第２５卷第４期增刊
仪器仪表学报
２００４年８月
汽车轮力测量方法
张小龙
张为公董晓马
南京
２１００９６）
（东南大学仪器科学与工程系
摘要汽车轮力的动态测量和定量分析对汽车动力学性能和道路路面损坏机理研究具有重要的理论和工程意义。文中介绍
・‘
了基于路面和基于车辆的多种轮力测量方法，如ＷＩＭ法、称重法、测量轮胎变形、胎压法和车桥应变测量法等，重点介绍了多
维轮力的研究进展、设计原理、性能评价等。关键词
汽芋）轮力测量，多维轮力传感器
ＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄｓ
ｆｏｒ
Ｗｈｅｅｌ
Ｆｏｒｃｅｏｆ
Ｍｏｔｏｒ
Ｖｃｈｉｃｌｅ
ＺｈａｎｇＸｉａｏｌｏｎｇ
（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ
Ｚｈａｎｇ
ＷｅｉｇｏｎｇＤｏｎｇＸｉａｏｍａ
ｏｆＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ
ｃｏｎｔａｃｔ
Ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓ
ｔｏ
ｏｎ
ｔｈｅｆｏｒｃｅａｎｄｔｏｒｍｅｎｔｔｒａｎｓｆｅｒｒｅｄｆｒｏｍｔｈｅｔｉｒｅ
ｐａｔｃｈｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ
ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈ
ｏｎ
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ａｒｅ
ｄａｍａｇｅｍｅｃｈａｎｉｓｍ．Ｓｅｖｅｒａｌ
ｒｏａｄ—ｂａｓｅｄａｎｄｖｅｈｉｃｌｅ—ｂａｓｅｄｍｅｔｈｏｄｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｓｕｃｈ
ａｓ
ＷＩＭ（ｗｅｉｇｈ—ｉｎ—
ｍｏｔｉｏｎ），ｗｈｅｅｌｓｃａｌｅｓｍｅｔｈｏｄｓ，ｔｉｒｅｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎｍｅａｓｕｒｉｎｇ，ｔｉｒｅｐｒｅｓｓｕｒｅｔｒａｎｓｄｕｃｅｒａｎｄｓｔｒａｉｎｇａｇｅｄａｘｌｅｍｅｔｈｏｄ，ｅｔｃ．Ｔｈｅ
ＷＦＴ（ｗｈｅｅｌｆｏｒｃｅｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）ｉｓｂｒｏｕｇｈｔｆｏｒｔｈｉｎｄｅｔａｉｌａｂｏｕｔｉｔｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄ
ｓｔａｔｕｓ
ｕｐ
ｔｏ
ｎｏｗ，ｄｅ—
ｓｉｇｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎ，ｅｔｃ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ
ＭｏｔｏｒｖｅｈｉｃｌｅＷｈｅｅｌ
ｆｏｒｃｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ
Ｍｕｌｔｉ－ｃｏｍｐｏｎｅｎｔＷＦＴ
种。基于路面的方法主要包括ＷＩＭ（ｗｅｉｇｈ—ｉｎ—ｍｏｔｉｏｎ）
１
引言
法瞳脚和称重法两种。
轮胎是连接汽车和路面的惟一部件，轮力的大小与车速、路面不平度、车辆静载荷、轮胎和悬架特性等有关。轮胎对地面的垂直作用力是路面损坏的主要原因。有资料表明，８０ｋＮ轴荷对路面的损伤程度相当于５ｋＮ的轿车轴荷连续作用６５５００次；美国每年用在由于重型货车造成路面损坏的投入估计达９０亿美元口１。
随着人们对汽车高速安全性和舒适性要求的提高，对车辆底盘控制系统（如ＡＢＳ、ＴＣＳ、ＥＳＰ等）研究一直是汽车主动安全性研究的热点。汽车轮力的动态测量和定量分析是汽车运动电控系统的研究和最终评价所必须的。
图１
ＷＩＭ法
ＷＩＭ方法在测量时不需汽车停下来，也不用在汽车上加装任何仪器。图１是瑞士Ｋｉｓｔｌｅｒ公司研制的
Ｔｙｐｅ
９１９７Ａ５ＷＩＭ［ｚ］，传感器由３２个独立的１５ｍｍ宽
５０ｍｍ长的石英元件组成，安装时与路面保持水平。可用于测量轮胎载荷分布、轮胎印迹测量、轮胎充气压力
２基于路面的轮力测量
对轮力的测量方法可分为基于路面和基于车辆两
判别、交通流量监视和轴荷过载监测等。
图２中在激振器和轮胎间有一个托盘，里面装有测力计，能够动态地测出在激振器激振下的轮力。这种
６４
仪器仪表学报第２５卷
方法要求车辆不改变位置或在台架上完成，激振器产生路谱模拟激励。
间，如图５所示印］，其独特的工作环境和结构要求限制，对强度、空间尺寸、信号解耦、能量传输等提出了更高的要求，所以研究难度大。美国ＭＴＳ公司、瑞士Ｋｉｓｔｌｅｒ公司以及Ｃｏｒｒｓｙｓ—Ｄａｔｒｏｎ公司等都有较成熟的产品口“…。我国对车轮六维力的研究起步较晚。东南大学在１９９８年成功研制了一维车轮扭矩传感器并组成汽车道路测试系统口“。
图２台架称重法
３基于车辆的轮力测量
基于车辆的测量方式是在汽车上安装测量仪器，通过轮胎胎压变化、胎体变形、车桥应变等方式来间接地测量轮力。因为轮力和胎压间存在非线性和相位漂移，测量精度受试验条件、载荷频率和幅值范围影响较大‘“。
充气轮胎在受力的情况下，在接近路面的胎侧会发生突出拉伸变形。通过非接触光学测量轮胎变形ｎ３可测得胎面接触压力和扭矩等。
图４车桥应变片布置和ｗＦＴ位置示意图
图５ＳＷＩＦＴ“４０Ｔ传感器装配图
图３轮胎变形超声测量原理图
耦
Ａ器
∞
多路
笔
接
口
㈢
记
本
电
图３所示是在轮胎内侧安装超声轮胎传感器通过测轮胎垂直方向的变形距离来连续得到轮胎的状态信息口１，从而可以间接得到轮胎变形与载荷、胎压、刚度、温度等的关系。
在车桥上布置应变片的方式测量轮力和力矩应用最广，技术也比较成熟，如图４所示，根据不同的测量要求在不同的位置和方向上布片。用这种方法测量侧倾力矩时，在不平路面上高速行驶时需要考虑惯性补偿，而且对双胎车桥测量侧倾弯矩时，由于地面对轮胎作用点的改变导致测量值变化很大ｎ３。
！．：－二＝．＝．＝…………一：
传感器（旋转）
箱
数据传输与处理
脑
幽６一股ＷＦＩ‘测试系统框图
一般ＷＦＴ系统的测试框图如图６所示。目前ＷＦＴ的测量原理主要有电阻应变片测量和压电效应测量两种。由于结构设计的不同，传感器直接输出的信号需要解耦，可通过应变桥路或结构和软件的方式。传感器与车轮一同旋转，但耦合器相对车身静止。在耦合器内部有角度编码器，解耦的力信号通过坐标变换将
４轮力传感器
汽车轮力传感器串接在轮胎轮辋和车桥轮毂之
其转化成相对于车身坐标系的六分力，然后再通过有线或无线的方式上传给多路接口箱。
传感器和耦合器之间的能量和信号传输有接触式
和非接触式两种。国外产品一般采用接触式集流环方
第４期增刊汽车轮力测量方法
６５
式，加工工艺要求高；东南大学研制的ＷＦＴ利用电感耦合传输能量、光电耦合传输信号的非接触方式，较好地满足了工程实践的要求，其在实车上的安装如图７所示‘“３。
２３
ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ
ｕｓｉｎｇ
ａ
ｂｏｌｔ—ｏｎｗｈｅｅｌ
Ｓｔａｔｅ
ｆｏｒｃｅｆｒａｎｓｄｕｃｅｒ
［Ｄ］．ＴｈｅＰｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ａｕｇｕｓｔ２００２．
Ｆｏｒｃｅ—ＦＳＤ．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｋｉｓｔｌｅｒ．ｃｏｒｎ．
Ｓｕｎｇ—ＷｏｏｋＫｉｍ，Ｉｌｓｏｏ
ａｃｃｕｒａｔｅｌｙｉｎｇ
Ｃｈｏ，ｅｔａ１．Ａｎｅｗｍｅｔｈｏｄｆｏｒ
ＵＳ—
ｅｓｔｉｍａｔｉｎｇｔｈｅｗｅｉｇｈｔｏｆｍｏｖｉｎｇｖｅｈｉｃｌｅｓ
ｓｅｎｓｏｒｓ
ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ
ａｎｄ
ａｄａｐｔｉｖｅ—ｆｏｏｔｐｒｉｎｔ
ｔｉｒｅ
ｍｏｄｅｌ．ＶｅｈｉｃｌｅＳｙｓｔｅｍＤｙｎａｍｉｃｓ，２００３，３９（２）：１３５～
１４８．４
ＪｕｎｇｈｓｅｎＬｉｅｈ，ＳａｍｉＺｅｎｄａｈ，ＪｏｎＭｅｄｚｏｒｉａｎ．Ｍｅａｓｕｒｅ—ｍｅｎｔｏｆ３Ｄｔｉｒｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｆｏｒｃｅ，ｍｏｍｅｎｔ，ａｎｄ
ｔａｃｔ
ｃｏｎ—
ｐｒｅｓｓｕｒｅ．ＳＡＥＰａｐｅｒ９７１１０４．
５
ＶａｌｅｎｔｉｎＭａｇｏｒｉ，ＶａｌｅｎｔｉｎＲ．Ｍａｇｏｒｉ，Ｎ．Ｓｅｉｔｚ．Ｏｎ—ｌｉｎｅｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆ
ｔｙｒｅ
ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ａｎｏｖｅｌ
ｓｅｎｓｏｒ
ｐｒｉｎ—
图７车轮扭矩传感器在汽车上安装示意图
６
ｃｉｐｌｅ．１９９８ＩＥＥＥＵｌｔｒａｓｏｎｉｃｓＳｙｍｐｏｓｉｕｍ，４８５～４８８．ＭａｒｉｏｎＧ．Ｐｏｔｔｉｎｇｅｒ，ＪａｍｅｓＥ．ＭｃＩｎｔｙｒｅＩＩＩ，ＡｌａｎＪ．Ｋｅｍｐａｉｎｅｎ．Ｔｉｒｅｆｏｒｃｅａｎｄｍｏｍｅｎｔｉｎｃｏｒｎｅｒｉｎｇ—ｂｒａｋ—
ｉｎｇ－ｄｒｉｖｉｎｇ
ｏｎ
轮力传感器的设计应考虑到通用性，对轮辋的改变应尽可能小，适合单胎和双胎安装和测试，而且操作方便和准备时间短等。其主要评价参数有自重、频响带宽、通用性、量程和精度等ｍ７“””３。
７
ｉｃｅ，ｓｎｏｗ，ａｎｄｄｒｙｓｕｒｆａｃｅｓ．ＳＡＥＰａｐｅｒ
２０００—０１—３４３１．
Ｄｉｐｌ．一Ｉｎｇ．ＭａｒｔｉｎＡｍｍａｎｎ。ｅｔａ１．ＶｅｈｉｃｌｅｓＲｏａＤｙｎＴＭ－ａｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
ｔｏｏｌ
ｆｏｒ
ｂｒａｋｉｎｇ
ｓｙｓｔｅｍｓ，ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．
５
结束语
８
ｋｉｓｔｌｅｒ．ｃｏｍ．
Ｄａｔａ
ｏｆ
ｓｐｉｎｎｉｎｇ
ｗｈｅｅｌ
ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ
ｆｏｒｃｅ
ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ
汽车轮力的动态测量和定量分析对汽车动力学性能和道路路面损坏机理研究具有重要的理论和工程意义。文中讨论了多种轮力的测量方法，其中ＷＦＴ法测得的信号在一定范围内具有响应平稳、精度高、信息量全等特点，国外对其的研究比较多，且已组成了相应的
１１９１０
（ＳＷＩＦＴ⑥）．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｒｓ．ｃｏｒｎ．
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｏｒｒｓｙｓ—ｄａｔｒｏｎ．ｃｏｒｎ．
ＷａｌｔｅｒＷｅｉｂｌｅｎ，ｅｔａ１．Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
ｏｆ
ｗｈｅｅｌ
ｆｏｒｃｅ
ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ（Ｐａｒｔ
ｄｅｓｉｇｎｓＰａｐｅｒ
ＩＩ）．ＳＡＥ
１９９９～０１—１０３７．
张为公．基于多维轮力测量的汽车道路试验系统研究与开发［Ｄ］．南京：东南大学，２００１．
１２
应用系统用于汽车性能的测试。国内在ＷＦＴ方面的研究刚刚起步。
汽车轮力传感器的发展趋势是高质量、高频响带宽、多分力和无线数据传输等，同时根据使用对精度的不同要求，其种类多样化。
参考文献
１
１３
ＷａｌｔｅｒＷｅｉｂｌｅｎ，ＴｈｏｍａｓＨｏｆｍａｎｎ．Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｄｉｆ—
ｆｅｒｅｎｔｄｅｓｉｇｎｓｏｆｗｈｅｅｌｆｏｒｃｅｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ．ＳＡＥＰａｐｅｒ
９８０２６２．
ＷａｌｔｅｒＷｅｉｂｌｅｎ，Ｗｏｌｆｇａｎｇ
ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ
ｐｅｒ
Ｅｖｅｒｓ，ｅｔａ１．Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎｓｉｎ
ｗｈｅｅｌｄｙｎａｍｏｍｅｔｅｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．ＳＡＥＰａ—
２００２一０１一０８００．
ＣｈａｎｄｒａｓｈｅｋｈａｒＡ．Ｄｅｏｄｈａｒ．Ｖｅｈｉｃｌｅｄｙｎａｍｉｃｔｉｒｅｆｏｒｃｅ
（２ｚ接第６２页）
２
张晓光．轴角数字转换器及其与８０Ｃ１９６ＫＣ单片机接口技术．电气传动，１９９５，（６）：２２６～２３１．
参考文献
１谭建成．电机控制专用集成电路．北京：机械工业出版社，
２０００．
３张宇河，董宁．计算机控制系统．北京：北京理工大学出版
社，２００２．
第２５卷第４期增刊
仪器仪表学报
２００４年８月
汽车轮力测量方法
张小龙
张为公董晓马
南京
２１００９６）
（东南大学仪器科学与工程系
摘要汽车轮力的动态测量和定量分析对汽车动力学性能和道路路面损坏机理研究具有重要的理论和工程意义。文中介绍
・‘
了基于路面和基于车辆的多种轮力测量方法，如ＷＩＭ法、称重法、测量轮胎变形、胎压法和车桥应变测量法等，重点介绍了多
维轮力的研究进展、设计原理、性能评价等。关键词
汽芋）轮力测量，多维轮力传感器
ＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄｓ
ｆｏｒ
Ｗｈｅｅｌ
Ｆｏｒｃｅｏｆ
Ｍｏｔｏｒ
Ｖｃｈｉｃｌｅ
ＺｈａｎｇＸｉａｏｌｏｎｇ
（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ
Ｚｈａｎｇ
ＷｅｉｇｏｎｇＤｏｎｇＸｉａｏｍａ
ｏｆＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ
ｃｏｎｔａｃｔ
Ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓ
ｔｏ
ｏｎ
ｔｈｅｆｏｒｃｅａｎｄｔｏｒｍｅｎｔｔｒａｎｓｆｅｒｒｅｄｆｒｏｍｔｈｅｔｉｒｅ
ｐａｔｃｈｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ
ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈ
ｏｎ
ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｍｏｔｏｒｖｅｈｉｃｌｅａｎｄｔｈｅｒｏａｄ
ａｒｅ
ｄａｍａｇｅｍｅｃｈａｎｉｓｍ．Ｓｅｖｅｒａｌ
ｒｏａｄ—ｂａｓｅｄａｎｄｖｅｈｉｃｌｅ—ｂａｓｅｄｍｅｔｈｏｄｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｓｕｃｈ
ａｓ
ＷＩＭ（ｗｅｉｇｈ—ｉｎ—
ｍｏｔｉｏｎ），ｗｈｅｅｌｓｃａｌｅｓｍｅｔｈｏｄｓ，ｔｉｒｅｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎｍｅａｓｕｒｉｎｇ，ｔｉｒｅｐｒｅｓｓｕｒｅｔｒａｎｓｄｕｃｅｒａｎｄｓｔｒａｉｎｇａｇｅｄａｘｌｅｍｅｔｈｏｄ，ｅｔｃ．Ｔｈｅ
ＷＦＴ（ｗｈｅｅｌｆｏｒｃｅｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）ｉｓｂｒｏｕｇｈｔｆｏｒｔｈｉｎｄｅｔａｉｌａｂｏｕｔｉｔｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄ
ｓｔａｔｕｓ
ｕｐ
ｔｏ
ｎｏｗ，ｄｅ—
ｓｉｇｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎ，ｅｔｃ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ
ＭｏｔｏｒｖｅｈｉｃｌｅＷｈｅｅｌ
ｆｏｒｃｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ
Ｍｕｌｔｉ－ｃｏｍｐｏｎｅｎｔＷＦＴ
种。基于路面的方法主要包括ＷＩＭ（ｗｅｉｇｈ—ｉｎ—ｍｏｔｉｏｎ）
１
引言
法瞳脚和称重法两种。
轮胎是连接汽车和路面的惟一部件，轮力的大小与车速、路面不平度、车辆静载荷、轮胎和悬架特性等有关。轮胎对地面的垂直作用力是路面损坏的主要原因。有资料表明，８０ｋＮ轴荷对路面的损伤程度相当于５ｋＮ的轿车轴荷连续作用６５５００次；美国每年用在由于重型货车造成路面损坏的投入估计达９０亿美元口１。
随着人们对汽车高速安全性和舒适性要求的提高，对车辆底盘控制系统（如ＡＢＳ、ＴＣＳ、ＥＳＰ等）研究一直是汽车主动安全性研究的热点。汽车轮力的动态测量和定量分析是汽车运动电控系统的研究和最终评价所必须的。
图１
ＷＩＭ法
ＷＩＭ方法在测量时不需汽车停下来，也不用在汽车上加装任何仪器。图１是瑞士Ｋｉｓｔｌｅｒ公司研制的
Ｔｙｐｅ
９１９７Ａ５ＷＩＭ［ｚ］，传感器由３２个独立的１５ｍｍ宽
５０ｍｍ长的石英元件组成，安装时与路面保持水平。可用于测量轮胎载荷分布、轮胎印迹测量、轮胎充气压力
２基于路面的轮力测量
对轮力的测量方法可分为基于路面和基于车辆两
判别、交通流量监视和轴荷过载监测等。
图２中在激振器和轮胎间有一个托盘，里面装有测力计，能够动态地测出在激振器激振下的轮力。这种
６４
仪器仪表学报第２５卷
方法要求车辆不改变位置或在台架上完成，激振器产生路谱模拟激励。
间，如图５所示印］，其独特的工作环境和结构要求限制，对强度、空间尺寸、信号解耦、能量传输等提出了更高的要求，所以研究难度大。美国ＭＴＳ公司、瑞士Ｋｉｓｔｌｅｒ公司以及Ｃｏｒｒｓｙｓ—Ｄａｔｒｏｎ公司等都有较成熟的产品口“…。我国对车轮六维力的研究起步较晚。东南大学在１９９８年成功研制了一维车轮扭矩传感器并组成汽车道路测试系统口“。
图２台架称重法
３基于车辆的轮力测量
基于车辆的测量方式是在汽车上安装测量仪器，通过轮胎胎压变化、胎体变形、车桥应变等方式来间接地测量轮力。因为轮力和胎压间存在非线性和相位漂移，测量精度受试验条件、载荷频率和幅值范围影响较大‘“。
充气轮胎在受力的情况下，在接近路面的胎侧会发生突出拉伸变形。通过非接触光学测量轮胎变形ｎ３可测得胎面接触压力和扭矩等。
图４车桥应变片布置和ｗＦＴ位置示意图
图５ＳＷＩＦＴ“４０Ｔ传感器装配图
图３轮胎变形超声测量原理图
耦
Ａ器
∞
多路
笔
接
口
㈢
记
本
电
图３所示是在轮胎内侧安装超声轮胎传感器通过测轮胎垂直方向的变形距离来连续得到轮胎的状态信息口１，从而可以间接得到轮胎变形与载荷、胎压、刚度、温度等的关系。
在车桥上布置应变片的方式测量轮力和力矩应用最广，技术也比较成熟，如图４所示，根据不同的测量要求在不同的位置和方向上布片。用这种方法测量侧倾力矩时，在不平路面上高速行驶时需要考虑惯性补偿，而且对双胎车桥测量侧倾弯矩时，由于地面对轮胎作用点的改变导致测量值变化很大ｎ３。
！．：－二＝．＝．＝…………一：
传感器（旋转）
箱
数据传输与处理
脑
幽６一股ＷＦＩ‘测试系统框图
一般ＷＦＴ系统的测试框图如图６所示。目前ＷＦＴ的测量原理主要有电阻应变片测量和压电效应测量两种。由于结构设计的不同，传感器直接输出的信号需要解耦，可通过应变桥路或结构和软件的方式。传感器与车轮一同旋转，但耦合器相对车身静止。在耦合器内部有角度编码器，解耦的力信号通过坐标变换将
４轮力传感器
汽车轮力传感器串接在轮胎轮辋和车桥轮毂之
其转化成相对于车身坐标系的六分力，然后再通过有线或无线的方式上传给多路接口箱。
传感器和耦合器之间的能量和信号传输有接触式
和非接触式两种。国外产品一般采用接触式集流环方
第４期增刊汽车轮力测量方法
６５
式，加工工艺要求高；东南大学研制的ＷＦＴ利用电感耦合传输能量、光电耦合传输信号的非接触方式，较好地满足了工程实践的要求，其在实车上的安装如图７所示‘“３。
２３
ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ
ｕｓｉｎｇ
ａ
ｂｏｌｔ—ｏｎｗｈｅｅｌ
Ｓｔａｔｅ
ｆｏｒｃｅｆｒａｎｓｄｕｃｅｒ
［Ｄ］．ＴｈｅＰｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ａｕｇｕｓｔ２００２．
Ｆｏｒｃｅ—ＦＳＤ．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｋｉｓｔｌｅｒ．ｃｏｒｎ．
Ｓｕｎｇ—ＷｏｏｋＫｉｍ，Ｉｌｓｏｏ
ａｃｃｕｒａｔｅｌｙｉｎｇ
Ｃｈｏ，ｅｔａ１．Ａｎｅｗｍｅｔｈｏｄｆｏｒ
ＵＳ—
ｅｓｔｉｍａｔｉｎｇｔｈｅｗｅｉｇｈｔｏｆｍｏｖｉｎｇｖｅｈｉｃｌｅｓ
ｓｅｎｓｏｒｓ
ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ
ａｎｄ
ａｄａｐｔｉｖｅ—ｆｏｏｔｐｒｉｎｔ
ｔｉｒｅ
ｍｏｄｅｌ．ＶｅｈｉｃｌｅＳｙｓｔｅｍＤｙｎａｍｉｃｓ，２００３，３９（２）：１３５～
１４８．４
ＪｕｎｇｈｓｅｎＬｉｅｈ，ＳａｍｉＺｅｎｄａｈ，ＪｏｎＭｅｄｚｏｒｉａｎ．Ｍｅａｓｕｒｅ—ｍｅｎｔｏｆ３Ｄｔｉｒｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｆｏｒｃｅ，ｍｏｍｅｎｔ，ａｎｄ
ｔａｃｔ
ｃｏｎ—
ｐｒｅｓｓｕｒｅ．ＳＡＥＰａｐｅｒ９７１１０４．
５
ＶａｌｅｎｔｉｎＭａｇｏｒｉ，ＶａｌｅｎｔｉｎＲ．Ｍａｇｏｒｉ，Ｎ．Ｓｅｉｔｚ．Ｏｎ—ｌｉｎｅｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆ
ｔｙｒｅ
ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ａｎｏｖｅｌ
ｓｅｎｓｏｒ
ｐｒｉｎ—
图７车轮扭矩传感器在汽车上安装示意图
６
ｃｉｐｌｅ．１９９８ＩＥＥＥＵｌｔｒａｓｏｎｉｃｓＳｙｍｐｏｓｉｕｍ，４８５～４８８．ＭａｒｉｏｎＧ．Ｐｏｔｔｉｎｇｅｒ，ＪａｍｅｓＥ．ＭｃＩｎｔｙｒｅＩＩＩ，ＡｌａｎＪ．Ｋｅｍｐａｉｎｅｎ．Ｔｉｒｅｆｏｒｃｅａｎｄｍｏｍｅｎｔｉｎｃｏｒｎｅｒｉｎｇ—ｂｒａｋ—
ｉｎｇ－ｄｒｉｖｉｎｇ
ｏｎ
轮力传感器的设计应考虑到通用性，对轮辋的改变应尽可能小，适合单胎和双胎安装和测试，而且操作方便和准备时间短等。其主要评价参数有自重、频响带宽、通用性、量程和精度等ｍ７“””３。
７
ｉｃｅ，ｓｎｏｗ，ａｎｄｄｒｙｓｕｒｆａｃｅｓ．ＳＡＥＰａｐｅｒ
２０００—０１—３４３１．
Ｄｉｐｌ．一Ｉｎｇ．ＭａｒｔｉｎＡｍｍａｎｎ。ｅｔａ１．ＶｅｈｉｃｌｅｓＲｏａＤｙｎＴＭ－ａｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
ｔｏｏｌ
ｆｏｒ
ｂｒａｋｉｎｇ
ｓｙｓｔｅｍｓ，ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．
５
结束语
８
ｋｉｓｔｌｅｒ．ｃｏｍ．
Ｄａｔａ
ｏｆ
ｓｐｉｎｎｉｎｇ
ｗｈｅｅｌ
ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ
ｆｏｒｃｅ
ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ
汽车轮力的动态测量和定量分析对汽车动力学性能和道路路面损坏机理研究具有重要的理论和工程意义。文中讨论了多种轮力的测量方法，其中ＷＦＴ法测得的信号在一定范围内具有响应平稳、精度高、信息量全等特点，国外对其的研究比较多，且已组成了相应的
１１９１０
（ＳＷＩＦＴ⑥）．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｒｓ．ｃｏｒｎ．
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｏｒｒｓｙｓ—ｄａｔｒｏｎ．ｃｏｒｎ．
ＷａｌｔｅｒＷｅｉｂｌｅｎ，ｅｔａ１．Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
ｏｆ
ｗｈｅｅｌ
ｆｏｒｃｅ
ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ（Ｐａｒｔ
ｄｅｓｉｇｎｓＰａｐｅｒ
ＩＩ）．ＳＡＥ
１９９９～０１—１０３７．
张为公．基于多维轮力测量的汽车道路试验系统研究与开发［Ｄ］．南京：东南大学，２００１．
１２
应用系统用于汽车性能的测试。国内在ＷＦＴ方面的研究刚刚起步。
汽车轮力传感器的发展趋势是高质量、高频响带宽、多分力和无线数据传输等，同时根据使用对精度的不同要求，其种类多样化。
参考文献
１
１３
ＷａｌｔｅｒＷｅｉｂｌｅｎ，ＴｈｏｍａｓＨｏｆｍａｎｎ．Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｄｉｆ—
ｆｅｒｅｎｔｄｅｓｉｇｎｓｏｆｗｈｅｅｌｆｏｒｃｅｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ．ＳＡＥＰａｐｅｒ
９８０２６２．
ＷａｌｔｅｒＷｅｉｂｌｅｎ，Ｗｏｌｆｇａｎｇ
ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ
ｐｅｒ
Ｅｖｅｒｓ，ｅｔａ１．Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎｓｉｎ
ｗｈｅｅｌｄｙｎａｍｏｍｅｔｅｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．ＳＡＥＰａ—
２００２一０１一０８００．
ＣｈａｎｄｒａｓｈｅｋｈａｒＡ．Ｄｅｏｄｈａｒ．Ｖｅｈｉｃｌｅｄｙｎａｍｉｃｔｉｒｅｆｏｒｃｅ
（２ｚ接第６２页）
２
张晓光．轴角数字转换器及其与８０Ｃ１９６ＫＣ单片机接口技术．电气传动，１９９５，（６）：２２６～２３１．
参考文献
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３张宇河，董宁．计算机控制系统．北京：北京理工大学出版
社，２００２．