Nowa metoda pomiaru obciążenia koła jezdnego podczas ruchu pojazdu
Wariant tytułu
Innovative method of wheel load measurement on moving vehicle
Autor
Kluziewicz, Michał
Promotor
prof. dr hab. inż. Witold Grzegożek
Promotor pomocniczy
dr inż. Michał Maniowski
Data wydania
2021
Data obrony
15.06.2021
Wydawca
[s.n.]
Język
polski
Słowa kluczowe
pomiar sił i momentów działających na koło, pomiar sił stycznych opony, dynamika pojazdu, modele symulacyjne pojazdu
measuring loads on a rotating wheel, t ire force estimation, vehicle dynamics, vehicle modeling
Abstrakt
W celu pomiaru charakterystyk przyczepności opony w warunkach rzeczywistych opracowano metodę pomiaru przestrzennego obciążenia koła jezdnego podczas ruchu samochodu, wykorzystującą istniejący mechanizm zawieszenia z kolumną prowadzącą.
Metoda ma charakter pośredni i bazuje na pomiarze sił wewnętrznych i współrzędnych konfiguracyjnych mechanizmu prowadzenia koła samochodu. Na tej podstawie możliwa jest estymacja wybranych składowych obciążenia na kole jezdnym samochodu w rzeczywistych warunkach pracy opony.
W ramach opracowania metody stworzono model kinematyczny układu zawieszenia i zweryfikowano jego poprawność poprzez porównanie zmierzonych charakterystyk kinematycznych z zasymulowanymi.
Przeprowadzono proces wzorcowania czujników oraz kalibracji całego układu pomiarowego zabudowanego w samochodzie, a także przedstawiono opis budowy i działania przygotowanych do tego celu stanowisk.
Przeanalizowano czynniki mające wpływ na dokładność pojedynczych pomiarów i na tej podstawie oszacowano niepewność końcowego wyniku estymacji. Ewaluacja metody przeprowadzona została podczas ruchu pojazdu, przy złożonych manewrach wykorzystujących nieliniową część charakterystyki pracy opony.
Na podstawie przebiegów zarejestrowanych podczas prób drogowych dokonano estymacji obciążenia zewnętrznego koła, a następnie zależności współczynnika przyczepności poprzecznej badanej opony od jej kąta znoszenia. Opracowana metoda spełniła wszystkie założenia dotyczące dokładności pomiaru, szybkości obliczeniowej oraz poniesionych kosztów.
While modelling complex vehicle motion, it is essential to include the adequate characteristics of simulated tires. Due to difficulties in adopting various surface conditions in stationary tests, it is intentional to conduct road tests on a car equipped with measuring devices enabling indirect tire characteristics estimation, therefore the authorial measuring system has been designed. This system exploits Macpherson strut suspension. One mechanism performs various roles: wheel guiding, shock absorbing and reaction forces measuring in rod joints.
Presenting a scientific method of computing longitudinal and transversal tire force characteristics of a vehicle performing dynamie maneuvres was a main goal. Described approach is indirect and bases on a me asurement of internal forces and suspension mechanism configuration coordinates. Designed constructional solution of sensor mountings is described along with calibration methods. A benchmark of examined and reference sensors has demonstrated satisfactory conformation of the measurement in various load States. A comparison of simulated and real internal load vectors at specific external load has proven the correct functioning of whole system.
Extensive road tests on a proving ground were conducted. Based on internal suspension reactions external load State applied at the contact point between tire and surface was estimated. Obtained results are consistent with simulations, literature and author's experience. New estimation method has proven its value by fulfilling the initial assumptions about measurement accuracy, computing speed and costs efficiency.
