确定轮胎所受的力分量和转向自动回正力矩的方法技术

本发明专利技术涉及一种确定选自以下特征量中的至少一个特征量的方法：道路表面施加给轮胎的接触区域的合力的三个分量和由轮胎产生的转向自动回正力矩。该方法在于，从至少一个轮胎侧壁的至少两个圆周扩张或收缩测量结果中推导出所述特征量，其中所述测量结果是在轮胎侧壁圆周不同方位上的两个空间固定点上测得的。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机动车，和对道路施加给机动车轮胎的力的测量。本专利技术还涉及各种电子辅助装置，这些装置例如可用于机动车刹车的防锁死控制或驱动轮的防滑控制、机动车的轨迹控制或者其它形式(例如轮胎压力)的控制或监测。为了控制机动车操作，人们试图确定某些滚动参数。例如，为了减少车轮的纵向滑移，人们开发了限滑系统(A.B.S.，A.S.R.)，它们能调整发动机或刹车传给轮子的扭矩，让该扭矩成为由每个轮子的转速变化产生的滑移的函数。为了确定传给道路的扭矩变化，人们还提出要测量轮胎侧壁的扭转(圆周角形变)。这种测量远比转速变化的推导直接，它能让限滑系统的控制更精确。影响刹车或施加给轮子的驱动力的系统(例如E.S.P.)也是公知的，它能保证机动车能真正遵从司机想要的轨迹。为了做到这一点，一般要同时测量侧滑速度(机动车绕纵轴的转速)、滚动速度、机动车的横向加速度、以及司机向方向盘施力的角坐标。本专利技术源于以下观察道路施加给机动车的所有力都通过轮子传递。这些力的平衡关系指示着机动车受到的加速度。因此，确定所有这些力就可以实现利用上面所提的各种传感器进行的分配，或者对它们进行补充以提供更完整的信息。本专利技术的方法是基于对以下事实的认识作用于轮胎胎面与道路之间的力引起大量而又可再现的轮胎侧壁圆周扩张或收缩形式的形变。如果某人在轮胎转动的过程中设法对它进行实时单个测量，该圆周扩张或收缩会让人得知每一瞬间作用在轮胎上的力的方向和大小、以及由轮胎施加的转向自动回正力矩的符号和大小。由于轮胎的设计和操作模式，轮胎受压迫时产生的形变取决于它的充气压。因此该充气压是此处所提方法的一个参数。压力可通过专用测量装置得到，它与在本专利技术范围内进行的测量无关，这种装置的一个例子是压力传感器。该压力还可通过对圆周形变测量结果的专门处理得到。在实际使用状态下，轮胎频频经历外倾角变化。这会导致轮胎形变的变化。因此该外倾也是此处所提方法的一个参数。该外倾可通过专用测量装置得到，它与本专利技术范围内进行的测量无关，这种装置的一个例子是外倾角传感器。该外倾还可通过对圆周形变的测量结果进行专门处理得到。本专利技术提出了一种确定至少一个特征量的方法，所述特征量选自道路施加给轮胎接触区域的合力的三个分量，轮胎产生的转向自动回正力矩，外倾和压力，该方法的特征在于所述特征量是通过对轮胎至少一个侧面中位于至少两个空间固定点(它们沿圆周位于不同方位)上的圆周扩张或收缩的至少两个测量结果进行处理而确定的。依照一个有利方面，本专利技术提出通过测量侧壁中胎体帘布层的帘布之间的距离来评估侧壁的圆周收缩或扩张。下面称其为“帘布间间隔测量”。应当注意的是，尽管该术语与轮胎的径向结构相关联，但该方法不仅用于具有径向胎体帘布的轮胎。例如，术语“帘布间隔”用于表示侧壁上在相邻但不同方位上作出的两条线之间的平均距离。应当注意的是，在侧壁的圆周扩张是按照在挠性中立纤线(neturalfibre)之外的位置上侧壁厚度中测量的方式测量时，圆周扩张包括因侧壁弯曲产生的分量，尤其经过接触区域时的分量(该现象还被称为“鼓张”)。因弯曲产生的分量绝不是问题，为了提高本专利技术所用信号变量的动态特性，可通过在别处而非弯曲中立纤线上测量扩张来探测该分量。借助附图，以下描述将更详尽地解释本专利技术，附图中.附图说明图1是轮胎的透视图，上面定义了一些用于理解本专利技术的约定；.图2a和2b表示纵向分量Fz的作用—其中实线对应于400daN的纵向负荷，—其中虚线对应于500daN的纵向负荷，以及—其中点划线对应于300daN的纵向负荷；.图3a和3b表示分量Fx的作用—其中实线对应于没有任何力Fx时的400daN的纵向负荷，—其中虚线对应于有400daN的力Fx(驱动时)时的400daN的纵向负荷，以及—其中点划线对应于有-400daN的力Fx(刹车时)时的400daN的纵向负荷；.图4a和4b表示分量Fy的作用—其中实线对应于没有任何力Fy时的400daN的纵向负荷，以及—其中虚线对应于有280daN的力Fy时400daN的纵向负荷；.图5表示在加上外倾角时的轮胎形变；.图6a和6b表示外倾对圆周形变信号的影响—其中实线对应于没有任何力Fx和Fy且零外倾角时的400daN的纵向负荷，—其中虚线对应于外倾角为2°时的400daN的纵向负荷，以及—其中点划线对应于外倾角为4°时的400daN的纵向负荷；.图7表示神经网络(neural network)的结构；.图8表示转移函数的例子；.图9a和9b表示如果轮胎的充气压改变就允许对充气压加以考虑的一种结构的两个例子；.图10表示原始和滤波后的时间信号；.图11表示基于时间信号来识别经过接触区域；.图12表示利用一个传感器和一个模型操作的例子；.图13表示利用三个传感器和一个模型操作的例子；.图14表示利用三个传感器和两个模型操作的例子；此处所描述的方法依赖于以下事实在接触区域上施加到轮胎的每个力都引起轮胎侧壁圆周扩张的变化。在轮子上安装充气轮胎的情况下，要考虑识别其第一侧壁的、位于相同半径但在圆周方向上分开的两点A1和A2。第二侧壁上，在与A1和A2方位相同、且半径相同的位置上选择两点B1和B2。在不向轮胎施加任何力的情况下，两点间的间隔恒定，它是轮胎—轮子组件旋转角的函数。在轮胎受到力的作用时，对于所述力的每个分量，可观察到以下效果.纵向分量(在此用Fz表示)将轮胎压到地上。当该装配组件处于旋转状态时，由于产生了接触面，会导致两点A1和A2之间的距离变化，这反映了侧壁圆周扩张的变化。图2a和2b分别表示点A和B的间隔距离随所在方位变化的函数。所加纵向分量的增大导致接触区域处两侧壁的扩张(接近180°的距离增加)和侧壁其它区域、主要是接触区域的入口和出口处的收缩(其它各处的距离减少，主要是接近135°和225°的距离减小)。还值得指出的是，在接触区域的入口有一个圆周扩张值基本上与所加分量Fz无关的方位，在接触区域的出口也这样一个方位。假定存在这样一个α0使这些特定方位等于(180°-α0°)和(180°+α0°)。.滚动方向上的水平分量(在此用Fx表示)引起接触区域入口和出口处区域间的差异。这必然伴随大体在接触区域出口和入口处的侧壁扩张变化。图3a和3b分别通过示出点A和点B的间隔距离来表示所加力分量Fx的效果，所述间隔距离是这些点所在方位的函数。当施加一个正力Fx(驱动扭矩)时，接触区域入口处的两侧壁沿圆周方向受到压缩，接触区域出口处的侧壁扩张(接近135°处的距离减小，接近225°处的距离增加)。在施加负力Fx(刹车扭矩)时，在接触区域出口处的两侧壁都沿圆周方向受到压缩，而接触区域入口处的侧壁扩张(接近225°处的距离减小，接近135°处的距离增加)。.横向方向上的水平分量(在此用Fy表示)主要引起两侧壁间的差异。图4a和4b分别通过示出点A和点B的间隔距离来表示这种强制力的效果，这些距离也是这些点所在方位的函数。在施加正Fy强制力的情况下，一个侧壁主要发生圆周扩张(A1和A2间距离的增加)，而另一侧壁发生圆周收缩(B1和B2间距离的减少)。严格来说，转向自动回正力矩N(围绕纵轴的力矩)不是作用在轮胎胎面和道路之间的另一个力。相反，它是分量Fx、Fy和Fz施加到接触区域上的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定至少一个特征量的方法，所述特征量选自：道路向轮胎的接触区域施加的合力的三个分量；轮胎产生的转向自动回正力矩，外倾和压力，特征在于，所述特征量可通过对在至少一个轮胎侧壁空间上的两固定点处的至少两个圆周扩张或收缩的测量结果进行处理加以确定，其中所述两点沿圆周位于不同方位。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：D伯特兰，
申请(专利权)人：米其林技术公司，米其林研究和技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]