專(zhuān)利名稱(chēng)：通過(guò)輪胎胎圈內(nèi)的應(yīng)力測(cè)量最大抓著力系數(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在路面車(chē)輛在路面上的抓著力的評(píng)估。尤其涉及在路面和車(chē)輪之間的抓著力特性的確定，其中上述車(chē)輪在路面上滾動(dòng)并裝配有諸如充氣輪胎或非充氣彈性輪胎之類(lèi)的彈性輪胎。
本發(fā)明還涉及各種電子輔助設(shè)備，這些電子輔助設(shè)備例如用于車(chē)輛剎車(chē)的防抱死控制或驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的防滑控制、控制車(chē)輛軌跡或者其它形式的控制或監(jiān)控例如輪胎壓力。已知這些設(shè)備通過(guò)計(jì)算重新構(gòu)建在路面上輪胎的抓著力系數(shù)(μ)，而不執(zhí)行抓著力系數(shù)的測(cè)量或在輪胎與地面接觸中產(chǎn)生力的測(cè)量。即使這些設(shè)備提供了明顯的輔助作用和附加的安全性，它們的操作會(huì)極大得益于使用測(cè)量數(shù)值或者從操作過(guò)程中在輪胎上執(zhí)行的實(shí)際測(cè)量中評(píng)估的數(shù)值。
基于此原因，本發(fā)明的目的是提供一種評(píng)定車(chē)輛更確切說(shuō)是車(chē)輛的車(chē)輪或輪胎或彈性輪胎在路面上的抓著力的方法，這些術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明的上下文視為等同的。尤其涉及在路面和車(chē)輪之間的抓著力特性的確定，其中上述車(chē)輪在路面上滾動(dòng)并裝配有諸如充氣輪胎或非充氣彈性輪胎之類(lèi)的彈性輪胎。
因此上述的各種電子輔助設(shè)備將會(huì)得益于附著條件的“實(shí)時(shí)”指示，而上述附著條件容易影響車(chē)輛的操縱，尤其是當(dāng)由于驅(qū)動(dòng)力或剎車(chē)力或者由于運(yùn)動(dòng)方向的改變而使車(chē)輛經(jīng)歷加速時(shí)更是如此。本發(fā)明目的是提供一種有效獲得這個(gè)的方法。
在下文中，“最大抓著力潛能”指最大切向力(橫向或縱向或者兩者組合)和車(chē)輪受到的法向力之間的比率。在文中，這也由術(shù)語(yǔ)“最大抓著力系數(shù)”或者字母μ示出。
“全部力”指施加給車(chē)輪中心的力Fx、Fy和Fz的三個(gè)分量，以及圍繞軸Z的自對(duì)齊扭矩N。
對(duì)于評(píng)估最大抓著力潛能，尤其是在滑動(dòng)條件下，建議輪胎的胎面或者胎面的某些特定適合的部件裝配有傳感器，這些傳感器用于測(cè)量或評(píng)估局部產(chǎn)生的力。盡管高度期望，然而這些方法具有某些固有的困難。實(shí)際上，難于確保在輪胎該區(qū)域的傳感器的正確操作，尤其是當(dāng)在輪胎整個(gè)壽命中存在胎面磨損時(shí)更是如此。而且，由這些傳感器提供的上述評(píng)估是局部的并且對(duì)路面條件敏感。
而且，雖然實(shí)際意圖是評(píng)估車(chē)輪的最大抓著力潛能，但這依然保持從測(cè)量的局部潛能中來(lái)確定。
此處詳細(xì)描述的本發(fā)明不同于這些局部的方法。本發(fā)明建議使用由輪胎的全部變形產(chǎn)生的應(yīng)力的測(cè)量，以便獲得關(guān)于在地面上車(chē)輪的最大抓著力潛能的信息。實(shí)際上，當(dāng)輪胎受到約束(constrain)時(shí)，在接觸區(qū)施加的力的施加點(diǎn)依賴(lài)于最大抓著力系數(shù)和其它的事物，因此只要在路面上車(chē)輪的一部分接觸區(qū)滑動(dòng)，對(duì)切向力的作用在取決于抓著力系數(shù)的水平上飽和。輪胎的變形本身對(duì)施加點(diǎn)的移動(dòng)是敏感的。特定地，這些變形在胎圈內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力。對(duì)施加力敏感的這些應(yīng)力也對(duì)在接觸區(qū)內(nèi)力的施加點(diǎn)的移動(dòng)敏感。
所建議的方法使用在輪胎的特定方位角測(cè)量胎圈內(nèi)的應(yīng)力，以便允許評(píng)估最大抓著力系數(shù)。
為了獲得μ的良好評(píng)估，該方法需要在接觸區(qū)域存在滑動(dòng)區(qū)，該滑動(dòng)區(qū)通過(guò)輪胎的專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)或者通過(guò)施加給輪胎的足夠水平的約束而產(chǎn)生。為了即使當(dāng)存在較少滑動(dòng)時(shí)獲得可靠的信息，本發(fā)明建議除了最大抓著力潛能外評(píng)估使用的潛能百分比。原因在于該數(shù)值具有更易于作為絕對(duì)值評(píng)估的優(yōu)點(diǎn)，甚至對(duì)于小的約束也是如此。
根據(jù)本發(fā)明用于確定在路面上輪胎的接觸區(qū)中抓著力系數(shù)μ的方法包括如下步驟●在空間中選擇多個(gè)固定點(diǎn)(也就是說(shuō)在與車(chē)輛相聯(lián)系的參考框架中進(jìn)行固定的點(diǎn))，這些固定點(diǎn)位于輪胎的至少一個(gè)胎圈中沿著圓周在不同方位角處，●當(dāng)輪胎在路面上滾動(dòng)時(shí)在這些固定點(diǎn)執(zhí)行相應(yīng)數(shù)量的應(yīng)力變化測(cè)量，
●處理測(cè)量信號(hào)以便從中提取所述抓著力系數(shù)μ。
優(yōu)選地，所述抓著力系數(shù)μ至少?gòu)?個(gè)應(yīng)力測(cè)量中獲得，這5個(gè)應(yīng)力測(cè)量在輪胎的至少一個(gè)胎圈內(nèi)、在沿著圓周位于不同方位角的空間中5個(gè)固定點(diǎn)(也就是說(shuō)固定在與車(chē)輛相聯(lián)系的參考框架中的點(diǎn))執(zhí)行。
本發(fā)明的方法基于如下事實(shí)的認(rèn)識(shí)作用在胎面和路面之間的力導(dǎo)致輪胎側(cè)壁的變形，這使得胎圈內(nèi)大量的和可再現(xiàn)的應(yīng)力的出現(xiàn)增加。這些應(yīng)力，如果能夠在輪胎旋轉(zhuǎn)中實(shí)時(shí)地分別測(cè)量它們，則能夠使得在每個(gè)瞬間了解作用在輪胎上力的方向和大小，以及由輪胎施加的自對(duì)齊扭矩的信號(hào)和大小和路上輪胎的抓著力系數(shù)。
根據(jù)一具體但有興趣的方面，本發(fā)明建議在圓周方向評(píng)估該剪切應(yīng)力。
說(shuō)明書(shū)的其余部分借助于附圖更詳細(xì)地解釋本發(fā)明，其中

圖1是一輪胎的透視圖，在該輪胎上限定了有助于理解本發(fā)明的有用慣例；圖2a和2b示出垂直分量Fz對(duì)應(yīng)力σrs的作用-其中實(shí)曲線對(duì)應(yīng)于400daN的垂直載荷，-其中虛曲線對(duì)應(yīng)于500daN的垂直載荷，以及-其中點(diǎn)劃曲線對(duì)應(yīng)于300daN的垂直載荷；圖3a和3b示出分量Fx對(duì)應(yīng)力σrs的作用-其中實(shí)曲線對(duì)應(yīng)于400daN的垂直載荷和沒(méi)有力Fx，-其中虛曲線對(duì)應(yīng)于400daN的垂直載荷和-400daN的力Fx(剎車(chē))，以及-其中點(diǎn)劃曲線對(duì)應(yīng)于400daN的垂直載荷和400daN的力Fx(驅(qū)動(dòng))；圖4a和4b示出分量Fy對(duì)應(yīng)力σrs的作用-其中實(shí)曲線對(duì)應(yīng)于400daN的垂直載荷并且沒(méi)有力Fy，-其中虛曲線對(duì)應(yīng)于400daN的垂直載荷和280daN的力Fy，以及-其中點(diǎn)劃曲線對(duì)應(yīng)于400daN的垂直載荷和-280daN的力Fy；
圖5示出了當(dāng)施加外傾角時(shí)輪胎的變形；圖6a和6b示出外傾對(duì)剪切應(yīng)力信號(hào)的作用-其中實(shí)曲線對(duì)應(yīng)于400daN的垂直載荷且沒(méi)有力Fx和Fy，并且對(duì)應(yīng)于0外傾角，-其中虛曲線對(duì)應(yīng)于400daN的垂直載荷和2°的外傾角，以及-其中點(diǎn)劃曲線對(duì)應(yīng)于400daN的垂直載荷和4°的外傾角；圖7是用于解釋本發(fā)明的示意性輪胎的前視圖；圖8是用于解釋本發(fā)明的示意性輪胎的側(cè)視圖；圖9顯示了在接觸區(qū)內(nèi)肋的剪切以及相聯(lián)系的應(yīng)力；圖10顯示了抓著力系數(shù)對(duì)力的分布的作用；圖11是從變形測(cè)量評(píng)估μ的方塊圖；圖12、13和14顯示了能夠用作測(cè)量剪切應(yīng)力的傳感器的類(lèi)型，以及其在胎圈內(nèi)的推薦安裝；圖15和16顯示了在具有或不具有壓力作為輸入的情況下能夠用作評(píng)估μ的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型體系結(jié)構(gòu)；圖17給出了μ和使用的抓著力潛能的百分比的評(píng)估的結(jié)果。
此處所描述的方法依賴(lài)于如下事實(shí)在接觸區(qū)施加到輪胎的每個(gè)力導(dǎo)致輪胎側(cè)壁的變形，這在胎圈內(nèi)引起剪切應(yīng)力。將會(huì)考慮裝配在其車(chē)輪上的充氣輪胎的情況，在輪胎的第一胎圈內(nèi)在圓周方向測(cè)量剪切應(yīng)力。沒(méi)有任何力施加到輪胎時(shí)，所測(cè)量的應(yīng)力是一常數(shù)作為輪胎車(chē)輪組件的旋轉(zhuǎn)的角度函數(shù)。
當(dāng)輪胎遭受力時(shí)，對(duì)于所述力的每個(gè)分量觀察到下面的作用●垂直分量(由Fz表示)在地面上擠壓輪胎。通過(guò)產(chǎn)生接觸區(qū)，引起車(chē)輪相對(duì)于輪胎帶的中心的位移。這導(dǎo)致輻射下降(deradialisation)，這引起胎圈內(nèi)剪切應(yīng)力的變化。后者在接觸區(qū)前的一個(gè)方向上并在接觸區(qū)后的另一個(gè)方向上被剪切，如圖2a和2b所示。
●在滾動(dòng)方向的水平分量(由Fx表示)導(dǎo)致車(chē)輪相對(duì)于輪胎帶輕微的旋轉(zhuǎn)。這致使在一個(gè)或其它方向上基本上均勻的方位角的剪切。附加剪切的方向指示了施加力的驅(qū)動(dòng)或剎車(chē)特征。圖3a和3b示出了分量Fx的作用。
●在橫向的水平分量(由Fy表示)主要導(dǎo)致在兩個(gè)胎圈之間的不同作用。在由于Fy約束(constrain)的情況下，側(cè)壁中的一個(gè)主要經(jīng)受延伸。輻射下降(deradialisation)持續(xù)，并且這導(dǎo)致在胎圈內(nèi)剪切的不同分布。另一個(gè)側(cè)壁經(jīng)受收縮并且在胎圈內(nèi)發(fā)生相反的作用，如圖4a和4b所示。
嚴(yán)格地說(shuō)，自對(duì)準(zhǔn)扭矩N(圍繞垂直軸力矩)不是在輪胎胎圈和道路之間作用的力。相反，它是分量Fx、Fy和Fz在接觸區(qū)內(nèi)施加方式的結(jié)果。如果分量是Fx、Fy和Fz的合力的施加點(diǎn)不是接觸區(qū)的中心，該合力產(chǎn)生被稱(chēng)為自對(duì)準(zhǔn)扭矩的圍繞Oz的力矩。該力矩的存在主要引起接觸區(qū)圍繞Oz旋轉(zhuǎn)。該作用的結(jié)果是靠近接觸區(qū)在第一側(cè)壁上的一個(gè)方向和第二側(cè)壁上的另一方向引起剪切。
當(dāng)施加合成了分量Fx、Fy和Fz的約束時(shí)，觀察在圓周方向?qū)羟袘?yīng)力的前述作用的疊加。所建議方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它允許所施加約束的每個(gè)分量的影響相分離，以便使得能夠評(píng)估這些分量中的每一個(gè)。
在外傾角施加給輪胎的情況中，兩個(gè)側(cè)壁的性能以及兩個(gè)胎圈的性能是不同的。比如說(shuō)，就像一個(gè)側(cè)壁比另一個(gè)載有更多載荷所發(fā)生的每件事。圖5通過(guò)比較不具有外傾和具有外傾γ的情況下在接觸區(qū)內(nèi)輪胎部分的橫截面示出了這種行為。這也導(dǎo)致接觸區(qū)輕微的側(cè)向位移，其引起在Y方向上的推力。圖6a和6b示出在兩個(gè)胎圈內(nèi)的圓周剪切應(yīng)力的變化。在過(guò)載的胎圈(點(diǎn)A)，所述變化類(lèi)似于載荷增加的變化。在另一胎圈(點(diǎn)B)，看到與被支撐的載荷減小相一致的變化。信號(hào)中的這種變化對(duì)應(yīng)于接觸區(qū)圍繞軸Ox的接觸區(qū)旋轉(zhuǎn)。
方位角θ將限定為這樣一種角度在該角度處分析胎圈內(nèi)的剪切應(yīng)力。從接觸區(qū)的中心相反側(cè)上獲取方位角的起點(diǎn)。接觸區(qū)的中心因此具有方位角180°。
輪胎的表觀剛性源自它的氣動(dòng)行為(從它的充氣壓力)和從它的結(jié)構(gòu)剛性(它的體系結(jié)構(gòu)的剛性)。所測(cè)量的剪切應(yīng)力信號(hào)自身也包含氣動(dòng)分量和結(jié)構(gòu)分量。例如，充氣到2巴并沿著Z載有400daN的輪胎的剪切信號(hào)不同于由處在2.5巴并載有500daN的相同的輪胎所傳送的信號(hào)。該差別對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)影響，并且會(huì)使得它能夠評(píng)估輪胎的充氣壓力。
在充氣壓力變化的情況下，聯(lián)系所施加力和剪切信號(hào)的關(guān)系在數(shù)量上改變，但是它們的特征沒(méi)有變化。為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，該方法從而可以首先在假定為常量的充氣壓力的情況中解釋。同樣，假定處在外傾是常量和零的情況下，以便使得解釋更清楚，并且僅僅敘述關(guān)于該參數(shù)的最有意味的情況。
本發(fā)明基于下面的觀察考慮設(shè)置有單個(gè)連續(xù)的肋的簡(jiǎn)化輪胎。圖7和8表示這種輪胎。在接觸區(qū)域，肋遭受將它擠壓向地面的垂直應(yīng)力。在地面上輪胎壓痕中，這經(jīng)常稱(chēng)為壓平。如果輪胎沒(méi)有滑移，當(dāng)輪胎旋轉(zhuǎn)時(shí)，那么由參考點(diǎn)形成的直線位于一平面內(nèi)，該平面包含有當(dāng)所述點(diǎn)處在接觸壓痕內(nèi)時(shí)所限定的所述直線，上述參考點(diǎn)在肋上獲得以使得它們?cè)诮佑|壓痕內(nèi)與地面對(duì)齊。如果當(dāng)滾動(dòng)時(shí)滑移角施加給輪胎，當(dāng)所述參考點(diǎn)距離地面上的接觸壓痕足夠遠(yuǎn)時(shí)，包含所述參考點(diǎn)的平面與在接觸壓痕內(nèi)與地面對(duì)齊的參考點(diǎn)形成等于滑動(dòng)角度的角度。圖9中的實(shí)線示出從上部看沒(méi)有滑移的肋，并且虛線示出具有施加滑移的肋。在接觸區(qū)內(nèi)越多擠壓，肋就越多受剪切并且施加的側(cè)向應(yīng)力就越大。如果滑移角是足夠的，在接觸區(qū)內(nèi)存在點(diǎn)G1，其中該側(cè)向應(yīng)力對(duì)垂直應(yīng)力的比率變得比最大抓著力潛能μ1更大，并且肋開(kāi)始滑動(dòng)。該位置在圖9中由點(diǎn)和劃線表示。
由輪胎產(chǎn)生的側(cè)向力Fy1等于在接觸區(qū)內(nèi)側(cè)向應(yīng)力的積分。
如果輪胎在最大抓著力潛能μ2低于μ1的表面上行駛，必須增加滑移角使得輪胎產(chǎn)生相同的推力Fy。然后滑動(dòng)區(qū)域在更靠近接觸區(qū)入口的點(diǎn)G2開(kāi)始。圖10對(duì)兩個(gè)位置進(jìn)行比較。
在這兩個(gè)構(gòu)造之間，側(cè)向力是相同的(在曲線下相同區(qū)域)但是施加力Fy的點(diǎn)已經(jīng)移動(dòng)。最大抓著力潛能降低越多，也就是說(shuō)抓著力系數(shù)下降越多，施加側(cè)向力的點(diǎn)朝向接觸區(qū)入口移動(dòng)的越多。
一種結(jié)果是，對(duì)于相同的側(cè)向力Fy，自對(duì)齊扭矩N具有不同的值。在所述兩個(gè)位置之間，對(duì)與Fy相聯(lián)系的應(yīng)力的作用是相同的，但是由于施加力的點(diǎn)的移動(dòng)因此與N相聯(lián)系的作用不同。這些在胎圈內(nèi)的應(yīng)力差將會(huì)被利用以評(píng)估最大抓著力系數(shù)。
一方面在輪胎胎圈內(nèi)的應(yīng)力，另一方面施加給輪胎的全部力和最大抓著力系數(shù)之間已經(jīng)正好建立關(guān)系。然而，為了具有可獲得的用于在約束整個(gè)范圍內(nèi)評(píng)估抓著力系數(shù)的盡可能多的信息，直接從在輪胎胎圈內(nèi)執(zhí)行的應(yīng)力測(cè)量中評(píng)估μ，而沒(méi)有評(píng)估力的中間步驟，其中μ隨后意欲從上述力中評(píng)估出來(lái)(圖11)。
特別地，能夠使用在胎圈內(nèi)的圓周剪切應(yīng)力的測(cè)量，以便評(píng)估最大抓著力系數(shù)。
在輪胎一側(cè)或兩側(cè)上在胎圈1內(nèi)測(cè)量剪切應(yīng)力可以以任何方式執(zhí)行，使用在輪胎外部的設(shè)備或者輪胎內(nèi)部的設(shè)備。此處將以實(shí)例的方式描述一個(gè)或多個(gè)傳感器3的使用，所述傳感器3放置在輪胎中胎體的錨定區(qū)2內(nèi)并因此由輪胎攜帶一起旋轉(zhuǎn)，用于執(zhí)行胎圈1內(nèi)的圓周剪切應(yīng)力的測(cè)量。
結(jié)合在輪胎內(nèi)并局部測(cè)量胎圈或多個(gè)胎圈的圓周剪切應(yīng)力的該傳感器或這些傳感器3可以采用任何物理測(cè)量原理。例如可以包括裝配有應(yīng)力計(jì)表31的測(cè)試體30，應(yīng)力計(jì)表31例如為電阻計(jì)表。測(cè)試體的變形引起結(jié)合在它的表面的應(yīng)力計(jì)表31的電阻變化(圖12、13和14)。經(jīng)由惠斯通電橋，放置在測(cè)試體30每側(cè)的兩個(gè)計(jì)表31然后提供與剪切應(yīng)力強(qiáng)烈相聯(lián)系的信號(hào)。如果傳感器3是有源的，它可以使用無(wú)線電源通過(guò)車(chē)輛或者通過(guò)安裝在車(chē)輪上或輪胎內(nèi)的電池或者通過(guò)任何其它裝置供電。能夠通過(guò)無(wú)線電或其它裝置傳送信息到車(chē)輛。傳感器3本身必須能夠持續(xù)傳送信息，或者具有相對(duì)于車(chē)輪旋轉(zhuǎn)周期足夠快的刷新頻率。
使用結(jié)合在輪胎內(nèi)的傳感器3的這種方法具有如下優(yōu)點(diǎn)由于傳感器3當(dāng)由輪胎一起攜帶時(shí)在車(chē)輪旋轉(zhuǎn)期間探測(cè)所有的方位角，使得能夠在一側(cè)或同時(shí)在兩側(cè)以及在輪胎的所有方位角了解胎圈內(nèi)的剪切應(yīng)力。
增加所述方法精確度或耐用性的一種替換方式是使用多維檢測(cè)替換一維檢測(cè)。例如并且在不意味著任何限制的情況下，圓周剪切應(yīng)力和橫向剪切應(yīng)力都可以使用，優(yōu)選但并不意味著任何限制該兩個(gè)數(shù)值通過(guò)相同的兩維傳感器在相同位置同時(shí)測(cè)量。
這兩個(gè)應(yīng)力的使用使得能夠提供一種構(gòu)造，在該構(gòu)造內(nèi)單個(gè)胎圈裝配有傳感器(多個(gè)傳感器)，它在性能方面與同時(shí)裝配有兩個(gè)胎圈的構(gòu)造一樣耐用并且一樣精確。
在這種情況下，轉(zhuǎn)換函數(shù)(transfer function)的輸出在不同方位角構(gòu)成一個(gè)或其它或不同類(lèi)型應(yīng)力的測(cè)量的種類(lèi)。除去該不同之外，完全相同的程序用于確定轉(zhuǎn)換函數(shù)。該方法能夠證實(shí)為很有益，因?yàn)樵谥圃熳罱K產(chǎn)品方面，即使傳感器自身制造更加昂貴，但可以特別簡(jiǎn)單和低廉地裝配僅僅單個(gè)胎圈。
為了適當(dāng)?shù)厥叭≡趫A周剪切應(yīng)力中的變化，必須在適當(dāng)選擇的方位角處執(zhí)行檢測(cè)。具體并且以非限定實(shí)例的方式可以指出下面的情況●在兩個(gè)側(cè)壁在三個(gè)方位角測(cè)量。一個(gè)方位角在接觸區(qū)的入口處選擇(例如在方位角100°和150°之間)，一個(gè)測(cè)量在180°處(接觸區(qū)中心)并且一個(gè)測(cè)量在接觸區(qū)的出口，在對(duì)稱(chēng)于在入口處使用的方位角處。這給出圓周剪切應(yīng)力的總共六個(gè)數(shù)值，從中能夠評(píng)估最大抓著力系數(shù)。
●在單個(gè)側(cè)壁在七個(gè)方位角處測(cè)量。前三個(gè)位于接觸區(qū)入口處，第四個(gè)在接觸區(qū)中心在180°處，并且最后三個(gè)相對(duì)于接觸區(qū)中心對(duì)稱(chēng)于前三個(gè)。
為了在許多方位角處的剪切應(yīng)力測(cè)量和最大抓著力系數(shù)之間建立轉(zhuǎn)換函數(shù)，例如能夠使用用作近似者(approximator)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其為具有隱藏層的感知器類(lèi)型。圖15示意性地示出這種類(lèi)型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)然可以使用允許近似的這種類(lèi)型的任何其它數(shù)學(xué)函數(shù)。
用于測(cè)量輪胎壓力的許多系統(tǒng)現(xiàn)在是可用的，并且使得能夠在驅(qū)動(dòng)的同時(shí)測(cè)量輪胎壓力。如果這種系統(tǒng)是可用的，如圖16所示，壓力可以用作轉(zhuǎn)換函數(shù)的額外輸入。當(dāng)然，在轉(zhuǎn)換函數(shù)的輸入處可以引入其它數(shù)值以便改進(jìn)性能(例如并且不意味著任何限制，外傾、車(chē)輛速度……)。
在當(dāng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用作形成轉(zhuǎn)換函數(shù)的情況下，采取用于構(gòu)建功能的程序如下第一步驟在于編輯包含在選定方位角處剪切應(yīng)力的數(shù)值(或任何代表性的數(shù)值)并包含數(shù)值μ的數(shù)據(jù)庫(kù)，其中剪切應(yīng)力的數(shù)值代表轉(zhuǎn)換函數(shù)的輸入?；蛘咴跍y(cè)量機(jī)器的幫助下(優(yōu)點(diǎn)是能夠使用獨(dú)立的力Fx、Fy和Fz以及在良好控制的方法中改變抓著力系數(shù)來(lái)約束輪胎)或者在車(chē)輛上通過(guò)使用例如測(cè)力車(chē)輪(用于測(cè)量力)以及通過(guò)在不同地表面上驅(qū)動(dòng)能夠構(gòu)建這種數(shù)據(jù)庫(kù)。
在該系統(tǒng)的未來(lái)使用是發(fā)生在可變外傾和/或壓力的條件下的情況下，重要的是在該步驟中所使用的數(shù)據(jù)庫(kù)約束代表使用的未來(lái)?xiàng)l件的外傾角和壓力。
在第二步驟中，包括在數(shù)據(jù)庫(kù)的幫助下發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)換函數(shù)，μ是轉(zhuǎn)換函數(shù)的輸出。在使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的情況下，這是練習(xí)階段。
第三步驟在于檢查獲得的轉(zhuǎn)換函數(shù)在整個(gè)所需的范圍內(nèi)正確工作，也就是說(shuō)檢查它是可歸納的。
在所有的情況中，用于評(píng)估最大抓著力系數(shù)的建議方法需要輪胎由力Fx和Fy或者兩者的組合來(lái)約束。事實(shí)上，絕對(duì)必要在接觸區(qū)存在滑動(dòng)區(qū)域，以便應(yīng)用所提供的方法。這種方法確保抓著力極限的評(píng)估能夠在它到達(dá)之前獲得。當(dāng)輪胎被約束的很少時(shí)，然而所述評(píng)估是不精確的或錯(cuò)誤的(在接觸區(qū)內(nèi)缺少滑動(dòng))。由于此原因，建議被使用的百分比抓著力潛能，其以如下方式限定PU=μusedμ=Fx2+FY2μ.Fz]]>此處推薦的方法在于從剪切應(yīng)力測(cè)量中直接確定百分比pu。對(duì)于確定μ，可以采取在下面段落中解釋的程序。
第一步驟在于編輯包含在選定方位角處剪切應(yīng)力的數(shù)值(或任何代表性數(shù)值)并包含用于一組約束的pu(轉(zhuǎn)換函數(shù)的輸出)的數(shù)據(jù)庫(kù)，其中剪切應(yīng)力的數(shù)值代表轉(zhuǎn)換函數(shù)的輸入。或者在測(cè)量機(jī)器的幫助下(優(yōu)點(diǎn)是能夠通過(guò)獨(dú)立的力Fx、Fy和Fz以及改變抓著力系數(shù)來(lái)約束輪胎)或者在車(chē)輛上通過(guò)使用例如測(cè)力車(chē)輪(用于測(cè)量力)以及通過(guò)在不同地表面上驅(qū)動(dòng)能夠構(gòu)建這種數(shù)據(jù)庫(kù)。
在第二步驟中包括在數(shù)據(jù)庫(kù)的幫助下發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)換函數(shù)，pu是轉(zhuǎn)換函數(shù)的輸出。在使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的情況下，這是練習(xí)階段。
第三步驟在于檢查獲得的轉(zhuǎn)換函數(shù)在整個(gè)所需的范圍內(nèi)正確工作，也就是說(shuō)檢查它是可歸納的。
推薦的百分比具有更易于作為絕對(duì)數(shù)值正確評(píng)估的益處，不管施加給輪胎的約束的絕對(duì)數(shù)值，即使它是小的。例如使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)將所提供的方法用于評(píng)估μ，它被直接獲得。圖17提供了重新構(gòu)建最大抓著力系數(shù)和所使用的百分比電位的實(shí)例。驅(qū)動(dòng)或剎車(chē)扭矩(與Fx相聯(lián)系的滑移角)和橫向力(與Fy相聯(lián)系的滑動(dòng)角)作為時(shí)間以及車(chē)輛在其上驅(qū)動(dòng)的地面的函數(shù)而改變。施加載荷Fz。當(dāng)輪胎的約束較小時(shí)(Fx和Fy同時(shí)都小)，處在4s左右，評(píng)估最大抓著力系數(shù)的質(zhì)量下降。對(duì)于它的部分來(lái)說(shuō)，所使用的百分比電位的評(píng)估保持十分正確。
在裝載在車(chē)輛的系統(tǒng)的使用范圍內(nèi)(諸如ESP或ABS之類(lèi)的系統(tǒng))，有益于使得在整個(gè)使用范圍內(nèi)限定的數(shù)量可用。例如，可以想到使用所使用的百分比抓著力潛能(pu)以便限定ABS或ESP系統(tǒng)的控制機(jī)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種確定路上輪胎的接觸區(qū)內(nèi)抓著力系數(shù)μ的方法，其中在空間中選擇多個(gè)固定點(diǎn)，這些固定點(diǎn)位于輪胎的至少一個(gè)胎圈內(nèi)沿著圓周的不同方位角處，當(dāng)輪胎在路面上滾動(dòng)時(shí)，在這些固定點(diǎn)執(zhí)行相應(yīng)數(shù)量的應(yīng)力變化的測(cè)量，并且處理測(cè)量信號(hào)以便從測(cè)量信號(hào)提取所述抓著力系數(shù)μ。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述抓著力系數(shù)μ從剪切應(yīng)力變化的至少5個(gè)測(cè)量中獲得，這5個(gè)應(yīng)力測(cè)量在輪胎的至少一個(gè)胎圈內(nèi)、在空間5個(gè)沿著圓周位于不同方位角的固定點(diǎn)處執(zhí)行。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，通過(guò)集成在輪胎胎圈內(nèi)的至少一個(gè)傳感器來(lái)執(zhí)行剪切應(yīng)力的測(cè)量，對(duì)所述傳感器傳送的信號(hào)進(jìn)行處理以便在對(duì)應(yīng)于所述固定點(diǎn)的多個(gè)方位角獲得它的值。
4.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，通過(guò)與要被觀察的方位角數(shù)量一樣多的傳感器來(lái)執(zhí)行剪切應(yīng)力的測(cè)量，傳感器位于輪胎外部并布置在固定空間中。
5.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在兩個(gè)側(cè)壁的每一個(gè)上在三個(gè)方位角執(zhí)行測(cè)量，上述三個(gè)方位角分別為在接觸區(qū)入口處選擇的方位角、在180°和在接觸區(qū)出口處選擇的方位角，后一個(gè)方位角對(duì)稱(chēng)于在入口所使用的方位角。
6.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在單個(gè)側(cè)壁上在七個(gè)方位角處執(zhí)行測(cè)量，前三個(gè)方位角位于接觸區(qū)的入口處，第四個(gè)位于接觸區(qū)中心180°處，最后三個(gè)相對(duì)于接觸區(qū)的中心對(duì)稱(chēng)于前三個(gè)方位角。
7.如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過(guò)如下步驟在測(cè)量和最大抓著力系數(shù)之間建立轉(zhuǎn)換函數(shù)編輯數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)包含在所選擇的方位角處的剪切應(yīng)力值以及μ的相關(guān)數(shù)值、所有經(jīng)驗(yàn)獲得的數(shù)值，在該數(shù)據(jù)庫(kù)的幫助下發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)換函數(shù)，μ是轉(zhuǎn)換函數(shù)的輸出。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，使用具有用作近似者的隱藏層的感知器類(lèi)型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
9.如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過(guò)測(cè)量插入胎圈內(nèi)的測(cè)試體的彎曲來(lái)評(píng)估剪切應(yīng)力。
10.如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在應(yīng)力計(jì)表的幫助下通過(guò)測(cè)量測(cè)試體的彎曲來(lái)評(píng)估剪切應(yīng)力。
11.如權(quán)利要求1-10任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過(guò)采用下述程序來(lái)確定由PU=μusedμ=Fx2+Fy2μ.Fz]]>所限定的使用的百分比抓著力潛能對(duì)于一組輪胎的約束，編輯包含在所選擇的方位角處的剪切應(yīng)力值的數(shù)據(jù)庫(kù)，在該數(shù)據(jù)庫(kù)的幫助下尋找轉(zhuǎn)換函數(shù)，pμ是轉(zhuǎn)換函數(shù)的輸出，剪切應(yīng)力的數(shù)值是轉(zhuǎn)換函數(shù)的輸入，檢查獲得的轉(zhuǎn)換函數(shù)在整個(gè)所需的約束范圍內(nèi)正確工作。
全文摘要
一種確定路上輪胎的接觸區(qū)內(nèi)抓著力系數(shù)μ的方法，其中空間中多個(gè)固定點(diǎn)被選擇，這些固定點(diǎn)位于輪胎的至少一個(gè)胎圈內(nèi)沿著圓周的不同方位角處，當(dāng)輪胎在路面上滾動(dòng)時(shí)，在這些固定點(diǎn)執(zhí)行對(duì)應(yīng)數(shù)量的應(yīng)力變化的測(cè)量，以及處理測(cè)量信號(hào)以便從中提取所述抓著力系數(shù)μ。
文檔編號(hào)B60T8/172GK1662408SQ03814953
公開(kāi)日2005年8月31日 申請(qǐng)日期2003年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月24日
發(fā)明者D·貝特朗 申請(qǐng)人:米其林技術(shù)公司, 米其林研究和技術(shù)股份有限公司