一种动态载荷加载下的轮胎纵滑特性试验方法与流程

1.本发明属于汽车纵向动力学试验技术领域，具体涉及一种动态载荷加载下 的轮胎纵滑特性试验方法。


背景技术：

2.智能网联汽车的开发需要在极其复杂场景下的车辆测试和试验，但由于未 知的危险交通场景难以穷尽，基于场景的实车测试存在很大的风险。因此，仿 真技术是智能网联车辆测试和试验的基础关键技术。仿真精度不仅依托于仿真 模型的精度，更加依赖于模型的表达能力和范围。以车辆动力学仿真为例，magicformula、swift、ftire等轮胎模型可满足车辆操稳、平顺等绝大多数工况的仿 真，但上述轮胎模型并不具备低速泊车、制动抖动等工况的仿真能力。并且随 着底盘电控及自动驾驶技术的发展，用户测试用例会大幅增加，并超出现有仿 真体系表达范畴，现有轮胎模型也越来越难以涵盖所有测试工况。因此现有的 仿真场景和技术已无法覆盖未来汽车行驶环境的复杂程度。
3.现有技术公开了一种轮胎纵向松弛长度测量方法，该方法是将轮胎安装在 平带式轮胎六分力试验台上，调节侧偏角和侧倾角为零，调整平带式轮胎六分 力试验台，使轮胎到达要求的垂直载荷，试验台以恒定的速度带动轮胎滚动， 施加驱制动力矩，控制轮胎纵向滑移率，使得纵向滑移率按照设定的周期、幅 值的三角波变化，得到多个周期的试验数据，进行参数辨识得到轮胎纵向松弛 长度。现有技术还公开了一种基于传递函数测量轮胎纵滑松弛长度的方法，将 试验轮胎安装到合适的轮胎六分力试验机上，设置试验所需的轮胎气压、路面 速度、外倾角、侧偏角及垂向载荷，使得试验台以恒定的速度和姿态运行并驱 使轮胎滚动，然后通过扭矩控制以产生合适的正弦波扭矩输入至轮胎驱动轴， 测得所需载荷、速度及频率等条件下的轮胎纵向力及滑移率随时间的试验数据， 通过构建传递函数模型辨识得到轮胎纵滑松弛长度值。但是，上述方法均为测 试轮胎的瞬态纵向松弛长度，无法测试轮胎动态载荷下的轮胎纵滑特性。
4.车辆高速行驶时会因为路面不平、凸起等激励使车轮载荷发生变化，特别 在起伏路面时，车轮载荷的变化更加剧烈，此时传统轮胎模型在驱动/制动仿真 时表达不准确，未考虑到轮胎瞬态与动态载荷变化的影响，因此研究轮胎在动 态载荷下的驱动/制动特性是十分重要的。


技术实现要素：

5.本发明的目的就在于借鉴实际运动场景下轮胎的受力状态，提供一种动态 载荷加载下的轮胎纵滑特性试验方法，以解决测试轮胎动态载荷下的轮胎纵滑 特性的问题。
6.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
7.一种动态载荷加载下的轮胎纵滑特性试验方法，包括以下步骤：
8.a、轮胎试验前准备：
9.a1、轮胎轮辋组合体安装；
10.a2、对轮胎进行试运行以消除应力；
11.a3、对轮胎进行冷却；
12.b、纵向松弛长度的测试：
13.基于滑移率测试范围，使用扭矩控制进行往复测试，并通过纵向力随滑移 率的变化关系进行纵向松弛长度的辨识，得到不同载荷下的纵向松弛长度测试 结果；
14.c、动载纵滑工况测试：
15.施加恒定扭矩控制，进行不同频率下的动态载荷测试，得到轮胎的动载测 试结果；
16.d、动载纵滑试验曲线绘制与分析：
17.动载纵滑试验曲线绘制分析及测试效果对比。
18.进一步地，步骤a1，具体包括以下步骤：将轮胎轮辋组合体安装在轮胎六 分力试验台上，调节胎压并启动六分力试验台。
19.进一步地，步骤a2，轮胎试运行的具体步骤为：轮胎在额定载荷下速度从 低速(20km/h)到高速(120km/h)运行10分钟，随后进行1分钟的小侧偏角 (-1
°
～1
°
)的往复运动。
20.进一步地，步骤a3，冷却过程具体包括以下步骤：施加一个小载荷(500n) 和小速度(30km/h)对轮胎进行冷却，直到胎面温度满足要求(30℃-35℃)。
21.进一步地，步骤b，轮胎纵向松弛长度是在轮胎小范围滑移率(-3％～3％) 内测量。
22.进一步地，步骤b，采用滑移率波动较小的扭矩控制进行轮胎纵向松弛长度 的测试。
[0023][0024][0025]
其中δ是滑移率、v是路面(试验台)速度、ω是轮胎转速、re轮胎自由滚 动半径、m轮胎与轮辋组合体的质量、轮胎角加速度、tw扭矩和f
x
路面给轮胎 的纵向力。
[0026]
进一步地，步骤b，试验工况为：试验载荷为轮胎额定载荷的40％，80％和 120％；路面速度为20km/h；扭矩加载范围为-500nm～500nm；侧偏角和侧倾角 为0；扭矩控制方式为三角波加载。
[0027]
进一步地，步骤c，采用扭矩控制方法，在不同垂向动态加载频率下，施加 恒定扭矩控制，进行轮胎纵滑特性测试。
[0028]
进一步地，步骤c，试验工况为：路面速度为20km/h，试验载荷为轮胎额定 载荷的40％、80％和120％，侧倾角和侧偏角为0，动载加载频率为0.1hz、0.2hz、 0.5hz、1hz、2hz、4hz、6hz、8hz。
[0029]
进一步地，步骤d，结合动态载荷加载下轮胎特性绘制曲线，曲线绘制包含 不同载荷、不同加载频率下的垂向力和纵向力关系曲线。
[0030]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0031]
1、本发明动态载荷加载下的轮胎纵滑特性试验方法，包括瞬态纵滑(纵向 松弛长
度)的测试与辨识以及动态纵滑特性测试两个部分；
[0032]
2、纵向松弛长度的测试是基于滑移率或驱动制动扭矩扫频的方式进行的， 并通过纵向力随滑移率的变化关系进行纵向松弛长度的辨识；
[0033]
3、本发明中在动载纵滑的测试工况中引入了动载加载频率变量，并通过相 关试验数据的处理，分析研究变频下的轮胎动载纵滑特性。
附图说明
[0034]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使 用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例， 因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创 造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0035]
图1动载纵滑测试方法流程图；
[0036]
图2实际扭矩控制下的滑移率范围；
[0037]
图3a-图3d动载纵滑试验数据处理图。
具体实施方式
[0038]
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
[0039]
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此 处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需 要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结 构。
[0040]
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某 一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解 释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而 不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0041]
本发明动态载荷加载下的轮胎纵滑特性试验方法，其中纵向松弛长度是通 过控制驱动/制动扭矩的方法测试，动态载荷加载下的纵滑特性通过控制恒定滑 移率的方法测试，具体测试步骤分为以下四步进行，如图1所示。
[0042]
1、试验前准备工作：将轮胎轮辋组合体安装在轮胎六分力试验台上，调节 胎压并启动六分力试验台。由于轮胎在制造和成型过程中的残余和集中应力未 能完全消除，在正式试验前宜对轮胎进行试运行以消除应力。设定试运行程序， 即轮胎在额定载荷下速度从低速(20km/h)到高速(120km/h)运行10分钟， 随后进行1分钟的小侧偏角(-1
°
～1
°
)的往复运动，保证轮胎均匀生热并消除轮 胎内部应力。由于生热导致的胎面升温，会影响纵滑特性的测试结果，因此后 续还需对轮胎进行冷却。即施加一个小载荷(500n)和小速度(30km/h)对轮 胎进行冷却，直到胎面温度满足要求(30℃-35℃)。
[0043]
2、纵向松弛长度的测试：轮胎纵向松弛长度通常是在轮胎小范围滑移率 (-3％～3％)内测量。但由于滑移率的控制在小范围内极不稳定，波动很大，而 根据滑移率的计算公式可以得到，扭矩是控制其滑移率大小的关键，因此本部 分试验采用滑移率波动较小的扭矩控制的方法进行轮胎纵向松弛长度的测试。
[0044][0045][0046]
其中δ是滑移率、v是路面(试验台)速度、ω是轮胎转速、re轮胎自由滚 动半径、m轮胎与轮辋组合体的质量、轮胎角加速度、tw扭矩和f
x
路面给轮胎 的纵向力。
[0047]
试验工况设定如下：
[0048]
试验载荷：轮胎额定载荷的40％，80％和120％；
[0049]
路面速度：20km/h；
[0050]
扭矩加载范围：-500nm～500nm(根据实际调整范围)；
[0051]
侧偏角和侧倾角：0；
[0052]
扭矩控制方式：三角波加载。
[0053]
3、动载纵滑工况测试：由于滑移率控制的不稳定性，本部分试验依然采用 扭矩控制方法，即在不同垂向动态加载频率下，施加恒定扭矩控制，进行轮胎 纵滑特性测试。
[0054]
试验工况设定如下：
[0055]
路面速度：20km/h；
[0056]
试验载荷：轮胎额定载荷的40％、80％和120％；
[0057]
侧倾角和侧偏角：0；
[0058]
动载加载频率：0.1hz、0.2hz、0.5hz、1hz、2hz、4hz、6hz、8hz。
[0059]
4、动载纵滑试验曲线绘制与分析：结合动态载荷加载下轮胎特性，曲线绘 制包含不同载荷、不同加载频率下的垂向力和纵向力关系曲线，绘制曲线。
[0060]
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员 会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进 行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽 然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以 上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例， 而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。