[發(fā)明專利]一種汽車在行駛過程中輪胎外傾角實時測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310442691.6
• 申請日: 2013-09-23
• 公開（公告）號: CN103499311A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發(fā)明（設計）人: 張小龍;謝正春;羅玉枝;陳彬;姜山
• 申請（專利權）人: 安徽農(nóng)業(yè)大學
• 主分類號: G01B11/26
• 分類號: G01B11/26
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生

技術領域：

本發(fā)明屬于汽車控制與檢測領域，更具體的說是涉及一種汽車在行駛過程中輪胎外傾角實時測量方法。

背景技術：

如圖1所示，車輪面與鉛垂線的夾角稱為外傾角γ。汽車兩前輪有外傾角γ，具有繞各自旋轉軸線與地面的交點O'滾動的趨勢，若不受約束，將會偏離正前方而各自向左、右側滾動。實際上，由于前軸的約束，兩個前輪只能一起向前行駛。因此，車輪中心必作用有一側向力F_Yγ，把車輪“拉”回至同一方向向前滾動。與此同時，輪胎接地面中產(chǎn)生一與F_y方向相反的側向反作用力，這就是外傾側向力F_Yγ。車輪平面與地面不垂直時，從車頭前方看車輪平面與鉛垂線所成的角度可分為正外傾角和負外傾角，若車輪平面向外傾斜則所成的角度為正外傾角，若車輪平面向內(nèi)傾斜則所成的角度為負外傾角。當車輪平面和地面完全垂直時，此時所成的角度為零外傾角。

保持適當大小的外傾角不僅有利于降低輪胎的磨損情況，而且有助于提高汽車的操縱性和轉向性。正外傾角影響汽車的直線行駛穩(wěn)定性和轉向輪的回正功能。由于正外傾角的作用，外側懸掛有向上抬離車輪的趨勢，在汽車直線行駛過程中，汽車的車身重量壓在轉向軸上，起到幫助車輪回正的效果。負外傾角起到在轉彎時候防止輪胎側滑的作用，但同時也增加了轉向阻力。

汽車之所以能夠自如地行進、停車和轉彎，是汽車輪胎與路面接觸的作用結果。由于輪胎承受了作用在汽車上的力，才能得以形成運動，因此充分理解輪胎的受力情況才能研究汽車運動性能。這些作用在車輪上的力包括車輪外傾反作用力，所以測量出輪胎外傾角對研究汽車輪胎作用力有著重要的意義。

現(xiàn)有的技術中，對輪胎外傾角的獲取主要有三種方法：

1、基于車輪定位儀的測量方法；車輪定位儀包括激光式、紅外線式、水準式、光學式和拉線位移式等，該方法使用較為廣泛，但該方法由于其檢測原理的局限性，操作過程仍比較復雜，無法實現(xiàn)快速檢測，檢測主要在臺架上進行，不能進行實車道路檢測。

2、基于視覺標定輪胎外側的測量方法；該方法主要是利用標定好內(nèi)外參數(shù)的攝像機獲取有特征標記的輪胎圖像，并利用特征點的二維坐標和空間三維坐標獲得車輪的外傾角。該方法雖然實現(xiàn)非接觸測量，但是標定仍然繁瑣，而且大都在臺架上實現(xiàn)，實時性不強。

3、基于動力學模型外推算出外傾角的測量方法，該方法是通過實驗數(shù)據(jù)的處理得到車輛側滑量與車輪外傾角的映射關系，實現(xiàn)車輪外傾角的測量，但是該測量方法依賴于數(shù)學模型的復雜程度，誤差較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為避免上述現(xiàn)有技術存在的不足之處，提供一種汽車在行駛過程中輪胎外傾角實時測量方法，能實時檢測獲得車輪在行駛過程中的外傾角，檢測精度高、實時性強、操作簡便且成本低。

本發(fā)明為解決技術問題采用如下技術方案：

本發(fā)明一種汽車在行駛過程中輪胎外傾角實時測量方法的特點是按如下步驟進行：

步驟一、在輪輞的外側通過連接件固定設置一檢測盤，所述檢測盤的平面與輪輞中心軸線垂直，所述檢測盤的中心處在所述輪輞的中心軸線上；

步驟二、通過攝像獲取檢測盤上半周邊緣在車輪所在位置地面上的投影輪廓弧線，所述投影輪廓弧線的兩端點分別為A和B；所述投影輪廓弧線的弦長為l，利用弦長l與輪胎外傾角γ一一對應的關系，通過標定獲得弦長l與輪胎外傾角γ之間的函數(shù)關系γ＝f(l)；

步驟三、通過攝像實時獲取檢測盤上半周邊緣在車輪所在位置地面上的投影輪廓弧線，所述投影輪廓弧線的兩端分別為A₁和B₁；令投影輪廓弧線的弦長為l₁，利用步驟二所獲得函數(shù)關系γ＝f(l)確定對應于弦長l₁的輪胎外傾角γ₁。

本發(fā)明汽車在行駛過程中輪胎外傾角實時測量方法的特點也在于：

設置一攝像頭獲取所述投影輪廓弧線，所述攝像頭垂直向下且光軸軸線經(jīng)過所述檢測盤的中心。

所述連接件的結構設置為：設置一法蘭盤，所法蘭盤的一側與檢測盤通過連接桿固定連接，并保持法蘭盤與檢測盤的平面為平行；在所述法蘭盤的另一側，按照輪輞上緊固螺栓的位置分布設置各夾緊卡抓，由卡爪頭和卡爪柄構成的夾緊卡抓與夾緊套管組成套管結構，所述卡爪頭固套在所述輪輞上的緊固螺栓端頭，所述卡爪柄的底部設置有內(nèi)螺紋結構并通過螺栓緊固在法蘭盤上，所述連接件是以套裝在所述卡爪柄上的夾緊套管和所述螺栓對所述卡爪頭形成緊固結構。

與已有技術相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：