用于动态确定轮胎纵向力的方法与流程

本发明涉及用于动态确定轮胎纵向力的方法。

常用于确定在轮胎与地面之间接触区内出现的轮胎纵向力的方法大多基于在驱动系中出现的转矩比的评估。这样的评估是复杂的且只能与驱动轮相关地实现。

因此，本发明的任务是说明前言所述类型的方法，它容许不仅在驱动轮上、也在自由转动轮上易于执行地确定轮胎纵向力。

该任务通过一种具有权利要求1的特征的方法完成。

在用于动态确定轮胎纵向力的方法中，借助设于轮胎胎圈中的加速度记录仪确定一个表征在轮胎胎圈内出现的加速度的轮胎加速度大小，其中借助处理器单元自所确定的轮胎加速度大小确定在轮胎接地面切入点与加速度顶点之间的第一时间间距或角度间距和在加速度顶点与轮胎接地面出离点之间的第二时间间距或角度间距，其中，由处理器单元从在两个时间间距或角度间距之间获得的对称偏移推断表征轮胎纵向力的轮胎纵向力参数的数值和/或方向。

本发明的方法利用以下事实，充气轮胎例如不是像在刚性圆柱体时那样以一条线接触地面，而是在与压缩相关出现的接触面的区域中，所谓的轮胎接地面。在此情况下，在轮胎接地面中进行将沿纵向和横向作用的轮胎力传递至地面。在与旋转相关的轮胎接地面经过时，轮胎半径在轮胎接地面切入点处缩小，随后其在轮胎接地面的末端在轮胎接地面出离点处又处于其初始公称半径。这在轮胎接地面中造成周向作用的(切向)力。本发明已发现从外侧突显的力变化反而导致与两个时间间隔或角度间隔的对称性相关地偏移的轮胎接地面。这样的力比变化例如出现在车轮加速或减速时，还有因为轮胎接地面和地面之间的滚阻力。

因此，由处理器单元依据轮胎加速度大小动态地、即通过轮胎或轮胎接地面的动态特性所确定的轮胎纵向力参数一般以在轮胎上出现的驱动力和制动力以及其滚阻力为特点。后者表现为也在要确定的轮胎纵向力参数中体现出来的相应滚阻力。

对称偏移的获得通过将两个时间间距但或者两个角度间距相比较进行。后者具有以下优点，对称偏移与轮胎转动速度相关。根据所获得的对称偏移的方向或正负，可以直接推断出在轮胎上存在加速力或减速力。

由从属权利要求中得到本发明方法的其它有利设计。

一般，该轮胎纵向力参数由处理器单元依据所用轮胎类型专属的对照表被确定，在这里，在对照表中可以根据经验将用于对称偏移的许多预定值与各自对应的用于轮胎纵向力参数的值逻辑关联。为了改善数据质量而可以想到，该对照表由处理器单元根据与轮胎充气压力和/或轮胎温度相关的信息被修改。因为这两个大小本身直接影响到轮胎胎圈的设计。

如前所述，所确定的轮胎纵向力参数一般不进包含与在轮胎滚动时出现的滚阻力相关的部分，也包含这种归结于车辆的驱动力或制动力的部分。为了能就此作出明确的分配，可以首先为了识别滚阻力而确定相应的轮胎滚阻力参数。其确定由处理器单元基于在无驱动力或无制动力的行驶状态中所确定的轮胎纵向力参数来执行。车辆是否处于这种行驶状态可以由处理器单元容易地从所属的驱动系统或制动系统的工作状态中推导出。

在此情况下，轮胎滚阻力参数的确定可以由处理器单元每次在识别出这种无驱动力或无制动力的行驶状态时执行，从而总是提供与各自地面状况相关的实际值。

轮胎加速度大小可以从加速度记录仪侧尤其以在轮胎胎圈中切向作用的或径向作用的加速度为特点。也可以想到由处理器单元基于在与转动相关的轮胎胎圈经过时所造成的半径变化分析轮胎转动速度的变化，并将其考虑用于表征轮胎加速度大小。为此可采用由加速度记录仪包含的惯性测量单元。

另外，该轮胎加速度大小可被无线提供给加速度记录仪侧的处理器单元。另外，轮胎类型信息如轮胎充气压力和/或轮胎温度可被一起传输以将其考虑用于选择所用轮胎类型专属的对照表或其修改。无线传输可借助蓝牙应答器或rfid应答器进行。关于轮胎类型的说明在此被存在配属于蓝牙应答器或rfid应答器的存储单元中，而充气压力和/或轮胎温度依靠传感器提供。

以下，结合附图来详述根据本发明的方法。在此情况下，一致的或就其功能而言相似的零部件用相同的附图标记表示，其中：

图1示出举例所示的在此执行本发明方法的车辆环境，

图2示出出现在自由转动的车轮上的轮胎接地面，

图3示出在加速驱动力的附加作用下出现的轮胎接地面，和

图4以流程图形式示出本发明方法的实施例。

图1示出举例所示的在此执行本发明的用于动态确定轮胎纵向力的方法的车辆环境。

如图1示意性所示的车辆环境10是农用拖拉机12，其具有可转向的前轮14以及借助内燃机16被驱动的后轮18。前轮14在这种情况下被设计成自由转动，但或者它们也可以通过mfwd变速器(mfwd：机械式前轮驱动)与农用拖拉机12的内燃机16驱动连接。

另外，设有处理器单元20，它是农用拖拉机12的仅由can数据总线22表示的控制器架构的组成部分。处理器单元20与蓝牙接收器或rfid接收器24、wlan接口26以及安装在司机室28内的操作单元30相连。

嵌入后轮或前轮14、18的各自轮胎胎圈32、34中的数据采集单元36、38分别具有加速度记录仪40、充气压力传感器42以及温度传感器44。另外，设有存储单元46，在存储单元中存有对轮胎类型的说明。或者，它也可以通过wlan接口26在中央数据服务器48中被调用。由数据采集单元38以及存储单元46或中央数据服务器48提供的信息被供给蓝牙应答器或rfid应答器50，其建立与农用拖拉机12的蓝牙接收器或rfid接收器24的数据交换通信52。数据采集单元36、38通过由蓝牙应答器或rfid应答器50包含的天线54自蓝牙接收器或rfid接收器24被以感应方式供应电流。或者，它配备有或许可更换的(锂)电池或利用车轮运动的发电机。

在图2中还示出出现在自由转动的车轮上的轮胎接地面。

在这种情况下，术语车轮“自由转动”是指其没有驱动力或制动力，此时所属轮胎因此只处于滚动所出现的滚阻力的作用下。

属于农用拖拉机12的前轮或后轮14、18的轮胎56具有公称半径r＝rnenn。从图2中的视图起，轮胎56与农用拖拉机12的当前行驶方向58一致地逆时针转动。在车轮支承力的作用下，轮胎56在接触面60区域中被压缩。接触面60形成轮胎接地面62。在与转动相关的轮胎接地面62经过时，轮胎半径r在轮胎接地面切入点64处缩小直至最小值rmin，随后它在轮胎接地面62的末端在轮胎接地面出离点66处又处于其最初公称半径rnenn。

被嵌入轮胎胎圈32、34中的加速度记录仪40确定在此出现的呈轮胎加速度大小形式的加速度。例如该轮胎加速度大小表征由加速度记录仪40检测到的径向作用的加速度。

在图2的曲线图中重现了在周期为t的一整圈车轮转动范围内的轮胎加速度大小相对于重力加速度g的典型变化曲线。据此，在轮胎接地面切入点64和轮胎接地面出离点44处分别出现清楚的加速度峰值68和70。在轮胎接地面62外，轮胎加速度大小经过一个加速度顶点72。在轮胎接地面切入点64、轮胎接地面出离点66和加速度顶点72之间出现第一时间间距t1、第二时间间距t2和第三时间间距t3或第一角度间距第二角度间距第三角度间距

在轮胎56完全无力的状态下，在轮胎接地面切入点64与加速度顶点72之间的第一时间间距t1或角度间距与在加速度顶点72与轮胎接地面出离点66之间的第二时间间距t2或角度间距相同。加速度顶点72与此相应地具有在加速度峰值69和70之间的中心位置a。如果周向作用的力在轮胎接地面62中作用，在此是由轮胎56的滚阻力得到的滚阻力fr，则这导致在两个时间间距t1、t2或两个角度间距之间的对称偏移。加速度顶点72于是处于与当前行驶方向58反向错开的位置b，t1>t2或这基于滚阻力fr作用，其以迟滞方式反作用于轮胎接地面62的与转动相关的行进经过。

图3示出在加速驱动力的附加作用下的轮胎接地面特性。

驱动力fa在相反的方向上与滚阻力fr叠加，这根据图3的曲线图导致加速度顶点72回移到一个位置c，t′1>t1>t2或而如果(未示出)减速制动力作用于轮胎接地面62，则进行加速度顶点72的反向偏移。

出现在轮胎56上的驱动力或制动力及滚阻力是在轮胎接地面62中作用的轮胎纵向力。它们以下由要借助本发明方法确定的轮胎纵向力参数表征。

图4以流程图形式示出本发明方法的一个实施例。

在处理器单元20中运行的方法在启动步骤100中在农用拖拉机12投入使用时但或者由人工通过操作单元30来启动。

接着，在第一主要步骤102中，在加速速度记录仪40侧的轮胎加速度大小通过一个或多个整圈车轮旋转或周期t被求出并由处理器单元20被分析以确定在轮胎接地面切入点64与加速度顶点72之间的第一时间间距t1或角度间距和在加速度顶点72与轮胎接地面出离点66之间的第二时间间距t2或角度间距轮胎接地面切入点64和轮胎接地面出离点66在此以明确的方式通过两个加速度峰值68和70得到(为此见图2或图3)。

为了获得彼此相似的用于时间间距t1、t2的值，它们由处理器单元20基于用传感器测得的车轮转数被标准化至一致的轮胎转动速度。这样的标准化可以在采用角度间距时避开。它们最后通过与用传感器测得的车轮转数相关的轮胎转动速度的时间积分得到。

在第二主要步骤104中，由处理器单元20确定在两个时间间距t1、t2或角度间距之间出现的对称偏移。这通过确定在第一和第二时间间距t1、t2或角度间距之间出现的偏差t1-t2或进行。

基于所用轮胎类型专属的对照表，处理器单元20随后确定轮胎纵向力参数的数值和/或方向，其中在对照表中根据经验将多个对称偏移用预定值与轮胎纵向力参数用各自对应值逻辑关联。为了改善数据质量，处理器单元20根据关于轮胎56充气压力和/或轮胎温度的信息修改对照表。相关信息在充气压力传感器42或温度传感器44侧通过处理器单元20的数据交换通信52来提供。

这种所确定的轮胎纵向力参数一般不仅包含与滚阻力相关的部分，也包含这种归结于农用拖拉机12的驱动力或制动力的部分。为了就此能作出明确对应分配，首先确定相应的轮胎滚阻力参数以识别滚阻力。这通过在第三主要步骤106中的轮胎纵向力参数的重新确定来进行，确切说每次都是在由处理器单元20依据所属的驱动系统或制动系统的工作状态发现农用拖拉机12处于无驱动力或无制动力的行驶状态中时。通过这种方式，总是提供与各自地面状况相关的用于轮胎滚阻力参数的实际值。

在第四主要步骤108中，由处理器单元20提供与由轮胎滚阻力参数体现的滚阻力相关所解决的轮胎纵向力参数。基于此，可以直接推断作用于轮胎56的驱动力或制动力。

例如滚阻力参数还有与之相关所解决的轮胎纵向力参数在第五主要步骤110中被用在农用拖拉机12的驱动管理系统范围内。这尤其可以用于农用拖拉机12在耕田等时的牵引力优化。

随后，本发明方法在下一个结束步骤112中结束。