CN105408900B - 用于仿真汽车轮胎的下沉半径的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于生产汽车轮胎的方法，包括通过使用下述形式的公式来估计轮胎的下沉半径Rl的步骤：(I)，其中KZz被写为(II)的形式形式：形式KZZ＝KZZ0+KZZp×Pg。

Description

用于仿真汽车轮胎的下沉半径的方法
技术领域
本发明涉及用于确定轮胎的装载半径的方法。
背景技术
在滚动(roulage)期间，在可能配备有给定轮胎的车辆上遇到的典型状况下，该状况覆盖了很宽的使用范围，从以直线滚动到在回路 (circuit)上高速滚动。
车辆的抓地性行为利用了尤其是在轮胎处的复杂现象。为了对其进行改进，将这些现象纳入考虑以理解、分析和仿真该行为是必要的。为此目的，仿真工具需要描述轮胎的贡献的模型。使用了与轮胎旋量(torseur)或者其滚动几何因素相关联的各种量；这是对于装载半径 (rayonécrasé)的情况。因此这对于估计与车辆的空气动力相关的车辆的翻倾极限、轮辋与道路的可能接触、车辆姿态以及其高度是尤其重要的。
发明内容
已经提出了各种表达式来评估轮胎的装载半径的变化。在所述表达式中，可以引用H.B.Pacejka的被称为“魔力公式”的表达式的不同版本，最普遍的版本是MF-5.2或最终变型MF-6.1。当前最多使用的表达式MF-5.2如下描述装载半径：补充了在半径对于负载的变化中与速度相关的影响。
根据与因基于垂直负载的双重描述而发明的表达式不同的表达式，表达式MF-6.1增加了由于压力、力和速度而产生的影响。
也已经提出了用于得知在轮辋和地面之间的空间以预测由于轮辋和地面之间的接触而产生翻倾的风险的模型。该模型是基于以下的负载半径模型：
本发明的目的是提出一种用于估计轮胎的负载半径的方法，其具有更好的敏锐度并且更容易实施。
有利地，系数R0、RV、RY1、RY2、Rγ是通过对表示待设计轮胎的轮胎的进行物理测试而定义的。
有利地，所述物理测试在平地类型的滚转机(rouleuse)的帮助下进行。
有利地，所述方法包括使用TameTire软件的步骤。
有利地，所述方法包括在TameTire软件中使用系数R0、RV、RY1、 RY2、Rγ的步骤。
有利地，通过将表明轮胎所受到的物理压力的多个物理参数输入到仿真计算机处理工具中，从而在所述仿真计算机处理工具的帮助下确定所述横向推动力。
有利地，所述横向推动力(Fy)通过考虑轮胎的内部温度和表面温度而确定。
有利地，所述仿真计算机处理工具是通过TameTire软件控制的处理器。
附图说明
通过阅读参考所附附图给出的以下描述，本发明的进一步特征、目的以及优点将变得清楚，在所述附图中：
-图1示出对于根据本发明的轮胎，根据负载的装载半径的变化，
-图2示出对于根据本发明的轮胎，根据速度的装载半径的变化，
-图3示出对于根据本发明的轮胎，根据横向推动力的装载半径的变化，
-图4示出对于根据本发明的轮胎，根据外倾角的装载半径的变化。
具体实施方式
轮胎Rl(m)的装载半径证明为取决于很多的因素，其包括施加的负载FZ(N)、具有其气动因子KZZp(Nm-1)以及结构因子KZZ0(Nm-1)的轮胎的垂直刚度KZZ(Nm-1)、滚动速度V(ms-1)、膨胀压力Pg(巴)、受到的横向推动力Fy(N)，以及外倾角γ(°)。因此所有的这些量应当优选是已知的，例如通过仿真工具测量的或者引入的，以便通过数学表达式来找寻轮胎的装载半径。因而，这些各种因素的贡献将随后被认为能够使用所述表达式。
为了评估这些现象，在此处使用以下表达式：
其中KZZ＝KZZ0+KZZp×Pg
此处KZZ0和KZZp优选为固定系数，并且此处引入在下面描述的系数。R0(m)表示静止时轮胎的尺寸。在这种情况下，这是它的自由半径。 RV表示速度(在这种情况下为平方)对装载半径的影响的系数。RY1表示膨胀压力通过横向负载对装载半径的影响的系数。RY2表示在没有与压力相关联的部分的情况下横向负载对装载半径的影响的系数。Rγ表示外倾角对装载半径的影响的系数。
识别或获得在之前段落中列出的系数R0(m),...,Rγ的策略一方面是基于在这之前的段落列出的量FZ(N),...,γ(°)的信息。而另一方面是基于在相对于轮胎使用的一般现实包络(enveloppe)中对于这些量中的每一个的实验设计或者覆盖较宽范围的测量动画(animation)。最后，是基于借助适合的算法对这一组系数的优化。从在适合的测量机器上产生的动画开始，例如，平地类型的滚转机，找寻根据所选择量的轮胎装载半径的响应的信息。
如图1所示，由于自由半径是在零负载时得到的装载半径的值，所以其是通过在低至零负载值的不同负载时外推在简单滚动期间的测量半径来找寻的，即不涉及转弯角度，没有外倾角或曲率，或者发动机或制动力矩。在图1中，实线图是利用以上列出的公式在不同压力处的仿真，而点线图和叉线图是利用公式MF5.2的仿真。在图1中的数据还能够找寻负载的影响。通过轮胎的垂直刚度的方式，可以并行看出，压力关于装载半径对负载的依赖性的影响。如图2所示，还可以看出装载半径与速度的平方正比例地变化。在图2中，曲线图通过拟建的模型以及通过测量而得到，而基本上水平的图通过MF5.2模型得到。如图3所示，装载半径还随着横向推动力变化。在图3中，可以看出这种效应还受到膨胀压力的影响。在图3中，实线表示利用拟建的模型得到的结果，叉对应于测量，而三角对应于利用模型MF5.2的仿真。
如图4所示，装载半径还随着外倾角变化。在图4中，三角对应于利用拟建的模型执行的仿真，而叉是测量的结果。
以上的观测值随后整合到用于得到装载半径模型的系数的策略中。用于获得横向负载模型的系数的策略也得以创建。这些策略包括这样的各种步骤，其能够被迭代地重复，以改进在模型和参考测量之间的对应。装载半径和横向负载模型被整合到总体TameTire模型中，这使得能够将其中一个与其他的双向互动性纳入考虑。
TameTire模型是被开发用以改进在车轮中心处的力的预测以学习车辆的行为的热机械模型。主要的动机来自于魔力公式(Magic Formula) 类型的数学模型不考虑对于轮胎力来说重要的温度和速度的影响。具体地，这些模型仅在他们是可适用的测量领域中是有效的，先验的，并且在想要车辆的不同策略的仿真时不允许可靠的外推法。TaMeTirE 模型根据轮胎的物理量来计算纵向和横向力，所述物理量比如接触面积的尺寸，侧壁、定滑轮、胎面的刚度，橡胶的性质和摩擦特性。抓地力(adhérence)的模量和系数的组合特性与轮胎的温度相关联。
此处根据TameTire模型来计算横向负载，而不是引入横向负载，以便遵循在现有技术中给定的路径。
该实施方案因此基于描述涉及横向推动力的装载半径的数学公式与TameTire模型的关联，用于根据仿真工具的输入量来预测该力，输入量比如负载、转弯、外倾角、速度、压力、温度。
在该实施方案中出现的表达式通过用快速优化的方式可以找寻成组系数，使得对于根据在机械测试机器上容易测量的相关量的轮胎装载半径值能够通过数学模型来找寻相对简单的表达式。
因此这种表达式的使用基于所涉及的量的信息，在仿真工具中，其或者是输入量，比如负载、速度、压力、外倾角，或者是取决于轮胎的量，比如横向负载。这些中间量应当能够从输入量中推导出来，以便实现仿真。由于横向负载取决于许多现象，包括轮胎的内部温度和表面温度，因此选择利用通过TameTire模型获得的横向负载值来替换该横向负载的直接测量，这通常在仿真模型的输入处不可用。
因此找到了装载半径的表示式，其还包含内部温度和表面温度的影响，该表示式在仿真工具中是直接可用的。TameTire模型在几何数据和旋量数据的检索中都变得更为精确，这是因为这些数据也是取决于装载半径的。
结果显示出，此处拟建的模型与已知模型相比具有更好的敏锐度。与速度相关联的离心效应在表达式MF-5.2中没有被考虑。该效应通过 TameTire而整体良好地呈现。相似地，结果显示出利用TameTire很好地考虑了横向负载效应。外倾角效应利用TameTire比利用MF-5.2更好地呈现。
在旋量的描述性模型(比如TameTire)中装载半径的相关公式的组合使得能够将其中一个与其他相关联(反之亦然)的效应纳入考虑。因此TameTire模型在负载/力的方面变得更加精确，而且尤其在产生的转矩方面，同时装载半径模型包含了TameTire模型的优点以便计算横向负载，特别地对热效应、更快的计算速度和与该模型的物理基础更好的关联性进行了更好的考虑。
这全部都可以在用于仿真车辆的动态的软件中实施，以便执行更现实的策略，特别是在车辆的翻倾极限处的情形，比如驯鹿试验类型的安全策略，闪避策略等等。因此，预选的车辆部件(比如与地面、轮胎或者其调节器的连接(liaisons))例如通过与地面的连接或者通过 ESP(电子稳定程序)而能够被更有效地执行。其中一个额外的优点在于更好地预测在轮辋和道路之间接触的风险，这对于闪避和/或翻倾测试是必要的。总的来说，装载半径与TameTire旋量的其他参数的相互作用或者旋量与装载半径的相互作用被纳入考虑。因此，旋量的模型以及轮胎的几何因素部分的模型通过装载半径创建，这些提供了更好的采集速度以及更好的仿真量的关联性。

Claims (10)

1.一种用于生产汽车轮胎的方法，其特征在于包括通过使用以下形式的公式来估计轮胎的装载半径Rl的步骤：其中KZZ被写为KZZ＝KZZ0+KZZp×Pg的形式，KZZ0和KZZp为固定系数，其中，KZZ0为轮胎的结构因子，KZZp为轮胎的气动因子，Pg表示轮胎的膨胀压力，V表示车辆的速度，FZ表示施加至轮胎的负载，Fy表示轮胎上受到的横向推动力，γ表示车辆的外倾角，R0表示静止时轮胎的自由半径值，RV表示车辆的速度对装载半径的影响的系数，RY1表示膨胀压力通过横向负载值对装载半径的影响的系数，RY2表示在没有与压力相关联的横向负载的部分的情况下横向负载对装载半径的影响的系数，Rγ表示车辆的外倾角值对装载半径的影响的系数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于系数R0、RV、RY1、RY2、Rγ是通过对表示待设计轮胎的轮胎的物理测试定义的。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述物理测试在平地类型的滚转机的帮助下进行。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于其包括使用软件来仿真在车轮中心处的动力的步骤。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于其包括在软件中使用系数R0、RV、RY1、RY2、Rγ以用于仿真在车轮中心处的动力的步骤。
6.根据权利要求1-3、5中任一项所述的方法，其特征在于通过将表明轮胎所受到的物理压力的多个物理参数输入到仿真计算机处理工具中，从而在所述仿真计算机处理工具的帮助下确定所述横向推动力。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述横向推动力(Fy)通过考虑轮胎的内部温度和表面温度而确定。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述仿真计算机处理工具是通过软件控制的处理器，以用于仿真在车轮中心处的动力。
9.一种用于计算汽车轮胎的行为的处理器，所述处理器配置为估计轮胎的装载半径Rl，其特征在于，将其配置为使用以下形式的公式来确定装载半径Rl：其中KZZ被写为KZZ＝KZZ0+KZZp×Pg的形式，KZZ0和KZZp为固定系数，其中，KZZ0为轮胎的结构因子，KZZp为轮胎的气动因子，Pg表示轮胎的膨胀压力，V表示车辆的速度，FZ表示施加至轮胎的负载，Fy表示轮胎上受到的横向推动力，γ表示车辆的外倾角，R0表示静止时轮胎的自由半径值，RV表示车辆的速度对装载半径的影响的系数，RY1表示膨胀压力通过横向负载值对装载半径的影响的系数，RY2表示在没有与压力相关联的横向负载的部分的情况下对装载半径的影响的系数，Rγ表示车辆的外倾角值对装载半径的影响的系数。
10.一种汽车轮胎，其特征在于利用通过以下形式的公式进行的轮胎的装载半径Rl的仿真来生产汽车轮胎：其中KZZ被写为KZZ＝KZZ0+KZZp×Pg的形式，KZZ0和KZZp为固定系数，其中，KZZ0为轮胎的结构因子，KZZp为轮胎的气动因子，Pg表示轮胎的膨胀压力，V表示车辆的速度，FZ表示施加至轮胎的负载，Fy表示轮胎上受到的横向推动力，γ表示车辆的外倾角，R0表示静止时轮胎的自由半径值，RV表示车辆的速度对装载半径的影响的系数，RY1表示膨胀压力通过横向负载值对装载半径的影响的系数，RY2表示在没有与压力相关联的横向负载的部分情况下横向负载对装载半径的影响的系数，Rγ表示车辆的外倾角值对装载半径的影响的系数。
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