用於雙軸車輪測試機的車輪外傾角最優化方法

2023-09-18 02:49:50

專利名稱：用於雙軸車輪測試機的車輪外傾角最優化方法
技術領域：
本發明涉及一種控制雙軸車輪測試機以在測量對車輪的潛在破壞時在測 試周期期間提供精確的車輪外傾角或傾斜角信息的方法。
背景技術：
在雙軸測試機中的車輪實驗室測試可需要在測試軌道上測量軸向或橫向 以及徑向車輪測試負載數據並將其轉換以用於對雙軸測試機進行編程。這通
過經由耐久性程序運行加權原型車輪(weighted prototype wheel)實施，在該 耐久性程序中，安裝在車輪上的車輪力傳感器提取加載在中央伺服器上的主 軸負載數據(spindle load data )，以供工程人員分析。車輪耐久性工程人員將 時間/歷史形式的數據處理為用在用於雙軸測試機的阻滯周期測試模式(block cycle test profile )中的聯合概率分布。
該數據基於主軸中央負載，但測試機需要將輸入轉化為輪胎側壁輸入。 該轉化基於輪胎平均壽命(expectation of tire life),且必須使輪胎抵靠滾筒運 轉以產生軸向力而非使用輪胎著地處(patch,輪胎與地面接觸的底部)，這增 加了輪胎溫度和磨損。
應變儀可連接至安裝在Flat-Trac 機器上的車輪的高應力區域。 Flat-Trac 機器包括移動帶，輪胎壓緊該移動帶。可對車輪施加負載以反映 軸向和徑向車輪測試負載數據。該機器提供主軸負載控制並記錄應變儀的輸 出。
車輪安裝在雙軸車輪測試機上並施加負載以反映由Flat-Trac 機器記 錄的軸向和徑向車4侖測試負載數據。在施加各個軸向和徑向負載對的同時， 車輪可傾斜至多個外傾角或傾斜角。將外傾角與提供軌道負載的模擬的負載 相比較，實際應變測量值與Flat-Trac 機器記錄的那些值相關。
2004年11月9日授予Schwendemann的美國專利6,813,938中描述的流 程提出了前述關聯流程的簡化。Schwendemann專利意圖使得可以計算外傾角 而不用對車輪應用應力儀且不用使用Flat-Trac 機器。Schwendemann流程
6包括在雙軸測試機中裝載附加負載元件以跟蹤外傾負載，並進一步包括使用 幾何學計算與所需的負載對匹配的外傾角。
在測量對車輪的潛在破壞時需要更為精確地確定車輪外傾角度數。

發明內容
根據本發明的一個方面，提供了 一種確定在模擬駕駛狀況下車輪經歷的 負載的雙軸車輪測試機上的車輪外傾角的方法。使軸向負載和車輪外傾角保 持恆定來確定動態滾動半徑值，並響應於徑向負載單位的改變的徑向位置改 變。通過確定響應於徑向負載單位改變的徑向位置改變的比例來得出徑向剛 性值。根據徑向負載和徑向剛性值的函數確定新的動態滾動半徑值。
根據本發明的另一個方面，提供了一種確定車輪外傾角或傾斜角時獲得 上述更高精度的方法。該方法控制用於模擬車輪在實際駕駛狀況下經歷的負 載的雙軸車輪測試機。測試機包括具有垂直軸和水平軸的圓形滾筒，在該滾
筒內容納車輪。將被測試的車輪包括碗狀物、輪輞和輪胎並具有中央徑向平 面。驅動單元旋轉內部具有一對間隔開、沿著圓周放置的雙軸邊緣的滾筒。 測試機進一步包^"用於可控地施加垂直力的垂直力驅動器、用於可控地施加 水平力的水平力驅動器、樞軸頭和用於使車輪關於樞軸頭定位以控制車輪外 傾角的外傾驅動器。測試機還具有測量單元用於測量外傾驅動器力。對車輪 施加垂直力和水平力以迫使輪胎抵靠雙軸邊緣和滾筒的內壁以使車輪與滾筒 一起旋轉。
降低在確定車輪外傾角或傾斜角中不精確性的方法的一個實施例包括下
列步驟基於先前在道路測試期間確定的車輪上的垂直力和水平力調節垂直 力、水平力、和外傾角；使用反作用力徑向分力和反作用力軸向分力的合力 在輪胎上的著力點作為調節外傾角的控制尺度；測量外傾驅動器力並使用測 量到的外傾驅動器力作為確定輪胎上合力的著力點的控制尺度；通過下列公 式計算合力著力點和車輪中央徑向平面的最小距離
其中Rs為合力著力點和車輪中央徑向平面的最小距離; 為圍繞樞軸頭的力的力矩；
Fa為反作用力的車輪軸向分力；Rdy 為輪胎動態滾動半徑；
Fr為反作用力的車輪徑向分力；
al為樞'軸頭和輪胎中心點之間的最小距離；
通過根據下列步驟計算更為精確的Rdyn的值來降低確定外傾角的不精確
性
(a) 使軸向或橫向負載和外傾角保持恆定而車輪旋轉，測量響應於徑向 負載單位改變的徑向位置的改變；
(b) 通過確定響應於徑向負載單位改變的徑向位置改變率計算徑向剛 性；以及
(C )通過以徑向負載乘以徑向剛性值來計算新的Rdyn值。
該方法根據下列步驟通過計算更為精確的Rs值從而進一步降低了合力 著力點和中央徑向平面之間最小距離的不精確性
(d)使外傾角保持為0度而車輪旋轉，測量響應於軸向負載單位改變的 軸向位置的改變；
(e )通過確定響應於軸向負載單位改變的軸向位置改變率計算0度軸向
剛性；
(f) 使徑向位置保持恆定而外傾角保持為-15度，響應於軸向負載的單 位改變測量軸向位置的改變；
(g) 使外傾角保持為恆定-15度，通過確定響應於軸向負載單位改變的 軸向位置改變率來計算軸向剛性；
(h) 對基於兩種外傾角的比率值求平均；以及
(i) 使軸向負載乘以平均斜率值並將這個新的值加至Rs的原始值。
為了抵消任何隨著上述Rs和Rdyn修正的誤差，該方法還包括下列步驟 (j)從每對負載、Fa和Fr的計算出的外傾角減去準確的應變儀測量的基 於車輪的值以確定經驗修正係數；
(k)將修正係數組合入基於車輛類型和輪胎側壁高度的族內； (1)在各個族內對修正係數求平均值以提供通用機器修正因子。


圖1 一部分為截面圖，一部分為表示雙軸車輪測試才幾相關部分的示意圖。
具體實施例方式
本發明提供了控制用於模擬實際駕駛狀況下車輪承受負載的雙軸車輪測 試機(總體上以附圖標記8指示)以精確確定被測試車輪(總體上以附圖標
記16指示)的外傾角或傾斜角的度數的方法的實施例。附圖中圖示了由本發 明的方法所控制的測試4幾8的優選實施例，其部分為截面圖而部分為示意圖 且沒有顯示整個測試機8。測試機8包括具有垂直軸和水平軸的圓形滾筒10， 其中容納車輪16。車輪16具有中央徑向平面CRP並包括碗狀物18、圍繞碗 狀物18周邊形成的輪輞20和安裝在輪輞20上的輪胎22。滾筒10具有在內 周設置的雙軸邊緣12、 14。待測車輪16的輪胎22顯示為擠壓邊緣14中的 一個。雙軸邊緣12、 14之間的間距是可變的以適應不同尺寸的車輪16。滾 筒10通過驅動軸26連接至驅動單元24，驅動單元24使滾筒10圍繞滾筒旋 轉軸Da旋轉。碗狀物18可釋放地連接至可旋轉樞軸頭S,其由附圖標記S 確定的點S象徵性代表。樞軸頭S距離車輪16的中央點CP —段間隔(由雙 箭頭al代表)定位並樞軸地支撐車輪16。由雙箭頭a2象徵性表示的第一槓 杆臂在其第一端部ii連接至樞軸頭S;由雙箭頭a3象徵性表示的第二槓桿 臂在其第一端部13以一定角度連接至第一槓桿臂a2的第二端部15以形成總 體上由附圖標記28指示的連杆機構。第二槓桿臂a3的第二端部17連接至軸 承點A。如以附圖標記Fs指示的箭頭所象徵性地表示的，外傾驅動器，例如 伺服液壓加載缸，連接在軸承點A和軸承點B之間以圍繞樞軸頭S放置車輪 16並調節車輪外傾角。各個元件的尺寸依賴於被測試的具體車輪的特性。
測試機8具有原點位於樞軸頭S的x-y坐標系，該樞軸頭S為外傾角樞 軸點。x軸沿附圖標記X指示的線延伸，而y軸平行於滾筒旋轉軸Da延伸並 由附圖標記Y指示。連接有由箭頭Fv象徵性指示的垂直力驅動器以可控地在 樞軸頭S上施加垂直力，且連接有由箭頭Fh象徵性指示的水平力驅動器以可 控地在樞軸頭S上施加水平力。這些力被傳遞至車輪16。
車輪16具有原點位於車輪16的中央點CP的x'-y'坐標系。x'軸在由表示
力R和Fa的矢量和表示力Fv和Fh的矢量限定的平面中沿徑向方向延伸並由
附圖標記X'指示。y'軸在與車輪16的旋轉軸一致的軸向或橫向方向延伸並由 附圖標記Y'指示。如圖所示，車輪16的旋轉軸關於y軸以外傾角傾斜；即 y'軸關於y軸以外傾角傾斜。雙箭頭a4指示平行於y軸並穿過樞軸頭S的線 與平行於y軸並穿過軸承點B的線之間的最小距離。雙箭頭a5指示平行於x軸並穿過樞軸頭S的線與平行於x軸並穿過軸承點B的線之間的最小距離。
附圖標記al、 a2、 a3、 a4和a5代表測試機幾何常數。下面的公式顯示 了它們與多個要討論的力的關係，並定義了附圖標記y。 Y=傾斜角x (兀/180°)
Fa = -([(l+[-0.03xY2]+
)xFv]+[([-0.254xY]+
)xFh]) Fr = -([(l+[-0.0379xY2]+
)xFh]+[([-0.249xY]+
)xFv]) Ax = a2 x sin(y) + a3 x cos(力 Ay = -a2 x cos(y) +a3 x sin(力
Fsxy= ^)2 + (-a5-人)2
M =FS x [(a4 x Fsy) + (a5 x Fsx)]
《、
以代表力Fv的矢量象徵性指示的垂直力驅動器(例如伺服液壓加載缸) 在樞軸頭S上並因此在車輪16上施加與x軸平行的方向的垂直力；類似的但 以代表力Fh的矢量象徵性指示的水平力驅動器在樞軸頭S上並因此在車輪16 上施加與y軸平行的方向的水平力。控制和評估單元(未顯示)分別控制水 平力和垂直力Fh和Fv的幅度，以及先前道路測試期間確定的基於水平力和垂 直力的外傾角。由反作用力的車輪徑向分力Fr和反作用力的車輪軸向分力Fa 產生的合力F^的著力點位置P用作為調節外傾角的控制尺度。下列公式顯 示了 Fv和Fh與Fr和Fa及與Y的關係 = —Fr x cos(j) +Faxsin(7)以及
屍/,=—《x sin(j) — & x cos(j)
其中Fv為垂直驅動器力；
Fh為水平驅動器力；
Fa為反作用力的車輪軸向分力；
Fr為反作用力的車輪徑向分力；以及Y=傾斜角x (兀/180°)。
車輪16的動態滾動半徑為車輪旋轉軸Y'和穿過合力F^在輪胎22上的
著力點P的與Y'的平行的線之間的最小距離，並以附圖標記Rdyn指示。如圖
所示，車輪16的輪胎22與滾筒10的內壁以及雙軸邊緣14接觸，並由於輪 胎22與它們抵緊因而輪胎22可與滾筒10 —起自由旋轉。隨著外傾驅動器 Fs在軸承點B上施加力，作用在外傾驅動器Fs上的反作用力產生導致槓桿臂 a2和a3使車輪16圍繞樞軸頭S旋轉的外傾驅動器力矩。控制外傾驅動器Fs 從而控制外傾角。
圖中顯示了與車輪16的旋轉軸Y'垂直並穿過車輪16中央點CP的中央 徑向平面CRP。還顯示了代表反作用力的徑向分矢量Fr、代表反作用力的軸 向分矢量Fa、和代表由兩個反作用力分量Fr和Fa產生的合力的矢量F,合
力F^的軸與車輪16的中央徑向平面CRP以角度卩相交。合力Fw在點P作
用至輪胎22，點P的位置依賴於外傾角。如圖所示，距離Rs代表合力Fres 的作用點P和車4侖16的中央徑向平面CRP之間的最小距離。距離Rs與外傾 角成比例變化。例如如果垂直軸X沿車輪16的中央徑向平面CRP延伸，角 度|3、力Fa和距離Rs可均等於零。
外傾驅動器Fs在軸承點B上施加的力的量為使得能夠使用反作用合力 F^在輪胎22上的作用點P的位置作為控制元件所需的因素。確定外傾驅動 力的優選簡單方式為使用例如眾所周知的膜盒式測力計(capsule-type dynamometer)的測量單元(未顯示)。在外傾驅動器Fs以這種方式確定力而 非使用壓力測量，降低了獲得已受摩擦損耗或測量誤差影響的測量值的可能 性。
如在發明背景技術部分所述，對於一些應用，需要比Schwendema皿方 式更為精確地確定車輪外傾角的度數。目標是在測試周期期間使測試機不精 確性保持在0.2度外傾角以下。Schwendemann方式對動態滾動半徑使用基於 標準歐洲公式的計算值R^:
I輪胎半徑x2x3.051 ,，、formula see original document page 11
然而數字3.05來自於輪胎如何壓縮的經驗測試；其沒有為所有的車輪和 輪胎組合提供正確解決方案。Schwendemann方式還使用下列公式提供的計算 值以尋找反作用合力Fw在輪胎22上的著力點P和輪胎16的中央徑向平面CRP之間的最小距離Rs:formula see original document page 12
其中Rs為合力F^的著力點P和車輪中央徑向平面CRP之間的最小 距離；
MFs為圍繞樞軸頭s的力矩；
Fa為反作用力的車輪軸向分力；
Rdyn為輪胎的動態滾動半徑；
Fr為反作用力的車輪徑向分力；以及
al為樞軸頭S和輪胎中央點CP之間的最小距離；以及
y=傾斜角x (兀/180°)。
該計算方法沒有考慮由響應於不同道路狀況下加至輪胎的變化力的輪胎 彎曲所導致的相對恆定的變化。相反地，該計算僅產生了靜態近似或平均。 確定動態滾動半徑Rdyn時精度低於期望是來自於車輪16的輪胎部分的彎曲導 致車輪16的半徑出現變化這一事實。半徑的變化隨著徑向負載的增加而增 加，但其非線性函數。類似地，確定Rs的值時精度低於期望是來自於輪胎動 力學非線性和缺少對於輪胎側壁高度的補償。隨著輪胎22代表的動態滾動半 徑R^的百分比增加，輪胎軸向抗變形性降低。因此，Rs的計算值的不精確 性隨著側壁高度的增加以及軸向負載的增加而增加。
為了改進Rs值的精度，將測試車輪16安裝在滾筒10中並通過在測試期 間將徑向負載設置為從零至預期最大負載的雙軸負載程序運轉。可通過將碗 狀物18的半徑加至輪胎22的側壁高度來確定車輪16的完整半徑。收集到對 應於測量的徑向負載和車輪主軸位置的數據。隨後可使用該數據通過從車輪 16的靜態半徑中減去在該徑向負載下的位置改變來確定任何徑向負載下的動 態滾動半徑Rd,由於對每對負載均計算外傾角，相比於不精確計算的動態 滾動半徑R^，新值Rd^將為在該對負載下的實際值。由於如帶括號的數字
(2)所指示的前述公式所示，Rs的值為Rdyn值的函數。因此，R^值的精確
性的增加將增加Rs值的精確性。
如帶括號的數字(1)所指示的Rdyn公式所示，帶括號的數字(2)所指
示的前述Rs公式為非線性情況的線性模型。更加精確地確定Rs值的方式包 括以經驗計算該值。通過將測試車輪16安裝在測試機8上並使用類似於車輛角重(vehicle corner weight)的徑向負載測量軸向負載和軸向4立置之間的關係
來確定軸向輪胎剛性。與不依賴於外傾角的動態滾動半徑Rdyn不同，該信息
取決於使用的外傾角。隨後收集該信息用於三個不同情況，即零度外傾角和 正、負方向外傾角極值。隨後將該生成的信息用於對徑向和軸向負載對的任 意組合補充更加精確的Rs值。如果Rs值產生與Rs輸入相背離的外傾角，則 必須重複該過程。除了輪胎剛性外，輪胎壓力是本過程考慮的另一個因數。
本發明提供了一種方法的實施例，用於控制前述雙軸車輪測試機8並用 於降低確定車輪外傾角度數時的不精確性。該方法包括下列步驟
a. 基於先前在道路測試期間確定的車輪垂直力和水平力來調節垂直力、 水平力和外傾角；
b. 使用車輪徑向分力和車輪軸向分力的合力在輪胎上的著力點的位置作 為調節外傾角的控制尺度；
c. 測量外傾驅動器的力並使用測量到的外傾驅動器力作為確定合力在輪 胎上的著力點的控制尺度；
d. 通過下列公式計算合力的著力點和車輪中央徑向平面之間的最小距
離
氣+(&>< )
其中RS為合力Fres的著力點P和車輪中央徑向平面CRP之間的最小
距離；
為圍繞樞軸頭S的力矩； Fa為反作用力的車輪軸向分力； Rdyn為輪胎的動態滾動半徑； Fr為反作用力的車輪徑向分力；
al為樞軸頭S和輪胎中央點CP之間的最小距離；以及
e. 通過將軸向負載和外傾角保持恆定並測量響應於徑向負載單位改變 (unit change )的徑向位置的改變來計算更加精確的Rdyn值從而降低確定外傾
角中的不4青確性；
f. 通過確定響應於徑向負載單位改變的徑向位置改變率計算徑向剛性；
以及
g. 通過將徑向負載乘上徑向剛性值來計算新的R^值。
13可通過根據下列步驟計算更為精確的Rs值使得在確定外傾角中的不精確性進一步降低a. 將旋轉滾筒10內的車輪和外傾角保持恆定零度，測量響應於軸向負 載單位改變的軸向位置改變；b. 通過確定響應於軸向負載單位改變的軸向位置改變率來計算零度軸向 剛性；c. 將旋轉滾筒10內的車輪和徑向位置保持恆定而將外傾角保持在負15 度，測量響應於軸向負載單位改變的軸向位置改變；d. 通過確定響應於軸向負載單位改變的軸向位置改變率來計算負15度 外傾角時的軸向剛性；e. 對基於兩個外傾角的比率值求平均；以及f. 通過將軸向負載乘上平均斜率值並將該新值加至Rs原始值來計算新 的Rs值。可通過下列步驟實現抵消任何剩下的不精確性a. 對於各對負載Fa和Fr從計算的外傾角中減去準確的、應變儀測得的、 基於車輪的值(solution)以確定經-驗YI"正係數；b. 將修正係數組合入基於車輛類型和輪胎側壁高度的族內；以及c. 在各個族內對修正係數求平均值以提供通用測試機修正因子。 本發明提供了用於控制前述雙軸車輪測試機8和用於降低確定車輪外傾角度數中不精確性的方法的另 一實施例。該方法包括下列步驟a. 基於先前在道路測試期間確定的車輪垂直力和水平力調節垂直力、水 平力和外傾角；b. 使用車輪徑向分力和車輪軸向分力的合力在輪胎上的著力點的位置作 為調節外傾角的控制尺度；c. 測量外傾驅動器的力並使用測量到的外傾驅動器力作為確定合力在輪 胎上的著力點的控制尺度；d. 調節垂直力、水平力和外傾角直至達到下列^^式的明確解 al其中Rs為合力Fres的著力點P和車輪中央徑向平面CRP之間的最小距離；Fv為垂直力；且 Fh為水平力；為圍繞樞軸頭S的力矩； Fa為反作用力的車輪軸向分力； Rdyn為輪胎的動態滾動半徑； Fr為反作用力的車輪徑向分力； al為樞軸頭S和輪胎中央點CP之間的最小距離； y=傾斜角x (兀/180°);以及e. 通過將軸向負載和外傾角保持恆定計算更加精確的Rdyn值並測量響應 於徑向負載單位改變的徑向位置的改變來降低在確定外傾角中的不精確性；f. 通過確定響應於徑向負載單位改變的徑向位置改變率計算徑向剛性；以及g. 通過將徑向負載乘上該徑向剛性值來計算新的Rdyn值。可通過根據下列步驟計算更為精確的Rs值來實現進一步降低外傾角確 定中的不精確性a. 將旋轉滾筒10內的車輪和外傾角保持恆定零度，測量響應於軸向負 載單位改變的軸向位置改變；b. 通過確定響應於軸向負載單位改變的軸向位置改變率來計算零度軸向 剛性；c. 將旋轉滾筒10內的車輪和徑向位置保持恆定而將外傾角保持在負15 度，測量響應於軸向負載單位改變的軸向位置改變；d. 通過確定響應於軸向負載單位改變的軸向位置改變率來計算負15度 外傾角時的軸向剛性；e. 對基於兩個外傾角的比率值求平均；以及f. 通過將軸向負載乘上平均斜率值並將新值加至Rs原始值來計算新的 Rs值。可通過下列步驟實現抵消任何剩下的不精確性a.對於各對負載Fa和F,人計算的外傾角中減去準確的應變儀測得的基 於車輪的值以確定經驗修正係數；b.將修正係數組合入基於車輛類型和輪胎側壁高度的族內；以及 C.在各個族內對修正係數求平均值以提供通用測試機修正因子。 本發明提供了用於控制前述雙軸車輪測試機8和用於降低確定車輪外傾角度數中不精確性的方法的再一實施例。該方法包括下列步驟a. 基於先前在道路測試期間確定的車輪垂直力和水平力調節垂直力、水 平力和外傾角；b. 使用車輪徑向分力和車輪軸向分力的合力在輪胎上的著力點的位置作 為調節外傾角的控制尺度；c. 通過下列公式計算合力的著力點和車輪中央徑向平面之間的最小距其中Rs為合力F^的著力點P和車輪中央徑向平面CRP之間的最小 距離；為圍繞樞軸頭S的力矩； Fa為反作用力的車輪軸向分力； Rdyn為輪胎的動態滾動半徑； Fr為反作用力的車輪徑向分力；al為樞軸頭S和輪胎中央點CP之間的最小距離；以及d. 通過將軸向負載和外傾角保持恆定並測量響應於徑向負載單位改變的 徑向位置的改變來計算更加精確的值從而降低確定外傾角中的不精確 性；e. 通過確定響應於徑向負載單位改變的徑向位置改變率計算徑向剛性；以及f. 通過將徑向負載乘上徑向剛性值來計算新的Rdyn值。可通過根據下列步驟計算更為精確的Rs值實現進一步降低外傾角確定 中的不精確性a. 將旋轉滾筒10內的車輪和外傾角保持恆定零度，測量響應於軸向負 載單位改變的軸向位置改變；b. 通過確定響應於軸向負載單位改變的軸向位置改變率來計算零度軸向16剛性；c. 將旋轉滾筒10內的車輪和徑向位置保持恆定而將外傾角保持在負15 度，測量響應於軸向負載單位改變的軸向位置改變；d. 通過確定響應於軸向負載單位改變的軸向位置改變率來計算負15度 外傾角時的軸向剛性；e. 對基於兩個外傾角的比例值求平均；以及f. 通過將軸向負載乘上平均斜率值並將新值加至Rs原始值來計算新的 Rs值。可通過下列步驟實現抵消任何剩下的不精確性a. 對於各對負載Fa和Fr從計算的外傾角中減去準確的、應變儀測得的 基於車輪的值以確定經驗修正係數；b. 將修正係數組合入基於車輛類型和輪胎側壁高度的族內；以及c. 在各個族內對修正係數求平均值以提供通用測試機修正因子。 本發明提供了用於控制前述雙軸車輪測試機8和用於降^f氐確定車輪外傾角度數中不精確性的方法的又一 實施例。該方法包括下列步驟a. 基於先前在道路測試期間確定的車輪垂直力和水平力調節垂直力、水 平力和外傾角；b. 使用車輪徑向分力和車輪軸向分力的合力在輪胎上的著力點的位置作 為調節外傾角的控制尺度；c. 調節垂直力、水平力和外傾角直至達到下列^^式的明確解其中Rs=合力的著力點和車輪中央徑向平面之間的最小距離; Fv為垂直力；且 Fh為水平力；為圍繞樞軸頭S的力矩； Fa為反作用力的車輪軸向分力； Rdyn為輪胎的動態滾動半徑；=—Fr x cos(")十F"xsin(;K)以及 屍A = 一巧x sin(;r) — Fa x cos("Fr為反作用力的車輪徑向分力；al為樞軸頭和輪胎中央點之間的最小距離；Y為傾斜角x (兀/180°);以及d. 通過將軸向負載和外傾角保持恆定並測量響應於徑向負載單位改變的徑向位置的改變來計算更加精確的Rdyn值從而降低確定外傾角中的不精確性；e. 通過確定響應於徑向負載單位改變的徑向位置改變率計算徑向剛性；以及f. 通過將徑向負載乘上徑向剛性值來計算新的Rdyn值。可通過根據下列步驟計算更為精確的Rs值實現進一步降低外傾角確定 中的不精確性a. 將旋轉滾筒10內的車輪和外傾角保持恆定零度，測量響應於軸向負 載單位改變的軸向位置改變；b. 通過確定響應於軸向負載單位改變的軸向位置改變率來計算零度軸向 剛性；c. 將旋轉滾筒10內的車輪和徑向位置保持恆定而將外傾角保持在負15 度，測量響應於軸向負載單位改變的軸向位置改變；d. 通過確定響應於軸向負載單位改變的軸向位置改變率來計算負15度 外傾角時的軸向剛性；e. 對基於兩個外傾角的比例值求平均；以及f. 通過將軸向負載乘上平均斜率值並將新值加至Rs原始值來計算新的 Rs值。可通過下列步驟實現抵消任何剩下的不精確性a. 對於各對負載Fa和Fr從計算的外傾角中減去準確的、應變儀測得的 基於車輪的值以確定經驗修正係數；b. 將修正係數組合入基於車輛類型和輪胎側壁高度的族內；以及c. 在各個族內對修正係數求平均值以提供通用測試機修正因子。儘管已經詳細描述了用於執行本發明的最佳實施例，本發明相關領域的 技術人員將認識將有多種替代設計和實施例來實施由權利要求所限定的本發 明。
權利要求
1.一種確定模擬車輪在駕駛狀況下經歷的負載的雙軸車輪測試機上外傾角的方法，包含使軸向負載和外傾角保持恆定來確定動態滾動半徑值並確定響應於徑向負載單位改變的徑向位置改變；通過確定所述響應於徑向負載單位改變的徑向位置改變率來確定徑向剛性值；以及根據所述徑向負載和所述徑向剛性值的函數產生新的動態滾動半徑值。
2. —種控制用於模擬車輪在實際駕駛狀況下經歷的負載的雙軸車輪測試 機的方法，所述測試^/L包括具有垂直軸和水平軸的圓形滾筒以及旋轉所述滾 筒的驅動單元，其中，所述圓形滾筒中容納有將被測試的具有中央徑向平面 並具有碗狀物、輪輞和輪胎的車輪，所述滾筒內部具有至少一個沿周邊設置 的雙軸邊緣；所述測試機進一步包括用於可控地施加垂直力的垂直力驅動器、 用於可控地施加水平力的水平力驅動器、樞軸頭和將車輪圍繞所述樞軸頭放 置以控制車輪外傾角或傾斜角的外傾角驅動器，所述垂直力和水平力被施加 至所述車輪以迫使所述輪胎抵靠雙軸邊緣和所述滾筒的內壁以使所述車輪與 所述滾筒一起旋轉，其中，所述方法包含下列步驟a. 基於先前在道路測試期間確定的車輪垂直力和水平力調節所述垂直 力、所述水平力和所述外傾角；b. 使用車輪徑向分力和車輪軸向分力的合力在輪胎上的著力點的位置作 為調節所述外傾角的控制尺度；c. 測量所述外傾驅動器的力並使用所測量到的外傾驅動器力作為確定所 述合力在所述輪胎上的著力點的所述位置的控制尺度；d. 通過下列公式計算所述合力著力點和所述車輪中央徑向平面之間的最 小距離其中，Rs為所述合力Fres的所述著力點P和所述車輪中央徑向平面CRP 之間的最小距離；為圍繞所述樞軸頭S的力矩； Fa為反作用力的車輪軸向分力； Rdyn為所述輪胎的動態滾動半徑； Fr為反作用力的車輪徑向分力；al為所述樞軸頭和所述輪胎中心點之間的最小距離；以及e. 通過將軸向負載和外傾角保持恆定並測量響應於徑向負載單位改變的徑向位置的改變來計算更加精確的Rdyn值從而降低確定外傾角中的不精確性；f. 通過確定響應於徑向負載單位改變的徑向位置改變率計算徑向剛性；以及g. 通過將徑向負載乘上所述徑向剛性值來計算新的Rdyn值。
3. 根據權利要求2所述的方法，進一步包含下列步驟h. 將所述外傾角保持恆定零度，測量響應於軸向負載單位改變的軸向位 置改變；i. 通過確定響應於軸向負載單位改變的軸向位置改變率來計算零度軸向 剛性；j.將所述徑向位置保持恆定而將所述外傾角保持在負15度，測量響應 於軸向負載單位改變的軸向位置改變；k.將所述外傾角保持在負15度，通過確定響應於軸向負載單位改變的 軸向位置改變率來計算軸向剛性；1.對基於兩個外傾角的所述比率值求平均；以及m.將所述軸向負載乘上所述平均斜率值並將新值加至Rs原始值，從而 通過計算更為精確的Rs值進一步降低所述合力著力點和輪胎中央徑向平面 之間最小距離的不精確性。
4. 根據權利要求3所述的方法，進一步包含下列步驟n.對於各對負載Fa和R從計算的外傾角中減去準確的應變儀測得的基於車輪的值以確定經驗修正係數；o.將所述修正係數組合入基於車輛類型和輪胎側壁高度的族內；以及 p.在各個族內對修正係數求平均值以提供通用機器修正因子，從而抵消了任何剩下的不精確性。
5. —種控制用於模擬車輪在實際駕駛狀況下經歷的負載的雙軸車輪測試機的方法，所述測試機包括具有垂直軸和水平軸的圓形滾筒以及旋轉所述 滾筒的驅動單元，其中，所述圓形滾筒中容納有將被測試的具有中央徑向平面並具有碗狀物、輪輞和輪胎的車輪；，所述滾筒內部具有至少一個沿周邊設 置的雙軸邊緣；所述測試機進一步包含用於可控地施加垂直力的垂直力驅動 器、用於可控地施加水平力的水平力驅動器、樞軸頭和將車輪圍繞所述樞軸 頭放置以控制車輪外傾角或傾斜角的外傾角驅動器，所述垂直力和水平力被 施加至所述車輪以迫使所述輪胎抵靠雙軸邊緣和所述滾筒的內壁以使所述車 輪與所述滾筒一起旋轉，其中，所述方法包含下列步驟a. 基於先前在道路測試期間確定的車輪垂直力和水平力調節所述垂直 力、所述水平力和所述外傾角；b. 使用車輪徑向分力和車輪軸向分力的合力在輪胎上的著力點的位置作 為調節所述外傾角的控制尺度；c. 測量所述外傾驅動器的力並使用測量到的外傾驅動器力作為確定所述 合力在輪胎上的著力點的位置的控制尺度；d. 調節所述垂直力、所述水平力和所述外傾角直至達到下列公式的明確解i^V = -巧x COS(" 和 FA = x sin(力一 F。 x cos(/)其中，Rs為所述合力Fres的著力點和車輪中央徑向平面之間的最小距離；Fv為垂直力； Fh為水平力；為圍繞樞軸頭的力矩； Fa為反作用力的車輪軸向分力； R^yn為所述輪胎的動態滾動半徑； Fr為反作用力的車輪徑向分力； al為樞軸頭和輪胎中央點之間的最小距離； y為傾斜角x (7c/180°);以及e.通過將軸向負載和外傾角保持恆定計算更加精確的R^值來降低確定 外傾角中的不精確性；測量響應於徑向負載單位改變的徑向位置的改變；f. 通過確定響應於徑向負載單位改變的徑向位置改變率計算徑向剛性；以及g. 通過將徑向負載乘上所述徑向剛性值來計算新的Rdyn值。
6. 根據權利要求5所述的方法，進一步包含下列步驟h. 將外傾角保持恆定零度，測量響應於軸向負載單位改變的軸向位置改變；i. 通過確定響應於軸向負載單位改變的軸向位置改變率來計算零度軸向 剛性；j.將徑向位置保持恆定而將外傾角保持在負15度，測量響應於軸向負 載單位改變的軸向位置改變；k.將外傾角保持於負15度，通過確定響應於軸向負載單位改變的軸向 位置改變率來計算軸向剛性；1.對基於兩個外傾角的比率值求平均；以及m.通過將軸向負載乘上平均斜率值並將新值加至Rs原始值，從而通過 計算更為精確的Rs值進一步降低所述合力著力點和所述輪胎中央徑向平面 之間最小距離的不精確性。
7. 根據權利要求6所述的方法，進一步包含下列步驟n.對於各對負載Fj口 Fr從計算的外傾角中減去準確的應變儀測得的基於車輪的值以確定經驗修正係數；o.將修正係數組合入基於車輛類型和輪胎側壁高度的族內；以及p.在各個族內對修正係數求平均值以提供通用機器修正因子，從而抵消了任何剩下的不精確性。
全文摘要
本發明提供了一種用於雙軸車輪測試機的車輪外傾角最優化方法，所述方法是一種控制用於模擬測試車輪在實際駕駛狀況下經歷的負載的雙軸車輪測試機並實現精確確定車輪外傾角的方法。
文檔編號G01M17/013GK101650266SQ20091016539
公開日2010年2月17日 申請日期2009年8月11日 優先權日2008年8月15日
發明者大衛·道格拉斯·弗裡斯克 申請人:福特全球技術公司