CN101183402A - 轮胎花纹的实际磨损预测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种适合于下述预测方式的轮胎花纹的实际磨损预测方法，该预测方式是通过将实际行驶过程中轮胎发生的负载条件用多个条件近似化，来表示在轮胎的接地面上发生的剪切力、滑动速度以及磨损之间关系的公式，从而预测轮胎的实际磨损。

Description

轮胎花纹的实际磨损预测方法

技术领域

本发明涉及一种轮胎花纹磨损预测方法，特别是适合于下述预测方式的轮胎花纹的实际磨损预测方法，该预测方式是通过将实际行驶过程中轮胎上发生的负载条件用多个条件近似化，来表示轮胎在接地面上所发生的剪切力、滑动速度以及磨损之间关系的公式预测轮胎的实际磨损。

背景技术

轮胎的磨损(Wear)性能，由于其过程复杂且在实际道路行驶中轮胎所受到的力/力矩(Force/Moment)也非常多样，因此并不能很容易地通过PE解析得到正确的预测。以往通过PE解析所得到的轮胎的磨损预测是下述几种情况：在行驶中的轮胎上产生的多个力/力矩中只选择其中几个代表条件进行预测的情况；实际上使用不具有花纹的开槽式轮胎(Groove Type)的轮胎模型进行预测的情况；根据简单的摩擦能量的解析来进行磨损预测的情况；和仅仅用上述情况中的2种以下的方法进行测量的情况等，却没有全面考虑由于道路行驶的实际条件和正确的花纹形状、轮胎与地面之间的剪切力以及由滑动速度所引起的磨损产生的程度等，因此不能正确地预测轮胎的磨损现象。

发明内容

本发明是为了解决上述这种的以往问题点而发明的，其目的在于提供一种轮胎花纹的实际磨损预测方法，用于全面考虑轮胎花纹的磨损，即考虑到由于道路行驶的实际条件与正确的花纹形状、轮胎与地面之间的剪切力、以及由滑动速度所引起的磨损产生的程度，来正确地预测轮胎磨损现象。

附图说明

图1是表示预测本发明的一实施方式所涉及的轮胎花纹磨损的方法的流程图。

图2是表示对本发明的一实施方式所涉及的2种不同的轮胎花纹进行磨损预测的结果的图。

具体实施方式

用于达成上述目的的本发明的轮胎磨损预测方法，其特征在于，包含下述的步骤：第1步骤，生成重量函数；第2步骤，在上述第1步骤之后将负载条件近似化；第3步骤，在上述第2步骤之后使用轮胎磨损的解析结果来计算磨损量；第4步骤，在上述第3步骤之后根据计算出的磨损量来改变轮胎解析模型；第5步骤，在上述第4步骤之后判断是否能进行磨损现象的分析；第6步骤，在上述第5步骤之后若能进行磨损现象的分析，则判断是否满足磨损性能；第7步骤，在上述第6步骤之后，若满足磨损性能则制造轮胎；第8步骤，在上述第6步骤之后，若不满足磨损性能则生成轮胎设计以及解析模型；第9步骤，在上述第5步骤之后不能进行磨损的分析或者在上述第8步骤之后，进行针对于简单的负载条件(Simplified Load Condition：以下称为SLC)的轮胎解析；和第10步，在上述第9步骤之后，判断轮胎解析是否是最初的解析，若是最初的解析则进行上述第1步骤，若不是最初的解析则进行上述第3步骤。

以下，参照附图对本发明的一实施例进行详细的说明。

图1是表示预测本发明的一实施方式所涉及的轮胎花纹的磨损的方法的流程图。

如图1所示，包含下述步骤：第1步骤(ST1)，生成重量函数；第2步骤(ST2)，在上述第1步骤(ST1)之后，将负载条件近似化；第3步骤(ST3)，在上述第2步骤(ST2)之后，使用轮胎磨损的解析结果来计算磨损量；第4步骤(ST4)，在上述第3步骤(ST3)之后，通过计算出的磨损量来改变轮胎解析模型；第5步骤(ST5)，在上述第4步骤(ST4)之后，判断是否可能进行磨损现象的分析；第6步骤(ST6)，在上述第5步骤(ST5)之后，若可能进行磨损现象分析则判断是否满足磨损性能；第7步骤(ST7)，在上述第6步骤(ST6)之后，若满足磨损性能则制造轮胎；第8步骤(ST8)，在上述第6步骤(ST6)之后，若不满足磨损性能则生成轮胎设计以及解析模型；第9步骤(ST9)，在上述第5步骤(ST5)之后不可能进行磨损现象的分析、或者在上述第8步骤(ST8)之后，进行针对于简单的负载条件(Simplified LoadCondition：以下称为SLC)的轮胎解析；和第10步骤(ST10)，在上述第9步骤(ST9)之后，判断轮胎解析是否是最初的解析，若是最初的解析则进行上述第1步骤(ST1)，若不是最初的解析则进行上述第3步骤(ST3)。

另外，在上述第1步骤(ST1)中，当检测出地面与轮胎的胎面(Tread)橡胶之间的摩擦模式以及胎面橡胶的粘弹性(Viscoelastic)后，生成相对于侧力(Lateral Force)和制动/驱动转矩(Braking/DrivingTorque)的重量函数。

另外，在上述第2步骤(ST2)中，以侧力(Lateral Force)和制动/驱动转矩(Braking/Driving Torque)为基准，将行驶中的轮胎受到的负载条件在有限的区域分开，使用重量函数、等参变量型的函数以及下述的计算公式公式2、公式3、公式4，以寻找与行驶中的轮胎受到的全部负载条件非常相似的有限SLC。使用公式2可以计算出SLC的发生频率，使用公式3、公式4可以计算出各位置的外倾角(Camber Angle)与负载(Normal Load)的值。

$N_I=\frac{1}{4}(1+{\mathrm{\ξ}}_1\mathrm{\ξ})(1+{\mathrm{\η}}_I\mathrm{\η})$ 公式1

$f_I=\frac{1}{w_I}\underset{i=1}{\overset{N_e}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{N_f}{\mathrm{\Σ}}}{N}_I^i({\mathrm{\ξ}}_j,{\mathrm{\η}}_j)w_j{f}_j$ 公式2

$C_I=\frac{\underset{i=1}{\overset{N_e}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{N_f}{\mathrm{\Σ}}}{N}_I^i({\mathrm{\ξ}}_j,{\mathrm{\η}}_j)C_j}{\underset{i=1}{\overset{N_e}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{N_f}{\mathrm{\Σ}}}{N}_I^i({\mathrm{\ξ}}_j,{\mathrm{\η}}_j)}$ 公式3

$F_{\mathrm{ZI}}=\frac{\underset{i=1}{\overset{N_e}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{N_f}{\mathrm{\Σ}}}{N}_I^i({\mathrm{\ξ}}_j,{\mathrm{\η}}_j)F_{\mathrm{Zj}}}{\underset{i=1}{\overset{N_e}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{N_f}{\mathrm{\Σ}}}{N}_I^i({\mathrm{\ξ}}_j,{\mathrm{\η}}_j)}$ 公式4

上述公式1为表示等参变量型函数的映射函数(Mapping Fuction)的公式。将公式1这样的映射函数(Mapping Fuction)适用于下述算式，将分散的多样的负载条件映射(Mapping)到有限的SLC位置。SLC条件发生的频率可用公式2来计算。

公式1的映射函数(Mapping Fuction)可以用于公式2的计算，N_e为SLC附近分布的关系区域(Related Area)的个数，N_f为各关系区域(Related Area)内分布的负载条件的个数。

f_j表示的是行驶中的轮胎所受到的全部负载条件中的，存在于各关系区域(Related Area)的负载条件的发生频率，f_I表示的是使负载条件映射于第I号的SLC位置时的总发生频率。另外，w_j表示的是属于各关系区域(Related Area)的负载条件的重量要素(Weighting Factor)。ξ_j与η_j是与负载条件相关的映射变量(Mapping Variable)。

公式3与公式4是用于计算在SLC位置上的外倾角(Camber Angle)与负载(Normal Load)的算式，这里也使用了公式1中的映射函数(Mapping Fuction)。另外，C_j与F_Zj表示的是与在关系区域(RelatedArea)内分布的各种负载条件有关系的外倾角(Camber Angle)和负载(Normal Load)，C_I与F_ZI表示的是在SLC位置映射(mapping)时的平均外倾角(Camber Angle)和平均负载(Normal Load)的公式。

在上述第3步骤中，进行相对于计算出来的SLC的轮胎解析，得到胎面上所产生的剪切力以及滑动速度。为了进行轮胎解析，可以使用FEM或者理论的模型。将这样得到的剪切力以及滑动速度与磨损之间的关系用于下述计算公式的公式5中，计算轮胎的磨损量。

$\stackrel{\·}{W}=C{\mathrm{\τ}}^p{\stackrel{\·}{\mathrm{\γ}}}^q$ 公式5

表示的是单位面积的磨损率，τ表示的是在接地面处的剪切力，

表示的是在接地面处的滑动速度。C、p、q是表示磨损率与剪切力以及滑动速度关系的常数。

另外，在上述第4步骤中，仅以计算出的磨损量改变轮胎胎面(Tread)模型。

另外，若既满足上述第5步骤，又满足上述第6步骤，则在第7步骤中由最终计算出的解析结果来改变轮胎设计参数，对轮胎进行再设计以及解析并生成模型，以设定满足目标磨损性能的轮胎设计的参数。

另外，在上述第10步骤中，当判断为最初的解析的情况时，由第1步骤开始进行重复过程，当判断为不是最初的解析的情况时，由第3步骤开始进行重复过程。这种反复设计以及解析的过程是自动进行的，可以找出最合适的轮胎模型。

图2是表示对本发明的一实施方式所涉及的2种不同的轮胎花纹进行磨损预测的结果的图。

如图2所示，使用本发明的轮胎花纹的实际磨损预测方法所预测出的结果如实际测试结果所表示的这样，其很好地预测了轮胎的复杂的磨损图案。

如上所述，本发明所涉及的轮胎花样的实际磨损预测方法，完全考虑到轮胎花纹的磨损以及由实际道路行驶的条件和正确的花纹形状、轮胎与地面之间的剪切力、以及滑动速度所引起的磨损产生的程度等，从而通过正确地预测轮胎磨损现象，可以获得最适合的轮胎形状。

Claims (7)

1.一种轮胎花纹的实际磨损预测方法，其特征在于，包含下述的步骤：

第1步骤(ST1)，生成重量函数；

第2步骤(ST2)，在上述第1步骤(ST1)之后，将负载条件近似化；

第3步骤(ST3)，在上述第2步骤(ST2)之后，使用轮胎磨损的解析结果来计算磨损量；

第4步骤(ST4)，在上述第3步骤(ST3)之后，通过计算出的磨损量来改变轮胎解析模型；

第5步骤(ST5)，在上述第4步骤(ST4)之后，判断是否能进行磨损现象的分析；

第6步骤(ST6)，在上述第5步骤(ST5)之后，若能进行磨损现象的分析，则判断是否满足磨损性能；

第7步骤(ST7)，在上述第6步骤(ST6)之后，若满足磨损性能则制造轮胎；

第8步骤(ST8)，在上述第6步骤(ST6)之后，若不满足磨损性能则生成轮胎设计以及解析模型；

第9步骤(ST9)，在上述第5步骤(ST5)之后不能进行磨损现象的分析或者在上述第8步骤(ST8)之后，进行针对于简单的负载条件即SLC的轮胎解析；和

第10步骤(ST10)，在上述第9步骤(ST9)之后，判断轮胎解析是否是最初的解析，若是最初的解析则进行上述第1步骤(ST1)，若不是最初的解析则进行上述第3步骤(ST3)。

2.根据权利要求1所述的轮胎花纹的实际磨损预测方法，其特征在于，在上述第1步骤(ST1)中，当检测出地面与轮胎的胎面橡胶之间的摩擦模式和胎面橡胶的粘弹性之后，生成相对于侧力和制动/驱动转矩的重量函数。

3.根据权利要求1所述的轮胎花纹的实际磨损预测方法，其特征在于，在上述第2步骤(ST2)中，以侧力和制动/驱动转矩为基准，将行驶中的轮胎受到的负载条件在有限的区域分开，使用重量函数、等参变量型的函数以及计算公式的公式2、公式3、公式4，以寻找与行驶中的轮胎受到的全部负载条件非常相似的有限SLC。

4.根据权利要求1所述的轮胎花纹的实际磨损预测方法，其特征在于，在上述第3步骤中，通过进行相对于计算得出的SLC的轮胎解析所得到的、胎面产生的剪切力以及滑动速度与磨损的关系，使用计算公式的公式5来计算轮胎的磨损量。

5.根据权利要求1所述的轮胎花纹的实际磨损预测方法，其特征在于，在上述第4步骤中，仅以计算出的磨损量来改变轮胎胎面模型。

6.根据权利要求1所述的轮胎花纹的实际磨损预测方法，其特征在于，若既满足上述第5步骤，又满足上述第6步骤，则在第7步骤中由最终计算出的解析结果来改变轮胎设计参数，对轮胎进行再设计以及解析并生成模型，以设定满足目标磨损性能的轮胎设计的变量。

7.根据权利要求1所述的轮胎花纹的实际磨损预测方法，其特征在于，在上述第10步骤中，当判断为最初的解析的情况时，由上述第1步骤开始进行重复过程，当判断为不是最初的解析的情况时，由上述第3步骤开始进行重复过程，找出最合适的轮胎模型。

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