CN109839242A - 制动性能评价方法以及制动性能评价装置 - Google Patents

Abstract

一种制动性能评价方法以及制动性能评价装置。本发明涉及制动性能评价方法以及制动性能评价装置。提供一种以较低的计算成本评价轮胎在WET路面上的制动性能的方法以及装置。一种制动性能评价方法，包括如下步骤：获取轮胎接地压分布；获取滑动摩擦系数表；使用代入了表达所述接地压分布的函数及所述滑动摩擦系数表的刷子模型来计算轮胎整体的摩擦力，该方法特征在于，获取所述轮胎接地压分布的步骤包括如下步骤：通过实测或者计算获取没有水膜的路面上的第一接地压分布；对所述第一接地压分布加以考虑侵入到轮胎与路面之间的水膜造成的接地压的减少来获取第二接地压分布，并将所述第二接地压分布作为用于所述计算的所述轮胎接地压分布。

Description

制动性能评价方法以及制动性能评价装置

本申请以日本专利申请2017-229311(申请日2017年11月29日)为基础，并基于日本专利申请2017-229311享有优先权。本申请包含日本专利申请2017-229311的全部内容。

技术领域

本发明涉及制动性能评价方法以及制动性能评价装置。

背景技术

以往，关于实车装配时的轮胎在WET路面(即潮湿的路面)上的制动性能是通过将实际的轮胎装配到车辆上并行驶来进行评价的，然而在该评价方法中存在耗费试验成本的问题。

因此，如专利文献1、专利文献2所记载的那样，提出了如下方法：除了轮胎模型及路面模型之外，还构建使轮胎与路面之间的水膜模型化的流体模型，并使用这些模型进行模拟。但是，该方法由于耗费计算成本而存在不适于与车辆模型连结来进行解析的问题。

另外，如专利文献3、专利文献4所记载的那样，以往已知有如下的方法：通过使用在圆筒形状的带的外周呈放射状地粘贴了对应于胎面橡胶的刷状的弹性体元件的轮胎模型(刷子模型)，从而求出表示轮胎的摩擦系数μ与滑移率S的关系的μ-S曲线。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-14011号公报

专利文献2：日本特开2004-338660号公报

专利文献3：日本特开2007-203809号公报

专利文献4：日本特开2003-57134号公报

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的课题在于，提供一种以较低的计算成本评价轮胎在WET路面上的制动性能的方法以及装置。

(二)技术方案

实施方式的制动性能评价方法包括如下步骤：获取轮胎接地压分布；获取滑动摩擦系数表；使用代入了表达所述接地压分布的函数及所述滑动摩擦系数表的刷子模型来计算轮胎整体的摩擦力，该方法的特征在于，获取所述轮胎接地压分布的步骤包括如下步骤：通过实测或者计算获取没有水膜的路面上的第一接地压分布；对所述第一接地压分布加以考虑侵入到轮胎与路面之间的水膜造成的接地压的减少来获取第二接地压分布，并将所述第二接地压分布作为用于所述计算的所述轮胎接地压分布。

另外，实施方式的制动性能评价装置获取轮胎接地压分布及滑动摩擦系数表，并使用代入了表达所述接地压分布的函数及所述滑动摩擦系数表的刷子模型来计算轮胎整体的摩擦力，该装置的特征在于，对从输入装置输入的没有水膜的路面上的第一接地压分布加以考虑侵入到轮胎与路面之间的水膜造成的接地压的减少而作为第二接地压分布，并将所述第二接地压分布作为用于所述计算的所述轮胎接地压分布。

(三)有益效果

根据本发明，能够不使用使轮胎与路面之间的水膜模型化的流体模型来评价WET路面上的制动性能，从而将计算成本抑制为较低程度。

附图说明

图1是表示实施方式的评价装置的图。

图2是实施方式的评价方法的流程图。

图3是滑动摩擦系数表的例子。

图4的(a)是表示轮胎的接地面的图，(b)是表示接地面划分成许多微小区域的状态的图，图中的箭头是轮胎宽度方向。

图5是表示ABS控制的影响的图，(a)是表示时间t的经过与滑移率S的变化的关系的图，(b)是表示时间t的经过与车辆速度V_x的变化的关系的图。

图6是表示浮起函数的例子的图，(a)是指数函数的图，(b)是高斯函数的图。

图7是说明将浮起函数作用于第一接地压分布来获取第二接地压分布的方法的图，(a)是表示第一浮起函数的图，(b)是表示第二浮起函数的图，(c)是浮起图，(d)是表示第一接地压分布的图，(e)是表示第二接地压分布的图。

图8是表示实施例的图，(a)是表示用实施方式的方法求出的第二接地压分布的图，黑的部分是接地的部分，(b)是拍摄了实际的轮胎的接地状态的图像，白的部分是接地的部分。

具体实施方式

基于附图对实施方式进行说明。此外，实施方式仅是一例，在不脱离本发明的主旨的范围内进行适当变更的方案也包含在本发明的范围中。另外，附图有时会为了说明而对大小、形状等进行夸张地描绘或者示意性地描绘。但是，这样的附图仅是一例，并不对本发明的解释进行限定。

1.评价装置以及评价方法

图1中示出执行实施方式的评价方法的评价装置10。评价装置10例如是计算机，具有处理部11、存储部12、输入装置13、以及显示评价结果的显示装置14，其中，输入装置13用于输入执行实施方式的评价方法所需要的信息。存储部12中存储有用于执行实施方式的评价方法的程序，处理部11读入该程序并执行以下的评价方法。

基于图2对实施方式的评价方法进行说明。首先，获取轮胎的接地压分布(图2的ST1)。在此将获取的接地压分布设定为“第一接地压分布”。关于第一接地压分布，期望其是在轮胎上负载了制动时的前后力时的接地压分布，另外，期望其是在动态的前后轮载荷条件下的接地压分布。在此所谓的动态的前后轮载荷条件是指：与制动前相比在制动时向前轮施加的载荷变大而向后轮施加的载荷变小的条件。第一接地压分布可以通过实测获取，也可以通过计算求出。关于第一接地压分布，在通过实测获取的情况下，是在没有水膜的DRY路面上获取的，在通过计算求出的情况下，是未考虑水膜侵入轮胎与路面之间的情况。

接着，获取滑动摩擦系数表(图2的ST2)。滑动摩擦系数表是与接地压及滑动速度对应的滑动摩擦系数的表，是通过实验获取的。为了参考，在图3中示出滑动摩擦系数表的例子。此外，滑动摩擦系数表及上述的第一接地压分布从输入装置13输入。

接着，对第一接地压分布加以考虑侵入到轮胎与路面之间的水膜的影响，来获取第二接地压分布(图2的ST3)。对第二接地压分布的获取方法将会后述。根据第二接地压分布，轮胎周向的有效接地长度(即，在第二接地压分布中是接地压不为0的区域的接地长度，是以下的计算中的接地长度L)以及轮胎宽度方向的有效接地宽度(即，在第二接地压分布中，是接地压不为0的区域的接地宽度，是将后述的微小区域全部相加时的接地宽度)都很明确。

接着，如图4的(b)所示，图4的(a)所示的轮胎的接地面20在轮胎宽度方向上划分成多个微小区域21，计算各微小区域21的摩擦力(图2的ST4)。在该计算中使用轮胎的刷子模型。在刷子模型中，在某个滑移率S时在宽度方向上划分轮胎而成的微小区域中的第i个区域的摩擦力Fi(S)用下面的公式表达。

【公式1】

在此，Δw是在轮胎宽度方向上划分接地面而成的所述微小区域的宽度(mm)，L是轮胎周向的接地长度(mm)，μ(P，V)是用压力P及滑动速度V的函数表达的摩擦系数，D(x，y)是表达接地压分布的函数，yi是第i个所述微小区域的宽度方向的中心坐标值，V(S)是滑移率为S时的滑动速度，C_x是轮胎的胎面橡胶的剪切弹性常数。另外，在此考虑了在轮胎上存在胶粘区域和滑动区域时的制动，因此滑移率S是比0大且比胶粘滑移率小的值。该公式将在胶粘区域产生的摩擦力的项与在滑动区域产生的摩擦力的项相加。在该公式中，作为摩擦系数μ(P，V)而使用从摩擦系数表中获得的摩擦系数，作为接地压分布D(x，y)而使用第二接地压分布。

另外，L_h是轮胎的胶粘区域与滑动区域的边界坐标，是满足以下关系的值。

【公式2】

C_x·L_h·S＝μ(D(L_h，yi)，0)·D(L_h，yi)·Δw

接着，基于在宽度方向上划分轮胎而成的微小区域的摩擦力Fi(S)来计算轮胎整体的摩擦力(图2的ST5)。关于该摩擦力的计算方法将会后述。

接着，基于所计算出的摩擦力来评价制动性能(图2的ST6)。

作为制动性能，例如算出配备有ABS(Antilock Brake System：制动防抱死系统)的车辆的制动距离。具体来说，首先构建配备有ABS的车辆模型和与该车辆模型连结的轮胎模型。进而，构建从车辆模型向轮胎模型输入滑移率S及车辆速度V_x、从轮胎模型向车辆模型输出摩擦力的反馈环。

在此，基于图5来说明基于ABS的滑移率S的控制。首先，输入在车辆中施加制动而产生的制动扭矩(图5中的A)。当输入制动扭矩时，轮胎的滑移率S及轮胎摩擦系数μ(轮胎摩擦系数μ是将轮胎整体的摩擦力除以施加于轮胎整体的载荷而得到的值)开始上升(图5中的B)，产生摩擦力，车辆速度V_x开始下降。当轮胎摩擦系数μ超过最大值μ_peak时，因ABS控制而制动扭矩变弱，在该影响下滑移率S下降(图5中的C)，轮胎摩擦系数μ变化。当轮胎摩擦系数μ低于最大值μ_peak时，因ABS控制而制动扭矩变强，在该影响下滑移率S上升(图5中的D)，轮胎摩擦系数μ变化。以后，ABS控制以轮胎摩擦系数μ在最大值μ_peak附近上下的方式来进行，滑移率S变动，与此相伴，轮胎的摩擦力变动，车辆速度V_x持续下降，最终变为0。

通过构建包含ABS控制模型的车辆制动模拟模型，从而用上述方法计算在轮胎模型中从开始输入制动扭矩到车辆速度V_x变为0的过程中的轮胎摩擦系数μ及摩擦力。并且，基于车辆速度V_x的变化来计算车辆的制动距离。制动距离相当于图5的(b)中斜线部的面积。

2.第二接地压分布的获取方法

接着，对上述流程中的第二接地压分布的获取方法进行说明。第一接地压分布未考虑侵入到轮胎与路面之间的水膜的影响。通过对该第一接地压分布加以考虑侵入到轮胎与路面之间的水膜的影响，来获取第二接地压分布。

为了对侵入到轮胎与路面之间的水膜的影响加以考虑，因此设定有用于再现因水膜导致轮胎的接地压减少而存在轮胎浮起倾向的现象的函数(以下作为“浮起函数”)。为了设定浮起函数而对影响轮胎的浮起的事项进行假设。具体来说，进行如下的假设。

(1)轮胎的滚动越高速越容易浮起；

(2)越接近滚动时的踏入侧的部分越容易浮起；

(3)越接近主槽的部分越容易浮起；

(4)主槽越窄越容易浮起；

(5)对于接地压为某个阈值以下的部分，设为从路面完全浮起，接地压为0。

作为浮起函数，设定有再现这些假设的一部分或者全部的任意的函数。所设定的函数的数量可以是一个也可以是多个。

例如，作为再现假设(1)及(2)的函数(以下将这样的函数作为“第一浮起函数”)而设定有如下指数函数，

【公式3】

F(x)＝p·a^x

作为再现假设(3)及(4)的函数(以下将这样的函数作为“第二浮起函数”)而设定有如下高斯函数。

【公式4】

在图6的(a)中示出指数函数F(x)，在图6的(b)中示出高斯函数G(y)。在此，独立变量x是轮胎周向的位置，从轮胎的踏入侧向踢出侧变大。另外，独立变量y是轮胎宽度方向的位置，各主槽的中心位置设定为y＝0。对各主槽设定高斯函数G(y)。另外，0＜a＜1，b是基于主槽位置确定的值，c是基于主槽的宽度等确定的值。另外，p、q是任意的常数。并且，设定为从这些函数中求出的值越大的部分，接地压越小。此外，该函数的选择仅是一例。

设定了浮起函数之后，则以能够再现上述假设的形式使该浮起函数作用于第一接地压分布。由此，获取再现了由于水膜而使轮胎的接地压减少的第二接地压分布。

在此，基于图7对使浮起函数作用于第一接地压分布而获取第二接地压分布的方法的具体例进行说明。在该例中，作为浮起函数而设定有第一浮起函数和第二浮起函数。

图7的(a)对第一浮起函数进行了图示，表示越亮的部分值越大越具有浮起的倾向。此外，在图7中，左侧是轮胎的踏入侧。因此，可以说图7的(a)表示水膜从踏入侧侵入的影响。另外，图7的(b)对第二浮起函数进行了图示，表示越亮的部分值越大越具有浮起的倾向。可以说图7的(b)表示水膜从主槽侵入的影响。此外，图7的(b)中的第二浮起函数设定为，越接近轮胎的踏入侧，影响范围越广。

接着，基于浮起函数导出浮起系数。对于浮起系数来说，越是位于具有浮起倾向的位置，系数越小。由此，在将浮起系数乘以第一接地压分布时(乘法运算时)，越是具有浮起倾向的位置，接地压越小。

具体来说，从第一浮起函数的从属变量的最大值中减去第一浮起函数的在各位置的从属变量，并将所求出的值作为在接地面的各位置的第一浮起系数(例如，在第一浮起函数的从属变量的最大值是1.0、接地面的某个位置上的第一浮起函数的从属变量是0.2的情况下，在该位置的第一浮起系数是1.0-0.2＝0.8)。对于第一浮起系数来说，越是位于具有浮起倾向的位置就越小。同样地，从第二浮起函数的从属变量的最大值中减去第二浮起函数的在各位置的从属变量，并将所求出的值作为在接地面的各位置的第二浮起系数。对于第二浮起系数来说，越是位于具有浮起倾向的位置就越小。

接着，将各位置的第一浮起系数与第二浮起系数相乘(即乘法运算)，作为最终的浮起系数。对于最终的浮起系数来说，越是位于具有浮起倾向的位置就越小。图7的(c)所示的浮起图对最终的浮起系数的分布进行了图示。在浮起图中，越暗的部分表示系数越小越具有浮起倾向。

通过将用该浮起图表示的最终的浮起系数乘以图7的(d)所示的第一接地压分布的各位置的接地压(即乘法运算)，并将其结果为规定的阈值以下的位置的接地压设为0，从而获取图7的(e)所示的第二接地压分布。第二接地压分布能够表达为函数。

如以上那样获取的第二接地压分布在上述的评价方法的流程中使用。

3.轮胎整体的摩擦力的计算方法

接着，基于图4对上述流程中的轮胎整体的摩擦力的计算方法进行说明。

首先，如图4的(b)所示，图4的(a)所示的轮胎的接地面20在轮胎宽度方向上划分成许多微小区域21。划分后的各微小区域21分别具有轮胎周向的接地长度L。如果将所有的微小区域21集合，则成为原来的接地面20。在各微小区域21上产生该部分的第二接地压分布。将各微小区域21上的第二接地压分布作为“轮胎周向接地压分布”。

接着，计算各微小区域21上的摩擦力。具体来说，向刷子模型的上述公式Fi(S)代入轮胎周向接地压分布D(x，yi)。并且，向刷子模型的公式Fi(S)赋予规定的滑移率S，从而算出微小区域21的摩擦力。将该摩擦力作为“轮胎周向摩擦力”。对从轮胎宽度方向的一端到另一端的所有的微小区域21计算该轮胎周向摩擦力。

接着，对算出的所有的轮胎周向摩擦力以如下方式求和。

【公式5】

由此，算出轮胎整体的摩擦力。如以上那样算出的轮胎整体的摩擦力在上述的评价方法的流程中使用。

4.效果

如上所述，在实施方式中，首先通过实测或者计算而获取没有水膜的路面上的第一接地压分布，接着对第一接地压分布加以考虑侵入到轮胎与路面之间的水膜造成的接地压的减少来获取第二接地压分布，并将该第二接地压分布代入刷子模型来计算摩擦力。因此，即使不使用使轮胎与路面之间的水膜模型化的流体模型，也能够高精度地再现WET路面上的接地压，能够高精度地评价制动性能。而且，由于不使用流体模型而能够将计算成本抑制为较低程度。

5.实施例

在图8中示出实施例。图8的上方排列的(a)的图是表示以实施方式的方法求出的第二接地压分布的图，黑的部分是接地的部分。另外，图8的下方排列的(b)的图是拍摄了实际的轮胎的接地状态的图像，白的部分是接地的部分。(a)、(b)都是从左开始按顺序表示轮胎以120km/小时、90km/小时、60km/小时进行滚动时的接地状态。根据(a)中的黑的部分与(b)中的白的部分的比较得知，通过实施方式的第二接地压分布的获取方法能够高精度地再现实际的轮胎的接地状态。

Claims (9)

1.一种制动性能评价方法，其包括如下步骤：

获取轮胎接地压分布；获取滑动摩擦系数表；使用代入了表达所述轮胎接地压分布的函数及所述滑动摩擦系数表的刷子模型来计算轮胎整体的摩擦力，所述制动性能评价方法的特征在于，

获取所述轮胎接地压分布的步骤包括如下步骤：获取没有水膜的路面上的第一接地压分布；对所述第一接地压分布加以考虑侵入到轮胎与路面之间的水膜造成的接地压的减少来获取第二接地压分布，并将所述第二接地压分布作为用于所述计算的所述轮胎接地压分布。

2.根据权利要求1所述的制动性能评价方法，其特征在于，

使用所述刷子模型求出轮胎整体的摩擦力的步骤包括以下步骤：分别计算在轮胎宽度方向上划分接地面而形成的各微小区域的摩擦力；对所有的所述微小区域的摩擦力求和作为轮胎整体的摩擦力。

3.根据权利要求1或2所述的制动性能评价方法，其特征在于，

在对所述第一接地压分布加以考虑侵入到轮胎与路面之间的水膜造成的接地压的减少来获取所述第二接地压分布时，

作为水膜侵入到轮胎与路面之间时的影响，设定一个或者多个浮起函数，所述浮起函数用于再现滚动越是高速轮胎越容易浮起、越接近滚动时的踏入侧的部分越容易浮起、越接近主槽的部分越容易浮起、主槽越窄轮胎越容易浮起、以及对于接地压为某个阈值以下的部分设为从路面完全浮起而将接地压看作为0中的至少一部分，

所述浮起函数作用于所述第一接地压分布来获取所述第二接地压分布。

4.根据权利要求3所述的制动性能评价方法，其特征在于，

设定有将接地面上的轮胎周向的位置作为独立变量的指数函数，作为用于再现滚动越是高速轮胎越容易浮起、以及越是接近滚动时的踏入侧的部分越容易浮起的函数，

设定有将接地面上的轮胎宽度方向的位置作为独立变量的高斯函数，作为用于再现越是接近主槽的部分越容易浮起、以及主槽越窄轮胎越容易浮起的函数，

对接地面的各位置导出所述指数函数及所述高斯函数的从属变量越大则值越小的浮起系数，

在接地面的各位置上，所述浮起系数与所述第一接地压分布的接地压进行乘法运算而获取所述第二接地压分布。

5.根据权利要求1或2所述的制动性能评价方法，其特征在于，

向计算机输入所述第一接地压分布及所述滑动摩擦系数表，该计算机进行所述计算。

6.一种制动性能评价装置，其获取轮胎接地压分布及滑动摩擦系数表，并使用代入了表达所述轮胎接地压分布的函数及所述滑动摩擦系数表的刷子模型来计算轮胎整体的摩擦力，所述制动性能评价装置的特征在于，

通过对从输入装置输入的没有水膜的路面上的第一接地压分布加以考虑侵入到轮胎与路面之间的水膜造成的接地压的减少，从而获取第二接地压分布，并将所述第二接地压分布作为用于所述计算的所述轮胎接地压分布。

7.根据权利要求6所述的制动性能评价装置，其特征在于，

当使用刷子模型来计算轮胎整体的摩擦力时，分别计算在轮胎宽度方向上划分接地面而形成的各微小区域的摩擦力，对所有的所述微小区域的摩擦力求和作为轮胎整体的摩擦力。

8.根据权利要求6或7所述的制动性能评价装置，其特征在于，

在对所述第一接地压分布加以考虑侵入到轮胎与路面之间的水膜造成的接地压的减少来获取所述第二接地压分布时，

作为水膜侵入到轮胎与路面之间时的影响，设定一个或者多个浮起函数，所述浮起函数用于再现滚动越是高速轮胎越容易浮起、越接近滚动时的踏入侧的部分越容易浮起、越接近主槽的部分越容易浮起、主槽越窄轮胎越容易浮起、以及对于接地压为某个阈值以下的部分设为从路面完全浮起而将接地压看作为0中的至少一部分，

所述浮起函数作用于所述第一接地压分布来获取所述第二接地压分布。

9.根据权利要求8所述的制动性能评价装置，其特征在于，

设定有将接地面上的轮胎周向的位置作为独立变量的指数函数，作为用于再现滚动越是高速轮胎越容易浮起、以及越是接近滚动时的踏入侧的部分越容易浮起的函数，

设定有将接地面上的轮胎宽度方向的位置作为独立变量的高斯函数，作为用于再现越是接近主槽的部分越容易浮起、以及主槽越窄轮胎越容易浮起的函数，

对接地面的各位置导出所述指数函数及所述高斯函数的从属变量越大则值越小的浮起系数，

在接地面的各位置上，所述浮起系数与所述第一接地压分布的接地压进行乘法运算而获取所述第二接地压分布。