一种车辆车轮拖滞力矩的测量方法与流程

1.本发明涉及汽车轮胎拖滞技术领域，特别涉及一种车辆车轮拖滞力矩的测量方法。


背景技术：

2.多种交通工具中行驶的轮胎在旋转时会产生阻力，而这种阻力除了轮胎滚动阻力外还包括与轮胎在同一轴上的刹车装置如卡钳拖滞力矩与轴承的旋转阻力，这些阻力会影响行驶的里程和整车能耗。为不断优化车辆的行驶能耗，提升整车的行驶里程，需分析该拖滞力对行驶的影响，分析拖滞力矩首先需进行的是拖滞力矩大小测量。
3.轮胎拖滞力的测量有多种方式，可以利用扭力扳手，并借助辅助工具夹住轮胎并尽量匀速旋转扳手来测量轮胎的旋转阻力力矩，也可以利用测力计，在距轮胎旋转中心一定距离上沿径向方向尽量匀速拉动测力计，来测量进行测量，但以上两种方式都依赖于测量者的力量，比如在测试过程中旋转扭力扳手和拖动拉力计等的力量与速度，尤其是轮胎拖滞力矩很小的情况下，稍大点的力量会导致轮胎过快旋转而难于测量。
4.现有拖滞力矩的测量方式均为直接测量，需设计特定的夹具来传递轮胎旋转扭矩至扭矩扳手。专利cn 113218561 a公开了一种测量的夹具设计，包括基座和用于卡在轮辋边缘的一组夹爪结构，其中夹爪将夹具夹紧轮辋，夹爪结构包括伸缩调节结构和设在伸缩调节结构外端的夹爪。测量时扭矩扳手与轮胎同心旋转。
5.如专利文献cn103257012a公开了一种可调节的车轮拖滞力矩辅助测量装置，该装置有一个承载块和若5个周向均布的承载套筒，承载块一端面中部有用于与扭力扳手相配合的连接头，承载块侧面上设有若干向外延伸的连接套，承载套筒上有一端开口，且承载套筒上有连接杆。
6.专利文献cn212007613u公开了一种汽车轮胎拖滞力矩装置，包括固定板和多个套杆，固定板的正面沿环形贯穿固定连接有多个套杆，套杆的背面均开设有卡槽，套杆的内部且靠近卡槽正面的位置处固定连接有凸杆，多个凸杆之间且靠近固定板正面左右两侧的位置处固定连接有连接板，通过固定板、套杆、卡槽以及磁铁块的结构设计保持与轮毂的连接状态效果。
7.专利文献cn209525041u公开了一种夹盘式的拖滞力矩测量工具。该结构底座为盘状，底座上开有用于安装固定组件的通孔，固定组件包括套筒、螺栓和垫片，螺栓穿过垫片和底座的通孔后通过螺纹与套筒一端固定连接，使得套筒固定连接在底座一侧端面，套筒另一端套接在汽车轮对毂的固定螺栓上，底座另一侧端面中心高以有凸轴，凸轴中心开有用于与力矩棘轮拍拖配合装入的中心孔。
8.除以上仅依靠夹具和扳手或者测力计的方法外，还有在此基础上增加一些设备，以期消除或者减少人为测量带来的误差值。
9.如专利文献cn101858804a公开了一种测量设备，设备基座上布置有水平滑轨；升降平台放置在水平滑轨上，沿水平滑轨水平移动，升降平台包括在竖直方向上移动的升降
机构，升降平台上有一个电机，并安装有所知传感器，最后是一个可与连接车辆轮胎的夹具。整个系统还包括控制系统、数据采集系统等。
10.专利文献cn108051131a公开了一种测量装置，该装置包括依次连接的软件操作单元、电气控制单元和机械系统单元，所述机械系统单元包括伺服电机和所知传感器，伺服电机、扭矩传感器等与法兰连接盘同轴传动连接，并固定于支撑架上，最后通过夹具与所测轮胎连接。
11.专利文献cn110243612a公开了一种检测装置包括智能机械臂和底座，智能机械臂安装于底座上，底座上设有控制器；智能机械臂包括壳体、丝杆、第一电机、机械爪、摄像头、旋转动力传动轴、第二电机和扭矩传感器。控制器可以根据摄像头所采集的汽车轮胎位置控制电机转动从而转动轮胎。
12.专利文献cn110823601a公开了一种整车拖滞力矩测量装置，包括控制装置、升降组件、驱动电机、力矩传感器、联轴器、接头和用于连接边界的卡爪组件；驱动电机设于升降组件上；力矩传感器的一端与驱动电机的输出端连接，另一端通过联轴器与接头连接；卡爪组件设于接头上，且卡爪组件的卡爪到接头的距离可调；驱动电机和力矩传感器分别与控制装置通信连接。
13.以上的测量装置中在使用的过程中，主要存在以下缺点：a：测试误差大；目前采用夹具、扭矩扳手和测力计等方式来测量拖滞力矩的方法，都是基于轮胎转动过程中每一时刻所受阻力为均匀的假设，但实际轮胎转动过程中存在某时刻受力变化的情况，且轮胎本身存在转动惯量，这样会导致测试过程中的拉力或者扭力有波动，而产生较大的测量误差，以测试过程中力的最大值为测量值也跟实际测量值偏差较大。b：所需设备复杂；直接拖滞力测量均需要与轮胎直接连接，这就需要设计一种夹具与轮胎的某一部分连接并固定，该夹具需要与大部分的轮胎匹配，则需要一定的通用性，这样会使夹具设计较复杂，有时会带来使用上不友好的缺点。


技术实现要素：

14.本发明解决的技术问题是针对上述现有技术中存在的缺陷，提供一种车辆车轮拖滞力矩的测量方法，其主要目的是利用简易工具即可以得到轮胎的拖滞力矩，无需复杂的工具，可以间接测量，无需轮胎夹具。以解决上述背景技术中提出的问题。
15.为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：一种车辆车轮拖滞力矩的测量方法，包括：s1:将车辆浮空，车辆处于空挡状态；s2:转动轮胎，并记录轮胎转动过程，处理轮胎转动数据，获得轮胎转速与时间的关系得到轮胎的减速度，通过公式计算拖滞力矩，其中，j为轮胎转动惯量。
16.进一步地，所述获得轮胎转速与时间的关系得到轮胎的减速度包括采用最小二乘法拟合转速与时间关系得到轮胎减速度。
17.进一步地，所述获得轮胎转速与时间的关系得到轮胎的减速度包括采用线性拟合得到轮胎的与速度无关的常数减速度。
18.进一步地，所述获得轮胎转速与时间的关系得到轮胎的减速度包括采用二次函数拟合，从而还可得到与速度相关的阻力项。
19.进一步地，所述记录轮胎转动过程包括采用车轮转速记录仪器记录轮胎转动过程。
20.进一步地，所述记录轮胎转动过程包括在需测量的轮胎外圈表面做标记，然后将视频摄像记录仪置于正对轮胎侧面记录轮胎转动过程。
21.进一步地，包括在轮辋对称方向上贴上已知质量为m的质量块，测量质量块到轮胎旋转中心的距离r，并按如下公式计算j1＝mr2得到质量块的转动惯量j1,操作s1和s2步骤，得到轮胎的减速度，联合两次得到的减速度，采用以下公式得到拖滞力矩f，，同时，还可计算得到轮胎总成绕旋转轴的固有旋转转动惯量j。
22.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：其操作过程简单，通过用减速度计算得到的拖滞力距由于多次测量可以抵消相就的测量误差，其精度高于用扭力计和测力计得到的值，所采用的测量设备与现有的测量设备相比较更为简单，无需相应的夹具来固定了轮胎，实施更为简便。
附图说明
23.图1是间接测量轮胎拖滞力矩的流程示意图。
24.图2是绳索缠绕轮胎转动及加载质量块示意图。
25.图3是轮胎转速降低随时间的变化过程示意图。
具体实施方式
26.下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
27.通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“若干个”、“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通
过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
28.鉴于背景技术中所记载的技术问题，对此，如图1所示，提供了一种车辆车轮拖滞力矩的测量方法，包括：s1:将车辆浮空，可采用千斤顶或者举升机对车辆顶升，所需测量的轮胎抬离地面，车辆处于空挡状态，即断开与动力系纺的连接，解除所有刹车及助力，使轮胎处于可自由转动状态；s2:转动轮胎，可借助绳索并将其中一端缠绕于轮胎外围，一般绳索长度在3m以上可以满足要求，然后快速拖动绳索另一端，也可利用其它方法快速转动轮胎，并记录轮胎转动过程，处理轮胎转动数据，获得轮胎转速与时间的关系得到轮胎的减速度通过公式计算拖滞力矩，其中，j为轮胎转动惯量。
29.如果在轮胎转动惯量已知的条件下，可采用上述的操作方法，由于减速度计算得到的拖滞力由于能够进行多次测量可以抵消相就的测量误差，得到更为准确的拖滞力。
30.在上述的测量方法中：所述获得轮胎转速与时间的关系得到轮胎的减速度包括采用最小二乘法拟合转速与时间关系得到轮胎减速度当轮胎转速处于中等时(如大于三转每秒)，可采用上述操作方式获得轮胎转速随时间变化曲线。
31.在上述的测量方法中：所述获得轮胎转速与时间的关系得到轮胎的减速度包括采用线性拟合得到轮胎的与速度无关的常数减速度。当轮胎转速较慢时(如小于三转每秒)，低速情况就是转速与时间的关系，斜率就是减速度，该减速度可以认为是常数，与车速无关。一般转速比较低的情况下，数据处理用一次线性拟合，拟合出来的斜率就等于拖滞力矩。
32.在上述的测量方法中：所述获得轮胎转速与时间的关系得到轮胎的减速度包括采用二次函数拟合，从而还可得到与速度相关的阻力项。当轮胎转速较快时，高速情况下减速度与车速有关(可以认为速度越高，受的力就越大，减速度就越大)，采用二次拟合，得到拖滞力矩随转速的变化趋势。
33.在上述的测量方法中：整车内部有可记录装置(采样分辨率大于2hz)，可以直接利用整车记录仪器连接整车。如果无车轮转速记录仪器，可在需测量的轮胎外圈表面做明显的标记，然后将视频摄像记录仪(如手机)置于正对轮胎侧面约1米距离以记录轮胎转动过程，以车速10km/h计算，此时轮胎的转速为假设轮胎半径为0.28m，则10km/h对应为1.6圈每秒的轮胎转速，而一般手机摄像的帧率在24帧以上，完全满足轮胎约2hz的转速记录要求。
34.如图1-3，在进一步的测量方法中，该测量方法包括在轮辋对称方向上贴上已知质量为m的质量块，测量质量块到轮胎旋转中心的距离r，并按如下公式计算j1＝mr2得到质量块的转动惯量j1,操作s1和s2步骤，得到轮胎的减速度联合两次得到的减速度，采用以下公式得到拖滞力矩f，同时，还可计算得到轮胎总成绕旋转轴的固有旋转转
动惯量j。
35.当不知道轮胎转动惯量j的情况下，可通过上述的操作方式进行获得拖滞力以及轮胎的固有旋转转动惯量，能够解决目前所有直接测量拖滞力矩的方法均无法测量得到旋转部件的转动惯量的问题。
36.以上并非对本发明的技术范围作任何限制，凡依据本发明技术实质对以上的实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。