在高效室内耐久性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】在高效室内耐久性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，无论如何，公共道路上公路法规允许的最大速度相对低(通常在50km/h和90km/h之间)。结果,试验的总平均速度很低(正常完全低于以现代试验台所能达到的标称性能)，因此如实再现室外试验的室内试验提供了普通的效率(更确切地说，未充分利用试验台，距离其标称性能水平有一定距离)。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供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；
[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；并且
[0010]图4是示意性地示出了在提高室内台试验的总效率的优化处理期间所执行的一些数学转换图。【具体实施方式】
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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)。
[0015]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。
[0016]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。
[0017]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。
[0018]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)。
[0019]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。
[0020]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)。
[0021 ] 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)，由测量单元3在沿着样本路线前进时存储的信息被处理，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。
[0022]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^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)。
[0023]利用车辆I的向前运动的纵向速度Vx数据,处理装置7通过确定车辆I的向前运动的纵向速度Vx的变化率(第一时间导数)来计算车辆I的纵向加速度Ax。
[0024]另外，利用存储在存储装置6中的车辆I的位置P数据，处理装置7确定车辆I在由两维坐标Χ、y (与纬度和经度对应)限定的平面中的轨迹T;换句话说，车辆I的轨迹T通过车辆I在由X、Y坐标限定的平面中的位置P的演化给出。接着，处理装置7通过简单的几何计算来计算车辆I的轨迹T的曲率半径(R)，然后基于向前运动(如前面描述那样校正)的纵向速度Vx和轨迹T的曲率半径(R)，通过如下方程式描述的简单的数学运算来计算车辆 I 的横向加速度(lateral acceleration) Ay:
[0025]Ay=Vx2/R
[0026]处理装置7通过将车辆I的质量M和车辆I的纵向加速度Ax相乘计算作用于车辆I上的纵向惯性力FIx，并且通过将车辆I的质量M和车辆I的纵向加速度Ax相乘计算作用于车辆I上的横向惯性力FIy，如下述方程式所述:
[0027]FIX=M*AX
[0028]FIy=M*Ay
[0029]根据优选实施方式，处理装置7基于第三坐标Z确定车辆I的海拔，基于车辆I的海拔的演化通过简单的几何计算来确定车辆I行进的道路的坡度，最终，基于车辆I行进的道路的坡度通过简单的几何计算确定作用于车辆I上的重力FG。换句话说，通过将作用于车辆I上的整个重力(等于质量M乘以重力加速度G)与车辆I行进的道路的坡度角度的正弦值相乘计算作用于车辆I上的重力FG。
[0030]根据优选的实施方式，处理装置7还确定作用于车辆I上的作为车辆I的向前运动的纵向速度Vx的函数的气动力FA ;气动力FA可通过使用具有试验确定参数的理论确定的方程式来计算，或者可以利用试验确定的表(典型地利用表的各点之间的插值)来计算。
[0031]最终,处理装置7通过代数叠加(algebraically adding)(即考虑正负号)纵向惯性力FIx (具有与减速或加速对应的正负号)、重力FG (具有与下降或上升对应的正负符号)和气动力FA (总是具有负号)，如下述方程式所述:
[0032]FX=FIX+FG+FA
[0033]反而，作用于车辆I上的整个横向力Fy被假定等于横向惯性力FIy，即不考虑非横向惯性力FIy的贡献。
[0034]在轮胎2之间分配作用于车辆I上的整个力Fx和Fy，即基于车辆I的几何特征(例如车辆I的质量的分布)和车辆I的悬架类型对每个轮胎2确定作用于车辆I上的整个力Fx和Fy的局部配额。
[0035]在上述运算的最后，已经计算出纵向速度Vx的时间演化、纵向力Fx的时间演化和横向力Fy的时间演化；这些时间演化可以直接用于引导试验台的致动器，从而以高精度模拟室外耐久性试验。
[0036]根据本发明，纵向速度Vx的时间演化、纵向力Fx的时间演化和横向力Fy的时间演化经受优化处理，以便提高室内台试验的总效率，同时维持关于室外耐久性试验的高模拟精度。
[0037]优化处理将纵向速度Vx和力Fx、Fy从时域t (即时间t的函数)转换到空域s (BP空间s的函数)，因此得到纵向速度Vx和力Fx、Fy。由于纵向速度Vx是已知的，空间s和时间之间存在的关系(B卩ds=dv.dt)被直接地确定,所以这种转换是简单且迅速的:
【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(I)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)的至少一个轮胎(2)上的惯性力(FIX，FIy)； 所述方法的特征在于还包括如下步骤: 将所述惯性力(FIx、FIy)和所述纵向速度(Vx)从时域转换到空域； 通过使用大于I的第一放大因子(Kv)在空域中放大所述纵向速度(Vx)； 通过使用大于I且大于或等于所述第一放大因子(Kv)的第二放大因子(Ks)对空间进行放大，并且相对于放大的空间对放大的纵向速度(Vx)和惯性力(FIx，FIy)重新采样；并且将重新采样的纵向速度(Vx)和重新采样的惯性力(FIX，FIy)从空域重新转换到时域。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二放大因子(ks)取决于所述第一放大因子(kv)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第二放大因子(ks)是所述第一放大因子(kv)的η次方，且指数η大于或等于2。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述第二放大因子(ks)是所述第一放大因子(kv)的平方。
5.根据权利要求1-4中的任一项所述的方法，其特征在于，所述第一放大因子(kv)在1.2-2.5之间的范围。
6.根据权利要求1-5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)的向前运动的纵向速度(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)； 基于向前运动的所述纵向速度(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)相乘来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)的所述纵向加速度(Ax)相乘来计算作用于所述车辆(I)的横向惯性力(FIy)。
7.根据权利要求6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，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(X、Y)限定的平面中被确定。
8.根据权利要求7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)的海拔的变化来确定所述车辆(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)。
9.根据权利要求6、7或8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)的向前运动的纵向速度(Vx)来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)。
10.根据权利要求6-9中的任一项所述的方法，其特征在于，由卫星定位装置(4)测量所述车辆(I)的向前运动的纵向速`度(Vx)和位置(P)。
【文档编号】G01M17/02GK103547900SQ201280024624
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2012年3月26日 优先权日:2011年3月25日
【发明者】M·朱斯蒂尼亚诺 申请人:株式会社普利司通