DE102020112487A1 - Method for determining a developing expansion of a tire contact patch and a developing ground pressure distribution in the tire contact patch, method for calculating tire forces and torques in the tire contact patch, method for designing a component of a vehicle, method for operating a driving simulator, computer program, computer-readable medium and driving simulator - Google Patents
Method for determining a developing expansion of a tire contact patch and a developing ground pressure distribution in the tire contact patch, method for calculating tire forces and torques in the tire contact patch, method for designing a component of a vehicle, method for operating a driving simulator, computer program, computer-readable medium and driving simulator Download PDFInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft diverse Verfahren im Zusammenhang mit einer Ermittlung einer sich einstellenden Ausdehnung einer Reifenaufstandsfläche sowie einer sich einstellenden Bodendruckverteilung in der Reifenaufstandsfläche eines definiert belasteten Reifens sowie ein computerimplementiertes Verfahren zum Berechnen von in der Reifenaufstandsfläche dabei entstehenden Reifenkräften und -momenten, ein Verfahren zur Auslegung wenigstens einer Komponente eines Fahrzeugs in Abhängigkeit von einer resultierenden Reifenkraft und/oder eines resultierenden Reifenmoments, ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrsimulators, wobei eine Aktuatorvorrichtung des Fahrsimulators in Abhängigkeit von einer berechneten Reifenkraft und/oder einem berechneten Reifenmoment angesteuert wird, ein Computerprogramm, ein computerlesbares Medium und einen Fahrsimulator.The present invention relates to various methods in connection with a determination of a developing expansion of a tire contact area and a developing ground pressure distribution in the tire contact area of a tire subject to a defined load, as well as a computer-implemented method for calculating tire forces and torques arising in the tire contact area, a method for design at least one component of a vehicle as a function of a resulting tire force and / or a resulting tire torque, a method for operating a driving simulator, an actuator device of the driving simulator being controlled as a function of a calculated tire force and / or a calculated tire torque, a computer program, a computer-readable Medium and a driving simulator.
Description
GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung wenigstens eines Umfangskontur-Parameters einer parametrisierten Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion, mittels der eine sich unter einer definierten Belastung für einen Reifen einstellende Umfangskontur einer Reifenaufstandsfläche beschreibbar ist, insbesondere eine Umfangskontur einer Reifenaufstandsfläche, die sich beim Lenken im Stand und/oder beim Rangieren einstellt, vorzugsweise in Abhängigkeit von einer Belastung des Reifens, insbesondere ferner in Abhängigkeit von einem Reifenzustand und/oder einer oder mehrerer Reifeneigenschaften, wobei die parametrisierte Reifenaufstandsfläche-Umfangskonturfunktion in Bezug auf ein Umfangskonturfunktion-Koordinatensystem mit einem Umfangskonturfunktion-Koordinatenursprung und durch wenigstens eine unabhängige Variable und wenigstens einen Parameter definiert ist. Wenigstens ein Umfangskontur-Parameter wird dabei aus einem Reifenaufstandsflächen-Abdruck einer Reifenaufstandsfläche eines Reifens ermittelt, der sich in Abhängigkeit von einer definierten Belastung des Reifens, insbesondere ferner in Abhängigkeit von einem Reifenzustand und/oder einer oder mehrerer Reifeneigenschaften, eingestellt hat oder zu erwarten ist.A first aspect of the present invention relates to a method for determining at least one circumferential contour parameter of a parameterized tire contact area circumferential contour function, by means of which a circumferential contour of a tire contact area that occurs under a defined load for a tire can be described, in particular a circumferential contour of a tire contact area that changes during steering when standing and / or when maneuvering, preferably depending on a load on the tire, in particular also depending on a tire condition and / or one or more tire properties, the parameterized tire contact patch circumferential contour function in relation to a circumferential contour function coordinate system with a circumferential contour function Origin of coordinates and is defined by at least one independent variable and at least one parameter. At least one circumferential contour parameter is determined from a tire contact area imprint of a tire contact area, which has set or is to be expected as a function of a defined load on the tire, in particular also as a function of a tire condition and / or one or more tire properties .
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung wenigstens eines Bodendruckverteilungs-Parameters einer parametrisierten Bodendruckverteilungsfunktion, mittels der eine sich unter einer definierten Belastung für einen Reifen einstellende Bodendruckverteilung in einer zugehörigen, sich unter der definierten Belastung einstellenden Reifenaufstandsfläche mathematisch beschreibbar ist, insbesondere eine Bodendruckverteilung, die sich beim Lenken im Stand und/oder beim Rangieren einstellt, vorzugsweise in Abhängigkeit von einer Belastung des Reifens, insbesondere ferner in Abhängigkeit von einem Reifenzustand und/oder einer oder mehrerer Reifeneigenschaften, wobei die parametrisierte Bodendruckverteilungsfunktion in Bezug auf ein Reifenlatsch-Koordinatensystem mit einem Reifen latsch-Koordinaten ursprung und durch wenigstens eine unabhängige Variable und wenigstens einen Bodendruckverteilungs-Parameter definiert ist. Wenigstens ein Bodendruckverteilungs-Parameter wird dabei aus einer Bodendruckverteilung in einer Reifenaufstandsfläche eines Reifens ermittelt, die sich in Abhängigkeit von einer definierten Belastung des Reifens, insbesondere ferner in Abhängigkeit von einem Reifenzustand und/oder einer oder mehrerer Reifeneigenschaften, eingestellt hat oder erwartet wird, wobei für definierte Punkte der Reifenaufstandsfläche, die jeweils in Bezug auf das Reifenlatsch-Koordinatensystem durch ihre Koordinaten eindeutig definiert sind, jeweils ein zugehöriger Bodendruckwert vorliegt.A second aspect of the present invention relates to a method for determining at least one ground pressure distribution parameter of a parameterized ground pressure distribution function, by means of which a ground pressure distribution that occurs for a tire under a defined load can be mathematically described in an associated tire contact area that sets itself under the defined load, in particular a Ground pressure distribution that occurs when steering while stationary and / or when maneuvering, preferably as a function of the load on the tire, in particular also as a function of a tire condition and / or one or more tire properties, the parameterized ground pressure distribution function in relation to a tire contact coordinate system originates with a tire trailing coordinates and is defined by at least one independent variable and at least one soil pressure distribution parameter. At least one ground pressure distribution parameter is determined from a ground pressure distribution in a tire contact patch, which has set or is expected as a function of a defined load on the tire, in particular also as a function of a tire condition and / or one or more tire properties, with For defined points of the tire contact area, which are each clearly defined by their coordinates in relation to the tire contact coordinate system, an associated ground pressure value is available.
Ein dritter und ein vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung betreffen jeweils ein computerimplementiertes Verfahren, insbesondere ein Simulationsverfahren, zum Ermitteln, insbesondere zum Vorhersagen, einer Ausdehnung einer sich einstellenden Reifenaufstandsfläche eines definiert belasteten Reifens, insbesondere zum Ermitteln einer sich beim Lenken im Stand und/oder beim Rangieren einstellenden Ausdehnung der Reifenaufstandsfläche, vorzugsweise in Abhängigkeit von einem Reifenzustand und/oder einer oder mehrerer Reifeneigenschaften, wobei die Ausdehnung mithilfe einer parametrisierten Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion ermittelt wird, welche eine Umfangskontur der Reifenaufstandsfläche mathematisch beschreibt, vorzugsweise in Abhängigkeit von einer Belastung des Reifens und insbesondere ferner in Abhängigkeit von einem Reifenzustand und/oder einer oder mehreren Reifeneigenschaften, wobei die Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion, die verwendet wird, in Bezug auf ein Umfangskonturfunktion-Koordinatensystem mit einem Umfangskonturfunktion-Koordinatenursprung und durch wenigstens eine unabhängige Variable und wenigstens einen Umfangskontur-Parameter definiert ist.A third and a fourth aspect of the present invention each relate to a computer-implemented method, in particular a simulation method, for determining, in particular for predicting, an expansion of a tire contact area of a defined stressed tire, in particular for determining when steering when stationary and / or when Maneuvering adjusting expansion of the tire contact patch, preferably depending on a tire condition and / or one or more tire properties, wherein the expansion is determined with the help of a parameterized tire contact patch circumferential contour function, which describes a circumferential contour of the tire contact patch mathematically, preferably depending on a load on the tire and in particular further dependent on a tire condition and / or one or more tire properties, wherein the tire footprint circumferential contour function that is used in relation to a Perimeter contour function coordinate system with a circumferential contour function coordinate origin and is defined by at least one independent variable and at least one circumferential contour parameter.
Ein fünfter und ein sechster Aspekt der vorliegenden Erfindung betreffen jeweils ein computerimplementiertes Verfahren, insbesondere ein Simulationsverfahren, zum Ermitteln, insbesondere zum Vorhersagen, einer sich in einer Reifenaufstandsfläche eines definiert belasteten Reifens einstellenden Bodendruckverteilung, insbesondere zum Ermitteln einer sich beim Lenken im Stand und/oder beim Rangieren in der Reifenaufstandsfläche einstellenden Bodendruckverteilung, vorzugsweise in Abhängigkeit von einem Reifenzustand und/oder einer oder mehrerer Reifeneigenschaften, wobei die Bodendruckverteilung mithilfe einer definierten Bodendruckverteilungsfunktion ermittelt wird, welche die Bodendruckverteilung in der Reifenaufstandsfläche des Reifens beschreibt, vorzugsweise in Abhängigkeit von einer Belastung des Reifens und insbesondere ferner in Abhängigkeit von einem Reifenzustand und/oder einer oder mehreren Reifeneigenschaften. Das Verfahren umfasst dabei die folgenden Schritte:
- - Auswählen definierter Punkte, die innerhalb der Reifenaufstandsfläche liegen,
- - Bestimmen der Koordinaten der ausgewählten Punkte in einem definierten Koordinatensystem,
- - gegebenenfalls umrechnen der Koordinaten der ausgewählten Punkte in das Koordinatensystem, auf welches sich die definierte Bodendruckverteilungsfunktion bezieht, die zum Bestimmen der Bodendruckverteilung verwendet wird, und
- - Ermitteln eines zugehörigen Bodendruckwertes für jeden der ausgewählten Punkte mithilfe der definierten Bodendruckverteilungsfunktion,
- - Selecting defined points that lie within the tire contact area,
- - Determination of the coordinates of the selected points in a defined coordinate system,
- - if necessary, convert the coordinates of the selected points into the coordinate system to which the defined soil pressure distribution function relates, which is used to determine the soil pressure distribution, and
- - Determination of an associated ground pressure value for each of the selected points using the defined ground pressure distribution function,
Ein siebter und achter Aspekt der vorliegenden Erfindung betreffen jeweils ein computerimplementiertes Verfahren zum Berechnen wenigstens einer durch Reibkräfte in einer Reifenaufstandsfläche eines Reifens entstehenden, resultierenden Reifenkraft und/oder wenigstens eines resultierenden Reifenmoments, insbesondere bei einem sich auf einem ebenen Untergrund abstützenden, auf einer Felge montierten Reifen, dem eine Bewegung aufgezwungen wird, insbesondere über die Felge, insbesondere beim Lenken im Stand und/oder beim Rangieren, vorzugsweise in Abhängigkeit einer Belastung des Reifens, insbesondere ferner in Abhängigkeit von einem Reifenzustand und/oder einer oder mehrerer Reifeneigenschaften, wobei die Reifenkraft und oder das Reifenmoment numerisch mithilfe eines Reifenmodells bestimmt wird, das die Eigenschaften des Reifens, insbesondere einen Kontakt des Reifens mit einem Untergrund, unter anderem mithilfe einer Vielzahl masseloser Gummibürstenelemente in der Lauffläche des Reifens nachbildet. Dabei werden die in der Reifenaufstandsfläche durch Reibkräfte entstehende Reifenkraft und/oder das Reifenmoment bestimmt, indem in einem Schritt zunächst zumindest für jede innerhalb der Reifenaufstandsfläche liegende Gummibürste die jeweils in der Reifenaufstandsfläche an der jeweiligen Gummibürste infolge der zwischen Reifen und untergrundwirkenden Reibung anliegenden Kräfte und Momente bestimmt werden, welche in einem weiteren Schritt jeweils über alle sich innerhalb der Reifenaufstandsfläche befindenden Gummibürsten zu der resultierenden Reifenkraft und/oder dem resultierenden Reifenmoment zusammengefasst werden, wobei jedem Gummibürstenelement jeweils ein Referenzpunkt mit zugehörigen Koordinaten zugeordnet ist, durch welche die Position des Gummibürstenelementes eindeutig definiert ist.A seventh and eighth aspect of the present invention each relate to a computer-implemented method for calculating at least one resulting tire force and / or at least one resulting tire torque generated by frictional forces in a tire contact area of a tire, in particular when a tire is mounted on a rim and is supported on a flat surface Tire that is forced to move, in particular via the rim, in particular when steering while stationary and / or when maneuvering, preferably depending on a load on the tire, in particular also depending on a tire condition and / or one or more tire properties, the tire force and or the tire torque is determined numerically with the aid of a tire model, which the properties of the tire, in particular a contact of the tire with a ground, among other things with the aid of a large number of massless rubber brush elements in the tread of the tire n achforms. The tire force and / or the tire torque arising in the tire contact area due to frictional forces are determined in one step, initially at least for each rubber brush located within the tire contact area, the respective rubber brush in the tire contact area as a result of the forces and moments applied between the tire and the underlying friction which are combined in a further step via all rubber brushes located within the tire contact area to form the resulting tire force and / or the resulting tire torque, each rubber brush element being assigned a reference point with associated coordinates, which clearly defines the position of the rubber brush element is.
Ein neunter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zur Auslegung wenigstens einer Komponente eines Fahrzeugs, vorzugsweise zur Auslegung einer Lenkungsanordnung, insbesondere zur Auslegung einer Zahnstange eines Lenkgetriebes, wobei zur Auslegung der Komponente wenigstens ein Wert einer für eine Auslegung der Komponente relevanten Auslegungsgröße in Abhängigkeit von einer durch Reibkräfte in einer Reifenaufstandsfläche eines Reifens entstehenden, resultierenden Reifenkraft und/oder wenigstens eines resultierenden Reifenmoments bestimmt wird.A ninth aspect of the present invention relates to a computer-implemented method for designing at least one component of a vehicle, preferably for designing a steering arrangement, in particular for designing a rack of a steering gear, with at least one value of a design variable relevant for designing the component depending on the design of the component is determined by a resulting tire force and / or at least one resulting tire torque resulting from frictional forces in a tire contact patch of a tire.
Ein zehnter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrsimulators, wobei der Fahrsimulator wenigstens eine ansteuerbare Aktuatorvorrichtung aufweist.A tenth aspect of the present invention relates to a method for operating a driving simulator, the driving simulator having at least one controllable actuator device.
Ein elfter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Computerprogramm, welches Befehle umfasst, die bei der Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen, ein bestimmtes Verfahren auszuführen.An eleventh aspect of the present invention relates to a computer program which comprises instructions which, when executed by a computer, cause the computer to carry out a specific method.
Ein zwölfter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein computerlesbares Medium, insbesondere ein computerlesbares Speichermedium, welches Befehle umfasst, die bei der Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen, ein bestimmtes Verfahren auszuführen.A twelfth aspect of the present invention relates to a computer-readable medium, in particular a computer-readable storage medium, which comprises instructions which, when executed by a computer, cause the computer to carry out a specific method.
Ein dreizehnter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft einen Fahrsimulator.A thirteenth aspect of the present invention relates to a driving simulator.
HINTERGRUND UND STAND DER TECHNIKBACKGROUND AND PRIOR ART
Bekanntermaßen wirken bei einem Fahrzeug mit einem konventionellen Lenksystem, beispielsweise mit einer Zahnstangenlenkung, bei Lenkmanövern im Stillstand, insbesondere beim Parkieren (Lenken im Stand), die größten Kräfte auf das Lenksystem. Aber auch beim Rangieren (Lenken beim langsamen Rollen bis maximal Schrittgeschwindigkeit) treten hohe Kräfte auf. Vor allem die dabei auftretenden und auf die Zahnstange der Zahnstangenlenkung wirkenden Kräfte (Zahnstangenkräfte) stellen einen entscheidenden Faktor bei der Lenkungsauslegung dar, wobei Reifenkräfte und -momente (skaliert über Achskinematik und Gewicht) die Haupteinflussfaktoren auf die Zahnstangenkraft sind. Insbesondere für eine geeignete Lenkungsauslegung, welche heutzutage in der Regel zu einem großen Teil mithilfe von geeigneten Simulationsverfahren erfolgt, sowie auch für genaue Fahrdynamiksimulationen ist es deshalb von Bedeutung, die auftretenden Reifenkräfte und -momente in den einzelnen Fahrzuständen möglichst genau zu kennen. Die beim Lenken im Stand und beim Rangieren auftretenden Reifenkräfte und -momente hängen dabei insbesondere von einer Verteilung eines Bodendrucks in der Kontaktfläche zwischen Reifen und Untergrund ab, bspw. der Fahrbahn. Folglich ist es deshalb insbesondere für eine geeignete Lenkungsauslegung, vor allem wenn diese im Wesentlichen per Simulation erfolgt, sowie auch für genaue Fahrdynamiksimulationen von Bedeutung, die sich zwischen Reifen und Untergrund in den einzelnen Fahrzuständen jeweils einstellende Kontaktfläche sowie die sich jeweils einstellende Bodendruckverteilung in der Kontaktfläche genau zu kennen. Zur Bestimmung dieser mittels eines Simulationsverfahrens ist daher ein Modell erforderlich, welches die sich einstellende Kontaktfläche und die sich einstellende Bodendruckverteilung möglichst genau und realistisch abbildet.It is known that in a vehicle with a conventional steering system, for example with rack and pinion steering, the greatest forces act on the steering system during steering maneuvers at a standstill, in particular when parking (steering while stationary). But also when maneuvering (steering when rolling slowly up to a maximum walking speed) high forces occur. Above all, the forces that occur and act on the rack and pinion steering (rack and pinion forces) represent a decisive factor in the design of the steering, whereby tire forces and torques (scaled via axle kinematics and weight) are the The main influencing factors on the rack force are. In particular, for a suitable steering design, which nowadays is usually carried out to a large extent with the help of suitable simulation methods, as well as for precise vehicle dynamics simulations, it is therefore important to know as precisely as possible the tire forces and torques that occur in the individual driving states. The tire forces and torques that occur when steering while stationary and when maneuvering depend in particular on a distribution of ground pressure in the contact area between the tire and the ground, for example the roadway. Consequently, it is particularly important for a suitable steering design, especially if this is essentially carried out by simulation, as well as for precise driving dynamics simulations, that the contact area between the tires and the ground in the individual driving states and the respective soil pressure distribution in the contact area are established to know exactly. To determine this by means of a simulation method, a model is therefore required which depicts the contact surface and the soil pressure distribution that is established as precisely and realistically as possible.
Aktuelle Modelle, insbesondere aktuelle Reifenmodelle, werden i.d.R. nur mit geringem Sturz und hohen Geschwindigkeiten kalibriert und bilden daher nur geringe Sturzwerte und hohe Geschwindigkeiten zufriedenstellend ab. Hohe Sturzwerte bei stehendem oder langsam rollendem Rad, wie sie beim Rangieren und/oder Lenken im Stand auftreten, werden jedoch i.d.R. nur unzureichend abgebildet. Daraus resultieren u.a. ungenaue Prognosen der auftretenden Reifenkräfte und -momente in der Kontaktfläche zwischen Reifen und Untergrund, insbesondere der Reibungskräfte, vor allem in Simulationen während früher Entwicklungsstadien. Infolgedessen ist in vielen Fällen zu diesem Zeitpunkt noch keine optimale Lenkungsauslegung möglich bzw. die Lenkungsauslegung erschwert. Darüber hinaus sind einige der aus dem Stand der Technik bekannten Reifenmodelle schwer zu parametrisieren und damit schwer an unterschiedliche Reifen und/oder Reifenbelastungen und/oder Fahrzustände anzupassen, z.B. an unterschiedliche Sturzwerte oder unterschiedliche Reifenfülldrücke. Damit lässt sich der Einfluss verschiedener Größen wie z.B. von Radlast, Reifenfülldruck, Sturz und bspw. der Reifendimension nur schwer oder kaum prognostizieren, insbesondere in einer frühen Entwicklungsphase, in der dies jedoch gerade erwünscht ist.Current models, especially current tire models, are usually only calibrated with a low camber and high speeds and therefore only depict low camber values and high speeds in a satisfactory manner. However, high camber values when the bike is stationary or slowly rolling, such as those that occur when maneuvering and / or steering while stationary, are generally only inadequately represented. This results, among other things, in inaccurate forecasts of the tire forces and torques occurring in the contact area between the tire and the ground, especially the frictional forces, especially in simulations during early development stages. As a result, in many cases, an optimal steering design is not yet possible or the steering design is made more difficult at this point in time. In addition, some of the tire models known from the prior art are difficult to parameterize and thus difficult to adapt to different tires and / or tire loads and / or driving conditions, e.g. to different camber values or different tire inflation pressures. This means that the influence of various variables such as wheel load, tire inflation pressure, camber and, for example, the tire dimensions can only be forecast with difficulty or hardly at all, especially in an early development phase, when this is precisely what is desired.
Gattungsgemäße, computerimplementierte Verfahren, insbesondere Simulationsverfahren zur Berechnung der in der Kontaktfläche auftretenden Reifenkräfte und -momente, insbesondere der auftretenden Reibkräfte, sowie zugehörige Verfahren zur Parameteridentifikation der Simulationsmodelle, zugehörige Computerprogramme und entsprechende computerlesbare Medien sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt.Generic, computer-implemented methods, in particular simulation methods for calculating the tire forces and torques occurring in the contact surface, in particular the occurring frictional forces, as well as associated methods for parameter identification of the simulation models, associated computer programs and corresponding computer-readable media are basically known from the prior art.
Zum einen sind Simulationsverfahren zur Berechnung von zu erwartenden, sich einstellenden Umfangskonturen von Reifenaufstandsflächen eines definiert belasteten Reifens bekannt sowie Simulationsverfahren zur Berechnung von zu erwartenden, sich einstellenden Bodendruckverteilungen innerhalb der Reifenaufstandsfläche.On the one hand, there are known simulation methods for calculating expected, occurring circumferential contours of tire contact areas of a tire subject to a defined load, as well as simulation methods for calculating expected, occurring ground pressure distributions within the tire contact area.
Ebenso sind verschiedenste Verfahren zur Parameteridentifikation gattungsgemäßer Umfangskontur- und Bodendruckverteilungsfunktionen bekannt.A wide variety of methods for parameter identification of generic peripheral contour and ground pressure distribution functions are also known.
Insbesondere ist bekannt, beispielsweise aus Weinberger, M., Becker, J., Schramm D.: „Tire contact patch pressure distribution model for the static parking maneuver“, veröffentlicht in „18. Internationales Stuttgarter Symposium“, Proceedings, Hrsg: M. Bargende, H.-C. Reuss, J. Wiedemann, Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2018, https://doi.org/10.1007/978-3-658-21194-3-95, dieser Berechnung mathematische, parametrisierte Umfangskontur- und Bodendruckverteilungsfunktionen zugrunde zu legen, deren Parameter mithilfe von real erfassten Messdaten, insbesondere aus real erfassten Reifenaufstandsflächen-Abdrücken, bestimmt worden sind.In particular, it is known, for example from Weinberger, M., Becker, J., Schramm D .: “Tire contact patch pressure distribution model for the static parking maneuver”, published in “18. International Stuttgart Symposium “, Proceedings, Ed .: M. Bargende, H.-C. Reuss, J. Wiedemann, Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, part of Springer Nature 2018, https://doi.org/10.1007/978-3-658-21194-3-95, this calculation is based on mathematical, parameterized circumferential contour and soil pressure distribution functions the parameters of which have been determined with the help of real recorded measurement data, in particular from real recorded tire contact patch imprints.
Zum anderen sind Simulationsverfahren zur Berechnung von in einer sich einstellenden Reifenaufstandsfläche entstehenden, resultierenden Reifenkräften und -momenten bekannt, welchen zur Abbildung der Reifeneigenschaften in der Regel jeweils ein entsprechendes Reifenmodell zugrunde liegt, wobei aus dem Stand der Technik verschiedenste Reifenmodelle bekannt sind, beispielsweise die sogenannten beziehungsweise unter diesen Bezeichnungen vertriebenen Reifenmodelle „FTire“ (Cosin Scientific Software), „MF-Tyre“ und „MF-Swift“ (beides Delft-Tyre).On the other hand, simulation methods for calculating the resulting tire forces and torques arising in a tire contact patch are known, which are generally based on a corresponding tire model for mapping the tire properties or “FTire” (Cosin Scientific Software), “MF-Tire” and “MF-Swift” (both Delft-Tire) tire models sold under these names.
Ebenso sind grundsätzlich Verfahren zur Auslegung von Fahrzeugkomponenten auf Basis vorbeschriebener Verfahren bekannt. Auch sind Fahrsimulatoren und entsprechende Verfahren zu deren Ansteuerung grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt.Methods for designing vehicle components based on the methods described above are also known in principle. Driving simulators and corresponding methods for controlling them are also known in principle from the prior art.
AUFGABE UND LÖSUNGTASK AND SOLUTION
Vor diesem Hintergrund ist es daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Verfahren, insbesondere ein verbessertes Verfahren zur Ermittlung wenigstens eines Umfangskontur-Parameters einer parametrisierten Umfangskonturfunktion sowie ein alternatives Verfahren, insbesondere ein verbessertes Verfahren zur Ermittlung wenigstens eines Bodendruckverteilungs-Parameters einer parametrisierten Bodendruckverteilungsfunktion bereitzustellen, welche insbesondere jeweils eine einfache Weiterverwendung einer zugehörigen Umfangskonturfunktion bzw. einer Bodendruckverteilungsfunktion ermöglichen, beispielsweise zur Ermittlung, insbesondere zur Vorhersage, einer unter einer definierten Belastung eines Reifens resultierenden, d.h. sich einstellenden, Reifenaufstandsfläche und/oder einer resultierenden, d.h. sich einstellenden, Bodendruckverteilung in einer Reifenaufstandsfläche und/oder zur Berechnung von in einer Reifenaufstandsfläche entstehenden Reifenkräften.Against this background, it is therefore an object of the present invention to provide an alternative method, in particular an improved method for determining at least one circumferential contour parameter of a parameterized circumferential contour function and an alternative method, in particular an improved method for determining at least one soil pressure distribution parameter of a parameterized soil pressure distribution function , which in particular each allow a simple further use of an associated circumferential contour function or a ground pressure distribution function, for example to determine, in particular to predict, a tire contact area resulting, ie established, under a defined load on a tire and / or a resulting, ie established, ground pressure distribution in a tire contact area and / or for calculating tire forces arising in a tire contact area.
Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Verfahren, insbesondere ein verbessertes Verfahren, insbesondere ein Simulationsverfahren, zum Ermitteln, insbesondere zum Vorhersagen, einer Ausdehnung einer sich bei einer definierten Belastung eines Reifens einstellenden Reifenaufstandsfläche bereitzustellen, mit dem insbesondere eine sich beim Lenken im Stand und/oder beim Rangieren einstellende Ausdehnung der Reifenaufstandsfläche ermittelt werden kann, vorzugsweise in Abhängigkeit von einer Belastung des Reifens und insbesondere ferner in Abhängigkeit von einem Reifenzustand und/oder einer oder mehrerer Reifeneigenschaften, vorzugsweise mit einer hohen Genauigkeit und insbesondere unter Berücksichtigung eines sich während eines Lenkeinschlags ändernden Sturzwinkels.In addition, it is an object of the present invention to provide an alternative method, in particular an improved method, in particular a simulation method, for determining, in particular for predicting, an expansion of a tire contact area that occurs when a tire is subjected to a defined load, with which in particular a tire contact area Steering while stationary and / or when maneuvering adjusting expansion of the tire contact area can be determined, preferably as a function of a load on the tire and in particular also as a function of a tire condition and / or one or more tire properties, preferably with a high degree of accuracy and in particular taking into account a changing camber angle during a steering angle.
Des Weiteren ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Verfahren, insbesondere ein verbessertes Verfahren, insbesondere ein Simulationsverfahren, zum Ermitteln, insbesondere zum Vorhersagen, einer sich bei einer definierten Belastung eines Reifens in einer Reifenaufstandsfläche einstellenden Bodendruckverteilung bereitzustellen, mit dem insbesondere eine sich beim Lenken im Stand und/oder beim Rangieren einstellende Bodendruckverteilung ermittelt werden kann, vorzugsweise in Abhängigkeit von einer Belastung des Reifens, insbesondere ferner in Abhängigkeit von einem Reifenzustand und/oder einer oder mehrerer Reifeneigenschaften, vorzugsweise mit einer hohen Genauigkeit und insbesondere unter Berücksichtigung eines sich während eines Lenkeinschlags ändernden Sturzwinkels.Furthermore, it is an object of the present invention to provide an alternative method, in particular an improved method, in particular a simulation method, for determining, in particular for predicting, a ground pressure distribution that is established in a tire contact patch with a defined load on a tire, with which, in particular, a When steering while stationary and / or when maneuvering, ground pressure distribution can be determined, preferably as a function of a load on the tire, in particular also as a function of a tire condition and / or one or more tire properties, preferably with a high degree of accuracy and in particular taking into account a self camber angle changing during a steering angle.
Außerdem ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Verfahren, insbesondere ein verbessertes Verfahren, zum Berechnen wenigstens einer durch Reibkräfte in einer Reifenaufstandsfläche entstehenden, resultierenden Reifenkraft und/oder wenigstens eines resultierenden Reifenmomentes bereitzustellen, insbesondere beim Lenken im Stand und/oder beim Rangieren, vorzugsweise in Abhängigkeit von einer Belastung des Reifens, insbesondere ferner in Abhängigkeit von einem Reifenzustand und/oder einer oder mehrerer Reifeneigenschaften, vorzugsweise mit einer hohen Genauigkeit und insbesondere unter Berücksichtigung eines sich während eines Lenkeinschlags ändernden Sturzwinkels.In addition, an object of the present invention is to provide an alternative method, in particular an improved method, for calculating at least one resulting tire force and / or at least one resulting tire torque resulting from frictional forces in a tire contact patch, in particular when steering while stationary and / or when maneuvering, preferably as a function of a load on the tire, in particular also as a function of a tire condition and / or one or more tire properties, preferably with a high degree of accuracy and in particular taking into account a camber angle that changes during a steering angle.
Des Weiteren ist es noch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein alternatives, insbesondere verbessertes Verfahren zur Auslegung wenigstens einer Komponente eines Fahrzeugs, vorzugsweise zur Auslegung einer Lenkungsanordnung, insbesondere zur Auslegung einer Zahnstange eines Lenkgetriebes, bereitzustellen, welches insbesondere eine möglichst genaue Dimensionierung ermöglicht, sowie ein alternatives, insbesondere vorteilhaftes Verfahren zum Betrieb eines Fahrsimulators, ein alternatives, insbesondere vorteilhaftes Computerprogramm, ein alternatives, insbesondere vorteilhaftes computerlesbares Medium und einen alternativen, insbesondere verbesserten Fahrsimulator bereitzustellen.Furthermore, it is still an object of the present invention to provide an alternative, in particular improved method for designing at least one component of a vehicle, preferably for designing a steering arrangement, in particular for designing a rack of a steering gear, which in particular enables the most precise dimensioning possible, as well as a to provide an alternative, in particular advantageous method for operating a driving simulator, an alternative, in particular advantageous computer program, an alternative, in particular advantageous computer-readable medium and an alternative, in particular improved, driving simulator.
Gelöst werden diese Aufgaben durch die verschiedenen Erfindungsgegenstände gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen, insbesondere durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1, durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 2, durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 3, durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 4, durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 5, durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 6, durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 7, durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 8, durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 9, durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 10, durch ein Computerprogramm mit den Merkmalen von Anspruch 11, durch ein computerlesbares Medium mit den Merkmalen von Anspruch 12 und durch einen Fahrsimulator mit den Merkmalen von Anspruch 13. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.These objects are achieved by the various subjects of the invention according to the respective independent claims, in particular by a method with the features of
ZUM ERSTEN ASPEKTTO THE FIRST ASPECT
Ein Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung zur Ermittlung wenigstens eines Umfangskontur-Parameters einer parametrisierten Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion ist dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Umfangskontur-Parameter, der ermittelt wird, ein Koordinatentransformationsvektor
Die Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion ist dabei eine Funktion, mittels der eine sich unter einer definierten Belastung für einen Reifen, insbesondere für einen definierten Reifen, vorzugsweise für einen sich auf einem ebenen Untergrund abstützenden Reifen, insbesondere für einen auf einer Felge montierten Reifen, einstellende Umfangskontur einer Reifenaufstandsfläche beschreibbar ist, insbesondere eine Umfangskontur einer Reifenaufstandsfläche, die sich beim Lenken im Stand und/oder beim Rangieren einstellt, vorzugsweise in Abhängigkeit von einer Belastung des Reifens, insbesondere ferner in Abhängigkeit von einem Reifenzustand und/oder einer oder mehrerer Reifeneigenschaften, wobei die parametrisierte Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion in Bezug auf ein Umfangskonturfunktion-Koordinatensystem mit einem Umfangskonturfunktion-Koordinatenursprung und durch wenigstens eine unabhängige Variable und wenigstens einen Parameter definiert ist, und wobei wenigstens ein Umfangskontur-Parameter aus einem Reifenaufstandsflächen-Abdruck einer Reifenaufstandsfläche eines Reifens ermittelt wird, der sich in Abhängigkeit von einer definierten Belastung des Reifens eingestellt hat oder zu erwarten ist, insbesondere in Abhängigkeit von einem Reifenzustand und/oder einer oder mehrerer Reifeneigenschaften.The tire contact patch circumferential contour function is a function by means of which a circumferential contour is set under a defined load for a tire, in particular for a defined tire, preferably for a tire supported on a flat surface, in particular for a tire mounted on a rim Tire contact area can be described, in particular a circumferential contour of a tire contact area that occurs when steering while stationary and / or when maneuvering, preferably as a function of a load on the tire, in particular also as a function of a tire condition and / or one or more tire properties, the parameterized Tire footprint circumferential contour function in relation to a circumferential contour function coordinate system with a circumferential contour function coordinate origin and defined by at least one independent variable and at least one parameter, and wherein at least one circumference Contour parameter is determined from a tire contact area imprint of a tire contact area of a tire, which has set itself or is to be expected as a function of a defined load on the tire, in particular as a function of a tire condition and / or one or more tire properties.
Die Ermittlung des Koordinatentransformationsvektors
Das Reifenlatsch-Koordinatensystem
Besonders bevorzugt ist das Latsch-Koordinatensystem
Unter dem Begriff „Reifenaufstandsfläche“ wird im Sinne der vorliegenden Erfindung die Kontaktfläche zwischen Reifen und Fahrbahn bzw. Boden verstanden, d.h. der Reifenlatsch, bei welchem es sich um die tatsächliche Kontaktfläche des Reifens mit dem Untergrund handelt, wobei die zugehörige Kontaktfläche des Reifens insbesondere durch einen Teil einer Lauffläche des Reifens gebildet wird (solange der Reifen nicht in Untergrund einsinkt, was vorliegend angenommen wird), und mit welcher der Reifen auf dem Untergrund aufliegt. Sinkt der Reifen hingegen im Untergrund ein, wird ein Teil der Kontaktfläche des Reifens, d.h. des Reifenlatsches durch die Seitenwand des Reifens gebildet, was aber vorliegend nicht betrachtet wird.In the context of the present invention, the term “tire contact area” is understood to mean the contact area between the tire and the roadway or ground, ie the tire contact area, which is the actual contact area of the tire with the ground, the associated contact area of the tire in particular through a part of a tread of the tire is formed (as long as the tire does not sink into the ground, which is assumed here), and with which the tire rests on the ground. If, on the other hand, the tire sinks into the ground, part of the contact area of the tire, i.e. the tire contact area, is formed by the side wall of the tire, but this is not considered here.
Die Geometrie der Reifenaufstandsfläche, insbesondere ihre Ausdehnung, und damit insbesondere ihre Umfangskontur, ist dabei von dem Zustand des Reifens (z.B. vom Reifenfülldruck), von einer oder mehrerer Reifeneigenschaften (bspw. von der Reifengröße) und der Belastung des Reifens (insbesondere von der Radlast sowie einem Lenkwinkel und/oder einem Sturzwinkel) abhängig.The geometry of the tire contact patch, in particular its extent, and thus in particular its circumferential contour, depends on the condition of the tire (e.g. the tire inflation pressure), one or more tire properties (e.g. the tire size) and the load on the tire (especially the wheel load as well as a steering angle and / or a camber angle).
Ein definiert belasteter Reifen ist dabei ein mit einer definierten Radlast mit einem definierten Lenkwinkel und einem definierten Sturzwinkel beaufschlagter Reifen, wobei Radlast, Lenkwinkel und Sturzwinkel über der Zeit verändert werden können.A tire subjected to a defined load is a tire subjected to a defined wheel load with a defined steering angle and a defined camber angle, with the wheel load, steering angle and camber angle being able to be changed over time.
In einer vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der Koordinatentransformationsvektor
Eine Profilgeometrieinformation kann aber auch ein definiertes, in das Profil des Reifens eingebrachtes Stempelmuster oder eine definierte, in das Reifenprofil eingebrachte Markierung oder dergleichen sein, sofern die Lage der Profilgeometrieinformation relativ zum Latsch-Referenzpunkt
Über eine oder mehrere Profilgeometrieinformationen, insbesondere mittels wenigstens einer Rilleninformation des zugehörigen Reifens, beispielsweise mittels einer oder mehrerer Informationen, welche die Anzahl der Rillen und/oder einen Abstand zwischen zwei Rillen charakterisieren und/oder einen Abstand zu einer Seitenwand des Reifens, welche insbesondere relativ einfach aus einem Reifenaufstandsflächen-Abdruck extrahiert werden können, beispielsweise mittels einer entsprechenden Bilddatenanalyse, kann auf besonders einfache Art und Weise ein definierter Latsch-Referenzpunkt ermittelt werden, insbesondere der Latsch-Referenzpunkt
Der Koordinatentransformationsvektor
Insbesondere mit einem in das Reifenprofil eingebrachten Stempelmuster, welches besonders bevorzugt möglichst klein und möglichst in einem die Bodendruckverteilung und/oder entstehende Reifenkräfte möglichst wenig beeinflussenden Bereich eingebracht sein kann, kann der Koordinatentransformationsvektor
Aber auch ohne ein solches Stempelmuster oder eine derartige in das Profil eingebrachte Markierung und nur aus der Profilinformation eines Reifens lässt sich in der Regel der Koordinatentransformationsvektor
In einer besonders vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden neben dem Koordinatentransformationsvektor
- (a) Bestimmen einer, insbesondere maximalen, Erstreckung des Reifenaufstandsflächen-Abdrucks in einer ersten Reifenlatscherstreckungs-Richtung, welche bezogen auf einen funktionsgemäßen Einbauzustand des Reifens in einem Fahrzeug vorzugsweise einer Fahrzeuglängsrichtung entspricht,
- (b) Bestimmen einer, insbesondere maximalen, Erstreckung des Reifenaufstandsflächenabdrucks in einer sich senkrecht zur ersten Reifenlatscherstreckungs-Richtung erstreckenden zweiten Reifenlatscherstreckungs-Richtung, welche bezogen auf einen funktionsgemäßen Einbauzustand des Reifens in einem Fahrzeug vorzugsweise einer Fahrzeugquerrichtung entspricht,
- (c) Ermitteln des Umfangskonturfunktion-Koordinatenursprungs in Abhängigkeit von der Erstreckung des Reifenaufstandsflächen-Abdrucks in der ersten Reifenlatscherstreckungs-Richtung und in Abhängigkeit von der Erstreckung des Reifenaufstandsflächen-Abdrucks in der zweiten Reifenlatscherstreckungs-Richtung,
- (d) Ermitteln wenigstens eines Umfangskontur-Parameters der parametrisierten Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion in Abhängigkeit von einem Abstand eines Umfangskonturpunktes des Reifenaufstandsflächen-Abdrucks zum Umfangskonturfunktion-Koordinatenursprung in der ersten Reifenlatscherstreckungs-Richtung und/oder der zweiten Reifenlatscherstreckungs-Richtung, und/oder
- (e) Ermitteln wenigstens eines weiteren Umfangskontur-Parameters der parametrisierten Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion, insbesondere wenigstens eines Krümmungs-Parameters, mithilfe eines Optimierungsverfahrens.
- (a) Determination of an, in particular maximum, extension of the tire contact patch imprint in a first tire contact extension direction, which, based on a functional installation state of the tire in a vehicle, preferably corresponds to a vehicle longitudinal direction,
- (b) Determining a, in particular a maximum, extension of the tire contact patch in a second tire contact extension direction extending perpendicular to the first tire contact extension direction, which, based on a functional installation state of the tire in a vehicle, preferably corresponds to a transverse direction of the vehicle,
- (c) determining the circumferential contour function coordinate origin as a function of the extent of the tire contact area imprint in the first direction of tire contact area and as a function of the extent of the tire contact area imprint in the second direction of tire contact area extent,
- (d) determining at least one circumferential contour parameter of the parameterized tire contact patch circumferential contour function as a function of a distance of a circumferential contour point of the tire contact patch to the circumferential contour function coordinate origin in the first tire contact extension direction and / or the second tire contact extension direction, and / or
- (e) Determining at least one further circumferential contour parameter of the parameterized tire contact patch circumferential contour function, in particular at least one curvature parameter, with the aid of an optimization method.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die Schritte
Besonders bevorzugt definiert in einer Weiterbildung eines Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wenigstens eine unabhängige Variable dabei einen Abstand von einem Referenzpunkt in einer definierten Richtung, insbesondere einen Abstand vom Umfangskonturfunktions-Koordinatenursprung in einer definierten Richtung.In a further development of a method according to the first aspect of the present invention, at least one independent variable particularly preferably defines a distance from a reference point in a defined direction, in particular a distance from the circumferential contour function coordinate origin in a defined direction.
Bevorzugt ist die parametrisierte Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion dabei eine zweidimensionale, in kartesischen Koordinaten definierte Funktion, insbesondere wie im Zusammenhang mit einem Verfahren gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung weiter unten beschrieben und zumindest abschnittsweise durch eine 4-parametrige Superellipse definiert. Besonders bevorzugt ist die parametrisierte Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion dabei definiert durch:
Ist die Umfangskonturfunktion dabei beispielsweise wie vorbeschrieben oder wie bei einem Verfahren gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung zumindest abschnittsweise durch eine 4-parametrige Superellipse definiert, bietet es sich an, den Umfangskonturfunktions-Koordinatenursprung beispielsweise zu ermitteln, in dem zunächst die maximale Erstreckung der Reifenaufstandsfläche in einer ersten Reifenlatscherstreckungs-Richtung, welche bezogen auf einen funktionsgemäßen Einbauzustand des Reifens in einem Fahrzeug vorzugsweise einer Fahrzeuglängsrichtung entspricht, zu ermitteln und die maximale Erstreckung der Reifenaufstandsfläche in einer zweiten Reifenlatscherstreckungs-Richtung, welche bezogen auf einen funktionsgemäßen Einbauzustand des Reifens in einem Fahrzeug vorzugsweise einer Fahrzeugquerrichtung entspricht, und den Schnittpunkt der zwei Strecken entlang der jeweils maximalen Erstreckungen als Umfangskonturfunktions-Koordinatenursprung zu definieren. Wenigstens ein Parameter der 4-parametrigen Superellipse kann dann beispielsweise durch Bestimmen eines Abstands der Umfangskontur vom Umfangskonturfunktions-Koordinatenursprung entlang einer der Strecken entlang der maximalen Erstreckung ermittelt werden, insbesondere jeweils die Parameter ai und bi.If the circumferential contour function is defined, for example, as described above or as in a method according to the fourth aspect of the present invention, at least in sections by a 4-parametric superellipse, it is advisable to determine the circumferential contour function coordinate origin, for example, by initially determining the maximum extent of the tire contact area in a first To determine the tire contact extension direction, which preferably corresponds to a vehicle longitudinal direction based on a functional installation state of the tire in a vehicle, and the maximum extent of the tire contact patch in a second tire contact extension direction, which preferably corresponds to a vehicle transverse direction based on a functional installation state of the tire in a vehicle , and to define the point of intersection of the two lines along the respective maximum extensions as the circumferential contour function coordinate origin. At least one parameter of the 4-parametric superellipse can then be determined, for example, by determining a distance between the circumferential contour and the circumferential contour function coordinate origin along one of the routes along the maximum extent, in particular the parameters a i and b i , respectively.
Für die Ermittlung wenigstens eines weiteren Umfangskontur-Parameters der parametrisierten Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion gemäß Schritt
In einer besonders vorteilhaften Ausführung des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird wenigstens ein weiterer Umfangskontur-Parameter, insbesondere wenigstens eines Krümmungs-Parameters, beispielsweise einer der Parameter ni, mi, bevorzugt durch ein mathematisches Optimierungsverfahren ermittelt, das insbesondere auf einer Minimierung eines Abstands einer Hüllkonturfunktion zur Umfangskontur des Reifenaufstandsflächen-Abdrucks basiert, wobei die Hüllkonturfunktion insbesondere mithilfe einer Bilddatenanalyse aus erfassten Reifenaufstandsabdrücken ermittelt wird. Das mathematische Optimierungsverfahren wird vorzugsweise mithilfe der parametrisierten Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion durchgeführt und insbesondere erst, nachdem die Schritte
Besonders bevorzugt wird bei einem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wenigstens ein Umfangskontur-Parameter mittels einer Bilddatenanalyse aus einem Reifenaufstandsflächen-Abdruck einer Reifenaufstandsfläche eines Reifens ermittelt, der sich in Abhängigkeit von einer definierten Belastung des Reifens, vorzugsweise auch in Abhängigkeit von einem Reifenzustand und/oder einer oder mehrerer Reifeneigenschaften, eingestellt hat. Dies ermöglicht eine relativ einfache Parameteridentifikation.In a method according to the first aspect of the present invention, at least one circumferential contour parameter is particularly preferably determined by means of image data analysis from a tire contact area imprint of a tire contact area of a tire, which is determined as a function of a defined load on the tire, preferably also as a function of a tire condition and / or one or more tire properties. This enables a relatively simple parameter identification.
Es ist für die Identifikation der Parameter der Umfangskonturfunktion dabei nicht zwingend erforderlich, real erfasste Reifenaufstandsflächen-Abdrücke zu verwenden. Es können grundsätzlich auch auf Grundlage von Simulationsverfahren berechnete Reifenaufstandsflächen-Abdrücke zur Parameteridentifikation für die Ermittlung der Umfangskontur-Parameter verwendet werden. Allerdings sollte das der jeweiligen Simulation zugrundeliegende Modell hierfür hinreichend genau sein, um im Ergebnis eine entsprechend genaue und ausreichend brauchbare Umfangskonturfunktion zu erhalten. Dier ermöglicht eine besonders flexible Anwendung des Verfahrens zur Parameteridentifikation.For the identification of the parameters of the circumferential contour function, it is not absolutely necessary to use actually recorded tire contact area imprints. In principle, tire footprint imprints calculated on the basis of simulation methods can also be used for parameter identification for determining the circumferential contour parameters. However, the model on which the respective simulation is based should be sufficiently precise for this purpose in order to obtain a correspondingly precise and sufficiently usable circumferential contour function as a result. This enables a particularly flexible application of the method for parameter identification.
In einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden für wenigstens einen Umfangskontur-Parameter, insbesondere für sämtliche Umfangskontur-Parameter, ein oder mehrere Umfangskontur-Parameter-Datensätze ermittelt, wobei dazu der jeweilige Umfangskontur-Parameter vorzugsweise jeweils aus verschiedenen Reifenaufstandsflächen-Abdrücken ermittelt wird (real erfasst oder als Ergebnis eines Simulationsverfahrens), die sich in Abhängigkeit von verschiedenen, definierten Belastungen des Reifens eingestellt haben (real) oder erwartet werden (Simulation), insbesondere in Abhängigkeit von verschiedenen Radlasten, Reifenfülldrücken und/oder Sturzwinkeln, und/oder für verschiedene Reifen mit unterschiedlichen Reifeneigenschaften.In a further, particularly advantageous embodiment of a method according to the first aspect of the present invention, one or more circumferential contour parameter data sets are determined for at least one circumferential contour parameter, in particular for all circumferential contour parameters, the respective circumferential contour parameter preferably in each case is determined from various tire contact patch imprints (recorded in real terms or as the result of a simulation process) that have occurred (real) or are expected (simulation) as a function of various, defined loads on the tire, in particular as a function of various wheel loads, tire inflation pressures and / or camber angles, and / or for different tires with different tire properties.
Hierdurch kann, insbesondere auf einfache Art und Weise, für jeden Umfangskontur-Parameter jeweils eine entsprechende Schar von Parametern aus Reifenaufstandsflächen-Abdrücken bei unterschiedlichen, definierten Belastungen und/oder für unterschiedliche Reifenzustände und/oder Reifeneigenschaften ermittelt werden. Hierdurch lässt sich auf einfache Weise eine Parametrisierung der Umfangskonturfunktion in Abhängigkeit von verschiedenen Radlasten, Reifenfülldrücken und/oder Sturzwinkeln, und/oder für verschiedene Reifen mit unterschiedlichen Reifeneigenschaften erreichen. Infolgedessen kann die Anzahl der Anwendungsmöglichkeiten der Umfangskonturfunktion, in welchen durch diese eine sich einstellende Reifenaufstandsflächen-Umfangskontur mit ausreichender Genauigkeit beschreibbar ist, erhöht werden. Insbesondere wenn einer oder mehrere der Parameter in Abhängigkeit von verschiedenen Sturzwinkeln bzw. für verschiedene Sturzwinkel ermittelt werden, eröffnet dies die Möglichkeit, eine geeignet gewählte Umfangskonturfunktion vorausgesetzt, beispielsweise wie eine gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung definierte Umfangskonturfunktion, auch beim Lenken im Stand und/oder beim Rangieren eine sich einstellende Umfangskontur zuverlässig und mit einer hohen Genauigkeit zu beschreiben bzw. vorherzusagen.This makes it possible, in particular in a simple manner, to determine for each circumferential contour parameter a corresponding set of parameters from tire contact area imprints at different, defined loads and / or for different tire conditions and / or tire properties. In this way, a parameterization of the circumferential contour function can be achieved in a simple manner as a function of different wheel loads, tire inflation pressures and / or camber angles, and / or for different tires with different tire properties. As a result, the number of possible uses of the circumferential contour function, in which one is established by this Tire contact patch circumferential contour can be written with sufficient accuracy, can be increased. In particular, if one or more of the parameters are determined as a function of different camber angles or for different camber angles, this opens up the possibility of a suitably selected circumferential contour function, for example such as a circumferential contour function defined according to the fourth aspect of the present invention, even when steering while standing and / or to describe or predict an emerging circumferential contour reliably and with a high degree of accuracy when maneuvering.
ZUM ZWEITEN ASPEKTON THE SECOND ASPECT
Ein Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung zur Ermittlung wenigstens eines Bodendruckverteilungs-Parameters einer parametrisierten Bodendruckverteilungsfunktion, ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch die Schritte:
- (a) Unterteilen der Reifenaufstandsfläche in einer ersten Bodendruckverteilungs-Richtung in mehrere Abschnitte, vorzugsweise in mehrere, zumindest teilweise äquidistante Abschnitte, wobei die erste Bodendruckverteilungs-Richtung vorzugsweise bezogen auf einen funktionsgemäßen Einbauzustand des Reifens in einem Fahrzeug einer Fahrzeugquerrichtung entspricht, und
- (b) Ermitteln eines statistisch repräsentativen, Bodendruckwertes, insbesondere eines mittleren Bodendruckwertes, für wenigstens einen der Abschnitte, vorzugsweise für jeden Abschnitt, aus wenigstens zwei definierten Punkten der Reifenaufstandsfläche, die innerhalb dieses Abschnitts liegen und jeweils einen gleichen Koordinatenwert in einer zweiten Bodendruckverteilungs-Richtung aufweisen, insbesondere aus sämtlichen definierten Punkten der Reifenaufstandsfläche, die innerhalb dieses Abschnitts liegen und jeweils einen gleichen Koordinatenwert in der zweiten Bodendruckverteilungs-Richtung aufweisen, wobei die zweite Bodendruckverteilungs-Richtung vorzugsweise bezogen auf einen funktionsgemäßen Einbauzustand des Reifens in einem Fahrzeug einer Fahrzeuglängsrichtung entspricht.
- (a) Subdivide the tire contact patch in a first direction of ground pressure distribution into several sections, preferably into several, at least partially equidistant sections, the first direction of soil pressure distribution preferably corresponding to a transverse direction of the vehicle in relation to a functional installation state of the tire in a vehicle, and
- (b) Determination of a statistically representative ground pressure value, in particular a mean ground pressure value, for at least one of the sections, preferably for each section, from at least two defined points of the tire contact patch that lie within this section and each have the same coordinate value in a second direction of ground pressure distribution in particular from all defined points of the tire contact area that lie within this section and each have the same coordinate value in the second ground pressure distribution direction, the second ground pressure distribution direction preferably corresponding to a vehicle longitudinal direction based on a functional installation state of the tire in a vehicle.
Die Bodendruckverteilungsfunktion ist dabei eine Funktion, mittels der eine sich unter einer definierten Belastung für einen Reifen, insbesondere für einen definierten Reifen, vorzugsweise für einen sich auf einem ebenen Untergrund abstützenden Reifens, insbesondere einen auf einer Felge montierten Reifen, einstellende Bodendruckverteilung in einer zugehörigen, sich unter der definierten Belastung einstellenden Reifenaufstandsfläche mathematisch beschreibbar ist, insbesondere eine Bodendruckverteilung, die sich beim Lenken im Stand und/oder beim Rangieren einstellt, vorzugsweise in Abhängigkeit von einer Belastung des Reifens, insbesondere ferner in Abhängigkeit von einem Reifenzustand und/oder einer oder mehrerer Reifeneigenschaften, wobei die parametrisierte Bodendruckverteilungsfunktion in Bezug auf ein Reifenlatsch-Koordinatensystems mit einem Reifenlatsch-Koordinatenursprung und durch wenigstens eine unabhängige Variable und wenigstens einen Bodendruckverteilungs-Parameter definiert ist, wobei wenigstens ein Bodendruckverteilungs-Parameter aus einer Bodendruckverteilung in einer Reifenaufstandsfläche eines Reifens ermittelt wird, die sich in Abhängigkeit von einer definierten Belastung des Reifens, insbesondere ferner in Abhängigkeit von einem Reifenzustand und/oder einer oder mehrerer Reifeneigenschaften, eingestellt hat oder erwartet wird, und wobei für definierte Punkte der Reifenaufstandsfläche, die jeweils in Bezug auf das Reifenlatsch-Koordinatensystems durch ihre Koordinaten eindeutig definiert sind, jeweils ein zugehöriger Bodendruckwert vorliegt.The ground pressure distribution function is a function by means of which a ground pressure distribution, which occurs under a defined load for a tire, in particular for a defined tire, preferably for a tire supported on a flat surface, in particular a tire mounted on a rim, in an associated, is mathematically describable under the defined load setting tire contact area, in particular a ground pressure distribution that occurs when steering while stationary and / or when maneuvering, preferably as a function of the load on the tire, in particular also as a function of a tire condition and / or one or more Tire properties, wherein the parameterized ground pressure distribution function is defined in relation to a tire contact coordinate system with a tire contact coordinate origin and by at least one independent variable and at least one ground pressure distribution parameter rt, where at least one ground pressure distribution parameter is determined from a ground pressure distribution in a tire contact patch, which has set or is expected as a function of a defined load on the tire, in particular also as a function of a tire condition and / or one or more tire properties and an associated ground pressure value is present for defined points of the tire contact area, each of which is clearly defined by its coordinates in relation to the tire contact coordinate system.
Ein Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ermöglicht eine besonders einfache und damit effizient realisierbare Parameteridentifikation zur Identifikation von Parametern einer parametrisierten Bodendruckverteilungsfunktion zur mathematischen Beschreibung einer Bodendruckverteilung in einer Reifenaufstandsfläche eines Reifens, wobei das erfindungsgemäße Verfahren dabei ferner den Vorteil hat, dass es insbesondere ausreichend genaue Parameterwerte liefert, um in vielen Anwendungsfällen die resultierende Bodendruckverteilung hinreichend genau zu beschreiben.A method according to the second aspect of the invention enables a particularly simple and thus efficiently realizable parameter identification for the identification of parameters of a parameterized ground pressure distribution function for the mathematical description of a ground pressure distribution in a tire contact patch of a tire, the method according to the invention also having the advantage that it is particularly sufficiently accurate Provides parameter values in order to describe the resulting soil pressure distribution with sufficient accuracy in many applications.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung wird für wenigstens einen der Abschnitte, insbesondere für jeden Abschnitt, für wenigstens zwei verschiedene Koordinatenwerte, insbesondere für alle Koordinatenwerte, in der zweiten Bodendruckverteilungs-Richtung, zu denen jeweils wenigstens ein definierter Punkt innerhalb der Reifenaufstandfläche mit jeweils einem zugehörigen Bodendruckwert existiert, wie vorstehend beschrieben jeweils ein statistisch repräsentativer Bodendruckwert, insbesondere ein mittlerer Bodendruckwert, ermittelt. Hierdurch können die Parameterwerte besonders genau identifiziert werden, da im Ergebnis mehr statistisch repräsentative Bodendruckwerte für die Parameteridentifikation zur Verfügung stehen, was wiederum in vielen Anwendungsfällen eine besonders genaue, teilweise verbesserte Beschreibung der Bodendruckverteilung in der Reifenaufstandsfläche ermöglicht. Insbesondere erhält man hierdurch einen Vektor von statistisch repräsentativen Bodendruckwerten für die Parameteridentifikation, insbesondere für die jeweiligen Koordinatenwerte, zu denen ein statistisch repräsentativer Bodendruckwert ermittelt worden ist.In a particularly advantageous embodiment of a method according to the second aspect of the invention, for at least one of the sections, in particular for each section, for at least two different coordinate values, in particular for all coordinate values, in the second soil pressure distribution direction, for each of which at least one defined point Within the tire contact area, each with an associated ground pressure value, exists, as described above, in each case a statistically representative ground pressure value, in particular a mean ground pressure value, is determined. In this way, the parameter values can be identified particularly precisely, since as a result more statistically representative ground pressure values are available for the parameter identification, which in turn enables a particularly precise, partially improved description of the ground pressure distribution in the tire contact area in many applications. In particular, this gives a vector of statistically representative ground pressure values for the Parameter identification, in particular for the respective coordinate values for which a statistically representative ground pressure value has been determined.
Ein statistisch repräsentativer Bodendruckwert kann dabei grundsätzlich sowohl ein mittlerer Bodendruckwert sein, der insbesondere arithmetisch oder geometrisch bestimmt werden kann, alternativ aber auch ein Medianwert oder eine andere, statistisch repräsentative Größe.A statistically representative ground pressure value can in principle be both a mean ground pressure value, which in particular can be determined arithmetically or geometrically, but alternatively also a median value or another statistically representative variable.
Das Reifenlatsch-Koordinatensystem ist dabei besonders bevorzugt wie vorstehend im Zusammenhang mit einem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben definiert, wobei hiermit, um Wiederholungen zu vermeiden, explizit auf die vorstehenden Ausführungen zum Reifenlatsch-Koordinatensystem
Besonders bevorzugt wird bei einem Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wenigstens ein Bodendruckverteilungs-Parameter mittels einer Bilddatenanalyse aus einer Bodendruckverteilung in einer Reifenaufstandsfläche eines Reifens ermittelt, die sich in Abhängigkeit von einer definierten Belastung des Reifens, vorzugsweise auch in Abhängigkeit von einem Reifenzustand und/oder einer oder mehrerer Reifeneigenschaften, eingestellt hat.In a method according to the second aspect of the present invention, at least one soil pressure distribution parameter is particularly preferably determined by means of an image data analysis from a soil pressure distribution in a tire contact patch, which is dependent on a defined load on the tire, preferably also dependent on a tire condition and / or one or more tire properties.
Es ist für die Identifikation der Parameter der Bodendruckverteilungsfunktion dabei allerdings nicht zwingend erforderlich, real erfasste Bodendruckverteilungen zu verwenden. Es können grundsätzlich auch auf Grundlage von Simulationsverfahren berechnete Bodendruckverteilungen zur Parameteridentifikation für die Ermittlung der Bodendruckverteilungs-Parameter verwendet werden. Allerdings sollte das der jeweiligen Simulation zugrundeliegende Modell hierfür hinreichend genau sein, um im Ergebnis eine entsprechend genaue und ausreichend brauchbare Bodendruckverteilungsfunktion zu erhalten.For the identification of the parameters of the soil pressure distribution function, however, it is not absolutely necessary to use real recorded soil pressure distributions. In principle, soil pressure distributions calculated on the basis of simulation methods can also be used to identify parameters for determining the soil pressure distribution parameters. However, the model on which the respective simulation is based should be sufficiently precise in order to obtain a correspondingly precise and sufficiently usable soil pressure distribution function as a result.
Bevorzugt ist die parametrisierte Bodendruckverteilungsfunktion dabei ebenfalls eine zweidimensionale, in kartesischen Koordinaten definierte Funktion.The parameterized soil pressure distribution function is preferably also a two-dimensional function defined in Cartesian coordinates.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ist vorzugsweise wenigstens ein Bodendruckverteilungs-Parameter der Bodendruckverteilungsfunktion dabei eine parametrisierte Regressionsfunktion, mittels welcher ein Verlauf der ermittelten, statistisch repräsentativen Bodendruckwerte in der ersten Bodendruckverteilungs-Richtung oder der zweiten Bodendruckverteilungs-Richtung mathematisch beschreibbar ist, wobei wenigstens ein Regressionsparameter, insbesondere sämtliche Regressionsparameter, der parametrisierten Regressionsfunktion vorzugsweise durch ein mathematisches Optimierungsverfahren ermittelt werden. Dies ermöglicht eine besonders vorteilhafte, insbesondere genaue mathematische Beschreibung der sich einstellenden Bodendruckverteilung in der Reifenaufstandsfläche.In a further advantageous embodiment of a method according to the second aspect of the invention, at least one soil pressure distribution parameter of the soil pressure distribution function is preferably a parameterized regression function, by means of which a course of the determined, statistically representative soil pressure values in the first soil pressure distribution direction or the second soil pressure distribution direction is mathematical can be described, at least one regression parameter, in particular all regression parameters, of the parameterized regression function preferably being determined by a mathematical optimization method. This enables a particularly advantageous, particularly precise mathematical description of the ground pressure distribution that is established in the tire contact patch.
In einer besonders bevorzugten Ausführung ist die Bodendruckverteilungsfunktion insbesondere wie im Zusammenhang mit einem Verfahren gemäß dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung beschrieben definiert. Besonders bevorzugt ist die Bodendruckverteilungsfunktion dabei definiert durch:
In einer besonders vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung wird mittels eines Bodendruckverteilungs-Parameters der Bodendruckverteilungsfunktion, der ermittelt wird, insbesondere mittels eines ersten Bodendruckverteilungs-Parameters, ein Verlauf der ermittelten, statistisch repräsentativen Bodendruckwerte in der ersten Bodendruckverteilungs-Richtung mathematisch beschrieben, wobei der erste Bodendruckverteilungs-Parameter vorzugsweise der durch die Skalierungsfunktion A(ŷLR) in Abhängigkeit von einer Abbildungs-Variablen ŷLR definierte Skalierungsparameter ist, und wobei die Skalierungsfunktion A(ŷLR) vorzugsweise eine parametrisierte Regressionsfunktion ist, insbesondere ein Polynom sechsten Grades, das definiert ist durch:
In einer besonders bevorzugten Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die Regressionsparameter der parametrisierten Regressionsfu nktion A(ŷLR) dabei durch ein mathematisches Optimierungsverfahren ermittelt, wobei das verwendete Optimierungsverfahren insbesondere auf einer Minimierung eines Abstands der zugehörigen Regressionsfunktion zu den ermittelten, statistisch repräsentativen Bodendruckwerten in der ersten Bodendruckverteilungs-Richtung basiert.In a particularly preferred embodiment of a method according to the invention according to the second aspect of the present invention, the regression parameters of the parameterized regression function A (ŷ LR ) are determined by a mathematical optimization method, the optimization method used in particular on minimizing a distance between the associated regression function and the determined , statistically representative ground pressure values are based in the first ground pressure distribution direction.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung wird mittels eines weiteren Bodendruckverteilungs-Parameters der Bodendruckverteilungsfunktion, der ermittelt wird, insbesondere mittels eines zweiten Bodendruckverteilungs-Parameters, ein Verlauf der ermittelten, statistisch repräsentativen Bodendruckwerte in der zweiten Bodendruckverteilungs-Richtung mathematisch beschrieben, wobei der zweite Bodendruckverteilungs-Parameter vorzugsweise der durch die Krümmungsfunktion B(ŷLR) in Abhängigkeit von der Abbildungs-Variablen ŷLR definierte Krümmungsparameter ist, wobei die Krümmungsfunktion B(ŷLR) vorzugsweise (ebenfalls) eine parametrisierte Regressionsfunktions ist, insbesondere ein Polynom zweiten Grades, das definiert ist durch:
In einer besonders bevorzugten Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die Regressionsparameter der parametrisierten Regressionsfunktion B(ŷLR) dabei vorzugsweise ebenfalls durch ein mathematisches Optimierungsverfahren ermittelt, wobei das verwendete Optimierungsverfahren insbesondere auf einer Minimierung eines Abstands der zugehörigen Regressionsfunktion zu den ermittelten, statistisch repräsentativen Bodendruckwerten in der zweiten Bodendruckverteilungs-Richtung basiert.In a particularly preferred embodiment of a method according to the invention according to the second aspect of the present invention, the regression parameters of the parameterized regression function B (ŷ LR ) are preferably also determined by a mathematical optimization method, the optimization method used in particular on minimizing a distance between the associated regression function and the determined, statistically representative ground pressure values are based in the second ground pressure distribution direction.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, werden für wenigstens einen Bodendruckverteilungs-Parameter, insbesondere für den ersten Bodendruckverteilungs-Parameter und/oder für den zweiten Bodendruckverteilungs-Parameter, ein oder mehrere Bodendruckverteilungs-Parameter-Datensätze und/oder ein oder mehrere Regressionsparameter-Datensätze ermittelt, insbesondere jeweils für jeden Regressionsparameter eines Bodendruckverteilungs-Parameters, wobei dazu der jeweilige Bodendruckverteilungs-Parameter und/oder der jeweilige Regressionsparameter jeweils aus verschiedenen Bodendruckverteilungen ermittelt wird, die sich in Abhängigkeit von verschiedenen, definierten Belastungen des Reifens eingestellt haben oder erwartet werden, insbesondere in Abhängigkeit von verschiedenen Radlasten, Reifenfülldrücken und/oder Sturzwinkeln, und/oder für verschiedene Reifen mit unterschiedlichen Reifeneigenschaften.In a further advantageous embodiment of a method according to the invention according to the second aspect of the present invention, in particular in a further development, one or more soil pressure distributions are used for at least one soil pressure distribution parameter, in particular for the first soil pressure distribution parameter and / or for the second soil pressure distribution parameter Parameter data sets and / or one or more regression parameter data sets are determined, in particular for each regression parameter of a soil pressure distribution parameter, the respective soil pressure distribution parameter and / or the respective regression parameter being determined from different soil pressure distributions that are dependent on have set or are expected to have different, defined loads on the tire, in particular as a function of different wheel loads, tire inflation pressures and / or camber angles, and / or for different tires with differing fine tire properties.
Hierdurch kann, insbesondere auf einfache Art und Weise, für jeden Bodendruckverteilungs-Parameter jeweils eine entsprechende Schar von Parametern aus Bodendruckverteilungen bei unterschiedlichen, definierten Belastungen und/oder für unterschiedliche Reifenzustände und/oder Reifeneigenschaften ermittelt werden.This makes it possible, in particular in a simple manner, to determine a corresponding set of parameters from soil pressure distributions at different, defined loads and / or for different tire conditions and / or tire properties for each soil pressure distribution parameter.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, werden die Bodendruckverteilungsparameter A(ŷLR) und B(ŷLR) für jeden der vorher beschriebenen Abschnitte bestimmt, wobei sich dadurch für jeden der Abschnitte eine Reihe von Parametern bzw. mehrere Datensätze von Parametern ergeben. Für die Reifenaufstandsfläche ergeben sich dann entsprechend der Anzahl n der Abschnitte n Reihen von Parametern bzw. n mal mehrere Datensätze von Parametern.In a particularly advantageous embodiment of a method according to the invention according to the second aspect of the present invention, in particular in a further development, the soil pressure distribution parameters A (ŷ LR ) and B (ŷ LR ) are determined for each of the sections described above result in a series of parameters or several data sets of parameters. Depending on the number n of sections, n rows of parameters or n times several data sets of parameters then result for the tire contact area.
Hierdurch lässt sich auf einfache Weise eine Parametrisierung der Bodendruckverteilungsfunktion in Abhängigkeit von verschiedenen Radlasten, Reifenfülldrücken und/oder Sturzwinkeln, und/oder für verschiedene Reifen mit unterschiedlichen Reifeneigenschaften erreichen. Infolgedessen kann die Anzahl der Anwendungsmöglichkeiten der Bodendruckverteilungsfunktion, in welchen durch diese eine sich einstellende Reifenaufstandsflächen-Umfangskontur mit ausreichender Genauigkeit beschreibbar ist, erhöht werden. Insbesondere wenn einer oder mehrere der Parameter in Abhängigkeit von verschiedenen Sturzwinkeln bzw. für verschiedene Sturzwinkel ermittelt werden, eröffnet dies die Möglichkeit, eine geeignet gewählte Bodendruckverteilungsfunktion vorausgesetzt, beispielsweise wie eine gemäß dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung definierte Bodendruckverteilungsfunktion, auch beim Lenken im Stand und/oder beim Rangieren eine sich einstellende Bodendruckverteilungsfunktion zuverlässig und mit einer hohen Genauigkeit zu beschreiben bzw. vorherzusagen.This allows the ground pressure distribution function to be parameterized in a simple manner as a function of different wheel loads, tire inflation pressures and / or camber angles, and / or for different tires with different tire properties. As a result, the number of possible applications of the ground pressure distribution function, in which a tire contact patch circumferential contour that is established can be described with sufficient accuracy by this function, can be increased. In particular, if one or more of the parameters are determined as a function of different camber angles or for different camber angles, this opens up the possibility of a suitably selected ground pressure distribution function, for example like a ground pressure distribution function defined according to the sixth aspect of the present invention, even when steering while standing and / or to describe or predict an established ground pressure distribution function reliably and with a high degree of accuracy when maneuvering.
ZUM DRITTEN ASPEKTON THE THIRD ASPECT
Ein computerimplementiertes Verfahren gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung, insbesondere ein Simulationsverfahren, zum Ermitteln, insbesondere zum Vorhersagen, einer Ausdehnung einer sich einstellenden Reifenaufstandsfläche eines definiert belasteten Reifens, vorzugsweise eines sich auf einem ebenen Untergrund abstützenden Reifens, insbesondere eines auf einer Felge montierten Reifens, insbesondere zum Ermitteln einer sich beim Lenken im Stand und/oder beim Rangieren einstellenden Reifenaufstandsfläche, vorzugsweise in Abhängigkeit einer Belastung des Reifens, insbesondere ferner in Abhängigkeit von einem Reifenzustand und/oder einer oder mehrerer Reifeneigenschaften, ist dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Umfangskontur-Parameter der verwendeten Umfangskonturfunktion durch ein erfindungsgemäßes Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ermittelt wird oder worden ist, wobei besonders bevorzugt sämtliche Umfangskontur-Parameter der Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion mittels dieses Verfahrens ermittelt werden oder ermittelt worden sind. Dies ermöglicht eine effiziente Parameteridentifikation und eine besonders gute, insbesondere genaue Beschreibung bzw. Vorhersage der Ausdehnung der sich einstellenden Reifenaufstandsfläche.A computer-implemented method according to the third aspect of the present invention, in particular a simulation method, for determining, in particular for predicting, an expansion of a tire contact area of a defined loaded tire, preferably a tire supported on a flat surface, in particular a tire mounted on a rim , in particular for determining a tire contact area that occurs when steering while stationary and / or when maneuvering, preferably as a function of a load on the tire, in particular also as a function of a tire condition and / or one or more tire properties, is characterized in that at least one circumferential contour Parameters of the circumferential contour function used is or has been determined by a method according to the invention according to the first aspect of the invention, with particularly preferably all circumferential contour parameters of the tire contact area circumference ang contour function can be determined or have been determined by means of this method. This enables efficient Parameter identification and a particularly good, particularly precise description or prediction of the extent of the tire contact patch that is established.
Die Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion, mittels der die Ausdehnung einer Reifenaufstandsfläche ermittelt wird, ist dabei eine parametrisierte Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion, welche eine Umfangskontur der Reifenaufstandsfläche insbesondere mathematisch beschreibt, vorzugsweise in Abhängigkeit von einer Belastung des Reifens und insbesondere ferner in Abhängigkeit von einem Reifenzustand und/oder einer oder mehreren Reifeneigenschaften, wobei die Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion in Bezug auf ein Umfangskonturfunktion-Koordinatensystem mit einem Umfangskonturfunktion-Koordinatenursprung und durch wenigstens eine unabhängige Variable und wenigstens einen Umfangskontur-Parameter definiert ist.The tire contact area circumferential contour function, by means of which the extent of a tire contact area is determined, is a parameterized tire contact area circumferential contour function, which describes a circumferential contour of the tire contact area in particular mathematically, preferably as a function of a load on the tire and in particular also as a function of a tire condition and / or one or more tire properties, wherein the tire contact patch circumferential contour function is defined in relation to a circumferential contour function coordinate system with a circumferential contour function coordinate origin and by at least one independent variable and at least one circumferential contour parameter.
Unter dem Begriff „Ausdehnung der Reifenaufstandsfläche“ wird im Sinne der Erfindung die flächige Erstreckung der Reifenaufstandsfläche in der Fahrbahnebene verstanden, wobei sich die Reifenaufstandsfläche innerhalb einer zugehörigen Umfangskontur erstreckt bzw. durch die zugehörige Umfangskontur in ihrer Ausdehnung begrenzt ist.In the context of the invention, the term “extension of the tire contact area” is understood to mean the areal extent of the tire contact area in the road plane, the tire contact area extending within an associated circumferential contour or being limited in its extent by the associated circumferential contour.
Die zur Ermittlung der Ausdehnung der sich einstellenden Reifenaufstandsfläche verwendete Umfangskonturfunktion ist dabei besonders bevorzugt dazu geeignet, eine sich beim Rangieren (langsames Fahren und Lenken bis zu einem maximal möglichem Lenkeinschlag) und/oder eine sich beim Parkieren (Lenken im Stand bis zu maximal möglichem Lenkeinschlag), insbesondere eine sich bei einem stationären Parkiermanöver einstellende Umfangskontur zu beschreiben, vorzugsweise jeweils hinreichend genau sowohl für gebremstes Lenken (Lenken bei betätigter Bremse) als auch für ungebremstes Lenken (Lenken bei unbetätigter Bremse).The circumferential contour function used to determine the extent of the tire contact area that is established is particularly preferably suitable for maneuvering (slow driving and steering up to the maximum possible steering angle) and / or when parking (steering while standing up to the maximum possible steering angle ), in particular to describe a circumferential contour that occurs during a stationary parking maneuver, preferably with sufficient accuracy for both braked steering (steering when the brake is applied) and for unbraked steering (steering when the brake is not applied).
Je nach Rollanteil des Reifens unterscheiden sich die jeweils sich einstellenden Reifenaufstandsflächen und die in der Reifenaufstandsfläche entstehenden Reibkräfte in ihrer Größe. Da im Stand, insbesondere beim Parkieren im Stand, die Reifen nicht rollen können, sind die erzeugten Reibkräfte im Reifenlatsch hier am größten, vor allem wenn gebremst gelenkt wird. Somit stellt dieses Manöver in der Regel den Grenzfall der im Reifenlatsch auftretenden Lenkkräfte dar und die während dieses Manövers auftretenden im Reifenlatsch auftretenden Reifenkräfte, insbesondere die im Reifenlatsch auftretenden Reibkräfte, bilden eine wichtige Basis für die Auslegung einer oder mehrere Fahrzeugkomponenten wie beispielsweise eines Lenksystems.Depending on the rolling portion of the tire, the respective tire contact areas and the frictional forces arising in the tire contact area differ in size. Since the tires cannot roll when the vehicle is stationary, especially when parking while stationary, the frictional forces generated in the tire contact are greatest here, especially when steering is braked. Thus, this maneuver usually represents the borderline case of the steering forces occurring in the tire contact and the tire forces occurring during this maneuver, in particular the friction forces occurring in the tire contact, form an important basis for the design of one or more vehicle components such as a steering system.
Je genauer und präziser die Ausdehnung der sich einstellenden Reifenaufstandsfläche und die in dieser im Reifenlatsch auftretenden Reifenkräfte, insbesondere die im Reifenlatsch auftretenden Reibkräfte, vor allem beim Rangieren und/oder beim Parkieren ermittelt werden können, insbesondere vorhergesagt werden können, beispielsweise durch eine entsprechende Simulation, desto besser lässt sich eine bedarfsgerechte Auslegung realisieren, insbesondere eine besonders zielgenaue und möglichst wenig überdimensionierte Auslegung, d.h. eine Auslegung mit möglichst wenig, aber hinreichender Sicherheitsreserve. Mit einem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung lässt sich dies besonders gut erreichen, da sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine besonders gute und damit genaue mathematische Beschreibung der Umfangskontur einer sich einstellenden Reifenaufstandsfläche erreichen lässt, mit deren Hilfe sich wiederum eine besonders gute und damit genaue mathematische Beschreibung einer sich in der Reifenaufstandsfläche einstellenden Bodendruckverteilung ermitteln lässt und mittels dieser die entsprechenden Reifenkräfte.The more precisely and precisely the extent of the tire contact area that is established and the tire forces occurring in this in the tire contact area, in particular the friction forces occurring in the tire contact area, especially during maneuvering and / or parking, can be determined, in particular can be predicted, for example by a corresponding simulation, the better can a needs-based design be implemented, in particular a particularly targeted design that is as little oversized as possible, ie a design with as little as possible but sufficient safety reserve. This can be achieved particularly well with a method according to the invention in accordance with the third aspect of the invention, since the method according to the invention can achieve a particularly good and thus precise mathematical description of the circumferential contour of a tire contact patch that is being set, with the help of which, in turn, a particularly good and thus a precise mathematical description of a ground pressure distribution that is established in the tire contact area can be determined and, by means of this, the corresponding tire forces.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die verwendete Umfangskonturfunktion dabei dazu ausgebildet und geeignet ist, eine sich in Abhängigkeit von Sturzwinkeln von etwa -3°bis 9°, vorzugsweise von -5° und/oder bis zu 12°, einstellende Umfangskontur mit einer ausreichenden Genauigkeit zu beschreiben. Besonders bevorzugt ist die verwendete Umfangskonturfunktion derart gewählt, dass die sich einstellende Umfangskontur der Reifenaufstandsfläche auch über einen größeren Sturzwinkelbereich hinreichend genau mathematisch beschrieben werden kann.It is particularly advantageous if the circumferential contour function used is designed and suitable for setting a circumferential contour with sufficient accuracy as a function of camber angles of approximately -3 ° to 9 °, preferably -5 ° and / or up to 12 ° to describe. The circumferential contour function used is particularly preferably selected in such a way that the circumferential contour of the tire contact patch that is established can also be described mathematically with sufficient accuracy over a larger camber angle range.
Vorzugweise ist die zur Ermittlung der Ausdehnung der sich einstellenden Reifenaufstandsfläche verwendete Umfangskonturfunktion ferner derart gewählt bzw. insbesondere dazu geeignet, die sich einstellende Umfangskontur der Reifenaufstandsfläche bei befestigtem Untergrund zu beschreiben, beispielsweise für eine befestigte Straße wie eine asphaltierte Fahrbahn, insbesondere hinreichend genau, d.h. für einen Untergrund, welcher derart fest ist, dass der Reifen nicht einsinkt und nur die Lauffläche mit dem Untergrund eine Kontaktfläche ausbildet, nicht jedoch eine der Seitenwände bzw. -flanken des Reifens.The circumferential contour function used to determine the extent of the tire contact area that is established is also preferably selected or particularly suitable for describing the circumferential contour of the tire contact area that is established on paved ground, for example for a paved road such as an asphalt roadway, in particular with sufficient accuracy, ie for a ground which is so firm that the tire does not sink in and only the tread forms a contact surface with the ground, but not one of the sidewalls or sidewalls of the tire.
Vorzugweise ist die zur Ermittlung der Ausdehnung der sich einstellenden Reifenaufstandsfläche verwendete Umfangskonturfunktion ferner derart gewählt bzw. insbesondere dazu geeignet, die sich einstellende Ausdehnung der Reifenaufstandsfläche für einen Gürtelreifen, insbesondere für einen Reifen eines zweispurigen Fahrzeugs, insbesondere für einen Reifen eines Personenkraftwagens (PKW) hinreichend genau zu ermitteln.Preferably, the circumferential contour function used to determine the extent of the tire contact area that is established is also selected or particularly suitable for the extent of the tire contact area that is established to be sufficient for a radial tire, in particular for a tire of a two-lane vehicle, in particular for a tire of a passenger car to determine exactly.
Besonders bevorzugt ist die Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion, die verwendet wird, dabei insbesondere eine Umfangskonturfunktion, welche Umfangskontur der Reifenaufstandsfläche insbesondere mathematisch beschreibt, und zumindest abschnittsweise, insbesondere in einem Funktionsabschnitt
Für die Krümmungsparameter ni, mi gilt dabei insbesondere ni, mi ∈ R>0. In einer besonders vorteilhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens gilt jedoch ni, mi ∈ R>1.For the curvature parameters n i , m i , n i , m i ∈ R > 0 applies in particular. In a particularly advantageous embodiment of a method according to the invention, however, n i , m i ∈ R > 1 applies.
ZUM VIERTEN ASPEKTON THE FOURTH ASPECT
Ein computerimplementiertes Verfahren gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung, insbesondere ein Simulationsverfahren, zum Ermitteln, insbesondere zum Vorhersagen, einer Ausdehnung einer sich einstellenden Reifenaufstandsfläche eines definiert belasteten Reifens, vorzugsweise eines sich auf einem ebenen Untergrund abstützenden Reifens, insbesondere eines auf einer Felge montierten Reifens, insbesondere zum Ermitteln einer sich beim Lenken im Stand und/oder beim Rangieren einstellenden Reifenaufstandsfläche, vorzugsweise in Abhängigkeit von einer Belastung des Reifens, insbesondere ferner in Abhängigkeit von einem Reifenzustand und/oder einer oder mehrerer Reifeneigenschaften, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion, die verwendet wird, zumindest abschnittsweise, insbesondere in einem Funktionsabschnitt
Die Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion ist dabei, wie bei einem Verfahren gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine parametrisierte Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion, welche eine Umfangskontur der Reifenaufstandsfläche mathematisch beschreibt, vorzugsweise in Abhängigkeit von einer Belastung des Reifens und insbesondere ferner in Abhängigkeit von einem Reifenzustand und/oder einer oder mehreren Reifeneigenschaften, wobei die Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion in Bezug auf ein Umfangskonturfunktion-Koordinatensystem mit einem Umfangskonturfunktion-Koordinatenursprung und durch wenigstens eine unabhängige Variable und wenigstens einen Umfangskontur-Parameter definiert ist.The tire contact area circumferential contour function is, as in a method according to the third aspect of the present invention, a parameterized tire contact area circumferential contour function which mathematically describes a circumferential contour of the tire contact area, preferably as a function of a load on the tire and in particular also as a function of a tire condition and / or one or more tire properties, wherein the tire contact patch circumferential contour function is defined in relation to a circumferential contour function coordinate system with a circumferential contour function coordinate origin and by at least one independent variable and at least one circumferential contour parameter.
Für die Krümmungsparameter ni, mi gilt dabei insbesondere ni, mi ∈ R>0. In einer besonders vorteilhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens gilt jedoch ni, mi ∈ R>1.For the curvature parameters n i , m i , n i , m i ∈ R > 0 applies in particular. In a particularly advantageous embodiment of a method according to the invention, however, n i , m i ∈ R > 1 applies.
In einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß dem dritten oder vierten Aspekt der Erfindung wird wenigstens ein Umfangskontur-Parameter der Umfangskonturfunktion, die verwendet wird, durch ein erfindungsgemäßes Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ermittelt oder ist auf diese Weise ermittelt worden. Dies ermöglicht eine besonders einfache und ausreichend genaue mathematische Beschreibung der sich einstellenden Reifenaufstandsfläche.In a further, particularly advantageous embodiment of a method according to the third or fourth aspect of the invention, at least one circumferential contour parameter of the circumferential contour function that is used is determined by a method according to the invention according to the first aspect of the invention or has been determined in this way. This enables a particularly simple and sufficiently precise mathematical description of the tire contact patch that is established.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß dem dritten oder vierten Aspekt der Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, erfolgt das Ermitteln der Ausdehnung der sich einstellenden Reifenaufstandsfläche, indem mithilfe der verwendeten Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion eine Umfangskontur der Reifenaufstandsfläche ermittelt wird, wobei insbesondere die Koordinaten der die Umfangskontur repräsentieren Punkte einer Lauffläche des Reifens bestimmt werden, und/oder indem mithilfe der verwendeten Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion für eine Vielzahl ausgewählter Punkte einer Lauffläche des Reifens jeweils bestimmt wird, ob sich der ausgewählte Punkt innerhalb oder außerhalb der Umfangskontur der sich einstellenden Reifenaufstandsfläche befindet und damit innerhalb oder außerhalb von der Reifenaufstandsfläche. Dies ermöglicht die Ermittlung der Ausdehnung der Reifenaufstandsfläche, insbesondere die Ermittlung der Fläche, über welche sich die Reifenaufstandsfläche erstreckt, auf besonders einfache Art und Weise.In a further advantageous embodiment of a method according to the third or fourth aspect of the invention, in particular in a further development, the extent of the tire contact area that is established is determined by using the tire contact area circumferential contour function used to determine a circumferential contour of the tire contact area, in particular the coordinates of the the circumferential contour represent points of a tread of the tire are determined, and / or by using the tire contact area circumferential contour function used for a plurality of selected points of a tread of the tire is determined in each case whether the selected point is inside or outside the circumferential contour of the tire contact patch being established and thus inside or outside of the tire contact area. This enables the extent of the tire contact area to be determined, in particular to determine the area over which the tire contact area extends, in a particularly simple manner.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß dem dritten oder vierten Aspekt der Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, erfolgt das Bestimmen, ob sich ein ausgewählter Punkt einer Lauffläche des Reifens innerhalb oder außerhalb der sich einstellenden Reifenaufstandsfläche befindet, dabei, indem die folgenden Schritte durchgeführt werden:
- - Bestimmen der Koordinaten des ausgewählten Punktes in einem definierten Koordinatensystem,
- - gegebenenfalls Umrechnen der Koordinaten des ausgewählten Punktes in das Koordinatensystem, auf welches sich die definierte Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion bezieht, die zum Bestimmen, ob der ausgewählte Punkt der Lauffläche des Reifens innerhalb oder außerhalb einer Reifenaufstandsfläche liegt, verwendet wird, und
- - Prüfen mithilfe der verwendeten Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion, ob der ausgewählte Punkt innerhalb oder außerhalb der Reifenaufstandsfläche liegt,
wobei sich der ausgewählte Punkt innerhalb der sich einstellenden Reifenaufstandsfläche befindet, wenn die Bedingung Ui(xSE, ySE) ≤ 1 erfüllt ist, und
wobei sich der ausgewählte Punkt außerhalb der sich einstellenden Reifenaufstandsfläche befindet, wenn die Bedingung Ui(xSE, ySE) > 1 erfüllt ist.In a further advantageous embodiment of a method according to the third or fourth aspect of the invention, in particular in a further development, it is determined whether a selected point of a tread of the tire is inside or outside of the tire contact patch being established by performing the following steps will:
- - Determination of the coordinates of the selected point in a defined coordinate system,
- - if necessary, converting the coordinates of the selected point into the coordinate system to which the defined tire contact area circumferential contour function relates, which is used to determine whether the selected point of the tread of the tire is inside or outside a tire contact area, and
- - Check with the help of the tire contact patch circumferential contour function whether the selected point is inside or outside the tire contact patch,
wherein the selected point is located within the tire contact patch that is established if the condition U i (x SE , y SE ) 1 is met, and
wherein the selected point is located outside the tire contact patch that is being established if the condition U i (x SE , y SE )> 1 is met.
Das Prüfen, ob sich ein Punkt innerhalb oder außerhalb der resultierenden Reifenaufstandsfläche befindet, kann beispielsweise erfolgen, in dem die x- und y-Koordinaten des ausgewählten Punktes in die Formel
Alternativ kann das Prüfen, ob sich ein Punkt innerhalb oder außerhalb der resultierenden Reifenaufstandsfläche befindet, aber auch folgendermaßen erfolgen, insbesondere mit den Schritten:
- - Auswählen eines auf das Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion-Koordinatensystem bezogenen Koordinatenwerts des Punktes,
- - Ermitteln eines zugehörigen Umfangskonturwerts in Abhängigkeit von dem ausgewählten Koordinatenwert des Punktes mithilfe der definierten Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion mit Hilfe der Formel
- - Prüfen, ob der ausgewählte Punkt innerhalb oder außerhalb der Umfangskontur der Reifenaufstandsfläche liegt durch Vergleichen eines Betrags des ermittelten Umfangskonturwerts mit einem Betrag des anderen, nicht ausgewählten Koordinatenwerts des ausgewählten Punktes, wobei der Punkt innerhalb der Umfangskontur und damit innerhalb der Reifenaufstandsfläche liegt, wenn der Betrag des Koordinatenwerts kleiner ist als der Betrag des ermittelten Umfangskonturwerts ist.
- - Selecting a coordinate value of the point that is related to the tire contact patch circumferential contour function coordinate system,
- Determination of an associated circumferential contour value as a function of the selected coordinate value of the point with the aid of the defined tire contact area circumferential contour function with the aid of the formula
- - Check whether the selected point is inside or outside the circumferential contour of the tire contact patch by comparing an amount of the determined circumferential contour value with an amount of the other, unselected coordinate value of the selected point, the point being within the circumferential contour and thus within the tire contact patch when the The amount of the coordinate value is smaller than the amount of the determined circumferential contour value.
Beispielsweise kann die x-Koordinate eines zu prüfenden Puntkes ausgewählt werden und mit der x-Koordinate des Punktes die zugehörige y-Koordinate der Umfangskontur ermittelt werden, wobei die Formel dazu vorzugsweise zunächst nach
Alternativ kann auch die y-Koordinate eines zu prüfenden Punktes ausgewählt werden und für die y-Koordinate des Punktes die zugehörige x-Koordinate der Umfangskontur ermittelt werden, wobei die Formel dazu vorzugsweise zunächst nach
Die erstgenannte Variante, bei welcher die x- und y-Koordinaten des betreffenden Punktes in die Formel
Besonders bevorzugt wird das Ergebnis, ob ein ausgewählter Punkt innerhalb oder außerhalb der Reifenaufstandsfläche liegt, als ein dem ausgewählten Punkt zugeordneter Ausgabewert zwischengespeichert oder gespeichert und/oder ausgegeben, insbesondere als ein charakteristischer Eigenschaftswert des Punktes. Dies ermöglicht eine einfache und ressourcenschonende Weiterverwendung des Ergebnisses bzw. der sich daraus ergebenden Information, insbesondere beispielsweise eine ressourcenschonende Berechnung von in der Reifenaufstandsfläche wirkenden Reifenkräften, da für diese nur die an Punkten innerhalb der Reifenaufstandsfläche wirkenden Kräfte relevant sind.The result, whether a selected point is inside or outside the tire contact patch, is particularly preferably cached or stored and / or output as an output value assigned to the selected point, in particular as a characteristic property value of the point. This enables a simple and resource-saving further use of the result or the information resulting therefrom, in particular, for example, a resource-saving calculation of tire forces acting in the tire contact patch, since only the forces acting at points within the tire contact patch are relevant for these.
Bevorzugt werden nacheinander mehrere Punkte der Lauffläche ausgewählt und dahingehend geprüft, ob sie innerhalb oder außerhalb der Reifenaufstandsfläche liegen, insbesondere so viele Punkte, dass mit ausreichender Genauigkeit die Umfangskontur und/oder die Ausdehnung der Reifenaufstandsfläche bestimmt ist, wobei die Lauffläche dazu vorzugsweise mittels eines definierten Rasters unterteilt wird, vorzugsweise gleichmäßig, und die ausgewählten Punkte insbesondere Rasterpunkte dieses Rasters sind. Über die Auflösung des Raster bzw. die Rastereinteilung kann die Genauigkeit, mit der die Parameter für die Umfangskontur ermittelt werden können und damit die Genauigkeit der Umfangskonturfunktion, die ermittelt wird, beeinflusst werden, insbesondere positiv.Preferably, several points of the tread are selected one after the other and checked to determine whether they are inside or outside the tire contact area, in particular so many points that the circumferential contour and / or the extent of the tire contact area is determined with sufficient accuracy, the tread preferably by means of a defined one Grid is divided, preferably evenly, and the selected points are in particular grid points of this grid. About the Resolution of the grid or the grid division can influence the accuracy with which the parameters for the circumferential contour can be determined and thus the accuracy of the circumferential contour function that is determined, in particular positively.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß dem dritten oder vierten Aspekt der Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, wird die Ausdehnung der sich einstellenden Reifenaufstandsfläche dabei in Bezug auf ein definiertes, rechtshändiges, kartesisches, latschfestes Latsch-Koordinatensystem ermittelt, dessen Koordinatenursprung in einem Latsch-Referenzpunkt
Die verwendete Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion ist dabei vorzugsweise eine stetige und geschlossene Funktion und insbesondere symmetrisch zu einer sich in Reifenquerrichtung erstreckenden Symmetrieachse.The tire contact area circumferential contour function used is preferably a continuous and closed function and, in particular, symmetrical to an axis of symmetry extending in the transverse direction of the tire.
Weiter bevorzugt ist die verwendete Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion dabei aus mehreren Teilfunktionen zusammengesetzt, d.h. sie weist vorzugsweise mehrere Funktionsabschnitte
Vorzugweise beschreibt die erste Teilfunktion dabei, bezogen auf das Umfangskonturfunktions- bzw. Superellipsen-Koordinatensystem
Die zweite Teilfunktion beschreibt bevorzugt, bezogen auf das Umfangskonturfunktions- bzw. Superellipsen-Koordinatensystem
Besonders bevorzugt sind jedoch beide Teilfunktionen dabei insbesondere jeweils symmetrisch zu einer sich in Reifenquerrichtung erstreckenden Symmetrieachse. Besonders bevorzugt ist wenigsten eine der beiden Teilfunktionen der Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion durch eine 4-parametrige Superellipse definiert. Mit einer derartigen Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion lässt sich die Ausdehnung der sich einstellenden Reifenaufstandsfläche besonders einfach aber dennoch vorteilhaft und genau beschreiben, auch in Abhängigkeit von einer Belastung des Reifens, einem Reifenzustand und einer oder mehreren Reifeneigenschaften.However, both sub-functions are particularly preferred, in particular, each symmetrically to an axis of symmetry extending in the transverse direction of the tire. At least one of the two partial functions of the tire contact patch circumferential contour function is particularly preferably defined by a 4-parametric superellipse. With such a tire contact area circumferential contour function, the extent of the tire contact area that is established can be particularly simple, but nevertheless advantageously and precisely describe, also as a function of a load on the tire, a tire condition and one or more tire properties.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß dem dritten oder vierten Aspekt der Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, ist die Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion, die zur Bestimmung der Reifenaufstandsfläche verwendet wird, aus einer ersten Teilfunktion und einer zweiten Teilfunktion zusammengesetzt, wobei die erste Teilfunktion und die zweite Teilfunktion jeweils durch eine Hälfte einer 4-parametrigen Superellipse definiert sind, wobei die Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion insbesondere definiert ist durch:
und mit
wobei die Indizes 12 die erste Teilfunktion indizieren, welche die Umfangskontur in einem ersten Quadranten und in einem zweiten Quadranten des Superellipsen-Koordinatensystems
and with
wherein the
Durch Auflösen der Gleichungen ergibt sich jeweils
In einer Weiterbildung kann dabei wenigstens ein Umfangskonturwert insbesondere in Abhängigkeit von einer Belastung des Reifens, beispielsweise in Abhängigkeit von einer Radlast und/oder einem Sturzwinkel, und/oder in Abhängigkeit von einem Reifenzustand (bspw. einem Reifenfülldruck) und/oder einer oder mehrerer Reifeneigenschaften bestimmt werden (bspw. einer Reifengröße oder dergleichen), wobei dazu insbesondere eine Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion verwendet wird, welche die Umfangskontur einer Reifenaufstandsfläche vorzugsweise in Abhängigkeit von einer oder mehreren dieser vorgenannten Einflussgrößen beschreibt. In a further development, at least one circumferential contour value can be particularly dependent on a load on the tire, for example depending on a wheel load and / or a camber angle, and / or depending on a tire condition (e.g. a tire inflation pressure) and / or one or more tire properties can be determined (e.g. a tire size or the like), a tire contact area circumferential contour function being used for this purpose, which describes the circumferential contour of a tire contact area preferably as a function of one or more of these aforementioned influencing variables.
Daher ist in einer weiteren vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß dem dritten oder vierten Aspekt der Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, die Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion besonders bevorzugt eine zumindest abschnittsweise von zumindest einer definierten Reifeneigenschaft, einer Radlast, einem Reifenfülldruck und/oder einem Sturzwinkel abhängige Funktion, wobei dazu vorzugsweise wenigstens ein die Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion definierender Umfangskontur-Parameter als ein von zumindest einer definierten Reifeneigenschaft, einer Radlast, einem Reifenfülldruck und/oder einem Sturzwinkel abhängiger Umfangskontur-Parameter hinterlegt ist oder in Abhängigkeit von zumindest einer definierten Reifeneigenschaft, einer Radlast, einem Reifenfülldruck und/oder einem Sturzwinkel bestimmt wird, wobei vorzugsweise gilt:
Hierdurch ergibt sich eine Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion, die von zumindest einer definierten Reifeneigenschaft, einer Radlast, einem Reifenfülldruck und/oder einem Sturzwinkel abhängig ist. Infolgedessen kann die Reifenaufstandsfläche somit in Abhängigkeit von zumindest einer definierten Reifeneigenschaft, einer Radlast, einem Reifenfülldruck und/oder einem Sturzwinkel bestimmt werden.This results in a tire contact area circumferential contour function which is dependent on at least one defined tire property, a wheel load, a tire inflation pressure and / or a camber angle. As a result, the tire contact patch can thus be determined as a function of at least one defined tire property, a wheel load, a tire inflation pressure and / or a camber angle.
Eine definierte Reifeneigenschaft kann beispielsweise eine Reifenbreite, ein Seitenverhältnis, ein Lastindex, ein Geschwindigkeitsindex, ein Reifendurchmesser (in Zoll), eine Reifensteifigkeitsgröße, eine Profilkenngröße oder dergleichen sein.A defined tire property can be, for example, a tire width, an aspect ratio, a load index, a speed index, a tire diameter (in inches), a tire stiffness variable, a profile parameter or the like.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß dem dritten oder vierten Aspekt der Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, umfasst das Verfahren dazu bevorzugt einen oder mehrere Schritte, mit denen wenigstens ein Umfangskontur-Parameter der Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion in Abhängigkeit von zumindest einer vorgegebenen definierten Reifeneigenschaft, einer vorgegebenen Radlast, einem vorgegebenen Reifenfülldruck und/oder einem vorgegebenen Sturzwinkel bestimmt wird, wobei dies insbesondere vor dem Bestimmen wenigstens eines Umfangskonturwerts durchgeführt wird, insbesondere einmalig zu Beginn, beispielsweise in dem ein Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung durchgeführt wird.In a further advantageous embodiment of a method according to the third or fourth aspect of the invention, in particular in a further development, the method preferably comprises one or more steps with which at least one circumferential contour parameter of the tire contact patch circumferential contour function as a function of at least one predefined defined tire property , a predetermined wheel load, a predetermined tire inflation pressure and / or a predetermined camber angle is determined, this being carried out in particular before determining at least one circumferential contour value, in particular once at the beginning, for example in which a method according to the first aspect of the invention is carried out.
Dies ermöglicht anschließend das Ermitteln bzw. Vorhersagen der sich jeweils einstellenden Reifenaufstandsfläche für verschiedene Randbedingungen bzw. in Abhängigkeit der verschiedenen vorgenannten Fälle.This then makes it possible to determine or predict the tire contact patch that is established in each case for various boundary conditions or as a function of the various aforementioned cases.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß dem dritten oder vierten Aspekt der Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, wird bei einer Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders bevorzugt wenigstens ein Umfangskontur-Parameter der Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion, insbesondere sämtliche Umfangskontur-Parameter der Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion, mithilfe eines hinterlegten, zugehörigen künstlichen neuronalen Netzes bestimmt oder ist auf diese Weise bestimmt worden, vorzugsweise mithilfe eines künstlichen neuronalen Netzes, das zwei Schichten aufweist, insbesondere eine verdeckte Schicht und eine Ausgabeschicht, wobei das hinterlegte, künstliche neuronale Netze insbesondere mithilfe von Umfangskontur-Parameter-Datensätzen trainiert worden ist, vorzugsweise mithilfe von mehreren Umfangskontur-Parameter-Datensätzen, die aus Reifenaufstandsflächen-Abdrücken ermittelt worden sind, die für verschiedene Reifen mit unterschiedlichen Reifeneigenschaften in Abhängigkeit von Radlast, Reifenfülldruck und/oder Sturzwinkel vorzugsweise real erfasst worden sind, insbesondere mithilfe einer Bilddatenanalyse aus real erfassten Reifenaufstandsflächen-Abdrücken.In a further advantageous embodiment of a method according to the third or fourth aspect of the invention, in particular in a further development, when the method according to the invention is carried out Method particularly preferably at least one circumferential contour parameter of the tire contact area circumferential contour function, in particular all circumferential contour parameters of the tire contact area circumferential contour function, is determined with the aid of a stored, associated artificial neural network or has been determined in this way, preferably with the aid of an artificial neural network that has two layers has, in particular a hidden layer and an output layer, wherein the stored, artificial neural network has been trained in particular with the aid of circumferential contour parameter data sets, preferably with the aid of several circumferential contour parameter data sets that have been determined from tire footprint imprints that are used for different tires with different tire properties depending on the wheel load, tire inflation pressure and / or camber angle have preferably been recorded in real life, in particular with the aid of image data analysis from real recorded travel footprints.
Eingangsgrößen des künstlichen neuronalen Netztes sind dabei vorzugsweise wenigstens eine Reifeneigenschaft (Reifendimension (Reifenbreite, Seitenverhältnis, Reifendurchmesser), Lastindex), eine auf den Reifen wirkende Radlast, ein Reifenfülldruck und/oder ein Sturzwinkel.Input variables of the artificial neural network are preferably at least one tire property (tire dimension (tire width, aspect ratio, tire diameter), load index), a wheel load acting on the tire, a tire inflation pressure and / or a camber angle.
Ausgangsgrößen des künstlichen neuronalen Netztes sind insbesondere die Umfangskontur-Parameter ai, bi, ni, mi der jeweiligen Funktionsabschnitte der zugehörigen Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion sowie gegebenenfalls ein oder mehrere Koordinatentransformations-Parameter, insbesondere der Koordinatentransformationsvektor
Das reale Erfassen entsprechender Umfangskontur-Parameter-Datensätze, die zum Trainieren des künstlichen neuronalen Netzes verwendet werden können, kann beispielsweise mithilfe von Druckmessungen mithilfe einer entsprechenden Druckmessplatte oder mithilfe eines Farbabdrucks, wie es aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt ist, in der Reifenaufstandsfläche für verschiedene Belastungen, Reifenzustände und/oder Reifeneigenschaften erfolgen, wobei sich aus der jeweils resultierenden Druckverteilung bzw. dem jeweils resultierenden Reifenaufstandsflächen-(Farb-)abdrucks jeweils die resultierende Umfangskontur ermitteln lässt. Auf diese Weise lassen sich für verschiedene Einflussgrößen wie Radlasten, Sturzwinkel, Reifenfülldrücke und Reifengrößen etc. jeweils entsprechende Umfangskontur-Parameter-Datensätze für die Umfangskonturfunktion bestimmen. Mit diesen kann dann insbesondere ein neuronales Netz trainiert werden, um auch für Zustände, für welche keine reale Umfangskontur erfasst worden ist, die entsprechenden Umfangskontur-Parameter zur Ermittlung, insbesondere zur Vorhersage, der sich einstellenden Umfangskontur für diesem Zustand bereitzustellen und die Umfangskontur berechnen zu können.The real recording of corresponding circumferential contour parameter data sets that can be used to train the artificial neural network can be done, for example, with the help of pressure measurements with the help of a corresponding pressure measuring plate or with the help of a color print, as is fundamentally known from the prior art, in the tire contact area for different loads, tire conditions and / or tire properties take place, whereby the resulting circumferential contour can be determined from the respectively resulting pressure distribution or the respectively resulting tire contact area (color) imprint. In this way, corresponding circumferential contour parameter data sets for the circumferential contour function can be determined for various influencing variables such as wheel loads, camber angles, tire inflation pressures and tire sizes, etc. With these, a neural network can be trained in order to provide the corresponding circumferential contour parameters for determining, in particular for predicting, the circumferential contour for this state and to calculate the circumferential contour even for states for which no real circumferential contour has been recorded can.
Vorzugsweise wird zur Ermittlung wenigstens eines Umfangskontur-Parameters auf Reifenaufstandsflächen-Abdrücke zurückgegriffen, welche in einer Geradeausstellung des Reifens real erfasst worden sind, vorzugsweise jeweils bei unterschiedlichen Sturzwinkeln, Radlasten, Reifenfülldrücken und für unterschiedliche Reifen. Es können aber auch Reifenaufstandsflächen-Abdrücke verwendet werden, welche bei einem definierten Lenkwinkel erfasst worden sind oder in Abhängigkeit von einem definierten Lenkwinkel ermittelt worden sind.Preferably, to determine at least one circumferential contour parameter, use is made of tire footprint imprints which have actually been recorded in a straight-ahead position of the tire, preferably in each case at different camber angles, wheel loads, tire inflation pressures and for different tires. However, tire footprint imprints can also be used which have been recorded at a defined steering angle or have been determined as a function of a defined steering angle.
Statt auf real erfasste Reifenaufstandsflächen-Abdrücke zurückzugreifen ist grundsätzlich allerdings auch denkbar, per Simulation erzeugte Reifenaufstandsflächen-Abdrücke zur Identifikation der Umfangskonturfunktions-Parameter zu verwenden, d.h. rechnerisch erzeugte Reifenabdrücke, z.B. einen mittels eines physikalischen Reifenmodells generierten Abdruck oder einen mittels FEM-Analyse berechneten Abdrucks. Dies hat den Vorteil, dass in der Regel mehr Datensätze zur Verfügung stehen bzw. diese einfacher und kostengünstiger erzeugt werden können.Instead of using actually recorded tire footprint imprints, it is basically also conceivable to use tire footprint imprints generated by simulation to identify the circumferential contour function parameters, i.e. computer generated tire imprints, e.g. an imprint generated by means of a physical tire model or an imprint calculated by means of FEM analysis . This has the advantage that, as a rule, more data records are available or these can be generated more easily and more cost-effectively.
Alternativ zur Verwendung eines künstlichen neuronalen Netzes können ein oder mehrere Parameter der Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion auch mittels eines oder mehrerer, anderer maschineller Lernverfahren ermittelt werden, und/oder, indem für den jeweiligen Parameter, falls jeweils ein zugehöriger, fester Parameterwert hinterlegt ist, insbesondere in Form eines Kennfelds oder dergleichen, der jeweils zugehörige Parameterwert ausgelesen wird, wobei insbesondere wenigstens ein hinterlegter Parameter der Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion mithilfe einer Bilddatenanalyse aus real erfassten Reifenaufstandsflächen-Abdrücken ermittelt worden ist, insbesondere aus Reifenaufstandsflächen-Abdrücken, die für verschiedene Reifen in Abhängigkeit von Radlast, Reifenfülldruck und/oder Sturzwinkel real erfasst worden sind.As an alternative to using an artificial neural network, one or more parameters of the tire contact patch circumferential contour function can also be determined by means of one or more other machine learning methods and / or by storing an associated, fixed parameter value for the respective parameter, in particular in In the form of a characteristic field or the like, the respective associated parameter value is read out, with in particular at least one stored parameter of the tire contact area circumference function having been determined with the help of image data analysis from actually recorded tire contact area imprints, in particular from tire contact area imprints that are available for different tires as a function of the wheel load , Tire pressure and / or camber angle have actually been recorded.
Alternativ können ein oder mehrere Parameter der Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion auch ermittelt werden, indem der jeweilige Parameter jeweils mithilfe einer zugehörigen, hinterlegten Regressionsfunktion ermittelt wird, wobei insbesondere wenigstens eine Regressionsfunktion mithilfe einer Bilddatenanalyse aus real erfassten Reifenaufstandsflächen-Abdrücken ermittelt worden ist, insbesondere aus Reifenaufstandsflächen-Abdrücken, die für verschiedene Reifen in Abhängigkeit von Radlast, Reifenfülldruck und/oder Sturzwinkel real erfasst worden sind.Alternatively, one or more parameters of the tire contact patch circumferential contour function can also be determined by storing the respective parameter in each case with the aid of an associated one Regression function is determined, wherein in particular at least one regression function has been determined with the help of image data analysis from actually recorded tire contact area imprints, in particular from tire contact area imprints that have actually been recorded for different tires as a function of wheel load, tire inflation pressure and / or camber angle.
Alternativ oder zusätzlich können ein oder mehrere Parameter der Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion auch mithilfe einer oder mehrerer Inter- und/oder Extrapolationen ermittelt werden, beispielsweise mithilfe eines hinterlegten Kennfeldes oder dergleichen, und/oder mithilfe eines oder mehrerer, anderer maschineller Lernverfahren. Ein künstliches neuronales Netz weist jedoch die größte Flexibilität auf und ermöglicht in besonders vielen Fällen eine genaue Ermittlung der Ausdehnung der sich einstellenden Reifenaufstandsfläche bzw. deren Umfangskontur.Alternatively or additionally, one or more parameters of the tire contact patch circumferential contour function can also be determined with the aid of one or more interpolations and / or extrapolations, for example with the aid of a stored characteristic map or the like, and / or with the aid of one or more other machine learning methods. An artificial neural network, however, has the greatest flexibility and, in particularly many cases, enables an exact determination of the extent of the tire contact patch that is established or its circumferential contour.
Besonders bevorzugt wird das Ergebnis, ob ein ausgewählter Punkt innerhalb oder außerhalb der Reifenaufstandsfläche liegt, als ein dem ausgewählten Punkt zugeordneter Ausgabewert zwischengespeichert oder gespeichert und/oder ausgegeben, insbesondere als ein charakteristischer Eigenschaftswert des Punktes. Ebenso kann vorzugsweise, insbesondere alternativ oder zusätzlich, wenigstens ein ermittelter Umfangskonturwert und/oder die ermittelte Umfangskonturfunktion zwischengespeichert oder gespeichert und/oder ausgegeben werden. Dies ermöglicht eine einfache und ressourcenschonende Weiterverwendung des Ergebnisses bzw. der sich daraus ergebenden Information, insbesondere beispielsweise eine ressourcenschonende Berechnung von in der Reifenaufstandsfläche wirkenden Reifenkräften, da für diese nur die an Punkten innerhalb der Reifenaufstandsfläche wirkenden Kräfte relevant sind.The result, whether a selected point is inside or outside the tire contact patch, is particularly preferably cached or stored and / or output as an output value assigned to the selected point, in particular as a characteristic property value of the point. Likewise, preferably, in particular alternatively or additionally, at least one determined circumferential contour value and / or the determined circumferential contour function can be temporarily stored or stored and / or output. This enables a simple and resource-saving further use of the result or the information resulting therefrom, in particular, for example, a resource-saving calculation of tire forces acting in the tire contact patch, since only the forces acting at points within the tire contact patch are relevant for these.
ZUM FÜNFTEN ASPEKTON THE FIFTH ASPECT
Ein computerimplementiertes Verfahren gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung, insbesondere ein Simulationsverfahren, zum Ermitteln, insbesondere zum Vorhersagen, einer sich in einer Reifenaufstandsfläche eines definiert belasteten Reifens einstellenden Bodendruckverteilung, insbesondere zum Ermitteln einer sich beim Lenken im Stand und/oder beim Rangieren in der Reifenaufstandsfläche einstellenden Bodendruckverteilung, vorzugsweise in Abhängigkeit der Belastung, insbesondere ferner in Abhängigkeit von einem Reifenzustand und/oder einer oder mehrerer Reifeneigenschaften, insbesondere für einen sich auf einem ebenen Untergrund abstützenden Reifen, vorzugsweise für einen auf einer Felge montierten Reifen, umfasst dabei die folgenden Schritte:
- - Auswählen definierter Punkte, die innerhalb der Reifenaufstandsfläche liegen,
- - Bestimmen der Koordinaten der ausgewählten Punkte in einem definierten Koordinatensystem,
- - gegebenenfalls Umrechnen der Koordinaten der ausgewählten Punktes in das Koordinatensystem, auf welches sich die definierte Bodendruckverteilungsfunktion bezieht, die zum Bestimmen der Bodendruckverteilung verwendet wird, und
- - Ermitteln eines zugehörigen Bodendruckwertes für jeden der ausgewählten Punkte mithilfe der definierten Bodendruckverteilungsfunktion.
- - Selecting defined points that lie within the tire contact area,
- - Determination of the coordinates of the selected points in a defined coordinate system,
- - if necessary, converting the coordinates of the selected point into the coordinate system to which the defined soil pressure distribution function relates, which is used to determine the soil pressure distribution, and
- - Determination of an associated ground pressure value for each of the selected points using the defined ground pressure distribution function.
Die Bodendruckverteilung wird dabei mithilfe einer definierten Bodendruckverteilungsfunktion ermittelt, welche die Bodendruckverteilung in der Reifenaufstandsfläche des Reifens beschreibt, vorzugsweise in Abhängigkeit von einer Belastung des Reifens und insbesondere ferner in Abhängigkeit von einem Reifenzustand und/oder einer oder mehreren Reifeneigenschaften, wobei die Bodendruckverteilungsfunktion, die zur Ermittlung der Bodendruckverteilung in der Reifenaufstandsfläche verwendet wird, eine parametrisierte Bodendruckverteilungsfunktion ist, die in Bezug auf ein Reifenlatsch-Koordinatensystems
Das Verfahren gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Bodendruckverteilungs-Parameter durch ein erfindungsgemäßes Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ermittelt wird oder ermittelt worden ist.The method according to the fifth aspect of the present invention is characterized in that at least one soil pressure distribution parameter is determined or has been determined by a method according to the invention according to the second aspect of the invention.
Hierdurch lässt sich die Bodendruckverteilung, insbesondere wenigstens ein Bodendruck-Parameter, besonders einfach und vorteilhaft ermitteln. Ferner kann mit einem solchen Verfahren die Bodendruckverteilung außerdem effizient bestimmt werden, da nur für Punkte innerhalb der Reifenaufstandsfläche die Bodendruckwerte ermittelt werden. In einigen Fällen kann es vorteilhaft sein, die Bodendruckwerte in der Reifenaufstandsfläche insbesondere nur für benötigte und/oder bestimmte und/oder nur für definiert ausgewählte Punkte zu ermitteln, auch mit unterschiedlicher Dichte bzw. Auflösung für verschiedene Bereiche der Reifenaufstandsfläche.This allows the soil pressure distribution, in particular at least one soil pressure parameter, to be determined in a particularly simple and advantageous manner. Furthermore, with such a method, the ground pressure distribution can also be determined efficiently, since the ground pressure values are only determined for points within the tire contact patch. In some cases, it can be advantageous to use the ground pressure values in the tire contact patch in particular only for required and / or specific and / or only for selected ones in a defined manner To determine points, also with different densities or resolutions for different areas of the tire contact patch.
In einer vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Bodendruckverteilungsfunktion, die zur Ermittlung der Bodendruckverteilung in der Reifenaufstandsfläche verwendet wird, dabei insbesondere definiert durch:
Besonders bevorzugt gilt insbesondere A(ŷLR)>0 und/oder B(ŷLR)>0 und/oder Nx (yLR)LR)>0 .Particularly preferably, A (ŷ LR) > 0 and / or B (ŷ LR )> 0 and / or N x (y LR ) LR )> 0 applies in particular.
Eine derartige Bodendruckverteilungsfunktion ermöglicht grundsätzlich, insbesondere über eine (auch nur einmalige) Anpassung der Parameterfunktionen A(ŷLR) und B(ŷLR) das Ermitteln, insbesondere das Vorhersagen, einer sich in Abhängigkeit von mehreren Einflussgrößen einstellenden Bodendruckverteilung, insbesondere einer sich in Abhängigkeit von zumindest einer Reifeneigenschaft, einer Radlast, einem Reifenfülldruck und/oder einem Sturzwinkel einstellenden Bodendruckverteilung, insbesondere eines auf einer Felge montierten Reifens.Such a soil pressure distribution function basically enables, in particular via a (even one-time) adaptation of the parameter functions A (ŷ LR ) and B (ŷ LR ), to determine, in particular to predict, a soil pressure distribution that is established as a function of several influencing variables, in particular one that is dependent on one another of at least one tire property, a wheel load, a tire inflation pressure and / or a camber angle setting ground pressure distribution, in particular a tire mounted on a rim.
Besonders bevorzugt wird für wenigstens einen Punkt innerhalb der Reifenaufstandsfläche ein Bodendruckwert als ein dem ausgewählten Punkt zugeordneter Ausgabewert zwischengespeichert oder gespeichert und/oder ausgegeben, insbesondere als ein charakteristischer Eigenschaftswert des Punktes. Ebenso kann wenigstens ein ermittelter Bodendruckwert und/oder die ermittelte Bodendruckverteilungsfunktion zwischengespeichert oder gespeichert und/oder ausgegeben werden. Dies ermöglicht eine einfache und ressourcenschonende Weiterverwendung des Ergebnisses bzw. der sich daraus ergebenden Information, insbesondere beispielsweise eine ressourcenschonende Berechnung von in der Reifenaufstandsfläche wirkenden Reifenkräften.Particularly preferably, a ground pressure value is temporarily stored or stored and / or output for at least one point within the tire contact patch as an output value assigned to the selected point, in particular as a characteristic property value of the point. Likewise, at least one determined ground pressure value and / or the determined ground pressure distribution function can be temporarily stored or stored and / or output. This enables a simple and resource-saving further use of the result or the information resulting therefrom, in particular, for example, a resource-saving calculation of tire forces acting in the tire contact patch.
ZUM SECHSTEN ASPEKTTO THE SIXTH ASPECT
Ein computerimplementiertes Verfahren gemäß dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung, insbesondere ein Simulationsverfahren, zum Ermitteln, insbesondere zum Vorhersagen, einer sich in einer Reifenaufstandsfläche eines definiert belasteten Reifens einstellenden Bodendruckverteilung, insbesondere zum Ermitteln einer sich beim Lenken im Stand und/oder beim Rangieren in der Reifenaufstandsfläche einstellenden Bodendruckverteilung, vorzugsweise in Abhängigkeit von einem Reifenzustand und/oder einer oder mehrerer Reifeneigenschaften, insbesondere eines sich auf einem ebenen Untergrund abstützenden Reifens, auf eines auf einer Felge montierten Reifens, umfasst die folgenden Schritte:
- - Auswählen definierter Punkte, die innerhalb der Reifenaufstandsfläche liegen,
- - Bestimmen der Koordinaten der ausgewählten Punkte in einem definierten Koordinatensystem,
- - gegebenenfalls Umrechnen der Koordinaten der ausgewählten Punktes in das Koordinatensystem, auf welches sich die definierte Bodendruckverteilungsfunktion bezieht, die zum Bestimmen der Bodendruckverteilung verwendet wird, und
- - Ermitteln eines zugehörigen Bodendruckwertes für jeden der ausgewählten Punkte mithilfe der definierten Bodendruckverteilungsfunktion.
- - Selecting defined points that lie within the tire contact area,
- - Determination of the coordinates of the selected points in a defined coordinate system,
- - if necessary, converting the coordinates of the selected point into the coordinate system to which the defined soil pressure distribution function relates, which is used to determine the soil pressure distribution, and
- - Determination of an associated ground pressure value for each of the selected points using the defined ground pressure distribution function.
Die Bodendruckverteilung wird dabei und wie bei dem vorbeschriebenen Verfahren gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung mithilfe einer definierten Bodendruckverteilungsfunktion ermittelt, welche die Bodendruckverteilung in der Reifenaufstandsfläche des Reifens beschreibt, vorzugsweise in Abhängigkeit von einer Belastung des Reifens und insbesondere ferner in Abhängigkeit von einem Reifenzustand und/oder einer oder mehreren Reifeneigenschaften, wobei die Bodendruckverteilungsfunktion, die zur Ermittlung der Bodendruckverteilung in der Reifenaufstandsfläche verwendet wird, eine parametrisierte Bodendruckverteilungsfunktion ist, die in Bezug auf ein Reifenlatsch-Koordinatensystems
Das Verfahren gemäß dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Bodendruckverteilungsfunktion, die zur Ermittlung der Bodendruckverteilung in der Reifenaufstandsfläche verwendet wird, wie in einer vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß dem fünften Aspekt der Erfindung definiert ist durch:
Mit einer derartigen Bodendruckverteilungsfunktion lässt sich die Bodendruckverteilung in der Reifenaufstandsfläche besonders gut mathematisch beschreiben, insbesondere in Abhängigkeit von einer Belastung des Reifens und insbesondere ferner in Abhängigkeit von einem Reifenzustand und/oder einer oder mehreren Reifeneigenschaften, auch beim Lenken im Stand und/oder beim Rangieren.With such a ground pressure distribution function, the ground pressure distribution in the tire contact patch can be particularly well described mathematically, in particular as a function of the load on the tire and in particular also as a function of a tire condition and / or one or more tire properties, including when steering while stationary and / or when maneuvering .
Besonders bevorzugt wird wenigstens ein Bodendruckverteilungs-Parameter der Bodendruckverteilungsfunktion, insbesondere sämtliche Bodendruckverteilungs-Parameter der Bodendruckverteilungsfunktion, durch ein Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ermittelt oder ist durch ein derartiges Verfahren ermittelt worden.At least one soil pressure distribution parameter of the soil pressure distribution function, in particular all soil pressure distribution parameters of the soil pressure distribution function, is particularly preferably determined by a method according to the second aspect of the present invention or has been determined by such a method.
In einer vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß dem fünften und/oder sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, ist Nx(
Hierdurch lässt sich eine besonders gute Anpassung der Bodendruckverteilung an die verschiedenen Zustände und Lastfälle erreichen.In this way, a particularly good adaptation of the ground pressure distribution to the various states and load cases can be achieved.
In einer vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß dem fünften und/oder sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, ist Ny(
Hierdurch lässt sich eine besonders gute Anpassung der Bodendruckverteilung an die verschiedenen Zustände und Lastfälle erreichen.In this way, a particularly good adaptation of the ground pressure distribution to the various states and load cases can be achieved.
In einer vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß dem fünften und/oder sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, wird wenigstens eine Länge der Erstreckung der Reifenaufstandsfläche in x-Richtung und/oder in y-Richtung und/oder wenigstens einer der Schnittpunkte S1, S2, S3, S4, mittels der/dem wenigstens ein Abbildungsfunktionswert und/oder wenigstens ein Normierungsfunktionswert für die Ermittlung eines zugehörigen Bodendruckwertes bestimmt wird, mithilfe einer die Umfangskontur der zugehörigen Reifenaufstandsfläche näherungsweise beschreibenden Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion ermittelt, wobei bevorzugt wenigstens einer der Schnittpunkte S1, S2, S3, S4 mithilfe einer Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion ermittelt wird, wie sie in einem Verfahren zum Ermitteln einer Ausdehnung einer sich einstellenden Reifenaufstandsfläche eines definiert belasteten Reifens gemäß eines Verfahrens nach dem dritten oder vierten Aspekt verwendet wird.In an advantageous embodiment of a method according to the fifth and / or sixth aspect of the present invention, in particular in a further development, at least one length of the extension of the tire contact patch in the x-direction and / or in the y-direction and / or at least one of the intersection points S 1 , S 2 , S 3 , S 4 , by means of which at least one mapping function value and / or at least one normalization function value for the determination of an associated ground pressure value is determined, with the aid of a tire contact area circumferential contour function which approximately describes the circumferential contour of the associated tire contact area, whereby preferably at least one of the intersection points S 1 , S 2 , S 3 , S 4 is determined with the aid of a tire contact area circumferential contour function, as it is in a method for determining an expansion of a tire contact area of a tire subject to a defined load according to a method according to the third or much rth aspect is used.
Über die Wahl der Parameterfunktionen A(ŷLR) und B(ŷLR) lassen sich unterschiedliche Lastfälle und daraus resultierende Bodendruckverteilungen abbilden, insbesondere unterschiedliche Abhängigkeiten der Bodendruckverteilung in y-Richtung. Insbesondere ermöglicht dieser Ansatz die Abbildung eines Einflusses des Sturzwinkels, welcher insbesondere einen signifikanten Einfluss beim Rangieren und beim Lenken im Stand aufweist.By choosing the parameter functions A (ŷ LR ) and B (ŷ LR ), different load cases and the resulting soil pressure distributions can be mapped, in particular different dependencies of the soil pressure distribution in the y-direction. In particular, this approach enables the mapping of an influence of the camber angle, which in particular has a significant influence when maneuvering and steering while standing.
Wenigstens einer der Bodendruckverteilungs-Parameter A(ŷLR) und/oder B(ŷLR) ist dabei vorzugsweise jeweils eine Polynomfunktion, wobei der Skalierungsparameter A(ŷLR) insbesondere eine Skalierungsfunktion in Form eines Polynoms sechsten Grades ist, und wobei der Krümmungsparameter B(ŷLR) insbesondere eine Krümmungsfunktion in Form eines Polynoms zweiten Grades ist.At least one of the soil pressure distribution parameters A (ŷ LR ) and / or B (ŷ LR ) is preferably a polynomial function, the scaling parameter A (ŷ LR ) in particular being a scaling function in the form of a sixth degree polynomial, and the curvature parameter B (ŷ LR ) is in particular a curvature function in the form of a polynomial of the second degree.
Besonders bevorzugt ist die Skalierungsfunktion A(ŷLR), die den ersten Bodendruckverteilungs-Parameter A(ŷLR) definiert, dabei wie bereits im Zusammenhang mit einem Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung beschrieben definiert durch:
Die Krümmungsfunktion B(ŷLR) die den zweiten Bodendruckverteilungs-Parameter B(ŷLR) definiert, ist dabei wie bereits im Zusammenhang mit einem Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung beschrieben besonders bevorzugt definiert durch:
In einer besonders vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß dem fünften und/oder sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, ist die Bodendruckverteilungsfunktion dabei eine von zumindest einer definierten Reifeneigenschaft, einer Radlast, einem Reifenfülldruck und/oder einem Sturzwinkel abhängige Funktion, wobei dazu vorzugsweise wenigstens ein die Bodendruckverteilungsfunktion definierender Bodendruckverteilungs-Parameter und/oder ein diese definierender Regressionsparameter als ein von zumindest einer definierten Reifeneigenschaft, einer Radlast, einem Reifenfülldruck und/oder einem Sturzwinkel abhängiger Parameter hinterlegt ist oder in Abhängigkeit von zumindest einer definierten Reifeneigenschaft, einer Radlast, einem Reifenfülldruck und/oder einem Sturzwinkel ermittelt wird, vorzugsweise der erste Bodendruckverteilungs-Parameter A(ŷLR) und/oder der zweite Bodendruckverteilungs-Parameter B(ŷLR), wobei vorzugsweise gilt:
Hierdurch ergibt sich eine Bodendruckverteilungsfunktion, die von zumindest einer definierten Reifeneigenschaft, einer Radlast, einem Reifenfülldruck und/oder einem Sturzwinkel abhängig ist. Infolgedessen kann die Bodendruckverteilung somit in Abhängigkeit von zumindest einer definierten Reifeneigenschaft, einer Radlast, einem Reifenfülldruck und/oder einem Sturzwinkel bestimmt werden.This results in a ground pressure distribution function that is dependent on at least one defined tire property, a wheel load, a tire inflation pressure and / or a camber angle. As a result, the ground pressure distribution can thus be determined as a function of at least one defined tire property, a wheel load, a tire inflation pressure and / or a camber angle.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß dem fünften und/oder sechsten Aspekt der Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, umfasst das Verfahren dazu bevorzugt einen oder mehrere Schritte, mit denen wenigstens ein Bodendruckverteilungs-Parameter der Bodendruckverteilungsfunktion in Abhängigkeit von zumindest einer vorgegebenen definierten Reifeneigenschaft, einer vorgegebenen Radlast, einem vorgegebenen Reifenfülldruck und/oder einem vorgegebenen Sturzwinkel bestimmt wird, wobei dies insbesondere vor dem Bestimmen wenigstens eines Bodendruckwertes durchgeführt wird, insbesondere einmalig zu Beginn, beispielsweise in dem ein Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung durchgeführt wird.In a further advantageous embodiment of a method according to the fifth and / or sixth aspect of the invention, in particular in a further development, the method preferably comprises one or more steps with which at least one soil pressure distribution parameter of the soil pressure distribution function as a function of at least one predetermined defined tire property , a predetermined wheel load, a predetermined tire inflation pressure and / or a predetermined camber angle is determined, this being carried out in particular before determining at least one ground pressure value, in particular once at the beginning, for example in which a method according to the second aspect of the invention is carried out.
Dies ermöglicht anschließend das Ermitteln bzw. Vorhersagen der sich jeweils einstellenden Bodendruckverteilung in der sich einstellenden Reifenaufstandsfläche für verschiedene Randbedingungen bzw. in Abhängigkeit der verschiedenen vorgenannten Fälle.This then makes it possible to determine or predict the ground pressure distribution that occurs in each case in the tire contact area that is established for various boundary conditions or as a function of the various aforementioned cases.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß dem fünften und/oder sechsten Aspekt der Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, wird bei einer Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders bevorzugt wenigstens ein Bodendruckverteilungs-Parameter der Bodendruckverteilungsfunktion, insbesondere sämtliche Bodendruckverteilungs-Parameter der Bodendruckverteilungsfunktion, mithilfe eines hinterlegten, zugehörigen künstlichen neuronalen Netzes bestimmt oder ist auf diese Weise bestimmt worden, vorzugsweise mithilfe eines künstlichen neuronalen Netzes, das zwei Schichten aufweist, insbesondere eine verdeckte Schicht und eine Ausgabeschicht, wobei das hinterlegte, künstliche neuronale Netze insbesondere mithilfe von Bodendruckverteilungs-Parameter-Datensätzen trainiert worden ist, vorzugsweise mithilfe von mehreren Bodendruckverteilungs-Parameter-Datensätzen, die aus Bodendruckverteilungen in Reifenaufstandsflächen ermittelt worden sind, die für verschiedene Reifen mit unterschiedlichen Reifeneigenschaften in Abhängigkeit von Radlast, Reifenfülldruck und/oder Sturzwinkel vorzugsweise real erfasst worden sind.In a further advantageous embodiment of a method according to the fifth and / or sixth aspect of the invention, in particular in a further development, when carrying out the method according to the invention, at least one soil pressure distribution parameter of the soil pressure distribution function, in particular all soil pressure distribution parameters of the soil pressure distribution function, is particularly preferred with the aid of a stored, associated artificial neural network is determined or has been determined in this way, preferably with the help of an artificial neural network that has two layers, in particular a hidden layer and an output layer, the stored, artificial neural networks in particular with the help of soil pressure distribution parameter data sets has been trained, preferably with the help of a plurality of ground pressure distribution parameter data sets that have been determined from ground pressure distributions in tire contact areas that are different for e tires with different tire properties depending on wheel load, tire inflation pressure and / or camber angle have preferably been recorded in real life.
Eingangsgrößen des künstlichen neuronalen Netztes sind dabei vorzugsweise wenigstens eine Reifeneigenschaft (Reifendimension (Reifenbreite, Seitenverhältnis, Reifendurchmesser), Lastindex), eine auf den Reifen wirkende Radlast, ein Reifenfülldruck und/oder ein Sturzwinkel.Input variables of the artificial neural network are preferably at least one tire property (tire dimension (tire width, aspect ratio, tire diameter), load index), a wheel load acting on the tire, a tire inflation pressure and / or a camber angle.
Ausgangsgrößen des künstlichen neuronalen Netztes sind insbesondere die Regressionsparameter
Das reale Erfassen entsprechender Bodendruckverteilungs-Parameter-Datensätze bzw. Regressions-Parameter-Datensätze, die zum Trainieren des künstlichen neuronalen Netzes verwendet werden können, kann beispielsweise mithilfe von Druckmessungen in der Reifenaufstandsfläche mithilfe einer entsprechenden Druckmessplatte, wie es aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt ist, für verschiedene Belastungen, Reifenzustände und/oder Reifeneigenschaften erfolgen. Auf diese Weise lassen sich für verschiedene Einflussgrößen wie Radlasten, Sturzwinkel, Reifenfülldrücke und Reifengrößen etc. jeweils entsprechende Bodendruckverteilungs- bzw. Regressions-Parameter-Datensätze für die Bodendruckverteilungsfunktion bestimmen. Mit diesen kann dann insbesondere ein neuronales Netz trainiert werden, um auch für Zustände, für welche keine reale Bodendruckverteilung erfasst worden ist, die entsprechenden Bodendruckverteilungs- bzw. Regressions-Parameter zur Ermittlung, insbesondere zur Vorhersage, der sich einstellenden Bodendruckverteilung für diesem Zustand bereitzustellen und die Bodendruckverteilung berechnen zu können.The real acquisition of corresponding soil pressure distribution parameter data sets or regression parameter data sets, which can be used to train the artificial neural network, can be done, for example, with the help of pressure measurements in the tire contact patch using a corresponding pressure measuring plate, as is fundamentally known from the prior art is made for different loads, tire conditions and / or tire properties. In this way, corresponding ground pressure distribution or regression parameter data sets for the ground pressure distribution function can be determined for various influencing variables such as wheel loads, camber angles, tire inflation pressures and tire sizes, etc. These can then be used to train a neural network in particular to provide the corresponding soil pressure distribution or regression parameters for determining, in particular for predicting, the ground pressure distribution that will arise for this state, even for conditions for which no real soil pressure distribution has been recorded to be able to calculate the ground pressure distribution.
Vorzugsweise wird zur Ermittlung wenigstens eines Bodendruckverteilungs- bzw. Regressions-Parameters auf Bodendruckverteilungen zurückgegriffen, welche in einer Geradeausstellung des Reifens real erfasst worden sind, vorzugsweise jeweils bei unterschiedlichen Sturzwinkeln, Radlasten, Reifenfülldrücken und für unterschiedliche Reifen. Es können aber auch Bodendruckverteilungen verwendet werden, welche bei einem definierten Lenkwinkel erfasst worden sind oder in Abhängigkeit von einem definierten Lenkwinkel ermittelt worden sind.Preferably, to determine at least one ground pressure distribution or regression parameter, use is made of ground pressure distributions which have actually been recorded in a straight-ahead position of the tire, preferably in each case at different camber angles, wheel loads, tire inflation pressures and for different tires. However, ground pressure distributions can also be used which have been recorded at a defined steering angle or have been determined as a function of a defined steering angle.
Statt auf real erfasste Bodendruckverteilungen zurückzugreifen ist grundsätzlich allerdings auch denkbar, per Simulation erzeugte Bodendruckverteilungen zur Identifikation der Bodendruckverteilungs- bzw. Regressions-Parameter zu verwenden, d.h. rechnerisch erzeugte Bodendruckverteilungen, z.B. eine mittels eines physikalischen Reifenmodells generierte Bodendruckverteilung oder eine mittels FEM-Analyse berechnete Bodendruckverteilung. Dies hat den Vorteil, dass in der Regel mehr Datensätze zur Verfügung stehen bzw. diese einfacher und kostengünstiger erzeugt werden können.Instead of using real recorded soil pressure distributions, it is basically also conceivable to use simulated soil pressure distributions to identify the soil pressure distribution or regression parameters, i.e. computationally generated soil pressure distributions, e.g. a soil pressure distribution generated by means of a physical tire model or a soil pressure distribution calculated using FEM analysis . This has the advantage that, as a rule, more data records are available or these can be generated more easily and more cost-effectively.
Alternativ zur Verwendung eines künstlichen neuronalen Netzes können ein oder mehrere Parameter der Bodendruckverteilungs-Funktion auch mittels eines oder mehrerer, anderer maschineller Lernverfahren ermittelt werden, und/oder, indem für den jeweiligen Parameter, falls jeweils ein zugehöriger, fester Parameterwert hinterlegt ist, insbesondere in Form eines Kennfelds oder dergleichen, der jeweils zugehörige Parameterwert ausgelesen wird, wobei insbesondere wenigstens ein hinterlegter Parameter der Bodenverteilungsfunktion aus real erfassten Bodendruckverteilungen ermittelt worden ist, insbesondere aus Bodendruckverteilungen, die für verschiedene Reifen in Abhängigkeit von Radlast, Reifenfülldruck und/oder Sturzwinkel real erfasst worden sind.As an alternative to using an artificial neural network, one or more parameters of the ground pressure distribution function can also be determined using one or more other machine learning methods and / or by storing an associated, fixed parameter value for the respective parameter, in particular in In the form of a characteristic map or the like, the respective associated parameter value is read out, with in particular at least one stored parameter of the soil distribution function having been determined from actually recorded soil pressure distributions, in particular from soil pressure distributions that were actually recorded for different tires as a function of wheel load, tire inflation pressure and / or camber angle are.
Alternativ können ein oder mehrere Parameter der Bodendruckverteilungsfunktion auch ermittelt werden, indem der jeweilige Parameter jeweils mithilfe einer zugehörigen, hinterlegten Regressionsfunktion ermittelt wird, wobei insbesondere wenigstens eine Regressionsfunktion aus real erfassten Bodendruckverteilungen ermittelt worden ist, insbesondere aus Bodendruckverteilungen, die für verschiedene Reifen in Abhängigkeit von Radlast, Reifenfülldruck und/oder Sturzwinkel real erfasst worden sind.Alternatively, one or more parameters of the ground pressure distribution function can also be determined by determining the respective parameter in each case with the aid of an associated, stored regression function, in particular at least one regression function having been determined from actually recorded ground pressure distributions, in particular from ground pressure distributions that are dependent on different tires Wheel load, tire pressure and / or camber angle have actually been recorded.
Alternativ oder zusätzlich können ein oder mehrere Parameter der Bodendruckverteilungs- Funktion auch mithilfe einer oder mehrerer Inter- und/oder Extrapolationen ermittelt werden, beispielsweise mithilfe eines hinterlegten Kennfeldes oder dergleichen, und/oder mithilfe eines oder mehrerer, anderer maschineller Lernverfahren. Ein künstliches neuronales Netz weist jedoch die größte Flexibilität auf und ermöglicht in besonders vielen Fällen eine genaue Ermittlung der Ausdehnung der sich einstellenden Bodendruckverteilung.Alternatively or additionally, one or more parameters of the soil pressure distribution function can also be determined with the aid of one or more interpolations and / or extrapolations, for example with the aid of a stored characteristic map or the like, and / or with the aid of one or more other machine learning methods. An artificial neural network, however, has the greatest flexibility and, in a particularly large number of cases, enables an exact determination of the extent of the ground pressure distribution that occurs.
Besonders bevorzugt wird kann wenigstens ein ermittelter Bodendruckwert als ein dem ausgewählten Punkt zugeordneter Ausgabewert zwischengespeichert oder gespeichert und/oder ausgegeben werden, insbesondere als ein charakteristischer Eigenschaftswert des Punktes. Ebenso kann vorzugsweise, insbesondere alternativ oder zusätzlich, die ermittelte Bodendruckverteilungsfunktion zwischengespeichert oder gespeichert und/oder ausgegeben werden. Dies ermöglicht eine einfache und ressourcenschonende Weiterverwendung des Ergebnisses bzw. der sich daraus ergebenden Information, insbesondere beispielsweise eine ressourcenschonende Berechnung von in der Reifenaufstandsfläche wirkenden Reifenkräften, welche unmittelbar von der Bodendruckverteilung in der Reifenaufstandsfläche abhängen.Particularly preferably, at least one determined ground pressure value can be temporarily stored or stored and / or output as an output value assigned to the selected point, in particular as a characteristic property value of the point. Likewise, the determined soil pressure distribution function can preferably, in particular alternatively or additionally, be temporarily stored or stored and / or output. This enables a simple and resource-saving further use of the result or the information resulting therefrom, in particular, for example, a resource-saving calculation of tire forces acting in the tire contact patch, which are directly dependent on the ground pressure distribution in the tire contact patch.
ZUM SIEBTEN ASPEKTTO THE SEVENTH ASPECT
Ein computerimplementiertes Verfahren gemäß dem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung zum Berechnen wenigstens einer durch Reibkräfte in einer Reifenaufstandsfläche eines Reifens entstehenden, resultierenden Reifenkraft und/oder wenigstens eines resultierenden Reifenmoments, insbesondere bei einem sich auf einem ebenen Untergrund abstützenden, auf einer Felge montierten Reifen, dem eine Bewegung aufgezwungen wird, insbesondere über die Felge, vorzugsweise in Abhängigkeit einer Belastung des Reifens, insbesondere ferner in Abhängigkeit von einem Reifenzustand und/oder einer oder mehrerer Reifeneigenschaften, wobei die Reifenkraft und/oder das Reifenmoment numerisch mithilfe eines Reifenmodells bestimmt wird, das die Eigenschaften des Reifens, insbesondere einen Kontakt des Reifens mit einem Untergrund, unter anderem mithilfe einer Vielzahl masseloser Gummibürstenelemente in der Lauffläche des Reifens nachbildet, und wobei die in der Reifenaufstandsfläche durch Reibkräfte entstehende Reifenkraft und/oder das Reifenmoment bestimmt wird, indem in einem Schritt zunächst zumindest für jede innerhalb der Reifenaufstandsfläche liegende Gummibürste die jeweils in der Reifenaufstandsfläche an der jeweiligen Gummibürste infolge der zwischen Reifen und Untergrund wirkenden Reibung anliegenden Kräfte und Momente bestimmt werden, welche in einem weiteren Schritt jeweils über alle sich innerhalb der Reifenaufstandsfläche befindenden Gummibürsten zu der Reifenkraft und/oder dem Reifenmoment zusammengefasst werden, wobei jedem Gummibürstenelement jeweils ein Referenzpunkt mit zugehörigen Koordinaten zugeordnet ist, durch welchen die Position des Gummibürstenelementes eindeutig definiert ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass
- (a) in einem Schritt, insbesondere bevor für die Gummibürstenelemente, die innerhalb der Reifenaufstandsfläche liegen, die jeweils in der Reifenaufstandsfläche an der jeweiligen Gummibürste infolge der zwischen Reifen und Untergrund wirkenden Reibung anliegenden Kräfte und Momente bestimmt werden, jeweils für jedes Gummibürstenelement mithilfe einer Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion durch erfindungsgemäßes Verfahren gemäß dem dritten oder vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ermittelt wird oder worden ist, ob es sich innerhalb oder außerhalb der Reifenaufstandsfläche befindet, und/oder
- (b) für alle innerhalb der zugehörigen Reifenaufstandsfläche liegenden Gummibürstenelemente die anliegenden Kräfte und Momente in Abhängigkeit von einer Bodendruckverteilung in der Reifenaufstandsfläche bestimmt werden, wobei die Bodendruckverteilung in der Reifenaufstandsfläche durch ein erfindungsgemäßes Verfahren gemäß dem fünften oder sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ermittelt wird oder worden ist, wobei insbesondere jeweils für jedes Gummibürstenelement in Abhängigkeit von dem zugehörigen Referenzpunkt ein zugehöriger Bodendruckwert bestimmt wird oder worden ist.
- (a) in one step, in particular before for the rubber brush elements that are located within the tire contact area, which are each determined in the tire contact area on the respective rubber brush as a result of the friction acting between the tire and the ground, in each case for each rubber brush element with the aid of a tire contact area - Circumferential contour function is determined or has been determined by the method according to the invention according to the third or fourth aspect of the present invention, whether it is located inside or outside the tire contact patch, and / or
- (b) for all rubber brush elements lying within the associated tire contact area, the applied forces and moments are determined as a function of a ground pressure distribution in the tire contact area, the ground pressure distribution in the tire contact area being or has been determined by a method according to the invention according to the fifth or sixth aspect of the present invention is, wherein in particular an associated ground pressure value is or has been determined for each rubber brush element as a function of the associated reference point.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden dabei zunächst durch ein erfindungsgemäßes Verfahren gemäß dem dritten oder vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung die innerhalb der Reifenaufstandsfläche liegenden Gummibürstenelemente ermittelt und anschließend durch ein erfindungsgemäßes Verfahren gemäß dem fünften oder sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung die jeweiligen Bodendruckwerte für diese Gummibürstenelemente.In a particularly advantageous embodiment of a method according to the invention according to the seventh aspect of the present invention, the rubber brush elements lying within the tire contact patch are first determined by a method according to the invention according to the third or fourth aspect of the present invention and then by a method according to the invention according to the fifth or sixth aspect of the present invention the respective ground pressure values for these rubber brush elements.
Alternativ kann in Verbindung mit einem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß dem dritten oder vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung zur Ermittlung einer Ausdehnung der Reifenaufstandsfläche bzw. einer Umfangskontur aber auch ein anderes Bodendruckverteilungsmodell, insbesondere eine andere Bodendruckverteilungsfunktion, eingesetzt werden.Alternatively, in connection with a method according to the invention according to the third or fourth aspect of the present invention, a different ground pressure distribution model, in particular a different ground pressure distribution function, can also be used to determine the extent of the tire contact patch or a circumferential contour.
Ebenso ist es möglich in Verbindung mit einem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß dem fünften oder sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung zur Ermittlung einer Bodendruckverteilung in der Reifenaufstandsfläche ein anderes Verfahren zur Ermittlung einer Ausdehnung der sich einstellenden Reifenaufstandsfläche bzw. eine andere Umfangskonturfunktion zu verwenden.It is also possible in connection with a method according to the invention according to the fifth or sixth aspect of the present invention to determine a ground pressure distribution in the tire contact patch to use another method for determining an expansion of the tire contact patch that is established or another circumferential contour function.
In einer vorteilhaften Ausführung eines Verfahren gemäß dem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird insbesondere ein Reifenmodell verwendet, bei dem wenigstens eines dieser masselosen Gummibürstenelemente, insbesondere jedes dieser masselosen Gummibürstenelemente, zwei translatorische Freiheitsgrade in einer
Mit einem derartigen Verfahren lassen sich die entstehenden Reibkräfte in einer Reifenaufstandsfläche eines Reifens, die bei einer über die Felge aufgezwungenen Bewegung des Reifens entstehen, besonders vorteilhaft und genau ermitteln, insbesondere vorhersagen, insbesondere auch für ein Lenken im Stand und/oder beim Rangieren.With such a method, the frictional forces that arise in a tire contact area of a tire, which arise when the tire moves over the rim, can be determined particularly advantageously and precisely, in particular predicted, in particular for steering while stationary and / or when maneuvering.
ZUM ACHTEN ASPEKTON THE EIGHTH ASPECT
Ein computerimplementiertes Verfahren gemäß dem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung zum Berechnen wenigstens einer durch Reibkräfte in einer Reifenaufstandsfläche eines Reifens entstehenden, resultierenden Reifenkraft und/oder wenigstens eines resultierenden Reifenmoments, insbesondere bei einem sich auf einem ebenen Untergrund abstützenden, auf einer Felge montierten Reifen, dem eine Bewegung aufgezwungen wird, insbesondere über die Felge, insbesondere beim Lenken im Stand und/oder beim Rangieren, vorzugsweise in Abhängigkeit einer Belastung des Reifens, insbesondere ferner in Abhängigkeit von einem Reifenzustand und/oder einer oder mehrerer Reifeneigenschaften, wobei die Reifenkraft und/oder das Reifenmoment numerisch mithilfe eines Reifenmodells bestimmt wird, das die Eigenschaften des Reifens, insbesondere einen Kontakt des Reifens mit einem Untergrund, unter anderem mithilfe einer Vielzahl masseloser Gummibürstenelemente in der Lauffläche des Reifens nachbildet, und wobei die in der Reifenaufstandsfläche durch Reibkräfte entstehende Reifenkraft und/oder das Reifenmoment bestimmt wird, indem in einem Schritt zunächst zumindest für jede innerhalb der Reifenaufstandsfläche liegende Gummibürste die jeweils in der Reifenaufstandsfläche an der jeweiligen Gummibürste infolge der zwischen Reifen und Untergrund wirkenden Reibung anliegenden Kräfte und Momente bestimmt werden, welche in einem weiteren Schritt jeweils über alle sich innerhalb der Reifenaufstandsfläche befindenden Gummibürsten zu der Reifenkraft und/oder dem Reifenmoment zusammengefasst werden, ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Reifenmodell verwendet wird, bei dem wenigstens eines dieser masselosen Gummibürstenelemente, insbesondere jedes dieser masselosen Gummibürstenelemente, zwei translatorische Freiheitsgrade in einer xLRyLR-Ebene aufweist, vorzugsweise zwei translatorische Freiheitsgrade in zwei senkrecht aufeinander stehenden Richtungen, insbesondere einen Freiheitsgrad in xLR-Richtung und einen in yLR-Richtung, wobei der Index
In einer besonders vorteilhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem siebten oder achten Aspekt der vorliegenden Erfindung, insbesondere jeweils in einer Weiterbildung, werden dabei vorzugsweise für alle innerhalb der zugehörigen Reifenaufstandsfläche liegenden Gummibürstenelemente die anliegenden Kräfte und Momente in Abhängigkeit von einer Bodendruckverteilung in der Reifenaufstandsfläche bestimmt, wobei die Bodendruckverteilung in der Reifenaufstandsfläche vorzugsweise durch ein Verfahren gemäß dem fünften oder sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ermittelt wird, wobei jedem Gummibürstenelement jeweils ein Referenzpunkt mit zugehörigen Koordinaten zugeordnet ist, durch welchen die Position des Gummibürstenelementes eindeutig definiert ist, wobei insbesondere jeweils für jedes Gummibürstenelement in Abhängigkeit von dem zugehörigen Referenzpunkt ein zugehöriger Bodendruckwert bestimmt wird.In a particularly advantageous embodiment of a method according to the invention according to the seventh or eighth aspect of the present invention, in particular in a further development, the applied forces and moments are preferably determined for all rubber brush elements located within the associated tire contact area as a function of a ground pressure distribution in the tire contact area, wherein the ground pressure distribution in the tire contact patch is preferably determined by a method according to the fifth or sixth aspect of the present invention, each rubber brush element being assigned a reference point with associated coordinates by which the position of the rubber brush element is clearly defined, in particular for each rubber brush element an associated ground pressure value is determined as a function of the associated reference point.
Besonders bevorzugt wird ferner, insbesondere bevor für die Gummibürstenelemente, die innerhalb der Reifenaufstandsfläche liegen, die jeweils in der Reifenaufstandsfläche an der jeweiligen Gummibürste infolge der zwischen Reifen und Untergrund wirkenden Reibung anliegenden Kräfte und Momente bestimmt werden, jeweils für jedes Gummibürstenelement ermittelt, ob es sich innerhalb oder außerhalb der Reifenaufstandsfläche befindet, vorzugsweise mithilfe einer Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion, insbesondere durch ein Verfahren gemäß dem dritten oder vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung, wobei jedem Gummibürstenelement jeweils ein Referenzpunkt mit zugehörigen Koordinaten zugeordnet ist, durch welchen die Position des Gummibürstenelementes eindeutig definiert ist.It is also particularly preferred, in particular before for the rubber brush elements that are located within the tire contact area, which are determined in the tire contact area on the respective rubber brush as a result of the friction acting between the tire and the ground, in each case for each rubber brush element, whether it is is located inside or outside the tire contact patch, preferably with the help of a tire contact patch circumferential contour function, in particular by a method according to the third or fourth aspect of the present invention, each rubber brush element being assigned a reference point with associated coordinates by which the position of the rubber brush element is clearly defined.
D.h. mit anderen Worten, dass in einer besonders vorteilhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung ebenfalls und wie bei einer besonders vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß dem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung, zunächst durch ein erfindungsgemäßes Verfahren gemäß dem dritten oder vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung die innerhalb der Reifenaufstandsfläche liegenden Gummibürstenelemente ermittelt werden und anschließend durch ein erfindungsgemäßes Verfahren gemäß dem fünften oder sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung die jeweiligen Bodendruckwerte für diese Gummibürstenelemente.In other words, in a particularly advantageous embodiment of a method according to the invention according to the eighth aspect of the present invention, likewise and as in a particularly advantageous embodiment of a method according to the seventh aspect of the present invention, initially by a method according to the invention according to the third or fourth aspect According to the present invention, the rubber brush elements lying within the tire contact patch are determined and then by a method according to the invention according to the fifth or sixth aspect of the present invention the respective ground pressure values for these rubber brush elements.
Alternativ kann in Verbindung mit einem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß dem dritten oder vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung zur Ermittlung einer Ausdehnung der Reifenaufstandsfläche bzw. einer Umfangskontur aber auch ein anderes Bodendruckverteilungsmodell, insbesondere eine andere Bodendruckverteilungsfunktion, eingesetzt werden.Alternatively, in connection with a method according to the invention according to the third or fourth aspect of the present invention for determining an extension of the tire contact patch or a Circumferential contour but also a different soil pressure distribution model, in particular a different soil pressure distribution function, can be used.
Ebenso ist es möglich in Verbindung mit einem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß dem fünften oder sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung zur Ermittlung einer Bodendruckverteilung in der Reifenaufstandsfläche ein anderes Verfahren zur Ermittlung einer Ausdehnung der sich einstellenden Reifenaufstandsfläche bzw. eine andere Umfangskonturfunktion zu verwenden.It is also possible in connection with a method according to the invention according to the fifth or sixth aspect of the present invention to determine a ground pressure distribution in the tire contact patch to use another method for determining an expansion of the tire contact patch that is established or another circumferential contour function.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß dem siebten oder achten Aspekt der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, wird insbesondere ein Reifenmodell verwendet, bei dem wenigstens eines dieser masselosen Gummibürstenelemente, insbesondere jedes dieser masselosen Gummibürstenelemente, mit jeweils einer zugehörigen Steifigkeit und jeweils einer zugehörigen Dämpfung in Richtung wenigstens eines der beiden zugehörigen Freiheitsgrade nachgebildet ist, vorzugsweise jeweils in Richtung beider Freiheitsgrade, wobei die zugehörige Steifigkeit und die zugehörige Dämpfung in Richtung eines Freiheitsgrades insbesondere bei wenigstens einem Gummibürstenelement, vorzugsweise bei allen Gummibürstenelementen, durch ein einfaches rheologisches Modell für Gummi nachgebildet ist, vorzugsweise durch eine Feder mit einer, insbesondere linearen, Federsteifigkeit (cx,cy) und einem dazu parallel geschalteten Maxwell-Körper, der einen Dämpfer mit einer, insbesondere linearen, Dämpfung (dx, dy) und eine mit dem Dämpfer in Reihe geschaltete Feder mit einer, insbesondere linearen, Federsteifigkeit (cd,x,cd,y) umfasst. Hierdurch lässt sich eine besonders gute und zugleich relativ einfache Nachbildung eines Reifens, insbesondere für den angestrebten Zweck, erreichen.In a further advantageous embodiment of a method according to the seventh or eighth aspect of the present invention, in particular in a further development, in particular a tire model is used in which at least one of these massless rubber brush elements, in particular each of these massless rubber brush elements, each with an associated rigidity and each with one associated damping is simulated in the direction of at least one of the two associated degrees of freedom, preferably in the direction of both degrees of freedom, the associated stiffness and the associated damping in the direction of a degree of freedom, in particular for at least one rubber brush element, preferably for all rubber brush elements, by a simple rheological model for rubber is simulated, preferably by a spring with a, in particular linear, spring stiffness (c x , c y ) and a Maxwell body connected in parallel to it, which has a damper with a, esp ondere linear damping (d x , d y ) and a spring connected in series with the damper with, in particular linear, spring stiffness (c d, x , c d, y ). In this way, a particularly good and at the same time relatively simple replica of a tire, in particular for the intended purpose, can be achieved.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß dem siebten oder achten Aspekt der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, wobei die Reifeneigenschaften ferner mithilfe eines masselosen, starren Gürtelringelementes nachgebildet werden, ist die Verbindung zwischen dem Gürtelringelement und zumindest allen sich im Bereich der Reifenaufstandsfläche befindenden, massenlosen Gummibürstenelementen als eine Verbindung mit einem gemeinsamen translatorischen Freiheitsgrad in zLR-Richtung nachgebildet, insbesondere mit einer gemeinsamen definierten Steifigkeit, vorzugsweise einer linearen Steifigkeit, und einer gemeinsamen definierten Dämpfung in zLR-Richtung, vorzugsweise einer linearen Dämpfung, wobei die Verbindung zwischen Gürtelringelement und zumindest allen, sich im Bereich der Reifenaufstandsfläche befindenden massenlosen Gummibürstenelementen insbesondere durch eine Feder-Dämpferanordnung mit einem zu einer in zLR-Richtung angeordneten Feder mit einer definierten Federsteifigkeit und einem zu dieser Feder parallel geschalteten Dämpfer mit einer definierten Dämpfung nachgebildet ist, wobei ein zugehöriger Einheitsvektor
Besonders bevorzugt werden die Eigenschaften des Reifens ferner mithilfe eines starren Felgenelementes nachgebildet, wobei eine Verbindung zwischen dem Felgenelement und dem Gürtelringelement vorzugsweise mehrere Freiheitsgrade aufweist, insbesondere vier Freiheitsgrade, vorzugsweise einen translatorischen in yLR-Richtung, und drei rotatorische, insbesondere einen um die xLR-Achse, einen um die yLR-Achse und einen um die zLR-Achse. Besonders bevorzugt ist dabei die Verbindung zwischen Felgenelement und Gürtelringelement dabei für jeden der vier Freiheitsgrade jeweils durch ein einfaches rheologisches Modell für Gummi nachgebildet, vorzugsweise jeweils durch eine Feder mit einer, insbesondere linearen, Federsteifigkeit und einem dazu parallel geschalteten Dämpfer mit einer, insbesondere linearen, Dämpfung und einem dazu parallel geschalteten Maxwell-Körper, der einen Dämpfer mit einer, insbesondere linearen, Dämpfung und eine mit dem Dämpfer in Reihe geschaltete Feder mit einer, insbesondere linearen, Federsteifigkeit umfasst. Hierdurch lässt sich eine besonders gute und zugleich relativ einfache Nachbildung eines Reifens, insbesondere für den angestrebten Zweck, erreichen.Particularly preferably, the properties of the tire are also simulated with the aid of a rigid rim element, a connection between the rim element and the belt ring element preferably having several degrees of freedom, in particular four degrees of freedom, preferably one translational in the y LR direction, and three rotational, in particular one around the x LR axis, one around the y LR axis and one around the z LR axis. Particularly preferably, the connection between the rim element and belt ring element is simulated for each of the four degrees of freedom by a simple rheological model for rubber, preferably by a spring with, in particular, a linear, spring stiffness and a damper connected in parallel with an, in particular, linear, Damping and a Maxwell body connected in parallel to it, which comprises a damper with, in particular linear, damping and a spring connected in series with the damper with, in particular linear, spring stiffness. In this way, a particularly good and at the same time relatively simple replica of a tire, in particular for the intended purpose, can be achieved.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß dem siebten oder achten Aspekt der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, werden für alle außerhalb der zugehörigen Reifenaufstandsfläche liegenden Gummibürstenelemente die anliegenden Kräfte und Momente auf null gesetzt werden. Dies ermöglicht eine besonders einfache Berechnung der Reifenkräfte in der Lauffläche des Reifens.In a further advantageous embodiment of a method according to the seventh or eighth aspect of the present invention, in particular in a further development, the applied forces and torques are set to zero for all rubber brush elements lying outside the associated tire contact area. This enables a particularly simple calculation of the tire forces in the tread of the tire.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß dem siebten oder achten Aspekt der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, wird der zugehörige Bodendruckwert, der für jedes Gummibürstenelement bestimmt wird, insbesondere jeweils anteilig auf eine der Bodendruckverteilung zugrundeliegende Radlast normiert, insbesondere gemäß der folgenden Formel:
Hierdurch kann ein Gesamt-Bodendruck in Fahrzeughochrichtung bzw. in zLR-Richtung, der sich aus der Summe über alle Bodendruckwerte in der Radaufstandsfläche ergibt, und welcher Grundlage für die in der Reifenaufstandsfläche wirkenden Reifenkräfte ist, auf einen tatsächlich bei einer Radlast auftretenden Gesamt-Bodendruck normiert bzw. skaliert werden, was im Ergebnis zu einer Anpassung und einer Skalierung der berechneten Reifenkräfte und -momente führt. Insbesondere kann dadurch eine Unabhängigkeit der Berechnung der Reifenkräfte und Momente von der Auflösung der Reifenaufstandsfläche bzw. der Rasterung der Reifenaufstandsfläche bzw. von der Anzahl der Gummibürstenelemente erreicht werden und eine absolute Größe der Reifenkräfte und -momente kann mit ausreichender Genauigkeit berechnet werden.As a result, a total ground pressure in the vertical direction of the vehicle or in the z LR direction, which results from the sum of all ground pressure values in the wheel contact area, and which is the basis for the tire forces acting in the tire contact area, can be based on a total pressure that actually occurs with a wheel load. Ground pressure can be normalized or scaled, which results in an adaptation and scaling of the calculated tire forces and torques. In particular, the calculation of the tire forces and torques can be independent of the resolution of the tire contact patch or the grid of the tire contact patch or the number of rubber brush elements and an absolute value of the tire forces and torques can be calculated with sufficient accuracy.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß dem siebten oder achten Aspekt der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, wird ferner zur Bestimmung der jeweils an einem Gummibürstenelement anliegenden Kräfte und Momente für jedes Gummibürstenelement in Abhängigkeit von einem jeweiligen, zugehörigen Bodendruckwert oder in Abhängigkeit von einem zugehörigen normierten Bodendruckwert bestimmt, ob zwischen dem jeweiligen Gummibürstenelement und dem Untergrund, an welchem sich der Reifen abstützt, Haftreibung oder Gleitreibung wirkt.In a further advantageous embodiment of a method according to the seventh or eighth aspect of the present invention, in particular in a further development, the forces and moments applied to a rubber brush element are also determined for each rubber brush element as a function of a respective associated ground pressure value or as a function of an associated standardized ground pressure value determines whether static friction or sliding friction acts between the respective rubber brush element and the ground on which the tire is supported.
Zum Berechnen einer in Abhängigkeit von mehreren Einflussgrößen durch Reibkräfte in einer Reifenaufstandsfläche entstehenden Reifenkraft und/oder eines in Abhängigkeit von mehreren Einflussgrößen durch Reibkräfte in einer Reifenaufstandsfläche entstehenden Reifenmoments, insbesondere eines Bohrmoments, insbesondere zum Berechnen einer durch Reibkräfte in einer Reifenaufstandsfläche in Abhängigkeit von zumindest einer Reifeneigenschaft, einer Radlast, einem Reifenfülldruck und/oder einem Sturzwinkel entstehenden Reifenkraft und/oder eines in Abhängigkeit von zumindest einer Reifeneigenschaft, einer Radlast, einem Reifenfülldruck und/oder einem Sturzwinkel durch Reibkräfte in einer Reifenaufstandsfläche entstehenden Reifenmoments, insbesondere eines Bohrmomentes, wird besonders bevorzugt eine entsprechende Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion verwendet, beispielsweise eine wie vorstehend ausführlich beschriebene Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion, und/oder eine entsprechende Bodendruckverteilungsfunktion, beispielsweise eine wie vorstehend ausführlich beschriebene Bodendruckverteilungsfunktion, in welcher jeweils die entsprechenden, vorgenannten Einflussgrößen berücksichtigt sind.To calculate a tire force that arises as a function of several influencing variables due to frictional forces in a tire contact patch and / or a tire torque that arises as a function of several influencing variables due to friction forces in a tire contact area, in particular a drilling moment, in particular for calculating one due to friction forces in a tire contact area as a function of at least one Tire property, a wheel load, a tire inflation pressure and / or a camber angle and / or a tire torque, in particular a drilling moment, which arises as a function of at least one tire property, a wheel load, a tire inflation pressure and / or a camber angle, is particularly preferred a corresponding tire contact area circumferential contour function is used, for example a tire contact area circumferential contour function as described in detail above, and / or a corresponding one pending soil pressure distribution function, for example a soil pressure distribution function as described in detail above, in which the respective, aforementioned influencing variables are taken into account.
Hierdurch lassen sich die Reifenkräfte in besonders vorteilhafter Weise, vor allem mit einer guten Genauigkeit, auch beim Lenken im Stand oder beim Rangieren zuverlässig und einfach ermitteln.In this way, the tire forces can be determined reliably and easily in a particularly advantageous manner, above all with good accuracy, even when steering while stationary or when maneuvering.
Wird nun über das Felgenelement dem Reifen eine Bewegung aufgezwungen, führt dies aufgrund der kinematischen Kopplung des Gürtelringelements mit dem Felgenelement entsprechend der Kopplung zu einer Bewegung des Gürtelringelements, welche wiederum entsprechend der Kopplung mit den masselosen Gummibürstenelemente der Lauffläche auf diese übertragen wird. Je nachdem, wie viele der Gummibürstenelemente sich dabei am Untergrund abstützen und in welcher Form und mit welcher Kraft, entstehen einer der aufgebrachten Bewegung entgegenwirkende Reifenkräfte und - momente.If a movement is now imposed on the tire via the rim element, this leads to a movement of the belt ring element due to the kinematic coupling of the belt ring element with the rim element in accordance with the coupling, which in turn is transmitted to the tread in accordance with the coupling with the massless rubber brush elements of the tread. Depending on how many of the rubber brush elements are supported on the ground and in what form and with what force, tire forces and moments that counteract the movement are created.
Die entstehenden Reifenkräfte sind dabei insbesondere von der Ausdehnung der sich einstellenden Reifenaufstandsfläche bzw. von einer Umfangskontur dieser abhängig (hiervon hängt ab, wie viele der Gummibürstenelemente sich dabei am Untergrund abstützen) sowie von einer sich einstellenden Bodendruckverteilung (hiervon hängt ab, ob und welche der Gummibürstenelemente sich mittels Haftreibung am Untergrund abstützen und ob und welche Gummibürstenelemente sich mittels Gleitreibung am Untergrund abstützen und wie groß die Reibkräfte in der Reifenaufstandsfläche sind).The resulting tire forces are particularly dependent on the extent of the tire contact patch that is being set up or on a circumferential contour of this (this depends on how many of the rubber brush elements are supported on the ground) and on a ground pressure distribution (this depends on whether and which of the Rubber brush elements are supported on the ground by means of static friction and whether and which rubber brush elements are supported on the ground by means of sliding friction and how great the frictional forces are in the tire contact area).
Mit einem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß dem siebten oder achten Aspekt der Erfindung lassen sich die Reifenkräfte in besonders vorteilhafter Weise, vor allem mit einer guten Genauigkeit, auch beim Lenken im Stand oder beim Rangieren zuverlässig und einfach ermitteln.With a method according to the invention according to the seventh or eighth aspect of the invention, the tire forces can be determined reliably and easily in a particularly advantageous manner, especially with good accuracy, even when steering while stationary or when maneuvering.
ZUM NEUNTEN ASPEKTON THE NINTH ASPECT
Ein computerimplementiertes Verfahren gemäß dem neunten Aspekt der Erfindung zur Auslegung wenigstens einer Komponente eines Fahrzeugs, vorzugsweise zur Auslegung einer Lenkungsanordnung, insbesondere zur Auslegung einer Zahnstange eines Lenkgetriebes, wobei zur Auslegung der Komponente wenigstens ein Wert einer für eine Auslegung der Komponente relevanten Auslegungsgröße in Abhängigkeit von einer durch Reibkräfte in einer Reifenaufstandsfläche eines Reifens entstehenden, resultierenden Reifenkraft und/oder wenigstens eines resultierenden Reifenmoments bestimmt wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Auslegung der Komponente eine durch ein Verfahren gemäß dem siebten oder achten Aspekt der vorliegenden Erfindung berechnete Reifenkraft und/oder ein durch ein derartiges Verfahren berechnetes Reifenmoment verwendet wird oder ein Verfahren gemäß dem siebten oder achten Aspekt der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wobei insbesondere wenigstens eine Auslegungsgröße in Abhängigkeit von einer durch ein Verfahren gemäß dem siebten oder achten Aspekt der vorliegenden Erfindung berechneten Reifenkraft oder in Abhängigkeit von einem durch ein derartiges Verfahren berechneten Reifenmoment bestimmt wird.A computer-implemented method according to the ninth aspect of the invention for designing at least one component of a vehicle, preferably for designing a steering arrangement, in particular for designing a rack of a steering gear, whereby for designing the component at least one value of a design variable relevant for designing the component is dependent on a resulting tire force and / or at least one resulting tire torque resulting from frictional forces in a tire contact patch is determined, characterized in that a tire force calculated by a method according to the seventh or eighth aspect of the present invention and / or a tire torque calculated by such a method is used or a method according to the seventh or eighth aspect of the present invention is used, wherein in particular at least one design variable is a function of n a tire force calculated by a method according to the seventh or eighth aspect of the present invention or as a function of a tire torque calculated by such a method is determined.
Hierdurch kann beispielsweise eine Zahnstange eines Lenkgetriebes besonders vorteilhaft ausgelegt werden und/oder eine Aktuatoreinrichtung zur Lenkunterstützung, da die Reifenkraft oder das Reifenmoment, auf welches dabei zurückgegriffen wird und die Auslegung maßgeblich beeinflusst, besonders gut die tatsächlich auftretenden Reifenkräfte und -momente widerspiegelt, insbesondere auch beim Rangieren und/oder beim Lenken im Stand.In this way, for example, a rack of a steering gear can be designed particularly advantageously and / or an actuator device for steering assistance, since the tire force or the tire torque, which is used and significantly influences the design, particularly well reflects the tire forces and torques that actually occur, in particular when maneuvering and / or steering while standing.
ZUM ZEHNTEN ASPEKTFOR THE TENTH ASPECT
Ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrsimulators gemäß dem zehnten Aspekt der Erfindung, wobei der Fahrsimulator wenigstens eine ansteuerbare Aktuatorvorrichtung aufweist, insbesondere eine Widerstands-Aktuatorvorrichtung zum Erzeugen eines Lenkwiderstandes, ist dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Aktuatorvorrichtung des Fahrsimulators in Abhängigkeit von wenigstens einer durch ein Verfahren gemäß dem siebten oder achten Aspekt der vorliegenden Erfindung berechneten Reifenkraft und/oder in Abhängigkeit von wenigstens einem durch ein Verfahren gemäß dem siebten oder achten Aspekt der vorliegenden Erfindung berechneten Reifenmoment angesteuert wird. Hierdurch kann eine besonders realistische Ansteuerung der Aktuatorvorrichtung des Fahrsimulators erreicht werden, da die Reifenkraft oder das Reifenmoment, auf welches dabei zurückgegriffen wird, besonders gut die tatsächlich auftretenden Reifenkräfte und -momente widerspiegelt, insbesondere auch beim Rangieren und/oder beim Lenken im Stand.A method for operating a driving simulator according to the tenth aspect of the invention, wherein the driving simulator has at least one controllable actuator device, in particular a resistance actuator device for generating a steering resistance, is characterized in that at least one actuator device of the driving simulator as a function of at least one by a method according to the seventh or eighth aspect of the present invention calculated tire force and / or is controlled as a function of at least one tire torque calculated by a method according to the seventh or eighth aspect of the present invention. In this way, a particularly realistic control of the actuator device of the driving simulator can be achieved, since the tire force or the tire torque, which is used, reflects the actually occurring tire forces and torques particularly well, especially when maneuvering and / or steering while stationary.
Besonders bevorzugt wird dabei in Abhängigkeit von einer Lenkeingabe eine resultierende Bewegung einer Felge erfasst oder bestimmt und eine daraus resultierende, einem auf der Felge befestigten Reifen aufgezwungene Bewegung, wobei in Abhängigkeit dieser wiederum die in der Reifenaufstandsfläche entstehenden Reifenkräfte und -momente erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß dem siebten oder achten Aspekt der Erfindung ermittelt werden. Entsprechend den resultierenden Reifenkräften und - momenten wird die Widerstands-Aktuatorvorrichtung derart angesteuert, dass ein entsprechender Lenkwiderstand durch die Reifenkräfte und - momente, insbesondere durch die Reibkräfte vom Untergrund, beispielsweise einer Straße, an einer zugehörigen Lenkeingabevorrichtung simuliert werden.Particularly preferably, a resulting movement of a rim is recorded or determined as a function of a steering input and a resulting movement imposed on a tire fastened on the rim, with the tire forces and torques arising in the tire contact patch according to the invention being based on this in turn by a method according to the invention the seventh or eighth aspect of the invention. According to the resulting tire forces and torques, the resistance actuator device is controlled in such a way that a corresponding steering resistance through the tire forces and torques, in particular through the frictional forces from the ground, for example a road, is simulated on an associated steering input device.
ZUM ELFTEN ASPEKTON THE ELEVENTH ASPECT
Ein Computerprogramm gemäß dem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogramms durch einen Computer diesen veranlassen, ein Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren gemäß dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren gemäß dem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung und/oder ein Verfahren gemäß dem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung auszuführen.A computer program according to the eleventh aspect of the present invention comprises instructions which cause the computer program to be executed by a computer, a method according to the first aspect of the present invention, a method according to the first aspect of the present invention, a method according to the second aspect of the present invention present Invention, a method according to the third aspect of the present invention, a method according to the fourth aspect of the present invention, a method according to the fifth aspect of the present invention, a method according to the sixth aspect of the present invention, a method according to the seventh aspect of the present invention To carry out the invention and / or a method according to the eighth aspect of the present invention.
ZUM ZWÖLFTEN ASPEKTTO THE TWELFTH ASPECT
Ein computerlesbares Medium, insbesondere ein computerlesbares Speichermedium, gemäß dem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst Befehle, die bei der Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen, ein Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren gemäß dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren gemäß dem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung und/oder ein Verfahren gemäß dem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung auszuführen.A computer-readable medium, in particular a computer-readable storage medium, according to the twelfth aspect of the present invention comprises instructions which, when executed by a computer, cause the latter, a method according to the first aspect of the present invention, a method according to the first aspect of the present invention according to the second aspect of the present invention, a method according to the third aspect of the present invention, a method according to the fourth aspect of the present invention, a method according to the fifth aspect of the present invention, a method according to the sixth aspect of the present invention, a method according to the seventh aspect of the present invention and / or to carry out a method according to the eighth aspect of the present invention.
ZUM DREIZEHNTEN ASPEKTON THE THIRTEENTH ASPECT
Ein erfindungsgemäßer Fahrsimulator gemäß dem dreizehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrsimulator zur Ausführung eines Verfahrens gemäß dem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist.A driving simulator according to the invention according to the thirteenth aspect of the present invention is characterized in that the driving simulator is designed to carry out a method according to the tenth aspect of the present invention.
Besonders bevorzugt ist der Fahrsimulator dabei derart ausgebildet, dass in Abhängigkeit von einer Lenkeingabe eine daraus resultierende Bewegung einer Felge erfasst oder bestimmt werden kann und eine daraus resultierende, einem auf der Felge befestigten Reifen aufgezwungene Bewegung, und in Abhängigkeit von dieser wiederum die in der Reifenaufstandsfläche entstehenden Reifenkräfte und -momente bestimmt werden können, wobei die resultierenden Reifenkräfte und-momente erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß dem siebten oder achten Aspekt der Erfindung ermittelt werden können. Entsprechend den resultierenden Reifenkräften und - momenten kann die Widerstands-Aktuatoreinrichtung vorzugsweise derart angesteuert werden, dass ein entsprechender Lenkwiderstand durch die Reifenkräfte und -momente, insbesondere die Reibkräfte vom Untergrund, beispielsweise einer Straße, an einer zugehörigen Lenkeingabevorrichtung simuliert werden können, insbesondere mit einer möglichst hohen Genauigkeit.The driving simulator is particularly preferably designed in such a way that a resulting movement of a rim can be detected or determined as a function of a steering input and a resulting movement imposed on a tire attached to the rim, and depending on this, in turn, the movement in the tire contact area resulting tire forces and torques can be determined, wherein the resulting tire forces and torques can be determined according to the invention by a method according to the seventh or eighth aspect of the invention. According to the resulting tire forces and torques, the resistance actuator device can preferably be controlled in such a way that a corresponding steering resistance through the tire forces and torques, in particular the frictional forces from the ground, for example a road, can be simulated on an associated steering input device, in particular with a steering input device if possible high accuracy.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen und aus der Beschreibung auch aus den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich genommen schutzfähige Ausführungen darstellen können, sofern diese technisch jeweils ausführbar sind.These and other features emerge from the claims and the description also from the drawings, the individual features being implemented individually or in combination in the form of sub-combinations in one embodiment of the invention and representing advantageous and individually protectable designs provided that these are technically feasible.
Um Wiederholungen zu vermeiden sind viele der vorbeschriebenen Merkmale und bevorzugten Ausgestaltungen dabei jeweils nur einmal und nur im Zusammenhang mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beschrieben, gelten jedoch auch für die übrigen Aspekte der vorliegenden Erfindung, ohne dass jeweils explizit darauf hingewiesen wird.In order to avoid repetition, many of the above-described features and preferred configurations are each described only once and only in connection with one aspect of the present invention, but also apply to the other aspects of the present invention without explicit reference to this in each case.
Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischenüberschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit. Vielmehr dienen diese nur der besseren Lesbarkeit und der besseren Orientierung innerhalb der Anmeldung. D.h. in einem Abschnitt gemachte Aussagen gelten, sofern es technisch sinnvoll ist, nicht nur für diesen, sondern auch für andere Abschnitte.The subdivision of the application into individual sections as well as subheadings do not limit the general validity of the statements made under these. Rather, these only serve for better readability and better orientation within the registration. This means that statements made in a section apply, insofar as it is technically sensible, not only for this section, but also for other sections.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Im Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele für die einzelnen Aspekte der vorliegenden Erfindung weiter erläutert, wobei die Erfindung dazu in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist, teilweise nur schematisch bzw. teilweise nicht maßstabsgerecht. Die
FigurenlisteFigure list
-
Die
1a ,2a und3a zeigen beispielhalber verschiedene Reifenaufstandsflächen-Abdrücke10 , die aus unterschiedlichen Belastungen, Reifenzuständen und Reifeneigenschaften eines auf eine Felge2 montierten Reifens1 resultieren, der sich mit seiner Lauffläche4 , insbesondere mit seinen Gummibürsten5 , die zusammen mit den Rillen11 des Profils eine Profilgeometrie der Lauffläche4 definieren, auf einem UntergrundS , beispielsweise einer StraßeS bzw. einer FahrbahnS abstützt, wobei die Reifenaufstandsfläche10 jeweils die sich ausbildende Kontaktfläche zwischen der Lauffläche4 des Reifens1 und dem UntergrundS ist.the1a ,2a and3a show various tire footprints by way of example10 that are made up of different loads, tire conditions and tire properties on arim 2 mountedtire 1 result, which deals with its tread4th , especially with its rubber brushes5 that along with thegrooves 11 of the profile a profile geometry of the tread4th define on a subsurfaceS. , for example a streetS. or a laneS. supported, with thetire contact patch 10 in each case the developing contact surface between the running surface4th of thetire 1 and the undergroundS. is. -
Die
1b ,2b und3b symbolisieren beispielhalber einige der Einflussgrößen auf die resultierende Reifenaufstandsfläche10 , wie die Radlast FZ (1a) , den Sturzwinkelγ (1b) und den ReifenfülldruckpR (1c ). Je nach Belastung des Reifens1 und in Abhängigkeit von dessen Reifeneigenschaften, wie beispielsweise Reifenbreite, Seitenverhältnis, Lastindex, Profilgeometrie, Gummimischung etc., sowie dessen Zustand, bspw. in Abhängigkeit von dessen ReifenfülldruckpR , ergeben sich unterschiedliche Reifenaufstandsflächen-Abdrücke10 .the1b ,2 B and3b For example, symbolize some of the influencing variables on the resultingtire contact area 10 , like the wheel load F Z (1a) , the camber angleγ (1b) and the tire pressurep R (1c ). Depending on the load on thetire 1 and depending on its tire properties, such as tire width, aspect ratio, load index, profile geometry, rubber compound, etc., as well as its condition, for example depending on its tire inflation pressurep R , there are different tire footprint imprints10 .
Beispielsweise resultiert der Unterschied zwischen dem Reifenaufstandsflächen-Abdruck
Wie anhand der
Zum anderen wird eine Bodendruckverteilung in der Reifenaufstandsfläche
Dieses Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem siebten bzw. achten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst dabei die folgenden Schritte S0 bis S10, welche im weiteren Verlauf dieser Anmeldung näher erläutert werden:
- S0:
- Start;
- S1:
- Definieren und Hinterlegen eines erfindungsgemäßen Reifenmodells, wobei das verwendete Reifenmodell gemäß dem achten Aspekt der Erfindung definiert ist;
- S2:
- Definieren und Hinterlegen einer Umfangskonturfunktion
U zur Ermittlung einer sich einstellenden Ausdehnung der Reifenaufstandsfläche10 , wobei die verwendete UmfangskonturfunktionU eine parametrisierte UmfangskonturfunktionU gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung ist, deren Parametera ,b12 ,b34 ,n12 ,n34 ,m12 ,m34 , - S3:
- Definieren und Hinterlegen einer Bodendruckverteilungsfunktion
p zur Ermittlung einer sich einstellenden Bodendruckverteilung in der Reifenaufstandsfläche10 , wobei die verwendete Bodendruckverteilungsfunktionp eine parametrisierte Bodendruckverteilungsfunktionp gemäß dem sechsten Aspekt der Erfindung ist, deren Parameterpa1...7 ,pb1...3 durch ein Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ermittelt worden sind;
- S4:
- Aufbringen einer definierten Belastung, d.h. definierter Kräfte und Momente, und/oder einer Bewegung auf einen mittels des hinterlegten, erfindungsgemäßen Reifenmodells nachgebildeten Reifen
1 ; - S5:
- Ermitteln einer Ausdehnung bzw. einer Umfangskontur der aus der auf den Reifen
1 aufgebrachten Belastung und/oder Bewegung resultierenden Reifenaufstandsfläche10 durch ein erfindungsgemäßes Verfahren gemäß dem dritten bzw. vierten Aspekt der Erfindung basierend auf der in Schritt S2 hinterlegten UmfangskonturfunktionU , - S6:
- Ermitteln einer aus der auf den Reifen
1 aufgebrachten Belastung und/oder Bewegung resultierenden Bodendruckverteilung in der resultierenden Reifenaufstandsfläche10 durch ein erfindungsgemäßes Verfahren gemäß dem fünften bzw. sechsten Aspekt der Erfindung basierend auf der in Schritt S3 hinterlegten Bodendruckverteilungsfunktionp , wobei für jedes einzelne Gummibürstenelementqi=1..k in der resultierenden Reifenaufstandsfläche10 ein zugehöriger normierter Bodendruckwert LRFf,z,qi=1..k bzw. eine normierte Normalkraft in zLR-Richtung ermittelt wird; - S7:
- Ermitteln der an den jeweiligen einzelnen Gummibürstenelementen
qi=1..k wirkenden resultierenden Kräfteqi=1..k einstellenden normierten Bodendruck LRFf,z,qi=1...k ; - S8:
- Ermitteln einer Gesamt-Reifenkraft
qi=1..k wirkenden resultierenden Kräfte
- S9:
- Speichern und/oder Ausgeben der ermittelten Reifenkräfte und - momente, insbesondere der Gesamt-Reifenkraft
- S10:
- Ende.
- S0:
- Begin;
- S1:
- Defining and storing a tire model according to the invention, the tire model used being defined according to the eighth aspect of the invention;
- S2:
- Define and store a peripheral contour function
U to determine a developing expansion of the tire contact area10 , where the perimeter contour function usedU a parameterized perimeter contour functionU according to the fourth aspect of the invention, the parameters thereofa ,b 12 ,b 34 ,n 12 ,n 34 ,m 12 ,m 34 , - S3:
- Define and store a ground pressure distribution function
p to determine a ground pressure distribution that is established in the tire contact area10 , where the ground pressure distribution function usedp a parameterized ground pressure distribution functionp according to the sixth aspect of the invention is its parametersp a1 ... 7 ,p b1 ... 3 have been determined by a method according to the second aspect of the invention;
- S4:
- Applying a defined load, ie defined forces and moments, and / or a movement to a tire simulated by means of the stored tire model according to the
invention 1 ; - S5:
- Determining an extent or a circumferential contour from the on the
tire 1 applied load and / or movement resultingtire contact area 10 by a method according to the invention according to the third or fourth aspect of the invention based on the circumferential contour function stored in step S2U , - S6:
- Determine one from the on the
tire 1 applied load and / or movement resulting ground pressure distribution in the resultingtire contact patch 10 by a method according to the invention according to the fifth or sixth aspect of the invention based on the soil pressure distribution function stored in step S3p , with for each individual rubber brush elementq i = 1..k in the resultingtire footprint 10 an associated standardized ground pressure value LR F f, z, qi = 1..k or a normalized normal force is determined in the z LR direction; - S7:
- Determine the on the respective individual rubber brush elements
q i = 1..k acting resulting forcesq i = 1..k adjusting normalized ground pressure LR F f, z, qi = 1 ... k ; - S8:
- Determining a total tire force
q i = 1..k acting resulting forces
- S9:
- Storing and / or outputting the determined tire forces and moments, in particular the total tire force
- S10:
- End.
Das in Schritt S1 hinterlegte erfindungsgemäße Reifenmodell, das gemäß dem achten Aspekt der Erfindung definiert ist, bildet die Eigenschaften des Reifens
In Abhängigkeit von einem Anteil einer jeweils auf ein Gummibürstenelement
Für eine besonders vorteilhafte Ermittlung der in der Reifenaufstandsfläche
Der Index
Bei dem an dieser Stelle beschriebenen Ausführungsbeipiel ist das Latsch-Koordinatensystem
Basierend auf den an den jeweiligen einzelnen Gummibürstenelementen
Das Gesamt-Reifenmoment
Das Ausgeben der ermittelten Reifenkräfte und -momente, insbesondere der Gesamt-Reifenkraft
Im Folgenden wird anhand der
Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel zur Berechnung der Reifenkräfte weist jedes der masselosen Gummibürstenelemente
Dabei ist jedes dieser masselosen Gummibürstenelemente
Der Reifen
Die Verbindung zwischen Gürtelringelement
Wie vorstehend bereits erwähnt, wird die Felge
Die Umfangskonturfunktion
mit
with
Die verwendete Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion
Die Bodendruckverteilungsfunktion
Beispielsweise kann Nx(
Die Länge der Erstreckung der Reifenaufstandsfläche in x-Richtung sowie in y-Richtung sowie die Schnittpunkte S1, S2, S3, S4, werden dabei mithilfe der vorbeschriebenen und in Schritt S2 hinterlegten Reifenaufstandsflächen-Umfangskonturfunktion
Über die Wahl der Parameterfunktionen A(ŷLR) und B(ŷLR) lassen sich unterschiedliche Lastfälle und daraus resultierende Bodendruckverteilungen abbilden, insbesondere unterschiedliche Abhängigkeiten der Bodendruckverteilung in y-Richtung. Insbesondere ermöglicht dieser Ansatz die Abbildung eines Einflusses des Sturzwinkels
Die Bodendruckverteilungs-Parameter A(ŷLR) und B(ŷLR) bzw. die Skalierungsfunktion A(ŷLR) und die Krümmungsfunktion B(ŷLR) sind dabei jeweils eine Polynomfunktion, wobei die Skalierungsfunktion A(ŷLR) ein Polynom sechsten Grades ist und die Krümmungsfunktion B(ŷLR) ein Polynom zweiten Grades mit:
Die verwendete Bodendruckverteilungsfunktion
Wird nun in Schritt S4 eine definierte Belastung und/oder Bewegung auf die Felge
Wie leicht vorstellbar ist, hängen die zwischen Reifen
Mit einer wie vorstehend beschriebenen und in Schritt S2 hinterlegten Umfangskonturfunktion
Mit einer wie vorstehend beschriebenen und in Schritt S3 hinterlegten Bodendruckverteilungsfunktion
Dazu wird der mittels der Bodendruckverteilungsfunktion
auf eine der Bodendruckverteilung zugrundeliegende Radlast
wobei LRFf,z,q
und wobei LRpf,z,qi=1..k der jeweilige, mittels der Bodendruckverteilungsfunktion bestimmte, zu normierende Bodendruckwert ist, d.h. der jeweilige für das jeweilige Gummibürstenelement ql=1..k.This is done by means of the ground pressure distribution function
on a wheel load on which the ground pressure distribution is based
where LR F f, z, q
and where LR p f, z, qi = 1..k is the respective soil pressure value to be normalized, determined by means of the soil pressure distribution function, ie the respective one for the respective rubber brush element q l = 1..k .
Für sich außerhalb der Reifenaufstandsfläche
Ist für jedes, sich innerhalb der resultierenden Reifenaufstandsfläche
Is for everyone to be within the resulting
Darauf basierend wird in Schritt S8 die resultierende Gesamt-Reifenkraft, insbesondere die in der Reifenaufstandsfläche wirkenden Gesamt-Reibkraft, sowie das Gesamt-Reifenmoment, insbesondere das Gesamt-Bohrmoment, ermittelt, insbesondere durch Aufsummieren der einzelnen, an den jeweiligen einzelnen Gummibürstenelementen
- S2-1:
- Auswählen der Umfangskonturfunktion
U , für welche die Parameter ermittelt werden sollen, wobei bei diesem Beispiel die wie vorstehend beschriebene UmfangskonturfunktionU ausgewählt wird; - S2-1A:
- Erzeugen von einer
Vielzahl von ReifenaufstandsflächenAbdrücken 10 durch Messungen für verschiedene definierte Belastungen und/oder Bewegungen mit verschiedenen Reifen mit verschiedenen Reifeneigenschaften und Reifenzuständen; - S2-1B:
- Ermitteln der jeweiligen Umfangskontur-Parameter
a ,b12 ,b34 ,n12 ,n34 ,m12 ,m34 ,Abdrücken 10 , und Ermitteln von Umfangskontur-Parameter-Datensätzen aus den jeweils aus den einzelnen Reifenaufstandsflächen-Abdrücken 10 ermittelten Umfangskonturparameterna ,b12 ,b34 ,n12 ,n34 ,m12 ,m34 , - S2-2:
- Trainieren eines künstlichen neuronalen Netzes
KNN-U zur Ermittlung von an verschiedene definierte Belastungen und/oder Bewegungen mit verschiedenen Reifen mit verschiedenen Reifeneigenschaften und Reifenzuständen angepassten Umfangskontur-Parametern
wobei das Ermitteln der jeweiligen Umfangskontur-Parameter
- S2-1:
- Selecting the perimeter contour function
U , for which the parameters are to be determined, whereby in this example the circumferential contour function as described aboveU is selected; - S2-1A:
- Generate a variety of tire footprints
10 by measurements for different defined loads and / or movements with different tires with different tire properties and tire conditions; - S2-1B:
- Determination of the respective circumferential contour parameters
a ,b 12 ,b 34 ,n 12 ,n 34 ,m 12 ,m 34 ,10 , and determining circumferential contour parameter data sets from the individual tire contact patch imprints10 determined circumferential contour parametersa ,b 12 ,b 34 ,n 12 ,n 34 ,m 12 ,m 34 , - S2-2:
- Training an artificial neural network
KNN-U to determine circumferential contour parameters adapted to different defined loads and / or movements with different tires with different tire properties and tire conditions
whereby the determination of the respective circumferential contour parameters
Das Erzeugen von einer Vielzahl von Reifenaufstandsflächen-Abdrücken
Für das Ermitteln der jeweiligen Umfangskontur-Parameter
Die Schritte S2-1B1 bis S2-1B6 dazu lauten:
- S2-1B1:
- Bestimmen einer maximalen Erstreckung 2a des Reifenaufstandsflächen-
Abdrucks 10 in xLR-Richtung, insbesondere mithilfe einer mittels Bilddatenanalyse ermittelten Hüllkurve, (siehe14 ), - S2-1B2:
- Bestimmen einer maximalen Erstreckung
b12 +b34 des Reifenaufstandsflächenabdrucks in yLR-Richtung, insbesondere mithilfe einer mittels Bilddatenanalyse ermittelten Hüllkurve, (siehe14 ), - S2-1B3:
- Ermitteln des Umfangskonturfunktion-Koordinatenursprungs
SE in Abhängigkeit von der maximalen Erstreckung 2a des Reifenaufstandsflächen-Abdrucks 10 in xLR-Richtung und in Abhängigkeit von der maximalen Erstreckungb12 +b14 des Reifenaufstandsflächen-Abdrucks 10 in yLR-Richtung (siehe14 ), - S2-1B4:
- Ermitteln der Umfangskontur-Parameter
a ,b12 ,b34 der parametrisierten Reifenaufstandsflächen-UmfangskonturfunktionU in Abhängigkeit von einem Abstanda ,b12 ,b34 eines Umfangskonturpunktes des ReifenaufstandsflächenAbdrucks10 zum Umfangskonturfunktion-KoordinatenursprungSE in xLR-Richtung und yLR-Richtung (siehe14 ), - S2-1B5:
- Ermitteln der weiteren Umfangskontur-Parameter
n12 ,n34 ,m12 ,m34 der parametrisierten Reifenaufstandsflächen-UmfangskonturfunktionU mithilfe eines Optimierungsverfahrens (siehe 15 und16 ), und - S2-1B6:
- Ermitteln eines Koordinatentransformationsvektors
SE des Umfangskonturfunktion-KoordinatensystemsSE in einen Reifenlatsch- KoordinatenursprungLR eines Reifenlatsch-KoordinatensystemsLR definiert (siehe 14 und16 ).
- S2-1B1:
- Determining a maximum extent 2a of the tire contact patch imprint
10 in the x LR direction, in particular with the help of an envelope curve determined by means of image data analysis (see14th ), - S2-1B2:
- Determining a maximum extension
b 12 +b 34 of the tire contact area imprint in y LR direction, in particular with the help of an envelope curve determined by means of image data analysis (see14th ), - S2-1B3:
- Determining the circumferential contour function coordinate origin
SE as a function of the maximum extent 2a of the tire contact patch imprint10 in x LR direction and depending on the maximum extensionb 12 +b 14 of the tire contact patch imprint10 in y LR direction (see14th ), - S2-1B4:
- Determination of the circumferential contour parameters
a ,b 12 ,b 34 the parameterized tire contact patch circumferential contour functionU depending on a distancea ,b 12 ,b 34 of a circumferential contour point of the tire footprint10 to the circumferential contour function coordinate originSE in x LR direction and y LR direction (see14th ), - S2-1B5:
- Determination of the further circumferential contour parameters
n 12 ,n 34 ,m 12 ,m 34 the parameterized tire contact patch circumferential contour functionU using an optimization procedure (see15th and16 ), and - S2-1B6:
- Find a coordinate transformation vector
SE of the circumferential contour function coordinate systemSE into a tire contact coordinate originLR a tire contact coordinate systemLR defined (see14th and16 ).
Die Umfangskontur-Parameter
Die weiteren Umfangskontur-Parameter
Der Koordinatentransformationsvektor
Da sich für einen Sturzwinkel von γ=0° eine Reifenaufstandsfläche
Bei Sturzwinkeln von y≠0° ist die Bestimmung des Latsch-Referenzpunktes
Mit den Schritten S2-1B1 bis S2-1B6 wurden aus den einzelnen Reifenaufstandsflächen-Abdrücken
Mit einigen dieser Datensätze ist anschließend in Schritt S2-2 ein künstliches neuronales Netz
Mithilfe des künstlichen neuronalen Netzes
- S3-1:
- Auswählen der Bodendruckverteilungsfunktion
p , für welche die Parameter ermittelt werden sollen, wobei bei diesem Beispiel die wie vorstehend beschriebene Bodendruckverteilungsfunktionp ausgewählt wird; - S3-1A:
- Erzeugen von einer Vielzahl von Bodendruckverteilungen mit jeweils einer Vielzahl von Bodendruckwerten durch Messungen für verschiedene definierte Belastungen und/oder Bewegungen mit verschiedenen Reifen mit verschiedenen Reifeneigenschaften und Reifenzuständen;
- S3-1B:
- Ermitteln der jeweiligen Bodendruckverteilungs-Parameter
pa1... 7 ,pb1...3 aus den einzelnen Bodendruckverteilungen und Ermitteln von Umfangskontur-Parameter-Datensätzen aus den jeweils aus den einzelnen Bodendruckverteilungen ermittelten Bodendruckverteilungs-Parameternpa1...7 ,pb1...3 für die verschiedenen definierten Belastungen und/oder Bewegungen mit verschiedenen Reifen mit verschiedenen Reifeneigenschaften und Reifenzuständen; und - S3-2:
- Trainieren eines künstlichen neuronalen Netzes
KNN-p zur Ermittlung von an verschiedene definierte Belastungen und/oder Bewegungen mit verschiedenen Reifen mit verschiedenen Reifeneigenschaften und Reifenzuständen angepassten Bodendruckverteilungs-Parametern
- S3-1:
- Select the ground pressure distribution function
p , for which the parameters are to be determined, whereby in this example the soil pressure distribution function as described abovep is selected; - S3-1A:
- Generating a multiplicity of ground pressure distributions, each with a multiplicity of ground pressure values, by measurements for different defined loads and / or movements with different tires with different tire properties and tire conditions;
- S3-1B:
- Determination of the respective soil pressure distribution parameters
p a1 ... 7 ,p b1 ... 3 from the individual soil pressure distributions and determination of circumferential contour parameter data sets the soil pressure distribution parameters determined from the individual soil pressure distributionsp a1 ... 7 ,p b1 ... 3 for the different defined loads and / or movements with different tires with different tire properties and tire conditions; and - S3-2:
- Training an artificial neural network
KNN-p to determine ground pressure distribution parameters adapted to different defined loads and / or movements with different tires with different tire properties and tire conditions
Das Erzeugen von einer Vielzahl von Bodendruckverteilungen durch Messungen für verschiedene definierte Belastungen und/oder Bewegungen mit verschiedenen Reifen
Für das Ermitteln der jeweiligen Bodendruckverteilungs-Parameter
Die Schritte S3-1B1 bis S3-1B3 dazu lauten:
- S3-1B1:
- Unterteilen der Reifenaufstandsfläche in yLR-Richtung, hier beispielhalber in mehrere annähernd äquidistante Abschnitte
1 bis 10 , und Ermitteln eines statistisch repräsentativen Bodendruckwertes, insbesondere eines mittleren Bodendruckwertes, für wenigstens einen der Abschnitte aus wenigstens zwei definierten Punkten der Reifenaufstandsfläche, die innerhalb dieses Abschnitts liegen und jeweils einen gleichen Koordinatenwert in xLR-Richtung aufweisen, - S3-1B2:
- wobei Schritt S3-1B1 für jeden Abschnitt und für alle Koordinatenwerte, in xLR-Richtung wiederholt wird, zu denen jeweils ein definierter Punkt innerhalb der Reifenaufstandfläche
10 mit jeweils einem zugehörigen Bodendruckwert existiert, - S3-1B3:
- Ermitteln der Regressionsparameter
pa1...7 undpb1..3 der Bodendruckverteilungs-Parameter A(ŷLR) und B(ŷLR), d.h. der Regressionsparameterpa1...7 der Skalierungsfunktion A(ŷLR) und der Regressionsparameterpb1..3 von der Krümmungsfunktion B(ŷLR) der Bodendruckverteilungsfunktion, die jeweils durch eine parametrisierte Regressionsfunktion wie vorstehend definiert sind, durch ein mathematisches Optimierungsverfahren.
- S3-1B1:
- Subdivide the tire contact area in y LR direction, here for example into several approximately
equidistant sections 1 until10 , and determining a statistically representative ground pressure value, in particular a mean ground pressure value, for at least one of the sections from at least two defined points of the tire contact area that lie within this section and each have the same coordinate value in the x LR direction, - S3-1B2:
- Step S3-1B1 being repeated for each section and for all coordinate values in the x LR direction, for each of which a defined point within the
tire contact area 10 each with an associated ground pressure value exists, - S3-1B3:
- Determine the regression parameters
p a1 ... 7 andp b1..3 the soil pressure distribution parameters A (ŷ LR ) and B (ŷ LR ), ie the regression parameterp a1 ... 7 the scaling function A (ŷ LR ) and the regression parametersp b1..3 from the curvature function B (ŷ LR ) of the soil pressure distribution function, each of which is defined by a parameterized regression function as above, by a mathematical optimization method.
Statt in 10 Abschnitte ist auch eine Unterteilung in mehr oder weniger abschnitte möglich. Ebenso können die Reifenaufstandsfläche
Dabei wurden mit den Schritten S3-1B1 bis S3-1B3 aus den einzelnen ermittelten, insbesondere gemessenen Bodendruckverteilungen für die verschiedenen definierten Belastungen und/oder Bewegungen mit verschiedenen Reifen mit verschiedenen Reifeneigenschaften und Reifenzuständen die jeweiligen Bodendruckverteilungs-Parameter
Mit einigen dieser Datensätze ist anschließend in Schritt S3-2 ein künstliches neuronales Netz
Mithilfe des künstlichen neuronalen Netzes
- S11:
- Start;
- S12:
- Definieren auslegungsrelevanter Belastungen/Bewegungen;
- S0-S10:
- Ermitteln der infolgedessen entstehenden Reifenkräfte und -momente durch ein erfindungsgemäßes Verfahren wie vorbeschrieben mit den Schritten S0-S10;
- S13:
- Ermitteln der hieraus resultierenden Belastungen der Komponente;
- S14:
- Vergleichen mit den zulässigen Belastungen der Komponente;
- S15:
- Prüfen, ob die ermittelte resultierende Belastung unter der zulässigen Belastung liegt; falls nein weiter mit Schritt S16; falls ja, weiter mit Schritt S17.
- S16:
- Anpassen der Komponente und Wiederholen der Schritte S13 bis S15;
- S17:
- Ende
- S11:
- Begin;
- S12:
- Define design-relevant loads / movements;
- S0-S10:
- Determination of the tire forces and torques arising as a result by a method according to the invention as described above with steps S0-S10;
- S13:
- Determining the resulting loads on the component;
- S14:
- Comparing with the permissible loads of the component;
- S15:
- Check whether the resulting load determined is below the permissible load; if not, continue with step S16; if so, continue with step S17.
- S16:
- Adapting the component and repeating steps S13 to S15;
- S17:
- end
Liegt die ermittelte resultierende Belastung sehr weit unter der zulässigen Belastung kann in einigen Fällen ebenfalls eine Anpassung der Komponente und Wiederholen der Schritte S13 bis S15 gemäß Schritt S16 vorteilhaft sein, um eine Überdimensionierung zu vermeiden.If the resulting load determined is very far below the permissible load, in some cases it can also be advantageous to adapt the component and repeat steps S13 to S15 in accordance with step S16 in order to avoid oversizing.
- S18:
- Start;
- S19:
- Aufbringen einer Lenkeingabe auf den Fahrsimulator
- S0-S10:
- Ermitteln der infolgedessen entstehenden Reifenkräfte und -momente durch ein erfindungsgemäßes Verfahren wie vorbeschrieben mit den Schritten S0-S10;
- S20:
- Ermitteln einer oder mehrerer Stellgrößenwerte zur Ansteuerung einer Widerstands-Aktuatorvorrichtung des Fahrsimulators; und
- S21:
- Ansteuern der Widerstands-Aktuatorvorrichtung des Fahrsimulators gemäß der ermittelten Stellgrößenwerte, um an der Lenkeingabevorrichtung einen den ermittelten Reifenkräften- und -momenten entsprechenden Lenkwiderstand zu erzeugen;
- S22:
- Ende
- S18:
- Begin;
- S19:
- Applying a steering input to the driving simulator
- S0-S10:
- Determination of the tire forces and torques arising as a result by a method according to the invention as described above with steps S0-S10;
- S20:
- Determining one or more manipulated variable values for controlling a resistance actuator device of the driving simulator; and
- S21:
- Controlling the resistance actuator device of the driving simulator according to the determined manipulated variable values in order to generate a steering resistance corresponding to the determined tire forces and torques on the steering input device;
- S22:
- end
Mit den beschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahren können die sich zwischen Reifen und Untergrund (Fahrbahn) in den einzelnen Fahrzuständen jeweils entstehenden Reifenkräfte und -momente auch für geringe Geschwindigkeiten und hohen Sturzwerte, insbesondere wie sie beim Lenken im Stand und beim Rangieren auftreten, mit einer für eine verbesserte, insbesondere geeignete Lenkungsauslegung ausreichenden, insbesondere hinreichenden Genauigkeit ermittelt, insbesondere vorhergesagt werden.With the described method according to the invention, the tire forces and torques arising between the tire and the ground (road) in the individual driving states can also be used for low speeds and high camber values, in particular as they occur when steering while stationary and when maneuvering, with one for one improved, in particular suitable steering design, sufficient, in particular sufficient accuracy can be determined, in particular predicted.
Insbesondere können eine Ausdehnung der sich einstellenden Reifenaufstandsfläche bzw. deren Umfangskontur sowie eine sich einstellende Bodendruckverteilung mit verbesserter Genauigkeit ermittelt werden. Ebenso kann mit dem vorgeschlagenen Reifenmodell eine verbesserte Nachbildung eines Reifens und damit eine genauere Ermittlung der Reifenkräfte und - momente erreicht werden.In particular, an extension of the tire contact patch that is established or its circumferential contour, as well as an established soil pressure distribution, can be determined with improved accuracy. Likewise, with the proposed tire model, an improved simulation of a tire and thus a more precise determination of the tire forces and torques can be achieved.
Ferner weisen die beschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahren eine hohe Flexibilität auf und können aufgrund ihrer Parametrisierung, vor allem durch die vorteilhaft gewählten Parameter, einfach an unterschiedliche Reifen und/oder Reifenbelastungen und/oder Fahrzustände angepasst werden, z.B. an unterschiedliche Sturzwerte oder unterschiedliche Reifenfülldrücke. Damit lässt sich der Einfluss verschiedener Größen wie z.B. von Radlast, Reifenfülldruck, Sturz und bspw. der Reifendimension zuverlässiger prognostizieren, insbesondere in einer frühen Entwicklungsphase, in der dies besonders erwünscht ist. Dies ermöglicht eine verbesserte Auslegung von Fahrzeugkomponenten, u.a. eine verbesserte Lenkungsauslegung.Furthermore, the described methods according to the invention have a high degree of flexibility and can be easily adapted to different tires and / or tire loads and / or driving conditions, for example to different camber values or different tire inflation pressures, due to their parameterization, especially through the advantageously selected parameters. This allows the influence of various variables, such as wheel load, tire pressure, camber and, for example, the tire dimension, to be more reliably forecast. especially at an early stage of development when this is particularly desirable. This enables an improved design of vehicle components, including an improved steering design.
Selbstverständlich ist eine Vielzahl an Abwandlungen, insbesondere von konstruktiven Abwandlungen, zu dem erläuterten Ausführungsbeispiel möglich, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.Of course, a large number of modifications, in particular structural modifications, to the illustrated embodiment are possible without departing from the content of the claims.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Reifentires
- 22
- Felge / RadträgerRim / wheel carrier
- 33
- Seitenwand / GürtelringSidewall / belt ring
- 44th
- LaufflächeTread
- 55
- GummibürstenRubber brushes
- 66th
- Reifenebene / Radialmittelebene des ReifensTire plane / radial center plane of the tire
- 77th
- Bodenebene / Straßenebene / Fahrbahnebene / HorizontalebeneGround level / street level / road level / horizontal level
- 88th
- Latsch-SymmetrieachseLaces symmetry axis
- 99
- VertikalebeneVertical plane
- 1010
- Reifenaufstandsfläche / Reifenlatsch / Reifenaufstandsflächen-AbdruckTire contact patch / tire contact / tire contact patch imprint
- 1111
- (Profil-)Rille (Profile) groove
- A1, A2A1, A2
- HaftreibungsbereichStatic friction area
- B1, B2B1, B2
- GleitreibungsbereichSliding friction area
- bb
- Index zur Kennzeichnung des Bezugs auf ein GummibürstenelementIndex to identify the reference to a rubber brush element
- CC.
- FedersteifigkeitSpring stiffness
- CC.
- ReifenmittelpunktTire center
- C1C1
- ReifenbreiteTire width
- C2C2
- SeitenverhältnisAspect ratio
- C3C3
- LastindexLoad index
- C4C4
- GeschwindigkeitsindexSpeed index
- dd
- Dämpfung / Index zur Kennzeichnung des Bezugs auf einen DämpferAttenuation / index to identify the reference to a damper
- ΔrΔr
- Rillenabstand (Abstand zwischen zwei Rillen)Groove spacing (distance between two grooves)
- ΔrLRΔrLR
- Abstand einer Rille zum Reifenlatsch-Koordinatensystemursprung LRDistance of a groove to the tire contact coordinate system origin LR
- ee
- Index zur Kennzeichnung des Bezugs auf eine Ecke eines GummibürstenelementsIndex to identify the reference to a corner of a rubber brush element
- eGyeGy
- Einheitsvektor des Gürtelring-Koordinatensystems in y-RichtungUnit vector of the belt ring coordinate system in the y-direction
- eLRx, eLRy, eLRzeLRx, eLRy, eLRz
- Einheitsvektoren des Reifenlatsch-KoordinatensystemsUnit vectors of the tire contact coordinate system
- eSzeSz
- Einheitsvektor des Straßen-Koordinatensystems in z-RichtungUnit vector of the street coordinate system in the z-direction
- f, Ff, F
- Index zur Kennzeichnung des Bezugs auf die FelgeIndex to identify the reference to the rim
- LRFf,z,q i=1...kLRFf, z, q i = 1 ... k
- normierter Bodendruckwert / normierte Normalkraft in ZLR-Richtung am Gummibürstenelement qi normalized ground pressure value / normalized normal force in Z LR direction on the rubber brush element q i
- Reibungskraft am Gummibürstenelement qi Frictional force on the rubber brush element q i
- Gesamt-Reifenkraft, insbesondere Gesamt-ReibkraftTotal tire force, in particular total frictional force
- Gleitreibungskraft am Gummibürstenelement qi Sliding friction force on the rubber brush element q i
- Haftreibungskraft am Gummibürstenelement qi Static friction force on the rubber brush element q i
- Radlastanteil / Bodendruckkraft am Gummibürstenelement qi Wheel load share / ground pressure force on the rubber brush element q i
- LRFf,zLRFf, e.g.
- Radlast (skalarer Wert)Wheel load (scalar value)
- g, Gg, G
- Index zur Kennzeichnung des Bezugs auf den Gürtelring bzw. GleitreibungIndex to identify the reference to the belt ring or sliding friction
- γγ
- SturzwinkelCamber angle
- ii
- LaufvariableRun variable
- kk
- Anzahl der GummibürstenelementeNumber of rubber brush elements
- LRLR
- Koordinatenursprung des Reifenlatsch-Koordinatensystems / Latsch-ReferenzpunktCoordinate origin of the tire contact coordinate system / contact point reference point
- K1, K2K1, K2
- Krümmungcurvature
- KNN-pKNN-p
- künstliches neuronales Netz zur Ermittlung von Bodendruckverteilungs-Parameternartificial neural network for determining ground pressure distribution parameters
- KNN-UKNN-U
- künstliches neuronales Netz zur Ermittlung von Umfangskontur-Parameternartificial neural network for determining circumferential contour parameters
- L1, L2L1, L2
- Grenzen eines definierten Abbildungs-WertebereichsLimits of a defined mapping value range
- MM.
- Flächenschwerpunkt der resultierenden ReifenaufstandsflächeCenter of gravity of the resulting tire contact area
- Bohrmoment am Gummibürstenelement qi Drilling torque on rubber brush element q i
- Gesamt-Reifenmoment, Gesamt-BohrmomentTotal tire torque, total drilling torque
- nxnx
- Anzahl der Gummibürstenelemente in xLR-RichtungNumber of rubber brush elements in x LR direction
- nyny
- Anzahl der Gummibürstenelemente in yLR-RichtungNumber of rubber brush elements in y LR direction
- pp
- BodendruckverteilungsfunktionGround pressure distribution function
- A(ŷLR)A (ŷLR)
- Skalierungsparameter der BodendruckverteilungsfunktionScaling parameters of the ground pressure distribution function
- B(ŷLR)B (ŷLR)
- Krümmungsparameter der BodendruckverteilungsfunktionCurvature parameters of the ground pressure distribution function
- pa1...7, pb1...3pa1 ... 7, pb1 ... 3
- Parameter der BodendruckverteilungsfunktionGround pressure distribution function parameters
- LRpf,z,q i=1...k-LRpf, z, q i = 1 ... k-
- Bodendruckwert am Gummibürstenelement qi Ground pressure value on the rubber brush element q i
- PRPR
- ReifenfülldruckTire pressure
- qi=1..kqi = 1..k
- GummibürstenelementRubber brush element
- Ortsvektor des Gummibürstenelements qi im Reifenlatsch-KoordinatensystemPosition vector of the rubber brush element q i in the tire contact coordinate system
- sich innerhalb der resultierenden Reifenaufstandsfläche befindende Gummibürstenelemente (definiert durch zugehörigen Ortsvektor)rubber brush elements located within the resulting tire contact area (defined by the associated position vector)
- sich außerhalb der resultierenden Reifenaufstandsfläche befindende Gummibürstenelemente (definiert durch zugehörigen Ortsvektor)rubber brush elements located outside the resulting tire contact area (defined by the associated position vector)
- Vektor mit Reibungskoeffizienten des UntergrundsVector with the coefficient of friction of the subsurface
- LRµH,xLRµH, x
- Haftreibungskoeffizient in x-RichtungStatic friction coefficient in the x-direction
- LRµH,yLRµH, y
- Haftreibungskoeffizient in y-RichtungStatic friction coefficient in y-direction
- LRµG,xLRµG, x
- Gleitreibungskoeffizient in x-RichtungCoefficient of sliding friction in the x direction
- LRµG,yLRµG, y
- Gleitreibungskoeffizient in y-RichtungCoefficient of sliding friction in y-direction
- R,rstatR, rstat
- statischer Reifenradiusstatic tire radius
- RTRT
- Index zur Kennzeichnung des Bezugs auf die FelgeIndex to identify the reference to the rim
- KoordinatentransformationsvektorCoordinate transformation vector
- LR rxSELR rxSE
- x-Koordinate des Koordinatentransformationsvektorsx-coordinate of the coordinate transformation vector
- LR rySELR rySE
- y-Koordinate des Koordinatentransformationsvektorsy coordinate of the coordinate transformation vector
- r1...8r1 ... 8
- Abstand zum Latsch-Referenzpunkt LRDistance to the Laces reference point LR
- SS.
- Untergrund / Straße / FahrbahnUnderground / road / road
- S0..S22S0..S22
- VerfahrensschritteProcedural steps
- SESE
- Koordinatenursprung des Superellipsen-Koordinatensystems bzw. der UmfangskonturfunktionOrigin of coordinates of the superellipse coordinate system or the circumferential contour function
- Ortsvektoren der Schnittpunkte mit der UmfangskonturPosition vectors of the points of intersection with the circumferential contour
- UU
- UmfangskonturfunktionPerimeter contour function
- a, b12, b34, n12, n34 m12, m34a, b12, b34, n12, n34 m12, m34
- Parameter der UmfangskonturfunktionParameters of the perimeter contour function
- ySE12ySE12
-
Funktionsabschnitt der Umfangskonturfunktion
U im ersten QuadrantenI und im zweiten QuadrantenII Functional section of the perimeter contour functionU in the first quadrantI. and in the second quadrantII - ySE34ySE34
-
Funktionsabschnitt der Umfangskonturfunktion
U im dritten QuadrantenIII und im vierten QuadrantenIV Functional section of the perimeter contour functionU in the third quadrantIII and in the fourth quadrantIV - xcxc
- Abszisse bzw. x-Koordinate des Reifenmittelpunkts-KoordinatensystemsAbscissa or x coordinate of the tire center point coordinate system
- ycyc
- Ordinate bzw. y-Koordinate des Reifenmittelpunkts-KoordinatensystemsOrdinate or y-coordinate of the tire center point coordinate system
- zczc
- Applikate bzw. bzw. z-Koordinate des Reifenmittelpunkts-KoordinatensystemsApplicates or z-coordinates of the tire center point coordinate system
- xHxH
- Abszisse bzw. x-Koordinate des Horizontal-Koordinaten-systemsAbscissa or x coordinate of the horizontal coordinate system
- yHyH
- Ordinate bzw. y-Koordinate des Horizontal-Koordinaten-systemsOrdinate or y-coordinate of the horizontal coordinate system
- zHzH
- Applikate bzw. bzw. z-Koordinate des Horizontal-KoordinatensystemsApplicates or or z-coordinates of the horizontal coordinate system
- xLRxLR
- Abszisse bzw. x-Koordinate des Reifenlatsch-KoordinatensystemsAbscissa or x-coordinate of the tire contact coordinate system
- yLRyLR
- Ordinate bzw. y-Koordinate des Reifenlatsch-KoordinatensystemsOrdinate or y-coordinate of the tire contact coordinate system
- zLRzLR
- Applikate bzw. bzw. z-Koordinate des Reifenlatsch-KoordinatensystemsApplicates or z-coordinates of the tire contact coordinate system
- xsxs
- Abszisse bzw. x-Koordinate eines Druckmessplatten-KoordinatensystemsAbscissa or x coordinate of a pressure measuring plate coordinate system
- ysys
- Ordinate bzw. y-Koordinate des Druckmessplatten-KoordinatensystemsOrdinate or y-coordinate of the pressure measuring plate coordinate system
- XSEXSE
- Abszisse bzw. x-Koordinate des Superellipsen-KoordinatensystemsAbscissa or x coordinate of the superellipse coordinate system
- ySEySE
- Ordinate bzw. y-Koordinate des Superellipsen-KoordinatensystemsOrdinate or y-coordinate of the superellipse coordinate system
- zSEzSE
- Applikate bzw. bzw. z-Koordinate des Superellipsen-KoordinatensystemsApplicates or or z-coordinates of the superellipse coordinate system
- xLRxLR
- resultierende Bewegungsrichtung einer Komponente des Reifens im Reifenlatsch-Koordinatensystemresulting direction of movement of a component of the tire in the tire contact coordinate system
- ẋLRẋLR
- resultierende Bewegungsgeschwindigkeit einer Komponente des Reifens im Reifenlatsch-Koordinatensystemresulting speed of movement of a component of the tire in the tire contact coordinate system
- xFxF
- resultierende Bewegungsrichtung einer Komponente des Reifens im Felgen-Koordinatensystemresulting direction of movement of a component of the tire in the rim coordinate system
- ẋFẋF
- resultierende Bewegungsgeschwindigkeit einer Komponente des Reifens im Felgen-Koordinatensystemresulting speed of movement of a component of the tire in the rim coordinate system
- I, II, III, IVI, II, III, IV
- Quadranten im Superellipsen-KoordinatensystemQuadrants in the superellipse coordinate system
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020112487.2A DE102020112487A1 (en) | 2020-05-08 | 2020-05-08 | Method for determining a developing expansion of a tire contact patch and a developing ground pressure distribution in the tire contact patch, method for calculating tire forces and torques in the tire contact patch, method for designing a component of a vehicle, method for operating a driving simulator, computer program, computer-readable medium and driving simulator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020112487.2A DE102020112487A1 (en) | 2020-05-08 | 2020-05-08 | Method for determining a developing expansion of a tire contact patch and a developing ground pressure distribution in the tire contact patch, method for calculating tire forces and torques in the tire contact patch, method for designing a component of a vehicle, method for operating a driving simulator, computer program, computer-readable medium and driving simulator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102020112487A1 true DE102020112487A1 (en) | 2021-11-11 |
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ID=78231824
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DE102020112487.2A Pending DE102020112487A1 (en) | 2020-05-08 | 2020-05-08 | Method for determining a developing expansion of a tire contact patch and a developing ground pressure distribution in the tire contact patch, method for calculating tire forces and torques in the tire contact patch, method for designing a component of a vehicle, method for operating a driving simulator, computer program, computer-readable medium and driving simulator |
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---|---|
DE (1) | DE102020112487A1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2393678B1 (en) | 2009-02-04 | 2014-04-16 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method for actuating an active suspension of a two-axle two-track motor vehicle |
-
2020
- 2020-05-08 DE DE102020112487.2A patent/DE102020112487A1/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP2393678B1 (en) | 2009-02-04 | 2014-04-16 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method for actuating an active suspension of a two-axle two-track motor vehicle |
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