在高效室內(nèi)耐久性試驗期間應當施加于輪胎的應力的確定方法
【專利摘要】一種在室內(nèi)耐久臺試驗期間應當施加于輪胎的應力的確定方法，該方法包括以下步驟：沿著樣本路線驅(qū)動車輛（1）；測量車輛沿著樣本路線的旅程期間的車輛（1）的縱向速度（Vx）和位置（P）的變化；并且基于車輛（1）的縱向速度（Vx）和位置（P）的變化，計算在車輛沿著樣本路線的旅程期間作用于車輛（1）的慣性力（FIx，F(xiàn)Iy）。
【專利說明】在高效室內(nèi)耐久性試驗期間應當施加于輪胎的應力的確定方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在室內(nèi)耐久臺試驗期間應當施加于輪胎的應力的確定方法。
【背景技術】
[0002]由于臺試驗具有很低的成本(不必使用真的車輛和駕駛員)且提供了極其高的可重復性(施加于輪胎的應力以及諸如路面的溫度的和特征等邊界條件是已知的且易于調(diào)整)，因此利用試驗臺在室內(nèi)進行了各種試驗。試驗臺能夠?qū)喬ナ┘痈鞣N應力，但是為了盡可能真實地提供臺試驗(即，盡可能地與道路上發(fā)生的情況類似)并且使得室內(nèi)臺試驗能夠比得上公共道路上的室外試驗，有必要精確地知道在道路行駛期間輪胎承受的應力以便在試驗臺上再現(xiàn)該應力。為此，使用配備有測量和記錄作用于輪胎的力的測量單元的車輛在公共道路上進行室外試驗；在這種類型的室外試驗結束時，測量單元已經(jīng)記錄了作用于輪胎的力的隨時間變化的過程(course over time),且將該隨時間變化的過程提供給臺致動器，使其能夠在室內(nèi)臺試驗期間如實地再現(xiàn)。
[0003]為了減少室外試驗的整個持續(xù)期(計劃持續(xù)多個小時并且包括數(shù)百公里)并且為了確保室外試驗在可重復的條件(明顯地，盡可能在對公眾開放的道路上)下執(zhí)行，在室外試驗期間，應當一直以公路法規(guī)所允許的最大速度驅(qū)動車輛。然而，無論如何，公共道路上公路法規(guī)允許的最大速度相對低(通常在50km/h和90km/h之間)。結果,試驗的總平均速度很低(正常完全低于以現(xiàn)代試驗臺所能達到的標稱性能)，因此如實再現(xiàn)室外試驗的室內(nèi)試驗提供了普通的效率(更確切地說，未充分利用試驗臺，距離其標稱性能水平有一定距離)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種在室內(nèi)耐久臺試驗期間應當施加于輪胎的應力的確定方法，該方法克服上述的缺陷，特別地，該方法實施容易且便宜。
[0005]根據(jù)本發(fā)明，如在所附的權利要求中所述，提供了一種方法以確定在室內(nèi)耐久臺試驗期間應當施加于輪胎的應力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]現(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明，該附圖示出了非限制性的實施方式，其中:
[0007]圖1示意性地示出了配備有用于測量必要物理量的測量單元的車輛，該必要物理量用于隨后估計作用于輪胎的力；
[0008]圖2示意性地示出了圖1的車輛行進的樣本路線中的一段；
[0009]圖3示意性地示出了使輪胎經(jīng)受室內(nèi)耐久性試驗的試驗臺；并且
[0010]圖4是示意性地示出了在提高室內(nèi)臺試驗的總效率的優(yōu)化處理期間所執(zhí)行的一些數(shù)學轉(zhuǎn)換圖。【具體實施方式】
[0011]在圖1中，附圖標記I表示配備有四個輪胎2的車輛的整體。
[0012]車輛I配備有用于測量必要物理量的測量單元3，該必要物理量用于隨后估計作用于輪胎2上的力。由于測量單元3記錄的信息，能夠確定在室內(nèi)耐久臺試驗期間應當施加于輪胎的應力(力)，從而以高精度模擬在對車輛交通開放的路上進行的相似的室外耐久性試驗。也就是說，正如進一步所闡述的那樣，通過處理測量單元3記錄的信息，能夠確定在室內(nèi)的耐久臺試驗期間應當施加于輪胎的應力(力)的隨時間變化的過程，從而使得輪胎經(jīng)受在對交通開放的路上進行的相似的室外耐久性的試驗中發(fā)生的相同的磨損。
[0013]測量單元3包括衛(wèi)星定位裝置4，該衛(wèi)星定位裝置4使用GPS標準實時測量車輛I的向前運動的縱向速度(longitudinal speed)Vx和車輛I的位置P。車輛I的位置P由具有三個相互垂直軸的三維參照系的三維坐標X、Y、Z限定；X和Y坐標與緯度和經(jīng)度相對應且限定了平面，同時Z坐標提供了關于基準平面(典型地是海平面)的海拔。
[0014]另外，測量單元3包括配置于車輛中以捕獲車輛I前方道路的相機5 (例如，相機5可以被設置成面對車輛I的擋風玻璃)。
[0015]最后，測量單元3包括:能夠存儲衛(wèi)星定位裝置4和相機5提供的數(shù)據(jù)的大容量存儲裝置6 (由硬盤和/或RAM存儲器構成)；以及典型地由個人電腦構成的處理裝置7，該處理裝置7可以內(nèi)部集成存儲裝置6。
[0016]現(xiàn)在將描述用于確定室內(nèi)耐久臺試驗期間應當施加于輪胎的應力(力)從而以高精度模擬在對車輛交通開放的道路上進行的相似的室外耐久性試驗的方法。
[0017]配備有測量單元3的車輛I用于進行期望在室內(nèi)模擬的室外試驗，且因此沿著在對車輛交通開放的道路上進行室外試驗的樣本路線行駛。
[0018]預先即在啟動道路試驗之前確定車輛I的質(zhì)量M ;根據(jù)一個可能的實施方式，考慮到因燃料消耗(根據(jù)由電子發(fā)動機控制單元提供信息容易地估計)導致的降低，而使得車輛I的質(zhì)量M能夠不斷地更新(即降低)。
[0019]在車輛I行駛時，衛(wèi)星定位裝置4實時地且以相對高的采樣頻率(典型地，至少幾赫茲)提供由坐標X、Y、Z集合構成的車輛I的沿著樣本路線的位置P和車輛I的向前運動的縱向速度Vx ;該數(shù)據(jù)以通常等于衛(wèi)星定位裝置4的采樣頻率且與衛(wèi)星定位裝置4的采樣頻率同步的存儲頻率循環(huán)地存儲于存儲裝置6中。
[0020]另外，當車輛I行駛時，相機5實時提供車輛I前方道路的圖像；這些圖像的至少一部分以通常等于衛(wèi)星定位裝置4的采樣頻率且與衛(wèi)星定位裝置4的采樣頻率同步的存儲頻率循環(huán)存儲于存儲裝置6中(采用該方法，每個存儲的圖像與圖像被拍攝時的車輛I的對應的位置P相關聯(lián))。
[0021 ] 一旦室外試驗結束(更確切地，一旦沿著樣本路線的旅程完成)，由測量單元3在沿著樣本路線前進時存儲的信息被處理，以確定在室內(nèi)的耐久臺試驗期間應當施加于輪胎的應力(力)，從而以高精度模擬室外耐久性試驗。
[0022]根據(jù)優(yōu)選的實施方式，移動平均濾波器被應用于由衛(wèi)星定位裝置4提供的測量數(shù)據(jù)(特別地被應用于車輛I的向前運動的縱向速度^的測量)，以消除任何高頻噪聲(非常令人困擾，尤其是對時間求導)。
[0023]利用車輛I的向前運動的縱向速度Vx數(shù)據(jù),處理裝置7通過確定車輛I的向前運動的縱向速度Vx的變化率(第一時間導數(shù))來計算車輛I的縱向加速度Ax。
[0024]另外，利用存儲在存儲裝置6中的車輛I的位置P數(shù)據(jù)，處理裝置7確定車輛I在由兩維坐標Χ、y (與緯度和經(jīng)度對應)限定的平面中的軌跡T;換句話說，車輛I的軌跡T通過車輛I在由X、Y坐標限定的平面中的位置P的演化給出。接著，處理裝置7通過簡單的幾何計算來計算車輛I的軌跡T的曲率半徑(R)，然后基于向前運動(如前面描述那樣校正)的縱向速度Vx和軌跡T的曲率半徑(R)，通過如下方程式描述的簡單的數(shù)學運算來計算車輛 I 的橫向加速度(lateral acceleration) Ay:
[0025]Ay=Vx2/R
[0026]處理裝置7通過將車輛I的質(zhì)量M和車輛I的縱向加速度Ax相乘計算作用于車輛I上的縱向慣性力FIx，并且通過將車輛I的質(zhì)量M和車輛I的縱向加速度Ax相乘計算作用于車輛I上的橫向慣性力FIy，如下述方程式所述:
[0027]FIX=M*AX
[0028]FIy=M*Ay
[0029]根據(jù)優(yōu)選實施方式，處理裝置7基于第三坐標Z確定車輛I的海拔，基于車輛I的海拔的演化通過簡單的幾何計算來確定車輛I行進的道路的坡度，最終，基于車輛I行進的道路的坡度通過簡單的幾何計算確定作用于車輛I上的重力FG。換句話說，通過將作用于車輛I上的整個重力(等于質(zhì)量M乘以重力加速度G)與車輛I行進的道路的坡度角度的正弦值相乘計算作用于車輛I上的重力FG。
[0030]根據(jù)優(yōu)選的實施方式，處理裝置7還確定作用于車輛I上的作為車輛I的向前運動的縱向速度Vx的函數(shù)的氣動力FA ;氣動力FA可通過使用具有試驗確定參數(shù)的理論確定的方程式來計算，或者可以利用試驗確定的表(典型地利用表的各點之間的插值)來計算。
[0031]最終,處理裝置7通過代數(shù)疊加(algebraically adding)(即考慮正負號)縱向慣性力FIx (具有與減速或加速對應的正負號)、重力FG (具有與下降或上升對應的正負符號)和氣動力FA (總是具有負號)，如下述方程式所述:
[0032]FX=FIX+FG+FA
[0033]反而，作用于車輛I上的整個橫向力Fy被假定等于橫向慣性力FIy，即不考慮非橫向慣性力FIy的貢獻。
[0034]在輪胎2之間分配作用于車輛I上的整個力Fx和Fy，即基于車輛I的幾何特征(例如車輛I的質(zhì)量的分布)和車輛I的懸架類型對每個輪胎2確定作用于車輛I上的整個力Fx和Fy的局部配額。
[0035]在上述運算的最后，已經(jīng)計算出縱向速度Vx的時間演化、縱向力Fx的時間演化和橫向力Fy的時間演化；這些時間演化可以直接用于引導試驗臺的致動器，從而以高精度模擬室外耐久性試驗。
[0036]根據(jù)本發(fā)明，縱向速度Vx的時間演化、縱向力Fx的時間演化和橫向力Fy的時間演化經(jīng)受優(yōu)化處理，以便提高室內(nèi)臺試驗的總效率，同時維持關于室外耐久性試驗的高模擬精度。
[0037]優(yōu)化處理將縱向速度Vx和力Fx、Fy從時域t (即時間t的函數(shù))轉(zhuǎn)換到空域s (BP空間s的函數(shù))，因此得到縱向速度Vx和力Fx、Fy。由于縱向速度Vx是已知的，空間s和時間之間存在的關系(B卩ds=dv.dt)被直接地確定,所以這種轉(zhuǎn)換是簡單且迅速的:
【權利要求】
1.一種在室內(nèi)耐久臺試驗期間應當施加于輪胎的應力的確定方法，所述方法包括如下步驟: 沿著樣本路線驅(qū)動車輛(I); 測量當所述車輛(I)沿著所述樣本路線行進時所述車輛(I)的縱向速度(Vx)的變化和位置(P)的變化；并且 基于所述車輛(I)的縱向速度(Vx)的變化和位置(P)的變化，計算當所述車輛(I)沿著所述樣本路線行進時作用于所述車輛(I)的至少一個輪胎(2)上的慣性力(FIX，F(xiàn)Iy)； 所述方法的特征在于還包括如下步驟: 將所述慣性力(FIx、FIy)和所述縱向速度(Vx)從時域轉(zhuǎn)換到空域； 通過使用大于I的第一放大因子(Kv)在空域中放大所述縱向速度(Vx)； 通過使用大于I且大于或等于所述第一放大因子(Kv)的第二放大因子(Ks)對空間進行放大，并且相對于放大的空間對放大的縱向速度(Vx)和慣性力(FIx，F(xiàn)Iy)重新采樣；并且將重新采樣的縱向速度(Vx)和重新采樣的慣性力(FIX，F(xiàn)Iy)從空域重新轉(zhuǎn)換到時域。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二放大因子(ks)取決于所述第一放大因子(kv)。
3.根據(jù)權利要求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，且指數(shù)η大于或等于2。
4.根據(jù)權利要求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.根據(jù)權利要求1-4中的任一項所述的方法，其特征在于，所述第一放大因子(kv)在1.2-2.5之間的范圍。
6.根據(jù)權利要求1-5中的任一項所述的方法，其特征在于，所述方法還包括如下步驟: 通過計算所述車輛(I)的向前運動的縱向速度(Vx)的變化率來確定所述車輛(I)的縱向加速度(Ax)； 基于所述車輛(I)的位置(P)的變化來確定所述車輛(I)的軌跡(T)； 確定所述車輛(I)的軌跡(T)的曲率半徑(R)； 基于向前運動的所述縱向速度(Vx)和所述軌跡(T)的曲率半徑(R)計算所述車輛(I)的橫向加速度(Ay)； 通過將所述車輛(I)的質(zhì)量(M)和所述車輛(I)的縱向加速度(Ax)相乘來計算作用于所述車輛(I)的縱向慣性力(FIx);并且 通過將所述車輛(I)的質(zhì)量(M)和所述車輛(I)的所述縱向加速度(Ax)相乘來計算作用于所述車輛(I)的橫向慣性力(FIy)。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，所述車輛(I)的位置(P)由三維坐標(X、Y、z)限定，且所述車輛(I)的軌跡(T)在由與緯度和經(jīng)度對應的二維坐標(X、Y)限定的平面中被確定。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法還包括如下步驟: 基于第三坐標(Z)確定所述車輛(I)的海拔； 基于所述車輛(I)的海拔的變化來確定所述車輛(I)行進的道路的坡度； 基于所述車輛(I)行進的道路的坡度，確定作用于所述車輛(I)的重力(FG);并且代數(shù)疊加所述重力(FG)和所述縱向慣性力(FIX)。
9.根據(jù)權利要求6、7或8所述的方法，其特征在于，所述方法還包括如下步驟: 基于所述車輛(I)的向前運動的縱向速度(Vx)來確定作用于所述車輛(I)的氣動力(FA);并且 代數(shù)疊加所述氣動力(FA)和所述縱向慣性力(FIX)。
10.根據(jù)權利要求6-9中的任一項所述的方法，其特征在于，由衛(wèi)星定位裝置(4)測量所述車輛(I)的向前運動的縱向速`度(Vx)和位置(P)。
【文檔編號】G01M17/02GK103547900SQ201280024624
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2012年3月26日 優(yōu)先權日:2011年3月25日
【發(fā)明者】M·朱斯蒂尼亞諾 申請人:株式會社普利司通