Устройство и способ для оценки состояния трения поверхности земли, с которой транспортное средство находится в контакте

Иллюстрации

Показать все

Группа изобретений относится к области оценки состояния трения на поверхности контакта между колесом транспортного средства и землей или состояния сцепления с поверхностью дороги колеса транспортного средства. Предусмотрены модуль (или этап) первого ввода, модуль (или этап) второго ввода и модуль (или этап) вывода. Модуль первого ввода задает первый ввод, который является соотношением первой силы на колесе, действующей на колесо транспортного средства на поверхности контакта земли в первом направлении, и первой степени скольжения колеса. Модуль второго ввода задает второй ввод, который является соотношением второй силы на колесе, действующей на колесо транспортного средства на поверхности контакта земли во втором направлении, и второй степени скольжения колеса. Модуль вывода определяет из первого и второго вводов вывод, который является параметром характеристики сцепления, указывающим характеристику сцепления колеса транспортного средства. Группа изобретений позволяет оценивать допустимый запас относительно предела по трению с высокой точностью. 2 н. и 54 з.п. ф-лы, 51 ил.

Реферат

Область техники

Изобретение относится к устройству или устройству и способу для оценки состояния трения на поверхности контакта между колесом транспортного средства и землей или состояния сцепления с поверхностью дороги колеса транспортного средства или допустимого запаса относительно предела по трению.

Уровень техники

В качестве предшествующей технологии данного типа, предусмотрена система, выполненная с возможностью иллюстрирования точки, соответствующей фактической скорости скольжения колеса и коэффициенту трения поверхности дороги в двумерной карте, имеющей горизонтальную ось, представляющую скорость степени скольжения колеса, и вертикальную ось, представляющую коэффициент трения поверхности дороги, и оценки состояния трения шин из наклона прямой линии, проходящей через точку на графике и начало координат (см. JP 2006-34012 A: далее - Патентный Документ 1). В соответствии с оцененным состоянием трения шин, эта система управляет продольной силой или движущей/тормозной силой колеса.

Сущность изобретения

Тем не менее, система согласно предшествующей технологии Патентного Документа 1 не может выяснять предел по трению шины и, следовательно, не может определять допустимый запас для предела по трению шины. Задачей настоящего изобретения является обеспечение оценки состояния сцепления и допустимого запаса для предела по трению более надлежащим образом.

Для устранения указанной проблемы, согласно настоящему изобретению, модуль первого ввода задает первый ввод, который является соотношением первой силы на колесе, действующей на колесо транспортного средства на поверхности контакта земли в первом направлении, и первой степени скольжения колеса для колеса транспортного средства. Модуль второго ввода задает второй ввод, который является соотношением второй силы на колесе, действующей на колесо транспортного средства на поверхности контакта земли во втором направлении, отличном от первого направления, и второй степени скольжения колеса для колеса транспортного средства. В соответствии с вводами, заданными посредством модулей первого и второго ввода, модуль вывода определяет вывод, который является параметром характеристики сцепления, указывающим характеристику сцепления колеса транспортного средства.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 является видом, используемым для иллюстрации базовой технологии, и, более конкретно, характерным видом, показывающим характеристическую кривую шины (характеристическую кривую Fx-λ) между скоростью λ скольжения колеса транспортного средства и продольной силой Fx колеса транспортного средства.

Фиг.2 является видом, используемым для иллюстрации базовой технологии, и, более конкретно, характерным видом, показывающим характеристические кривые шины (характеристические кривые Fx-λ) и круги трения для различных значений μ поверхности дороги.

Фиг.3 является видом, используемым для иллюстрации базовой технологии, и, более конкретно, характерным видом, показывающим наклон касательной или наклон касательной каждой из характеристических кривых шины (характеристических кривых Fx-λ) различных μ-значений поверхности дороги в точке пересечения с прямой линией, проходящей через начало координат характеристической кривой шины.

Фиг.4 является видом, используемым для иллюстрации базовой технологии, и, более конкретно, другим характерным видом, показывающим наклон касательной каждой из характеристических кривых шины для различных μ-значений поверхности дороги в точке пересечения с прямой линией, проходящей через начало координат характеристической кривой шины.

Фиг.5 является видом, используемым для иллюстрации базовой технологии, и, более конкретно, видом, показывающим характеристику, состоящую из набора точек на графике между соотношением (Fx/λ) продольной силы Fx и скорости λ скольжения, представляющим точку пересечения произвольной прямой линии и характеристической кривой шины (характеристической кривой Fx-λ), и наклоном касательной (μ-градиентом) характеристической кривой шины в точке пересечения.

Фиг.6 является видом, используемым для иллюстрации базовой технологии, и, более конкретно, характерным видом, показывающим характеристическую кривую (характеристическую кривую сцепления, двумерную характеристическую карту μ-градиента), полученную из точек на графике по фиг.5.

Фиг.7 является видом, используемым для иллюстрации базовой технологии, и, более конкретно, видом, используемым для пояснения процесса определения наклона касательной (μ-градиента) характеристической кривой шины (характеристической кривой Fx-λ) из продольной силы Fx и скорости λ скольжения.

Фиг.8 является видом, используемым для иллюстрации базовой технологии, и, более конкретно, видом для показа соотношения между характеристической кривой (двумерной характеристической картой μ-градиента), характеристической кривой шины (характеристической кривой Fx-λ) и кругом трения.

Фиг.9 является видом, используемым для иллюстрации базовой технологии, и, более конкретно, характерным видом, показывающим взаимосвязь между соотношением (Fx/λ) продольной силы Fx и скорости λ скольжения и наклоном касательной (μ-градиентом) к характеристической кривой шины, полученной, когда нагрузка на колесо варьируется.

Фиг.10 является видом, используемым для иллюстрации базовой технологии, и, более конкретно, характерным видом, показывающим характеристическую кривую шины (характеристическую кривую Fy-βt) между углом βt скольжения колеса транспортного средства и поперечной силой Fy колеса транспортного средства.

Фиг.11 является видом, используемым для иллюстрации базовой технологии, и, более конкретно, характерным видом, показывающим характеристические кривые шины (характеристические кривые Fy-βt) и круги трения для различных значений μ поверхности дороги.

Фиг.12 является видом, используемым для иллюстрации базовой технологии, и, более конкретно, характерным видом, показывающим наклоны касательной характеристических кривых шины (характеристических кривых Fy-βt) различных μ-значений поверхности дороги в точках пересечения с прямой линией, проходящей через начало координат характеристической кривой шины.

Фиг.13 является видом, используемым для иллюстрации базовой технологии, и, более конкретно, другим характерным видом, показывающим наклон касательной каждой из характеристических кривых шины (характеристических кривых Fy-βt) различных μ-значений поверхности дороги в точке пересечения с прямой линией, проходящей через начало координат характеристической кривой шины.

Фиг.14 является видом, используемым для иллюстрации базовой технологии, и, более конкретно, характерным видом, показывающим взаимосвязь (характеристическую кривую сцепления, двумерную характеристическую карту μ-градиента) между соотношением (Fy/βt) поперечной силы Fy и угла βt скольжения, представляющим точку пересечения произвольной прямой линии и характеристической кривой шины (характеристической кривой Fy-βt), и наклоном касательной (μ-градиентом) характеристической кривой шины в точке пересечения.

Фиг.15 является видом, используемым для иллюстрации базовой технологии, и, более конкретно, видом, используемым для пояснения процесса определения наклона касательной характеристической кривой шины (характеристической кривой Fy-βt) из поперечной силы Fy и угла βt скольжения.

Фиг.16 является видом, используемым для иллюстрации базовой технологии, и, более конкретно, видом для показа соотношения между характеристической кривой (характеристической картой μ-градиента), характеристической кривой шины (характеристической кривой Fy-βt) и кругом трения.

Фиг.17 является видом, используемым для иллюстрации базовой технологии, и, более конкретно, характерным видом, показывающим взаимосвязь между соотношением (Fy/βt) поперечной силы Fy и угла βt скольжения и наклоном касательной (μ-градиентом) к характеристической кривой шины (характеристической кривой Fy-βt), полученной, когда нагрузка на колесо варьируется.

Фиг.18 является видом, используемым для иллюстрации базовой технологии, и, более конкретно, характерным видом, показывающим круг трения на ортогональной координатной плоскости, представляющей движущую/тормозную силу (продольную силу) Fx вдоль первой оси и поперечную силу Fy вдоль второй оси.

Фиг.19 является видом, используемым для иллюстрации процесса показа взаимосвязи между продольной силой Fx и скоростью λ скольжения в трехмерной системе координат в базовой технологии, и характерным видом для показа взаимосвязи между продольной силой Fx и скоростью λ скольжения.

Фиг.20 является видом, используемым для иллюстрации процесса показа взаимосвязи между поперечной силой Fy и углом βt скольжения в трехмерной системе координат в базовой технологии, и характерным видом для показа взаимосвязи между поперечной силой Fy и углом βt скольжения.

Фиг.21 является видом, используемым для иллюстрации процесса показа взаимосвязи между силой на колесе (продольной силой Fx, поперечной силой Fy) и степенью скольжения (скоростью λ скольжения, углом βt скольжения) в трехмерной системе координат в базовой технологии, и характерным видом, показывающим взаимосвязь между силой на колесе (продольной силой Fx, поперечной силой Fy) и степенью скольжения (скоростью λ скольжения, углом βt скольжения) в форме трехмерной искривленной поверхности.

Фиг.22 является видом, используемым для иллюстрации базовой технологии. Фиг.22A является характерным видом, показывающим линию пересечения между трехмерной искривленной поверхностью, представляющей взаимосвязь между степенью скольжения и силой на колесе, и плоскостью, содержащей вектор равнодействующей или комбинированной силы F из продольной силы Fx и поперечной силы Fy и ось Z. Фиг.22B является характерным видом, показывающим характеристическую кривую шины (характеристическую кривую F-Z), представляющую взаимосвязь между равнодействующей силой F и степенью Z скольжения вследствие равнодействующей силы F.

Фиг.23 является видом, используемым для иллюстрации базовой технологии. Фиг.23A является характерным видом для показа кругов трения шины различных размеров в трехмерной системе координат. Фиг.23B является характерным видом, показывающим варьирование характеристической кривой шины (характеристической кривой F-Z) вследствие разности в абсолютной величине наибольшей силы трения, определяющей размер круга трения.

Фиг.24 является видом, используемым для иллюстрации базовой технологии. Фиг.24A является характерным видом трехмерной системы координат для показа того, что наклон в точке пересечения между характеристической кривой шины и прямой линией, проходящей через начало O координат (точке, в которой степень скольжения и сила на колесе равны нулю), является константой безотносительно абсолютной величины наибольшей силы трения. Фиг.24B является характерным видом двумерной системы координат для показа того, что наклон в точке пересечения между характеристической кривой шины и прямой линией, проходящей через начало O координат, является константой безотносительно абсолютной величины наибольшей силы трения.

Фиг.25 является видом, используемым для иллюстрации базовой технологии, и, более конкретно, характерным видом, показывающим взаимосвязь (двумерную характеристическую карту μ-градиента) между соотношением (F/Z) равнодействующей силы F и степени Z скольжения и наклоном γ касательной к характеристической кривой шины (характеристической кривой F-Z).

Фиг.26 является видом, используемым для иллюстрации базовой технологии, и, более конкретно, характерным видом, показывающим взаимосвязь между наклоном γ касательной к одной из множества характеристических кривых шины (характеристических кривых F-Z), существующих в зависимости от направления равнодействующей силы F, и соотношением равнодействующей силы F и степени Z скольжения.

Фиг.27 является видом, используемым для иллюстрации базовой технологии, и, более конкретно, характерным видом для иллюстрации процесса показа множества взаимосвязей (двумерных характеристических карт μ-градиента) по фиг.26 совместно в трехмерной системе координат.

Фиг.28 является видом, используемым для иллюстрации базовой технологии, и, более конкретно, характерным видом, показывающим max(F/Z) и max(γ).

Фиг.29 является характерным видом, показывающим взаимосвязь между соотношением (F/Z) равнодействующей силы F и степени Z скольжения и наклоном γ касательной к характеристической кривой шины (характеристической кривой F-Z), в форме трехмерной искривленной поверхности (трехмерной характеристической карты μ-градиента).

Фиг.30 является схематичным видом, показывающим общую конструкцию электромобиля согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения схематично.

Фиг.31 является блок-схемой, показывающей пример конструкции устройства оценки состояния движения транспортного средства.

Фиг.32 является блок-схемой, показывающей пример конструкции модуля оценки угла скольжения шин.

Фиг.33 является видом, используемым для пояснения сил поля, действующих на кузов транспортного средства в движении при повороте.

Фиг.34 является видом, используемым для пояснения сил поля, действующих на кузове транспортного средства в движении при повороте.

Фиг.35 является характерным видом, используемым для пояснения схемы управления для задания усиления компенсации.

Фиг.36 является видом, используемым для пояснения линейной двухколесной модели транспортного средства.

Фиг.37 является характерным видом, показывающим соотношение между вводом (Fx/λ, Fy/βt) и выводом (μ-градиентом γ) трехмерной характеристической карты μ-градиента.

Фиг.38 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей процесс модуля вычисления команд коррекции продольной силы на основе продольного компонента μ-градиента.

Фиг.39 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей процесс модуля вычисления характеристик поворачиваемости на основе поперечного компонента μ-градиента.

Фиг.40 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей процесс модуля вычисления команд помощи при повороте на основе статического допустимого запаса SM.

Фиг.41 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей процесс вычисления устройства оценки состояния движения транспортного средства.

Фиг.42 является характерным видом, показывающим взаимосвязь между соотношением (F/Z) равнодействующей силы F и степени Z скольжения и наклоном касательной характеристической кривой шины (μ-градиентом) в случае, если нагрузка на колесо варьируется.

Фиг.43 является характерным видом, показывающим взаимосвязь между нагрузкой на колесо и усилением Kw модификации.

Фиг.44 является блок-схемой, показывающей другой пример конструкции устройства оценки состояния движения транспортного средства в первом варианте осуществления.

Фиг.45 является характерным видом, показывающим трехмерную характеристическую карту μ-градиента, варьируемую в зависимости от нагрузки на колесо.

Фиг.46 является схематичным видом, показывающим общую конструкцию электромобиля согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.47 является блок-схемой, показывающей пример конструкции устройства оценки состояния движения транспортного средства согласно второму варианту осуществления.

Фиг.48 является блок-схемой, показывающей пример конструкции модуля оценки угла скольжения шин согласно второму варианту осуществления.

Фиг.49 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей процесс, на основе μ-градиента, модуля вычисления команд коррекции продольной силы согласно второму варианту осуществления.

Фиг.50 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей процесс управления поворотом модуля вычисления команд коррекции продольной силы и модуля вычисления команд помощи при повороте согласно второму варианту осуществления.

Фиг.51 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей процесс вычисления устройства оценки состояния движения транспортного средства согласно второму варианту осуществления.

Наилучшие способы осуществления изобретения

Далее приводится пояснение относительно вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылкой на чертежи.

Технология, лежащая в основе варианта(ов) осуществления

Сначала, пояснение направлено на технологию, на которой основан вариант осуществления.

(1) Соотношение между скоростью скольжения колеса и продольной силой колеса

Фиг.1 показывает характеристическую кривую шины, которая представляет общую взаимосвязь между скоростью или коэффициентом λ скольжения ведущих колес и продольной силой на ведущем колесе (или движущей/тормозной силой) Fx. Например, характеристическая кривая шины получается посредством использования модели шины, такой как MagicFormula. Продольная сила Fx является силой, действующей от шины к поверхности земли. Продольная сила Fx соответствует силе на колесе, действующей на колесо на поверхности контакта земли, а скорость λ скольжения колеса соответствует степени скольжения колеса или степени проскальзывания.

Как показано на фиг.1, на характеристической кривой шины, взаимосвязь между скоростью λ скольжения и продольной силой Fx изменяется с линейной на нелинейную по мере того, как абсолютное значение скорости λ скольжения увеличивается. Таким образом, взаимосвязь между скоростью λ скольжения и продольной силой Fx является линейной, когда скорость λ скольжения находится в заданном диапазоне от нуля. Взаимосвязь между скоростью λ скольжения и продольной силой Fx становится нелинейной, когда скорость λ скольжения (абсолютное значение) увеличивается до некоторой степени. Таким образом, характеристическая кривая шины включает в себя линейный сегмент и нелинейный сегмент.

В нелинейной области в примере с фиг.1, скорость увеличения продольной силы Fx относительно коэффициента λ скольжения становится меньшей около положения, в котором скорость λ скольжения равна 0,1. Около коэффициента λ скольжения в 0,15, продольная сила Fx достигает наибольшего значения. После этого, продольная сила Fx уменьшается по мере того, как коэффициент λ скольжения увеличивается. Такое соотношение является очевидным, когда внимание направлено на наклон или градиент касательной линии к характеристической кривой шины.

Наклон касательной линии к характеристической кривой шины может быть выражен посредством соотношения изменения в скорости λ скольжения и изменения в продольной силе Fx, которое является коэффициентом при частной производной продольной силы Fx относительно скорости λ скольжения. Наклон касательной к характеристической кривой шины может рассматриваться как наклон касательной линии к характеристике шины в точке пересечения (помеченной посредством ○ на фиг.1) между характеристической кривой шины и произвольной прямой линией a, b, c, d, …, пересекающий характеристическую кривую шины. Можно оценивать состояние трения шины, если положение на такой характеристической кривой шины может быть определено, т.е. если известны скорость λ скольжения и продольная сила Fx. Когда, например, позиция находится в точке x0, которая находится в нелинейной области на характеристической кривой шины, но которая находится близко к линейной области, как показано на фиг.1, то можно оценивать то, что состояние трения шин является стабильным. Из определения того, что состояние трения шин является стабильным, можно оценивать то, что шина по-прежнему находится на уровне, допускающем достижение ее рабочих характеристик надлежащим образом, или транспортное средство находится в стабильном состоянии.

Фиг.2 показывает характеристические кривые шины и круги трения для различных μ-значений поверхности дороги. Фиг.2A показывает характеристические кривые шины для различных μ-значений поверхности дороги, а фиг.2B-2D показывают круги трения для различных μ-значений поверхности дороги. μ поверхности дороги равно 0,2, 0,5 или 1,0 в этом примере. Как показано на фиг.2A, характеристические кривые шины для различных значений коэффициента μ трения поверхности дороги имеют тенденции, качественно аналогичные друг другу. Как показано на фиг.2B-2D, круг трения становится меньшим по мере того, как μ поверхности дороги становится ниже. Таким образом, чем ниже коэффициент μ трения поверхности дороги, тем меньше продольная сила, которая может реализовываться посредством шины. Таким образом, характеристика шины имеет форму характеристики, включающей в себя, в качестве параметра, коэффициент трения поверхности дороги (μ поверхности дороги). Как показано на фиг.2, в зависимости от значения коэффициента трения поверхности дороги, можно получать характеристическую кривую шины для низкого трения, характеристическую кривую шины для среднего трения и характеристическую кривую шины для высокого трения и т.д.

Фиг.3 показывает взаимосвязи между характеристическими кривыми шины для различных μ-значений поверхности дороги и произвольными прямыми линиями a b, c и d, проходящими через начало координат. Как показано на фиг.3, таким же образом, как на фиг.1, наклон касательной к каждой из характеристических кривых шины для различных μ-значений поверхности дороги определяется в точке пересечения характеристической кривой шины и каждой прямой линии b, c или d. Другими словами, соответствующие наклоны касательных к характеристическим кривым шины для различных μ-значений поверхности дороги определяются в соответствующих точках пересечения с прямой линией b. Соответствующие наклоны касательных к характеристическим кривым шины для различных μ-значений поверхности дороги определяются в соответствующих точках пересечения с прямой линией c. Соответствующие наклоны касательных к характеристическим кривым шины для различных μ-значений поверхности дороги определяются в соответствующих точках пересечения с прямой линией d. Посредством определения наклонов касательных к характеристическим кривым шины таким образом, можно получать такой результат, что наклоны касательных к характеристическим кривым шины на пересечениях одной прямой линии равны друг другу.

На фиг.4 внимание обращается на прямую линию c, показанную на фиг.3, в качестве примера. Как показано на фиг.4, наклоны касательных к характеристическим кривым шины для различных μ-значений поверхности дороги в точках пересечения с прямой линией c равны друг другу. Другими словами, соотношение (Fx1/λ1) продольной силы Fx1 и скорости λ1 скольжения, определяющее точку пересечения x1 с характеристической кривой шины μ=0,2 поверхности дороги, соотношение (Fx2/λ2) продольной силы Fx2 и коэффициента λ2 скольжения, определяющее точку пересечения x2 с характеристической кривой шины μ=0,5 поверхности дороги, и соотношение (Fx3/λ3) продольной силы Fx3 и скорости λ3 скольжения, определяющее точку пересечения x3 с характеристической кривой шины μ=1,0 поверхности дороги, равны одному значению. Наклоны характеристических кривых шины для различных μ-значений поверхности дороги равны друг другу в этих точках пересечения x1, x2 и x3.

Фиг.5 показывает взаимосвязь соотношения (Fx/λ) продольной силы Fx к скорости λ скольжения, выражающего точку пересечения между произвольной прямой линией и характеристической кривой шины, и наклона касательной (∂ продольная сила/∂ скорость скольжения) характеристической кривой шины в точке пересечения. На фиг.5 иллюстрируются значения, полученные при различных μ-значениях поверхности дороги (μ=0,2, 0,5 и 1,0, в этом примере). Как показано на фиг.5 безотносительно μ поверхности дороги, имеется постоянная взаимосвязь между соотношением (Fx/λ) продольной силы Fx к скорости λ скольжения и наклоном касательной характеристической кривой шины.

Фиг.6 показывает характеристическую кривую, полученную из точек на графике по фиг.5. Как показано на фиг.6, эта характеристическая кривая показывает то, что соотношение (Fx/λ) продольной силы Fx к скорости λ скольжения и наклона касательной характеристической кривой шины связаны друг с другом посредством постоянного соотношения безотносительно μ поверхности дороги. Следовательно, характеристическая кривая по фиг.6 является допустимой и надлежащей даже на поверхностях дороги с различными значениями коэффициента μ трения, таких как сухая асфальтированная поверхность дороги и обледеневшая поверхность дороги. Таким образом, характеристическая кривая шины, показанная на фиг.6, включает в себя характеристическую кривую шины в случае высокого трения для поверхности дороги с высоким трением, имеющей более высокий коэффициент трения, и характеристическую кривую шины в случае низкого трения для поверхности дороги с низким трением, имеющей более низкий коэффициент трения, ниже более высокого коэффициента трения. Эта характеристическая кривая шины отличается тем, что на наклон не оказывает влияние μ поверхности дороги. Таким образом, эта характеристическая кривая отличается тем, что наклон может быть определен без необходимости получения или оценки информации по состоянию поверхности дороги. Характеристическая кривая шины по фиг.6 представляет характеристическую кривую шины, аналогично фиг.1. Тем не менее, характеристическая кривая шины по фиг.6 может упоминаться как характеристическая кривая сцепления, например, в отличие от фиг.1.

На характеристической кривой по фиг.6, наклон касательной характеристической кривой шины является отрицательным в области (области меньшего соотношения), в которой соотношение (Fx/λ) продольной силы Fx и скорости λ скольжения является небольшим. В этой области по мере того, как соотношение (Fx/λ) становится больше, наклон касательной характеристической кривой шины (соответствующий параметру характеристики сцепления) сначала уменьшается, а затем начинает увеличиваться. Отрицательный наклон касательной характеристической кривой шины означает, что коэффициент при частной производной продольной силы относительно скорости скольжения является отрицательным.

В области (области большего соотношения), в которой соотношение (Fx/λ) продольной силы Fx и скорости λ скольжения больше, наклон касательной характеристической кривой шины является положительным. В этой области наклон касательной характеристической кривой шины увеличивается по мере того, как соотношение (Fx/λ) становится больше. В области, в которой соотношение (Fx/λ) продольной силы Fx и скорости λ скольжения большое, характеристическая кривая по фиг.6 имеет форму монотонно возрастающей функции.

Положительный наклон касательной характеристической кривой шины означает, что коэффициент при частной производной продольной силы относительно скорости скольжения является положительным. Кроме того, наибольшее значение наклона касательной характеристической кривой шины означает, что наклон касательной является наклоном линейной области характеристической кривой шины. В линейной области наклон касательной характеристической кривой шины является константой безотносительно соотношения продольной силы Fx и скорости λ скольжения.

Наклон касательной полученной таким образом характеристической кривой шины является параметром характеристики сцепления, переменной, представляющей состояние сцепления шины, или параметром, представляющим состояние насыщения силы на шине, которая может формироваться посредством шины в поперечном направлении. В частности, этот параметр представляет следующие тенденции. В случае положительной области продольная сила Fx дополнительно может увеличиваться посредством увеличения скорости λ скольжения. В случае нулевой или отрицательной области, даже если скорость λ скольжения увеличивается, продольная сила Fx не увеличивается, но продольная сила Fx может уменьшаться.

Характеристическая кривая сцепления (см. фиг.6) может получаться посредством выполнения дифференцирования по частям для характеристической кривой шины (см. фиг.1) и непрерывного отслеживания.

Как упомянуто выше, было обнаружено, что, относительно характеристических кривых шины для различных μ-значений поверхности дороги, наклоны касательных становятся равными друг другу в точках пересечения, каждая из которых является точкой пересечения между данной прямой линией, проходящей через начало координат каждой характеристической кривой, и характеристической кривой шины. Затем, авторы настоящей заявки пришли к выводу, что взаимосвязь между соотношением Fx/λ продольной силы Fx к скорости λ скольжения и наклоном касательной характеристических кривых шины может быть выражена посредством характеристической кривой (характеристической кривой сцепления) (см. фиг.6) безотносительно μ поверхности дороги. С помощью этой характеристической кривой, можно получать информацию по состоянию трения шины, если продольная сила Fx и скорость λ скольжения известны, без необходимости информации μ поверхности дороги. Процесс получения информации по состоянию трения шины поясняется в отношении фиг.7.

Сначала, продольная сила Fx и скорость λ скольжения считываются. Затем, посредством использования характеристической кривой, показанной на фиг.7A (аналогичной характеристической кривой по фиг.6), можно определять наклон касательной характеристической кривой шины, соответствующей считываемой продольной силе Fx и скорости λ скольжения (согласно Fx/λ). Например, как показано на фиг.7A, получаются наклоны Id1, Id2, Id3, Id4 и Id5 касательной характеристической кривой шины. Из этих наклонов касательной характеристической кривой шины, можно определять положения на характеристической кривой шины μ поверхности дороги, как показано на фиг.7B. Например, можно указывать положения Xid1, Xid2, Xid3, Xid4 и Xid5, соответствующие наклонам Id1, Id2, Id3, Id4 и Id5 касательной характеристической кривой шины. Положение на характеристической кривой шины представляет состояние трения и возможности шины при μ поверхности дороги, при которой характеристическая кривая шины является допустимой. Соответственно, можно знать состояние трения шины и возможности (такие как возможности сцепления) шины посредством определения положения на характеристической кривой шины, как показано на фиг.7B, при μ поверхности дороги характеристической кривой шины. Когда, например, наклон касательной характеристической кривой шины является отрицательным или близким к нулю (например, Id4 или Id5), можно определять, из положения (например, Xid4 или Xid5), определенного из наклона касательной, что сила сцепления шины находится в предельной области или критической области. Как результат, даже когда сила сцепления колеса находится в предельной области, можно оценивать допустимый запас для предела по трению силы сцепления шины надлежащим образом.

Посредством этого процесса, если продольная сила Fx и скорость λ скольжения известны, можно определять состояние трения и возможности шины при μ поверхности дороги, при которой продольная сила Fx и скорость λ скольжения получаются посредством использования характеристической кривой (характеристической кривой сцепления).

Фиг.8 показывает связь с кругом трения. Фиг.8A показывает взаимосвязь между соотношением (Fx/λ) между продольной силой Fx и скоростью λ скольжения и наклоном касательной характеристической кривой шины (аналогично фиг.6). Фиг.8B показывает характеристическую кривую шины, а фиг.8(C) показывает круг трения. В этих взаимосвязях, сначала получается наклон Id касательной характеристической кривой шины, соответствующий продольной силе Fx и скорости λ скольжения (соответствующий Fx/λ) (см. фиг.8A). Соответственно, положение на характеристической кривой шины может быть определено (см. фиг.8B). Кроме того, относительное значение продольной силы в круге трения может быть определено. Таким образом, можно определять допустимый запас M для продольной силы, который может реализовываться посредством шины. Наклон касательной характеристической кривой шины представляет скорость изменения продольной силы Fx относительно изменения в скорости λ скольжения. Следовательно, значение, вдоль вертикальной оси, характеристической кривой, показанной на фиг.8A (наклон касательной характеристической кривой шины), может рассматриваться как величина, указывающая скорость варьирования поведения транспортного средства.

Кроме того, выявлена взаимосвязь между соотношением (Fx/λ) продольной силы Fx и скоростью λ скольжения и наклоном касательной характеристической кривой шины, когда нагрузка на колесо варьируется, посредством процесса, аналогичного вышеуказанному процессу. На фиг.9 показано это соотношение. В этом примере, нагрузка на колесо варьируется посредством умножения первоначального значения Fz нагрузки на колесо (значения нагрузки на колесо, полученного, когда нет варьирования) на 0,6, 0,8 и 1,2. В случае умножения на 1,0, нагрузка на колесо равна первоначальному значению Fz. Когда нагрузка на колесо шины становится меньшей, наклон касательной характеристической кривой шины, полученный посредством каждого значения нагрузки на колесо, становится меньшим, как показано на фиг.9. В этом случае, наибольшее значение наклона касательной характеристической кривой шины, полученное посредством каждого значения нагрузки на колесо (значения линейной области), перемещается на прямой линии, проходящей начало координат характеристического вида. Кроме того, характеристическая кривая, представляющая взаимосвязь между соотношением (Fx/λ) продольной силы Fx и скорости λ скольжения и наклоном касательной характеристической кривой шины (наклоном касательной к характеристической кривой шины), варьируется по размеру, при этом форма сохраняется, так что формы являются аналогичными похожим чертежам, имеющим различные размеры. Было также обнаружено такое соотношение с нагрузкой на колесо.

(2) Соотношение между углом скольжения колеса и поперечной силой колеса

Фиг.10 показывает характеристическую кривую шины, которая представляет общую взаимосвязь между углом βt скольжения колеса и поперечной силой Fy колеса. Например, посредством настройки модели шины в соответствии с экспериментальными данными, можно получать эквивалентную характерную диаграмму (характеристическую кривую шины) для двух колес, соответствующих передним и задним колесам. Модель шины составляется на основе, например, MagicFomula. Поперечная сила Fy является величиной, представленной посредством силы, возникающей при повороте, и боковой силы. Поперечная сила Fy является силой, действующей от шины к поверхности земли. Поперечная сила Fy соответствует силе на колесе, действующей на колесо на поверхности контакта земли, а угол βt скольжения колеса соответствует степени скольжения колеса или степени проскальзывания колес.

Как показано на фиг.10, на характеристической кривой шины, взаимосвязь между углом βt скольжения и поперечной силой Fy изменяется с линейной на нелинейную по мере того, как абсолютное значение угла βt скольжения увеличивается. Таким образом, взаимосвязь между углом βt скольжения и поперечной силой Fy является линейной, когда угол βt скольжения находится в заданном диапазоне от нуля. Взаимосвязь между углом βt скольжения и поперечной силой Fy становится нелинейной, когда угол βt скольжения (абсолютное значение) увеличивается до некоторой степени. Таким образом, характеристическая кривая шины включает в себя линейный сегмент и нелинейный сегмент.

Переход от линейной формы к нелинейной форме является очевидным, когда внимание обращается на наклон (градиент) касательной линии, касательной к характеристической кривой шины. Наклон касательной линии к характеристической кривой шины может быть выражен посредством соотношения изменения в угле βt скольжения и изменения в поперечной силе Fy, которое является коэффициентом при частной производной поперечной силы Fy относительно угла βt скольжения. Наклон касательной к характеристической кривой шины может рассматриваться как наклон касательной линии к характеристике шины в точке пересечения (помеченной посредством ○ на фиг.10) между характеристической кривой шины и произвольной прямой линией a, b, c,..., пересекающий характерис