CN110621972B - 轮胎测试机、用于测试轮胎的方法以及处理器单元 - Google Patents

Abstract

测试轮胎的滚动阻力是轮胎测试中的常见程序。提出了一种轮胎测试机，该轮胎测试机包括滚动装置、轮胎安装装置和驱动组件，其中驱动组件能够运行用以根据可配置的驱动循环来旋转滚动装置和/或轮胎安装装置，其中滚动装置具有转鼓，该转鼓具有外周表面，其中轮胎能够可旋转地安装在轮胎安装装置上，其中轮胎安装装置被布置使得轮胎与转鼓的外周表面接合，该轮胎测试机具有第一扭矩测量组件、第二扭矩测量组件和角速度测量组件，其中第一扭矩测量组件能够运行用以测量转鼓的转鼓驱动扭矩，并且第二扭矩测量组件能够运行用以测量轮胎的轮胎驱动扭矩，其中角速度测量组件能够运行用以测量和/或计算轮胎的角速度和转鼓的角速度。

Description

轮胎测试机、用于测试轮胎的方法以及处理器单元

技术领域

本发明涉及一种轮胎测试机，该轮胎测试机包括滚动装置、轮胎安装装置和驱动组件，其中驱动组件能够运行用以根据可配置的驱动循环来旋转滚动装置和/或轮胎安装装置，其中滚动装置具有转鼓，该转鼓具有外周表面，其中轮胎能够可旋转地安装在轮胎安装装置上，其中轮胎安装装置被布置使得轮胎与转鼓的外周表面接合，该轮胎测试机具有第一扭矩测量组件、第二扭矩测量组件和角速度测量组件，其中第一扭矩测量组件能够运行用以测量转鼓的转鼓驱动扭矩，并且第二扭矩测量组件能够运行用以测量轮胎的轮胎驱动扭矩，并且其中角速度测量组件能够运行用以测量和/或确定轮胎的角速度和转鼓的角速度。此外，本发明涉及一种用于测试轮胎的方法以及一种处理器单元。

背景技术

汽车和/或任何其它车辆的能量消耗和燃料消耗受轮胎的影响。因此，对所述能量消耗和燃料消耗的确定通常基于轮胎的测试，其中通过在滚动阻力测试机中执行标准化测试来测试轮胎。

在US 2010/0107751 A1中，公开了轮胎驱动传动效率测量装置、轮胎驱动传动效率测量方法和预测燃料滑行计算方法。因此，基于切向力来计算用于改变轮胎负荷的滑移率。

可能是最接近现有技术的公布DE 10318058 A1公开了用于测试机动车辆轮胎的轮胎测试机(尤其是在滑移条件下)，其中车轮被压靠在旋转转鼓上，在该旋转转鼓的表面中有CCD或CMOS全反射传感器阵列。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种轮胎测试机，用于更准确且有意义的轮胎测量和测试。该目的通过根据本发明的轮胎测试机以及根据本发明的用于测试轮胎的方法和根据本发明的处理器单元实现。本发明的优选和更有利的实施例产生于以下描述和/或附图。

根据本发明的轮胎测试机包括滚动装置、轮胎安装装置和驱动组件，所述滚动装置具有转鼓，所述转鼓具有外周表面，轮胎能够可旋转地安装在所述轮胎安装装置上，其中，所述轮胎安装装置被布置使得所述轮胎与所述转鼓的所述外周表面接合。轮胎测试机具有第一扭矩测量组件、第二扭矩测量组件和角速度测量组件，所述第一扭矩测量组件能够运行用以测量所述转鼓的转鼓驱动扭矩，并且所述第二扭矩测量组件能够运行用以测量所述轮胎的轮胎驱动扭矩，所述角速度测量组件能够运行用以测量和/或计算所述轮胎的角速度和所述转鼓的角速度。轮胎测试机具有计算单元，所述计算单元能够运行用以基于所述转鼓驱动扭矩、所述轮胎驱动扭矩、所述轮胎的角速度和所述转鼓的角速度来计算所述轮胎的当前功率损失。所述驱动组件能够运行用以根据可配置的驱动循环来旋转所述滚动装置并且通过滚动装置的旋转使得轮胎旋转，并且所述可配置的驱动循环包括与时间相关的速度曲线，并且所述计算单元能够运行用以基于消耗燃料的车辆和/或电动汽车的马达的效率、传动系的效率和动力系的效率来计算所述车辆的燃料消耗和/或所述电动汽车的能量消耗。

根据本发明的用于测试轮胎的方法(该方法优选利用根据本发明的轮胎测试机实施)，其中将轮胎与滚动装置的转鼓的外周表面接合，其中测量所述滚动装置的转鼓驱动扭矩和所述轮胎的轮胎驱动扭矩，其中测量和/或计算所述轮胎的角速度和所述滚动装置的转鼓的角速度，其中基于所述转鼓驱动扭矩、所述轮胎驱动扭矩、所述轮胎的角速度和所述转鼓的角速度来计算所述轮胎的当前功率损失。根据本发明规定，由驱动组件根据可配置的驱动循环来旋转滚动装置并且通过滚动装置的旋转使得轮胎旋转，所述可配置的驱动循环包括与时间相关的速度曲线，并且通过计算单元基于消耗燃料的车辆和/或电动汽车的马达的效率、传动系的效率和动力系的效率来计算所述车辆的燃料消耗和/或所述电动汽车的能量消耗。

在根据本发明的处理器单元上使用一种计算机程序，所述计算机程序具有程序装置，所述计算机程序能够在计算机和/或轮胎测试机上执行，其中所述计算机程序能够运行用以执行根据本发明的用于测试轮胎的方法。

根据本发明，提供了一种轮胎测试机。优选地，轮胎测试机能够运行用以测试轮胎、尤其是充气轮胎，例如由合成或天然橡胶制成的充气轮胎。特别地，轮胎测试机可以用于测试来自汽车、摩托车、自行车和/或重型设备的车轮和/或轮胎。尤其地，轮胎是车轮的一部分，例如是车轮的外表面。

轮胎测试机包括滚动装置、轮胎安装装置和驱动组件。优选地，驱动组件包括至少一个马达，并且特别地，驱动组件包括两个马达。尤其地，驱动组件与轮胎安装装置和/或滚动装置以机械方式操作连接。驱动组件也可以是滚动装置的一部分和/或轮胎安装装置的一部分。

驱动组件能够运行用以旋转和/或驱动滚动装置和/或轮胎安装装置，尤其是根据可配置的驱动循环来驱动和/或旋转滚动装置和/或轮胎安装装置。可配置的驱动循环优选包括与时间相关的速度曲线，例如以随时间逐步改变驱动组件的驱动速度。特别地，驱动循环包括驱动速度随时间的逐步滑行降速或逐步驱动升速，其中逐步滑行降速或逐步驱动升速可以是线性的或多项式的。优选地，使用具有一个马达的驱动组件来旋转滚动装置，例如以将轮胎作为非驱动轮胎进行测试，其中具有两个马达的驱动组件旋转和/或驱动轮胎和滚动装置，例如用于将轮胎作为从动轮胎进行测试，例如在轮胎处具有加速力和制动力。

滚动装置具有转鼓，其中转鼓具有外周表面。尤其地，转鼓是筒形转鼓，其中外周表面是圆筒套和/或圆筒侧向区域。转鼓可以是中空的圆筒或实心的圆筒。特别地，转鼓具有惯性矩和/或没有失衡。在可能的实施例中，转鼓是带，尤其是传送带，其中该带的外侧可以被认为是外周表面。

轮胎能够可旋转地安装在轮胎安装装置上。优选地，轮胎安装装置是轮胎悬架和/或用于保持轮胎的轴。特别地，驱动组件能够运行用以使轮胎在安装装置上旋转，尤其是在轴上旋转。可替代地，驱动组件能够运行用以使轮胎与轮胎安装装置一起旋转。轮胎安装装置被布置使得轮胎与转鼓的外周表面接合。优选地，轮胎安装装置被布置使得轮胎与转鼓的外周表面平面接触、摩擦接触和/或操作接触。特别地，轮胎具有轮胎表面，其中该轮胎表面是轮胎的外壳表面，其中该轮胎表面与转鼓的外周表面接合。尤其地，安装装置被布置使得轮胎在轮胎安装装置上的旋转引起转鼓的旋转，和/或使得转鼓的旋转引起安装在轮胎安装装置上的轮胎的旋转。

轮胎测试机包括第一扭矩测量组件、第二扭矩测量组件和角速度测量组件。优选地，第一扭矩测量组件、第二扭矩测量组件和角速度测量组件是机械传感器、电磁传感器或机电传感器。角速度测量组件可以包括一个角速度传感器或多于一个的角速度传感器。角速度测量组件可以包括RPM计数器、转速表和/或红外REV计数器，以测量转速和/或角速度。第一扭矩测量组件和/或第二扭矩测量组件优选是磁弹性扭矩传感器或应变仪。第一扭矩测量组件可以是驱动组件和/或滚动装置的一部分。特别地，对于通过动力系与驱动组件联接的滚动装置，第一扭矩测量组件可以是动力系的一部分。第二扭矩测量组件可以是轮胎安装装置的一部分，尤其是轮胎悬架和/或用于保持轮胎的轴的一部分。优选地，对于通过动力系与驱动组件联接的轮胎安装装置，第二扭矩测量组件是将驱动组件与轮胎安装装置联接的动力系的一部分。

第一扭矩测量组件能够运行用以测量转鼓的扭矩，尤其是转鼓的驱动扭矩，其中转鼓驱动扭矩是转鼓的驱动扭矩。第二扭矩测量组件能够运行用以测量轮胎的轮胎驱动扭矩，其中轮胎驱动扭矩是轮胎的驱动扭矩。优选地，第一扭矩测量组件和/或第二扭矩测量组件包括扭矩传感器，尤其以直接测量转鼓驱动扭矩和/或轮胎驱动扭矩。可替代地和/或补充地，第一扭矩测量组件和/或第二扭矩测量组件包括力检测器，以检测转鼓、轮胎和/或动力系上的切向力，其中第一扭矩测量组件和/或第二扭矩测量组件包括转换单元，其中转换单元基于检测到的和/或测量出的切向力来计算轮胎驱动扭矩和/或转鼓驱动扭矩。

角速度测量组件能够运行用以测量和/或确定轮胎的角速度和转鼓的角速度。角速度测量组件可以包括两个速度测量传感器，其中第一速度测量传感器测量轮胎的角速度，并且其中第二速度测量传感器测量转鼓的角速度。可替代地，角速度测量组件能够运行用以测量轮胎的角速度或转鼓的角速度，其中其余和/或未测量的转鼓和/或轮胎的角速度基于轮胎的直径、转鼓的直径以及所测量的转鼓的角速度来计算。

轮胎测试机包括计算单元。优选地，计算单元适应于作为软件应用和/或硬件应用。特别地，计算单元被开发为计算机单元和/或处理器单元。尤其地，计算单元与驱动组件连接，使得计算单元和驱动组件能够交换数据，例如驱动循环以及测量和/或计算的数据。计算单元优选与角速度测量组件、第一扭矩测量组件和第二扭矩测量组件链接，其中经由该链接将转鼓的角速度、轮胎的角速度，轮胎驱动扭矩和转鼓驱动扭矩提供给计算单元。

计算单元能够运行用以基于转鼓驱动扭矩、轮胎驱动扭矩、轮胎的角速度和转鼓的角速度来计算轮胎的当前功率损失。优选地，当前功率损失被理解为由于机械能、驱动扭矩和制动扭矩转换成轮胎的机械变形和发热而导致的功率损失。

本发明的技术优点在于，能够在与时间相关的驱动循环期间测量轮胎的当前功率损失，使得通过在不同的操作点处使用车轮，能够从轮胎的操作点得出对由于轮胎和汽车的燃料消耗而导致的能量损失的结论。

在本发明的优选实施例中，轮胎测试机的计算单元能够运行用以基于转鼓驱动扭矩和滚动装置的角速度来计算当前滚动功率PR。当前滚动功率PR可以是加权的滚动功率PR。优选地，当前滚动功率PR由转鼓的角速度和转鼓驱动扭矩的乘积(尤其是交叉乘积)计算出。可替代地，可以基于切向力、转鼓的直径和转鼓的角速度来计算当前滚动功率PR。特别地，计算单元能够运行用以基于轮胎驱动扭矩和轮胎的角速度来计算当前轮胎功率PT。优选地，当前轮胎功率PT被计算为轮胎的角速度和轮胎驱动扭矩的乘积(尤其是交叉乘积)。此外，计算单元能够运行用以基于滚动功率PR和轮胎功率PT来计算轮胎的当前功率损失PL。当前功率损失PL优选被计算为当前滚动功率 PR与当前轮胎功率PT之间的差值，其中该差值可以包括线性因子，例如使得减数可以包括等待因子。

优选地，驱动循环花费测量的时间T，其中测量的时间T也被称为测量时间T。测量时间T尤其长于30秒且尤其长于2分钟。测量时间T能够拆分成时间间隔DT_i。时间间隔DT_i可以是恒定的，尤其可以是等距的。可替代地，间隔DT_i的长度可以随时间变化，例如，如果驱动循环中的参数快速变化，则DT_i可以较小，而如果驱动循环中的参数变化不大，则DT_i可以较大。时间间隔DT_i优选小于一分钟，尤其小于一秒，且特别小于一毫秒。所有DT_i的总和优选等于测量时间T。可替代地，时间间隔DT_i可以重叠，其中尤其地，重叠的DT_i及其重叠部分的布置也一起形成测量时间T。计算单元优选能够运行用以计算每一个DT_i的当前功率损失，其也被称为PLi。优选地，针对每一个DT_i的当前功率损失的计算得出与时间相关的当前功率损失 PL(t)，特别是对于与时间相关的速度曲线，将得出与速度相关的功率损失PL(v)和/或PL(ω)。尤其地，测量时间T是运行一个轮胎的测试的时间和/或是以速度曲线测试轮胎一次的时间。

特别地，计算单元能够运行用以基于当前功率损失PL、测量时间 T和/或时间间隔DT_i来计算轮胎的能量损失EL。尤其地，计算单元能够通过将当前功率损失PLi与长度时间间隔DT_i相乘来计算能量损失EL。可替代地，计算单元能够通过从时间的下限到上限积分当前功率损失PL(t)来计算能量损失EL，其中下限是开始时间并且上限是结束时间。特别地，能量损失EL被计算为在t1→t2时间段和/或时间间隔DT_i内的能量损失。可替代地，针对完整的驱动循环和/或完整的速度曲线计算能量损失，其中针对完整的测量时间T以驱动DT_i对当前功率损失PL(t)进行积分。优选地，能量损失EL被计算为

和/或EL＝∑_iPL_i*dT_i，其中DT_i＝dT_i。在从t1到t2的任意时间间隔中的能量损失EL可以被计算为

在本发明的优选实施例中，计算单元能够运行用以基于车辆的马达的效率、车辆的传动系和/或车辆的动力系来计算车辆的燃料消耗。尤其地，计算单元能够运行用以计算基于轮胎的一部分和/或一定百分比的车辆燃料消耗，优选以对于不同的参数(例如竖直轮胎力和/或轮胎压力)来计算。对于电动汽车，燃料消耗是能量消耗，尤其是电能消耗。因此，计算单元能够运行用以计算基于轮胎的一部分和/或一定百分比的车辆能量消耗。特别地，计算单元基于当前功率损失PL和/ 或当前能量损失EL来计算燃料消耗。尤其地，燃料消耗取决于驱动器的速度V和/或滚动装置的角速度ω和/或轮胎的角速度。由于速度 v取决于时间并且是v(t)，所以燃料消耗取决于时间，使得针对每一个时间间隔DT_i计算燃料消耗。

优选地，转鼓的外周表面提供模拟路面。模拟路面对于旋转转鼓形成无尽模拟道路。特别地，模拟路面是粗糙表面和/或有颗粒的表面。例如，模拟路面包括沥青表面。在本发明的可能实施例中，模拟路面可以在驱动循环期间、在两个驱动循环和/或轮胎的测量之间改变。

优选地，以竖直轮胎力将轮胎压在转鼓上，其中竖直轮胎力可以在驱动循环期间改变。竖直轮胎力也可以被认为是可以是负荷，其中竖直轮胎力尤其垂直于转鼓外壳表面且尤其垂直于在转鼓和轮胎之间的接触点中的表面。特别地，滚动装置和/或安装装置包括测力计，其中测力计测量轮胎在转鼓上的竖直力。优选地，竖直轮胎力是恒定的。可替代地，竖直轮胎力在驱动循环期间或在两个驱动循环之间改变。特别地，竖直轮胎力以逐步的方式变化，其中例如竖直轮胎力对于利用速度曲线的第一测量是随时间恒定的，然后竖直轮胎力变为下一个和/或其它竖直轮胎力并且再次由速度曲线进行测量。利用本发明的该实施例，可以针对不同的负荷、滑移角、房角和/或针对转弯操纵来模拟基于轮胎的车辆能量损失，其中例如模拟了曲线行驶。

在本发明的优选实施例中，驱动循环包括以掠过负荷作为竖直轮胎力的第一测试运行以及具有变化和/或不同的竖直轮胎力的第二测试运行，测试运行优选是一次驱动循环和/或速度曲线。掠过负荷是最小的竖直轮胎力。可替代地，将掠过负荷作为在没有竖直轮胎力和/或没有轮胎与转鼓的接触的情况下的转鼓的测试运行来模拟。第一测试运行优选用于计算当前掠过滚动功率PRS。第二测试运行优选用于计算当前负荷滚动功率PRL。尤其地，针对每一个时间间隔DT_i计算当前掠过滚动功率PRS、PRSi、PRS(t)和/或PRS(v)以及当前负荷滚动功率PRL、PRLi、PRL(t)和/或PRL(v)。尤其地，基于当前掠过滚动功率PRS和当前负荷滚动功率PRL来计算当前滚动功率PR。例如，当前滚动功率PR被计算为当前掠过滚动功率PRS与当前负荷滚动功率PRL之间的差值，其中该差值可以被计算为具有线性因子的加权差值。该实施例的优点在于，考虑了根据轴承摩擦和/或空气摩擦的能量损失，其中通过这些影响来校正所测量的能量损失和功率损失，使得所测量的能量损失和/或功率损失更正确。

在本发明的可能实施例中，在驱动循环期间，可以改变转鼓和/或轮胎的角速度。此外，可以在驱动循环期间改变转鼓驱动扭矩和/或轮胎驱动扭矩，和/或根据驱动循环改变转鼓驱动扭矩和/或轮胎驱动扭矩。可以在驱动循环期间和/或根据驱动循环改变其它参数，例如这些参数包括制动和/或加速扭矩、侧向力(例如由于滑移角)、房角、轮胎压力、轮胎温度和/或转鼓温度。可以根据给定的和/或可改变的驱动循环来改变这些参数。特别地，基于实际测量的驱动循环来生成驱动循环，其中在道路和/或测试台上测量和/或记录实际测量的驱动循环。可替代地和/或补充地，基于定义的驱动循环来生成驱动循环，其中所定义的驱动循环是用户定义的驱动循环和/或标准化的驱动循环，例如 WLTP循环。优选地，侧向力被测量并使用以控制和/或调节滑移角。此外，可以测量(尤其是连续测量)轮胎中的空气压力，其中可以调节(尤其是连续调节)轮胎中的空气压力。参数的改变可以是与时间相关的和/或可以在测试运行和/或驱动循环之间逐步改变。

优选地，轮胎测量机是耐滚动测试机和/或由耐滚动测试机构成。

本发明的另一个主题是一种用于测试轮胎的方法。该用于测试轮胎的方法包括多个步骤，其中在第一步骤中，由驱动组件根据可配置的驱动循环来旋转和/或驱动轮胎和/或滚动装置。优选地，由驱动组件以可调节的轮胎角速度来旋转和驱动滚动装置，并且由驱动组件和/或滚动装置以轮胎角速度来驱动和/或旋转轮胎。在进一步的步骤中，将轮胎与滚动装置的外周表面接合。尤其地，使轮胎与滚动装置的外周表面进行表面接触。对滚动装置的转鼓驱动扭矩和轮胎的轮胎驱动扭矩进行测量。利用扭矩仪表和/或扭矩传感器来测量转鼓驱动扭矩和/ 或轮胎驱动扭矩。对轮胎的角速度和滚动装置的角速度进行测量和/或确定。优选地，测量轮胎或滚动装置的角速度，其中基于所测量的角速度以及转鼓和轮胎的直径来计算其余未测量的滚动装置或轮胎的角速度。基于转鼓驱动扭矩、轮胎驱动扭矩、轮胎的角速度和转鼓的角速度来计算轮胎的当前功率损失。

附图说明

图1是轮胎测试机的平面图；

图2是轮胎测试机在转鼓轴线的方向上的平面图；

图3是轮胎测试的图；

图4是驱动循环的图。

具体实施方式

图1示出了轮胎测试机1的平面图。轮胎测试机1包括驱动组件 2、轮胎安装装置3和滚动装置4。滚动装置4包括转鼓5，其中转鼓 5能够绕着转鼓轴线6旋转。转鼓是具有外周表面7的筒形转鼓5，其中外周表面7由转鼓5的外壳表面形成。转鼓5能够绕着转鼓轴线6 旋转，其中转鼓5以角速度ω_D旋转。转鼓5具有圆形截面，其中该圆形截面具有直径D_D。转鼓轴线6与驱动系8联接和/或形成有驱动系 8，其中驱动系8也与驱动组件2联接。驱动组件2包括第一马达9，其中第一马达9与驱动系8联接，以便以角速度ω_D驱动和/或旋转转鼓5。驱动系8还包括第一扭矩测量组件10和第一RPM仪表11。第一扭矩测量组件10能够测量扭矩，尤其是转鼓的驱动扭矩，该扭矩类似于和/或形成了转鼓的驱动扭矩MD。由速度测量组件12构成的第一RPM仪表11能够测量转鼓的角速度ω_D。

轮胎安装装置3包括旋转轴13，该旋转轴13被作为主轴。必须进行测试的轮胎14附接到旋转轴13。轮胎14能够绕着轮胎轴线15 旋转，其中轮胎轴线15可以由旋转轴13形成和/或与旋转轴13重合。轮胎14能够绕着轮胎轴线15旋转，其中绕着轮胎轴线旋转的轮胎14具有轮胎角速度ω_T。轮胎安装装置3以及因此轮胎14被布置使得轮胎14与外周表面7大范围接触。轮胎14包括轮胎外壳表面16，其中轮胎外壳表面16是筒形轮胎14的外壳表面。轮胎14为圆形截面，其中轮胎的圆形截面具有直径D_T。特别地，轮胎外壳表面16与转鼓5 的外周表面7大范围且/或平坦地接触。利用竖直轮胎力F_T将轮胎14 压靠在转鼓5上，使得转鼓5和轮胎14摩擦接触和/或力接触。旋转转鼓5由于所述接触并且由于竖直轮胎力F_T而启动轮胎14，使得轮胎14也旋转。对于非外部驱动的轮胎14，轮胎角速度ω_T与基于转鼓角速度ω_D、轮胎直径D_T和转鼓直径D_D的可计算性有关。轮胎测试机1 还包括用于改变轮胎和/或转鼓5的滑移角和/或房角的装置。

轮胎14和/或轮胎安装装置3经由旋转轴13与驱动组件2连接。在该实施例中，旋转轴13附接到第二马达17，其中第二马达17由驱动组件2构成。可替代地和/或另外地，旋转轴13可以连接到旋转轴承，其中该旋转轴承是驱动组件2的一部分。旋转轴13包括第二扭矩测量组件18并且连接到第二RPM仪表19。第二扭矩测量组件18能够测量轮胎14的驱动扭矩，其中轮胎14的驱动扭矩也被表示为MT。作为速度测量组件12的一部分的第二RPM仪表19能够测量轮胎的角速度ω_T。

轮胎测试机1包括计算单元20，其中在该实施例中，计算单元20 是驱动组件2的一部分。计算单元20与第一马达9、第二马达17、第一RPM仪表11、第二RPM仪表19、第一扭矩仪表10和第二扭矩仪表18连接和/或链接，其中该连接和/或该链接能够传输数据，尤其是传输模拟和/或数字数据。通过该连接和/或该链接21，计算单元20获得转鼓的当前角速度ω_D、转鼓驱动扭矩MD、轮胎角速度ω_T和轮胎驱动扭矩MT。计算单元20尤其是由处理器和/或计算机建成。计算单元20能够基于轮胎角速度ω_T、转鼓角速度ω_D、轮胎驱动扭矩MT 和转鼓驱动扭矩MD来计算车轮和/或轮胎的当前功率损失。计算单元 20针对小时间间隔DT_i计算轮胎14的功率损失，其中时间间隔DT_i在此被固定为一秒。轮胎14的当前功率损失PRL被理解为每秒形成和/或转换成热能和/或车轮变形且因此不能再用于期望的机械结果的能量。

图2是轮胎测试机1在转鼓轴线6和轮胎轴线15的方向上的平面图。转鼓5具有圆形截面，其直径为D_T。转鼓5绕着转鼓轴线6以角速度ω_D旋转，其中转鼓5的旋转在转鼓旋转方向22上。

轮胎14具有近似圆形的截面，其中轮胎14的圆形截面在轮胎14 与转鼓5接触的区域中变平并变形。利用竖直轮胎力F_T将轮胎14压靠在转鼓5上，其中竖直轮胎力F_T具有汽车或摩托车的典型竖直轮胎力的范围和/或大小的值。为了改变竖直轮胎力F_T和/或为了使用具有不同直径D_T的轮胎，轮胎测试机1包括用于改变轮胎轴线15和转鼓轴线6之间的距离的装置。轮胎14和转鼓5摩擦接触，使得转鼓5的旋转被传递到轮胎14，并且轮胎14也开启旋转。轮胎14以轮胎角速度ω_T旋转，其中轮胎14的旋转方向(即所谓的轮胎旋转方向23)在转鼓旋转方向22的相反方向上。轮胎角速度ω_T与轮胎14的半径(其为直径D_T的一半)的乘积得出轮胎速度v_T ，该轮胎速度v_T 对应于轮胎14用在车辆中时当轮胎14以相同的轮胎14角速度ω_T旋转时的车辆速度。滚动阻力F_R是在轮胎14在表面上滚动时抵抗运动的力。因此，滚动阻力F_R在与轮胎速度v_T 的相反方向上。滚动阻力F_R的施力点优选是轮胎14与转鼓5的接触点和/或在轮胎14与转鼓5的接触区域中。具体地，轮胎14的变平以及所有的变形是由竖直轮胎力F_T以及轮胎14是气动弹性体的事实所引起的。轮胎14的变形导致机械能转换为变形能，尤其是转换为热能，其中该变形能和热能不用于保险能的实际目的。

图3示出了作为轮胎测试25的图，包括横坐标轴26以及两个纵坐标轴27a和27b。横坐标轴26形成时间轴，纵坐标轴27a形成轮胎的角速度轴ω_T，并且纵坐标轴27b形成竖直力F_T。轮胎测试25包括第一测试运行28、第二测试运行29和第三测试运行30，其中测试运行28，29和/或30内的每一个速度相关性可以被视为驱动循环。可替代地，第一测试运行28，第二测试运行29和第三测试运行30形成驱动循环。第一测试运行28、第二测试运行29和第三测试运行30的时间相等，使得第一测试运行28、第二测试运行29和第三测试运行29 使测试时间T偏离三次。测试时间T也被划分为等距的时间间隔D_T，其中时间间隔D_T小于1秒且大于1毫秒。在一次测试运行中，特别是在第一测试运行28、第二测试运行29和第三测试运行30中，轮胎角速度ω_T随时间减小，其中轮胎角速度ω_T的减小由幂次定律描述。轮胎角速度ω_T的最大值被选择为使得轮胎速度v_T大于每小时100公里且小于每小时130公里。测试运行期间的轮胎最小角速度被选择为使得轮胎速度v_T小于每小时30公里且大于每小时5公里。在第一测试运行28之后且在第二测试运行29之后，轮胎的旋转速度ω_T快速增加到轮胎和第一测试运行28的起始角速度。该起始速度保持恒定一段时间，例如保持几秒，以平衡轮胎14，从而获得可比较的重新启动。第二测试运行29和第三测试运行30的轮胎角速度ω_T的时间相关性等于第一测试运行28的轮胎角速度ω_T的时间相关性。

竖直轮胎力F_T在测试运行中保持恒定，但在不同的测试运行之间是改变的。在第一测试运行28中，竖直轮胎力F_T例如是最小的和/或几乎为零，以得到具有掠过负荷的测试运行并获得当前掠过滚动功率 PRS。在第一测试运行28之后，竖直轮胎力F_T增加并且在第二测试运行29中保持恒定。例如，竖直轮胎力F_T在第二测试运行28中用于模拟转弯操纵和/或具有许多曲线的驱动。在第二测试运行29之后，竖直轮胎力F_T再次增加，其中第三测试运行30中的竖直轮胎力F_T对应于在相关车辆中使用轮胎的典型的竖直轮胎力F_T。由计算单元针对间隔DT计算轮胎14的当前功率损失、当前轮胎功率PL和当前滚动功率PR。为了获得轮胎14的能量损失EL，在选定的时间长度内对轮胎的当前功率损失PL进行积分和/或求和。为了在测试运行中获得完整的能量损失，在第一测试运行28的时间段内对轮胎功率损失在时间上进行积分，在该示例中为从零到T/3或者从T/3直到2T/3和/或从2T/3直到T地积分。还可以改变加速扭矩、制动扭矩、侧向力、滑移角、房角、轮胎压力、轮胎温度和/或转鼓温度。优选地，轮胎测试机(尤其是轮胎安装装置3)包括压力测量装置，以在轮胎测试25期间和/或在驱动循环期间测量轮胎14中的空气压力。优选地，在轮胎测试25和/或测试运行期间，压力测量装置能够改变和/或控制轮胎14 中的空气压力。

图4示出了驱动循环的一部段的图，尤其是示出了轮胎速度v_T和加速度a_T的过程。加速度a_T大体上是轮胎速度v_T的时间导数，使得可以从测量出的轮胎速度v_T计算出加速度a_T。横坐标轴上记录的是时间，示出了从700秒到1500秒的驱动循环的部段。在该时间间隔中，轮胎速度v_Ts以80km/h开始并且随时间变化到0km/h，再次上升到80km/h并又回到0km/h。在所述零值之间，轮胎速度也在波动。加速度a_T在1.0m/s²和-1.5m/s²之间振荡和/或摆动，这意味着和/或导致具有车辆的模拟加速和制动的轮胎和/或测试驱动器的加速和制动。

参考标号

1 轮胎测试机

2 驱动组件

3 轮胎安装装置

4 滚动装置

5 转鼓

6 转鼓轴线

7 外周表面

8 驱动系

9 马达1

10 扭矩测量组件

11 RPM仪表1

12 速度测量组件

13 旋转轴

14 轮胎

15 轮胎轴线

16 轮胎外壳表面

17 马达2

18 扭矩测量组件2

19 RPM仪表2

20 计算单元

21 链接

22 转鼓旋转方向

23 轮胎旋转方向

25 轮胎测试

26 横坐标轴

27 纵坐标轴

28 测试运行1

29 测试运行2

30 测试运行3

D_D 转鼓的直径

D_T 轮胎的直径

ω_D 转鼓的角速度

ω_T 轮胎的角速度

F_T 竖直轮胎力

F_R 滚动阻力

v_T 轮胎速度

Claims (15)

1.一种轮胎测试机(1)，

包括滚动装置(4)、轮胎安装装置(3)和驱动组件(2)，

所述滚动装置(4)具有转鼓(5)，所述转鼓具有外周表面(7)，

轮胎(14)能够可旋转地安装在所述轮胎安装装置(3)上，其中，所述轮胎安装装置(3)被布置使得所述轮胎(14)与所述转鼓(5)的所述外周表面(7)接合，

具有第一扭矩测量组件(10)、第二扭矩测量组件(18)和角速度测量组件(12)，

所述第一扭矩测量组件(10)能够运行用以测量所述转鼓(5)的转鼓驱动扭矩，并且所述第二扭矩测量组件(18)能够运行用以测量所述轮胎(14)的轮胎驱动扭矩，

所述角速度测量组件(12)能够运行用以测量和/或计算所述轮胎的角速度(ω_T)和所述转鼓的角速度(ω_D)，

具有计算单元(20)，

所述计算单元(20)能够运行用以基于所述转鼓驱动扭矩、所述轮胎驱动扭矩、所述轮胎的角速度(ω_T)和所述转鼓的角速度(ω_D)来计算所述轮胎(14)的当前功率损失，其特征在于，

所述驱动组件(2)能够运行用以根据可配置的驱动循环来旋转所述滚动装置(4)并且通过滚动装置(4)的旋转使得轮胎旋转，并且所述可配置的驱动循环包括与时间相关的速度曲线，并且所述计算单元(20)能够运行用以基于消耗燃料的车辆和/或电动汽车的马达的效率、传动系的效率和动力系的效率来计算所述车辆的燃料消耗和/或所述电动汽车的能量消耗。

2.根据权利要求1所述的轮胎测试机(1)，其特征在于，所述计算单元(20)能够运行用以基于所述转鼓驱动扭矩和所述转鼓的角速度(ω_D)来计算当前滚动功率，

所述计算单元(20)能够运行用以基于所述轮胎驱动扭矩和所述轮胎的角速度(ω_T)来计算当前轮胎功率，

所述计算单元(20)能够运行用以基于所述滚动功率和所述轮胎功率来计算所述轮胎(14)的当前功率损失。

3.根据权利要求1或2所述的轮胎测试机(1)，其特征在于，所述驱动循环花费测量时间T，其中所述测量时间T能够拆分成时间间隔DT_i，其中T＝∑_iDT_i，其中所述计算单元(20)能够运行用以针对每一个DT_i计算所述当前功率损失。

4.根据权利要求3所述的轮胎测试机(1)，其特征在于，所述计算单元(20)能够运行用以基于所述当前功率损失、所述测量时间T和/或所述时间间隔DT_i来计算所述轮胎(14)的能量损失。

5.根据权利要求1或2所述的轮胎测试机(1)，其特征在于，所述计算单元(20)能够运行用以计算基于所述轮胎(14)的燃料消耗的一部分或能量消耗的一部分。

6.根据权利要求1或2所述的轮胎测试机(1)，其特征在于，所述转鼓(5)的所述外周表面(7)提供模拟路面。

7.根据权利要求1所述的轮胎测试机(1)，其特征在于，轮胎测试机(1)能运行成利用竖直轮胎力(F_T)将轮胎压在所述转鼓(5)上，其中所述竖直轮胎力(F_T)在所述驱动循环的期间变化。

8.根据权利要求2所述的轮胎测试机(1)，其特征在于，轮胎测试机(1)能运行成利用竖直轮胎力(F_T)将轮胎压在所述转鼓(5)上，其中所述竖直轮胎力(F_T)在所述驱动循环的期间变化。

9.根据权利要求8所述的轮胎测试机(1)，其特征在于，所述驱动循环包括以掠过负荷作为竖直轮胎力(F_T)的第一测试运行(28)以及具有较大的竖直轮胎力(F_T)的第二测试运行(29)，

其中对于所述第一测试运行计算当前掠过滚动功率，并且对于所述第二测试运行计算当前负荷滚动功率，

其中基于所述当前掠过滚动功率和所述当前负荷滚动功率来计算所述当前滚动功率。

10.根据权利要求1或2所述的轮胎测试机(1)，其特征在于，所述转鼓的角速度(ω_D)、所述轮胎的角速度(ω_T)、所述转鼓驱动扭矩、所述轮胎驱动扭矩、制动扭矩、竖直力、切向力、侧向力、滑移角、轮胎压力、轮胎温度、空气温度和/或转鼓温度根据所述驱动循环变化。

11.根据权利要求10所述的轮胎测试机(1)，其特征在于，所述驱动循环基于实际测量的驱动循环和/或定义的驱动循环被生成。

12.根据权利要求1或2所述的轮胎测试机(1)，其特征在于，所述轮胎测试机(1)是滚动阻力测试机。

13.一种用于测试轮胎(14)的方法，其中

将轮胎与滚动装置(4)的转鼓的外周表面(7)接合，

其中测量所述滚动装置(4)的转鼓驱动扭矩和所述轮胎(14)的轮胎驱动扭矩，

其中测量和/或计算所述轮胎的角速度(ω_T)和所述滚动装置的转鼓的角速度(ω_D)，

其中基于所述转鼓驱动扭矩、所述轮胎驱动扭矩、所述轮胎的角速度(ω_T)和所述转鼓的角速度(ω_D)来计算所述轮胎的当前功率损失，

其特征在于，由驱动组件(2)根据可配置的驱动循环来旋转滚动装置(4)并且通过滚动装置(4)的旋转使得轮胎旋转，所述可配置的驱动循环包括与时间相关的速度曲线，并且通过计算单元(20)基于消耗燃料的车辆和/或电动汽车的马达的效率、传动系的效率和动力系的效率来计算所述车辆的燃料消耗和/或所述电动汽车的能量消耗。

14.根据权利要求13所述的用于测试轮胎(14)的方法，所述方法利用根据权利要求1至12中任一项所述的轮胎测试机(1)。

15.一种处理器单元，在该处理器单元上使用一种计算机程序，所述计算机程序具有程序装置，所述计算机程序能够在计算机和/或轮胎测试机上执行，其中所述计算机程序能够运行用以执行根据权利要求13或14所述的用于测试轮胎(14)的方法。

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