在室内耐久台试验期间应当施加于轮胎的应力的确定方法
【专利摘要】一种在室内耐久台试验期间应当施加于轮胎的应力的确定方法，该方法包括以下步骤：沿着样本路线驱动车辆（1）；测量车辆沿着样本路线的旅程期间的车辆（1）的纵向速度（Vx）和位置（P）的变化；并且基于车辆（1）的纵向速度（Vx）和位置（P）的变化，计算在车辆沿着样本路线的旅程期间作用于车辆（1）的惯性力（FIx，FIy）。
【专利说明】在室内耐久台试验期间应当施加于轮胎的应力的确定方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在室内耐久台试验期间应当施加于轮胎的应力的确定方法。
【背景技术】
[0002]由于台试验具有很低的成本(不必使用真的车辆和驾驶员)且提供了极其高的可重复性(施加于轮胎的应力以及诸如路面的温度的和特征等边界条件是已知的且易于调整)，因此利用试验台在室内进行了各种试验。试验台能够对轮胎施加各种应力，但是为了尽可能真实地提供台试验(即，尽可能地与道路上发生的情况类似)并且使得室内台试验能够比得上公共道路上的室外试验，有必要精确地知道在道路行驶期间轮胎承受的应力以便在试验台上再现该应力。为此，使用配备有测量和记录作用于轮胎的力的测量单元的车辆在公共道路上进行室外试验；在这种类型的室外试验结束时，测量单元已经记录了作用于轮胎的力的随时间变化的过程(course over time),且将该随时间变化的过程提供给台致动器，使其能够在室内台试验期间如实地再现。
[0003]为了减少室外试验的整个持续期(计划持续多个小时并且包括数百公里)并且为了确保室外试验在可重复的条件(明显地，尽可能在对公众开放的道路上)下执行，在室外试验期间，应当一直以公路法规所允许的最大速度驱动车辆。然而，主要由于对公众开放的道路上的交通，明显地不可能一直以公路法规允许的最大速度驱动车辆。因此，在公共道路上的室外试验期间作用于轮胎上的力的随时间变化过程还受到如下事实的影响:不是一直以公路法规允许的最大速度驱动车辆。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种用于在室内耐久台试验期间应当施加于轮胎的应力的确定方法，该方法克服上述的缺陷，特别地，该方法实施容易且便宜。
[0005]根据本发明，如在所附的权利要求中所述，提供了一种方法以确定在室内耐久台试验期间应当施加于轮胎的应力。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]现在将参照附图描述本发明，该附图示出了非限制性的实施方式，其中:
[0007]图1示意性地示出了配备有用于测量必要物理量的测量单元的车辆，该必要物理量用于随后估计作用于轮胎的力。
[0008]图2示意性地示出了图1的车辆行进的样本路线中的一段；并且
[0009]图3示意性地示出了使轮胎经受室内耐久性试验的试验台。
【具体实施方式】
[0010]在图1中，附图标记I表示配备有四个轮胎2的车辆的整体。
[0011]车辆I配备有用于测量必要物理量的测量单元3，该必要物理量用于随后估计作用于轮胎2上的力。由于测量单元3记录的信息，能够确定在室内耐久台试验期间应当施加于轮胎的应力(力)，从而以高精度模拟在对车辆交通开放的路上进行的相似的室外耐久性试验。也就是说，正如进一步所阐述的那样，通过处理测量单元3记录的信息，能够确定在室内的耐久台试验期间应当施加于轮胎的应力(力)的随时间变化的过程，从而使得轮胎经受在对交通开放的路上进行的相似的室外耐久性的试验中发生的相同的磨损。
[0012]测量单元3包括卫星定位装置4，该卫星定位装置4使用GPS标准实时测量车辆I的向前运动的纵向速度(longitudinal speed)Vx和车辆I的位置P。车辆I的位置P由具有三个相互垂直轴的三维参照系的三维坐标X、Y、Z限定；X和Y坐标与纬度和经度相对应且限定了平面，同时Z坐标提供了关于基准平面(典型地是海平面)的海拔。
[0013]另外，测量单元3包括配置于车辆中以捕获车辆I前方道路的相机5 (例如，相机5可以被设置成面对车辆I的挡风玻璃)。
[0014]最后，测量单元3包括:能够存储卫星定位装置4和相机5提供的数据的大容量存储装置6 (由硬盘和/或RAM存储器构成)；以及典型地由个人电脑构成的处理装置7，该处理装置7可以内部集成存储装置6。
[0015]现在将描述用于确定室内耐久台试验期间应当施加于轮胎的应力(力)从而以高精度模拟在对车辆交通开放的道路上进行的相似的室外耐久性试验的方法。
[0016]配备有测量单元3的车辆I用于进行期望在室内模拟的室外试验，且因此沿着在对车辆交通开放的道路上进行室外试验的样本路线行驶。
[0017]预先即在启动道路试验之前确定车辆I的质量M ;根据一个可能的实施方式，考虑到因燃料消耗(根据由电子发动机控制单元提供信息容易地估计)导致的降低，而使得车辆I的质量M能够不断地更新(即降低)。
[0018]在车辆I行驶时，卫星定位装置4实时地且以相对高的采样频率(典型地，至少几赫兹)提供由坐标X、Y、Z集合构成的车辆I的沿着样本路线的位置P和车辆I的向前运动的纵向速度Vx ;该数据以通常等于卫星定位装置4的采样频率且与卫星定位装置4的采样频率同步的存储频率循环地存储于存储装置6中。
[0019]另外，当车辆I行驶时，相机5实时提供车辆I前方道路的图像；这些图像的至少一部分以通常等于卫星定位装置4的采样频率且与卫星定位装置4的采样频率同步的存储频率循环存储于存储装置6中(采用该方法，每个存储的图像与图像被拍摄时的车辆I的对应的位置P相关联)。
[0020]一旦室外试验结束(更确切地，一旦沿着样本路线的旅程完成)，在沿着样本路线前进时由测量单元3存储的信息被处理，以确定在室内的耐久台试验期间应当施加于轮胎的应力(力)，从而以高精度模拟室外耐久性试验。
[0021]根据优选的实施方式，移动平均滤波器被应用于由卫星定位装置4提供的测量数据(特别地被应用于车辆I的向前运动的纵向速度火的测量)，以消除任何高频噪声(非常令人困扰，尤其是对时间求导)。
[0022]进行的第一个操作是校正车辆I的向前运动的纵向速度Vx以消除最大允许速度Vx_max (即公路法规允许的最大速度)和卫星定位装置4测量的纵向速度Vx之间的任何实质的(显著的)差异。
[0023]为了校正纵向速度Vx，整个样本路线优选地被分割为一系列的段，每段以单个最大允许速度Vx_max为特征(即，最大允许速度vx_max沿着整段相同)。路线被分割成的各段的尺寸(更确切地说是长度)通常以试验方式通过采用不同的尺寸进行各种试验并评估最终结果来确定。
[0024]对于样本路线中的每段，确定最大允许速度Vx_max (即公路法规允许的最大速度)，然后最大允许速度vx_max与卫星定位装置4测量的纵向速度Vx相比较。取决于该比较结果，与由卫星定位装置4测量的纵向速度Vx相等的纵向速度Vx，或者与由卫星定位装置4测量的纵向速度Vx不同的纵向速度Vx能够用于随后的处理(在下文中描述)。特别地，当测量的纵向速度Vx与最大允许速度Vx_max并不是显著地不同时，与由卫星定位装置4测量的纵向速度Vx相等的纵向速度Vx用于随后的处理(后面将描述);反而，当测量的纵向速度Vx与最大允许速度Vx_max显著地不同时，与卫星定位装置4测量的纵向速度Vx不同的纵向速度Vx(正常等于最大允许速度Vx_max)被用于随后的处理(后面将描述)。
[0025]对于样本路线中的每段，由卫星定位装置4测量的纵向速度Vx和最大允许速度Vx_max之间的比较可以采用逐点的方式进行，其中由卫星定位装置4测量的纵向速度Vx的单个值分别与最大允许速度Vx_max比较(然后如果具有显著不同的情况下，则分别校正)。换句话说，当测量的纵向速度Vx的单个值和最大允许速度Vx_max之间的差的绝对值比阈值(通常试验地确定且大约几km/h)大时，测量的纵向速度Vx的单个值被“消除”，且由通常与最大允许速度Vx_max相等的“正确”值代替。
[0026]可选地，对于样本路线中的每段，由卫星定位装置4测量的纵向速度Vx和最大允许速度Vx_max之间的比较可以采用合计的方式进行，其中一系列值(例如，考虑样本路线中的段的所有值)全部与最大允许速度vx_max的相比较(因此如果具有显著不同的情况下，考虑的所有的值进行校正)。在这种情况下，考虑的段的所有值被一起用于计算随后与阈值(通常试验地确定)相比较的相似性指数Ick的值。当相似性指数I?小于阈值时，保持由卫星定位装置4沿着考虑的路线段测量的纵向速度Vx且该纵向速度Vx被用于随后的处理(下面将描述)，而如果相似性指数I?大于阈值，那么由卫星定位装置4沿着考虑的路线段测量的所有纵向速度Vx被“消除”，且以通常与最大允许速度Vx_max相等的“正确”值来代替。换句话说，当相似性指数I?小于阈值时，沿着考虑的路线段的纵向速度Vx被假设与由卫星定位装置4测量的纵向速度Vx相等，而如果相似性指数Iai大于阈值时，那么沿着考虑的路线段的纵向速度Vx被假设与最大允许速度Vx_max相等(因此放弃由卫星定位装置4测量的纵向速度O。
[0027]根据可能的实施方式，利用如下方程式描述的均方差计算相似性指数Iai (在是模拟信号的情况下可应用第一个方程式，而在是数字信号的情况下可应用第二个方程式):
[0028]
【权利要求】
1.一种在室内耐久台试验期间应当施加于轮胎的应力的确定方法，所述方法包括如下步骤: 沿着样本路线驱动车辆(I); 测量当所述车辆沿着所述样本路线行进时所述车辆(I)的纵向速度(Vx)的变化和位置(P)的变化；并且 基于所述车辆(I)的纵向速度(Vx)的变化和位置(P)的变化，计算当所述车辆(I)沿着所述样本路线行进时作用于所述车辆(I)的惯性力(FIx，FIy)； 所述方法的特征在于还包括如下步骤: 确定沿着所述样本路线中的至少一段的最大允许速度(Vx_max); 比较测量的纵向速度(Vx)和所述最大允许速度(Vx_max);并且 当所述测量的纵向速度(Vx)与所述最大允许速度(Vx_max)显著地不同时，使用纵向速度(Vx)而不使用所述测量的纵向速度(Vx)来计算作用于所述车辆(I)上的所述惯性力(FIX，FIy)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤:将整个所述样本路线划分为一系列的段，每段具有一个最大允许速度(Vx_max)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤:当所述测量的纵向速度(Vx)与所述最大允许速度(vx_max)显著地不同时，使用与所述最大允许速度(Vrax)相等的纵向速度(Vx)来计算作用于所述车辆(I)上的所述惯性力(FIX，FIy)。`
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤:当所述测量的纵向速度(Vx)和所述最大允许速度(Vx_max)之间的绝对差大于预定的第一阈值时，认为所述测量的纵向速度(Vx)逐点地与所述最大允许速度(Vx_max)显著地不同。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括必要时对所述测量的纵向速度(Vx)进行逐点校正的步骤。
6.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤:当沿着整段计算的所述测量的纵向速度(Vx)和所述最大允许速度(vx_max)之间均方差大于预定的第二阈值时，认为沿着所述样本路线的整段，所述测量的纵向速度(Vx)与所述最大允许速度(vx_max)显著地不同。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括必要时沿着所述样本路线的整段校正所述测量的纵向速度(Vx)的步骤。
8.根据权利要求1-7中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤:基于所述车辆(I)的所述位置(P)并且利用指示公路法规速度限制的路线图来确定所述样本路线中的每段的最大允许速度(Vx_max)。
9.根据权利要求1-8中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤: 获取当所述车辆(I)沿着所述样本路线行进时所述车辆(I)的前方道路的图像； 识别所述车辆(I)的前方道路的图像中的公路法规速度限制标记；并且 基于所述公路法规速度限制标记确定所述样本路线中的每段的所述最大允许速度(Vx-max ) ?
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在冲突时，速度限制标记的优先级高于路线图中的速度限制信息。
11.根据权利要求1-10中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤: 通过计算所述车辆(I)的纵向速度(Vx)的变化率来确定所述车辆(I)的纵向加速度(Ax)； 基于所述车辆(I)的位置(P)的变化来确定所述车辆(I)的轨迹(T)； 确定所述车辆(I)的轨迹(T)的曲率半径(R)； 基于纵向速度(Vx)和所述轨迹(T)的曲率半径(R)计算所述车辆(I)的横向加速度(Ay); 通过将所述车辆(I)的质量(M)和所述车辆(I)的纵向加速度(Ax)相乘计算作用于所述车辆(I)的纵向惯性力(FIx);并且 通过将所述车辆(I)的质量(M)和所述车辆(I)的纵向加速度(Ax)相乘计算作用于所述车辆(I)的横向惯性力(FIy)。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述车辆(I)的位置(P)由三维坐标(X、Y、Z)限定，并且所述车辆(I)的轨迹(T)在由与纬度和经度对应的二维坐标(Χ、Υ)限定的平面中被确定。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤: 基于第三坐标(Z)确定所述车辆(I)的海拔； 基于所述车辆(I)的海拔的变化，确定所述车辆(I)行进的道路的坡度； 基于所述车辆(I)行进的道路的坡度，确定作用于所述车辆(I)的重力(FG);并且 代数叠加所述重力(FG)和所述纵向惯性力(FIX)。
14.根据权利要求11、12或13所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤: 基于所述车辆(I)的纵向速度(Vx)，确定作用于所述车辆(I)的气动力(FA);并且 代数叠加所述气动力(FA)和所述纵向惯性力(FIX)。
15.根据权利要求11-14中的任一项所述的方法，其特征在于，通过卫星定位装置(4)测量所述车辆(I)的纵向速度(Vx)和位置(P)。
【文档编号】G01M17/02GK103562699SQ201280024465
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2012年3月26日 优先权日:2011年3月24日
【发明者】M·A·玛吉 申请人:株式会社普利司通