DE102013222758A1

DE102013222758A1 - Verfahren und Systeme für das Charakterisieren von Fahrzeugreifen

Info

Publication number: DE102013222758A1
Application number: DE201310222758
Authority: DE
Inventors: Kenneth L. Oblizajek; John D. Sopoci; Jinshuo ZHU
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-11-15
Filing date: 2013-11-08
Publication date: 2014-06-05
Also published as: CN103868700A

Abstract

Es wird ein System für das Charakterisieren eines Fahrzeugreifens bereitgestellt. Das System beinhaltet eine Testanordnung, welche konfiguriert ist, den Fahrzeugreifen zu stützen. Die Anordnung beinhaltet ein Kraftmoment-Übertragungsglied, welches konfiguriert ist, Kraftinformation von dem Fahrzeugreifen in Antwort auf eine Anregung auf dem Fahrzeugreifen zu sammeln. Das System beinhaltet ferner einen Beschleunigungsaufnehmer, welcher an den Fahrzeugreifen gekoppelt ist und konfiguriert ist, Vibrations- bzw. Schwingungsinformation von dem Fahrzeugreifen in Antwort auf die Anregung auf dem Fahrzeugreifen zu sammeln. Das System beinhaltet ferner ein Nachbearbeitungssystem, welches konfiguriert ist, die Vibrationsinformation von dem Beschleunigungsaufnehmer und die Kraftinformation von dem Kraftmoment-Übertragungsglied zu empfangen. Das Nachbearbeitungssystem ist ferner konfiguriert, Resonanzfrequenzen aus der Vibrationsinformation und der Kraftinformation zu extrahieren.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung ist eine Fortführung zum Teil der US-Anmeldung Nr. 13/352,915, eingereicht am 18. Januar 2012, welche den Nutzen der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 61/437,395 beansprucht, eingereicht am 28. Januar 2011, wobei die Gesamtheit jeder hier als Referenz eingearbeitet ist.
TECHNISCHER BEREICH
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf den Bereich von Fahrzeugen, und spezieller ausgedrückt auf Verfahren und Systeme für das Charakterisieren von Fahrzeugreifen.
HINTERGRUND
Fahrzeugreifen werden im Allgemeinen getestet, wenn sie entworfen und hergestellt sind, und zu verschiedenen anderen Zeitpunkten während der Lebensdauer des Reifens. Zum Beispiel können physikalisches Testen und Finite-Elemente-Analyse(FEA)-Techniken während der Entwicklung von Reifen oder den beabsichtigten dazugehörigen Fahrzeugen durchgeführt werden, zum Beispiel um die Fahrzeugleistungsfähigkeit der Reifen zu evaluieren und um ferner die Reifenzusammensetzung zu verbessern. Jedoch kann das Evaluieren und/oder das Charakterisieren der Reifeneigenschaften verbessert werden, speziell bezüglich der Sammlung und der Verwendung von Reifenrückmelde- bzw. Reifenreaktionsdaten.
Entsprechend ist es wünschenswert, verbesserte Systeme und Verfahren für das Charakterisieren von Reifen für ein Fahrzeug bereitzustellen. Außerdem werden andere wünschenswerte Merkmale und Charakteristika der vorliegenden Erfindung aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den angehängten Ansprüchen offensichtlich, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen und dem vorhergegangenen technischen Bereich und Hintergrund gegeben werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform wird ein System für das Charakterisieren eines Fahrzeugreifens bereitgestellt. Das System beinhaltet eine Testanordnung, welche konfiguriert ist, den Fahrzeugreifen zu stützen. Die Anordnung beinhaltet ein Kraftmoment-Übertragungsglied, welches konfiguriert ist, Kraftinformation von dem Fahrzeugreifen in Antwort auf eine Anregung an dem Fahrzeugreifen zu sammeln. Das System beinhaltet ferner einen Beschleunigungsaufnehmer, welcher an den Fahrzeugreifen gekoppelt ist und konfiguriert ist, um Vibrationsinformationen von dem Fahrzeugreifen in Antwort auf die Anregung an dem Fahrzeugreifen zu sammeln. Das System beinhaltet ferner ein Nachverarbeitungssystem, welches konfiguriert ist, die Vibrationsinformation von dem Beschleunigungsaufnehmer und die Kraftinformation von dem Kraftmoment-Übertragungs-glied zu empfangen. Das Nachverarbeitungssystem ist ferner konfiguriert, Resonanzfrequenzen aus der Vibrationsinformation und der Kraftinformation zu extrahieren.
Entsprechend zu einer anderen, beispielhaften Ausführungsform wird eine Testanordnung für einen Fahrzeugreifen bereitgestellt. Die Anordnung beinhaltet ein Montage- bzw. Befestigungsgerät, welches konfiguriert ist, den Fahrzeugreifen aufzunehmen; ein Kraftmoment-Übertragungsglied, welches an das Montagegerät gekoppelt ist und konfiguriert ist, eine Kraftantwort, welche zu dem Anschlagen bzw. Schlagaufbringen des Fahrzeugreifens gehört, zu detektieren; eine Plattenanordnung, welche an das Kraftmoment-Übertragungsglied gekoppelt ist; und ein Luftfedergerät, welches an die Plattenanordnung gekoppelt ist.
Entsprechend einer anderen beispielhaften Ausführungsform wird ein Verfahren für das Charakterisieren eines Fahrzeugreifens bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet: das Beaufschlagen des Fahrzeugreifens mit einer Kraft; das Messen der Vibrationsinformation mit einem Beschleunigungsaufnehmer von dem Fahrzeugreifen; das Messen der Kraftinformation mit einem Kraftmoment-Übertragungsglied von dem Fahrzeugreifen; das Extrahieren der Resonanzfrequenzen aus der gemessenen Vibrationsinformation und der gemessenen Kraftinformation und das Charakterisieren des Fahrzeugreifens basierend auf den Resonanzfrequenzen.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird hier nachfolgend in Verbindung mit den folgenden gezeichneten Figuren beschrieben, wobei gleiche Ziffern gleiche Elemente bezeichnen, und wobei:
1 eine schematische Zeichnung eines Reifen-Charakterisierungssystems entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform ist;
2 eine Seitenansicht einer Luftfederanordnung des Reifen-Charakterisierungssystems der 1 entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform ist;
3 eine schematische Darstellung von Fahrzeugreifenmoden ist, welche von dem Reifen-Charakterisierungssystem der 1 entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform gemessen werden können;
4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens für das Charakterisieren eines Reifens eines Fahrzeugs entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform ist;
5 ein Graph von Frequenzdaten ist, welche von dem System der 1 und von dem Verfahren der 4 berücksichtigt werden;
6 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens für das Extrahieren ungedämpfter Frequenzen in einer radialen Richtung in dem System der 1 und dem Verfahren der 4;
7 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens für das Extrahieren ungedämpfter Frequenzen in einer tangentialen Richtung in dem System der 1 und dem Verfahren der 4;
8 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens für das Extrahieren ungedämpfter Frequenzen in einer lateralen Richtung in dem System der 1 und dem Verfahren der 4;
9 ist ein Graph, welcher die Fähigkeit der berechneten Steifheitskoeffizienten anzeigt, um die radialen Resonanzfrequenzdaten zu beschreiben, in Einheiten von (rad/sec)², in dem System der 1 und dem Verfahren der 4; und
10 ist ein Graph, welcher die Amplitude der radialen Steifheitskoeffizienten als eine Funktion des Druckes in dem System der 1 und dem Verfahren der 4 anzeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende detaillierte Beschreibung ist in ihrer Art nur beispielhaft, und es ist nicht beabsichtigt, die Erfindung oder die Anwendung und das Benutzen der Erfindung zu begrenzen. Außerdem gibt es keine Absicht, an irgendwelche ausgedrückte oder beinhaltete Theorie gebunden zu sein, welche in dem vorhergegangenen technischen Bereich, Hintergrund, der kurzen Zusammenfassung oder der folgenden detaillierten Beschreibung präsentiert wird.
Allgemein stellen die beispielhaften Ausführungsformen, welche hier diskutiert werden, Systeme und Verfahren für das Charakterisieren von Fahrzeugreifen bereit. Im Speziellen wird ein Reifen, welcher auf einer Testanordnung befestigt ist, mit einer Krafteinrichtung beaufschlagt bzw. mit Stoß beansprucht. Die resultierenden Bewegungs- und mechanischen Aktionsdaten werden durch Beschleunigungsaufnehmer und Kraftmoment-Übertragungsglieder gemessen. Aus diesen Daten werden die Resonanzfrequenzen bestimmt, die ungedämpften Resonanzfrequenzen und Dämpfungsparameter werden extrahiert, und die Steifigkeits- und Dämpfungskoeffizienten werden berechnet. Die von den Kraftmoment-Übertragungsgliedern gemessenen Kraftdaten können benutzt werden, um die Resonanzfrequenzen der ersten wenigen Moden genauer zu identifizieren. Der Term ”Kraftdaten”, wie er hier benutzt wird, bezieht sich auf die Kraft- und Momentdaten in radialer, lateraler und tangentialer Richtung, wie unten beschrieben. Für den Fall der radialen Moden wird die radiale Kraftachse in Verbindung mit der radialen ersten Mode benutzt. Für den Fall der lateralen Moden wird die laterale Kraftachse in Verbindung mit der ersten lateralen ersten Mode und die laterale Momentenachse in Verbindung mit der zweiten lateralen Mode benutzt. Für den Fall der tangentialen Moden wird die Tangentialmomentachse in Verbindung mit der ersten tangentialen Mode benutzt. Die Antwortkraft- oder Momentachsen und ihre Zuordnung zu den jeweiligen Reifenmoden werden aus den modalen Formen und der Orientierung des Kraftmoment-Übertragungsgliedes abgeleitet, welche schließlich durch Fachleute interpretiert werden. Außerdem können die Steifigkeits- und Dämpfungskoeffizienten schließlich mit Labor- und Fahrantwortmetriken bzw. -messwerten korreliert werden, um die Einflüsse des Reifens auf die Rückantworten bzw. Reaktionen zu charakterisieren.
1 ist ein Blockdiagramm eines Reifen-Charakterisierungssystems 100 entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform. Das System 100 evaluiert im Allgemeinen einen Reifen 110 auf einem Rad (in 1 nicht gezeigt), welcher auf einer Testanordnung 120 befestigt ist. Das System 100 kann ferner Beschleunigungsaufnehmer 180, eine Krafteinrichtung 182, ein Datenerfassungssystem 190, ein optionales Steuerglied 192 und ein Nachverarbeitungssystem 194 beinhalten. Wie in größerem Detail nachfolgend beschrieben wird, beinhaltet die Testanordnung 120 ein Montierungsgerät 130, ein Kraftmoment-Übertragungsglied 140, ein Plattengerät 150 und ein Luftfedergerät 160.
In Anbetracht der 1 besitzt der Reifen 110 eine vertikal ausgerichtete Drehachse. Wie allgemein bekannt ist, beinhaltet der Reifen 110 Wülste (nicht gezeigt), welche konfiguriert sind, um das Rad zu kontaktieren, Seitenwände (nicht gezeigt), welche sich von der Wulst erstrecken, und eine Lauffläche 112, welche sich von den Seitenwänden erstreckt und konfiguriert ist, die Straße während des Benutzens zu berühren.
1 stellt zusätzlich eine Legende 102 dar, welche ein zylindrisches Koordinatensystem relativ zu der Lauffläche 112 des Reifens 110 mit einer radialen Richtung 106, einer tangentialen Richtung 108 und einer lateralen Richtung 104 zeigt. Dieses Koordinatensystem wird in der nachfolgenden Beschreibung benutzt. Im Allgemeinen bezieht sich die laterale Richtung 104 auf eine Richtung parallel zu der gebräuchlichen Achse der Drehung des Reifens 110 und erstreckt sich von Seitenwand zu Seitenwand. Die radiale Richtung 106 bezieht sich auf eine Richtung senkrecht zu der Achse der Drehung des Reifens 110 und senkrecht zu der Lauffläche 112 des Reifens. Die tangentiale Richtung 108 bezieht sich auf eine Richtung, welche sich entlang der Umfangslänge der Achse der Drehung des Reifens 110 und senkrecht zu der Lauffläche 112 des Reifens erstreckt. Die tangentiale Richtung 108 bezieht sich auf eine Richtung, welche sich entlang der Umfangslänge der kreisförmigen Lauffläche 112 senkrecht zu der lateralen Richtung 104 und der radialen Richtung 106 erstreckt.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist der Reifen 110 fest an der Testanordnung 120 in einer Konfiguration befestigt, welche im Allgemeinen als ein virtueller ”frei fixierter Grenzzustand” bezeichnet wird. Diese Approximation bzw. Näherung kann von der relativen Masse der Stützstruktur abhängen, wobei akzeptierte Bewertungsverfahren für diese Näherungen benutzt werden. Alternative Betrachtungen, die eine mathematische Behandlung für das Vorhandensein aktueller, träger Beiträge an der Stützstruktur anwenden, sind ebenfalls möglich. Eine Beaufschlagung oder eine Anregung wird entweder durch eine manuelle Aktion der Krafteinrichtung 182 hergestellt, oder optional betätigt das Steuerglied 192 die Krafteinrichtung 182, um den Reifen 110 mit einer vorher festgelegten Kraft zu schlagen oder zu beaufschlagen, so dass Resonanzfrequenzen des Reifens 110 angeregt werden. Die Krafteinrichtung 182 kann zum Beispiel ein instrumentierter Hammer oder ein anderes Objekt sein. Die Krafteinrichtung 182 wird mit einem sich bewegenden Element gezeigt, welches radial orientiert ist, um die radialen Moden des Reifens anzuregen, jedoch sind andere Orientierungen in ähnlicher Weise für eine mögliche und gewünschte Detektierung möglich, zum Beispiel von lateralen Reifenmoden (z. B. eine Krafteinrichtung 182, welche lateral orientiert ist) und von tangentialen Reifenmoden (z. B. eine Krafteinrichtung 182, welche tangential orientiert ist, was zu einem Streifhieb auf die Lauffläche des Reifens 110 führt).
Wie in größerem Detail nachfolgend beschrieben wird, gestattet die Testanordnung 120, dass das Kraftmoment-Übertragungsglied 140 wenigstens eine der dynamischen Kräfte und Momente, welche durch den Reifen 110 auf die Testanordnung 120 ausgeübt sind, in Antwort auf die Beaufschlagung der Krafteinrichtung 182 misst, und befähigt die Beschleunigungsaufnehmer 180, die Bewegung des Reifens 110 zu messen, welche aus der Beaufschlagung der Krafteinrichtung 182 herrührt. Speziell werden derartige Messungen ohne die Kontamination und mit einer klaren Abgrenzung zwischen benachbarten Moden erhalten, wie ebenso nachfolgend diskutiert wird. Demnach zeichnet das Datenerfassungssystem 190 die resultierenden Vibrationen, welche von den Beschleunigungsaufnehmern 180 empfangen werden, und die Kraft von der Krafteinrichtung 182 auf und stellt die Daten dem Nachbearbeitungssystem 194 bereit.
Wie in größerem Detail nachfolgend beschrieben wird, quantifiziert das Nachbearbeitungssystem 194 die Resonanzfrequenzen basierend auf der vorher festgelegten Kraft der Krafteinrichtung 182 und den Vibrationsdaten, welche durch das Datenerfassungssystem 190 gesammelt sind; es extrahiert die ungedämpften Resonanzfrequenzen; es bestimmte verschiedene Steifigkeits-Charakteristika des Reifens 110; und es bestimmt die modalen Dämpfungsparameter. Für ausgewählte Unter- bzw. Teilsätze der Reifen können diese Parameter mit einem oder mehreren Reifenrückantworten korreliert werden. Nachfolgende Messungen der Reifen für eine ähnliche parametrische Charakterisierung können dann zu Projektionen der Leistungsfähigkeit basierend auf den quantifizierten Parametern führen. Wie auch nachfolgend beschrieben wird, können Beispiele der Rückantworten, welche mit der Steifigkeit und den Dämpfungscharakteristika projiziert werden können, Rauschen, Laufverhalten, Härte, Führung bzw. Lenkung, Zentrierung, Schlagen, Talgefühl, Handhabung, gemessene Zeitantworten und Ähnliches beinhalten. Auf diese Weise können die Reifenstruktur und -materialien optimiert werden, entweder iterativ vorausblickend mit adäquatem empirischem und theoretischem Wissen, um die gewünschte Kombination von Rückantworten bereitzustellen. Zusätzlich zu den hier beschriebenen Techniken kann das Wissen von anderen Typen bzw. Arten von Techniken benutzt werden, wobei konzeptionelle Reifenabstraktionen und diskrete Finite-Elemente-Darstellungen beinhaltet sind, um die Entwicklung von Reifenmerkmalen zu führen, wobei Reifenkonstruktion und -materialien beinhaltet sind, um die gewünschten Kombinationen der gemessenen Parameter zu erreichen. Diese Gesichtspunkte werden in größerem Detail nachfolgend beschrieben.
Im Allgemeinen kann das Steuerglied 192 und das Nachbearbeitungssystem 194 jegliche Art von Prozessor oder viele Prozessoren, einzeln integrierte Schaltungen, wie z. B. einen Mikroprozessor, oder jegliche geeignete Anzahl von integrierten Schalteinrichtungen und/oder Schaltplatinen beinhalten, welche in Kooperation arbeiten, um die Funktionen einer Bearbeitungseinheit zu erreichen. Während des Betriebes führen das Steuerglied 170 und das Nachbearbeitungssystem 194 selektiv ein oder mehrere Programme aus, welche in einem Speicher gespeichert werden können, und steuern demnach den allgemeinen Betrieb des Systems 199. Demnach kann das Steuerglied 170 und das Nachbearbeitungssystem 194 beinhalten oder einen Zugriff haben auf jegliche Art von Speicher, wobei RAM-Speicher, ROM-Speicher, EPROM-Speicher, EEPROM-Speicher und nichtflüchtige RAM-(NVRAM-)Speicher beinhaltet sind. Im Allgemeinen können derartige Speicher jegliche Informationen speichern, welche für die hier diskutierten beispielhaften Ausführungsformen diskutiert werden, wobei Daten für das Berechnen der Steifigkeits- und Einflusskoeffizienten, des Dämpfens und der beteiligten Masse beinhaltet sind. Obwohl nicht gezeigt, kann das System 100 eine Benutzerschnittstelle mit einer Anzeige für das Bereitstellen einer graphischen Darstellung der Daten und der unten diskutierten Ergebnisse beinhalten.
Die Testanordnung 120 wird nun in größerem Detail beschrieben. Wie oben festgestellt, beinhaltet die Testanordnung 120 ein Montierungsgerät 130, ein Kraftmoment-Übertragungsglied 140, ein Plattengerät 150 und ein Luftfedergerät 160. Im Allgemeinen koppelt das Montierungsgerät 130 den Reifen 110 an die Testanordnung 120. Wie gezeigt wird, kann das Montierungsgerät 130 eine Spannzange (in 1 nicht gezeigt) beinhalten, welche an einen Adapter bzw. ein Anpassglied 134 gekoppelt ist. Der Adapter 134 kann Bolzen 136 besitzen, welche sich durch Öffnungen in dem Rad 111 erstrecken. Das Rad 111 ist an dem Adapter 134 über die Bolzen 136 und Radmuttern 138 oder andere Befestigungseinrichtungen sicher befestigt.
Das Kraftmoment-Übertragungsglied 140 ist an das Montierungsgerät 130 gekoppelt, um die Kräfte und Momente zu messen, welche auf das Montierungsgerät 130 durch den Reifen 110 von der Beaufschlagung der Krafteinrichtung 182 ausgeübt werden. Das Kraftmoment-Übertragungsglied 140 wandelt die gemessenen Kräfte und Momente in Signale, welche für das Datenerfassungssystem 190 bereitgestellt werden. Das Übertragungsglied 140 kann fest an der Basis des Montierungsgerätes 130 und dem Plattengerät 150 mit festgedrehten Befestigungsbolzen (nicht gezeigt) befestigt sein. Die interne Struktur des Übertragungsgliedes 140 kann hergestellt sein, um interne Glieder herzustellen, welche einzigartige Kombinationen von Spannungen in Rückantwort auf individuelle externe Kräfte und Momente an den Übertragungsglied-Befestigungen hervorbringen. Die kritischen Spannungsorte können in dem Fall der elektrischen Ladungserzeugungskonfigurationen mit Spannungsaufnehmern, entweder aus Metall oder piezo-resistiv (z. B. Halbleitermaterialien) oder piezo-responsiv, ausgestattet sein. Das Übertragungsglied 140 kann gestaltet sein, um einen zielgerichteten Pegel der Spannung für die angewendeten Kräfte und Momente herzustellen, und zwar adäquat in der Abmessung, um elektronische Signale der gewünschten Amplitude herzustellen, wobei angemessenes Signalkonditionieren und elektronische Verstärkungsgrade benutzt werden. Außerdem werden die verteilten, vielfach spannungsempfindlichen Charakteristika, z. B. Änderung im Widerstand oder der Spannung, welche durch kapazitive Effekte oder Ladungserzeugung induziert ist, summiert oder differenziert, um die elektronischen Rückantworten proportional auf die externen Kräfte und Momente zu bilden. Jegliche geeignete oder akzeptierte Technik kann bereitgestellt werden, um adäquate elektronische Signale zu erreichen, welche auf die angewandten Kräfte und Momente reagieren.
Wie oben festgestellt, ist das Kraftmoment-Übertragungsglied 140 auf dem Plattengerät 150 befestigt. Das Plattengerät 150 besteht im Allgemeinen aus einer oder mehreren Platten, zum Beispiel Stahlplatten, welche fungieren, um die Testanordnung 120 zu stabilisieren. Jegliches geeignete Stabilisiergerät oder jegliche geeignete Anordnung kann bereitgestellt werden.
Das Plattengerät 150 ist an einem Isolationsgerät befestigt, wie zum Beispiel dem Luftfedergerät 160. Das Luftfedergerät 160 fungiert, um die anderen Elemente der Testanordnung 120 (z. B. das Plattengerät 150, das Kraftmoment-Übertragungsglied 140 und das Montierungsgerät 130) gegenüber der darunter liegenden Oberfläche oder Plattform zu isolieren. Zusätzlich fungiert das Luftfedergerät 160, um das Kraftmoment-Übertragungs-glied 140 und die Beschleunigungsaufnehmer 180 der Testanordnung 120 gegenüber jeglichen Befestigungsmoden zu isolieren, welche anderenfalls durch die Krafteinrichtung 182 über den Reifen 110 angeregt werden können. Diese Befestigungsmoden würden andererseits die Messinformation verfälschen, welche von den Beschleunigungsaufnehmern 180 und dem Kraftmoment-Übertragungsglied 140 erzeugt sind. Demnach stellt das Luftfedergerät 160 eine vorteilhafte Isolation bereit, so dass Moden höherer Ordnung mit Beaufschlagungstests von der Krafteinrichtung 182 exakt extrahiert werden können. In einigen Ausführungsformen können eine oder mehrere Sicherheitseinrichtungen 166 innerhalb des Luftfedergerätes 160 angeordnet werden, um das Plattengerät 150 in dem Fall zu stützen, dass Teilbereiche des Luftfedergerätes 160 umfasst sind und scheitern, die Testanordnung 120 zu stützen.
2 stellt das Luftfedergerät 160 in größerem Detail dar, wobei es von der Testanordnung 120 entfernt ist. Wie in einer beispielhaften Ausführungsform gezeigt wird, kann das Luftfedergerät 160 einen oder mehrere Luftbälge 162 umfassen, jeder mit Klammern 164 zur Befestigung des Plattengerätes 150. Die Luftbälge 162 können aus Gummi oder aus Gewebe sein und mit Luft gefüllt sein. Wie gezeigt wird, sind die Luftbälge 162 kugelförmig, obwohl andere Formen oder Anordnungen bereitgestellt werden können. In den dargestellten Ausführungsformen werden vier Luftbälge 162 bereitgestellt, obwohl in anderen Ausführungsformen zusätzliche oder weniger Luftbälge bereitgestellt werden können. In anderen Ausführungsformen können andere Arten von Isolatoren bereitgestellt werden, wobei welche aus Metall oder Schaum beinhaltet sind.
Kehrt man zu 1 zurück, wie oben festgestellt, sind die Beschleunigungsaufnehmer 180 auf dem Reifen 110 befestigt, um die Bewegung zu messen und nachfolgend das Quantifizieren der Frequenzinformation zu ermöglichen. In einer beispielhaften Ausführungsform sind zwei Beschleunigungsaufnehmer 180, wobei jeder mit einem Beschleunigungsaufnehmer 180 ausgestattet ist, 180° weg voneinander befestigt. Diese Konfiguration kann das Signal-zu-Rauschverhältnis für die nachfolgende Bearbeitung verstärken, wie dies im Folgenden beschrieben wird.
Jegliche Anzahl von Beschleunigungsaufnehmern 180 und Platzierungspositionen auf dem Reifen 110 sind möglich, und zwar abhängig von den Moden, welche interessant sind. Zum Beispiel verstärken räumliche Konfigurationen an erwarteten aktiven Anti- bzw. Gegenknoten der ausgewählten Moden die aufsummierten oder differenzierten Beschleunigungen der ausgewählten Moden (z. B. im Gegensatz zu Moden, welche nicht von Interesse sind). Eine gewichtete Addition der Beschleunigungsaufnehmer durch den Mittelwert der modalen Formvektoren kann beispielsweise das Signal-zu-Rausch-Verhältnis für das Detektieren der verschiedenen Modalparameter verbessern. In einer beispielhaften Ausführungsform werden als ein Kompromiss, welcher eine schnelle Messung begünstigt und einen Standard- und effizienten Durchsatz von vielen Reifencharakterisierungen erleichtert, doppelte (z. B. bei 0° und 180°) oder dreifache (z. B. bei 0°, 90° und 180°-)Konfigurationen der Beschleunigungsaufnehmer 180 mit geeigneter Nachbearbeitung der aufsummierten und differenzierten Beschleunigungen benutzt. In einer beispielhaften Ausführungsformen sind die Beschleunigungsaufnehmer 180 auf der äußeren Peripherie der Lauffläche 112 befestigt, obwohl die Beschleunigungsaufnehmer 180 in anderen Positionen befestigt werden können, wie zum Beispiel auf den Seitenwänden.
In einigen Ausführungsformen können verschiedene Beträge an zusätzlicher Masse 114 an dem Reifen 110 befestigt werden, um eine verstärkte Quantifizierung der beteiligen dynamischen Massen in den nachfolgenden Quantifizierungen der lokalisierten Steifigkeit und Dämpfung zu gestatten. In einer beispielhaften Ausführungsform kann die zusätzliche Masse 114 aus Ketten bestehen. Zusätzliche Details über den Gebrauch der zusätzlichen Masse 114, um die einzelnen dynamischen Massen zu quantifizieren, werden nachfolgend beschrieben. Zusätzlich können Daten für eine Anzahl von 1) pneumatischen Drücken, z. B. für das nachfolgende Erzeugen der pneumatischen und nicht-pneumatischen Beiträge zur Reifencharakteristik, und 2) Orientierungen, z. B. in der lateralen Richtung 104, der radialen Richtung 106 oder der tangentialen Richtung 108 gesammelt werden.
Im Allgemeinen kann die Frequenzinformation, welche von dem Reifen 110 gesammelt ist, in einer Anzahl von Situationen benutzt werden. Als ein Beispiel kann die Frequenzinformation benutzt werden, um einen Reifen relativ zu anderen Reifen zu katalogisieren oder in anderer Weise zu charakterisieren. Mit anderen Worten, die Frequenzinformation kann als ein ”Fingerabdruck” benutzt werden, um Reifen bezüglich zueinander zu gruppieren oder zu separieren. Darüber hinaus kann die Frequenzinformation benutzt werden, um andere Attribute des Reifens 110 zu berechnen. Als ein Beispiel, welches nachfolgend diskutiert wird, kann die Frequenzinformation benutzt werden, um die Steifigkeitsattribute zu quantifizieren, welche zu dem Reifen 110 gehören. Umgekehrt können diese Steifigkeitsattribute zu Fahrrückantworten bzw. Fahrreaktionen zugeordnet werden, wie auch nachfolgend diskutiert wird. Die Frequenzinformation, welche durch das System 100 gesammelt ist, kann für jeden geeigneten Zweck benutzt werden.
Wie oben festgestellt, kann die Frequenzinformation, welche durch das System gesammelt ist, bearbeitet werden, um die Steifigkeitscharakteristika zu bestimmen. Um die relativen Steifigkeitsgrößen in Ingenieureinheiten zu bestimmen, wie in größerem Detail nachfolgend beschrieben wird, kann die am Reifen beteiligte Masse bestimmt werden, wie dies nun beschrieben wird. Die am Reifen beteiligte Masse kann experimentell durch das Messen der Frequenzen von wenigstens einer der rückantwortenden Moden bei zwei Zuständen gemessen werden, typischerweise mit und ohne das Hinzufügen einer inkrementalen Masse 114 an der Schulter des Reifens. Der Frequenz-Extrahiertest kann in zwei Fällen laufen gelassen werden: mit und ohne die Extramasse 114, welche an der Reifenschulter hinzugefügt ist. Indem man die ungedämpften Frequenzen, welche von diesen zwei Fällen abgeleitet sind, benutzt, können verschiedene Charakteristika, welche zu der Steifigkeit des Reifens gehören, schließlich durch das anfängliche Anwenden der folgenden Gleichung für das Quantifizieren der beteiligten Masse identifiziert werden.
wobei f und f_ΔM die gemessenen Frequenzen ohne und mit der hinzugefügten inkrementalen modalen Masse, ΔM, jeweils sind; und M ist die beteiligte Reifenmasse.
Die nachfolgenden Gleichungen können diese Menge bzw. Größe (beteiligte Reifenmasse) für das Quantifizieren verschiedener Steifigkeitseigenschaften benutzen. Es kann in einigen Fällen eine ausreichend inkrementale modale Masse 114 hinzugefügt werden, um jegliche Ungewissheit beim Extrahieren der resultierenden Frequenz zu überwinden. Zum Beispiel kann die Abmessung der hinzugefügten inkrementalen modalen Masse 114 groß genug sein, um eine messbaren Reduzierung in der Frequenz oder von Frequenzen von Interesse herzustellen (z. B. von der Art der Bedingung(en) ohne die hinzugefügte inkrementale modale Masse 114). Ein beispielhafter Betrag der hinzugefügten inkrementalen modalen Masse 114 ist 4,5 kg für aktuelle Personenwagenreifen, gleichmäßig um den Umfang verteilt, und eine beispielhafte Quantifizierung der beteiligten Reifenmasse kann die ersten Moden des Reifens in der radialen, lateralen und tangentialen Richtung benutzen. Für diese Moden ist die inkrementelle modale Masse die gesamte angewendete Masse.
In einigen Ausführungsformen können die Moden für das Quantifizieren der Reifenmasse mit kleiner oder keiner Schulterdeformation in den Modenformen ausgewählt werden, um die Sicherungsmechanismen der inkrementalen Masse 114 daran zu hindern, oder zu begrenzen, dass diese Zunahmen an elastischer Energie der Moden von Interesse herstellen, wenn die beteiligte Masse quantifiziert wird. Dies kann für die ersten Moden der verschiedenen Richtungen auftreten, z. B. radial, lateral und tangential, wie dies in größerem Detail nachfolgend beschrieben wird.
Der Betrag der hinzugefügten inkrementalen modalen Masse 114 kann von der Erwartung des Betrages der beteiligten Reifenmasse abhängen und kann für Reifen größerer Masse erhöht werden (z. B. Leichtlast- und Schwerlastreifen). Wie oben festgestellt, erfolgt die Auswahl des Betrages an hinzugefügter inkrementaler Masse 114 aus einer Berücksichtigung der Reduktion in der Frequenz in Antwort auf die hinzugefügte inkrementale modale Masse. Eine Technik für das Schätzen der inkrementalen Masse für Nicht-Personenwagenreifen beinhaltet das proportionale Skalieren der ausgewählten hinzugefügten inkrementalen Masse für aktuelle Personenwagenreifen durch das Verhältnis der gesamten Reifenmasse des betroffenen Nicht-Personenwagenreifens zu der der nominell aktuellen Personenwagenreifen.
Beim Sammeln der Frequenzdaten und beim Extrahieren der ungedämpften Frequenzen eines Reifens, welches nachfolgend diskutiert wird, können die radialen Steifigkeitscharakteristika modelliert werden, wie in Gleichung (2) folgt:
wobei

f_0n: = zeitliche Frequenzen, f₀, der ungedämpften Moden, n, wobei n = 1, 2, 3, ... N
n: = Modenanzahl
N: = größte Modenanzahl
ρ: = Dichte pro Umfang-Einheit, M/(2πR), (kg/m) (siehe Gl. (1) für die Bestimmung der beteiligten Masse)
R: = Radius des Reifens, (m)
Coef₁: = Steifigkeitskoeffizient, welcher dem Biegen zugeordnet ist,
Coef₂: = Steifigkeitskoeffizient, welcher dem ersten Scheren bzw. Schub zugeordnet ist,
Coef₃: = Steifigkeitskoeffizient, welcher dem zweiten Scheren bzw. Schub zugeordnet ist,
Coef₄: = Steifigkeitskoeffizient, welcher der radialen Verschiebung zugeordnet ist.

Zusätzliche Details und das Gebrauchen der Gleichung (2) werden in größerem Detail nachfolgend beschrieben. Im Allgemeinen kann jedoch, wenn die Frequenzdaten gesammelt sind, die Gleichung (2) in einem Regressions-Fitting benutzt werden, um die Steifigkeitskoeffizienten zu quantifizieren. Qualitativ beschreibt die Gleichung (2) die Komponenten des elastischen Energiemechanismus während der freien Vibrationen, welche von dem Anschlagen bzw. Anregen herrühren.
Wie oben festgestellt, benutzt Gleichung (2) Frequenzinformation für eine Anzahl von Moden in der radialen Richtung 106. 3 stellt die ersten sechs Moden 301, 302, 303, 304, 305, 306 in der radialen Richtung 106 dar. Die Moden 301–306 können auf n = 1...6 bezogen werden. Die erste Mode 301 (n = 1) kann zum Beispiel als asymmetrische Mode in einer speziellen Richtung betrachtet werden (nach oben oder nach unten in der Ansicht der 3). Asymmetrische Moden sind jene Moden, welche große Nettokräfte und -momente liefern, welche durch den Reifen auf der Befestigung ausgeübt werden. Symmetrische Moden jedoch liefern keine oder kleine Kräfte und Momente. Die Moden 302–306 können symmetrisch um die radiale Achse betrachtet werden. Wie bei der radialen Richtung können die erste Mode der tangentialen Richtung und die ersten und zweiten Moden der lateralen Richtung auch als asymmetrisch betrachtet werden, wobei die verbleibenden Moden symmetrisch sind. Die Moden, einschließlich der Moden 301–306, werden nachfolgend in größerem Detail diskutiert. Als eine Einführung können das Kraftmoment-Übertragungsglied 140 und die Beschleunigungsaufnehmer 180 zusammenarbeiten, um eine genauere Identifikation der Frequenzen entsprechend zu den Moden 301–306 zu liefern.
4 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200, um einen Fahrzeugreifen zu testen. In einer beispielhaften Ausführungsform ist das Verfahren 200 mit dem System 100 auf dem Reifen 110 implementiert. Demnach wird auf 1 in der nachfolgenden Diskussion Bezug genommen. Es wird gewürdigt werden, dass bestimmte Schritte des Verfahrens 200 der 4 gegenüber jenen variieren können, welche in 4 dargestellt sind und/oder hier in Verbindung damit beschrieben sind.
In einem ersten Schritt 205 ist das Rad des Reifens 110 fest an dem Montierungsgerät 130 der Testanordnung 120 befestigt, und die Lauffläche des Reifens wird mit einer vorher festgelegten Kraft von der Krafteinrichtung 182 angeschlagen, zum Beispiel wie dies in der Testanordnung 120 oben beschrieben ist.
In einem zweiten Schritt 210 sammelt das Datenerfassungssystem 190 das Kraftsignal von der Krafteinrichtung 182 und die resultierenden Bewegungsdaten aus dem Kraftmoment-Übertragungsglied 140, wobei die Daten beinhaltet sind, welche sich auf die von der Krafteinrichtung angeregten Resonanzfrequenzen beziehen, und stellt die Daten dem Nachbearbeitungssystem 194 bereit. Wie nachfolgend beschrieben wird, entsprechen die resultierenden Bewegungsdaten, welche durch das Kraftmoment-Übertragungsglied 140 detektiert sind, im Allgemeinen den nicht proportional verteilten asymmetrischen Moden.
In einem dritten Schritt 215 sammelt das Datenerfassungssystem 190 die resultierenden Bewegungsdaten von den Beschleunigungsaufnehmern 180, wobei die Daten beinhaltet sind, welche sich auf die Resonanzfrequenzen beziehen, welche durch die Krafteinrichtung 182 angeregt sind, und stellt die Daten dem Nachbearbeitungssystem 194 bereit.
In einem vierten Schritt 220 identifiziert das Nachbearbeitungssystem 194 die Resonanzfrequenzen des Reifens 110. 5 ist ein Graph 550 der Spektren, welche von den Daten erhalten sind, welche durch die Beschleunigungsaufnehmer 180 gesammelt sind und durch das Nachbearbeitungssystem 194 evaluiert sind, wie dies durch die Linie 560 gezeigt wird. In dem Beispiel der 5 wird die Frequenz auf der Horizontalachse repräsentiert, und die Spitzen 551, 552, 553, 554, 555 und 556 sind annähernd die Resonanzfrequenzen für jede Mode, wie zum Beispiel die Moden 1–6 oder größer. Die Linie 570 zeigt die Kraftbewegungs-Rückantwort, welche aus den Moden resultiert, welche durch das Kraftmoment-Übertragungsglied 140 identifiziert ist. In den nachfolgenden Bearbeitungsschritten werden die speziellen Moden aus den Linien 560, 570 mit modaler Extraktion extrahiert, wie zum Beispiel in dem modalen Extraktionsschritt 408, welcher in den nachfolgenden Abschnitten erklärt wird. Wie oben diskutiert und zusätzlich in 5 dargestellt wird, kann die erste Mode 551 aus der Linie 570 identifiziert werden, welche durch das Kraftmoment-Übertragungsglied 140 erzeugt ist, und die Moden höherer Ordnung 552–556 können aus der Linie 560 identifiziert werden, welche durch die Beschleunigungsaufnehmer 180 erzeugt sind. Im Allgemeinen kann jede Anzahl von Moden (N) extrahiert werden, wobei mehr als sechs beinhaltet sind. Wie oben beschrieben, können ähnliche Frequenzdaten in jeder Orientierung und bei einer Anzahl von pneumatischen Drücken gesammelt und evaluiert werden.
Wenn nur die Daten von den Beschleunigungsaufnehmern 180 betrachtet werden, können die ersten modalen Frequenzen bezüglich der anderen mehr energetischen Modal-Beschleunigungen verhältnismäßig obskur sein. Jedoch sind die Wirkungen dieser ersten modalen Frequenzen in den Kräften und Momenten des Kraftmoment-Übertragungsgliedes 140 der Testanordnung 120 schließlich besser beobachtbar. Dieser Zustand kann aufgrund der zyklischen asymmetrischen Formen der ersten Moden auftreten, was zu nettodynamischen Kräften und Momenten führt, welche gegen das Kraftmoment-Übertragungsglied 140 ausgeübt werden. Demnach beinhaltet eine gebräuchliche Konfiguration das Messen der ersten modalen Frequenzen durch das Kraftmoment-Übertragungsglied 140. Die Kräfte in den jeweiligen radialen und lateralen Richtungen und die Momente entlang der jeweiligen Achsen entsprechend zu der Richtung der Anregung gestatten ein Quantifizieren der Frequenzen der radialen, lateralen, tangentialen ersten Moden und der lateralen zweiten Mode (welche ein Moment aus der Ebene heraus erzeugt). Das nachfolgende Daten-Fitting kann die Moden auf jene beschränken, welche als ein Unter- bzw. Teilsatz aller der vorgeschlagenen gefitteten Moden ausgewählt sind, konsistent mit wenigstens einigen der Kriterien, welche in dem Vorhergegangenen aufgeführt sind, und führt dann optional eine andere Iteration des Daten-Fittings aus, wobei nur diese ausgewählten modalen Parameter als Startpunkte genutzt werden. In einigen Ausführungsformen können diese Auswahlkriterien in einer automatisierten Bearbeitung implementiert sein, um einen erhöhten Durchsatz und eine beständige Anwendung des heuristischen, auf Regeln beruhenden Entscheidungstreffens für Einschlüsse und Ausschlüsse der vorgeschlagenen Moden für die nachfolgende Datenreduktion bereitzustellen.
In einem fünften Schritt 225 extrahiert das Nachbearbeitungssystem 194 ungedämpfte Resonanzfrequenzen und ein Dämpfen der Daten des Schrittes 220. 6 ist ein Blockdiagramm eines Verfahrens 400 des Extrahierens der ungedämpften Resonanzfrequenzen in der radialen Richtung aus den Bewegungsdaten, welche durch die Beschleunigungsaufnehmer 180 erfasst sind. 7 ist ein Blockdiagramm eines Verfahrens 500 des Extrahierens der ungedämpften Resonanzfrequenzen in der tangentialen Richtung aus den Bewegungen, welche durch die Beschleunigungsaufnehmer 180 erfasst sind. 8 ist ein Blockdiagramm eines Verfahrens 600 des Extrahierens der ungedämpften Resonanzfrequenzen in der lateralen Richtung aus den Bewegungen, welche durch die Beschleunigungsaufnehmer 180 erfasst sind.
Eine Anzahl von Techniken kann benutzt werden, um die ungedämpften Frequenzen zu extrahieren, wobei jene beinhaltet sind, welche bei modalen Parameter-Extrahiertechniken verwendet werden. In einigen Fällen kann die Benutzer-Interaktion während des Extrahierprozesses falsche oder pseudo-gefittete Moden verhindern oder vermindern, welche aus Signal-zu-Rausch-Schwierigkeiten, nicht ausreichenden Approximationen gegenüber echten Reifendaten und Fehlern in der Platzierung und Orientierung der Beschleunigungsaufnehmer resultieren. Erwartungen einer Familie von Resonanzen mit gemusterter Entwicklung von Frequenzen, wie zum Beispiel mit gleichmäßig beabstandeten oder progressiv zunehmenden Frequenzen können als Selektionskriterien angewendet werden. Zusätzliche Selektionskriterien können das Berücksichtigen der Modenformen von Interesse beinhalten, welche eine Verteilung der zyklischen Spannungsenergie des Gummis und eine dynamische Dilatation bzw. Ausdehnung der enthaltenen Luft definieren. Die Dilatation der enthaltenen Luft kann ferner durch den Mechanismus mit verhältnismäßig niedriger Dämpfung auftreten, z. B. einer Verstärkungsstruktur (eingebetteter Stahl und Faser), welche eine verhältnismäßig niedrige Dämpfung aufweisen kann. In einigen Fällen kann das Vorhandensein von Gummi jedoch, da es verhältnismäßig große Dämpfungscharakteristika aufweist, auch zum Netto-Dämpfen der Moden von Interesse beitragen. Diese Betrachtungen können einige Vermutungen für den Betrag des gefitteten Dämpfens bereitstellen. Derartige Vermutungen können deshalb Kriterien hervorbringen, dass die gefitteten Moden eine Dämpfung über einen vorher festgelegten Schwellwert hinaus aufweisen (zum Beispiel als ein Prozentsatz einer kritische Weise), während die gefitteten Moden, welche kleiner als dieser Schwellwert sind, als störend oder falsch beurteilt werden und nicht von der finalen Datenreduktion ausgeschlossen werden müssen.
6, 7 und 8 zeigen eine beispielhafte Ausführungsform der regelbasierten automatisierten Bearbeitung und repräsentieren eine beispielhafte Implementierung für die Datenreduktion. In einer beispielhaften Ausführungsform können die Blöcke, welche in den 6–8 repräsentiert sind, durch das Nachbearbeitungssystem 194 der 1 durchgeführt werden. 6 stellt eine Technik für das Bearbeiten radial empfindlicher Daten in zwei Phasen dar, und zwar mit Daten, welche durch Benutzen von zwei Beschleunigungsaufnehmern 180 erfasst wurden, welche 180° voneinander entfernt am Reifenumfang platziert sind. Die zwei Phasen involvieren Daten, wobei Kombinationen der zwei Beschleunigungsaufnehmer 180 benutzt werden, und für die erste Phase beinhaltet die Kombination das Aufsummieren der zwei Frequenzansprech- bzw. -rückantwortsignale (und das Dividieren durch zwei) in ein einzelnes resultierendes Frequenzrückantwortsignal. In einer Ausführungsform kann die Auswahl der Frequenzauflösung der Frequen-Antwortfunktionen 0,25 Hz sein, obwohl andere Frequenzauflösungen ausgewählt werden können. Indem ein lokales Achsensystem für die Orientierung der Beschleunigungsaufnehmer 180 benutzt wird, entweder positiv nach außen oder nach innen (z. B. Beschleunigungsaufnehmer, welche auf der Schulter des Reifens platziert sind, mit positivem Signal, wobei entweder positiv nach außen oder nach innen für beide Beschleunigungsaufnehmer erzeugt wird), verstärkt das Summieren der Beschleunigungsaufnehmer-Frequenz-Antworten die geradzahligen Moden. Die nachfolgende zweite Phase benutzt die Differenz der Signale (und das Dividieren durch zwei) und verstärkt die ungeradzahligen Moden.
In 6 beginnt der Prozess bei Block 402 mit der Frequenz-Antwortfunktion (z. B. dynamischer Versatz/Kraft) der erfassten radialen Vibrationsdaten, wie sie durch die Datenreduktionstechniken erhalten werden. Wenn die erste Phase bearbeitet wird, fährt der Prozess bei Block 404 fort, in welchem die zwei Frequenz-Antwortfunktionen der Beschleunigungsaufnehmer-Rückantworten addiert werden (und durch zwei dividiert werden), um eine erste überarbeitete Frequenz-Antwortfunktion zu bilden. Wenn die zweite Phase bearbeitet wird, tritt der Prozess bei Block 406 ein, in welchem die zwei Frequenz-Antwortfunktionen der Beschleunigungsaufnehmer-Rückantworten subtrahiert werden (und durch zwei dividiert werden), um eine zweite überarbeitete Frequenz-Antwort- funktion zu bilden.
Dann fährt der Prozess ungeachtet der Phase zu den Blöcken 408 und 410 fort. Bei Block 408 wird die überarbeitete Frequenz-Antwortfunktion einem modalen Extrahieren über ein vordefiniertes Band von Frequenzen unterzogen, welche sich von einer ersten modalen Extrahierfrequenz zu einer zweiten modalen Extrahierfrequenz erstreckt. In einer beispielhaften Ausführungsform ist die erste modale Extrahierfrequenz ungefähr 70% der ersten modalen Frequenz, welche aus den Kraft- und Momentübertragungsglieddaten bestimmt ist, und die zweite modale Extrahierfrequenz ist ungefähr 300 Hz. Zusätzliche Eingangsparameter können beinhaltet sein, und jegliche Anzahl von gefitteten Moden kann erzeugt werden. Die Ausgangssignale des Blockes 408 sind die ersten gefitteten Modalparameter, welche dem Block 420 bereitgestellt werden.
Die überarbeitete Frequenz-Antwortfunktion wird auch zum Block 410 geführt, in welchem der Imaginärteil der überarbeiteten Frequenzrückantwortfunktion gebildet wird und zu dem Block 412 geführt wird. Im Block 412 wird ein gleitendes oder verstellbares Fenster-Durchschnittsbilden angewendet, um die Daten zu glätten, wobei eine vorher definierte durchschnittsbildende Fensterlänge benutzt wird. In der einen beispielhaften Implementierung weist dieses durchschnittsbildende Fenster sieben Datenpunkte des Imaginärteils der überarbeiteten Frequenz-Antwortfunktion auf. Im Block 414 werden lokale Maxima des sich bewegenden durchschnittsbildenden Imaginärteils der überarbeiteten Frequenz-Antwort bestimmt. Dies kann als ein Spitzenwert-Detektieren oder Spitzenwert-Finden bezeichnet werden, und jegliche Anzahl von akzeptierten Algorithmen für das Spitzenwert-Detektieren kann benutzt werden, wie zum Beispiel die MATLAB^© v7.5.0.133-Funktion mit dem Titel ”findpeaks” bzw. ”finde Spitzenwerte”, wiederkehrende Spitzenwertgrößen und die Indizes der Spitzenwerte des eingegebenen Argumentfeldes des verstellbaren durchschnittlichen Imaginärteils der überarbeiteten Frequenz-Antwortfunktion. Die Frequenzen werden aus den zurückgesandten Feldindizes berechnet.
Die Spitzenwertgrößen des verstellbaren durchschnittlichen Imaginärteils der überarbeiteten Frequenz-Antwortfunktion werden dann zum Block 416 geführt, in welchem die Spitzenwertgrößen durch die globale Spitzenwertgröße normiert werden (Maximalwert aller lokalen Maxima). Diese normierten Werte werden dann zum Block 418 geführt, in welchem jegliche Werte der normierten lokalen Maxima geringer als beispielweise 10% von dem Feld der lokalen Maxima ausgemustert werden können. Das sich ergebende reduzierte Feld von Frequenzen entsprechend zu den lokalen Maxima des verstellbaren durchschnittlichen Imginärteils der überarbeiteten Frequenz-Antwortfunktion wird dann zum Block 420 geführt.
Im Block 420 werden die Frequenzen der reduzierten lokalen Maxima des verstellbaren durchschnittlichen Imaginärteils der überarbeiteten Frequenz-Antwortfunktion benutzt, um gefittete Moden vom Block 408 zu lokalisieren. Auch beim Block 420 werden die gefitteten Moden in jene Moden mit Dämpfung (z. B. als ein Prozentsatz der kritischen) beim Überschreiten eines Dämpfungsschwellwerts und jene geringer als oder gleich zu diesem Dämpfungsschwellwert aufgegliedert. Zum Beispiel können nur Moden größer als der Schwellwert Kandidaten für die weitere Betrachtung im Block 420 sein. Darüber hinaus wird im Block 420 die näheste Übereinstimmung der Frequenzen der aufgeteilten gefitteten Moden mit der der Frequenzen der lokalen Maxima des verstellbaren durchschnittlichen Imaginärteils der überarbeiteten Frequenz-Antwortfunktion extrahiert und zu dem Block 422 als die aufgeteilten, ausgewählten gefitteten Moden geführt.
Beim Block 422 werden die aufgeteilten, ausgewählten, gefitteten modalen Parameter der aufgeteilten, ausgewählten gefitteten Moden als die Startwerte eines weiteren Re- bzw. Wiederfittens der überarbeiteten Frequenz-Antwortdaten benutzt, wobei nur die aufgeteilten, ausgewählten Moden benutzt werden. Die Ausgangssignale des Blockes 422 können als die finalen gefitteten modalen Parameter betrachtet werden. Die Wiederfit-Vorgänge des Vorhergegangenen können durch jede Anzahl von nichtlinearen Fitting-Algorithmen erreicht werden. Im Allgemeinen sind die Prozesse im Block 402 bis Block 422 ein Beispiel einer Reihe von Techniken für das Quantifizieren der gewünschten Reifeneigenschaften in der radialen Richtung.
Wendet man sich nun der tangentialen Richtung zu, wird der Prozess für das Reduzieren dieser Daten in 7 gezeigt. Viele der individuellen Operationen in den verschiedenen Abfolgen der Operationen der Datenreduktion für diese Antwortrichtung entsprechen jenen, welche in der Beschreibung zu 6 für die radiale Richtung beschrieben wurden. Im Block 502 werden die Frequenz-Antwortfunktionen der zwei Beschleunigungsaufnehmer 180 mit empfindlichen Achsen, welche nun in der tangentialen Richtung orientiert sind, summiert (und durch zwei dividiert), um eine überarbeitete Frequenz-Antwortfunktion zu bilden. Die Orientierungen der empfindlichen Achsen der Beschleunigungsaufnehmer 180 sind so gerichtet, dass die Beschleunigung entlang entweder der Richtung im Uhrzeigersinn oder der Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn positive Signale von beiden Beschleunigungsaufnehmern 180 erzeugt. Mit anderen Worten ausgedrückt, die Signale von beiden Beschleunigungsaufnehmern 180 besitzen die gleiche Polarität für eine tangentiale Beschleunigung im Uhrzeigersinn. Im Block 504 werden die tangentialen Frequenz-Antwortfunktionen von den tangential ausgerichteten Beschleunigungsaufnehmern 180 addiert, durch zwei dividiert und nachfolgend zu den Blöcken 506 und 508 als die überarbeitete tangentiale Frequenz-Antwortfunktion geführt. Die Blöcke 506, 508 und 512 entsprechen jeweils den Blöcken 408, 410 und 414, wie oben beschrieben. Der Block 510 ist funktionsmäßig äquivalent zu dem des Blockes 412, außer dass in diesem Beispiel eine beispielhafte Implementierung ein durchschnittsbildendes Fenster von dreißig Datenpunkten im Block 510 benutzt. Die Ausgangssignale der Blöcke 506 und 512 werden zum Block 514 geführt.
Im Block 514 werden Kriterien benachbarter Frequenzen in die zwei Datenströme und das minimale Dämpfen (z. B. als ein Prozentsatz des kritischen) angewendet, wie dies oben für die radiale Richtung beschrieben ist. Dieser Prozess liefert eine einzelne modale Extrahierung, z. B. die Torsionsmode des Reifens auf dem verhältnismäßig festen Rad bei Block 516.
Betrachtet man die laterale Richtung, welche in 8 gezeigt wird, repräsentieren die Blöcke 604 und 606 Aktionen, die jeweils ähnlich zu jenen der Blöcke 404 und 406 sind. Wie die Aktionen des Prozesses 400 werden diese in ähnlicher Weise in einer Zwei-Phasen-Operation durchgeführt, wobei die erste Phase die Summe benutzt (dividiert durch zwei) und die zweite Phase die Differenz (dividiert durch zwei) der gemessenen lateralen Beschleunigungen benutzt. Für diese Messungen sind die ansprechbaren Beschleunigungsaufnehmer 180 lateral orientiert, wobei identische Signalpolaritäten für die laterale Bewegung bei beiden der Beschleunigungsaufnehmerorte, 180° voneinander entfernt, erzeugt werden. Die Blöcke 608, 610 und 614 entsprechen jeweils den Blöcken 408, 410 und 414, wie oben diskutiert. Block 612 ist funktionell äquivalent zu dem des Blockes 412, außer dass eine beispielhafte Implementierung in einem Beispiel ein durchschnittsbildendes Fenster von dreißig Datenpunkten im Block 610 benutzt. Die Ausgangssignale der Blöcke 608 und 614 werden zu Block 616 geführt.
Im Block 616 werden Kriterien für benachbarte Frequenzen in den zwei Datenströmen und das minimale Dämpfen (z. B. als ein Prozentsatz des kritischen) angewendet, wie oben für die radiale Richtung aufgeführt. Die finalen Ergebnisse (modale Parameter, welche ungedämpfte Frequenzen aufweisen, das Dämpfen (z. B. als ein Prozentsatz des kritischen)) werden zum Block 618 geführt.

Das Dämpfen kann als ein Prozentsatz des kritischen Dämpfens ausgedrückt werden. Als ein Beispiel stellt Tabelle 1 den Prozentsatz des Dämpfens als eine Funktion der modalen Anzahl und der Drücke der Familie der radialen Moden dar.

DÄMPFUNG (%) (über die Abschätzung der modalen Parameter)
N	20 psi	30 psi	35 psi	40 psi	50 psi	Mittelwert
1	6,1	6,2	6,3	5,5	5,2	5,9
2	5,2	4,6	4	4	3,5	4,3
3	5	4,5	4,1	4	4	4.3
4	4,9	4,4	3,9	3,7	3,4	4,1
5	4,7	3,6	3,5	3,4	3,2	3,7
6	4	3,3	3,2	2,8	2,6	3,2

Mittelwert	5	4,4	4,2	3,9	3,7
Gesamte Dämpfung (Mittelwert): 4,2%
TABELLE 1

Wie oben aufgeführt, können die ungedämpften Resonanzfrequenzen für jeglichen gebräuchlichen Zweck benutzt werden. In nachfolgenden optionalen Schritten des Verfahrens 200, welches nachfolgend beschrieben wird, wird ein beispielhaftes Gebrauchen der ungedämpften Resonanzfrequenzen diskutiert. Kehrt man zu 4 zurück, werden in einem weiteren Schritt 230 die ungedämpften Resonanzfrequenzen in Gleichung (2) in einer linearen Regression benutzt, um die Steifigkeitskoeffizienten (Coef₁, Coef₂, Coef₃ und Coef₄) für verschiedene Drücke in jeder der Richtungen zu liefern. Die Steifigkeitskoeffizienten können mit wenigstens quadratischer Vorgehensweise anfangs zwangslos bestimmt werden. Wenn die resultierenden Steifigkeitskoeffizienten aus dem zwangslosen Fitten geringer als null sind (physikalisch nicht realisierbar), können die Koeffizienten erneut gefittet werden, so dass die Ergebnisse erzwungenermaßen größer als null sind, wobei die zwangslosen positiven Koeffizienten mit den zwangslosen negativen Koeffizienten, welche auf null gestellt sind, als die Anfangsbedingungen für die erzwungene Optimierung benutzt werden.
9 ist ein Graph 700, welcher die Fähigkeit der Steifigkeitskoeffizienten darstellt, um die ungedämpften Resonanzfrequenzen zu beschreiben. Speziell beinhaltet der Graph 700 die Resonanzfrequenzen (im Quadrat), welche mit den Koeffizienten auf der horizontalen Achse 702 berechnet sind, und die ungedämpften Resonanzfrequenzen (im Quadrat), die ursprünglich aus den Messungen auf der vertikalen Achse 704 extrahiert wurden. Die Steifigkeitskoeffizienten bei verschiedenen Drücken in der radialen Richtung für sechs gefittete Moden sind mit einer 1:1-Bezugslinie 710 ausgedruckt. Wie gezeigt wird, sind die Steifigkeitskoeffizienten erfolgreich für das Beschreiben der Frequenzen, welche in dem Reifen während des Schrittes 205 beobachtet werden.
Die Steifigkeitskoeffizienten können auch die pneumatischen gegenüber den nicht-pneumatischen Beiträgen zu den gesamten Steifigkeitseigenschaften demonstrieren. 10 ist ein Graph 800, welcher die Amplitude der Steifigkeitskoeffizienten (normiert) auf der vertikalen Achse 804 als eine Funktion des Druckes (psi) auf der horizontalen Achse 802 zeigt. Die Linien, welche die Steifigkeitskoeffizienten repräsentieren, beinhalten denjenigen der Biegung (Coef₁: (n² – 1)²) 852, der ersten Scherung bzw. des ersten Schubes (Coef₂: (n – n^–1)²) 854, der zweiten Schub-Steifigkeit (Coef₃: n²) 856 und dem der radialen Steifigkeit (Coef₄: Konstante) 858. Da die Frequenzdaten bei einer Anzahl von pneumatischen Drücken gesammelt werden, können die Steifigkeitskoeffizienten ferner durch die pneumatischen und nicht pneumatischen Beiträge der jeweiligen Steifigkeit charakterisiert werden.
Kehrt man zu 4 zurück, werden in einem weiteren Schritt 235 die Steifigkeits- und Dämpfungskoeffizienten bezüglich zu den gewünschten und nicht gewünschten Labor- und Fahrrückmeldungen bzw. -reaktionen betrachtet. Mit anderen Worten, die Steifigkeits- und Dämpfungskoeffizienten repräsentieren die Steifigkeiten und die Dämpfung, welche das Verhalten des Reifens beaufschlagen bzw. beeinflussen. Einige der Labor- und Fahrrückmeldungen beinhalten Geschwindigkeiten, Kraft und Moment beim Rutschen (gesteuert und umlaufend), Straßenwölbung und Belastung, Rollwiderstand, Vibrationsmessungen von Fahrzeugen, welche mit Reifen ausgestattet sind, Bewegungsantworten während des Lenkens und andere Fahr- und Behandlungsmessungen, wie zum Beispiel Härte, Rauheit, Lenken, Geradeauslauf, Schlag, gefühltes Tal, vollendete Behandlung, transiente Zeitantwort und Ähnliches. Diese Antworten können durch instrumentierte Messungen objektiv quantifiziert werden oder können subjektiv auf willkürlichen dimensionsbehafteten Skalen quantifiziert werden, wie jene, welche allgemein von Reifen- und Automobil-Ingenieuren und -Technikern benutzt werden. Wie nachfolgend in Gleichung (3) gezeigt wird, können die Einflusskoeffizienten erstellt werden, um die Fahrantworten auf die Parameterkoeffizienten zu beziehen.
Entsprechend für jede Fahrrückantwort bzw. Fahrreaktion können die Einflusskoeffizienten ein Anzeichen für die Beiträge für verschiedene Arten von Steifigkeit und Dämpfung liefern, um eine Fahrreaktion zu beschreiben. Als ein Beispiel ist durch die Struktur hervorgerufenes Geräusch eine Art von Fahrreaktion, und Gleichung (3) liefert die Einflusskoeffizienten für die speziellen Steifigkeiten, welche zu strukturhervorgerufenem Geräusch beitragen. In einem berechneten Beispiel kann das durch Struktur hervorgerufene Geräusch durch Gleichung (4) repräsentiert werden: SBN = (C1·Rad. Stiff. (pneum.)) bzw. (C1·Radiale Steifigkeit (pneumatisch)) + (C2·Rad. Stiff. (non-pneum.)) bzw. (C2·Radiale Steifigkeit (nicht-pneumatisch)) + (C3·Second Shear Stiff. (non-penum.) bzw. (C3·Zweite Scherungssteifigkeit (nicht pneumatisch) Gl. (4)
Entsprechend können im Schritt 240 die Einflusskoeffizienten und Parameterkoeffizienten benutzt werden, um einen Reifen zu charakterisieren. Zum Beispiel können die speziellen Steifigkeiten und die Dämpfung und die Einflusskoeffizienten benutzt werden, um die vorausgegangenen Fahrantworten für den Reifen zu charakterisieren. Indem das durch die Struktur hervorgerufene Geräuschbeispiel, welches oben diskutiert wurde, benutzt wird, können die Einfluss- und Parameterkoeffizienten für einen charakterisierten Reifen benutzt werden, um den vorausgegangenen Betrag an durch Struktur hervorgerufenem Geräusch vorherzusagen. Alternativ kann der Reifen mit Steifigkeits- und Dämpfungscharakteristika gestaltet werden, welche die gewünschten Reifenreaktionen liefern. Zurückkehrend zu dem durch die Struktur hervorgerufenen Geräuschbeispiel kann ein Schwellwert des durch die Struktur hervorgerufenen Geräusches gewünscht werden, und ein Reifen mit der erforderlichen Steifheit kann gestaltet werden, um diese Grenze zu erreichen. Anhand nur dieses nicht exklusiven Beispiels können die Steifigkeiten und Dämpfungsparameter durch Verändern in der geometrischen Form des Reifens eingestellt werden, was die internen Spannungen beeinflusst, und sie können auch durch die Verteilung, den Betrag und die Art des verstärkenden Materials, zum Beispiel Gummi, Stahl, Polyester, verändert werden.
Entsprechend werden verbesserte Verfahren und Systeme für das Charakterisieren von Reifen der Fahrzeuge bereitgestellt. Die oben beschriebenen Ausführungsformen stellen einen hochgenauen, kosteneffizienten und zuverlässigen Mechanismus für das Charakterisieren, Evaluieren und Spezifizieren von Reifen eines Fahrzeugs bereit. Dies gestattet ein verbessertes Testen und eine verbesserte Entwicklung von Reifen für Fahrzeugausstattungen ebenso wie verbessertes Feinabgleichen, wie die einzelnen Arten von Reifen ingenieurmäßig zu entwickeln, herzustellen sind, wie die Reifen in dem Fahrzeug ausgerichtet, gemanagt, gesteuert und/oder benutzt werden, wie und wann instand zu halten sind und/oder wie und warm die Reifen zu ersetzen sind, neben anderen möglichen Anwendungen dieser Verfahren und Systeme, welche hier bereitgestellt sind. Es wird gewürdigt werden, dass, während die veröffentlichten Verfahren und Systeme oben so beschrieben sind, dass sie in Verbindung mit Automobilen benutzt werden, wie zum Beispiel Limousinen, Lastwagen, Vans, Fahrzeuge für den Sportgebrauch und Geländewagen, die veröffentlichten Verfahren und Systeme auch in Verbindung mit jeglicher Anzahl von unterschiedlichen Arten von Fahrzeugen und in Verbindung mit jeder Anzahl von unterschiedlichen Systemen davon und Umgebungen benutzt werden können, welche dazu gehören.
Während wenigstens eine beispielhafte Ausführungsform in der vorhergehenden detaillierten Beschreibung präsentiert wurde, sollte gewürdigt werden, dass eine große Anzahl von Variationen existiert. Es sollte auch gewürdigt werden, dass die beispielhafte Ausführungsform oder beispielhafte Ausführungsformen nur Beispiele sind und es nicht beabsichtigt ist, dass diese den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der Erfindung in irgendeiner Weise begrenzen. Vielmehr wird die vorhergegangene detaillierte Beschreibung Fachleuten eine bequeme Anleitung für das Implementieren der beispielhaften Ausführungsform oder beispielhaften Ausführungsformen geben. Es sollte davon ausgegangen werden, dass verschiedene Änderungen in der Funktion und in der Anordnung der Elemente durchgeführt werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er in den angehängten Ansprüchen und den rechtlichen Äquivalenten davon dargelegt ist.
WEITERE AUSFÜHRUNGSFORMEN

1. System für das Charakterisieren eines Fahrzeugreifens, welches aufweist: eine Testanordnung, welche konfiguriert ist, den Fahrzeugreifen zu stützen, und welche ein Kraftmoment-Übertragungsglied aufweist, welches konfiguriert ist, Kraftinformation von dem Fahrzeugreifen in Antwort auf eine Anregung an dem Fahrzeugreifen zu sammeln; einen Beschleunigungsaufnehmer, welcher an den Fahrzeugreifen gekoppelt ist und konfiguriert ist, Vibrations- bzw. Schwingungsinformation von dem Fahrzeugreifen in Antwort auf die Anregung an dem Fahrzeugreifen zu sammeln; und ein Nachbearbeitungssystem, welches konfiguriert ist, die Vibrationsinformation von dem Beschleunigungsaufnehmer und die Kraftinformation von dem Kraftmoment-Übertragungsglied zu empfangen, wobei das Nachbearbeitungssystem ferner konfiguriert ist, Resonanzfrequenzen aus der Vibrationsinformation und der Kraftinformation zu extrahieren.
2. System nach Ausführungsform 1, wobei das Nachbearbeitungssystem konfiguriert ist, Resonanzfrequenzen zu extrahieren, welche zu einer ersten Mode gehören, basierend auf der Vibrationsinformation und den extrahierten Resonanzfrequenzen, welche zu einer zweiten Mode gehören, basierend auf der Kraftinformation.
3. System nach Ausführungsform 1, welches ferner eine Krafteinrichtung aufweist, welche konfiguriert ist, die Anregung an dem Fahrzeugreifen zu erzeugen.
4. System nach Ausführungsform 1, wobei die Testanordnung ferner ein Montierungs- bzw. Befestigungsgerät aufweist, welches an das Kraft-Übertragungsglied gekoppelt ist und konfiguriert ist, den Fahrzeugreifen zu sichern.
5. System nach Ausführungsform 4, wobei die Testanordnung ferner eine Plattenanordnung aufweist, welche an das Kraftmoment-Übertragungsglied gekoppelt ist.
6. System nach Ausführungsform 5, wobei die Plattenanordnung das Kraftmoment-Übertragungsglied und das Montierungsgerät stützt.
7. System nach Ausführungsform 6, wobei die Testanordnung ferner ein Isolationsgerät beinhaltet, welches an die Plattenanordnung gekoppelt ist.
8. System nach Ausführungsform 7, wobei das Isolationsgerät ein Luftfedergerät ist, welches an die Plattenanordnung gekoppelt ist und wenigstens einen Luftbalg aufweist.
9. System nach Ausführungsform 8, wobei das Luftfedergerät konfiguriert ist, das Testgerät von einer darunter liegenden Oberfläche zu isolieren.
10. System nach Ausführungsform 1, wobei das Nachbearbeitungssystem ferner konfiguriert ist, ungedämpfte Resonanzfrequenzen aus der Vibrationsinformation und der Kraftinformation zu bestimmen.
11. System nach Ausführungsform 1, wobei das Nachbearbeitungssystem ferner konfiguriert ist, pneumatische und nicht pneumatische Beiträge zu den Steifigkeitscharakteristika zu berechnen.
12. System nach Ausführungsform 1, wobei das Nachbearbeitungssystem ferner konfiguriert ist, die Steifigkeitscharakteristika zu berechnen, wobei Steifigkeitskoeffizienten wenigstens eines von Folgenden beinhalten: Biegung, erste Scherung bzw. erste Schubbeanspruchung, zweite Scherung bzw. zweite Schubbeanspruchung und radiale Steifigkeit.
13. System nach Ausführungsform 1, wobei das Nachbearbeitungssystem ferner konfiguriert ist, die Steifigkeitscharakteristika entsprechend zu der folgenden Gleichung zu berechnen:
wobei f_0n = zeitliche Frequenzen, f₀, der ungedämpften Moden, n, wobei n = 1, 2, 3, ... N n = Modenanzahl N = Gesamtzahl der Moden ρ = Dichte pro Umfang-Einheit, M/(2πR), (kg/m) R = Radius des Reifens, (m) Coef₁ = Steifigkeitskoeffizient, welcher dem Biegen zugeordnet ist, Coef₂ = Steifigkeitskoeffizient, welcher dem ersten Scheren bzw. Schub zugeordnet ist, Coef₃ = Steifigkeitskoeffizient, welcher dem zweiten Scheren bzw. Schub zugeordnet ist, Coef₄ = Steifigkeitskoeffizient, welcher der radialen Verschiebung zugeordnet ist.
14. Testanordnung für einen Fahrzeugreifen, welche aufweist: ein Montierungsgerät, welches konfiguriert ist, den Fahrzeugreifen aufzunehmen; ein Kraftmoment-Übertragungsglied, welches an das Montierungsgerät gekoppelt ist und konfiguriert ist, eine Kraftantwort zu detektieren, welche zu dem Schlagen bzw. Anregen des Fahrzeugreifens gehört; eine Plattenanordnung, welche an das Kraftmoment-Übertragungsglied gekoppelt ist; und ein Luftfedergerät, welches an die Plattenanordnung gekoppelt ist.
15. Testanordnung nach Ausführungsform 14, wobei das Kraftmoment-Übertragungsglied konfiguriert ist, wenigstens eine asymmetrische Reifenmode zu detektieren.
16. Testanordnung nach Ausführungsform 14, wobei das Luftfedergerät konfiguriert ist, das Kraftmoment-Übertragungsglied von einer Aufspannungsantwort zu isolieren, welche zu der Testanordnung beim Anregen des Fahrzeugreifens gehört.
17. Testanordnung nach Ausführungsform 14, wobei das Luftfeder gerät wenigstens einen Luftbalg beinhaltet, welcher die Plattenanordnung stützt.
18. Verfahren für das Charakterisieren eines Fahrzeugreifens, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Beaufschlagen bzw. Anstoßen des Fahrzeugreifens mit einer Kraft; Messen der Vibrationsinformation mit einem Beschleunigungsaufnehmer von dem Fahrzeugreifen; Messen von Kraftinformation mit einem Kraftmoment-Übertragungsglied von dem Fahrzeugreifen; Extrahieren der Resonanzfrequenzen aus der gemessenen Vibrationsinformation und der gemessenen Kraftinformation und Charakterisieren des Fahrzeugreifens basierend auf den Resonanzfrequenzen.
19. Verfahren nach Ausführungsform 18, welches ferner das Isolieren des Kraftmoment-Übertragungsgliedes von der Befestigungsantwort mit einem Luftfedergerät aufweist.
20. Verfahren nach Ausführungsform 18, wobei der Berechnungsschritt das Berechnen der Steifigkeitscharakteristika entsprechend der folgenden Gleichung beinhaltet:
wobei f_0n = zeitliche Frequenzen, f₀, der ungedämpften Moden, n, wobei n = 1, 2, 3, ... N n = Modenanzahl N = Gesamtzahl der Moden ρ = Dichte pro Umfang-Einheit, M/(2πR), (kg/m) R = Radius des Reifens, (m) Coef₁ = Steifigkeitskoeffizient, welcher dem Biegen zugeordnet ist, Coef₂ = Steifigkeitskoeffizient, welcher dem ersten Scheren bzw. Schub zugeordnet ist, Coef₃ = Steifigkeitskoeffizient, welcher dem zweiten Scheren bzw. Schub zugeordnet ist, Coef₄ = Steifigkeitskoeffizient, welcher der radialen Verschiebung zugeordnet ist.

Claims

System für das Charakterisieren eines Fahrzeugreifens, welches aufweist: eine Testanordnung, welche konfiguriert ist, den Fahrzeugreifen zu stützen, und welche ein Kraftmoment-Übertragungsglied aufweist, welches konfiguriert ist, Kraftinformation von dem Fahrzeugreifen in Antwort auf eine Anregung an dem Fahrzeugreifen zu sammeln; einen Beschleunigungsaufnehmer, welcher an den Fahrzeugreifen gekoppelt ist und konfiguriert ist, Vibrations- bzw. Schwingungsinformation von dem Fahrzeugreifen in Antwort auf die Anregung an dem Fahrzeugreifen zu sammeln; und ein Nachbearbeitungssystem, welches konfiguriert ist, die Vibrationsinformation von dem Beschleunigungsaufnehmer und die Kraftinformation von dem Kraftmoment-Übertragungsglied zu empfangen, wobei das Nachbearbeitungssystem ferner konfiguriert ist, Resonanzfrequenzen aus der Vibrationsinformation und der Kraftinformation zu extrahieren.
System nach Anspruch 1, wobei das Nachbearbeitungssystem konfiguriert ist, Resonanzfrequenzen zu extrahieren, welche zu einer ersten Mode gehören, basierend auf der Vibrationsinformation und den extrahierten Resonanzfrequenzen, welche zu einer zweiten Mode gehören, basierend auf der Kraftinformation.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, welches ferner eine Krafteinrichtung aufweist, welche konfiguriert ist, die Anregung an dem Fahrzeugreifen zu erzeugen.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Testanordnung ferner ein Montierungs- bzw. Befestigungsgerät aufweist, welches an das Kraft-Übertragungsglied gekoppelt ist und konfiguriert ist, den Fahrzeugreifen und/oder eine Plattenanordnung, welche an das Kraftmoment-Übertragungsglied gekoppelt ist, zu sichern.
System nach Anspruch 4, wobei die Plattenanordnung das Kraftmoment-Übertragungsglied und das Montierungsgerät stützt.
System nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Testanordnung ferner ein Isolationsgerät beinhaltet, welches an die Plattenanordnung gekoppelt ist.
System nach Anspruch 6, wobei das Isolationsgerät ein Luftfedergerät ist, welches an die Plattenanordnung gekoppelt ist und wenigstens einen Luftbalg aufweist, wobei das Luftfedergerät speziell konfiguriert ist, das Testgerät von einer darunter liegenden Oberfläche zu isolieren
System nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Nachbearbeitungssystem ferner konfiguriert ist: Ungedämpfte Resonanzfrequenzen aus der Vibrationsinformation und der Kraftinformation zu bestimmen, und/oder pneumatische und nicht pneumatische Beiträge zu den Steifigkeitscharakteristika zu berechnen, und/oder die Steifigkeitscharakteristika zu berechnen, wobei Steifigkeitskoeffizienten wenigstens eines von Folgenden beinhalten: Biegung, erste Scherung bzw. erste Schubbeanspruchung, zweite Scherung bzw. zweite Schubbeanspruchung und radiale Steifigkeit.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Nachbearbeitungssystem ferner konfiguriert ist, die Steifigkeitscharakteristika entsprechend zu der folgenden Gleichung zu berechnen:
wobei f_0n = zeitliche Frequenzen, f₀, der ungedämpften Moden, n, wobei n = 1, 2, 3, ... N n = Modenanzahl N = Gesamtzahl der Moden ρ = Dichte pro Umfang-Einheit, M/(2πR), (kg/m) R = Radius des Reifens, (m) Coef₁ = Steifigkeitskoeffizient, welcher dem Biegen zugeordnet ist, Coef₂ = Steifigkeitskoeffizient, welcher dem ersten Scheren bzw. Schub zugeordnet ist, Coef₃ = Steifigkeitskoeffizient, welcher dem zweiten Scheren bzw. Schub zugeordnet ist, Coef₄ = Steifigkeitskoeffizient, welcher der radialen Verschiebung zugeordnet ist.
Verfahren für das Charakterisieren eines Fahrzeugreifens, speziell durch das Anwenden eines Systems nach einem der Ansprüche 1–9, wobei das Verfahren die Schritte aufweist von: Beaufschlagen bzw. Anstoßen des Fahrzeugreifens mit einer Kraft; Messen der Vibrationsinformation mit einem Beschleunigungsaufnehmer von dem Fahrzeugreifen; Messen von Kraftinformation mit einem Kraftmoment-Übertragungsglied von dem Fahrzeugreifen; Extrahieren der Resonanzfrequenzen aus der gemessenen Vibrationsinformation und der gemessenen Kraftinformation und Charakterisieren des Fahrzeugreifens basierend auf den Resonanzfrequenzen.