專利名稱：一種汽車穩(wěn)定性控制實(shí)車試驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車穩(wěn)定性控制實(shí)車試驗(yàn)系統(tǒng)，汽車穩(wěn)定性控制是汽車主動(dòng)安全性研究的重要方面，實(shí)車 穩(wěn)定性控制試驗(yàn)危險(xiǎn)性較高，測(cè)量上也有較大的難度。本發(fā)明提出一種安全、方便、可重復(fù)的汽車穩(wěn)定性 控制實(shí)車試驗(yàn)系統(tǒng)，有助于該領(lǐng)域的技術(shù)研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)行汽車穩(wěn)定性控制研究主要通過(guò)車輛動(dòng)力學(xué)仿真和實(shí)車試驗(yàn)的方法進(jìn)行，車輛動(dòng)力學(xué)仿真系統(tǒng)一般 是建立在簡(jiǎn)化的車輛動(dòng)力學(xué)模型基礎(chǔ)上的，簡(jiǎn)化的合理性和準(zhǔn)確性影響了仿真系統(tǒng)的性能，仿真研究的結(jié) 果往往與實(shí)車試驗(yàn)差別較大；實(shí)車試驗(yàn)的缺點(diǎn)是成本高、周期長(zhǎng)、危險(xiǎn)性較大等。本發(fā)明所述一種汽車穩(wěn) 定性控制實(shí)車試驗(yàn)系統(tǒng)其試驗(yàn)過(guò)程的安全性較高，能直接測(cè)量車輛的主要運(yùn)動(dòng)參數(shù)，研究輪胎和地面作用 力調(diào)節(jié)對(duì)整車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響，為汽車穩(wěn)定性控制提供了準(zhǔn)確、高效、安全和低成本的試驗(yàn)研究平臺(tái)。

發(fā)明內(nèi)容
所述一種汽車穩(wěn)定性控制實(shí)車試驗(yàn)系統(tǒng)由三個(gè)部件組成牽引桿部件、橫擺桿部件和車輛部件組成， 如圖1，牽引桿2兩端分別通過(guò)銷軸連接于固定軸1和橫擺桿8上，五輪儀10安裝在橫擺桿8上，對(duì)橫擺 桿8起到支撐作用，前輪拉力桿6分別通過(guò)銷軸連接于橫擺桿8和車輛夾具14上，前輪拉力桿長(zhǎng)度可在 一定范圍內(nèi)變化；后輪拉力桿12—端通過(guò)銷軸連接于橫擺桿8，另一端垂直固連與車輛夾具14上，車輛 夾具14固連于車輛18上；這樣就保證了牽引桿部件、橫擺桿部件和車輛部件三者之間具有一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)， 三者之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系可由角位移傳感器4、 9、 11，線位移傳感器5的測(cè)量參數(shù)確定，結(jié)合車輛行駛穩(wěn) 定性控制系統(tǒng)測(cè)得的前輪轉(zhuǎn)向角可測(cè)量車輛質(zhì)心處和各車輪的側(cè)偏角；三者之間的受力關(guān)系由拉力計(jì)7、 13的測(cè)量參數(shù)確定，結(jié)合車輛行駛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)測(cè)得的整車離心力可以獲得整車的側(cè)向力、橫擺轉(zhuǎn)矩和 輪胎地面作用力調(diào)節(jié)對(duì)整車運(yùn)動(dòng)的控制效果。所有傳感器連接于信號(hào)采集系統(tǒng)，進(jìn)行信號(hào)采集和存儲(chǔ)；輪 胎地面作用力調(diào)節(jié)由控制系統(tǒng)完成。
所述測(cè)量車輛質(zhì)心處和各車輪接地中心的側(cè)偏角，通過(guò)角位移傳感器9測(cè)出牽引桿與橫擺桿之間的相 對(duì)夾角，確定了牽引桿與橫擺桿之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系；通過(guò)前后輪拉力桿與橫擺桿之間的角度傳感器4、 11分 別測(cè)得其角度，確定了前后輪拉力桿與橫擺桿之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系；通過(guò)線位移傳感器測(cè)得前拉力桿的長(zhǎng)度， 由于后輪拉力桿長(zhǎng)度、前后輪拉力桿與橫擺桿、車輛之間的安裝位置是確定的，這樣就確定了由前后輪拉 力桿、橫擺桿和車輛構(gòu)成的四邊形，因此就確定了車輛與牽引桿之間的相對(duì)位置關(guān)系，進(jìn)而確定了車輛質(zhì) 心處和各車輪接地中心運(yùn)動(dòng)速度的方向，從而獲得車輛質(zhì)心處和各車輪接地中心的側(cè)偏角。
所述測(cè)量整車的側(cè)向力，通過(guò)兩拉力計(jì)測(cè)量出的拉力值經(jīng)由前后輪拉力桿、橫擺桿和車輛構(gòu)成的四邊 形所決定的受力方向進(jìn)行受力分解獲得車輛前后輪軸線方向的側(cè)向力；根據(jù)車輛質(zhì)心處運(yùn)動(dòng)半徑和速度獲 得車輛質(zhì)心處離心力的大小、方向，進(jìn)行分解獲得車輛質(zhì)心處離心力沿車輛側(cè)向的分力，即車輛運(yùn)動(dòng)的總 側(cè)向力，減去兩拉力計(jì)測(cè)量出的前后輪側(cè)向力即為整車的實(shí)際測(cè)向力。
所述測(cè)量整車的橫擺轉(zhuǎn)矩，通過(guò)車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)測(cè)得的橫擺角加速度獲得車輛總的橫擺轉(zhuǎn)矩，減 去兩拉力計(jì)測(cè)量出的拉力值所形成轉(zhuǎn)矩即為整車的實(shí)際橫擺轉(zhuǎn)矩。
所述測(cè)量輪胎地面作用力調(diào)節(jié)對(duì)整車運(yùn)動(dòng)的控制效果，通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門開(kāi)度和對(duì)單側(cè)驅(qū)動(dòng)輪進(jìn) 行制動(dòng)干預(yù)調(diào)節(jié)兩驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)力，通過(guò)調(diào)節(jié)車輪制動(dòng)強(qiáng)度調(diào)節(jié)各車輪制動(dòng)力，根據(jù)測(cè)得的車輛質(zhì)心處和各 車輪接地中心的側(cè)偏角、車輛質(zhì)心處運(yùn)動(dòng)速度、車輛的橫擺角速度，這些反映了整車運(yùn)動(dòng)狀況的主要運(yùn)動(dòng) 參數(shù)，即測(cè)得輪胎地面作用力調(diào)節(jié)對(duì)整車運(yùn)動(dòng)的控制效果。


圖l汽車穩(wěn)定性控制實(shí)車試驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖中，l為固定軸、2為牽引桿、3為限位繩、4為前輪拉 力桿與橫擺桿之間的角位移傳感器、5為前輪拉力桿線位移傳感器、6為前輪拉力桿、7前輪拉力計(jì)、8為 橫擺桿、9為牽引桿和橫擺桿之間的角位移傳感器、IO為五輪儀、11為后輪拉力桿與橫擺桿之間的角位移 傳感器、12為后輪拉力桿、13為后輪拉力計(jì)、14為車輛夾具、15為陀螺儀、16為信號(hào)采集和控制系統(tǒng)、17為車輪轉(zhuǎn)矩儀、18為具有行駛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的試驗(yàn)車輛。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合圖1汽車穩(wěn)定性控制實(shí)車試驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
汽車穩(wěn)定性控制實(shí)車試驗(yàn)系統(tǒng)由三個(gè)部件組成牽引桿部件、橫擺桿部件和車輛部件組成，如圖1。 牽引桿部件由固定軸l、牽引桿2、限位繩3組成；橫擺桿部件由前輪拉力桿與橫擺桿之間的角位移傳感 器4、前輪拉力桿線位移傳感器5、前輪拉力桿6、前輪拉力計(jì)7、橫擺桿8、牽引桿和橫擺桿之間的角位 移傳感器9、五輪儀IO、后輪拉力桿與橫擺桿之間的角位移傳感器11、后輪拉力桿12、后輪拉力計(jì)13組 成；車輛部件由車輛夾具14、陀螺儀15、信號(hào)采集和控制系統(tǒng)16、車輪轉(zhuǎn)矩儀17和具有行駛穩(wěn)定性控制 系統(tǒng)的試驗(yàn)車輛18組成。
牽引桿兩端分別通過(guò)銷軸連接于固定軸和橫擺桿上，固定軸與地面固連；五輪儀安裝在橫擺桿上，對(duì) 橫擺桿起到支撐作用，牽引桿可繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，橫擺桿通過(guò)銷軸可相對(duì)牽引桿擺動(dòng)，銷軸處安裝有角位移 傳感器，可測(cè)量橫擺桿和牽引桿之間的夾角，以確定橫擺桿和牽引桿的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，橫擺桿兩端與固定 軸端的牽引桿端部分別安裝有限位繩，避免橫擺桿擺動(dòng)過(guò)大，導(dǎo)致車輛發(fā)生較大的不足轉(zhuǎn)向或過(guò)多轉(zhuǎn)向。
前后輪拉力桿分別通過(guò)銷軸連接于橫擺桿和車輛夾具上，車輛夾具固連于車輛上。后輪拉力計(jì)一端垂 直固定連接于車輛夾具上，另一端固連于拉力桿上，拉力桿通過(guò)一垂直銷軸連接于橫擺桿上，在連接拉力 桿與橫擺桿的銷軸處安裝一角位移傳感器，這樣就確定了后輪拉力桿與橫擺桿之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系。
前輪拉力計(jì)安裝拉力桿上，前輪拉力桿兩端通過(guò)銷軸分別連接于橫擺桿和車輛夾具上，在前輪拉力桿 與橫擺桿的銷軸處安裝一角位移傳感器，前輪拉力桿為可伸縮的套管結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)度可在一定范圍內(nèi)變化，通 過(guò)拉力桿與橫擺桿之間安裝的拉線式線位移傳感器可測(cè)量其長(zhǎng)度，這樣就確定了前輪拉力桿與橫擺桿之間 的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系；由于后輪拉力桿長(zhǎng)度固定，為己知，前輪拉力桿長(zhǎng)度可測(cè)，前后輪拉力桿與橫擺桿之間 的運(yùn)動(dòng)關(guān)系已定，從而確定了車輛與橫擺桿之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，橫擺桿與牽引桿運(yùn)動(dòng)關(guān)系己定，進(jìn)而確定了 牽引桿、橫擺桿、車輛三者之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，獲得車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)參數(shù)，結(jié)合車輛行駛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)測(cè)得 的前輪轉(zhuǎn)向角可測(cè)量車輛質(zhì)心處和各車輪的側(cè)偏角；三者之間的受力關(guān)系由拉力計(jì)7、 13的測(cè)量參數(shù)確定 其作用力大小和由角位移傳感器4、 11的測(cè)量參數(shù)確定其作用力方向，從而計(jì)算出前后輪拉力計(jì)作用于車 輛的側(cè)向作用力；根據(jù)車輛質(zhì)心處運(yùn)動(dòng)半徑和速度獲得車輛質(zhì)心處離心力的大小、方向，進(jìn)行分解獲得車 輛質(zhì)心處離心力沿車輛側(cè)向的分力，即車輛運(yùn)動(dòng)的總側(cè)向力，減去兩拉力計(jì)測(cè)量出的前后輪側(cè)作用向力即 可獲得整車的實(shí)際測(cè)向力；通過(guò)車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)測(cè)得的橫擺角加速度獲得車輛總的橫擺轉(zhuǎn)矩，減去兩 拉力計(jì)測(cè)量出的拉力值所形成的轉(zhuǎn)矩即為整車的實(shí)際橫擺轉(zhuǎn)矩；通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門開(kāi)度和對(duì)單側(cè)驅(qū)動(dòng) 輪進(jìn)行制動(dòng)干預(yù)調(diào)節(jié)兩驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)力，通過(guò)調(diào)節(jié)車輪制動(dòng)強(qiáng)度調(diào)節(jié)各車輪制動(dòng)力，根據(jù)測(cè)得的車輛質(zhì)心處 和各車輪接地中心的側(cè)偏角、車輛質(zhì)心處運(yùn)動(dòng)速度、車輛的橫擺角速度整車運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)參數(shù)，即測(cè)得輪胎地 面作用力調(diào)節(jié)對(duì)整車運(yùn)動(dòng)的控制效果。
權(quán)利要求
1、一種汽車穩(wěn)定性控制實(shí)車試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述一種汽車穩(wěn)定性控制實(shí)車試驗(yàn)系統(tǒng)由三個(gè)部件牽引桿部件、橫擺桿部件和車輛部件組成，牽引桿2兩端分別通過(guò)銷軸連接于固定軸1和橫擺桿8上，五輪儀10安裝在橫擺桿8上，對(duì)橫擺桿8起到支撐作用，前輪拉力桿6分別通過(guò)銷軸連接于橫擺桿8和車輛夾具14上，前輪拉力桿長(zhǎng)度可在一定范圍內(nèi)變化；后輪拉力桿12一端通過(guò)銷軸連接于橫擺桿8，另一端垂直固連與車輛夾具14上，車輛夾具14固連于車輛18上；這樣就保證了牽引桿部件、橫擺桿部件和車輛部件三者之間具有一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)，三者之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系可由角位移傳感器4、9、11，線位移傳感器5的測(cè)量參數(shù)確定，結(jié)合車輛行駛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)測(cè)得的前輪轉(zhuǎn)向角可測(cè)量車輛質(zhì)心處和各車輪的側(cè)偏角；三者之間的受力關(guān)系由拉力計(jì)7、13的測(cè)量參數(shù)確定，結(jié)合車輛行駛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)測(cè)得的整車離心力可以獲得整車的側(cè)向力、橫擺轉(zhuǎn)矩和輪胎地面作用力調(diào)節(jié)對(duì)整車運(yùn)動(dòng)的控制效果。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述測(cè)量車輛質(zhì)心處和各車輪接地中心的側(cè)偏角，其特征在于，通過(guò)角位移傳感 器9測(cè)出牽引桿2與橫擺桿8之間的相對(duì)夾角，確定了牽引桿2與橫擺桿8之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系；通過(guò)前后輪 拉力桿6、 12與橫擺桿8之間的角度傳感器4、 ll分別測(cè)得其角度，確定了前后輪拉力桿與橫擺桿之間的 運(yùn)動(dòng)關(guān)系；通過(guò)線位移傳感器測(cè)得前拉力桿6的長(zhǎng)度，由于后輪拉力桿12長(zhǎng)度、前后輪拉力桿6、 12與 橫擺桿8、車輛18之間的安裝位置是確定的，這樣就確定了由前后輪拉力桿6、 12，橫擺桿8和車輛18 構(gòu)成的四邊形，從而確定了車輛18與牽引桿2之間的相對(duì)位置關(guān)系，進(jìn)而確定了車輛質(zhì)心處和各車輪接 地中心運(yùn)動(dòng)速度的方向，從而獲得車輛質(zhì)心處和各車輪接地中心的側(cè)偏角。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述測(cè)量整車的側(cè)向力，其特征在于，通過(guò)兩拉力計(jì)6、 12測(cè)量出的拉力值經(jīng)由 前后輪拉力桿6、 12，橫擺桿8和車輛18構(gòu)成的四邊形所決定的受力方向進(jìn)行受力分解獲得車輛前后輪軸 線方向的側(cè)向力；根據(jù)車輛質(zhì)心處運(yùn)動(dòng)半徑和速度獲得車輛質(zhì)心處離心力的大小、方向，進(jìn)行分解獲得車 輛質(zhì)心處離心力沿車輛側(cè)向的分力，即為車輛運(yùn)動(dòng)的總側(cè)向力，減去兩拉力計(jì)測(cè)量出的前后輪側(cè)向力即為 整車的實(shí)際測(cè)向力。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述測(cè)量整車的橫擺轉(zhuǎn)矩，其特征在于，通過(guò)車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)測(cè)得的橫擺角 加速度獲得車輛總的橫擺轉(zhuǎn)矩，減去兩拉力計(jì)測(cè)量出的拉力值所形成轉(zhuǎn)矩即為整車的實(shí)際橫擺轉(zhuǎn)矩。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述測(cè)量輪胎地面作用力調(diào)節(jié)對(duì)整車運(yùn)動(dòng)的控制效果，其特征在于，通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā) 動(dòng)機(jī)節(jié)氣門開(kāi)度和對(duì)單側(cè)驅(qū)動(dòng)輪進(jìn)行制動(dòng)干預(yù)調(diào)節(jié)兩驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)力；通過(guò)調(diào)節(jié)車輪制動(dòng)強(qiáng)度調(diào)節(jié)各車輪制 動(dòng)力；根據(jù)測(cè)得整車運(yùn)動(dòng)參數(shù)車輛質(zhì)心處和各車輪接地中心的側(cè)偏角、車輛質(zhì)心處運(yùn)動(dòng)速度、車輛的橫 擺角速度，即能測(cè)得輪胎地面作用力調(diào)節(jié)對(duì)整車運(yùn)動(dòng)的控制效果。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種汽車穩(wěn)定性控制實(shí)車試驗(yàn)系統(tǒng)，該試驗(yàn)系統(tǒng)由牽引桿部件、橫擺桿部件和車輛部件三部分組成，牽引桿兩端分別通過(guò)銷軸連接于固定軸和橫擺桿上，在橫擺桿上安裝五輪儀，對(duì)橫擺桿起到支撐作用，前后輪拉力桿分別通過(guò)銷軸連接于橫擺桿和車輛夾具上，車輛夾具固連于車輛上。通過(guò)牽引桿和橫擺桿之間、前后輪拉力桿和橫擺桿之間的角位移傳感器，以及前輪拉力桿線位移傳感器的測(cè)量參數(shù)確定牽引桿部件、橫擺桿部件和車輛部件三者之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，結(jié)合車輛行駛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)測(cè)得的前輪轉(zhuǎn)向角可測(cè)量車輛質(zhì)心處和各車輪的側(cè)偏角；通過(guò)前后輪拉力計(jì)測(cè)量參數(shù)確定三者之間的受力關(guān)系，結(jié)合車輛行駛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)測(cè)得的整車離心力可以獲得整車的側(cè)向力、橫擺轉(zhuǎn)矩和輪胎地面作用力調(diào)節(jié)對(duì)整車運(yùn)動(dòng)的控制效果。所有傳感器連接于信號(hào)采集系統(tǒng)，進(jìn)行信號(hào)采集和存儲(chǔ)；輪胎地面作用力調(diào)節(jié)由控制系統(tǒng)完成。
文檔編號(hào)G01M17/007GK101539487SQ200910083359
公開(kāi)日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2009年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月5日
發(fā)明者付燕榮, 陽(yáng) 葉, 曾尉英, 元 李, 江發(fā)潮, 王國(guó)業(yè), 龍 肖 申請(qǐng)人:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)