CN101539487B - 一种汽车稳定性控制实车试验系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车稳定性控制实车试验系统，该试验系统由牵引杆部件、横摆杆部件和车辆部件三部分组成，牵引杆两端分别通过销轴连接于固定轴和横摆杆上，在横摆杆上安装五轮仪，对横摆杆起到支撑作用，前后轮拉力杆分别通过销轴连接于横摆杆和车辆夹具上，车辆夹具固连于车辆上。通过牵引杆和横摆杆之间、前后轮拉力杆和横摆杆之间的角位移传感器，以及前轮拉力杆线位移传感器的测量参数确定牵引杆部件、横摆杆部件和车辆部件三者之间相对运动关系，结合车辆行驶稳定性控制系统测得的前轮转向角可测量车辆质心处和各车轮的侧偏角；通过前后轮拉力计测量参数确定三者之间的受力关系，结合车辆行驶稳定性控制系统测得的整车离心力可以获得整车的侧向力、横摆转矩和轮胎地面作用力调节对整车运动的控制效果。所有传感器连接于信号采集系统，进行信号采集和存储；轮胎地面作用力调节由控制系统完成。
Description
技术领域
本发明涉及汽车稳定性控制实车试验系统，汽车稳定性控制是汽车主动安全性研究的重要方面，实车稳定性控制试验危险性较高，测量上也有较大的难度。本发明提出一种安全、方便、可重复的汽车稳定性控制实车试验系统，有助于该领域的技术研究和产品开发。
背景技术
现行汽车稳定性控制研究主要通过车辆动力学仿真和实车试验的方法进行，车辆动力学仿真系统一般是建立在简化的车辆动力学模型基础上的，简化的合理性和准确性影响了仿真系统的性能，仿真研究的结果往往与实车试验差别较大；实车试验的缺点是成本高、周期长、危险性较大等。本发明所述一种汽车稳定性控制实车试验系统其试验过程的安全性较高，能直接测量车辆的主要运动参数，研究轮胎和地面作用力调节对整车运动状态的影响，为汽车稳定性控制提供了准确、高效、安全和低成本的试验研究平台。
发明内容
所述一种汽车稳定性控制实车试验系统由三个部件组成：牵引杆部件、横摆杆部件和车辆部件组成，如图1，牵引杆2两端分别通过销轴连接于固定轴1和横摆杆8上，五轮仪10安装在横摆杆8上，对横摆杆8起到支撑作用，前轮拉力杆6分别通过销轴连接于横摆杆8和车辆夹具14上，前轮拉力杆长度可在一定范围内变化；后轮拉力杆12一端通过销轴连接于横摆杆8，另一端垂直固连与车辆夹具14上，车辆夹具14固连于车辆18上；这样就保证了牵引杆部件、横摆杆部件和车辆部件三者之间具有一定相对运动，三者之间的相对运动关系可由角位移传感器4、9、11，线位移传感器5的测量参数确定，结合车辆行驶稳定性控制系统测得的前轮转向角可测量车辆质心处和各车轮的侧偏角；三者之间的受力关系由拉力计7、13的测量参数确定，结合车辆行驶稳定性控制系统测得的整车离心力可以获得整车的侧向力、横摆转矩和轮胎地面作用力调节对整车运动的控制效果。所有传感器连接于信号采集系统，进行信号采集和存储；轮胎地面作用力调节由控制系统完成。
所述测量车辆质心处和各车轮接地中心的侧偏角，通过角位移传感器9测出牵引杆与横摆杆之间的相对夹角，确定了牵引杆与横摆杆之间的运动关系；通过前后轮拉力杆与横摆杆之间的角度传感器4、11分别测得其角度，确定了前后轮拉力杆与横摆杆之间的运动关系；通过线位移传感器测得前拉力杆的长度，由于后轮拉力杆长度、前后轮拉力杆与横摆杆、车辆之间的安装位置是确定的，这样就确定了由前后轮拉力杆、横摆杆和车辆构成的四边形，因此就确定了车辆与牵引杆之间的相对位置关系，进而确定了车辆质心处和各车轮接地中心运动速度的方向，从而获得车辆质心处和各车轮接地中心的侧偏角。
所述测量整车的侧向力，通过两拉力计测量出的拉力值经由前后轮拉力杆、横摆杆和车辆构成的四边形所决定的受力方向进行受力分解获得车辆前后轮轴线方向的侧向力；根据车辆质心处运动半径和速度获得车辆质心处离心力的大小、方向，进行分解获得车辆质心处离心力沿车辆侧向的分力，即车辆运动的总侧向力，减去两拉力计测量出的前后轮侧向力即为整车的实际测向力。
所述测量整车的横摆转矩，通过车辆稳定性控制系统测得的横摆角加速度获得车辆总的横摆转矩，减去两拉力计测量出的拉力值所形成转矩即为整车的实际横摆转矩。
所述测量轮胎地面作用力调节对整车运动的控制效果，通过调节发动机节气门开度和对单侧驱动轮进行制动干预调节两驱动轮驱动力，通过调节车轮制动强度调节各车轮制动力，根据测得的车辆质心处和各车轮接地中心的侧偏角、车辆质心处运动速度、车辆的横摆角速度，这些反映了整车运动状况的主要运动参数，即测得轮胎地面作用力调节对整车运动的控制效果。
附图说明
图1汽车稳定性控制实车试验系统结构图。图中，1为固定轴、2为牵引杆、3为限位绳、4为前轮拉力杆与横摆杆之间的角位移传感器、5为前轮拉力杆线位移传感器、6为前轮拉力杆、7前轮拉力计、8为横摆杆、9为牵引杆和横摆杆之间的角位移传感器、10为五轮仪、11为后轮拉力杆与横摆杆之间的角位移传感器、12为后轮拉力杆、13为后轮拉力计、14为车辆夹具、15为陀螺仪、16为信号采集和控制系统、17为车轮转矩仪、18为具有行驶稳定性控制系统的试验车辆。
具体实施方式
下面结合图1汽车稳定性控制实车试验系统结构图详细说明本发明。
汽车稳定性控制实车试验系统由三个部件组成：牵引杆部件、横摆杆部件和车辆部件组成，如图1。牵引杆部件由固定轴1、牵引杆2、限位绳3组成；横摆杆部件由前轮拉力杆与横摆杆之间的角位移传感器4、前轮拉力杆线位移传感器5、前轮拉力杆6、前轮拉力计7、横摆杆8、牵引杆和横摆杆之间的角位移传感器9、五轮仪10、后轮拉力杆与横摆杆之间的角位移传感器11、后轮拉力杆12、后轮拉力计13组成；车辆部件由车辆夹具14、陀螺仪15、信号采集和控制系统16、车轮转矩仪17和具有行驶稳定性控制系统的试验车辆18组成。
牵引杆两端分别通过销轴连接于固定轴和横摆杆上，固定轴与地面固连；五轮仪安装在横摆杆上，对横摆杆起到支撑作用，牵引杆可绕固定轴转动，横摆杆通过销轴可相对牵引杆摆动，销轴处安装有角位移传感器，可测量横摆杆和牵引杆之间的夹角，以确定横摆杆和牵引杆的相对运动关系，横摆杆两端与固定轴端的牵引杆端部分别安装有限位绳，避免横摆杆摆动过大，导致车辆发生较大的不足转向或过多转向。
前后轮拉力杆分别通过销轴连接于横摆杆和车辆夹具上，车辆夹具固连于车辆上。后轮拉力计一端垂直固定连接于车辆夹具上，另一端固连于拉力杆上，拉力杆通过一垂直销轴连接于横摆杆上，在连接拉力杆与横摆杆的销轴处安装一角位移传感器，这样就确定了后轮拉力杆与横摆杆之间的相对运动关系。
前轮拉力计安装拉力杆上，前轮拉力杆两端通过销轴分别连接于横摆杆和车辆夹具上，在前轮拉力杆与横摆杆的销轴处安装一角位移传感器，前轮拉力杆为可伸缩的套管结构，长度可在一定范围内变化，通过拉力杆与横摆杆之间安装的拉线式线位移传感器可测量其长度，这样就确定了前轮拉力杆与横摆杆之间的相对运动关系；由于后轮拉力杆长度固定，为已知，前轮拉力杆长度可测，前后轮拉力杆与横摆杆之间的运动关系已定，从而确定了车辆与横摆杆之间的运动关系，横摆杆与牵引杆运动关系已定，进而确定了牵引杆、横摆杆、车辆三者之间的运动关系，获得车辆运动状态参数，结合车辆行驶稳定性控制系统测得的前轮转向角可测量车辆质心处和各车轮的侧偏角；三者之间的受力关系由拉力计7、13的测量参数确定其作用力大小和由角位移传感器4、11的测量参数确定其作用力方向，从而计算出前后轮拉力计作用于车辆的侧向作用力；根据车辆质心处运动半径和速度获得车辆质心处离心力的大小、方向，进行分解获得车辆质心处离心力沿车辆侧向的分力，即车辆运动的总侧向力，减去两拉力计测量出的前后轮侧作用向力即可获得整车的实际测向力；通过车辆稳定性控制系统测得的横摆角加速度获得车辆总的横摆转矩，减去两拉力计测量出的拉力值所形成的转矩即为整车的实际横摆转矩；通过调节发动机节气门开度和对单侧驱动轮进行制动干预调节两驱动轮驱动力，通过调节车轮制动强度调节各车轮制动力，根据测得的车辆质心处和各车轮接地中心的侧偏角、车辆质心处运动速度、车辆的横摆角速度整车运动运动参数，即测得轮胎地面作用力调节对整车运动的控制效果。
Claims (5)
1.一种汽车稳定性控制实车试验系统，其特征在于，所述汽车稳定性控制实车试验系统由三个部件：牵引杆部件、横摆杆部件和车辆部件组成；牵引杆部件由固定轴(1)、牵引杆(2)、限位绳(3)组成；横摆杆部件由前轮拉力杆(6)与横摆杆(8)之间的角位移传感器(4)、前轮拉力杆线位移传感器(5)、前轮拉力杆(6)、前轮拉力计(7)、横摆杆(8)、牵引杆和横摆杆之间的角位移传感器(9)、五轮仪(10)、后轮拉力杆与横摆杆之间的角位移传感器(11)、后轮拉力杆(12)、后轮拉力计(13)组成；车辆部件由车辆夹具(14)、陀螺仪(15)、信号采集和控制系统(16)、车轮转矩仪(17)和具有行驶稳定性控制系统的试验车辆(18)组成；牵引杆(2)两端分别通过销轴连接于固定轴(1)和横摆杆(8)上，五轮仪(10)安装在横摆杆(8)上，对横摆杆(8)起到支撑作用，前轮拉力杆(6)分别通过销轴连接于横摆杆(8)和车辆夹具(14)上，前轮拉力杆长度可在一定范围内变化；后轮拉力杆(12)一端通过销轴连接于横摆杆(8)，另一端垂直固连与车辆夹具(14)上，车辆夹具(14)固连于试验车辆(18)上；这样就保证了牵引杆部件、横摆杆部件和车辆部件三者之间具有一定相对运动，三者之间的相对运动关系可由角位移传感器(4)、(9)、(11)，前轮拉力杆线位移传感器(5)的测量参数确定，结合车辆行驶稳定性控制系统测得的前轮转向角可测量车辆质心处和各车轮的侧偏角；三者之间的受力关系由拉力计(7)、(13)的测量参数确定，结合车辆行驶稳定性控制系统测得的整车离心力可以获得整车的侧向力、横摆转矩和轮胎地面作用力调节对整车运动的控制效果。
2.根据权利要求1所述的汽车稳定性控制实车试验系统，其特征在于，通过角位移传感器(9)测出牵引杆(2)与横摆杆(8)之间的相对夹角，确定了牵引杆(2)与横摆杆(8)之间的运动关系；通过前后轮拉力杆(6、12)与横摆杆(8)之间的角度传感器(4、11)分别测得其角度，确定了前后轮拉力杆与横摆杆之间的运动关系；通过线位移传感器测得前轮拉力杆(6)的长度，由于后轮拉力杆(12)的长度、前后轮拉力杆(6、12)与横摆杆(8)、车辆(18)之间的安装位置是确定的，这样就确定了由前后轮拉力杆(6、12)，横摆杆(8)和车辆(18)构成的四边形，从而确定了车辆(18)与牵引杆(2)之间的相对位置关系，进而确定了车辆质心处和各车轮接地中心运动速度的方向，从而获得车辆质心处和各车轮接地中心的侧偏角。
3.根据权利要求1所述的汽车稳定性控制实车试验系统，其特征在于，两拉力计(7、13)测量出的拉力值经由前后轮拉力杆(6、12)，横摆杆(8)和车辆(18)构成的四边形所决定的受力方向进行受力分解获得车辆前后轮轴线方向的侧向力；根据车辆质心处运动半径和速度获得车辆质心处离心力的大小、方向，进行分解获得车辆质心处离心力沿车辆侧向的分力，即为车辆运动的总侧向力，减去两拉力计测量出的前后轮侧向力即为整车的实际测向力。
4.根据权利要求1所述的汽车稳定性控制实车试验系统，其特征在于，通过车辆稳定性控制系统测得的横摆角加速度获得车辆总的横摆转矩，减去两拉力计测量出的拉力值所形成转矩即为整车的实际横摆转矩。
5.根据权利要求1所述的汽车稳定性控制实车试验系统，其特征在于，通过调节发动机节气门开度和对单侧驱动轮进行制动干预调节两驱动轮驱动力；通过调节车轮制动强度调节各车轮制动力；根据测得整车运动参数：车辆质心处和各车轮接地中心的侧偏角、车辆质心处运动速度、车辆的横摆角速度，即能测得轮胎地面作用力调节对整车运动的控制效果。
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