[發明專利]一種輪胎與地面間的滑動摩擦系數辨識方法

無效

• 申請號: 201310136801.6
• 申請日: 2013-04-19
• 公開（公告）號: CN103234900A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 季學武;劉亞輝;孫寧;姜殿鑫;呂榮華
• 申請（專利權）人: 清華大學;武漢捷隆汽車電動轉向系統有限公司
• 主分類號: G01N19/02
• 分類號: G01N19/02;G01M17/06
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;關暢

技術領域

本發明涉及車輛工程中的系統參數辨識領域，特別是關于一種汽車原地轉向時的輪胎與地面間的滑動摩擦系數辨識方法。

背景技術

輪胎與地面間的原地轉向阻力矩的大小對汽車助力轉向系統的關鍵部件的選擇以及助力特性曲線的設計具有重要意義，而原地轉向時輪胎與地面間的滑動摩擦系數的辨識是采用公式計算輪胎與地面間的原地轉向阻力矩的關鍵。因此，準確地獲取輪胎與地面間的滑動摩擦系數，對于汽車助力轉向系統的關鍵部件的選擇以及助力特性曲線的設計起著至關重要的作用。目前采用公式計算輪胎與地面間的原地轉向阻力矩時，所采用的滑動摩擦系數多為六、七十年代的數據，而經過幾十年技術發展，輪胎的結構和材料有了很大變化，輪胎與地面間的之間的滑動摩擦系數的數值也發生了較大的變化，設計出來的助力特性曲線必定無法達到預期的助力效果。雖然輪胎與地面間的滑動摩擦系數辨識方法還有擺式儀法、制動距離法、制動儀法和拖車法等其他方法，但是它們均具有一定的局限性。其中，擺式儀法測點有一定局限性，且和車輛行駛狀態有一定出入；而制動距離法和制動儀法均需要緊急制動車輛，既不安全且測量計算的數據不夠準確，大多只在無專用測量儀器的情況下才使用；拖車法雖然能夠較好地測量輪胎－路面滑動摩擦系數，但是輪胎－路面滑動摩擦系數易受垂直載荷的影響，拖車法所測得的滑動摩擦系數是拖車載荷下的摩擦系數，其結果和整車載荷下的滑動摩擦系數存在一定的偏差。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的就是提供一種輪胎與地面間的滑動摩擦系數辨識方法，該方法能夠在不拆卸整車零部件的情況下，對汽車原地轉向時的輪胎與地面間的滑動摩擦系數進行較為準確的辨識。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種輪胎與地面間的滑動摩擦系數辨識方法，其包括以下步驟：1）在整車原有轉向盤上安裝測力方向盤；2）借助測力方向盤分別測出整車兩前輪下有轉盤和無轉盤兩種情況下的轉向盤手力矩，計算兩者的差值T_h1-T_h2，T_h1和T_h2分別是有轉盤和無轉盤時的轉向盤手力矩；3）在轉向盤上固定規則形狀的載荷，再將將測力方向盤安裝在負有載荷的轉向盤上，同時確保測力方向盤的中心與載荷過幾何重心的豎直軸重合；4）借助測力方向盤測出整車前橋負有上述載荷時兩前輪下轉盤處摩擦力矩M_ZP；5）將步驟3）獲得的轉向盤手力矩差值T_h1-T_h2和步驟5）獲得的轉盤處摩擦力矩M_zp代入下式，計算出輪胎與地面間的原地轉向阻力矩M_R：

M_R＝(T_h1-T_h2)×i×η+M_ZP

上式中，?i為已知的轉向系統的角傳動比，η為已知的齒輪齒條轉向器的正效率；6）已知步驟5）獲得的原地轉向阻力矩M_R，根據輪胎與地面間的原地轉向阻力矩的經驗計算公式，計算汽車原地轉向時的輪胎與地面間的滑動摩擦系數f。

上述步驟6）中，輪胎與地面間的原地轉向阻力矩經驗計算公式為：

MR=f3G3p]]>

上式中，G為已知的整車前橋所負載荷的重力，p為已知的單個輪胎胎壓。

本發明由于采取以上技術方案，其具有以下優點：1、本發明通過檢測車輛原地轉向阻力矩來估算輪胎與地面間的滑動摩擦系數，測量時，無需要專門的試驗臺架，也無需拆卸整車部件，只需分別測量有轉盤和無轉盤兩種情況下的轉向盤轉矩和轉角數據。與現有的輪胎與地面間的滑動摩擦系數辨識方法相比，本方法不需要發動汽車，在原地進行轉向操作即可辨識輪胎與地面間的滑動摩擦系數，簡單實用。2、本發明無需拆卸整車部件，所辨識得到的輪胎與地面間的滑動摩擦系數受垂直載荷的影響較小，測量結果準確度較高。本發明可以廣泛用于汽車助力轉向系統測試，對汽車助力轉向系統的部件選擇以及助力特性曲線的設計具有較強的實際應用意義。

附圖說明