用于双轴车轮测试机的车轮外倾角最优化方法技术

本发明专利技术提供了一种用于双轴车轮测试机的车轮外倾角最优化方法，所述方法是一种控制用于模拟测试车轮在实际驾驶状况下经历的负载的双轴车轮测试机并实现精确确定车轮外倾角的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种控制双轴车轮测试机以在测量对车轮的潜在破坏时在测 试周期期间提供精确的车轮外倾角或倾斜角信息的方法。
技术介绍
在双轴测试机中的车轮实验室测试可需要在测试轨道上测量轴向或横向 以及径向车轮测试负载数据并将其转换以用于对双轴测试机进行编程。这通过经由耐久性程序运行加权原型车轮(weighted prototype wheel)实施，在该 耐久性程序中，安装在车轮上的车轮力传感器提取加载在中央服务器上的主 轴负载数据(spindle load data )，以供工程人员分析。车轮耐久性工程人员将 时间/历史形式的数据处理为用在用于双轴测试机的阻滞周期测试模式(block cycle test profile )中的联合概率分布。该数据基于主轴中央负载，但测试机需要将输入转化为轮胎侧壁输入。 该转化基于轮胎平均寿命(expectation of tire life),且必须使轮胎抵靠滚筒运 转以产生轴向力而非使用轮胎着地处(patch,轮胎与地面接触的底部)，这增 加了轮胎温度和磨损。应变仪可连接至安装在Flat-Trac 机器上的车轮的高应力区域。 Flat-Trac 机器包括移动带，轮胎压紧该移动带。可对车轮施加负载以反映 轴向和径向车轮测试负载数据。该机器提供主轴负载控制并记录应变仪的输 出。车轮安装在双轴车轮测试机上并施加负载以反映由Flat-Trac 机器记 录的轴向和径向车4仑测试负载数据。在施加各个轴向和径向负载对的同时， 车轮可倾斜至多个外倾角或倾斜角。将外倾角与提供轨道负载的模拟的负载 相比较，实际应变测量值与Flat-Trac 机器记录的那些值相关。2004年11月9日授予Schwendemann的美国专利6,813,938中描述的流 程提出了前述关联流程的简化。Schwendemann专利意图使得可以计算外倾角 而不用对车轮应用应力仪且不用使用Flat-Trac 机器。Schwendemann流程6包括在双轴测试机中装载附加负载元件以跟踪外倾负载，并进一步包括使用 几何学计算与所需的负载对匹配的外倾角。在测量对车轮的潜在破坏时需要更为精确地确定车轮外倾角度数。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了 一种确定在模拟驾驶状况下车轮经历的 负载的双轴车轮测试机上的车轮外倾角的方法。使轴向负载和车轮外倾角保 持恒定来确定动态滚动半径值，并响应于径向负载单位的改变的径向位置改 变。通过确定响应于径向负载单位改变的径向位置改变的比例来得出径向刚 性值。根据径向负载和径向刚性值的函数确定新的动态滚动半径值。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种确定车轮外倾角或倾斜角时获得 上述更高精度的方法。该方法控制用于模拟车轮在实际驾驶状况下经历的负 载的双轴车轮测试机。测试机包括具有垂直轴和水平轴的圆形滚筒，在该滚筒内容纳车轮。将被测试的车轮包括碗状物、轮辋和轮胎并具有中央径向平 面。驱动单元旋转内部具有一对间隔开、沿着圆周放置的双轴边缘的滚筒。 测试机进一步包^用于可控地施加垂直力的垂直力驱动器、用于可控地施加 水平力的水平力驱动器、枢轴头和用于使车轮关于枢轴头定位以控制车轮外 倾角的外倾驱动器。测试机还具有测量单元用于测量外倾驱动器力。对车轮 施加垂直力和水平力以迫使轮胎抵靠双轴边缘和滚筒的内壁以使车轮与滚筒 一起旋转。降低在确定车轮外倾角或倾斜角中不精确性的方法的一个实施例包括下列步骤基于先前在道路测试期间确定的车轮上的垂直力和水平力调节垂直 力、水平力、和外倾角；使用反作用力径向分力和反作用力轴向分力的合力 在轮胎上的着力点作为调节外倾角的控制尺度；测量外倾驱动器力并使用测 量到的外倾驱动器力作为确定轮胎上合力的着力点的控制尺度；通过下列公 式计算合力着力点和车轮中央径向平面的最小距离其中Rs为合力着力点和车轮中央径向平面的最小距离; 为围绕枢轴头的力的力矩；Fa为反作用力的车轮轴向分力；Rdy 为轮胎动态滚动半径；Fr为反作用力的车轮径向分力；al为枢'轴头和轮胎中心点之间的最小距离；通过根据下列步骤计算更为精确的Rdyn的值来降低确定外倾角的不精确性(a) 使轴向或横向负载和外倾角保持恒定而车轮旋转，测量响应于径向 负载单位改变的径向位置的改变；(b) 通过确定响应于径向负载单位改变的径向位置改变率计算径向刚 性；以及(C )通过以径向负载乘以径向刚性值来计算新的Rdyn值。该方法根据下列步骤通过计算更为精确的Rs值从而进一步降低了合力 着力点和中央径向平面之间最小距离的不精确性(d)使外倾角保持为0度而车轮旋转，测量响应于轴向负载单位改变的 轴向位置的改变；(e )通过确定响应于轴向负载单位改变的轴向位置改变率计算0度轴向刚性；(f) 使径向位置保持恒定而外倾角保持为-15度，响应于轴向负载的单 位改变测量轴向位置的改变；(g) 使外倾角保持为恒定-15度，通过确定响应于轴向负载单位改变的 轴向位置改变率来计算轴向刚性；(h) 对基于两种外倾角的比率值求平均；以及(i) 使轴向负载乘以平均斜率值并将这个新的值加至Rs的原始值。为了抵消任何随着上述Rs和Rdyn修正的误差，该方法还包括下列步骤 (j)从每对负载、Fa和Fr的计算出的外倾角减去准确的应变仪测量的基 于车轮的值以确定经验修正系数；(k)将修正系数组合入基于车辆类型和轮胎侧壁高度的族内； (1)在各个族内对修正系数求平均值以提供通用机器修正因子。附图说明图1 一部分为截面图，一部分为表示双轴车轮测试才几相关部分的示意图。具体实施例方式本专利技术提供了控制用于模拟实际驾驶状况下车轮承受负载的双轴车轮测 试机(总体上以附图标记8指示)以精确确定被测试车轮(总体上以附图标记16指示)的外倾角或倾斜角的度数的方法的实施例。附图中图示了由本发 明的方法所控制的测试4几8的优选实施例，其部分为截面图而部分为示意图 且没有显示整个测试机8。测试机8包括具有垂直轴和水平轴的圆形滚筒10， 其中容纳车轮16。车轮16具有中央径向平面CRP并包括碗状物18、围绕碗 状物18周边形成的轮辋20和安装在轮辋20上的轮胎22。滚筒10具有在内 周设置的双轴边缘12、 14。待测车轮16的轮胎22显示为挤压边缘14中的 一个。双轴边缘12、 14之间的间距是可变的以适应不同尺寸的车轮16。滚 筒10通过驱动轴26连接至驱动单元24，驱动单元24使滚筒10围绕滚筒旋 转轴Da旋转。碗状物18可释放地连接至可旋转枢轴头S,其由附图标记S 确定的点S象征性代表。枢轴头S距离车轮16的中央点CP —段间隔(由双 箭头al代表)定位并枢轴地支撑车轮16。由双箭头a2象征性表示的第一杠 杆臂在其第一端部ii连接至枢轴头S;由双箭头a3象征性表示的第二杠杆 臂在其第一端部13以一定角度连接至第一杠杆臂a2的第二端部15以形成总 体上由附图标记28指示的连杆机构。第二杠杆臂a3的第二端部17连接至轴 承点A。如以附图标记Fs指示的箭头所象征性地表示的，外倾驱动器，例如 伺服液压加载缸，连接在轴承点A和轴承点B之间以围绕枢轴头S放置车轮 16并调节车轮外倾角。各个元件的尺寸依赖于被测试的具体车轮的特性。测试机8具有原点位于枢轴头S的x-y坐标系，该枢轴头S为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定模拟车轮在驾驶状况下经历的负载的双轴车轮测试机上外倾角的方法，包含：　使轴向负载和外倾角保持恒定来确定动态滚动半径值并确定响应于径向负载单位改变的径向位置改变；　通过确定所述响应于径向负载单位改变的径向位置改变率来确定径 向刚性值；以及　根据所述径向负载和所述径向刚性值的函数产生新的动态滚动半径值。

【技术特征摘要】
US 2008-8-15 12/192,6191.一种确定模拟车轮在驾驶状况下经历的负载的双轴车轮测试机上外倾角的方法，包含使轴向负载和外倾角保持恒定来确定动态滚动半径值并确定响应于径向负载单位改变的径向位置改变；通过确定所述响应于径向负载单位改变的径向位置改变率来确定径向刚性值；以及根据所述径向负载和所述径向刚性值的函数产生新的动态滚动半径值。2. —种控制用于模拟车轮在实际驾驶状况下经历的负载的双轴车轮测试 机的方法，所述测试^/L包括具有垂直轴和水平轴的圆形滚筒以及旋转所述滚 筒的驱动单元，其中，所述圆形滚筒中容纳有将被测试的具有中央径向平面 并具有碗状物、轮辋和轮胎的车轮，所述滚筒内部具有至少一个沿周边设置 的双轴边缘；所述测试机进一步包括用于可控地施加垂直力的垂直力驱动器、 用于可控地施加水平力的水平力驱动器、枢轴头和将车轮围绕所述枢轴头放 置以控制车轮外倾角或倾斜角的外倾角驱动器，所述垂直力和水平力被施加 至所述车轮以迫使所述轮胎抵靠双轴边缘和所述滚筒的内壁以使所述车轮与 所述滚筒一起旋转，其中，所述方法包含下列步骤a. 基于先前在道路测试期间确定的车轮垂直力和水平力调节所述垂直 力、所述水平力和所述外倾角；b. 使用车轮径向分力和车轮轴向分力的合力在轮胎上的着力点的位置作 为调节所述外倾角的控制尺度；c. 测量所述外倾驱动器的力并使用所测量到的外倾驱动器力作为确定所 述合力在所述轮胎上的着力点的所述位置的控制尺度；d. 通过下列公式计算所述合力着力点和所述车轮中央径向平面之间的最 小距离其中，Rs为所述合力Fres的所述着力点P和所述车轮中央径向平面CRP 之间的最小距离；为围绕所述枢轴头S的力矩； Fa为反作用力的车轮轴向分力； Rdyn为所述轮胎的动态滚动半径； Fr为反作用力的车轮径向分力；al为所述枢轴头和所述轮胎中心点之间的最小距离；以及e. 通过将轴向负载和外倾角保持恒定并测量响应于径向负载单位改变的径向位置的改变来计算更加精确的Rdyn值从而降低确定外倾角中的不精确性；f. 通过确定响应于径向负载单位改变的径向位置改变率计算径向刚性；以及g. 通过将径向负载乘上所述径向刚性值来计算新的Rdyn值。3. 根据权利要求2所述的方法，进一步包含下列步骤h. 将所述外倾角保持恒定零度，测量响应于轴向负载单位改变的轴向位 置改变；i. 通过确定响应于轴向负载单位改变的轴向位置改变率来计算零度轴向 刚性；j.将所述径向位置保持恒定而将所述外倾角保持在负15度，测量响应 于轴向负载单位改变的轴向位置改变；k.将所述外倾角保持在负15度，通过确定响应于轴向负载单位改变的 轴向位置改变率来计算轴向刚性；1.对基于两个外倾角的所述比率值求平均；以及m.将所述轴向负载乘上所述平均斜率值并将新值加至Rs原始值，从而 通过计算更为精确的Rs值进一步降低所述合力着力点和轮胎中央径向平面 之间最小距离的不精确性。4. 根据权利要求3所述的方法，进一步包含下列步骤n.对于各对负载Fa和R从计算的外倾角中减去准确的应变仪测得的基于车轮的值以确定...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫道格拉斯弗里斯克，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：US[]