一種輪胎滾動阻力精確測試的方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種輪胎滾動阻力精確測試方法及裝置，屬于輪胎動力學特性測試試驗領域，其可解決現有安裝多分力傳感器的輪胎試驗機不能精確測量輪胎滾動阻力的問題。本發(fā)明的輪胎滾動阻力測試方法為按測試要求的側傾角及垂直載荷設置輪胎處于縱向力為零的狀態(tài)，然后對輪胎多分力傳感器各個輸出力通道的清零處理，并以此為輪胎滾動阻力測試的基準點開始滾動阻力的測試，這樣可消除垂直載荷對滾動阻力的串擾，達到輪胎滾動阻力精確測試的目的。本發(fā)明還提出了一種測量裝置，通過該裝置可實現輪胎處于縱向力為零的狀態(tài)。本發(fā)明可廣泛適用于各種裝有多分力傳感器的輪胎特性試驗臺，并適用于各種輪胎的滾動阻力精確測試。
【專利說明】一種輪胎滾動阻力精確測試的方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于輪胎動力學特性測試試驗領域，具體涉及一種輪胎滾動阻力精確測試方法及裝置，通過消除垂直載荷對滾動阻力的耦合串擾，可精確測量輪胎的滾動阻力，為輪胎的動力學研究提供更加準確的試驗數據。
【背景技術】
[0002]輪胎是汽車上的重要部件，整車與地面間的作用力都通過輪胎傳遞。輪胎力學特性是汽車性能分析與設計的基礎，并且對汽車的安全性、操作穩(wěn)定性、平順性等性能有著重要的影響。輪胎力學特性試驗臺是輪胎特性建模以及整車建模、集成、調校與開發(fā)的關鍵設備之一，它可實現輪胎的各種運行工況，并測定六個自由度的運動參數及其與地面多分力的關系，它是汽車動力學仿真設計關鍵數據來源。
[0003]輪胎的滾動阻力是影響車輛燃油消耗的一個關鍵參數。相對于輪胎負荷，輪胎滾動阻力數值很小，因此其測量很困難，對設備精度的要求非常高。目前，國內外測試輪胎滾動阻力的方法很多，包括測力法、功率法、轉矩法和減速法等，但無論哪種方法，其試驗測量結果最終都應換算成作用于輪胎與路面間的滾動阻力。
[0004]輪胎力學特性試驗臺的關鍵部件是多分力傳感器，但實際使用的多分力傳感器各維力輸出信號之間都存在著不同程度的耦合串擾。導致耦合串擾的因素主要有兩個方面:一是多分力傳感器的設計原理、加工制造、敏感元件特性等，二是多分力傳感器在試驗臺上使用時的安裝誤差。這種相互耦合作用嚴重制約了傳感器的測量精度，尤其是各維力大小相差懸殊時，由于耦合影響導致的測量誤差不容小覷。例如通常情況下，輪胎的垂直載荷約為滾動阻力100倍，因此輪胎垂直載荷對滾動阻力產生的耦合是一個需要解決的重要問題。
[0005]為解決多分力傳感器的耦合串擾問題，通常在傳感器出廠前進行多分力傳感器耦合系數的標定。目前常用線性解耦的方法使維間耦合減小，但研究表明，耦合是非線性的，線性解耦不能完全消除實際中存在的耦合誤差，且因標定是在特定良好的環(huán)境下測得的，而輪胎試驗臺上的分力傳感器使用環(huán)境比較惡劣，傳感器的耦合系數會有所不同。再者，在輪胎試驗臺上安裝多分力傳感器時，安裝誤差(如傳感器傾斜一個角度)，也會對維間耦合系數產生一定的影響。上述實際試驗中無法確定的因素使傳感器的維間耦合關系更加復雜，在理論上難以定量描述。因此，有必要通過改進試驗方法以最大程度的消除耦合的影響。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的是為了克服現有輪胎滾動阻力測量精度上的不足，提供了一種輪胎滾動阻力精確測試方法及裝置。
[0007]結合附圖，說明如下:
[0008]一種輪胎滾動阻力精確測試的方法，按測試要求的垂直載荷設置輪胎處于縱向力為零的狀態(tài)，通過對輪胎多分力傳感器各個輸出力通道的清零處理，保持傳感器輸出與輪胎實際所受縱向力狀態(tài)一致，并以此為輪胎滾動阻力測試的基準點開始輪胎滾動狀態(tài)下滾動阻力的測試，消除垂直載荷對滾動阻力的耦合串擾；至少包括以下步驟:
[0009]第一步:設置輪胎多分力傳感器各個輸出力通道的靈敏度，使其適合測試要求的垂直載荷；
[0010]第二步:使輪胎離開路面，對輪胎多分力傳感器各個輸出力通道清零，開始測量采集;
[0011]第三步:在輪胎與路面間放置懸浮托板裝置，使懸浮托板懸浮的力要大于輪胎的垂直載荷Fztl，以實現輪胎處于縱向力為零的狀態(tài)，并將輪胎緩慢壓在懸浮托板表面中心位置至測試要求的垂直載荷，待輪胎垂直載荷穩(wěn)定后記錄輪胎多分力傳感器輸出的垂直載荷Fztl，之后再次對輪胎多分力傳感器各個輸出力通道清零，保持測量采集；
[0012]第四步:將輪胎抬離懸浮托板表面，移除懸浮托板裝置，隨后將輪胎壓到路面上至垂直載荷為O;
[0013]第五步:增大輪胎多分力傳感器各個輸出力通道的靈敏度，使輪胎多分力傳感器可更準確測量小載荷的變化；
[0014]第六步:開始輪胎滾動阻力測試試驗，并采集試驗數據；
[0015]第七步:試驗數據處理:采集到的輪胎多分力傳感器輸出的縱向力即為輪胎滾動阻力；將采集到的輪胎多分力傳感器輸出的垂直載荷與之前測得的Fztl相加即為輪胎的垂直載荷。
[0016]一種輪胎滾動阻力精確測試的方法，至少包括以下步驟:
[0017]第一步:設置輪胎多分力傳感器各個輸出力通道的靈敏度，使其適合測試要求的垂直載荷；
[0018]第二步:使輪胎離開路面，并對輪胎多分力傳感器各個輸出力通道清零，開始測量米集；
[0019]第三步:在輪胎與路面間放置懸浮托板裝置，使懸浮托板懸浮的力要大于輪胎的垂直載荷Fztl，以實現輪胎處于縱向力為零的狀態(tài)，并將輪胎緩慢壓在懸浮托板表面中心位置至測試要求的垂直載荷，待輪胎垂直載荷穩(wěn)定后記錄輪胎多分力傳感器輸出的垂直載荷Fzo和由于串擾耦合產生的Fxtl ；
[0020]第四步:利用Fzo對縱向產生的串擾影響Fxtl來修正垂向對縱向的串擾耦合系數
[0021]
[0022]第五步:根據式Fx_p = Fx-a -Fzo即可得到經過修正的較精確輪胎滾動阻力Fx_p，其中Fx為試驗時從傳感器中得到的滾動阻力方向的計測值，系數a是由垂向方向引起的串擾耦合影響系數。
[0023]步驟三所述的懸浮托板裝置為使托板能夠懸浮的氣浮臺系統(tǒng)、磁懸浮系統(tǒng)或液壓懸浮系統(tǒng)。
[0024]一種輪胎滾動阻力精確測試裝置包括:氣源1、高壓導氣管2、次高壓導氣管9、壓力控制器放置臺3、壓力控制器4、氣浮臺基座5、基座入氣口 11、出氣孔7、懸浮托板8 ;
[0025]所述的氣源I通過高壓導氣管2與放置在壓力控制器放置臺3上的壓力控制器4連接，氣源I提供壓強為P1的高壓氣體，經壓力控制器4可得到穩(wěn)定的壓強為P2的次高壓氣體；
[0026]所述的壓力控制器4通過次高壓導氣管9與氣浮臺基座5的基座入氣口 11連通；
[0027]所述的氣浮臺基座5有多個出氣孔7，出氣孔總面積San小于次高壓導氣管9的橫截面積Ss ；
[0028]所述懸浮托板8覆蓋在氣浮臺基座5上，其所覆蓋的出氣孔總面積Sf6ftan與次高壓氣體壓強P2及測試要求的輪胎垂直載荷Fztl間存在如下關系=Sf6ftan.P2 > Fzq。
[0029]所述的出氣孔7的孔徑較小，這樣可設置較多的出氣孔，以利于氣體流場的均勻分布，出氣孔7的總面積可由算式San= η.Jir2得到，其中S @為所有出氣孔的總面積，r為出氣孔的半徑，η為出氣孔的數目。
[0030]一種輪胎滾動阻力精確測試裝置，還包括柔性繩索6，所述的柔性繩索6 —端固定在氣浮臺基座5上，另一端固定在懸浮托板8上，柔性繩索為四根，且具有一定長度，可將懸浮托板8的運動限制在一定的空間區(qū)域內，該空間區(qū)域可滿足試驗輪胎的各種負載。
[0031]本發(fā)明具有以下優(yōu)點和技術效果:
[0032]1.本發(fā)明提出的測試方法和裝置可最大程度上消除輪胎垂直載荷對滾動阻力測量造成的誤差，即可直接精確測量輪胎滾動阻力，提高輪胎滾動阻力測試精度。
[0033]2.本發(fā)明提出的測試方法和裝置可廣泛適用于各種裝有多分力傳感器的輪胎特性試驗臺，包括往復平板式輪胎試驗臺、平帶式輪胎試驗臺、轉鼓式輪胎試驗臺和具有多分力傳感器車輪的輪胎力學特性試驗車。
[0034]3.本發(fā)明提出的測試方法和裝置適用于各種輪胎，包括乘用車、越野車、工程機械車、特種車、摩托車等車輛輪胎和航空輪胎。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1是本發(fā)明輪胎滾動阻力精確測試方法的流程圖；
[0036]圖2是本發(fā)明通過修正串擾耦合系數對輪胎滾動阻力精確測試方法的流程圖；
[0037]圖3是本發(fā)明懸浮托板裝置放置在平板式輪胎試驗臺上的連接示意圖；
[0038]圖4是本發(fā)明懸浮托板裝置的俯視結構示意圖；
[0039]圖5是本發(fā)明懸浮托板裝置放置在平帶式輪胎試驗臺上的連接示意圖；
[0040]圖6是本發(fā)明懸浮托板裝置放置在轉鼓式輪胎試驗臺上的連接示意圖；
[0041]其中:1、氣源2、高壓導氣管3、壓力控制器放置臺4、壓力控制器5、氣浮臺基座
6、柔性繩索7、出氣孔8、懸浮托板9、次高壓導氣管10、輪胎力學特性試驗臺11、基座入氣口
【具體實施方式】
[0042]下面結合附圖實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步說明。
[0043]一種輪胎滾動阻力精確測試的方法，按測試要求的側傾角及垂直載荷設置輪胎處于縱向力為零的狀態(tài)，通過對輪胎多分力傳感器各個輸出力通道的清零處理，保持傳感器輸出與輪胎實際所受縱向力狀態(tài)一致，并以此為輪胎滾動阻力測試的基準點開始輪胎滾動狀態(tài)下滾動阻力的測試，這樣可消除垂直載荷對滾動阻力的耦合串擾，也可以通過修正串擾耦合影響系數，達到輪胎滾動阻力精確測試的目的，至少包括以下步驟:
[0044]第一步:設置輪胎多分力傳感器各個輸出力通道的靈敏度，使其適合測試要求的垂直載荷；
[0045]第二步:使輪胎離開路面，并對輪胎多分力傳感器各個輸出力通道清零，開始測量米集；
[0046]第三步:在輪胎與路面間放置懸浮托板裝置，并將輪胎緩慢壓在懸浮托板表面中心位置至測試要求的垂直載荷，待輪胎垂直載荷穩(wěn)定后記錄輪胎多分力傳感器輸出的垂直載荷Fztl，之后再次對輪胎多分力傳感器各個輸出力通道清零，保持測量采集；
[0047]第四步:將輪胎抬離懸浮托板表面，移除懸浮托板裝置，隨后將輪胎壓到路面上至垂直載荷為O ;
[0048]第五步:增大輪胎多分力傳感器各個輸出力通道的靈敏度，使輪胎多分力傳感器可更準確測量小載荷的變化；
[0049]第六步:開始輪胎滾動阻力測試試驗，并采集試驗數據；
[0050]第七步:試驗數據處理:采集到的輪胎多分力傳感器輸出的縱向力即為輪胎滾動阻力；將采集到的輪胎多分力傳感器輸出的垂直載荷與之前測得的Fztl相加即為輪胎的垂直載荷。
[0051]一種輪胎滾動阻力精確測試的方法，至少包括以下步驟:
[0052]第一步:設置輪胎多分力傳感器各個輸出力通道的靈敏度，使其適合測試要求的垂直載荷；
[0053]第二步:使輪胎離開路面，并對輪胎多分力傳感器各個輸出力通道清零，開始測量米集；
[0054]第三步:在輪胎與路面間放置懸浮托板裝置，使懸浮托板懸浮的力要大于輪胎的垂直載荷Fztl，以實現輪胎處于縱向力為零的狀態(tài)，并將輪胎緩慢壓在懸浮托板表面中心位置至測試要求的垂直載荷，待輪胎垂直載荷穩(wěn)定后記錄輪胎多分力傳感器輸出的垂直載荷Fzo和由于串擾耦合產生的Fxtl ；
[0055]第四步:利用Fzo對縱向產生的串擾影響Fxtl來修正垂向對縱向的串擾耦合系數

[0056]
【權利要求】
1.一種輪胎滾動阻力精確測試方法，其特征在于:按測試要求的垂直載荷設置輪胎處于縱向力為零的狀態(tài)，通過對輪胎多分力傳感器各個輸出力通道的清零處理，保持傳感器輸出與輪胎實際所受縱向力狀態(tài)一致，并以此為輪胎滾動阻力測試的基準點開始輪胎滾動狀態(tài)下滾動阻力的測試，消除垂直載荷對滾動阻力的耦合串擾，至少包括以下步驟: 第一步:設置輪胎多分力傳感器各個輸出力通道的靈敏度，使其適合測試要求的垂直載荷； 第二步:使輪胎離開路面，對輪胎多分力傳感器各個輸出力通道清零，開始測量采集； 第三步:在輪胎與路面間放置懸浮托板裝置，使懸浮托板懸浮的力要大于輪胎的垂直載荷Fztl,以實現輪胎處于縱向力為零的狀態(tài)，并將輪胎緩慢壓在懸浮托板表面中心位置至測試要求的垂直載荷，待輪胎垂直載荷穩(wěn)定后記錄輪胎多分力傳感器輸出的垂直載荷Fztl,之后再次對輪胎多分力傳感器各個輸出力通道清零，保持測量采集； 第四步:將輪胎抬離懸浮托板表面，移除懸浮托板裝置，隨后將輪胎壓到路面上至垂直載荷為O ; 第五步:增大輪胎多分力傳感器各個輸出力通道的靈敏度，使輪胎多分力傳感器可更準確測量小載荷的變化； 第六步:開始輪胎滾動阻力測試試驗，并采集試驗數據； 第七步:試驗數據處理:采集到的輪胎多分力傳感器輸出的縱向力即為輪胎滾動阻力；將采集到的輪胎多分 力傳感器輸出的垂直載荷與之前測得的Fztl相加即為輪胎的垂直載荷。
2.一種輪胎滾動阻力精確測試方法，至少包括以下步驟: 第一步:設置輪胎多分力傳感器各個輸出力通道的靈敏度，使其適合測試要求的垂直載荷； 第二步:使輪胎離開路面，并對輪胎多分力傳感器各個輸出力通道清零，開始測量采集; 第三步:在輪胎與路面間放置懸浮托板裝置，使懸浮托板懸浮的力要大于輪胎的垂直載荷Fztl,以實現輪胎處于縱向力為零的狀態(tài)，并將輪胎緩慢壓在懸浮托板表面中心位置至測試要求的垂直載荷，待輪胎垂直載荷穩(wěn)定后記錄輪胎多分力傳感器輸出的垂直載荷Fzo和由于串擾耦合產生的Fxtl ； 第四步:利用Fztl對縱向產生的串擾影響Fxtl來修正垂向對縱向的串擾耦合系數
Fxo
Fzo ’ 第五步:根據式Fx_p = Fx-a -Fzo即可得到經過修正的較精確輪胎滾動阻力Fxramp，其中FxS試驗時從傳感器中得到的滾動阻力方向的計測值，系數a是由垂向方向引起的串擾耦合影響系數。
3.根據權利要求1或2所述的一種輪胎滾動阻力精確測試的方法，其特征在于:步驟三所述的懸浮托板裝置為使托板能夠懸浮的氣浮臺系統(tǒng)、磁懸浮系統(tǒng)或液壓懸浮系統(tǒng)。
4.一種實現權利要求1或2所述的輪胎滾動阻力精確測試方法的裝置，其特征在于:包括氣源(I)、高壓導氣管(2)、次高壓導氣管(9)、壓力控制器放置臺(3)、壓力控制器(4)、氣浮臺基座(5)、基座入氣口(11)、出氣孔(7)、懸浮托板(8)；所述的氣源(I)通過高壓導氣管(2)與放置在壓力控制器放置臺(3)上的壓力控制器(4)連接，氣源(I)提供壓強為P1的高壓氣體，經壓力控制器(4)可得到穩(wěn)定的壓強為p2的次高壓氣體； 所述的壓力控制器(4)通過次高壓導氣管(9)與氣浮臺基座(5)的基座入氣口( 11)連通； 所述的氣浮臺基座(5)有多個出氣孔(7)，出氣孔總面積San小于次高壓導氣管(9)的橫截面積Ss ； 所述懸浮托板(8)覆蓋在氣浮臺基座(5)上，其所覆蓋的出氣孔總面積Sf6ftan與次高壓氣體壓強P2及測試要求的輪胎垂直載荷Fztl間存在如下關系=Sf6ftan.p2 > Fzq。
5.根據權利要求4所述的一種輪胎滾動阻力精確測試裝置，其特征在于:所述的出氣孔(7)的孔徑較小，這樣可設置較多的出氣孔，以利于氣體流場的均勻分布，出氣孔(7)的總面積可由算式San= η.Jir2得到，其中Sm為所有出氣孔的總面積，r為出氣孔的半徑，η為出氣孔的數目。
6.根據權利要求4所述的一種輪胎滾動阻力精確測試裝置，其特征在于:它還包括柔性繩索(6)，所述的柔性繩索(6) —端固定在氣浮臺基座(5)上，另一端固定在懸浮托板(8)上，柔性繩索為四根，且具有一定長度，可將懸浮托板(8)的運動限制在一定的空間區(qū)域內，該空間區(qū)域可滿 足試驗輪胎的各種負載。
【文檔編號】G01M17/02GK103759954SQ201410064402
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年2月25日 優(yōu)先權日:2014年2月25日
【發(fā)明者】盧蕩, 劉兵, 吳海東 申請人:吉林大學