用于计算作用在轮胎的接地区域上的力的方法及用于计算所述力的装置制造方法及图纸

一种计算作用在轮胎的接地区域上的力的方法，所述轮胎（１）安装在车轮（２）上，所述车轮继而安装在与车辆接合的轮毂（３）上，所述轮胎（１）沿基本上与地面（４）平行的纵向方向运动，所述方法包括下列步骤：检测所述接地区域（５）的第一角位置（α）；检测基本上与所述轮毂（３）为一体的基准点（Ｐ）的第二角位置（β）；使所述第一和第二角位置（α、β）相互比较以确定所述基准点（Ｐ）和接地区域（５）之间的相移（δφ）；确定代表所述车轮（２）的角速度（ω）的参数（ｋ）；计算在所述接地区域（５）中的至少一个纵向力（Ｆ↓［ｘ］），所述纵向力（Ｆ↓［ｘ］）至少为所述相移（δφ）和所述参数（ｋ）的函数。也描述了用于计算所述力的装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于计算作用在轮胎的接地区域上的力的方法。 本专利技术尤其涉及沿纵向方向(即，沿基本上与地面平行的方向， 轮胎和车轮沿所述地面运动，所述轮胎安装在所述车轮上)和竖直方向(即，沿与地面基本垂直的方向)定向的力的计算。 本专利技术还涉及用于计算所述力的装置。
技术介绍
在本文中，轮胎和地面之间的接触区域将被称为"接地区域"。 现在感觉需要计算在轮胎的运行中作用在轮胎上的力，尤其在接 地区域处。实际上由于非理想的地面状况或与车辆的行驶状况相比太高的速 度，所述力的估计对于可能的危险状况的可靠判定是关键的。 如上所述，此处考虑的力是沿竖直或纵向方向延伸的力。 所述力的计算允许估计在轮胎和地面之间产生的摩擦力，从而使 安装在轮胎上的电子系统自动地对车辆自身的运动起作用，最重要的 是出现突然加速或制动，该状况对于将放松车辆控制的驾驶员通常地 是较危险的。美国专利NO. 5 913 240公布了用于确定产生在轮胎和地面之间 的纵向力的系统，该系统包括至少一对离轮毂不同的径向距离处安装 在轮胎上的标记以及至少一对与车辆底盘集成安装以在车轮的每次转 动中检测标记的通过的检测器。根据两次检测之间代表轮胎例如跟随制动或加速而经受的变形的 相移计算在接地区域中产生的纵向力。美国专利NO. 6 904 351公布了用于车辆的控制系统，在所述控制 系统中作用在轮胎上的纵向力的计算依靠施加到车轮上的扭矩、施 加到车轮上的制动力偶、竖直力、车轮的转动惯量、车轮的转动速度 和车轮自身的半径。申请人已经发现诸如上面简要地描述的已知类型的系统具有高度 复杂性并因此需要高质量的硬件软件资源以获得可靠的测量。尤其地，申请人已经注意到在US 5 913 240中描述的类型的系统 从彼此径向非常接近的两个点的位置，即定位在轮胎侧壁上的两个标 记的位置，的检测中推出纵向力的估计；因此需要非常精确的检测以 保证后续的力的计算的可靠性。申请人也已经注意到对于在US 6 904 351中描述的类型的系统由 于力的强度依赖于高数目的变量，所以需要高计算能力，通过所述计 算确定纵向力。
技术实现思路
如上面所提到的，在本文中"接地区域"意指与地面接触的轮胎外 表面。较详细地，接地区域此处限定在与轮胎开始与地面接触的点相 对应的第一纵向端部和与轮胎与地面分离的点相对应的第二纵向端部 之间。在本说明和后面的权利要求中，"圆心角"意指在所述轮胎属于的 车轮的轮毂中心处具有其顶点并在与轮毂自身轴线垂直的横截面内测 量的角。在本说明和后面的权利要求的范围内，接地区域的"中间点"意指 接地区域自身在纵向尺度上的中间点。在本说明和后面的权利要求的范围内，"定点"意指经由轮毂中心 垂直于地面的底部。参考图2a到2f，车轮应沿逆时针方向转动。在本说明和后面的权利要求的范围内，"接地区域的角位置(为了 清楚，称之为"第 一角位置")"意指限定在经由接地区域的中间点的半径和经由所述固定点的半径之间的圆心角。当通过沿逆时针方向运动 行进完起始于经由固定点的半径到达经由中间点的半径的最短的弧 时，该角的宽度被认为是正的。在本说明和后面的权利要求的范围内，"基准点的角位置(为了清 楚，称之为"第二角位置，，)，，意指限定在经由与车轮轮毂为一体的基准 点的半径和经由所述固定点的半径之间的圆心角。当通过沿逆时针方向运动行进完起始于经由固定点的半径到达经 由基准点的半径的最短的弧时，该角的宽度被认为是正的。在本说明和后面的权利要求的范围内，"相移"意指第二和第 一 角 位置之间的差别。也就是说，它表示限定在经由接地区域的基准点的 半径和经由接地区域的中间点的半径之间的圆心角。通过相应的角位置(为了清楚，称之为"第三角位置，，)识别接地 区域的第一纵向端部，所述角位置定义为包括在经由第一纵向端部的 半径和经由所述固定点的半径之间的圆心角。当通过沿顺时针方向运动行进完起始于经由固定点的半径到达经 由第一纵向端部的半径的最短的弧时，该角的宽度被认为是正的。通过相应的角位置(为了清楚，称之为"第四角位置")识别接地 区域的第二纵向端部，所述角位置定义为包括在经由第二纵向端部的 半径和经由所述固定点的半径之间的圆心角。由第二纵向端部的半径的最短的弧时，该角的宽度被认为是正的。申请人已经认识到，首先在制动和加速步骤中，在接地区域和轮穀的位置之间发生相对位移，所述车轮安装在所述轮毂上。这主要是由于轮胎的弹性特性，所述轮胎由于其所受的应力而变形。尤其地，申请人可观察到所述相对位移首先是由轮胎在接地区域处所受的纵向力引起的。申请人可因此断定能根据轮毂的角位置(即，所述基准点的角位置)和接地区域的角位置之间的差异测量车轮轮毂和接地区域之间的 相对位移。申请人还已经注意到纵向力也依赖于实际上是车轮沿基本上平行 于地面的方向的的直线位移速度并由车轮自身的前进方向限定的纵向 速度。既然车轮的纵向速度和车轮的角速度基于轮胎的半径R基本上彼 此成比例，就注意到该依赖关系也能表达为车轮的角速度的函数。申请人最终已经发现能在相移、接地区域的纵向宽度、车轮的纵 向速度(角速度)和作用在轮胎上的纵向力之间确定函数关系，从而 确定纵向力自身。尤其地，在第一方面中本专利技术涉及计算作用在轮胎的接地区域上 的力的方法，所述轮胎安装在车轮上，从而安装在车辆轮毂上，所述 轮胎沿着基本上平行于地面的纵向方向运动，所述方法包括如下步骤_检测所述接地区域的第一角位置；_检测基本上与所述轮毂成一体的基准点的第二角位置；_确定所述基准点和接地区域之间的相移；一确定代表所述车轮的角速度的参数；—计算在所述接地区域中的至少为所述相移和参数的函数的至 少一个纵向力。为了获得纵向力的更加较精确的估计，也能考虑接地区域的纵向 宽度。在优选实施例中，也执行了计算在接地区域中的至少为接地区域 自身的纵向宽度和所述参数的函数的竖直力的步骤。 优选地，竖直力的计算也作为所述相移的函数进行。 根据第二方面，本专利技术涉及用于计算作用在轮胎的接地区域上的力的装置，所述轮胎安装在车轮上，从而安装在车辆轮毂上，所述轮 胎沿着基本上与地面平行的纵向方向运动，所述装置包括 _第一传感器以检测所述接地区域的第一角位置； 一第二传感器以检测基本上与所述轮毂成一体的基准点的第二 角位置；—与所迷第一和第二传感器操作地相联的处理单元，所述处理单元设有.比较模块以确定所述基准点和接地区域之间的相移； 第一计算模块以计算在所述接地区域中的至少为所述相移和代表所述车轮的角速度的参数的函数的至少一个纵向力。处理单元可还包括第二计算模块以确定所述接地区域的纵向宽度。第 一计算模块优选地与第二计算模块操作地相联以计算也作为所 述纵向宽度的函数的所述纵向力。在优选实施例中，处理单元还包括第三计算模块以计算在所述接 地区域中的至少为所述纵向宽度和参数的函数的竖直力。优选地，第三计算模块与比较模块操作地相联以计算也作为所述 相移的函数的所述竖直力。根据本专利技术，另外的特征和优点将从优选的但非排他的计算作用 在轮胎接地区域上的力的方法和用于计算所述力的装置的实施例中变 得较清楚。附图说明将在下文中参考以非限制性示例方式给出的附图开始本描述，其中_图1是本专利技术的方法适用的轮胎的部分透视_图2a到2f是如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计算作用在轮胎的接地区域上的力的方法，所述轮胎（１）安装在车轮（２）上，所述车轮继而安装在车辆轮毂（３）上，所述轮胎（１）沿着基本上与地面（４）平行的纵向方向运动，所述方法包括下列步骤：　－检测所述接地区域（５）的第一角位置（α） ；　－检测基本上与所述轮毂（３）为一体的基准点（Ｐ）的第二角位置（β）；　－确定所述基准点（Ｐ）和接地区域（５）之间的相移（δφ）；　－确定代表所述车轮（２）的角速度（ω）的参数（ｋ）；　－计算在所述接地区域（５）中 的至少一个纵向力（Ｆ↓［ｘ］），所述纵向力（Ｆ↓［ｘ］）至少为所述相移（δφ）和所述参数（ｋ）的函数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：S萨瓦雷西，M塔尼利，P兰格萨勒，
申请(专利权)人：倍耐力轮胎股份公司，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]