一種汽車穩定性控制實車試驗系統的製作方法
2023-10-08 18:33:39
專利名稱：一種汽車穩定性控制實車試驗系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及汽車穩定性控制實車試驗系統，汽車穩定性控制是汽車主動安全性研究的重要方面，實車 穩定性控制試驗危險性較高，測量上也有較大的難度。本發明提出一種安全、方便、可重複的汽車穩定性 控制實車試驗系統，有助於該領域的技術研究和產品開發。
背景技術：
現行汽車穩定性控制研究主要通過車輛動力學仿真和實車試驗的方法進行，車輛動力學仿真系統一般 是建立在簡化的車輛動力學模型基礎上的，簡化的合理性和準確性影響了仿真系統的性能，仿真研究的結 果往往與實車試驗差別較大；實車試驗的缺點是成本高、周期長、危險性較大等。本發明所述一種汽車穩 定性控制實車試驗系統其試驗過程的安全性較高，能直接測量車輛的主要運動參數，研究輪胎和地面作用 力調節對整車運動狀態的影響，為汽車穩定性控制提供了準確、高效、安全和低成本的試驗研究平臺。
發明內容
所述一種汽車穩定性控制實車試驗系統由三個部件組成牽引杆部件、橫擺杆部件和車輛部件組成， 如圖1，牽引杆2兩端分別通過銷軸連接於固定軸1和橫擺杆8上，五輪儀10安裝在橫擺杆8上，對橫擺 杆8起到支撐作用，前輪拉力杆6分別通過銷軸連接於橫擺杆8和車輛夾具14上，前輪拉力杆長度可在 一定範圍內變化；後輪拉力杆12—端通過銷軸連接於橫擺杆8，另一端垂直固連與車輛夾具14上，車輛 夾具14固連於車輛18上；這樣就保證了牽引杆部件、橫擺杆部件和車輛部件三者之間具有一定相對運動， 三者之間的相對運動關係可由角位移傳感器4、 9、 11，線位移傳感器5的測量參數確定，結合車輛行駛穩 定性控制系統測得的前輪轉向角可測量車輛質心處和各車輪的側偏角；三者之間的受力關係由拉力計7、 13的測量參數確定，結合車輛行駛穩定性控制系統測得的整車離心力可以獲得整車的側向力、橫擺轉矩和 輪胎地面作用力調節對整車運動的控制效果。所有傳感器連接於信號採集系統，進行信號採集和存儲；輪 胎地面作用力調節由控制系統完成。
所述測量車輛質心處和各車輪接地中心的側偏角，通過角位移傳感器9測出牽引杆與橫擺杆之間的相 對夾角，確定了牽引杆與橫擺杆之間的運動關係；通過前後輪拉力杆與橫擺杆之間的角度傳感器4、 11分 別測得其角度，確定了前後輪拉力杆與橫擺杆之間的運動關係；通過線位移傳感器測得前拉力杆的長度， 由於後輪拉力杆長度、前後輪拉力杆與橫擺杆、車輛之間的安裝位置是確定的，這樣就確定了由前後輪拉 力杆、橫擺杆和車輛構成的四邊形，因此就確定了車輛與牽引杆之間的相對位置關係，進而確定了車輛質 心處和各車輪接地中心運動速度的方向，從而獲得車輛質心處和各車輪接地中心的側偏角。
所述測量整車的側向力，通過兩拉力計測量出的拉力值經由前後輪拉力杆、橫擺杆和車輛構成的四邊 形所決定的受力方向進行受力分解獲得車輛前後輪軸線方向的側向力；根據車輛質心處運動半徑和速度獲 得車輛質心處離心力的大小、方向，進行分解獲得車輛質心處離心力沿車輛側向的分力，即車輛運動的總 側向力，減去兩拉力計測量出的前後輪側向力即為整車的實際測向力。
所述測量整車的橫擺轉矩，通過車輛穩定性控制系統測得的橫擺角加速度獲得車輛總的橫擺轉矩，減 去兩拉力計測量出的拉力值所形成轉矩即為整車的實際橫擺轉矩。
所述測量輪胎地面作用力調節對整車運動的控制效果，通過調節發動機節氣門開度和對單側驅動輪進 行制動幹預調節兩驅動輪驅動力，通過調節車輪制動強度調節各車輪制動力，根據測得的車輛質心處和各 車輪接地中心的側偏角、車輛質心處運動速度、車輛的橫擺角速度，這些反映了整車運動狀況的主要運動 參數，即測得輪胎地面作用力調節對整車運動的控制效果。
圖l汽車穩定性控制實車試驗系統結構圖。圖中，l為固定軸、2為牽引杆、3為限位繩、4為前輪拉 力杆與橫擺杆之間的角位移傳感器、5為前輪拉力杆線位移傳感器、6為前輪拉力杆、7前輪拉力計、8為 橫擺杆、9為牽引杆和橫擺杆之間的角位移傳感器、IO為五輪儀、11為後輪拉力杆與橫擺杆之間的角位移 傳感器、12為後輪拉力杆、13為後輪拉力計、14為車輛夾具、15為陀螺儀、16為信號採集和控制系統、17為車輪轉矩儀、18為具有行駛穩定性控制系統的試驗車輛。
具體實施例方式
下面結合圖1汽車穩定性控制實車試驗系統結構圖詳細說明本發明。
汽車穩定性控制實車試驗系統由三個部件組成牽引杆部件、橫擺杆部件和車輛部件組成，如圖1。 牽引杆部件由固定軸l、牽引杆2、限位繩3組成；橫擺杆部件由前輪拉力杆與橫擺杆之間的角位移傳感 器4、前輪拉力杆線位移傳感器5、前輪拉力杆6、前輪拉力計7、橫擺杆8、牽引杆和橫擺杆之間的角位 移傳感器9、五輪儀IO、後輪拉力杆與橫擺杆之間的角位移傳感器11、後輪拉力杆12、後輪拉力計13組 成；車輛部件由車輛夾具14、陀螺儀15、信號採集和控制系統16、車輪轉矩儀17和具有行駛穩定性控制 系統的試驗車輛18組成。
牽引杆兩端分別通過銷軸連接於固定軸和橫擺杆上，固定軸與地面固連；五輪儀安裝在橫擺杆上，對 橫擺杆起到支撐作用，牽引杆可繞固定軸轉動，橫擺杆通過銷軸可相對牽引杆擺動，銷軸處安裝有角位移 傳感器，可測量橫擺杆和牽引杆之間的夾角，以確定橫擺杆和牽引杆的相對運動關係，橫擺杆兩端與固定 軸端的牽引杆端部分別安裝有限位繩，避免橫擺杆擺動過大，導致車輛發生較大的不足轉向或過多轉向。
前後輪拉力杆分別通過銷軸連接於橫擺杆和車輛夾具上，車輛夾具固連於車輛上。後輪拉力計一端垂 直固定連接於車輛夾具上，另一端固連於拉力杆上，拉力杆通過一垂直銷軸連接於橫擺杆上，在連接拉力 杆與橫擺杆的銷軸處安裝一角位移傳感器，這樣就確定了後輪拉力杆與橫擺杆之間的相對運動關係。
前輪拉力計安裝拉力杆上，前輪拉力杆兩端通過銷軸分別連接於橫擺杆和車輛夾具上，在前輪拉力杆 與橫擺杆的銷軸處安裝一角位移傳感器，前輪拉力杆為可伸縮的套管結構，長度可在一定範圍內變化，通 過拉力杆與橫擺杆之間安裝的拉線式線位移傳感器可測量其長度，這樣就確定了前輪拉力杆與橫擺杆之間 的相對運動關係；由於後輪拉力杆長度固定，為己知，前輪拉力杆長度可測，前後輪拉力杆與橫擺杆之間 的運動關係已定，從而確定了車輛與橫擺杆之間的運動關係，橫擺杆與牽引杆運動關係己定，進而確定了 牽引杆、橫擺杆、車輛三者之間的運動關係，獲得車輛運動狀態參數，結合車輛行駛穩定性控制系統測得 的前輪轉向角可測量車輛質心處和各車輪的側偏角；三者之間的受力關係由拉力計7、 13的測量參數確定 其作用力大小和由角位移傳感器4、 11的測量參數確定其作用力方向，從而計算出前後輪拉力計作用於車 輛的側向作用力；根據車輛質心處運動半徑和速度獲得車輛質心處離心力的大小、方向，進行分解獲得車 輛質心處離心力沿車輛側向的分力，即車輛運動的總側向力，減去兩拉力計測量出的前後輪側作用向力即 可獲得整車的實際測向力；通過車輛穩定性控制系統測得的橫擺角加速度獲得車輛總的橫擺轉矩，減去兩 拉力計測量出的拉力值所形成的轉矩即為整車的實際橫擺轉矩；通過調節發動機節氣門開度和對單側驅動 輪進行制動幹預調節兩驅動輪驅動力，通過調節車輪制動強度調節各車輪制動力，根據測得的車輛質心處 和各車輪接地中心的側偏角、車輛質心處運動速度、車輛的橫擺角速度整車運動運動參數，即測得輪胎地 面作用力調節對整車運動的控制效果。
權利要求
1、一種汽車穩定性控制實車試驗系統，其特徵在於，所述一種汽車穩定性控制實車試驗系統由三個部件牽引杆部件、橫擺杆部件和車輛部件組成，牽引杆2兩端分別通過銷軸連接於固定軸1和橫擺杆8上，五輪儀10安裝在橫擺杆8上，對橫擺杆8起到支撐作用，前輪拉力杆6分別通過銷軸連接於橫擺杆8和車輛夾具14上，前輪拉力杆長度可在一定範圍內變化；後輪拉力杆12一端通過銷軸連接於橫擺杆8，另一端垂直固連與車輛夾具14上，車輛夾具14固連於車輛18上；這樣就保證了牽引杆部件、橫擺杆部件和車輛部件三者之間具有一定相對運動，三者之間的相對運動關係可由角位移傳感器4、9、11，線位移傳感器5的測量參數確定，結合車輛行駛穩定性控制系統測得的前輪轉向角可測量車輛質心處和各車輪的側偏角；三者之間的受力關係由拉力計7、13的測量參數確定，結合車輛行駛穩定性控制系統測得的整車離心力可以獲得整車的側向力、橫擺轉矩和輪胎地面作用力調節對整車運動的控制效果。
2、 根據權利要求1所述測量車輛質心處和各車輪接地中心的側偏角，其特徵在於，通過角位移傳感 器9測出牽引杆2與橫擺杆8之間的相對夾角，確定了牽引杆2與橫擺杆8之間的運動關係；通過前後輪 拉力杆6、 12與橫擺杆8之間的角度傳感器4、 ll分別測得其角度，確定了前後輪拉力杆與橫擺杆之間的 運動關係；通過線位移傳感器測得前拉力杆6的長度，由於後輪拉力杆12長度、前後輪拉力杆6、 12與 橫擺杆8、車輛18之間的安裝位置是確定的，這樣就確定了由前後輪拉力杆6、 12，橫擺杆8和車輛18 構成的四邊形，從而確定了車輛18與牽引杆2之間的相對位置關係，進而確定了車輛質心處和各車輪接 地中心運動速度的方向，從而獲得車輛質心處和各車輪接地中心的側偏角。
3、 根據權利要求1所述測量整車的側向力，其特徵在於，通過兩拉力計6、 12測量出的拉力值經由 前後輪拉力杆6、 12，橫擺杆8和車輛18構成的四邊形所決定的受力方向進行受力分解獲得車輛前後輪軸 線方向的側向力；根據車輛質心處運動半徑和速度獲得車輛質心處離心力的大小、方向，進行分解獲得車 輛質心處離心力沿車輛側向的分力，即為車輛運動的總側向力，減去兩拉力計測量出的前後輪側向力即為 整車的實際測向力。
4、 根據權利要求1所述測量整車的橫擺轉矩，其特徵在於，通過車輛穩定性控制系統測得的橫擺角 加速度獲得車輛總的橫擺轉矩，減去兩拉力計測量出的拉力值所形成轉矩即為整車的實際橫擺轉矩。
5、 根據權利要求1所述測量輪胎地面作用力調節對整車運動的控制效果，其特徵在於，通過調節發 動機節氣門開度和對單側驅動輪進行制動幹預調節兩驅動輪驅動力；通過調節車輪制動強度調節各車輪制 動力；根據測得整車運動參數車輛質心處和各車輪接地中心的側偏角、車輛質心處運動速度、車輛的橫 擺角速度，即能測得輪胎地面作用力調節對整車運動的控制效果。
全文摘要
本發明公開了一種汽車穩定性控制實車試驗系統，該試驗系統由牽引杆部件、橫擺杆部件和車輛部件三部分組成，牽引杆兩端分別通過銷軸連接於固定軸和橫擺杆上，在橫擺杆上安裝五輪儀，對橫擺杆起到支撐作用，前後輪拉力杆分別通過銷軸連接於橫擺杆和車輛夾具上，車輛夾具固連於車輛上。通過牽引杆和橫擺杆之間、前後輪拉力杆和橫擺杆之間的角位移傳感器，以及前輪拉力杆線位移傳感器的測量參數確定牽引杆部件、橫擺杆部件和車輛部件三者之間相對運動關係，結合車輛行駛穩定性控制系統測得的前輪轉向角可測量車輛質心處和各車輪的側偏角；通過前後輪拉力計測量參數確定三者之間的受力關係，結合車輛行駛穩定性控制系統測得的整車離心力可以獲得整車的側向力、橫擺轉矩和輪胎地面作用力調節對整車運動的控制效果。所有傳感器連接於信號採集系統，進行信號採集和存儲；輪胎地面作用力調節由控制系統完成。
文檔編號G01M17/007GK101539487SQ200910083359
公開日2009年9月23日 申請日期2009年5月5日 優先權日2009年5月5日
發明者付燕榮, 陽 葉, 曾尉英, 元 李, 江發潮, 王國業, 龍 肖 申請人:中國農業大學