表征車輛的行動性的方法以及在車輛輪胎的選擇中的使用
【技術領域】
[0001]本發明涉及的領域為車輛的道路行動性的改進。
【背景技術】
[0002]在車輛的設計中，為了改進車輛的行動性，車輛制造商要進行數種測試。這些測試包括用于車輛行動性的定量描述的被認為是“客觀”的測試，以及用于車輛行動性的定性確定的被認為是“主觀”的測試。主觀測試由測試員進行，測試員駕駛車輛并基于其感受來描述車輛行動性。
[0003]客觀測試尤其包括制動性、掌控性和安全性測試。主觀測試尤其包括涉及下述各項的測試部分:直線行動性、一般行動性以及主動安全性。直線行動性包括為了車輛的小幅橫向加速而執行的操縱，例如被稱為轉向性、線性、可駕駛性、居中性和其它操縱性。
[0004]涉及直線行動性的測試部分尤其具有下述目的:描述車輛的基于由測試員施加在方向盤上的一般而言幅度較小的角向力的響應性，從而發現例如在以諸如大約100km/h的穩定速度行駛時方向盤的力矩或車輛的偏向如何響應于方向盤角度的變化而定量地和定性地變化。因此，例如，顯示出線性響應的車輛呈現的行動性一般被測試員評估為滿意，對于方向盤的小角度旋轉的沒有響應的車輛所呈現的行動性一般被評估為對于測試員來說是不可接受的。
[0005]如果測試員認為車輛的直線行動性不可接受，則將該車輛進行改良并且之后再由測試員進行測試，以便測試員可以檢查車輛在進行了改良之后是否顯示出了滿意的行動性。因為測試員不知道不可接受的行動性的原因，所以對于待做出的改良的要求是基于測試員的經驗的。他們關注(但不限于)輪胎、車輪、轉向系統、懸掛裝置的幾何形狀(geometrie)和元件。重復上述步驟直到車輛呈現出測試員滿意的直線行動性。
[0006]所以，車輛的設計是相對漫長的，并因此是個昂貴的過程。
[0007]在下文中，根據上下文，術語“車輪”應被理解為具體意義上的由輪盤和輪圈組成的車輪，或者在概括意義上對應于由車輪(輪盤和輪圈)以及輪胎構成的完整組件。

【發明內容】

[0008]根據第一目標，本發明的目的是提供一種用于表征(caracterisat1n)給定車輛的方法，所述車輛包括車身；至少一個具有輪盤、輪圈和輪胎的車輪；以及至少一個將車輪連接到車身的懸掛裝置。
[0009]該方法的特征在于，其包括以下步驟:
[0010](A)對于給定的懸掛裝置和輪盤的配置，對車輛進行主觀行動性測試，以確定車輛的行動性是否是可接受的；
[0011](B)修改懸掛裝置和輪盤的配置，以便掃描直線行駛時的車輪的橫向力Fy和橫向偏移Dy各自的值，并且對懸掛裝置和輪盤的每個測試的配置再次進行表征步驟(A);
[0012](C)對于懸掛裝置和輪盤的每個測試的配置，確定以給定的穩定速度直線行駛時的車輪的橫向力Fy和橫向偏移Dy的值；以及
[0013](D)在平面Fy，Dy上確定車輛的可接受的行動性的區域Z。
[0014]優選地，通過改變選自車輪的內傾/外傾(pince/ouverture)、外傾角和偏移的參數來修改懸掛裝置和輪盤的配置。
[0015]同樣優選地，主觀行動性測試是在低橫向加速度下的行動性的測試。
[0016]根據本發明的一個目標的表征方法的第一實施方案，對于懸掛裝置和輪盤的每個測試的配置，以關于懸掛裝置和輪盤的參考配置的相對的方式來確定直線行駛時的車輪的橫向力Fy和橫向偏移Dy的值。
[0017]優選地，通過在輪盤與懸掛裝置之間插入外傾角墊片來變化車輪的橫向偏移，并且根據插入的墊片的厚度來估計橫向偏移的變化。
[0018]還可以通過修改內傾或外傾來改變以穩定速度直線行駛時的車輪的橫向力，并且可以根據輪胎的漂移剛度與內傾或外傾的變化的乘積來估計橫向力的變化。
[0019]這些估計只需要在涉及的速度下使用的輪胎的簡單常規特性。
[0020]根據本發明的一個目標的表征方法的第二實施方案:
[0021]-使用車輛的模型，使得可以得到施加到車輛重心的加速度與車輪的力、力矩和幅度之間的關系，以便確定直線行駛時的在車輪中心的力、力矩和幅度；
[0022]-使用將車輪橫向力Fy聯系到橫向偏移Dy的車輪特性；以及
[0023]-對于懸掛裝置的每個測試的配置，確定直線行駛時的車輪的橫向力Fy和橫向偏移Dy的值。
[0024]該本發明的目標的第二實施方案的具有的優點是更加精確。
[0025]有益地，為了表征裝配有輪胎的車輪:
[0026](A)車輪被安裝在測試機上，所述測試機用于使得車輪在給定條件下在運功的滾動表面上滾動并且測量在車輪中心的力和力矩的集合；
[0027](B)使車輪在給定滾動配置下旋轉，并尤其對滾動半徑Re以及在車輪中心的徑向力Fz和軸向力Fy和沿縱向軸線的力矩MX進行測量；
[0028](C)改變車輪的行進條件，并重復步驟⑶；以及
[0029](D)建立特性Fy = f (Dy)，其中Dy是車輪的橫向偏移，使得:
[0030]Dy = (MX-Fy*Re) /Fz
[0031]根據第二目標，本發明是在車輛上選擇至少一個裝配有輪胎的車輪的方法，其中:
[0032](A)通過上述方法來表征車輛，以確定車輛的可接受的行動性的區域Z ;
[0033](B)通過上述方法表征裝配有輪胎的車輪；以及
[0034](C)選擇輪胎和車輪，并將車輛的懸掛裝置調整為，裝配有輪胎和車輪的車輛呈現出在可接受的行動性的區域Z之內的直線行駛時的值Fy，Dy。
[0035]為了表征車輛，本發明的方法可以逐個車輪地應用，或逐個車軸地應用。基于逐個車軸的運行的優點在于，為主觀行動性測試保留了右/左對稱性。
[0036]這些方法的主要優點在于，獨立表征了車輛、車輪和輪胎，并且這些表征被用作直接確定給出以低橫向加速度行駛的車輛的良好行動性的輪胎和車輪的選擇基礎，并且在必要時用于引導車輛的調整以實現可用輪胎的良好適應性。
[0037]基于給定的表征的車輛，本領域的輪胎制造商還可以限定直接實現裝配有這些輪胎的車輛的令人滿意的行動性所需的輪胎架構的特性。
【附圖說明】
[0038]通過下述以非限定性示例的方式單獨提供的描述，將更加清楚地理解本發明，下述描述參考了附圖，在附圖中:
[0039]-圖1顯示了軸向截面中的車輪視圖；
[0040]-圖2示意性地顯示了在安裝于懸掛裝置上的車輪上施加的力和力矩；
[0041]-圖3顯示了客運車輛的表征結果；以及
[0042]-圖4顯示了車輪的Fy、Dy平面的表征。
【具體實施方式】
[0043]圖1顯示了上文定義的具體意義上的車輪，其包括輪盤D和輪圈J。
[0044]圖1還顯示了普遍在車輪上識別出的的幾何元素，即中間平面M以及車輪的軸線A和車輪的中心CA(—般稱為車輪中心)。中心CA是由車輪軸線A與支撐在輪轂(其承載車輪)上的輪盤D的面的交點所限定的點。
[0045]圖1還顯示了原點在MA(軸線A與中間平面M之間的交點)的稱為車輪參考框架的幾何參考框架。參考框架包括X、Y和Z軸，其互相垂直并分別對應車輛車輪的常規的縱向方向(X軸)、橫向方向(Y軸)和豎直方向(Z軸)。也可以將橫向軸Y指定為橫軸。
[0046]應當注意，常規上，Y軸的正方向從車輛的外側向內側延伸，而Y軸的負方向從車輛的內側向外側延伸。
[0047]當兩個如圖1所示的車輪形成同軸的相對車輪時，其中的每個形成另一個的鏡像。因此，這也適用于涉及各自車輪的點MA的車輪參考框架。
[0048]應當注意，常規上，基本縱向軸線上的力矩在其旨在減小車輪的外傾角時認為是正的，而在其旨在增加車輪的外傾角時認為是負的。應當了解，車輪的外傾角是在車輪的中間平面M與車輛的中間平面之間的角度，其在垂直于地面并包含車輪的軸線A的平面中。當同軸的車輪的中間平面M在地面上方相交時，使用術語“反外傾角”(或負外傾角)。
[0049]最后，應當注意，如圖1所示的車輪的幾何偏移Dytl是點CA與MA之間的距離。
[0050]圖2高度示意地顯示了施加在安裝在車輛的前軸的懸掛裝置80上的裝配有輪胎P的車輪上的力和力矩。
[0051 ] 以吸震器82和懸掛臂84 (兩者都連接到輪轂86)的形式示意性顯示懸掛裝置80。
[0052]車輛14在懸掛裝置上施加相對于X軸的力矩MX。該力矩具有兩個分量，第一分量MXy關系到在沿Y軸或橫向力Fy方向的接觸區域中的力的合力(r6sultante)或形心(barycentre)，第二分量MXz關系到在沿Z軸或豎直力Fz方向的接觸區域中的力的合力。
[0053]第一分量Mxy等于橫向力Fy與滾動半徑或負載半徑Re的乘積。第二分量Mxz等于豎直力Fz與車輪的偏移Dy的乘積。從而:
[0054]MXy = Fy*Re 并且 MXz = Fz*Dy
[0055]車輪的偏移Dy對應于車輪中心CA與豎直力Fz的施加點之間的偏移。該偏移具有兩個分量，即幾何分量和動態分量，幾何分量關系到上述的值DyO，其是CA與車輪的中間平面M之間的距離，動態分量對應于車輪的中間平面與豎直力Fz的形心之間的距離。該動態分量稱為Dyp。從而:
[0056]Dy = DyO+Dyp
[0057]因此，可以基于下述各項得到車輪的偏移:在車輪中心處的對橫向力Fy、豎直力Fz和沿縱向軸線的力矩MX的測量，以及對滾動半徑或負載半徑Re的測量。
[0058]Dy = (MX-Fy*Re) /Fz
[0059]從而我們發現，可以以兩種不同的方式修改尤其是在直線行駛時的車輪施加在懸掛裝置上的沿縱向軸線的力矩MX:橫向力Fy的變化和車輪偏移Dy的修改。
[0060]應當注意，可以在車輪中心處或輪胎的地面接觸區域中測量橫向力Fy。
[0061]根據本發明的