专利名称：评估轮胎性能的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及车辆领域，并且更具体地，涉及评估车辆轮胎的性能的方法和系统。
背景技术：
通常在设计和制造时，以及在轮胎寿命中的多个其他时点上，对车辆轮胎进行测 试。例如，物理测试和有限元分析(FEA)技术可在轮胎或预期的相关车辆的开发过程中执行，以例如评估轮胎的车辆性能和进一步改善轮胎构成。不过，对轮胎性能的评估可被改进，尤其是在在驾驶过程中预测的轮胎响应方面。因此，期望提供改进的用于评估车辆轮胎的系统和方法，其更准确地预测轮胎的驾驶响应。而且，通过结合附图和前述的技术领域和背景技术来阅读后续的具体描述和所附权利要求，可以明了本发明的其他可取的特征和特点。
发明内容
根据示例性实施例，提供了用于评估轮胎的方法。该方法包括用力冲击轮胎；测量运动信息；从测量的运动信息提取共振频率；和根据共振频率计算轮胎的刚度特性。根据另一示例性实施例，评估轮胎的系统包括构造成打击轮胎的力装置；连接到轮胎并构造成从轮胎收集振动信息的加速度计；和连接到加速度计并构造成从加速度计接收振动信息的后处理器。该后处理器进一步被构造成从振动信息提取共振频率，并根据运动信息计算轮胎的刚度特性的至少一个。本发明还提供了如下方案
方案I. 一种评估轮胎的方法，该方法包括如下步骤
用力冲击轮胎；
测量运动信息；
从测量的运动信息提取共振频率；和 从所述共振频率计算轮胎的刚度特性。方案2.如方案I的方法，进一步包括步骤从运动信息确定无阻尼共振频率。方案3.如方案2的方法，进一步包括步骤计算阻尼。方案4.如方案I的方法，其中计算步骤包括在多个轮胎压力下计算刚度特性。方案5.如方案4的方法,其中计算步骤进一步包括计算对所述刚度特性的气动贡献和非气动贡献。方案6.如方案I的方法，其中计算步骤包括计算对于弯曲、第一剪切、第二剪切和径向刚度中的至少一者的刚度系数。方案7.如方案I的方法，其中计算步骤包括计算对于弯曲的第一刚度系数、对于第一剪切的第二刚度系数、对于第二剪切的第三刚度系数、和对于径向刚度的第四刚度系数。方案8.如方案I的方法，其中计算步骤包括计算沿侧向方向、径向方向和切向方向的刚度特性。方案9.如方案I的方法，其中计算步骤包括用所述共振频率的回归拟合模型计算刚度特性。方案10.如方案I的方法，其中计算步骤包括根据下面的方程计算刚度特性
.. -- I (\vf, -(> ■/'. 1,-,1 —.
·P 2-τ|.，'{1^ .......Γ I: ........;Γ·.. —|#r. — 1.1 - + ........^ -|" 一 ......['十 C Oti, + (
tr HH-η
其中
θη =无阻尼模式η的时间频率ft._,其中η = I, 2, 3,…N
η =模式数 N=总模式数
P =每单位圆周的密度，M'lIkRK kg/m R =轮胎的半径，m CfKf;=与弯曲相关联的刚度系数 Γ 於=与第一剪切相关联的刚度系数 《’《>/J =与第二剪切相关联的刚度系数 Coefi =与径向位移相关联的刚度系数。方案11.如方案I的方法，进一步包括使刚度特性与实验室测量的响应和驱动响应中的至少一个相关联。方案12.如方案11的方法，其中关联步骤包括计算将刚度特性和阻尼特性中的至少一个与实验室测量的响应和驱动响应中的至少一个相关联的影响系数。方案13. —种评估轮胎的系统，包括
构造成打击轮胎的力装置；
加速度计，其联接到轮胎并构造成从所述轮胎收集振动信息；和
后处理器，其联接到加速度计并构造成从加速度计接收振动信息，该后处理器还构造
成
从所述振动信息提取共振频率，和
从运动信息计算轮胎的刚度特性中的至少一个。方案14.如方案13的系统，其中后处理器被进一步构造成从运动信息确定无阻尼共振频率。方案15.如方案13的系统，其中后处理器被进一步构造成计算对所述刚度特性的气动贡献和非气动贡献。方案16.如方案13的系统，其中后处理器被进一步构造成计算包括对于弯曲、第一剪切、第二剪切和径向刚度中的至少一者的刚度系数的刚度特性。
方案17.如方案13的系统，其中后处理器被进一步构造成根据下面的方程计算刚度特性
_, t, I1 C Vir/, . , Oitf、 , I ,-.. I
P *|。,|■ ftil, ■ 11 +· . I= ■ . -|" 11 —'V ' -|" ■■■■■ I * C ocf.…^ -t"(仇
—Rt/r Γ
其中
f(M =无阻尼模式η的时间频率,其中η = I, 2, 3,…N
η =模式数 N=总模式数·
"=每单位圆周的密度，M/mm. Lij/m R =轮胎的半径，m (■ 味=与弯曲相关联的刚度系数
=与第一剪切相关联的刚度系数 (OCfJ =与第二剪切相关联的刚度系数 Coqf4 =与径向位移相关联的刚度系数。方案18.如方案13的系统，其中后处理器被进一步构造成使刚度特性与实验室测量的响应和驱动响应中的至少一个相关联。方案19.如方案18的系统，其中后处理器被进一步构造成计算将刚度特性和阻尼特性中的至少一个与实验室测量的响应和驱动响应中的至少一个相关联的影响系数。方案20. —种用于评估轮胎的方法，所述方法包括如下步骤
用力冲击轮胎；
测量运动信息；
从测量的运动信息提取共振频率；
从运动数据确定无阻尼共振频率；
从无阻尼共振频率计算轮胎的刚度特性，所述刚度特性包括胎冠弯曲、胎冠剪切、胎侧剪切和胎侧径向刚度的气动和非气动贡献，计算步骤包括根据下列方程计算刚度特性
P 12,τ|·.{I+ I ^一 Ir 二 1 I·' * r仇I 十iW,
H-- RΛ-itII-
其中
jfjn =无阻尼模式η的时间频率&,其中η = I, 2, 3,…N
η =模式数 N=总模式数
P =每单位圆周的密度，kg/m R =轮胎的半径，m Cmf;=与弯曲相关联的刚度系数 Coe/) =与第一剪切相关联的刚度系数 <'#/3 =与第二剪切相关联的刚度系数 =与径向位移相关联的刚度系数并且使刚度特性与驱动响应相关联。
此后将结合以下附图描述本发明，其中相同的标记指示相同的元件，其中
图I是根据示例性实施例的轮胎评估系统的功能框 图2是根据示例性实施例的评估车辆轮胎的方法的流程 图3是由图I的系统和图2的方法所考虑的频率数据曲线 图4是在图I的系统和图2的方法中提取沿径向方向的无阻尼频率的方法的流程图；图5是在图I的系统和图2的方法中提取沿切向方向的无阻尼频率的方法的流程图；图6是在图I的系统和图2的方法中提取沿侧向方向的无阻尼频率的方法的流程图；图7是曲线图，其指示所计算的刚度系数的描述在图I的系统和图2的方法中的以 OaLY为单位的径向共振频率数据的能力；
图8是指示作为图I的系统和图2的方法中的压力的函数的径向刚度系数的幅值的曲线图。
具体实施例方式下面的具体描述本质上仅是示例性的，而并非是用来限制本发明或者本发明的应用和使用。而且，并没有打算用在先前的技术领域、背景技术、发明内容或者此后的具体描述中出现的任何明示或暗示的理论加以约束。宽泛地说，本文所讨论的示例性实施例提供了用于评估车辆轮胎的系统和方法。具体地，轮胎被测试设备中的力装置冲击。所产生的运动和机械动作数据由加速度计和力-力矩传感器测量，并且这些数据统称为“运动数据”。根据这些数据确定共振频率，提取无阻尼共振频率和阻尼参数，以及计算刚度和阻尼系数。然后将刚度和阻尼系数与实验室和驾驶响应度量相关联以表征轮胎对所述响应的影响。图I是根据示例性实施例的轮胎评估系统100的框图。系统100总体评估安装在轴120上的轮胎110。系统100可包括加速度计130、力装置140、数据采集系统150、任选控制器170、任选力-力矩传感器160和后处理系统190。在图I的视图中，轮胎110具有垂直取向的旋转轴线。如通常所知，轮胎110包括构造成接触车轮的胎圈(未示出)、从胎圈延伸的胎侧(未示出)，和从胎侧延伸并构造成在使用中接触路面的胎面112。图I还示出了图例102，其描述了相对于轮胎110的胎面112的带有径向方向106、切向方向108和侧向方向104的圆柱坐标系。该坐标系将在下文的描述中被使用。通常，侧向方向104指的是平行于轮胎110的使用旋转轴线并从胎侧延伸到胎侧的方向。径向方向106指的是垂直于轮胎110的旋转轴线180且垂直于轮胎的胎面112的方向。切向方向108指的是沿着环形胎面112的周长延伸、垂直于侧向方向104和径向方向106的方向。在一个示例性实施例中，轮胎110被刚性地固定到120。这种构造通常被称为固定-自由边界条件。或者通过手动操作力装置140，或者，任选地，控制器170致动力装置140从而以预定的力轻击或以其他方式打击轮胎110，使得激励了轮胎110的共振频率。力装置140例如可以是带仪表的锤或其他物体。力-力矩传感器160被构造成测量由轮胎100响应于力装置140的冲击而作用在轴120上的动态力和力矩中的至少一个。加速度计130构造成测量由力装置140的冲击产生的轮胎110的运动。进而，数据采集系统150记录从加速度计130接收的所产生的振动和来自力装置140的力并且提供该数据到后处理系统190。在一个示例性实施例中，提供两个加速度计130，其中每个加速度计130都与另一个间隔180度地安装。这种构造可提高后续处理中信噪比，如下文所述。任何数量的加速度计130和在轮胎110上的放置位置都是可行的，这取决于所感兴趣的模式。例如，在所选模式的预期有效腹点处的空间构造放大了所选模式的求和加速度或求差加速度(相比其他模式)。通过模态振型矢量的期望对加速度计进行加权求和同样可以改善用于检测各种模态参数的信噪比。在一个示例性实施例中，作为有助于快速测量并且有利于对多个轮胎评估的标准且高效的处理能力的折衷方案，加速度计130的双位(例如在O度和180度处)或三位(例如在O度、90度和180度处)构造与适当的求和加速度与求差加速度的后处理一起使用。在一个示例性实施例中，加速度计130被安装在胎面112的外周面上，但是加速度计130也可以安装在其他位置，例如在胎侧上。
·
如下面更详细讨论地，后处理器190基于力装置140的预定力和由数据采集系统150收集的振动数据来量化共振频率；提取无阻尼的共振频率；确定轮胎110的各种刚度特性；并且确定模态阻尼参数。对于所选的轮胎子组，将这些参数与一个或多个轮胎响应相关联。此后用于类似参数表征的轮胎后续测量可导致基于所量化参数的性能估测。如也在下文描述的，可以用刚度和阻尼特性估测的响应的示例可包括噪音、平顺性、不平顺性、转向、直线行使能力、自由间隙、谷值感觉、操纵性、时间响应等。以这种方式，可迭代地或预期地用于足够的经验的和理论的知识来优化轮胎结构和材料从而提供期望的响应组合。在本文描述的技术的基础上，也可以使用从其他类型技术得到的知识，包括概念轮胎抽象和离散化有限元表示，从而引导轮胎特征的开发，即，轮胎结构和材料，从而实现所测量参数的期望组合。这些方面将在下文结合图2-8更详细地描述。通常，控制器170和后处理器190可包括任何类型的处理器或多个处理器、信号集成电路如微处理器，或者协同工作以实现处理单元的功能的任何合适数量的集成电路装置和/或电路板。在运行中，控制器170和后处理器190选择性地执行一个或多个程序，这些程序可存储在存储器中并因此控制系统100的整体运行。如此，控制器170和后处理器190可包括，或者能访问，任何类型的存储器，包括RAM存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、和非易失性RAM (NVRAM)存储器。通常，这些存储器可存储此处所讨论的示例性实施例所需的任何信息，包括用于计算刚度和影响系数、阻尼和参与质量的数据。虽然未示出，但系统100可包括带有显示器的用户界面，显示器用以提供下文讨论的数据和结果的图形显示。如上所述，在一些实施例中，各种量的补充质量114可被固定到轮胎110以实现在后续对局部刚度和阻尼的量化中的对参与动态质量的量化的提高。在一个示例性实施例中，补充质量114可以是链。关于使用补充质量114来量化特别动态质量的额外细节在下文描述。另外，可以收集数据以用于多个I)气动压力，例如，用于在后续产生对轮胎特性的气动和非气动贡献；和2)方向，例如，沿侧向方向104、径向方向106或者切向方向108)。为了确定用工程单位表示的相对刚度量，如下文更详细描述地，可以确定轮胎参与质量，如现在将要讨论地。轮胎参与质量可以通过测量在两种状态下响应模式的至少一个的频率来实验地确定，通常是在轮胎的胎冠处添加和不添加增量质量114。频率-提取测试可在两种情况下进行在轮胎胎冠处添加和不添加额外质量114。使用从这两个情况中得到的无阻尼频率，与轮胎的刚度相关联的各种特性可以通过首先应用如下方程以量化参与质量而最终确认。
财=..................f'+ ,方程(I)
八,，
其中，/和分别是在不添加和添加增量模态质量ΔΜ时测得的频率；而M是参与轮胎质量。后面的方程可使用这个量(参与轮胎质量)以量化各种刚度性能。在一些情况中， 可以添加足够的增量模态质量114以克服对所得到的频率的提取中的任何不确定性。例如，添加的增量模态质量114的大小可以是大到足以产生所感兴趣的一个或多个频率的可测的减小(例如，与没有添加增量模态质量114是的状况相比)。添加的增量模态质量114对于当前载客型号轮胎来说的示例量是4. 5kg，围绕圆周均匀分布，并且对参与轮胎质量的示例性量化可使用沿径向、侧向和切向方向的轮胎第一模式。对于这些模式，增量模态质量是总的所应用质量。在一些实施例中，用于量化在模式振型中有很小或没有胎冠变形的轮胎质量的模式可被选择为在量化参与质量时阻止或减缓增量质量114的固定机构产生所感兴趣的模式的弹性能量中的增加。如下更详细所述，这可在不同方向(例如径向、侧向和切向)的第一模式时发生。添加的增量模态质量114的量可取决于对参与轮胎质量的量的期望，并且可在更大质量轮胎(例如轻和重负载轮胎)时被增加。如上所述，对添加的增量质量114的量的选择要遵从的一个考虑问题是减小对所添加的增量模态质量敏感的频率。用于估计非载客型号轮胎的增量质量的一个技术包括以标的非载客型号轮胎的总轮胎质量与名义当前载客型号轮胎的总轮胎质量的比值来按比例缩放用于当前载客型号轮胎的所选择的添加增量质量。在基于由系统100收集的数据来进一步详述轮胎110的评估之前，要描述共振频率和局部刚度之间的关系。使用类比方法，一根横跨在分布式横置弹性基础上的绷紧的弦可由下面的方程(2)描述
/丨 / 丨 = , χ.".Ar, . .siv 方程(2)
Px * ￡ - - χ J U I '
其中， η =阶数
k =横向刚度强度W/i^)
T =张力(N)
P =每单位长度的密度，(kg/m)
On =空间频率(rad/m )
=第I空间频率(rad/m)COt =时间频率(rad/sec)
COtn =第η个模式的时间频率(rad/sec) u =横向位移(m)
X =沿长度的距离(m) t =时间(sec)
为了简洁，省略(X，t)，方程(2)可被简化为下面的方程(3)
‘............. k — H ...... P..........方程(3 )
Vt
对于自由振动模式，作为X和t的函数的横向位移u的分布可由下的方程(4)表示·|狀"=W,, .cos(ei,,.r>'cos 鄉)方程(4 )
将方程(4)代入方程(3)，并且消除公共项产生下面的方程(5):
TfiJh: T- k P-(!},,方程(5)
各空间频率如下面方程(6)地相互关联 ωη =H' ωχ()方程(6)
将方程(6)代入方程(5)得到下面的方程(7)
I · ■ Γ 1 k = ρ·^ ω.,,"方程(7 )
如上，方程(7)说明项IV,.可被线性地表示为带有斜率<./ ,I' I的模态数平方(fl:)的函数。如果项<:/ · ；. I被认为是另一个变量的函数(例如，类似于轮胎中的压力机制的绷紧的弦中的张力)，那么可以收集数据以用于多个张力值(例如，压力)从而分开结构(或非气动)和气动刚度。因此，方程(7)说明了实验频率数据可被用于推出结构刚度。轮胎的这种类比被用于澄清对下面所讨论的实施方式和可用于表示轮胎110的机械结构的额外数学公式、表格和方法的一个简化视角。在集合频率数据并提取轮胎的无阻尼频率后，如下讨论，可将径向刚度特性建模为方程(8):
P -P对· - /； ； ,"J.;.I:—I,,.: 一 1|.: ~ —| — I f ^ fw/；.....L + fW/ 方程(8)
!Γ K'HHV'
其中
多九=无阻尼模式η的时间频率匕,其中η = 1,2,3, ...N
η =模式数 N=最大模式数
P =每单位圆周的密度，Mnim. i.kg細(见用于确定参与质量的方程(I))
R =轮胎的半径，(m)
=与弯曲相关联的刚度系数 Γ 於=与第一剪切相关联的刚度系数 <+ w/3 =与第二剪切相关联的刚度系数 Coef,=与径向位移相关联的刚度系数。
方程(8)的额外细节和使用将在下面更详细地讨论。不过一般来说，因为收集了频率数据，所以可在回归拟合中使用方程(8)以量化刚度系数。定性地，方程(8)描述了在由打击产生的自由振动期间弹性能量机制的各分量。图2是测试车轮轮胎的方法200的流程图。在一个示例性实施例中，方法200在轮胎110由系统100实施。如上，在下面的描述中参照图I。应当理解的是，图2的方法200的某些步骤可以不同于图2中所示的和/或参照图2在本文所描述的。在第一步骤205，轮胎110的车轮被刚性地固定到固定基础并且轮胎胎面被来自力装置140的预定力轻击，例如，如在上述测试装置中所描述的。在第二步骤210中，数据采集系统150收集来自加速度计130的产生的运动数据和来自力装置140的力数据，包括与由力装置140所激励的共振频率相关的数据，并且将这些数据提供到后处理器190。在第三步骤215，后处理器190识别轮胎110的共振频率。图3是从由加速度计·130收集的且由后处理器190评估的数据得到的谱的曲线图300，谱由实线310所示。在图3的实施例中，频率表示在横轴上而峰302、304、306、和308都很接近每个模式的共振频率，例如模式1-6或更大。虚线320示出了从步骤408中的模态提取得到的构造FRF，这将在以后的部分中解释。通常，可提取任意数量(N)的模式，包括大于6的。如上所述，可以沿任何方向并在多个气动压力下收集和评估类似的频率数据。在第四步骤220，后处理器190从步骤215的数据提取无阻尼的共振频率和阻尼。图4是从由加速度计130感测的运动数据提取沿径向方向的无阻尼共振频率的一种方法400的框图。图5是从由加速度计130感测的运动提取沿切向方向的无阻尼共振频率的一种方法500的框图。图6是从由加速度计130感测的运动提取沿侧向方向的无阻尼共振频率的一种方法600的框图。多种技术可用于提取无阻尼频率，包括那些在模态参数提取技术中采用的技术。在一些情况下，在提取过程中的用户互动可阻止或缓和由信噪困难、与真实轮胎数据的不充分近似，以及加速度计的放置和朝向中的误差产生的错误的或假的拟合模式。带有频率的图案演化的一族共振的期望可被用作选择标准。额外的选择标准可包括考虑定义橡胶的循环应变能量分布的所感兴趣的模式形状和所包含空气的动态膨胀。所包含空气的膨胀，进一步，可发生在带有相对低阻尼的所有机构中，例如，可能呈现相对地阻尼的加强结构。不过在一些情况中，橡胶的存在，由于其呈现相对大的阻尼特性，也对所感兴趣的模式的净阻尼有贡献。这些考虑可对所拟合阻尼的量提供一些期望。这些期望因此可建立被拟合模式呈现超过预定阈值(如临界值的％)的阻尼的标准，而低于这个阈值的被拟合模式被判定为假的或错误的并且需要被从最终的数据简化中排除。在一些实施例中，另一个考虑可能包括确定第一模式的频率。虽然第一模态频率可能在由加速度计130检测到的运动里是相当暗弱的(相对于其他更具能量的模态加速度)，但是这些第一模态频率的效果在支撑轴120的传感器160的力和力矩方面是更容易地可观察的。这种情况的出现是因为第一模式的周期的非对称形状产生施加在传感器160上的净动态力和力矩。因此，一个适当的构造包括用传感器160测量第一模态频率。沿相应的径向和侧向方向的力和沿对应于激励方向的相应轴线的力矩实现径向、侧向、切向的第一模式和侧向的第二模式(产生平面外的力矩)的量化。后续的数据拟合可以把这些模式限制到被选择为一个子组的所有建议的拟合模式，与前面所述的标准中的至少一些相符，并且此后，任选地，仅使用这些被选择的模态参数作为起始点来执行另一个数据拟合的迭代。在一些实施例中，这些选择标准可在自动处理中被实施从而提供提高的处理能力并且一致地应用基于启发式规则的决策以包括或排除建议的模式从而用于后续的数据简化。图4、5和6显示了基于规则的自动处理的一个示例性实施例并且展示了数据简化的一个不例性实施例。在一个不例性实施例中，图4-6中展不的框可由图I中的后处理器190执行。图4示出了利用使用围绕轮胎圆周隔开180度地放置的两个加速度计130采集的数据分两步处理径向响应数据的技术。这两步涉及使用这两个加速度计130的组合的数据，并且对于第一步，该组合包括将两个频率响应信号求和(再除以2)成单个的结果频率响应信号。在一个实施例中，频率响应函数的频率分辨率的选择可以是O. 25Hz，但是也可以选择其他的频率分辨率。使用局部轴线系统用于将加速度计130定向成或者正向向外或者向内(例如，加速度计被放置在轮胎的胎冠上使得两个加速度计的正信号或者正向向外或者向内地产生)，加速度计频率响应的求和放大了偶数模式。后续的第二步使用信号的差(再除以2)并且放大了奇数模式。在图4中，该处理以例如由数据简化技术获得的所采集的径向振动数据的频率响 应函数(例如，动态位移/力)开始于框402。如果处理第一步，该处理在框404继续，在该框中两个加速度计响应的频率响应函数被相加(再除以2)以形成第一修正频率响应函数。如果处理第二步，该处理进入框406，在该框中两个加速度计响应的频率响应函数被相减(再除以2)以形成第二修正频率响应函数。然后，无论哪一步，该处理继续到框408和410。在框408，修正的频率响应函数经历在从第一模态提取频率延伸到第二模态提取频率的预定频带上的模态提取。在一个示例性实施例中，第一模态提取频率是根据力和力矩传感器数据确定的第一模态频率的约70%，而第二模态提取频率是约300Hz。可以包括额外的输入参数，并且可以产生任意数量的拟合模式。框408的输出是第一拟合模态参数,其被提供到框420。修正的频率响应函数还被通过框410，在其中形成修正的频率响应函数的虚部，并使其通过框412。在框412，滑动或移动窗口平均被应用以使用预定义的平均窗口长度来使数据平滑。在一个示例性实施例中，这个平均窗口包括修正的频率响应函数的虚部的七个数据点。在框414，确定修正的频率响应的移动平均虚部的局部最大值。这可以被称为峰检测或者峰寻找，并且可以使用任意数量的用于峰检测的被接受的算法，例如标题为“找峰(fingpeaks)”的MATLAB" \ 7.35函数，其返回修正的频率响应函数的移动平均虚部的输入自变量阵列的峰的指数和峰幅值。根据返回的阵列指数计算频率。然后使修正的频率响应函数的移动平均虚部的峰幅值通过框416，在其中使用全局峰幅值(所有局部最大值的最大值)将这些峰幅值正规化。然后将这些正规化后的值通过框418，在其中例如正规化局部最大值小于10%的任何值可被从局部最大值阵列中剔除。所得到的对应于修正的频率响应函数的移动平均虚部的局部最大值的频率的简化阵列然后被通过框420。在框420，修正的频率响应函数的移动平均虚部的简化局部最大值的频率被用于定位来自框408的拟合模式。同样在框420，拟合模式被解析成具有超过阻尼阈值的阻尼(例如，临界值的百分数)的模式和小于或等于这个阻尼阈值的模式。例如，仅超过阈值的模式可作为框420处进一步考虑的候选。而且，在框420中，提取解析的拟合模式的频率的最接近匹配与修正的频率响应函数的移动平均虚部的局部最大值的频率的最接近匹配，并使其作为解析的、被选择的拟合模式通过到框422。在框422，解析的、被选择的拟合模式的解析的、被选择的拟合模态参数被用作修正的频率响应数据的仅使用解析的、被选择的模式的另一再拟合的起始值。框422的输出可被认为是最终拟合模态参数。前述的再拟合可由任意数量的非线性拟合算法实现。通常来说，从框402到框422的处理是一系列用于量化径向方向的期望轮胎性能的技术的一个示例。现在转向切向方向，用于简化数据的处理在图5中示出。用于这个响应方向的数据简化的各种操作顺序中的各个操作中的多数对应于图4中描述的用于径向方向的所描述的那些。在框502，对带有现在取向为切向方向的敏感轴线的两个加速度计130的频率响应函数进行求和(再除以2)以形成修正的频率响应函数。加速度计130的敏感轴线的取向指向成使得沿着顺时针方向或逆时针方向的加速度都产生来自两个加速度计130的正信号。换句话说，来自两个加速度计130的信号对于顺时针切向加速度是相同极性的。在·框504，对来自切向取向的加速度计130的切向频率响应函数进行相加并除以2，随后使之作为修正的切向频率响应函数被传输到框506和508。框506、508和512分别对应于上述的框408、410和414。框510在功能上与框412等同，除了该一个示例性实施例在该示例中在框510内使用30个数据点的平均窗口。框506和框512的输出被传输到框514。在框514，如上面针对径向方向所描述地，应用两个数据流的最接近频率的标准和最小阻尼(例如，临界值的百分数)。不过，这个处理在框516产生单个的模态提�。纾痔ピ谙喽愿招缘某德稚系呐ぷＪ�。考虑图6中示出的侧向方向，框604和606分别代表与框404和406的动作类似的动作。如同处理400的动作，这些动作同样被以两部操作的方式进行，其中第一步使用测量侧向加速度的和(除以2)而第二步使用测量侧向加速度的差(除以2)。对于这些测量结果，响应的加速度计130被侧向地取向以在间隔180度的两个加速度计位置处产生侧向运动的同一的信号极性。框608、610和614分别对应于上述的框408、410和414。框612在功能上与框412等同，除了一个示例性实施例在一个示例中在框610内使用30个数据点的平均窗口。框608和614的输出被传输到框616。在框616，如上面针对径向方向所述地，应用两个数据流中的最接近频率的标准和最小阻尼(例如，临界值的百分数)。最终的结果(模态参数，包括无阻尼的频率、阻尼(% -临界值))被传输到框618。阻尼可被表示为临界阻尼的百分数。例如，表I说明了作为径向模式族的模态数和压力的函数的阻尼的百分数
权利要求
1.一种评估轮胎的方法，该方法包括如下步骤 用力冲击轮胎； 测量运动信息； 从测量的运动信息提取共振频率；和 从所述共振频率计算轮胎的刚度特性。
2.如权利要求I的方法，进一步包括步骤从运动信息确定无阻尼共振频率。
3.如权利要求2的方法，进一步包括步骤计算阻尼。
4.如权利要求I的方法，其中计算步骤包括在多个轮胎压力下计算刚度特性。
5.如权利要求4的方法，其中计算步骤进一步包括计算对所述刚度特性的气动贡献和非气动贡献。
6.如权利要求I的方法，其中计算步骤包括计算对于弯曲、第一剪切、第二剪切和径向刚度中的至少一者的刚度系数。
7.如权利要求I的方法，其中计算步骤包括计算对于弯曲的第一刚度系数、对于第一剪切的第二刚度系数、对于第二剪切的第三刚度系数、和对于径向刚度的第四刚度系数。
8.如权利要求I的方法，其中计算步骤包括计算沿侧向方向、径向方向和切向方向的刚度特性。
9.一种评估轮胎的系统，包括 构造成打击轮胎的力装置； 加速度计，其联接到轮胎并构造成从所述轮胎收集振动信息；和 后处理器，其联接到加速度计并构造成从加速度计接收振动信息，该后处理器还构造成 从所述振动信息提取共振频率，和 从运动信息计算轮胎的刚度特性中的至少一个。
10.一种用于评估轮胎的方法，所述方法包括如下步骤 用力冲击轮胎； 测量运动信息； 从测量的运动信息提取共振频率； 从运动数据确定无阻尼共振频率； 从无阻尼共振频率计算轮胎的刚度特性，所述刚度特性包括胎冠弯曲、胎冠剪切、胎侧剪切和胎侧径向刚度的气动和非气动贡献，计算步骤包括根据下列方程计算刚度特性
全文摘要
本发明涉及评估轮胎性能的方法和系统。提供了用于评估轮胎的方法。该方法包括用力冲击轮胎；测量运动信息；从测量的运动信息提取共振频率；和从共振频率计算轮胎的刚度特性。
文档编号G01M17/02GK102788706SQ20121002081
公开日2012年11月21日 申请日期2012年1月30日 优先权日2011年1月28日
发明者J.D.索波奇, J.朱, K.L.奥布利扎耶克 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司
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