专利原文与附图
一种轮胎力学特性实时测量装置及其测量方法
A Real-Time Tire Mechanical-Property Measurement Device and Method
该专利在轮胎内侧圆周均匀嵌入六组超声波厚度仪和形态位置发射传感器，并在轮辋外侧设置六组成对的接收传感器。轮胎接地变形时，各测点位置用于重建内侧形态，厚度测量得到磨损量，再以形态、磨损量和温度查询预先实验表，获得三向力和三向力矩。
专利摘要
本专利公开一种轮胎力学特性实时测量装置及方法。装置由轮胎、超声波厚度自动测量仪、形态位置发射传感器、轮辋和形态位置接收传感器组成。六组厚度仪和发射传感器沿轮胎内侧圆周分布，六组接收传感器沿轮辋外侧圆周成对设置。轮胎与路面接触变形后，测点位置用于重建轮胎内侧形态；超声波厚度测量提供磨损量，并结合温度和预先实验表查询轮胎六项力。
- 轮胎力学
- 超声波厚度
- 形态传感器
- 六组测点
- 接地印迹
- 磨损量
- 内侧形态
- 六分力
轮胎磨损、温度和接地变形会改变形态与力学状态
专利背景将传统转鼓测试设备的复杂度、空间和试验条件作为装置设计所针对的问题。
方案把传感器直接布置在轮胎和轮辋上，通过形态与厚度信息连接实时状态和六项力查询。
轮胎、轮辋及三类传感单元组成实时测量装置
超声波厚度仪和形态位置发射传感器嵌入轮胎内侧，形态位置接收传感器安装在轮辋外侧圆周孔。
发射、厚度和接收单元均为六组，并按圆周位置成对对应。
图1展示轮胎、轮辋以及沿圆周布置的厚度与形态传感单元。
查看高清原图 ↗六组厚度仪和形态发射传感器随轮胎内侧变形
超声波厚度自动测量仪持续测量轮胎厚度，用于得到轮胎磨损量。
形态位置发射传感器随受力造成的轮胎内侧形状变化而改变位置。
图2展示轮胎内侧的超声波厚度自动测量仪和形态位置发射传感器。
查看高清原图 ↗轮辋上的六组接收传感器与胎内测点成对设置
接收传感器沿轮辋外侧同一圆周均匀分布，并与轮辋圆周孔密封连接。
各接收点获得对应胎内发射测点的位置变化，形成六个轮胎内侧形态样本。
图3展示轮辋外侧圆周上均匀布置的形态位置接收传感器。
查看高清原图 ↗轮胎与路面接触形成接地印迹并引起胎体受力变形
图4同时展示轮胎、轮辋、路面和接地印迹区。
轮胎受力后六组位置测点发生变化，连接各测点可模拟轮胎内侧形状。
图4展示轮胎受力接地时的路面和接地印迹区域。
查看高清原图 ↗内侧形态和磨损量用于查询温度—磨损—六分力实验表
不同磨损量和温度状态下的轮胎六项力由预先实验数据组织为标准表。
实时重建的内侧形态、厚度对应的磨损量和温度共同索引该表，输出Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mz。
图5展示实时受力、形态与厚度传感、内侧形状描绘、实验表查询和六分力输出。
查看高清原图 ↗成对圆周传感、形态重建、厚度补偿和状态查表形成测量链
六个形态位置样本描述轮胎内侧几何变化，超声波厚度信息用于区分不同磨损状态。
专利文本未给出可普遍采用的采样频率、温度范围、磨损阈值或六分力测量误差。
第二层阅读
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姚宗伟，杨宏飞，李学飞，毕秋实. 一种轮胎力学特性实时测量装置及其测量方法: CN 107817117 B[P]. 2023-10-27.
姚宗伟，杨宏飞，李学飞，毕秋实. (2023). 一种轮胎力学特性实时测量装置及其测量方法 (CN 107817117 B). China National Intellectual Property Administration.
[1] 姚宗伟，杨宏飞，李学飞，毕秋实, “一种轮胎力学特性实时测量装置及其测量方法,” 中国专利 CN 107817117 B, 2023-10-27.