计算轮胎接地面的摩擦系数的富余度的方法以及系统与流程

本公开涉及一种计算轮胎接地面的改良的富余度的方法以及系统。

背景技术：

作为测量转动的轮胎的接地特性的方法，例如在日本专利公开2014-21012号公报中公开有如下的方法，即，使轮胎接地于设置有力传感器的旋转滚筒，使轮胎与旋转滚筒一起旋转，使传感器和轮胎接触，从而通过传感器来测定轮胎的接地特性。作为力传感器而使用三分力传感器，测定轮胎的接地压力、轮胎宽度方向的剪断应力以及轮胎周向的剪断应力。有记载：通过使这些三分力的分布相互关联从而能够计算任意部位的摩擦系数μ，并可知摩擦系数μ的分布。

作为其它的测定方法，在日本专利公开平成9-26382号公报中公开了一种方法，该方法中的测定器虽不是三分力传感器，但使轮胎接地于设置有测定器的平板状台，并测量在测定器上滚动的轮胎的接地特性。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

在日本专利公开2014-21012号公报中，记载有能够知晓轮胎的摩擦系数μ的分布的技术。但是，即使观察摩擦系数μ的分布，轮胎设计者也不能立刻知道在轮胎的接地面整体中哪个部位尚有改善的余地。虽然优选在实际中能够发挥在某一接地压力下可发挥的最大摩擦系数μmax，但实际中发挥的摩擦系数μ有时比最大摩擦系数μmax低。在这种情况下，存在最大摩擦系数与摩擦系数的差值，该差值表示摩擦系数的富余度，因此也可以说该部位有改善的余地。

本公开是着眼于上述问题而完成的，其目的在于，提供一种计算轮胎接地面的摩擦系数的富余度的方法以及系统。

(二)技术方案

本公开为了实现上述目的而采取如下的方法。

即，本公开的计算轮胎接地面的摩擦系数的富余度的方法是由计算机执行的方法，其包括以下步骤：

获取压力分布数据，所述压力分布数据具有多个由设置于轮胎接触的路面上的力传感器测量了三分力的测量点；

基于各个测量点处的三分力来计算摩擦系数μ；

将一个测量点处的接地压力和在所述接地压力下发挥的摩擦系数μ作为一个实例，并基于多个实例生成将接地压力与在所述接地压力下能够发挥的最大摩擦系数μmax关联的关联数据；

基于所述关联数据来特定各个测量点处的与接地压力对应的最大摩擦系数μmax；

计算各个测量点处的最大摩擦系数μmax与摩擦系数μ的差值，即摩擦系数的富余度。

(三)有益效果

这样，计算摩擦系数的富余度μr，富余度μr越大，表示改善的余地越大。因而，设计者能够通过富余度μr的大小直观地知道具有改善余地的部位。

附图说明

图1是表示本公开中的轮胎的接地特性测定装置以及计算摩擦系数的富余度的系统的侧视图及框图。

图2表示系统执行的μ富余度计算处理例程的流程图。

图3是接地压力pz的分布图。

图4是宽度方向压力py的分布图。

图5是摩擦系数μ的分布图。

图6是绘制了摩擦系数μ和接地压力pz的图。

图7是与关联数据相关的说明图。

图8是最大摩擦系数μmax的分布图。

图9是摩擦系数的富余度μr的分布图。

附图标记说明

50-压力分布数据获取部；51-μ计算部；52-关联数据生成部；53-最大值特定部；54-富余度计算部；55-富余度信息输出部；d1-压力分布数据；d3-关联数据；pz-接地压力；μ-摩擦系数；μmax-最大摩擦系数；μr-摩擦系数的富余度。

具体实施方式

下面参照附图对本公开的一个实施方式进行说明。

(轮胎的接地特性测定装置)

如图1所示，轮胎的接地特性测定装置具有：用于使轮胎t行驶的行驶面1、使轮胎t接地于行驶面1且使其滚动的轮胎驱动装置2、设置于行驶面1的力传感器3、以及由计算机实现的测定控制部4。

行驶面1在俯视图中是矩形形状，是平坦面。力传感器3具有检测区域，当轮胎t接触检测区域时，将检测区域作为一个测量点来对力进行测定。力传感器3是三分力传感器，能够测定与轮胎接触的部位的接地压力pz[kpa]、宽度方向剪切压力py[kpa]、以及周向剪切压力px[kpa]。力传感器3沿着规定的排列方向排列多个而构成传感器组。

如图1所示，轮胎驱动装置2使轮胎t按压行驶面1而接地，通过沿着轮胎行进方向md滑动移动从而使轮胎t滚动。可以通过使轮胎t的开始滚动的位置不同来调整力传感器3与轮胎t的接触位置。

测定控制部4具有：轮胎驱动控制部40，其控制轮胎驱动装置2的驱动；以及检测结果保存部41，其接收来自于力传感器3的信号，并保存传感器的检测结果。

(计算摩擦系数的富余度的系统)

如图1所示，系统5基于接地特性测定装置所测量的压力分布数据来计算轮胎接地面的摩擦系数的富余度。具体地说，系统5具有压力分布数据获取部50、μ计算部51、关联数据生成部52、最大值特定部53、以及富余度计算部54。系统5还可以有富余度信息输出部55。这些各部50～55通过在具有cpu、存储器、各种接口等的计算机中cpu执行预先保存的μ富余度计算处理例程，从而软件和硬件协作来实现。

图1所示的压力分布数据获取部50获取接地特性测定装置测量的压力分布数据d1。压力分布数据d1具有多个测量了三分力(周向压力px、宽度方向压力py、接地压力pz)的测量点。测量点的个数是n个。如果对压力分布数据d1中的所有的测量点的接地压力pz进行绘制，则可获得图3所示的接地压力pz的分布图。如果对压力分布数据d1中的所有的测量点的宽度方向压力py进行绘制，则可获得图4所示的宽度方向压力py的分布图。图3和图4的纵向表示轮胎周向cd，横向表示轮胎宽度方向wd。用颜色表示压力。在此，省略周向压力px的分布图的图示。在此图示的压力分布数据d1是如下状况的转弯状态下的测量结果，即具有基础花纹，所述基础花纹具有横槽和刀槽花纹，尺寸是205/60r15，载荷是3.64[kn]，内压是230[kpa]，sa(slipangle；偏离角度)设定为大约1.1°，加速度为0.4g。

图1所示的μ计算部51基于各个测量点处的三分力(px、py、pz)来计算在该测量点处发挥的摩擦系数μ。摩擦系数μ的计算结果作为工件数据d2保存于存储器。对所有的测量点计算摩擦系数μ。摩擦系数μ可通过周向压力px与宽度方向压力py的合力除以接地压力pz来计算。如果对计算出的摩擦系数μ进行绘制，则可获得图5所示的摩擦系数μ的分布图。图5的纵向表示轮胎周向cd，横向表示轮胎宽度方向wd。用颜色表示摩擦系数μ。

图1所示的关联数据生成部52将一个测量点处的接地压力pz和以接地压力pz发挥的摩擦系数μ作为一个实例，并基于多个实例而生成关联数据d3。关联数据d3是将接地压力pz与以接地压力pz可发挥的最大摩擦系数μmax关联的数据。生成的关联数据d3保存于存储器。在本实施方式中，关联数据d3是将接地压力pz作为自变量而输出最大摩擦系数μmax的式子(μmax＝f(pz))，但不限于此。例如，也可以设置保持多组与接地压力pz对应的最大摩擦系数μmax组的表，并检索与作为输入值的接地压力pz对应的最大摩擦系数μmax进行输出。在作为输入值的接地压力pz在表中没有的情况下，只要输出通过插补法插补的最大摩擦系数μmax即可。可以通过其它各种方法实现关联数据。

在本实施方式中，如图6所示，将纵轴作为摩擦系数μ，将横轴作为接地压力pz，并将一个测量点作为1点进行绘制，如图7所示，使接地压力pz不同从而提取多个最大摩擦系数μmax，并用近似式对多个最大摩擦系数μmax进行近似。

具体地说，使关注接地压力不同而执行多次如下处理，即提取与所述关注接地压力对应的多个摩擦系数μ中从大到小的顺序的规定数量的值，并通过对所提取的摩擦系数拟合式子从而生成近似式。更具体地说，以每个规定范围(在本实施方式中是10kpa)的接地压力pz划分多个测量点，并在每一个划分(10kpa)中，以摩擦系数μ的值从大到小的顺序提取出规定数量(在本实施方式中是两个)的值。如图7所示，对所提取的值拟合规定的表达式(在本实施方式中是五次式)，得到近似式(μmax＝f(pz))。拟合的方法使用了最小平方法。这是数据处理的一例，本发明不限于此。

图1所示的最大值特定部53基于关联数据d3来特定各个测量点的与接地压力pz对应的最大摩擦系数μmax。对存在接地压力pz的所有的测量点，使用作为关联数据d3的近似式(μmax＝f(pz))，来计算最大摩擦系数μmax。计算出的最大摩擦系数μmax作为工件数据d2保存于存储器。如果对计算出的最大摩擦系数μmax进行绘制，则可获得图8所示的最大摩擦系数μmax的分布图。图8的纵向表示轮胎周向cd，横向表示轮胎宽度方向wd。用颜色表示最大摩擦系数μmax。

图1所示的富余度计算部54计算各个测量点的最大摩擦系数μmax与摩擦系数μ的差值(μmax-μ)，即摩擦系数的富余度μr。计算出的摩擦系数的富余度μr作为工件数据d2保存于存储器。如果对计算出的摩擦系数的富余度μr进行绘制，则可获得图9所示的摩擦系数的富余度μr的分布图。图9的纵向表示轮胎周向cd，横向表示轮胎宽度方向wd。用颜色表示摩擦系数的富余度μr。

图1所示的富余度信息输出部55输出与摩擦系数的富余度μr相关的信息。作为输出的一个方式，可举出图9所示的摩擦系数的富余度μr的分布图。另外，除了摩擦系数的富余度μr的分布图之外，还可以输出图5所示的发挥的摩擦系数μ的分布图和图8所示的最大摩擦系数μmax的分布图的至少一方。

作为输出方式，既可以在显示器中显示，也可以向外部输出图像数据。

另外，富余度信息输出部55也可以只显示富余度μr是规定阈值以上的部位作为与摩擦系数的富余度μr相关的信息。

(计算摩擦系数的富余度的方法)

参照图1、2对上述系统的动作进行说明。

首先，在步骤st1中，压力分布数据获取部50获取压力分布数据d1，所述压力分布数据d1具有多个由设置于轮胎接触的路面上的力传感器3测量了三分力(px、py、pz)的测量点。

在接下来的步骤st2中，μ计算部51基于各个测量点处的三分力(px、py、pz)来计算摩擦系数μ。

在接下来的步骤st3中，关联数据生成部52将一个测量点处的接地压力pz和在接地压力pz下发挥的摩擦系数μ作为一个实例，并基于各多个实例生成将接地压力pz与在接地压力pz下能够发挥的最大摩擦系数μmax关联的关联数据d3。

在接下来的步骤st4中，最大值特定部53基于关联数据d3来特定各个测量点处的与接地压力pz对应的最大摩擦系数μmax。

在接下来的步骤st5中，富余度计算部54计算各个测量点处最大摩擦系数μmax与摩擦系数μ的差值(μmax-μ)，即摩擦系数的富余度μr。

在接下来的步骤st6中，富余度信息输出部55输出与摩擦系数的富余度μr相关的信息。

如以上那样，本实施方式的计算轮胎接地面的摩擦系数的富余度的方法是由计算机执行的方法，其包括以下步骤：

步骤(st1)：获取压力分布数据d1，所述压力分布数据d1具有多个由设置于轮胎接触的路面上的力传感器3测量了三分力(px、py、pz)的测量点；

步骤(st2)：基于各个测量点处的三分力(px、py、pz)来计算摩擦系数μ；

步骤(st3)：将一个测量点处的接地压力pz和在接地压力pz下发挥的摩擦系数μ作为一个实例，并基于多个实例生成关联将接地压力pz与在接地压力pz下能够发挥的最大摩擦系数μmax关联的关联数据d3；

步骤(st4)：基于关联数据d3来特定各个测量点处的与接地压力pz对应的最大摩擦系数μmax；

步骤(st5)：计算各个测量点处的最大摩擦系数μmax与摩擦系数μ的差值(μmax-μ)，即摩擦系数的富余度μr。

本实施方式的计算轮胎接地面的摩擦系数的富余度的系统具有：

压力分布数据获取部50，其获取压力分布数据d1，所述压力分布数据d1具有多个由设置于轮胎接触的路面上的力传感器3测量了三分力(px、py、pz)的测量点；

μ计算部51，其基于各个测量点处的三分力(px、py、pz)来计算摩擦系数μ；

关联数据生成部52，其将一个测量点处的接地压力pz和在接地压力pz下发挥的摩擦系数μ作为一个实例，并基于多个实例生成将接地压力pz与在接地压力pz下能够发挥的最大摩擦系数μmax关联的关联数据d3；

最大值特定部53，其基于关联数据d3来特定各个测量点处的与接地压力pz对应的最大摩擦系数μmax；以及

富余度计算部54，其计算各个测量点处的最大摩擦系数μmax与摩擦系数μ的差值(μmax-μ)，即摩擦系数的富余度μr。

这样，计算摩擦系数的富余度μr，富余度μr越大，表示改善的余地越大。因而，设计者能够通过富余度μr的大小直观地知道具有改善余地的部位。

在本实施方式的方法中，包括输出与摩擦系数的富余度μr相关的信息的步骤(st6)。

在本实施方式的系统中，具有输出与摩擦系数的富余度μr相关的信息的富余度信息输出部55。

如果这样构成，设计者能够直观地知道具有改善余地的部位。

本实施方式的程序使计算机执行构成上述方法的各步骤。

即使通过执行这些程序，也能够获得上述方法所实现的作用效果。换言之，也可以说正在使用上述方法。

上述测量装置使轮胎微弱滚动并进行测量。摩擦系数μ根据接地压力pz和滑移速度而变化。因而，如果是微弱滚动则可以无视滑移速度，因此能够提高精度。相反，在不是微弱滚动而存在滑移速度的情况下，虽然精度根据其大小而下降，但能够计算摩擦系数的富余度μr，本公开的方法有效。

以上基于附图对本公开的实施方式进行了说明，但应当认为具体的结构不限于这些实施方式。本公开的范围不仅在上述实施方式的说明中而在权利要求书中示出，而且包括与权利要求书同等意义以及范围内的所有变更。

例如，在权利要求书、说明书、以及附图中示出的装置、系统、程序、以及方法中的动作、流程、步骤、以及阶段等各处理的执行顺序，只要不是在后面的处理中使用前面的处理的输出，都能够以任意的顺序实现。关于权利要求书、说明书、以及附图中的流程，即使为了方便而使用“首先”、“接着”等进行了说明，也并不表示必须要以该顺序执行。

例如，图1所示的各部50～55通过计算机的cpu执行规定程序来实现，但也可以由专用存储器、专用电路构成各部。

本实施方式的系统在一台计算机上安装有各部50～55，也可以使各部50～55分散在多台计算机上安装。即，可以是1个或者多个处理器执行上述方法。

可以将在上述各实施方式中采用的结构用于其它任意的实施方式。各部的具体的结构不仅限于上述的实施方式，可以在不脱离本公开的主旨的范围内进行各种变形。