[发明专利]通过载荷模拟确定加载车轮的性能

说明书

技术领域

本发明涉及确定加载轮胎或车轮、特别是机动车辆气动轮胎或车轮的性能的方法，车轮或车轮组件包括轮缘和安装到轮缘的轮胎。此上下文中的性能涉及作用在加载车轮上的径向或侧向力、由载荷造成的轮胎或车轮的变形、加载车轮的径向或侧向跳动或由施加到轮胎或车轮上的载荷造成的任何其他性能或效果。另外，本发明涉及用于执行这种方法的系统或设施。具体地，本发明涉及用于通过模拟加载来确定载荷下的车轮的所述性能的改进方法和设施。

背景技术

即使在机动车辆气动车轮被平衡时，轮胎构造中的不均匀性以及车轮轮缘的跳动可在车轮在载荷下滚动时(所谓的正常操作状况)造成显著的振动力。在没有载荷状况下适当平衡的车轮/轮胎组件在安装在车辆上时也适当平衡并受到由车辆重量造成的显著载荷的假设不一定是有效的。

加载车轮的性能的不均匀性会由例如轮胎和/或轮缘的径向或侧向跳动以及轮胎构造的不均匀性造成的轮胎刚性变化(例如外胎或轮胎壁厚(轮胎结构)中的变化)造成。这种不均匀性造成加载车轮的滚动直径沿着周向变化，即车轮旋转时的内侧。这造成车轮轴线的竖直运动，以及作用在驱动车辆的车轮悬挂装置上的竖直振动力。

希望确定加载车轮的所述不均匀性(例如力变化和/或跳动)。那么确定的不均匀性可以在车轮平衡器或轮胎更换器的操作过程中使用以修正平衡配重的大小或位置，或者识别例如轮缘/轮胎组件的角度重新安装位置。因此，加载车轮的所述不均匀性的缺陷可以减小或甚至消除。

用于确定例如滚动加载轮胎的径向力变化或径向跳动的不均匀性的车轮平衡器从US专利6397675中已知。采用这种车轮平衡器，加载辊设置成在车轮的转动过程中将显著的径向力施加到轮缘/轮胎组件(车轮)。观察加载辊在车轮的转动过程中的运动，以测量加载车轮的径向跳动。另外，滚动的加载车轮的振动力通过车轮平衡器的振动传感器测量。

提供加载辊来测量真实状况下的加载滚动车轮需要相应测量设施的大型构造，因为强力通常通过加载辊施加到车轮。这造成沉重和庞大的设施，并增加成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于在不需要施加强力到车轮的情况下确定载荷下的车轮的性能的改进方法和系统。

根据本发明，该目的通过根据权利要求1所述的方法和根据权利要求23所述的系统来解决。从属权利要求指的是本发明的进一步发展。

在第一方面，本发明提供一种用于确定加载轮胎或包括轮缘和安装到轮缘的轮胎的车轮的性能的方法，该方法包括如下步骤：确定轮胎或车轮的至少一部分的轮廓，根据确定的轮廓、由虚拟加载元件造成的确定轮廓的位移和与轮胎或车轮相关或与轮胎一部分相关的至少一个参数，通过贴靠轮胎的至少一个虚拟加载元件针对轮胎或车轮的至少一个转动位置模拟轮胎或车轮的加载；以及使用模拟结果确定加载的轮胎或车轮的性能。

轮胎结构的不均匀性通常造成或伴随有未加载状况和加载状况下的轮胎的形状的不均匀性。换言之，载荷下的轮胎或车轮的性能取决于其结构，继而可以至少部分从其形状或从其形状的不均匀性导出。轮廓可通过扫描装置确定，其扫描轮胎或车轮的表面，例如提供有关扫描表面的三维数据的光学扫描装置。

载荷模拟可基于轮胎的任何部分的轮廓。用于模拟的轮廓的例子可以是(但不局限于)轮胎的与胎面表面相对的内轮廓或侧壁的内轮廓和胎圈区域，以及包括轮胎胎面表面的至少一部分和/或轮胎侧壁的外轮廓，或者可以使用对应于车轮的直径的轮廓。考虑轮胎的侧壁可以改善模拟精度，因为侧壁的轮廓允许总结例如载荷下的轮胎变形和轮胎刚性。待确定和用于模拟的轮廓的位置、延伸部和形状可以根据所需应用来选择，或者根据待确定的轮胎或车轮的性能的各方面来选择。

在本发明的进一步发展中，轮胎的各部分的内轮廓和外轮廓可被确定，使得相应轮胎部分的壁厚可以得到确定。具有有关轮胎部分的壁厚的数据可以考虑局部轮胎壁刚性和轮胎变形预测来进行非常准确的模拟。这可以基于例如有限元计算。

在本发明的第一方面的另一独立进一步发展中，通过相应转动位置处加载轮胎或车轮造成的整个轮胎的变形可以被模拟以实现更准确的结果。为此，可以使用轮胎的环形模型，其在轮胎技术领域中是已知的。此环形模型描述载荷下的整个轮胎的变形，并允许与轮胎部分的确定轮廓或壁厚相结合，以计算由模拟载荷状况和作用在相应轮胎部分上的相应力造成的轮胎部分的位移。