均)而获得的，例如，采集间隔包括在从旋转开始的第九和第十小时之间。
[0162]
换句话说，参考谱可以示例性地包括实值的m元组，代表对于示例性地包含于从滚动测试开始的第十个小时的开始到结束的每个采集间隔所计算的频谱的前m个谐波的振幅的平均值。
[0163]
优选地，方法99包括，对于每个采集间隔，分别根据频谱计算指数5，将频谱与参考谱进行比较18。
[0164]
示例性地，所述比较18包括，对于每个采集间隔：
[0165]-从m个谐波的集中选择p个谐波的子集(例如p等于12)，所述p个谐波在m个谐波之间具有最大的振幅；
[0166]-优选地，在当前采集间隔的频谱中选择可能的进一步的谐波的数量p'，这些谐波对应于这样的谐波，其在当前采集间隔之前的采集间隔的相应频谱中属于p个谐波的相应子集，并且不属于当前频谱中的p个谐波的子集(p'是大于等于零且小于等于m-p的整数)；
[0167]-将p个谐波的p个振幅和可能的进一步的p'个谐波的p'个振幅与参考谱中相应谐波的振幅进行比较。
[0168]
换句话说，对于紧接着计算参考谱的采集间隔，只使用振幅较大的p个谐波。对于随后的每个采集间隔，除了上述在当前采集间隔的频谱中具有最大振幅的p个谐波外，还使用在当前采集间隔之前的采集间隔中具有较大振幅的p个谐波之间存在的、在当前采集间隔的p个谐波之间不存在的p'个可能的进一步的谐波。
[0169]
例如，对于每个采集间隔，指数(idp)的计算公式为：
[0170][0171]
其中n等于针对当前频谱属于所述子集的谐波数p和可能的进一步的谐波数p'之和(因此n大于等于p，并且小于等于m)。
[0172]ai
是当前频谱中的p个谐波、也是可能的进一步的p'个谐波中第i个谐波的振幅。
[0173]airif
是对应于当前频谱的第i个谐波的参考谱的第i个谐波的振幅。
[0174]
优选地，对每个采集间隔分别计算指数，获得指数的时间趋势。
[0175]
例如，指数的时间趋势是通过将采集间隔分组19成相互连续的采集间隔组的时间序列而获得的，采集间隔组的示例性的数量等于6，并且对于每个组，对针对该组的每个采集间隔计算的相应指数执行20平均。
[0176]
换句话说，对于每个当前的采集间隔，不时地针对当前指数与对示例性的前五个采集间隔所计算的指数执行平均(即在例如一小时的移动窗口上对指数执行平均)。
[0177]
例如，该方法99包括根据三个相应指数(idp
x
、idpy、idpz)中的一个或多个指数的时间趋势，实时评估6轮胎70的完整性状态。
[0178]
在一个实施方案中，根据处理单元在轮胎的滚动测试结束时自动生成的与每个指数的时间趋势有关的报告，对轮胎70的完整性状态进行离线评估6。
[0179]
例如，分别考虑每个相应指数的时间趋势，评估6轮胎70的完整性状态。
[0180]
在一个实施方案中，轮胎的完整性状态是根据相应的指数组合的时间趋势来评估的，例如，根据三个相应指数的线性总和。
[0181]
例如，当三个相应指数中的一个或多个指数的时间趋势验证了相应的损坏状态时，例如验证了相应指数的值大于等于相应的阈值，确定轮胎70已损坏，其中每个相应的阈值可以例如与其他的不同。
[0182]
在一个进一步的实施方案中，当一个或多个指数的值随时间迅速变化时，无论是否达到相应的阈值，都会验证损坏状态。
[0183]
图3、4和5以图形形式示出了申请人根据上述方法进行的三个示例性滚动测试的结果。
[0184]
特别是，图中示出了三个指数(idp
x
、idpy、idpz)的时间趋势的示例，这些指数从线性加速度的三个分量获得的加速度子信号开始计算，分别指示在一个轮胎中产生的三种不同的破坏。特别是，连续线300示出与线性加速度的切向分量相关的idp
x
指数的时间趋势，点线301示出与线性加速度的轴向分量相关的idpy指数的时间趋势，虚线302示出与线性加速度的径向分量相关的idpz指数的时间趋势。
[0185]
组成线条300、301和302的每个数据都对应于上文解释的三分钟的相应采集间隔中的相应指数的值。
[0186]
在图3、图4和图5所示的图表中，横轴上的数值代表从参考条件之后的瞬间(例如第10小时之后的瞬间)开始到测试结束(即三个指标之一达到相应的阈值)的时间瞬间(以小时表示)。
[0187]
纵轴上的数值代表以任意单位表示的指数值，其中单位值代表在测试中达到相应
阈值的指数的阈值。如上所述，这些指数是在一小时的移动窗口上的平均值。
[0188]
图3示出了在轮胎带损坏的情况下三个指数的时间趋势。从图中可以看出，与加速度的切向分量相关的指数300的时间趋势已经达到了阈值，从而验证了从旋转开始的大约57小时处的损坏状态。
[0189]
图4中示出了在轮胎侧壁损坏的情况下三个指数的时间趋势。从图中可以看出，与加速度的轴向分量相关的指数301的时间趋势已达到阈值，从而验证了从旋转开始的约48小时处的损坏状态。
[0190]
图5中示出了在轮胎带破裂的情况下三个指数的时间趋势。从图中可以看出，与加速度的径向分量相关的指数302的时间趋势已经达到了阈值，从而验证了从旋转开始的大约第129小时的损坏状态。
[0191]
示例性地，实时监测指数的时间趋势，并在至少一个损坏条件得到验证时产生报警信号21，以便中断测试和/或暂时停止旋转，以进行视觉检查。