专利名称：用于预测轮胎和道路表面之间的物理相互作用效应的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于预测轮胎和道路表面之间的物理相互作用效应的方法。它适用于对轮胎在路面上的滚动噪音进行预测，但是并不限制于此。
背景技术：
从现有技术中已知了对道路路面进行模拟的方法。在该方法中，测量了路面的三维实轮廓。所述实轮廓包括由掺入基体(例如柏油)的鹅卵石或砾石碎屑所形成的实压头。为了简化所获得的实轮廓的使用，确定实压头的实几何描述符包括，例如，压头的平均高度、压头的平均密度等。每个实压头通过虚压头来进行模拟，例如基于实描述符的球体。通过虚描述符来描述球体，例如每单位面积中的球体数量、每个球体的半径、每个球体的位置等。因此，虚描述符可以获得虚轮廓，在该虚轮廓中，具有大尺寸的实压头是通过具有大半径的球体来表示的，而具有小尺寸的实压头是通过具有较小半径的球体来表示的。因此，虚描述符在几何形状方面描述了虚压头，该虚压头对于其而言模拟了实压头。因此，虚压头简化了实压头的几何描述符。然而，因此而确定的虚描述符并不考虑路面和轮胎之间的相互作用的物理实际情况来描述给定的物理效应，例如滚动噪音。因此，有必要借助修正因子来修正虚描述符，其物理意义是忽略了大部分时间。例如，计算了 PSI (当前效用指数)描述符，或者DI (恶化指数)描述符以复杂的方式描述了路面的恶化。并且，这些修正因子无法以量化且精确的方式预测所考虑的物理效应。
发明内容
本发明的目的是提供一种预测方法，其可以正确地描述轮胎和路面之间的物理相
互作用。为此，本发明的主题是一种预测轮胎和路面之间的至少一个物理相互作用效应的方法，其特征在于-绘制所述路面的实轮廓，-将所述实轮廓分割成若干层，每个层对应于所述实轮廓的高度，-基于所述实轮廓来确定出所述路面的至少一个描述符的至少一个变化规律，所述变化规律是所述实轮廓的高度的函数，-对于每个变化规律来说，在所述高度的所谓的相互作用值上确定了每个描述符的所谓的相互作用值，并且-基于至少一个描述符的相互作用值来预测所述物理相互作用效应的值。根据本发明的方法可以正确地描述轮胎和路面之间的物理相互作用。通过确定变化规律并找到每个描述符的相互作用值，因此可以正确地描述轮胎和路面之间的物理相互作用效应。因此，每个虚描述符是路面的物理描述符而并不是每个实压头的简单的几何描述符，这与现有技术中的方法并不相同。所述高度的相互作用值对应于轮廓高度，在此高度下轮胎的压扁真实地体现了轮胎在路面上的实压扁。根据所述方法的可选特征-所述描述符或多个描述符包括虚压头的至少一个所谓的虚描述符，以用来模拟所述实压头；-每个虚描述符的相互作用值一方面基于所述轮胎和所述路面之间的相互作用规律而被确定，另一方面基于所述虚压头的每个变化规律而被确定，并且-基于至少一个虚描述符的相互作用值来预测所述物理相互作用效应的值。待被操作的数据量相对于相同的物理相互作用效应的数字处理操作而言更少，后者可以导致过高的数据量并且导致计算时间太长。这是因为对于参数的每个值而言，虚压头总是相同的，即使它们所模拟的实压头全都不相同。并且对于参数的每个值来说，每个实压头通过虚压头来进行模拟，该虚压头传递了轮胎和路面之间的相互作用的物理实际情况，而不是像现有技术那样传递几何实际情况。根据所述方法的可选特征-至少一个所谓的次要虚描述符的至少一个变化规律被确定为至少一个所谓的主要虚描述符的函数。-所述实压头的至少一个所谓的实描述符的至少一个变化规律被确定为参数的函数，并且对于参数的每个值而言，每个主要虚描述符的值是基于每个实描述符的每个变化规律并且基于每个次要虚描述符的每个变化规律而被确定。-所述实描述符和次要虚描述符分别描述了所述轮胎与实压头之间和轮胎与虚压头之间的相互作用的类似的物理量。有利地，所述实描述符包括ο通过所述实压头产生的轮胎的实变形，和ο在轮胎中通过所述实压头而压入的实体积，所述次要虚描述符包括ο通过所述虚压头产生的轮胎的虚变形，和ο在轮胎中通过所述虚压头而压入的虚体积。有利地，对于可变参数的每个值而言，通过相同的球体来表示虚压头。该球体虚压头可以真实地模拟实压头所形成的约束�。檬笛雇吩诮煌ㄒ鸬呐倨叫вο乱话愠试残�。此外，球体虚压头的虚描述符很容易进行计算。这些描述符特别包括球体或透镜体的体积、球体半径等。根据本发明的方法的可选特征，基于作为至少一个描述符的相互作用值的函数的用于预测滚动噪音的规律来预测轮胎在路面上的滚动噪音。由于每个实描述符的每个相互作用值正确地模拟了轮胎和路面之间的相互作用， 因此基于预测噪音的规律而能够精确地并且以量化的方式确定出轮胎在路面上的滚动噪
曰°这种预测规律对于路面设计特别有利。实际上，不同于在铺设路面的道路上例如通过声音传感器实验测量滚动噪音，可以基于仅一米或数米的道路样品来预测噪音。这提供了道路建设成本的节约和实验成本的节约。
在给定条件下滚动的给定轮胎的滚动噪音特别取决于路面的粗糙度。该粗糙度导致轮胎的振动，所述轮胎的振动产生噪音。路面也展现出吸收和反射特性。滚动噪音随这些特性而变化。在已考虑针对物理相互作用效应的物理方法下，根据本发明的方法可以分开这些特性的每一个的贡献，且道路设计者可以确定导致有或多或少的噪音的路面的一个或多个特性。相反，噪音测量是综合性的，不可能区分噪音起源的物理机理。单独的测量不提供特性和滚动噪音之间的清楚关系，且不允许控制路面设计。有利地，所述描述符是路面的每单位面积中的实压头的实数量，并且相互作用值是路面的每单位面积中的实压头的最大数量值。已经令人惊讶的发现，可以借助每单位面积的实压头的最大数量值来正确地预测轮胎的滚动噪音。此外，与现有技术的噪音预测方法相对照而言，路面的每单位面积的压头数量很容易得到计算，在现有技术的噪音预测方法中，必须不可避免地计算数十个描述符。有利地，所述描述符是球体的虚半径并且相互作用值是球体的半径的相互作用值。已经发现，可以通过增加球体的虚半径的相互作用值来提高预测噪音规律的精确度，该球体的虚半径的相互作用值是用来精确预测滚动噪音的相关值。本发明的主题还涉及一种计算机程序，其包括代码指令，当该计算机程序在计算机上执行时，所述代码指令能够控制例如以上限定的方法的步骤的执行。本发明的主题还涉及一种用于记录数据的媒介，其包括记录形式的诸如以上限定的程序。本发明的主题还涉及使诸如以上限定的程序能够在远程通信网络上获得，其目的是为了它的下载。本发明的主题最后还涉及一种制造路面的方法，其包括例如以上限定的方法的预测步骤。
通过阅读如下说明书并同时参照附图可更好地理解本发明，所述说明书仅以非限制性的实例给出，在附图中-图1表示道路路面的实轮廓和已过滤的路面的实轮廓；-图2显示了将实轮廓划分为多个层的步骤；-图3表示作为高度ζ的函数的实轮廓的实压头数目的变化规律；-图4显示了通过实压头确定轮胎的实变形的步骤；-图5显示了确定轮胎中的由实压头压入的实体积的步骤；-图6显示了通过根据本发明的方法获得的虚轮廓；-图7表示轮胎和路面之间的模拟的相互作用；-图8显示了用于确定轮胎的虚变形和由轮胎中的虚压头压入的虚体积所参照的球体的透镜部分；-图9和10表示作为高度ζ的函数的虚描述符的变化规律。在图中，已表示出对应于路面的常规纵向(X)、横向(Y)和竖直(Z)取向的互相正交的轴Χ、γ、ζ。
具体实施例方式已在图1和2中显示了旨在与轮胎相互作用的道路路面12。路面12包括其中掺入不同尺寸的砾石碎屑的基体，所述基体包含柏油、浙青和/或水泥。这些砾石碎屑(也称为粗砂)在路面12的表面上形成压头14。压头14旨在与轮胎接触。路面12根据下文所述的预测方法而制得。优选利用激光轮廓仪绘制路面12的样品的二维的所谓实轮廓16。在此情况中，实轮廓16的深度在长度L的路面上进行测量。通过获得二维轮廓16，对于绘制三维轮廓，收集时间和待实施的硬件减少。实轮廓16在平面X，Z中在图1中由虚线表示，并显示出波峰 18和波谷20。认为每个实轮廓16表示路面的厚度dy的切片。作为变型，绘制数个二维轮廓16以构建三维样品。轮廓16通过截止滤波器22进行过滤，所述截止滤波器22由图1中的折线表示， 并称为波峰线。波峰线22选择并连接显示高度ζ的波峰18，使得在轮廓16上滚动的轮胎变得仅与所选的波峰22接触。最后，通过将所选的波峰22的高度重新初始化至零高度而调整轮廓16。然后获得经调整的轮廓对，其由图1中的实线表示。在图2中已经显示了轮廓对。将轮廓M离散化为轮廓M的可变参数的函数。在此情况中，可变参数为轮廓M的高度ζ。然后沿Z轴将轮廓M划分为数个层沈，例如一百个层，每个层对应于一个高度ζ。所述层基本上为平面，并平行于X，Y平面。定义了压头14的所谓的实描述符NK、Y1^n VK。下标R表明这些描述符基于实轮廓对测得。也定义了高度ζ的剖面，其对应于垂直于Z轴的水平面并在高度ζ延伸。对于每个实描述符NK、Y1^n Vk，现在将计算作为可变参数ζ的函数的变化规律。参照图2和3，Nk表示每单位面积的实压头14的数目。对于每个高度ζ，计算由高度ζ的每个剖面所截取的每单位面积的轮廓M的压头14的数目。然后变化规律Nk(Z)确定为可变参数ζ的函数。接着，基于变化规律Nk(Z)确定所谓的相互作用值队』。相互作用值Νκ,Ε为路面12的每单位面积的实压头14的数目的最大值。在图3中，对于、,E = 17mm, 每平方米为Νκ,E= 115个压头。在三维轮廓的情况中，对于每个高度ζ确定与轮胎接触的实压头14的数目。对于路面的同一个切片dy而言，如果波峰18在所考虑的切片dy中不共面，则与轮胎接触的实压头14的数目变化。在二维轮廓的情况中，假设对于每个高度z，实压头14的数目的最大值为实压头 14的数目的实值。实际上，局部极大值通常表明在所研究的切片dy中沿横向方向存在波峰 18。参照图4，Y !^表示由每个压头14所导致的轮胎的实局部变形。对于每个高度z， 计算由Yzii = COtan(Cii)定义的每个变形Yza，其中α i为在高度z存在的每个压头14i 的顶点的半角。接着，对于每个高度z，计算变形Yz,i的平均值。因此变化规律Yk(Z)确定为可变参数ζ的函数。参照图5^1；表示在轮胎中由实压头14压入的每单位面积的实体积。对于每个高度z，计算由Δ、^^+心+办定义的在高度ζ的由每个压头14i压入的每个体积AVza，其中Lcz,i为在高度ζ的每个压头i的弦长，Iinui为在长度Lcz,i上每个压头14i的平均高度。接着通过加入体积AVz,i(z)来计算每个高度ζ的Vk(Z)。因此确定变化规律Vk(Z)为可变参数ζ的函数，并由
权利要求
1.一种预测轮胎和路面(12)之间的至少一个物理相互作用效应的方法，其特征在于 -绘制所述路面(12)的实轮廓(16)，_将所述实轮廓(16)分割成若干层，每个层对应于所述实轮廓(16)的高度(ζ)， -基于所述实轮廓(16)来确定出所述路面(12)的至少一个描述符(av、Rv、NK)的至少一个变化规律(av(z)、Rv(z)、Nk(ζ))，所述变化规律是所述实轮廓(16)的高度(ζ)的函数， -对于每个变化规律(av(ζ)、Rv(ζ)、Nk(ζ))来说，在所述高度(ζ)的所谓的相互作用值 (zE,E>zE)上确定了每个描述符(av、Rv、NK)的所谓的相互作用值(av(zE)、Rv(zE)、NK,E)，并且 _基于至少一个描述符(RV、NK)的相互作用值(Rv (Ze)、Νκ, E)来预测所述物理相互作用效应的值⑶。
2.根据权利要求1所述的方法，其中-所述描述符或多个描述符(av、Rv、Ne)包括虚压头(24)的至少一个所谓的虚描述符 (av、Rv)，以用来模拟所述路面(12)的实压头(14)；_每个虚描述符(av、Rv)的相互作用值(av(Ze)、Rv(Ze)) —方面基于所述轮胎和所述路面(12)之间的相互作用规律而被确定，另一方面基于所述虚压头(24)的每个变化规律 (av(z)、Rv(z))而被确定，并且-基于至少一个虚描述符(Rv)的相互作用值(Rv(Ze))来预测所述物理相互作用效应的值(B)0
3.根据权利要求2所述的方法，其中至少一个所谓的次要虚描述符的至少一个变化规律(Yv(Z)、Vv(Z))被确定为至少一个所谓的主要虚描述符(av、Rv)的函数。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述实压头(14)的至少一个所谓的实描述符 (ye>Ve)的至少一个变化规律被确定为参数(ζ)的函数，并且对于参数(ζ)的每个值而言， 每个主要虚描述符(av、Rv)的值是基于每个实描述符(YK、Ve)的每个变化规律(YK(z)、 Vk(Z))并且基于每个次要虚描述符(Yv、Vv)的每个变化规律(Yv(Z)、Vv(Z))而被确定。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述实描述符(yk、Vk)和次要虚描述符(Yv、Vv) 分别描述了所述轮胎与实压头(14)之间和所述轮胎与虚压头(24)之间的相互作用的类似的物理量。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中 -所述实描述符包括ο通过所述实压头产生的轮胎的实变形(Yk)，和 ο在轮胎中通过所述实压头而压入的实体积(Vk)， -所述次要虚描述符包括 ο通过所述虚压头产生的轮胎的虚变形(Yv)，和 ο在轮胎中通过所述虚压头而压入的虚体积(Vv)。
7.根据权利要求2至6中任意一项所述的方法，其中，对于可变参数(ζ)的每个值而言，通过相同的球体(32)来表示虚压头(30)。
8.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其中基于作为至少一个描述符(NK、RV)的相互作用值(NK, E、Rv(ze))的函数的用于预测滚动噪音(B)的规律来预测轮胎在路面(12) 上的滚动噪音(B)。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述描述符是路面的每单位面积中的实压头的实数量(Nk)，并且相互作用值(NK,E)是路面(12)的每单位面积中的实压头的最大数量值。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其中所述描述符是球体(3 的虚半径(Rv)并且相互作用值(Rv(Ze))是球体(32)的半径的相互作用值。
11.一种计算机程序，其特征在于它包括代码指令，当该计算机程序在计算机上执行时，所述代码指令能够控制根据前述权利要求任一项所述的方法的步骤的执行。
12.一种用于记录数据的媒介，其包括记录形式的根据权利要求11所述的程序。
13.使根据权利要求11所述的程序能够在远程通信网络上获得，其目的是为了它的下载。
14.一种制造路面的方法，其特征在于它包括根据权利要求1至10中任一项所述的方法的预测步骤。
全文摘要
本发明涉及一种预测轮胎和道路表面(12)之间的至少一个物理相互作用效应的方法，包括绘制所述道路表面(12)的实轮廓(16)；将所述实轮廓(16)分割成多个层，每个层对应于所述实轮廓(16)的一个剖面；按照所述实轮廓(16)的剖面，从所述实轮廓(16)中确定出所述道路表面(12)的至少一个描述符的至少一个变化规律；对于每个变化规律来说，在剖面的所谓的相互作用值上确定了每个描述符的所谓的相互作用值；并且基于至少一个描述符的相互作用值来预测物理相互作用效应的值。
文档编号G01N33/42GK102472690SQ201080033120
公开日2012年5月23日 申请日期2010年7月19日 优先权日2009年7月28日
发明者D·罗舒 申请人:米其林技术公司, 米其林研究和技术股份有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
