表征車輛的行動(dòng)性的方法以及在車輛輪胎的選擇中的使用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的領(lǐng)域?yàn)檐囕v的道路行動(dòng)性的改進(jìn)。
【背景技術(shù)】
[0002]在車輛的設(shè)計(jì)中，為了改進(jìn)車輛的行動(dòng)性，車輛制造商要進(jìn)行數(shù)種測(cè)試。這些測(cè)試包括用于車輛行動(dòng)性的定量描述的被認(rèn)為是“客觀”的測(cè)試，以及用于車輛行動(dòng)性的定性確定的被認(rèn)為是“主觀”的測(cè)試。主觀測(cè)試由測(cè)試員進(jìn)行，測(cè)試員駕駛車輛并基于其感受來(lái)描述車輛行動(dòng)性。
[0003]客觀測(cè)試尤其包括制動(dòng)性、掌控性和安全性測(cè)試。主觀測(cè)試尤其包括涉及下述各項(xiàng)的測(cè)試部分:直線行動(dòng)性、一般行動(dòng)性以及主動(dòng)安全性。直線行動(dòng)性包括為了車輛的小幅橫向加速而執(zhí)行的操縱，例如被稱為轉(zhuǎn)向性、線性、可駕駛性、居中性和其它操縱性。
[0004]涉及直線行動(dòng)性的測(cè)試部分尤其具有下述目的:描述車輛的基于由測(cè)試員施加在方向盤上的一般而言幅度較小的角向力的響應(yīng)性，從而發(fā)現(xiàn)例如在以諸如大約100km/h的穩(wěn)定速度行駛時(shí)方向盤的力矩或車輛的偏向如何響應(yīng)于方向盤角度的變化而定量地和定性地變化。因此，例如，顯示出線性響應(yīng)的車輛呈現(xiàn)的行動(dòng)性一般被測(cè)試員評(píng)估為滿意，對(duì)于方向盤的小角度旋轉(zhuǎn)的沒有響應(yīng)的車輛所呈現(xiàn)的行動(dòng)性一般被評(píng)估為對(duì)于測(cè)試員來(lái)說(shuō)是不可接受的。
[0005]如果測(cè)試員認(rèn)為車輛的直線行動(dòng)性不可接受，則將該車輛進(jìn)行改良并且之后再由測(cè)試員進(jìn)行測(cè)試，以便測(cè)試員可以檢查車輛在進(jìn)行了改良之后是否顯示出了滿意的行動(dòng)性。因?yàn)闇y(cè)試員不知道不可接受的行動(dòng)性的原因，所以對(duì)于待做出的改良的要求是基于測(cè)試員的經(jīng)驗(yàn)的。他們關(guān)注(但不限于)輪胎、車輪、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、懸掛裝置的幾何形狀(geometrie)和元件。重復(fù)上述步驟直到車輛呈現(xiàn)出測(cè)試員滿意的直線行動(dòng)性。
[0006]所以，車輛的設(shè)計(jì)是相對(duì)漫長(zhǎng)的，并因此是個(gè)昂貴的過(guò)程。
[0007]在下文中，根據(jù)上下文，術(shù)語(yǔ)“車輪”應(yīng)被理解為具體意義上的由輪盤和輪圈組成的車輪，或者在概括意義上對(duì)應(yīng)于由車輪(輪盤和輪圈)以及輪胎構(gòu)成的完整組件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]根據(jù)第一目標(biāo)，本發(fā)明的目的是提供一種用于表征(caracterisat1n)給定車輛的方法，所述車輛包括車身；至少一個(gè)具有輪盤、輪圈和輪胎的車輪；以及至少一個(gè)將車輪連接到車身的懸掛裝置。
[0009]該方法的特征在于，其包括以下步驟:
[0010](A)對(duì)于給定的懸掛裝置和輪盤的配置，對(duì)車輛進(jìn)行主觀行動(dòng)性測(cè)試，以確定車輛的行動(dòng)性是否是可接受的；
[0011](B)修改懸掛裝置和輪盤的配置，以便掃描直線行駛時(shí)的車輪的橫向力Fy和橫向偏移Dy各自的值，并且對(duì)懸掛裝置和輪盤的每個(gè)測(cè)試的配置再次進(jìn)行表征步驟(A);
[0012](C)對(duì)于懸掛裝置和輪盤的每個(gè)測(cè)試的配置，確定以給定的穩(wěn)定速度直線行駛時(shí)的車輪的橫向力Fy和橫向偏移Dy的值；以及
[0013](D)在平面Fy，Dy上確定車輛的可接受的行動(dòng)性的區(qū)域Z。
[0014]優(yōu)選地，通過(guò)改變選自車輪的內(nèi)傾/外傾(pince/ouverture)、外傾角和偏移的參數(shù)來(lái)修改懸掛裝置和輪盤的配置。
[0015]同樣優(yōu)選地，主觀行動(dòng)性測(cè)試是在低橫向加速度下的行動(dòng)性的測(cè)試。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)的表征方法的第一實(shí)施方案，對(duì)于懸掛裝置和輪盤的每個(gè)測(cè)試的配置，以關(guān)于懸掛裝置和輪盤的參考配置的相對(duì)的方式來(lái)確定直線行駛時(shí)的車輪的橫向力Fy和橫向偏移Dy的值。
[0017]優(yōu)選地，通過(guò)在輪盤與懸掛裝置之間插入外傾角墊片來(lái)變化車輪的橫向偏移，并且根據(jù)插入的墊片的厚度來(lái)估計(jì)橫向偏移的變化。
[0018]還可以通過(guò)修改內(nèi)傾或外傾來(lái)改變以穩(wěn)定速度直線行駛時(shí)的車輪的橫向力，并且可以根據(jù)輪胎的漂移剛度與內(nèi)傾或外傾的變化的乘積來(lái)估計(jì)橫向力的變化。
[0019]這些估計(jì)只需要在涉及的速度下使用的輪胎的簡(jiǎn)單常規(guī)特性。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)的表征方法的第二實(shí)施方案:
[0021]-使用車輛的模型，使得可以得到施加到車輛重心的加速度與車輪的力、力矩和幅度之間的關(guān)系，以便確定直線行駛時(shí)的在車輪中心的力、力矩和幅度；
[0022]-使用將車輪橫向力Fy聯(lián)系到橫向偏移Dy的車輪特性；以及
[0023]-對(duì)于懸掛裝置的每個(gè)測(cè)試的配置，確定直線行駛時(shí)的車輪的橫向力Fy和橫向偏移Dy的值。
[0024]該本發(fā)明的目標(biāo)的第二實(shí)施方案的具有的優(yōu)點(diǎn)是更加精確。
[0025]有益地，為了表征裝配有輪胎的車輪:
[0026](A)車輪被安裝在測(cè)試機(jī)上，所述測(cè)試機(jī)用于使得車輪在給定條件下在運(yùn)功的滾動(dòng)表面上滾動(dòng)并且測(cè)量在車輪中心的力和力矩的集合；
[0027](B)使車輪在給定滾動(dòng)配置下旋轉(zhuǎn)，并尤其對(duì)滾動(dòng)半徑Re以及在車輪中心的徑向力Fz和軸向力Fy和沿縱向軸線的力矩MX進(jìn)行測(cè)量；
[0028](C)改變車輪的行進(jìn)條件，并重復(fù)步驟⑶；以及
[0029](D)建立特性Fy = f (Dy)，其中Dy是車輪的橫向偏移，使得:
[0030]Dy = (MX-Fy*Re) /Fz
[0031]根據(jù)第二目標(biāo)，本發(fā)明是在車輛上選擇至少一個(gè)裝配有輪胎的車輪的方法，其中:
[0032](A)通過(guò)上述方法來(lái)表征車輛，以確定車輛的可接受的行動(dòng)性的區(qū)域Z ;
[0033](B)通過(guò)上述方法表征裝配有輪胎的車輪；以及
[0034](C)選擇輪胎和車輪，并將車輛的懸掛裝置調(diào)整為，裝配有輪胎和車輪的車輛呈現(xiàn)出在可接受的行動(dòng)性的區(qū)域Z之內(nèi)的直線行駛時(shí)的值Fy，Dy。
[0035]為了表征車輛，本發(fā)明的方法可以逐個(gè)車輪地應(yīng)用，或逐個(gè)車軸地應(yīng)用。基于逐個(gè)車軸的運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)在于，為主觀行動(dòng)性測(cè)試保留了右/左對(duì)稱性。
[0036]這些方法的主要優(yōu)點(diǎn)在于，獨(dú)立表征了車輛、車輪和輪胎，并且這些表征被用作直接確定給出以低橫向加速度行駛的車輛的良好行動(dòng)性的輪胎和車輪的選擇基礎(chǔ)，并且在必要時(shí)用于引導(dǎo)車輛的調(diào)整以實(shí)現(xiàn)可用輪胎的良好適應(yīng)性。
[0037]基于給定的表征的車輛，本領(lǐng)域的輪胎制造商還可以限定直接實(shí)現(xiàn)裝配有這些輪胎的車輛的令人滿意的行動(dòng)性所需的輪胎架構(gòu)的特性。
【附圖說(shuō)明】
[0038]通過(guò)下述以非限定性示例的方式單獨(dú)提供的描述，將更加清楚地理解本發(fā)明，下述描述參考了附圖，在附圖中:
[0039]-圖1顯示了軸向截面中的車輪視圖；
[0040]-圖2示意性地顯示了在安裝于懸掛裝置上的車輪上施加的力和力矩；
[0041]-圖3顯示了客運(yùn)車輛的表征結(jié)果；以及
[0042]-圖4顯示了車輪的Fy、Dy平面的表征。
【具體實(shí)施方式】
[0043]圖1顯示了上文定義的具體意義上的車輪，其包括輪盤D和輪圈J。
[0044]圖1還顯示了普遍在車輪上識(shí)別出的的幾何元素，即中間平面M以及車輪的軸線A和車輪的中心CA(—般稱為車輪中心)。中心CA是由車輪軸線A與支撐在輪轂(其承載車輪)上的輪盤D的面的交點(diǎn)所限定的點(diǎn)。
[0045]圖1還顯示了原點(diǎn)在MA(軸線A與中間平面M之間的交點(diǎn))的稱為車輪參考框架的幾何參考框架。參考框架包括X、Y和Z軸，其互相垂直并分別對(duì)應(yīng)車輛車輪的常規(guī)的縱向方向(X軸)、橫向方向(Y軸)和豎直方向(Z軸)。也可以將橫向軸Y指定為橫軸。
[0046]應(yīng)當(dāng)注意，常規(guī)上，Y軸的正方向從車輛的外側(cè)向內(nèi)側(cè)延伸，而Y軸的負(fù)方向從車輛的內(nèi)側(cè)向外側(cè)延伸。
[0047]當(dāng)兩個(gè)如圖1所示的車輪形成同軸的相對(duì)車輪時(shí)，其中的每個(gè)形成另一個(gè)的鏡像。因此，這也適用于涉及各自車輪的點(diǎn)MA的車輪參考框架。
[0048]應(yīng)當(dāng)注意，常規(guī)上，基本縱向軸線上的力矩在其旨在減小車輪的外傾角時(shí)認(rèn)為是正的，而在其旨在增加車輪的外傾角時(shí)認(rèn)為是負(fù)的。應(yīng)當(dāng)了解，車輪的外傾角是在車輪的中間平面M與車輛的中間平面之間的角度，其在垂直于地面并包含車輪的軸線A的平面中。當(dāng)同軸的車輪的中間平面M在地面上方相交時(shí)，使用術(shù)語(yǔ)“反外傾角”(或負(fù)外傾角)。
[0049]最后，應(yīng)當(dāng)注意，如圖1所示的車輪的幾何偏移Dytl是點(diǎn)CA與MA之間的距離。
[0050]圖2高度示意地顯示了施加在安裝在車輛的前軸的懸掛裝置80上的裝配有輪胎P的車輪上的力和力矩。
[0051 ] 以吸震器82和懸掛臂84 (兩者都連接到輪轂86)的形式示意性顯示懸掛裝置80。
[0052]車輛14在懸掛裝置上施加相對(duì)于X軸的力矩MX。該力矩具有兩個(gè)分量，第一分量MXy關(guān)系到在沿Y軸或橫向力Fy方向的接觸區(qū)域中的力的合力(r6sultante)或形心(barycentre)，第二分量MXz關(guān)系到在沿Z軸或豎直力Fz方向的接觸區(qū)域中的力的合力。
[0053]第一分量Mxy等于橫向力Fy與滾動(dòng)半徑或負(fù)載半徑Re的乘積。第二分量Mxz等于豎直力Fz與車輪的偏移Dy的乘積。從而:
[0054]MXy = Fy*Re 并且 MXz = Fz*Dy
[0055]車輪的偏移Dy對(duì)應(yīng)于車輪中心CA與豎直力Fz的施加點(diǎn)之間的偏移。該偏移具有兩個(gè)分量，即幾何分量和動(dòng)態(tài)分量，幾何分量關(guān)系到上述的值DyO，其是CA與車輪的中間平面M之間的距離，動(dòng)態(tài)分量對(duì)應(yīng)于車輪的中間平面與豎直力Fz的形心之間的距離。該動(dòng)態(tài)分量稱為Dyp。從而:
[0056]Dy = DyO+Dyp
[0057]因此，可以基于下述各項(xiàng)得到車輪的偏移:在車輪中心處的對(duì)橫向力Fy、豎直力Fz和沿縱向軸線的力矩MX的測(cè)量，以及對(duì)滾動(dòng)半徑或負(fù)載半徑Re的測(cè)量。
[0058]Dy = (MX-Fy*Re) /Fz
[0059]從而我們發(fā)現(xiàn)，可以以兩種不同的方式修改尤其是在直線行駛時(shí)的車輪施加在懸掛裝置上的沿縱向軸線的力矩MX:橫向力Fy的變化和車輪偏移Dy的修改。
[0060]應(yīng)當(dāng)注意，可以在車輪中心處或輪胎的地面接觸區(qū)域中測(cè)量橫向力Fy。
[0061]根據(jù)本發(fā)明的