CN1468740A - 轮胎磨损估计 - Google Patents

Abstract

一种控制轮胎运行的方法，其由以下步骤组成，对“i”，确定至少一对滑移G_i和该滑移下的主要摩擦系数μ_i的数值对(G_i，μ_i)的估值或测量；确定通过原点和(G_i，μ_i)的直线的斜率α_i的相应值；通过直接计算或足够数量(α_i，G_i)对的回归而计算一个系数B，以便估计在原点的斜率α₀；使用α₀作为胎面的纵向硬度的指标。

Description

轮胎磨损估计

技术领域

本发明涉及轮胎，更具体地涉及轮胎磨损估计。

背景技术

为了给驾驶员一个警告和/或为了让装备于一车辆的某些系统参数自动适应，如果没有精确测量，能够估计固定于汽车上的轮胎的磨损将是有意义的。比如，其将有利于根据轮胎磨损自动调整防抱死系统，以改善它们的性能。

发明内容

本发明的目标是为了提出一种轮胎磨损估计过程，其易于执行于已准备有防抱死系统(即公知的“ABS”)的汽车，这是越来越标准的配备。

本发明提出一种用于控制轮胎运行的方法，其包括下列步骤：

·对至少一个“i”，确定至少一对滑移G_i和该滑移下的主要摩擦系数μ_i的数值对(G_i，μ_i)的估值或测量值；

·确定通过原点和(G_i，μ_i)的直线的斜率α_i的相应值；

·通过直接计算或足够数量(α_i，G_i)对的回归而计算一个系数B，以便估计在原点的斜率α₀；

·使用α₀作为胎面花纹的纵向硬度的指标(indicator)。

在本发明中，摩擦系数μ可由任何适当的方法获得，比如从轮胎内部或其环境的测量中得到。当本发明用于有ABS制动系统的车辆时，虽然不是必须的，但可能依赖于该系统中所做的估计，如下文简要回顾。在匀质地面上直线制动时，地面上的轮胎的制动力F_x是由制动压力，车轮的制造参数及其刹车决定的。如果已知所有轮胎施加的力F_x，就有可能计算车辆的减速度，且因此，考虑到车辆特征，计算出负载转移，和因此计算出每个车轮上的负载变化。因此，能够推导出施加到每个轮胎上的垂直负载F_z的近似值。这样就得到摩擦系数 $\mathrm{\μ}=\frac{F_X}{F_Z}$ 的一个估计值。如果相应的横向力F_y是已知的，通过估计或测量，一个更准确的摩擦系数的估值由式 $\mathrm{\μ}=\frac{\sqrt{F_X^2+F_Y^2}}{F_Z}$ 给出。在本发明中，这两个估值将被视为等价的。相似地，这对本领域的技术人员是显然的，在本发明中，有关制动所述的一切在加速的时候是有效的；换句话说，考虑到与抓着力(grip)有关，制动力和驱动力是等价的，即使调节这些力的驱动器(actuators)不同。

考虑到轮胎的滑移率G，记住当在车辆速度和轮胎速度间没有滑移，即轮胎自由滚动时，G＝0％，如果轮胎被可旋转地锁死而车辆的速度不等于零，则G＝100％。

附图说明

下面将参考附图，更详细地解释本发明，其中：

图1是一个显示根据本发明的自动控制过程的方框图，

图2是摩擦系数相对于滑移的变化曲线和在相同滑移处，通过原点和先前曲线在相同滑移处的点的割线的变化曲线。

图3显示不同测试条件下，相同轮胎的摩擦系数相对于滑移变化的几个曲线，

图4显示一个典型的摩擦系数相对于滑移变化的示意性曲线，和通过原点和该曲线上三个特定滑移的割线的轨迹，

图5显示作为滑移(该滑移为通过原点和在相同滑移下摩擦系数变化曲线上的点的割线斜率的滑移)的函数的线性变化的典型示意性曲线。

具体实施方式

本发明基于以下观察。图3显示对同一个新MICHELIN XH1195/65-15轮胎在不同地面和2bar的充气压力，测试于一定负载和速度条件下，摩擦系数μ随滑移变化的不同曲线。典型地，根据环境(地面的质地(沥青，混凝土)，干或湿(水量多少)，温度和轮胎磨损程度)，作为滑移G的函数的μ值可以有很大的改变(μ_max)在冰面上大约为0.15，在干地面上大约为1.2)。

人们在利用每次制动(或每次加速)时获得的测量值时，此时摩擦系数趋向最大值，可从得到的所有相关信息中受益。

图1说明提出的算法，其主要步骤包括：

1.根据实际可能性，通过测量或估计，获取点(G_i，μ_i)。建议至

  少获取两对(G_i，μ_i)。确保G_i显著偏离零，这里可施加一个最

  小阈值以消除太低以致无关的值。

2.计算通过原点和曲线μ(G)的割线的特征斜率α：借助于以前

  获得的值(Gi，μi)，割线被估算，这得益于直接计算 ${\mathrm{\α}}_i={\mathrm{\μ}}_i/G_i$ (见

  图4)或执行一个适当的回归，比如一如下的线性回归： ${\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{GG}}=\mathrm{\Σ}{G}_j^2,{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{G\μ}}=\mathrm{\Σ}{G}_j\·{\mathrm{\μ}}_j,{\mathrm{\α}}_i=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{G\μ}}}{{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{GG}}}$

  考虑到所有下标点小于或等于i，以便消除噪声。这是因为线性

  回归本质上对每个独立点上的测量噪声不够灵敏，如果足够数

  量的点被考虑(比较基本统计特性)，扰动倾向于相互消除。该

  方法特别有优势(不像过去)，因为我们关心的不是单个值(因为

  噪声而不精确)而是从多个值表现出的倾向性。因此获得(G_i，

  μ_i)值。

3.通过回归(α_i，G_i)计算系数B：回归是从足够数量的点“n”计

  算出的，点的数量容许满意的无噪声影响。

  ·应用于n个被测量或估算的点(参看图5)的线性回归的例子： $B^{\mathrm{Lin}}=\frac{\mathrm{\Σ\α}\·\mathrm{\Σ}{G}^2-\mathrm{\ΣG}\·\mathrm{\α}\·\mathrm{\ΣG}}{n\·\mathrm{\Σ}{G}^2-{\left(\mathrm{\ΣG}\right)}^2}$

  ·应用于n个测量或估计的点的指数回归的例子： $B^{\mathrm{Exp}}=\frac{\mathrm{\ΣLn}\left(\mathrm{\α}\right)\·\mathrm{\Σ}{G}^2-\mathrm{\ΣG}\·\mathrm{Ln}\left(\mathrm{\α}\right)\·\mathrm{\ΣG}}{n\·\mathrm{\Σ}{G}^2-{\left(\mathrm{\ΣG}\right)}^2}$

  通过最适当的回归，获得系数B。非上述的别的回归也可以应

  用，本领域的技术人员熟悉这些可被考虑的各种回归，他们能

  够获得该系数或选择的回归的系数。

4.计算纵向硬度：上面获得的系数B代表了轮胎的纵向硬度；

  ·线性回归：硬度＝B^Lin

  ·指数回归：

  注意系数B等于对应于零滑移的角α的值(α₀)。然而不可能直

  接计算；它是通过回归得到的。这里建议要么用线性回归，要

  么用指数回归。

5.磨损估算。为了估算磨损值，α₀的一个平均值被确定，且对被

  处理轮胎，和参考值进行比较。比如，从标准胎面图案开始，

  其起始高度H₀＝8mm，其记录下来的标准硬度为“Stiffness₀”，

  在新的条件下，在轮胎的每次变化下，记录一个重设值，计算

  出胎面图案的剩余高度H的估值，例如，与H₀成比例(可预见

  更复杂的模型)： $H=H_0\·\frac{\mathrm{Stiffness}}{{\mathrm{Stiffness}}_0}$

当然，H或α₀的估值可以通过计算预定次数的制动下(或加速，因为它们是等价的，前已述及)，或预定的距离下获得的平均值而更可靠。

本发明提供轮胎的纵向硬度的一好的估值。后者有两个因素：一结构性因素，其来自于轮胎的外胎身，和一“图案”性因素，其来自于胎面图案。结构性因素在轮胎的整个使用过程中保持不变。然而，图案因素根据磨损，在轮胎的使用过程中连续改变。图案因素随着磨损增加，大约成比例。因此本发明提出了轮胎磨损的一种估算。

通过计算在适当的取样期的剩余值H的估计量的平均值，轮胎在其上滚动的不同地面的影响被排除，使得估值更可靠。

Claims (10)

1.控制轮胎运行的方法，其包括下列步骤：

·对至少一个“i”，确定至少一对滑移G_i和该滑移下的主要摩擦系数μ_i的数值对(G_i，μ_i)的估值或测量值；

·确定通过原点和(G_i，μ_i)的直线的斜率α_i的相应值；

·通过直接计算或足够数量(α_i，G_i)对的回归而计算一个系数B，以便估计在原点的斜率α₀；

·使用α₀作为胎面花纹纵向硬度的指标。

2.根据权利要求1所述的控制轮胎运行的方法，其中所述斜率α_i是通过直接计算 ${\mathrm{\α}}_i={\mathrm{\μ}}_i/G_i$ 而确定的。

3.根据权利要求1所述的控制轮胎运行的方法，其中所述斜率α_i是通过执行一个合适的回归而确定的。

4.根据权利要求1所述的控制轮胎运行的方法，其中执行一个线性回归： ${\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{GG}}=\mathrm{\Σ}{G}_j^2,{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{G\μ}}=\mathrm{\Σ}{G}_j\·{\mathrm{\μ}}_j,{\mathrm{\α}}_i=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{G\μ}}}{{\mathrm{\Σ}}_{\mathrm{GG}}}$

5.根据权利要求1所述的控制轮胎运行的方法，其中一个系数B，代表纵向硬度，是通过下面的，应用于“n”个测量或估计的点的线性回归计算的： $B^{\mathrm{Lin}}=\frac{\mathrm{\Σ\α}\·{\mathrm{\ΣG}}^2-\mathrm{\ΣG}\·\mathrm{\α}\·\mathrm{\ΣG}}{n\·\mathrm{\Σ}{G}^2-{\left(\mathrm{\ΣG}\right)}^2}$

6.根据权利要求1所述的控制轮胎运行的方法，其中所述系数B，代表纵向硬度，是通过下面的，应用于“n”个测量或估计的点的指数回归计算的： $B^{\mathrm{Exp}}=\frac{\mathrm{\ΣLn}\left(\mathrm{\α}\right)\·\mathrm{\Σ}{G}^2-\mathrm{\ΣG}\·\mathrm{Ln}\left(\mathrm{\α}\right)\·\mathrm{\ΣG}}{n\·\mathrm{\Σ}{G}^2-{\left(\mathrm{\ΣG}\right)}^2}$

7.根据权利要求1到6中的任一项所述的控制轮胎运行的方法，其中α₀的平均值被确定，并对被处理的轮胎，和参考值做比较，以估算出磨损率。

8.根据权利要求7所述的控制轮胎运行的方法，其中胎面图案的剩余高度H的估算如下获得： ${H=H}_0\·\frac{\mathrm{Stiffness}}{{\mathrm{Stiffness}}_0}$

9.根据权利要求7或8所述的控制轮胎运行的方法，其中基于制动或加速的预定次数，确定出α₀的平均值。

10.根据权利要求7或8所述的控制轮胎运行的方法，其中基于一预定的距离，确定出α₀的平均值。

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