計算輪胎的摩擦滑動曲線的方法技術

為了在不制造完整輪胎的情況下，提供基于從使用的化合物、路面和汽車的特性值導出的實驗室數據計算輪胎（１０）的μ滑動曲線的方法，包括：基于不同滑動值Ｓ↓［ｓｌｉｐ］的摩擦系數μ（ｔ）和輪胎的側向位置（ｉ）計算橡膠化合物和粗糙表面（１４）之間的摩擦力Ｆ↓［０ｉ］（ｔ）（２２），其中，根據粗糙表面（１４）和胎紋塊（１１）之間的滑動速度ｖ↓［ｂ］和輪胎的溫度Ｔｑ（ｔ）計算摩擦系數μ（ｔ）Ｓｕｂ１。在計算摩擦力Ｆ↓［０ｉ］（ｔ）后，根據通過接觸面積Ａ↓［０］的胎紋塊（１１）的移動中的壓力分布和輪胎體（１２）的特性計算胎紋塊（１１）的移動（２３）。從不同滑動值Ｓ↓［ｓｌｉｐ］的有效μ滑動值μ↓［ｓｌｉｐ］構成得到的μ滑動曲線，其中，基于摩擦力Ｆ↓［０ｉ］（ｔ）和從壓力分布導出的標稱力Ｆ↓［Ｎｉ］（ｔ）計算有效μ滑動值μ↓［ｓｌｉｐ］（２４）。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及計算輪胎的μ滑動曲線的方法。
技術介紹
對于輪胎并因此對于使用這種輪胎的車輛的開發來說，安全度是最重要的特征之一。輪胎安全的最重要的特性之一是摩擦系數。摩擦系數是輪胎的特性值，用于說明輪胎為了在轉彎、制動或加速過程中保持車輛的控制在驅動機動中分散能量的能力。這種特性常被稱為輪胎的“抓地力”。一般地，汽車制造商要求輪胎制造商用制動試驗證明輪胎合格。通過電子控制系統的實現，依賴于輪胎和道路的相對滑動速度的摩擦系數的行為成為用于優化汽車的制動距離和驅動行為的十分重要的參數。為了估計這種依賴性，使用所謂的μ滑動曲線。μ滑動曲線表示輪胎負載和依賴于輪胎和道路之間的相對速度的制動力之間的關系。在制動試驗中，在特殊的拖車上測量汽車的速度和輪胎速度之間的差(滑動速度)，并且，沿驅動方向和垂直方向在輪胎軸上引起的力被測量并被表示為輪胎的摩擦系數。μ滑動曲線被用于預測汽車的制動行為。并且，它實際上對于采用和設計汽車在駕駛過程中的不足轉向和過度轉向行為十分重要。為了進行常規的制動試驗，需要制造輪胎并測試輪胎。輪胎的制造十分昂貴、耗時。在開發輪胎用新型化合物的過程中，不能對新型化合物的所有可能變體進行制動試驗。但是，所使用的化合物的特征的選擇必須基于實驗室試驗。一般地，實驗室試驗是對實驗室樣品執行的基本試驗，不直接描述輪胎行為。所使用的化合物的選擇基本上基于化合物開發工程師的經驗。以前的用于估計輪胎的μ滑動曲線的方法基于使用摩擦系數的恒定值的計算。但是，基于摩擦系數的恒定值估計的μ滑動曲線與對輪胎的實際測量的比較表明這種估計方法是無用的。
技術實現思路
因此，本專利技術的目的是提供一種在不制造完整輪胎的情況下基于從使用的化合物、路面和汽車的特性值導出的實驗室數據計算輪胎的μ滑動曲線的方法。通過獨立權利要求的特征解決該目的。本專利技術基于摩擦系數依賴于幾種特性值的考慮。實際上，除了別的以外，它依賴于使用的橡膠化合物的復合動態模量、道路的粗糙度、胎紋塊的接觸面積、輪胎的溫度和輪胎的速度。橡膠化合物的復合動態模量E是頻率和溫度的函數。詳細而言，復合動態模量E將隨頻率增加而增加，但隨溫度升高而降低。隨著在道路上驅動的輪胎的滑動速度增加，表面和輪胎之間的交互作用的頻率將增加，從而導致復合動態模量E增加。本專利技術提供用于考慮幾種特性值計算μ滑動曲線的方法。這幾種特性值描述輪胎的行為。通過根據胎紋塊的滑動速度的變化和輪胎的溫度的變化考慮摩擦系數的發展，計算程序在不制造輪胎的情況下就可以提供逼真的μ滑動曲線。可以通過測量、模擬或計算導出這幾種特性值。通過選擇適當的特性值，可以提供專用的μ滑動曲線。由于該方法不需要制造輪胎，因此可以對計算使用幾種不同的化合物。可以對于計算各個μ滑動曲線使用輪胎結構和化合物的其它不同的組合。通過改變描述道路的粗糙度的特性值，可以模擬輪胎在不同的道路上的行為。在本專利技術的方法的優選實施例中，根據摩擦引起的溫度升高Tq(t)計算摩擦系數μ(t)。由于在通過接地胎片進行的移動中輪胎變熱，因此與輪胎有關的特性值將改變。該溫度變化被稱為瞬現溫度Tq(t)。本專利技術的方法使用溫度的變化來計算摩擦系數。通過考慮瞬現溫度，提供逼真的μ滑動曲線。在本專利技術的方法的另一實施例中，還考慮頻率和溫度對輪胎的實際接觸面積、能量損耗和胎紋塊穩定性的影響。但是，表面和輪胎之間的交互作用也將導致輪胎的溫度的增加。但是，溫度的增加將降低復合動態模量E，并由此對頻率依賴性導致相反的效果。摩擦引起的溫度升高對接觸面積、能量損耗和胎紋塊的移動的影響的考慮將進一步改進得到的μ滑動曲線。輪胎的μ滑動曲線的計算基于幾種單一的計算。程序的臨時值被存儲并在程序的其它步驟中被使用。使用用于更新特性值的臨時值也是有利的。本專利技術的方法以迭代的方式計算μ滑動曲線。特性值被不斷地更新，從而導致更高精度的μ滑動曲線。為了計算輪胎的μ滑動曲線，需要根據接觸時間(t)和各個離散滑動值的離散側向位置(i)計算摩擦力F0i(t)與標稱力FNi(t)的關系。這意味著對各個離散側向位置計算粘附滑動效應?？梢酝ㄟ^監視接觸時間中的胎紋塊的底端上的局部滑動速度和接觸時間中的局部剪切應力，描述離散側向位置上的粘附滑動效應。通過計算這種行為，就可導出用于側向位置的局部摩擦系數μ(t)。通過對各個側向位置和各個滑動值在接觸時間上積分所有的局部摩擦系數μ(t)，可以構成輪胎的μ滑動曲線。使用本專利技術的方法實現的優點是降低成本以及減少用于提供μ滑動曲線的時間。并且，本專利技術的方法增加選項的數量，特別是使用的可在輪胎的開發中被研究的化合物或化合物的混合物的數量。分析化合物μ滑動曲線將表明使用的橡膠化合物和輪胎結構的組合的優缺點。因此，可以更準確地采用輪胎的化合物和使用的輪胎結構，從而導致改進汽車在沿直線或曲線驅動的過程中的驅動行為。還通過包含用于執行上述方法的裝置的用于顯示μ滑動曲線的計算機程序和系統實現該目的。附圖說明被加入說明書中并構成其一部分的附圖僅作為例子示出本專利技術的幾個實施例。附圖用于與上面給出的一般說明和下面給出的實施例的詳細說明一起解釋本專利技術的原理。在附圖中圖1a示出具有幾個胎紋塊(tread block)的輪胎側面；圖1b示出具有一個層的簡化胎紋塊；圖2a示意地示出輪胎；圖2b示出與道路接觸的輪胎的放大圖；圖3a示出橡膠和粗糙表面之間的實際接觸行為；圖3b示出瞬現溫度在不同體積元素中的影響；圖4示出解釋根據本專利技術的計算μ滑動曲線的方法的流程圖；圖5a示出用于該方法的輸入值；圖5b示出根據圖4的圖的第一子流程圖；圖5c示出根據圖4的圖的第二子流程圖；圖6示出與沿驅動方向的位置相關的輪胎I和輪胎II的壓力分布和接觸時間；圖7示出動態模量E對頻率的依賴性(通用曲線)；圖7a示出水平移位因子at；圖7b示出垂直移位因子bt；圖8示出路面結構的功率譜C(q)；圖9示出對于幾個滑動值胎紋塊的塊速度和剪切應力和得到的μ滑動曲線的發展的視圖；圖10示出得到的具有根據圖6的壓力分布的輪胎I和輪胎II的有效μ滑動曲線。具體實施例方式提供的附圖僅出于解釋性目的，不必按比例代表本專利技術的實際例子。下面說明本專利技術的示例性實施例。雖然本專利技術可應用于各種各樣的應用，但將重點對具有只有一層的胎紋塊的輪胎進行說明。本專利技術的其它應用可以是具有兩個或更多個層的胎紋塊的用途。在圖1a中示出輪胎10的接地胎片(contact patch)。接地胎片也被稱為印跡(footprint)。接地胎片由幾個胎紋塊11的印跡構成。輪胎10上的胎紋塊11的布置形成輪胎的公知的輪廓。在圖1b中示出示意性的胎紋塊11。各個胎紋塊11具有多個尺寸的幾何形式，其中，胎紋塊的尺寸可變化。如圖1a所示，輪胎邊緣上的胎紋塊11具有與在輪胎中間配置的輪胎塊11不同的尺寸。圖1a還示出輪胎的不同側面位置A-H。這些不同的側向位置A-H沿驅動方向通過輪胎的印跡區或接地胎片在移動中暴露于不同的壓力分布。在圖2a中給出輪胎10的非常粗略的示意圖。輪胎10包含具有胎紋塊(未示出)的輪廓。輪廓位于輪胎體部12上。輪胎體部12被固定于輪緣13上。在驅動過程中，輪胎10與具有給定的粗糙度的路面14接觸，其中，胎紋塊11和路面14之間的接觸示于圖2b中。在圖3a中示出胎紋本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于計算輪胎（１０）的μ滑動曲線的方法，包括以下步驟：－基于接觸時間（ｔ）中的摩擦系數μ（ｔ）的發展和輪胎的側向位置（ｉ）計算橡膠化合物和粗糙表面（１４）之間的摩擦力Ｆ↓［０ｉ］（ｔ）；－根據粗糙表面（１４）和胎紋塊（１１）之間的滑動速度ｖ↓［ｂ］和輪胎（１０）的溫度Ｔｑ（ｔ）計算摩擦系數μ（ｔ）；－根據通過接觸面積Ａ↓［０］的胎紋塊（１１）的移動中的壓力分布和輪胎體（１２）的特性計算胎紋塊（１１）的移動；－基于摩擦力Ｆ↓［０ｉ］（ｔ）和標稱力Ｆ↓［Ｎｉ］（ｔ）計算不同滑動值Ｓ↓［ｓｌｉｐ］的有效μ滑動值μ↓［ｓｌｉｐ］；－基于不同滑動值Ｓ↓［ｓｌｉｐ］的有效μ滑動值μ↓［ｓｌｉｐ］提供μ滑動曲線。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：奧利佛艾爾博，路希爾諾加羅，烏多庫爾曼，維托瑞奧派維瑞，伯NJ珀爾森，埃里森德羅賓圖，
申請(專利權)人：倍耐力輪胎股份公司，
類型：發明
國別省市：IT[意大利]