[发明专利]一种汽车在行驶过程中轮胎外倾角实时测量方法

说明书

技术领域：

本发明属于汽车控制与检测领域，更具体的说是涉及一种汽车在行驶过程中轮胎外倾角实时测量方法。

背景技术：

如图1所示，车轮面与铅垂线的夹角称为外倾角γ。汽车两前轮有外倾角γ，具有绕各自旋转轴线与地面的交点O'滚动的趋势，若不受约束，将会偏离正前方而各自向左、右侧滚动。实际上，由于前轴的约束，两个前轮只能一起向前行驶。因此，车轮中心必作用有一侧向力F_Yγ，把车轮“拉”回至同一方向向前滚动。与此同时，轮胎接地面中产生一与F_y方向相反的侧向反作用力，这就是外倾侧向力F_Yγ。车轮平面与地面不垂直时，从车头前方看车轮平面与铅垂线所成的角度可分为正外倾角和负外倾角，若车轮平面向外倾斜则所成的角度为正外倾角，若车轮平面向内倾斜则所成的角度为负外倾角。当车轮平面和地面完全垂直时，此时所成的角度为零外倾角。

保持适当大小的外倾角不仅有利于降低轮胎的磨损情况，而且有助于提高汽车的操纵性和转向性。正外倾角影响汽车的直线行驶稳定性和转向轮的回正功能。由于正外倾角的作用，外侧悬挂有向上抬离车轮的趋势，在汽车直线行驶过程中，汽车的车身重量压在转向轴上，起到帮助车轮回正的效果。负外倾角起到在转弯时候防止轮胎侧滑的作用，但同时也增加了转向阻力。

汽车之所以能够自如地行进、停车和转弯，是汽车轮胎与路面接触的作用结果。由于轮胎承受了作用在汽车上的力，才能得以形成运动，因此充分理解轮胎的受力情况才能研究汽车运动性能。这些作用在车轮上的力包括车轮外倾反作用力，所以测量出轮胎外倾角对研究汽车轮胎作用力有着重要的意义。

现有的技术中，对轮胎外倾角的获取主要有三种方法：

1、基于车轮定位仪的测量方法；车轮定位仪包括激光式、红外线式、水准式、光学式和拉线位移式等，该方法使用较为广泛，但该方法由于其检测原理的局限性，操作过程仍比较复杂，无法实现快速检测，检测主要在台架上进行，不能进行实车道路检测。

2、基于视觉标定轮胎外侧的测量方法；该方法主要是利用标定好内外参数的摄像机获取有特征标记的轮胎图像，并利用特征点的二维坐标和空间三维坐标获得车轮的外倾角。该方法虽然实现非接触测量，但是标定仍然繁琐，而且大都在台架上实现，实时性不强。

3、基于动力学模型外推算出外倾角的测量方法，该方法是通过实验数据的处理得到车辆侧滑量与车轮外倾角的映射关系，实现车轮外倾角的测量，但是该测量方法依赖于数学模型的复杂程度，误差较大。

发明内容

本发明为避免上述现有技术存在的不足之处，提供一种汽车在行驶过程中轮胎外倾角实时测量方法，能实时检测获得车轮在行驶过程中的外倾角，检测精度高、实时性强、操作简便且成本低。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明一种汽车在行驶过程中轮胎外倾角实时测量方法的特点是按如下步骤进行：

步骤一、在轮辋的外侧通过连接件固定设置一检测盘，所述检测盘的平面与轮辋中心轴线垂直，所述检测盘的中心处在所述轮辋的中心轴线上；

步骤二、通过摄像获取检测盘上半周边缘在车轮所在位置地面上的投影轮廓弧线，所述投影轮廓弧线的两端点分别为A和B；所述投影轮廓弧线的弦长为l，利用弦长l与轮胎外倾角γ一一对应的关系，通过标定获得弦长l与轮胎外倾角γ之间的函数关系γ＝f(l)；

步骤三、通过摄像实时获取检测盘上半周边缘在车轮所在位置地面上的投影轮廓弧线，所述投影轮廓弧线的两端分别为A₁和B₁；令投影轮廓弧线的弦长为l₁，利用步骤二所获得函数关系γ＝f(l)确定对应于弦长l₁的轮胎外倾角γ₁。

本发明汽车在行驶过程中轮胎外倾角实时测量方法的特点也在于：

设置一摄像头获取所述投影轮廓弧线，所述摄像头垂直向下且光轴轴线经过所述检测盘的中心。

所述连接件的结构设置为：设置一法兰盘，所法兰盘的一侧与检测盘通过连接杆固定连接，并保持法兰盘与检测盘的平面为平行；在所述法兰盘的另一侧，按照轮辋上紧固螺栓的位置分布设置各夹紧卡抓，由卡爪头和卡爪柄构成的夹紧卡抓与夹紧套管组成套管结构，所述卡爪头固套在所述轮辋上的紧固螺栓端头，所述卡爪柄的底部设置有内螺纹结构并通过螺栓紧固在法兰盘上，所述连接件是以套装在所述卡爪柄上的夹紧套管和所述螺栓对所述卡爪头形成紧固结构。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：