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CN102470905A - 包括至少两个车轴的车辆以及将负荷分布在所述至少两个车轴之间的方法 - Google Patents

包括至少两个车轴的车辆以及将负荷分布在所述至少两个车轴之间的方法 Download PDF

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CN102470905A
CN102470905A CN2010800324674A CN201080032467A CN102470905A CN 102470905 A CN102470905 A CN 102470905A CN 2010800324674 A CN2010800324674 A CN 2010800324674A CN 201080032467 A CN201080032467 A CN 201080032467A CN 102470905 A CN102470905 A CN 102470905A
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vehicle
axle
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tires
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L·艾伯特
F·马利耶
P·芒叙
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Michelin Recherche et Technique SA Switzerland
Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Original Assignee
MICHELIN RECHERCHE ET TECHNIQUE SA
Societe de Technologie Michelin SAS
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Abstract

本发明涉及包括安装有至少两个轮胎的至少两个车轴(6、7、8)的车辆(3)，在不同车轴之间的轮胎的旋转轴线总是彼此平行。根据本发明，在运行过程中，每个车轴(6、7、8)承受车辆负荷的至少10％，且至少两个车轴(6、7、8)承受不同的负荷。本发明还涉及用于在所述两个车轴之间分布负荷的方法。

Description

包括至少两个车轴的车辆以及将负荷分布在所述至少两个车轴之间的方法
技术领域
本发明涉及车辆，例如重型货物型运输车辆，其包括至少两个车轴，两个车轴中没有车轴是转向车轴，本发明还涉及分布所述车辆的负荷的方法。
背景技术
尽管不限于这种类型的应用，本发明将更特别地参照包括三个车轴、每个车轴安装有至少两个轮胎的拖车或半拖车类型的车辆进行描述。
轮胎的周向方向或者纵向方向是对应于轮胎的周边并由轮胎行驶方向限定的方向。
轮胎的横向或轴向方向平行于轮胎的旋转轴线。
径向方向是与轮胎的旋转轴线相交并与其垂直的方向。
轮胎的旋转轴线是轮胎在正常使用时绕其旋转的轴线。
径向平面或子午平面是包含轮胎的旋转轴线的平面。
周向平面是垂直于轮胎的旋转轴线的平面。
周向中平面或赤道平面是垂直于轮胎的旋转轴线并且将轮胎分为两半的平面。
通常旨在承载重型负荷的这种车辆需要满足特别地有关每个车轴之间的纵向间距的特定要求。特别地，根据所述车辆的容许负荷，各套规则规定了具有三个车轴的拖车的两个车轴之间的纵向距离。对于包括三个车轴的拖车，这通常为1.3米的距离。而且，目前对于这种拖车的市场趋势趋向于对这种拖车进行标准化设计，特别地趋向于对于所有车轴来说使得它们配备有给定的且相同的轮胎。
使用这种三车轴拖车的方式对于轮胎磨损具有显著影响。特别地，当车辆沿循直线路径时，例如在道路或高速公路上时，拖车安装的所有轮胎经受基本相同的状况。然而，拖车一旦沿循曲线路径，例如在迂回路线上或者在操纵过程中，轮胎就不再以相同的方式承受负荷。在负荷上的这些区别在拖车安装的不同轮胎上产生高度可变水平的磨损，使得轮胎管理变得特别复杂。仍需要提供能够满足最苛刻的轮胎磨损状况的轮胎，以及因此具有足够胎面深度的轮胎。当然，这使得轮胎设计变得更复杂，因为橡胶块导致行驶过程中轮胎温度升高，从而不利于轮胎的耐久性。
首先，特别地根据速度，沿着曲线路径行驶导致负荷转移到弯曲外侧上的轮胎上，并由此导致对轮胎更大的磨损。
其次，安装到三个车轴的轮胎中的一些轮胎经受地面的摩擦现象，这加重了受这些现象影响的轮胎的磨损。实际上，已知的是，当车辆安装有三个车轴时(每个安装有至少两个轮胎)，不是所有的轮胎能够沿循对应于车辆所遵循的路径的曲线路径。当车轴之间的间距均匀时，如果安装到中间车轴的轮胎沿循与车辆的路径基本相同的路径，则安装到其他两个车轴的轮胎经受地面的摩擦现象，导致更大的轮胎磨损。
由该使用可见，安装到这种车辆的轮胎的轮胎磨损是不均匀的，其取决于轮胎安装在拖车上的何处，即使轮胎通常都一样。
此外，道路布局的变化(特别是着眼于改进道路使用者的安全性)导致迂回路线的激增，由此明显地增加了导致引起拖车安装的整个轮胎上的不同轮胎磨损的原因。
事情的目前情况是在包括三个车轴的拖车上的不均匀轮胎磨损正变得令使用者厌烦，使用者不得不过于频繁地暂停使用其车辆，以便通过交换轮胎或者更换它们来弥补这种不均匀磨损。
文献FR 2 903 953或者文献EP 1 640 247提出了一种方案，该方案通过被动或甚至主动对拖车的车轴进行转向而使得自转向车轴运转。尽管这些技术提供了对于摩擦问题或者不同轮胎磨损问题的方案，但是这些方案从另一方面来说是难以执行且执行费用昂贵的。此外，由于这些技术的复杂性，这些技术仅在操纵的过程中可行。
这种拖车在市场上也是可获得的，在这种拖车中一个或多个车轴能够升起以消除在这些车轴安装的轮胎与地面之间的接触。当然，这些可升起的车轴当其处于升起位置时避免了对于轮胎的轮胎磨损，但是该状态仅当承载的负荷低于最大可能负荷时才能够得以维持。
发明内容
因此，本申请发明人已经为自身设定了这样的任务：改进包括至少两个车轴的车辆的轮胎磨损，所述至少两个车轴中没有车轴为转向车轴，且更具体地，降低不同轮胎之间磨损的不均匀率，特别是当沿着曲线路径驱动时或在操纵过程中。
根据本发明，已经通过包括安装有至少两个轮胎的至少两个车轴的车辆而实现了该目的，在不同车轴之间的轮胎的旋转轴线总是彼此平行，在运行过程中每个车轴承受车辆负荷的至少10％，且至少两个车轴承受不同的负荷。
有利地，根据本发明，所述至少两个车轴不是驱动车轴。
根据本发明的一个优选实施例，至少一个车轴承受的负荷比另一车轴承受的负荷大至少15％。
发明人已经能够证明，特别地在包括三个车轴的拖车的情况下，在整个车轴上不同的负荷分布能够有助于使轮胎磨损率在顺利通过迂回路线时或者在操纵过程中均匀化。更特别地，安装到前车轴和后车轴的轮胎的磨损率得以降低。
包括三个车轴的车辆，特别是拖车如今逐渐安装有空气悬架类型的悬架。目前，悬架空气弹簧都处在相同的压力下。在本领域技术人员的能力范围内的对于空气弹簧压力管理装置的改变，例如使用电动操作阀，可以允许空气弹簧处于彼此不同的给定压力下，并因此使得车轴与车轴不同。对于悬架空气弹簧压力的这种改变允许在至少两个车轴之间实现不同的负荷分布。
根据本发明的第一实施例，在各个悬架空气弹簧中的压力在车辆承受负荷之后能够立即得到管理，且该设定保持在该车辆驱动的整个过程中。该实施例特别地最适于承受的负荷低于其最大负荷能力而运行的车辆的情况。这是由于安装到负荷已被减轻的车轴上的轮胎的性能损失对于承受的负荷低于其最大负荷能力的车辆没有太多影响。这是由于驱动车辆所需的轮胎性能(特别是在侧偏刚度方面)，能够根据运输的负荷而仅通过两个车轴的轮胎或者甚至仅一个车轴的轮胎而获得，轮胎的尺寸适于车辆的最大负荷。
发明人也已经证明，在大多数情况下，车辆不会在其最大负荷下使用，据此，该第一实施例在非常多的情况下是令人满意的。
根据本发明的第二个实施例，实时地完成在悬架空气弹簧上的该压力管理，从而不会不利于直线运行，并且不会将至少两个车轴之间不同的负荷仅引入对应于迂回路线或操纵阶段的转弯下。
为了执行这种实时压力管理，可以提供由驾驶员操作的手动控制，这将允许由一个状态(在该状态中，在所有悬架空气弹簧中的压力相同，所述状态适于沿着主要道路或高速公路驱动)转变为另一状态(在该状态中，至少两个悬架空气弹簧中的压力不同)。
实现该实时管理的另一方式可以为基于在车辆上测得的数据使用微处理器。例如，可以使用在与每个车轮相关的防锁制动系统中获得的数据。特别地，这些系统提供有关每个车轮的转速的精确数据，根据这些数据，因此可以首先通过对各个速度求平均值来推导出车辆的速度，接着，通过确定同一个车轴的车轮速度间的差别来确定所沿循的转弯半径(如果存在一个转弯半径)。
还有可能通过在至少一个车轴上提供不同尺寸的悬架空气弹簧而在至少两个车轴之间获得不同的负荷分布。在这种实施例中，在整个驱动过程中保持不同的负荷分布。
在结合主要道路、城市和停车区域的路线上进行的模拟平均标准使用的驱动测试表明，与安装到类似车辆(其中负荷在所有车轴上均匀分布)的轮胎的磨损率相比，根据本发明的车辆能够获得在车辆的所有轮胎上更均匀的磨损率。
根据本发明的第一备选形式的实施例，对于包括三个车轴的所述车辆，至少两个车轴承受相同的负荷。有利地，根据本发明，中间车轴承受的负荷不同于其他车轴承受的负荷，从而最佳地限制安装到其他车轴的轮胎的轮胎摩擦现象。
根据本发明的其他备选形式的实施例，对于包括三个车轴的所述车辆，每个车轴承受不同的负荷。根据实施例的这种类型的备选形式，对于分布的选择将根据诸如尺寸、车轴之间的间距、所运输的负荷等多个车辆参数进行。
根据本发明的实施例的这些备选形式的任一个，中间车轴承受的负荷有利地大于其他车轴承受的负荷。中间车轴承受的负荷有利地大于其他两个车轴承受的负荷从而当顺利通过迂回路线时或者在操纵过程中最佳地限制安装到前车轴和后车轴这两个车轴的轮胎的轮胎摩擦现象。
根据本发明的一个优选实施例，中间车轴承受的负荷介于车辆负荷的35％和70％之间。
还优选地，前车轴和/或后车轴承受的负荷介于车辆负荷的10％和33％之间。
减轻由前车轴的轮胎承受的负荷还有可能限制这些轮胎在例如与路边撞击时受到损害的程度。特别地，当操纵和顺利通过迂回路线时，前车轴的轮胎有可能与所述路边接触。
发明人还能够证明，能够运行根据本发明的车辆而对惯用的轮胎没有任何改变。
特别地，目前，在包括三个车轴的拖车上主要使用的轮胎为385/65R22.5型号。根据ETRTO设定的定义，这种轮胎的承载负荷能力为4.5吨。而且，有关拖车的某些法规例如设定了24吨的最大拖车负荷。从这些图中可见，甚至当拖车处于最大负荷下时，安装到三个车轴的六个轮胎仍然具有对于所运输的负荷的附加能力。实际上，这些六个轮胎理论上能够承受27吨的负荷。
因此可能的是，在这种情况下，通过例如使得中间车轴的轮胎中的每一个承受4.5吨的负荷，且其他轮胎中的每一个承受3.75吨的负荷而将本发明施加到安装有这些轮胎的这种拖车上。
当车辆在负荷低于最大可能负荷下运行时，本发明将能更好地实现。
当然，仍有可能的是，根据本发明的实施例的其他形式，将车辆与不同于常规使用的那些轮胎的例如能够承受更高负荷的轮胎相结合，从而与上述轮胎所能够承受的负荷相比，允许中间车轴承受更高的负荷。
本发明还使得不同车轴能够安装有不同的轮胎，特别是具有不同的承载能力，从而在至少两个车轴之间提供不同的承载能力。
当将本发明应用到每个车轴安装有制动装置且在每个车轴上具有防锁制动系统的车辆时，制动能够有效地进行。
仍存在这样的车辆，该车辆仅具有一个防锁制动系统以操作不同车轴的所有制动装置。对于这种类型的车辆，必须控制与防锁制动系统相关联的动作以适应每个车轴承载的负荷。例如，将这些动作与悬架空气弹簧的压力相关联在本领域技术人员的能力范围内。
本发明还提供一种在车辆的多个车轴之间分布所述车辆的负荷的方法，在不同车轴之间的所述车轴的旋转轴线永久地彼此平行，因此，根据对所述车辆的使用，车辆负荷分布在不同车轴之间。
在本发明中，对车辆的使用是指运输的负荷或进行驱动的类型(在主要道路上的驱动、在城市区域中的操纵或驾驶)，或者甚至是这两个特征的组合。换言之，本发明提供的负荷分布取决于运输的负荷和/或进行驱动的类型。
根据本发明的一个优选实施例，所述车辆在每个车轴上配备有悬架空气弹簧类型的悬架，调整在每个车轴的空气弹簧中的空气压力以适合对车辆的使用。
如前所解释的，一旦车辆沿循曲线路径(如迂回路线的曲线路径或者在操纵过程中)，则改变每个车轴的空气弹簧上的空气压力以在车轴之间分布不同的负荷。
根据本发明还优选的是，施加到一个车轴的悬架空气弹簧上的空气压力比另一车轴的悬架空气弹簧上的空气压力高至少15％。
根据本发明的第一备选形式的实施例，对于包括三个车轴的车辆，至少两个车轴总是具有相同的空气弹簧空气压力。
根据本发明的第二备选形式的实施例，对于包括三个车轴的所述车辆，至少在给定使用过程中，每个车轴具有不同的空气弹簧空气压力。
根据本发明的备选形式的实施例中的任一个，在中间车轴的悬架空气弹簧上的空气压力高于其他车轴上的悬架空气弹簧中的空气压力。
附图说明
根据下文对本发明的一个示例性实施例的描述并参照附图，本发明的其它细节和有利特点将显现，在附图中：
-图1是具有三个车轴的包括拖车的车辆的图示，
-图2是用于调节车辆的每个车轴上的负荷以适合由所述车辆运输的负荷的控制规律的示意图。
具体实施方式
为了使其更易于理解，图1没有按比例绘制。
图1示意性地描绘了包括牵引车2和拖车3的车辆1。
牵引车2包括转向的第一车轴4和驱动的第二车轴5。拖车3包括三个支承车轴6、7、8。这三个车轴6、7、8既不是转向车轴也不是驱动车轴。在三个车轴6、7、8之间的间距或车轴距11和12等于1.3米。
车辆1的总装载重量最大为40吨，这相当于24吨的最大运输负荷。
安装到牵引车2上的轮胎为315/70R22.5类型，安装到拖车3的车轴6、7、8的轮胎为385/65R22.5类型。
当车辆1处于其最大负荷(该负荷在整个拖车3上均匀分布)时，在不同车轴上的重量分布如下：
-车轴4：6.6吨
-车轴5：11.8吨
-车轴6、7和8：21.6吨
车轴6、7、8中的每个车轴与空气悬架类型的悬架(图中未示出)相关，可以调节每个车轴的悬架的空气弹簧的压力。
根据本发明，车辆1配备有一种系统，该系统允许每个悬架空气弹簧的压力根据运输的负荷以及可能地取决于环境，根据车辆沿循的路径而改变。例如，使用与不同车轴6、7、8的各个空气回路相关联的电动操作阀获得对压力的这种调节。
根据本发明，当运输的负荷不处于其最大值，和/或靠近迂回路线时或在操纵过程中，由车轴6、7和8承受的负荷在所述车轴的至少两个车轴之间变化。
当车辆1顺利通过迂回路线时或者在操纵过程中，当使得这些车轴与地面摩擦时，在车轴7上的负荷优选较大，从而限制在车轴6和8上的轮胎磨损。
因此对车辆1进行测试，该车辆运输24吨的负荷，其中21.6吨由拖车的三个车轴承受，如前所解释的，一方面，在悬架空气弹簧的每个上具有相同的压力，如在常规车辆中那样，每个车轴承受的负荷等于7.2吨。此外，另一方面，对车辆1进行相同的测试，其中根据本发明设定在每个悬架空气弹簧上的空气压力，使得车轴7承受9吨的负荷，车轴6和8每个承受6.3吨的负荷。在这两种情况下，安装到拖车的三个车轴的轮胎相同。
在第一个测试中，在路面上进行由于在包括迂回路线的城市环境中驱动所导致的轮胎磨损的模拟，其中施加的转弯半径范围为从30至240米，标准曲率偏差为0.0087m-1，速度范围为从20至50km/h，使得横向加速度的标准偏差为0.47m/s2。
测试包括：驱动车辆达250小时，以及，通过测量对于安装到拖车的三个车轴上的每个轮胎的损失的轮胎材料(以克/100千米计)并且计算在安装到同一个车轴的两个轮胎上的这些轮胎磨损的平均值来表征绝对轮胎磨损。
结果记录在下表中：
  车轴1   车轴2   车轴3
  参照车辆(g/100km)   12.4   2.95   43.7
  根据本发明的车辆(g/100km)   10.4   3.77   40.2
在第二个测试中，在路面上进行由于还包括操纵的驱动所导致的轮胎磨损的模拟，其中施加的转弯半径范围为从16至240米，标准曲率偏差为0.0097m-1，速度范围为从5至50km/h的速度，使得横向加速度的标准偏差为0.47m/s2。
测试包括：驱动车辆达250小时，以及，通过测量对于安装到拖车的三个车轴上的每个轮胎的损失的轮胎材料(以克/100千米计)并且计算在安装到同一个车轴的两个轮胎上的这些轮胎磨损的平均值来表征绝对轮胎磨损。
结果记录在下表中：
  车轴1   车轴2   车轴3
  参照车辆(g/100km)   20.9   2.97   49.2
  根据本发明的车辆(g/100km)   17.6   3.75   45.24
在这两个例子中，获得的结果显示，根据本发明的车辆能够减少安装到拖车的前车轴和后车轴的轮胎上的轮胎磨损。第二个测试表明，在操纵过程中由于摩擦导致的轮胎磨损也有所改善。
第三类测试包括：在代表常规类型的用于承载货物的货车的相同的路径上运行两个相同的车辆，其中一个为根据本发明的车辆1的车辆。该测试包括：确定每个车轴上的轮胎的寿命，该轮胎寿命以在轮胎变得完全磨损(如磨损指示器所示)前所覆盖的千米数表示。
结果记录在下表中：
  车轴1   车轴2   车轴3
  参照车辆   267000km   455000km   92000km
  根据本发明的车辆   308000km   362000km   103000km
尽管可能看到，仅在经受摩擦现象的两个车轴1和3上获得了改进，但是在由这些轮胎覆盖的距离下，安装到车轴2的轮胎的差些的性能并不太重要。此外，常见做法为，对于待交换的该车轴的轮胎而言，将它们安装到其他车轴从而使轮胎磨损均匀化。
图2为显示每个车轴承受的负荷随车辆1的拖车3的三个车轴6、7和8运输和承受的总负荷变化的控制规律的一个实例的曲线图。
在该实例中，曲线9表示车轴7承受的负荷，该车轴能够承受的最大负荷为9吨。
曲线10表示由车轴6和8的每个车轴承受的负荷。
根据本发明，已知由车辆运输且由拖车3的三个车轴承受的总负荷，则这些曲线有可能限定车轴6、7和8中每个车轴必须承受的负荷，从而最佳地限定当围绕迂回路线驾驶时或在操纵过程中由车轴6和8的轮胎的摩擦引起的磨损现象。根据本发明能够通过例如使用电动操作阀门类型的系统而改变每个车轴的悬架的每个空气弹簧上的压力来实现负荷分布。预先确定对应于待由不同车轴承受的不同负荷的压力。
如前所解释，当车辆1运输的负荷与其能够运输的最大负荷相比相对较轻时，可以永久地应用该状态，在该状态中三个车轴6、7和8承受的负荷不同。
相反，当车辆1运输较大的负荷，特别地该负荷接近或等于车辆能运输的最大负荷时，仅当驱动通过城市或在操纵过程中时才暂时应用该状态。为了仅暂时应用该状态，车辆的驾驶员可以手动控制以使其从一个操作模式(其中车轴6、7和8承受的负荷相同)转换到一种状态，在该状态中不同车轴的负荷根据所述控制规律而有所不同。甚至可能设想从一个状态自动转换到另一个状态，有可能特别地基于三个车轴6、7和8的六个车轮的速度而分析驱动的类型。
当然，该图2仅示出了用于控制每个车轴上的负荷的控制规律的一个实例，可以设想不同的规律，特别地基于安装到三个车轴6、7和8的轮胎的类型。甚至有可能设想在车轴6、7和8的每个车轴之间具有不同的负荷。
本发明基本上已经参照包括三个车轴的拖车(形成五车轴车辆的一部分)进行了描述。本发明还能够降低具有两个车轴的拖车(形成三车轴或五车轴车辆的一部分)上的轮胎磨损，或者可替代地能够降低与重量范围至多多达60吨的至多八个车轴的车辆相关联的具有两个或三个车轴的拖车上的轮胎磨损。
本发明还应用于这样的车辆，该车辆在相同的车轴上将根据本发明的每个车轴上的负荷分布与当无负荷运输时能够被潜在地升起的车轴相结合。

Claims (13)

1.一种车辆，其包括安装有至少两个轮胎的至少两个车轴，在不同车轴之间的轮胎的旋转轴线总是彼此平行，其特征在于，每个车轴承受车辆负荷的至少10％，且至少两个车轴在运行过程中承受不同的负荷。
2.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，至少一个车轴承受的负荷比另一车轴承受的负荷大至少15％。
3.根据权利要求1或2所述的车辆，所述车辆包括三个车轴，其特征在于，至少两个车轴承受相同的负荷。
4.根据权利要求1或2所述的车辆，所述车辆包括三个车轴，其特征在于，每个车轴承受不同的负荷。
5.根据权利要求3或4所述的车辆，其特征在于，由中间车轴承受的负荷高于由其他车轴承受的负荷。
6.根据权利要求5所述的车辆，其特征在于，由中间车轴承受的负荷介于三个车轴承受的总负荷的35％和70％之间。
7.根据权利要求5或6所述的车辆，其特征在于，由前车轴和/或后车轴承受的负荷介于三个车轴承受的总负荷的10％和33％之间。
8.一种在所述车辆的多个车轴之间分布车辆的负荷的方法，在不同车轴之间的所述车轴的旋转轴线永久地彼此平行，其特征在于，根据对所述车辆的使用，所述车辆负荷分布在不同车轴之间。
9.根据权利要求8所述的方法，所述车辆在每个车轴上配备有悬架空气弹簧类型的悬架，其特征在于，调整在每个车轴的空气弹簧中的所述空气压力以适合对所述车辆的使用。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，施加到一个车轴的悬架空气弹簧上的空气压力比另一车轴的悬架空气弹簧上的空气压力高至少15％。
11.根据权利要求9或10所述的方法，车辆包括三个车轴，其特征在于，至少两个车轴总是具有相同的空气弹簧空气压力。
12.根据权利要求9或10所述的方法，所述车辆包括三个车轴，其特征在于，至少在给定的使用过程中，每个车轴具有不同的空气弹簧空气压力。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，在所述中间车轴的悬架空气弹簧中的空气压力高于其他车轴的悬架空气弹簧中的空气压力。
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