CN112989543A - 转向拉杆硬点位置的确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转向拉杆硬点位置的确定方法。该确定方法包括步骤：建立xyz坐标系，并指定一个投影平面；得出上控制臂内硬点、上控制臂外硬点、下控制臂内硬点、下控制臂外硬点的坐标；基于转向拉杆第一硬点在投影平面中的坐标以及转向拉杆的长度，结合获取的上控制臂内硬点、上控制臂外硬点、下控制臂内硬点、下控制臂外硬点的坐标来建立转向拉杆第二硬点的数学模型。根据本发明的转向拉杆硬点位置的确定方法，通过直接建立转向拉杆第二硬点的数学模型，可以减少传统优化方法中的迭代次数，从而快速有效地确定转向拉杆第二硬点的位置，以使轮胎跳动时不受转向拉杆的轨迹影响，而实现零转向，以维持车辆的稳定性。

Description

转向拉杆硬点位置的确定方法

技术领域

本发明涉及机械设计技术领域，具体而言，涉及一种转向拉杆硬点位置的确定方法。

背景技术

对于双叉臂悬架系统而言，转向拉杆的硬点布置会影响轮跳转向的特性，通常情况下在轮胎上下跳时，轮胎应尽可能保证零转向来维持稳定性，而决定此特性的最主要因素为转向拉杆内硬点、外硬点的Z向高度。目前确定转向拉杆硬点位置的传统方法需通过大量人工迭代来实现，以满足悬架所需的目标性能。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明提出一种转向拉杆硬点位置的确定方法，可以显著减少传统方法中的迭代次数。

根据本发明实施例的转向拉杆硬点位置的确定方法包括步骤：建立xyz坐标系，并指定一个投影平面；得出悬架系统中的硬点在所述投影平面中的坐标，所述硬点表示所述悬架系统中各零部件的连接位置，且所述硬点至少包括上控制臂内硬点、上控制臂外硬点、下控制臂内硬点、下控制臂外硬点，所述悬架系统与轮胎相连；其中，所述转向拉杆具有转向拉杆第一硬点和转向拉杆第二硬点，并且所述方法进一步包括：基于所述转向拉杆第一硬点在所述投影平面中的坐标以及所述转向拉杆的长度，结合获取的所述上控制臂内硬点、所述上控制臂外硬点、所述下控制臂内硬点、所述下控制臂外硬点的坐标来建立所述转向拉杆第二硬点的数学模型，所述数学模型使得上控制臂、下控制臂、所述转向拉杆在所述投影平面的投影延长线经过同一个虚拟侧倾中心，从而保证所述轮胎跳动时不受所述转向拉杆的轨迹影响而实现零转向。

根据本发明实施例的转向拉杆硬点位置的确定方法，通过直接建立转向拉杆第二硬点的数学模型，可以减少传统优化方法中的迭代次数，从而快速有效地确定转向拉杆第二硬点的位置，以使轮胎跳动时不受转向拉杆的轨迹影响，而实现零转向，以维持稳定性。

根据本发明的一些实施例，建立所述数学模型的步骤包括：基于获取的所述上控制臂内硬点、所述上控制臂外硬点、所述下控制臂内硬点、所述下控制臂外硬点的坐标确定虚拟侧倾中心的坐标。

进一步地，根据所述虚拟侧倾中心的坐标、所述转向拉杆第一硬点的坐标来确定所述转向拉杆的方向向量。

更进一步地，根据所述方向向量来确定所述转向拉杆的单位向量。

具体地，根据所述单位向量以及所述转向拉杆的长度、所述转向拉杆第一硬点的坐标来确定所述转向拉杆第二硬点的坐标。

根据本发明的一些实施例，所述坐标为所述硬点的x、y、z坐标。

根据本发明的一些实施例，所述投影平面垂直于x轴，所述上控制臂内硬点的坐标为(x0、y1、z1)，所述上控制臂外硬点的坐标为(x0、y2、z2)，所述下控制臂内硬点的坐标为(x0、y3、z3)，所述下控制臂外硬点的坐标为(x0、y4、z4)，则所述虚拟侧倾中心的坐标为：

进一步地，所述转向拉杆第一硬点的坐标为(x0、y0、z0)，所述方向向量为(v1,v2,v3)，则(v1,v2,v3)为：

进一步地，所述单位向量为(vs1,vs2,vs3)，则(vs1,vs2,vs3)为：

进一步地，所述转向拉杆的长度为L，则所述转向拉杆第二硬点的坐标为：(x0+vs1*L，y0+vs2*L，z0+vs3*L)。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是悬架系统与轮胎的示意图；

图2是本发明转向拉杆硬点位置的确定方法的步骤示意图；

图3是悬架系统在垂直于x轴的投影平面内的y、z坐标示意图。

附图标记：

上控制臂1、上控制臂内硬点11、上控制臂外硬点12、下控制臂2、下控制臂内硬点21、下控制臂外硬点22、转向拉杆3、转向拉杆第一硬点31、转向拉杆第二硬点32、轮胎4、虚拟侧倾中心5、投影平面6。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合图1-图3详细描述根据本发明实施例的转向拉杆3硬点位置的确定方法。

参照图1-图3所示，根据本发明实施例的转向拉杆3硬点位置的确定方法包括以下步骤：

S1：建立xyz坐标系，并指定一个投影平面6；

S2：得出悬架系统中的硬点在投影平面6中的坐标，硬点表示悬架系统中各零部件的连接位置，且硬点至少包括上控制臂内硬点11、上控制臂外硬点12、下控制臂内硬点21、下控制臂外硬点22，且悬架系统与轮胎4相连；

S3：转向拉杆3具有转向拉杆第一硬点31和转向拉杆第二硬点32，已知转向拉杆第一硬点31在投影平面6中的坐标以及转向拉杆3的长度，基于转向拉杆第一硬点31的坐标以及转向拉杆3的长度，结合获取的上控制臂内硬点11、上控制臂外硬点12、下控制臂内硬点21、下控制臂外硬点22的坐标来建立转向拉杆第二硬点32的数学模型，该数学模型使得上控制臂1、下控制臂2、转向拉杆3在投影平面6的投影延长线经过同一个虚拟侧倾中心5，进而保证轮胎4跳动时不受转向拉杆3的轨迹影响而实现零转向。

具体而言，悬架系统包括上控制臂1、下控制臂2和转向拉杆3，上控制臂1、下控制臂2和转向拉杆3的外侧适于与轮胎4相连，本发明基于如下原理：任何悬架系统的跳动都会围绕某一特定的点，图1为悬架系统和轮胎4在投影平面6的投影视图。上控制臂1、下控制臂2的交点为虚拟侧倾中心5，则轮胎4会随着该点为圆心跳动，而转向拉杆3的布置只需要穿过虚拟侧倾中心5，即可保证上控制臂1、下控制臂2与转向拉杆3围绕同一个圆心转动，从而保证轮胎4跳动时不受转向拉杆3的轨迹影响实现零转向。

只要保证上控制臂1、下控制臂2、转向拉杆3在投影平面6的投影延长线经过同一个虚拟侧倾中心5，即可保证上控制臂1、下控制臂2与转向拉杆3围绕同一个圆心转动。

根据上控制臂内硬点11、上控制臂外硬点12、下控制臂内硬点21、下控制臂外硬点22、转向拉杆第一硬点31在投影平面6中的坐标以及转向拉杆3的长度，可以建立转向拉杆第二硬点32的数学模型，根据该数学模型，可以快速算出转向拉杆第二硬点32的坐标位置，通过这种方法设计得到的悬架系统，在轮胎跳动时，可使轮胎4能够保证零转向来维持车辆的稳定性。

设置投影平面6，可方便对上控制臂1、下控制臂2和转向拉杆3的硬点进行投影，从而将每个硬点的空间三坐标转换成投影平面6内的两坐标，便于后续数学模型的建模操作，投影平面6如图3所示。

需要说明的是，在本发明中，“外硬点”是靠近轮胎4的硬点，“内硬点”是远离轮胎4的硬点。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

根据本发明实施例的转向拉杆3硬点位置的确定方法，通过建立转向拉杆第二硬点32的数学模型，可以根据该数学模型快速、有效、直接地计算出转向拉杆第二硬点32的坐标，从而显著减少传统优化方法中的迭代次数，并且通过确定转向拉杆第二硬点32的位置，可使轮胎4跳动时不受转向拉杆3的轨迹影响，而实现零转向，以此维持车辆的稳定性。

上述步骤S3中，建立数学模型的步骤包括：基于获取的上控制臂内硬点11、上控制臂外硬点12、下控制臂内硬点21、下控制臂外硬点22的坐标确定虚拟侧倾中心5的坐标。

参照图1、图3所示，虚拟侧倾中心5为上控制臂1和下控制臂2的延长线交点，已知上控制臂内硬点11、上控制臂外硬点12、下控制臂内硬点21、下控制臂外硬点22这四个点的坐标之后，可以得到虚拟侧倾中心5的坐标。

下面具体结合各个硬点的坐标来讲，本发明中所说的硬点坐标为硬点的x、y、z坐标。

在一些可选的实施例中，该投影平面6垂直于x轴，因此各个硬点的x坐标均相同，记为x0，上控制臂内硬点11的坐标为(x0、y1、z1)，上控制臂外硬点12的坐标为(x0、y2、z2)，下控制臂内硬点21的坐标为(x0、y3、z3)，下控制臂外硬点22的坐标为(x0、y4、z4)，则虚拟侧倾中心5的坐标为：

也就是说，利用上控制臂内硬点11、上控制臂外硬点12、下控制臂内硬点21、下控制臂外硬点22这四个点的y、z坐标，可以得到虚拟侧倾中心5的y、z坐标。

进一步地，根据虚拟侧倾中心5的坐标、转向拉杆第一硬点31的坐标来确定转向拉杆3的方向向量。设计原则是保证该方向向量经过虚拟侧倾中心5，即转向拉杆3的延长线经过虚拟侧倾中心5。

具体而言，转向拉杆第一硬点31的坐标为(x0、y0、z0)，方向向量记为(v1,v2,v3)，则(v1,v2,v3)为：

也就是说，转向拉杆第一硬点31的坐标减去虚拟侧倾中心5的坐标，即可得到方向向量(v1,v2,v3)的坐标值，其中计算得到：v1＝0。

更进一步地，根据方向向量(v1,v2,v3)来确定转向拉杆3的单位向量。

具体而言，单位向量记为(vs1,vs2,vs3)，则(vs1,vs2,vs3)为：

由于上面计算得到v1为0，则vs1也为0。

具体地，根据单位向量以及转向拉杆3的长度、转向拉杆第一硬点31的坐标来确定转向拉杆第二硬点32的坐标。

具体而言，转向拉杆3的长度为L，则转向拉杆第二硬点32的坐标为：(x0+vs1*L，y0+vs2*L，z0+vs3*L)。

由于上面计算得到vs1为0，则转向拉杆第二硬点32的坐标为：(x0，y0+vs2*L，z0+vs3*L)。

当然，在一些未示出的实施例中，该投影平面6也可以垂直于y轴，以使所有硬点的y坐标均相同。或者该投影平面6还可以垂直于z轴，以使所有硬点的z坐标均相同。

在本发明图1所示的实施例中，转向拉杆第一硬点31为外硬点，转向拉杆第二硬点32为内硬点。在一些未示出的实施例中，也可以是转向拉杆第一硬点31为内硬点，转向拉杆第二硬点32为外硬点。

本发明是利用向量计算方法构建的一个转向拉杆第二硬点32的数学模型，该数学模型是通过上控制臂1与下控制臂2之间的位置关系来构建转向拉杆3所需的空间角度，从而保证在轮胎4上下跳的同时，转向拉杆3不对轮胎4产生任何干扰(即同圆心跳动)，实现零转向。

利用向量计算方法构建好转向拉杆第二硬点32的数学模型之后，可将一个悬架系统的上控制臂内硬点11、上控制臂外硬点12、下控制臂内硬点21、下控制臂外硬点22、转向拉杆第一硬点31的硬点坐标数据以及计算得到的转向拉杆第二硬点32的硬点坐标数据总结在图3中，从图3中可以看出，上控制臂1、下控制臂2与转向拉杆3具有共同的交点，即虚拟侧倾中心5，由此验证了本发明转向拉杆3硬点位置确定方法的正确性。并且在优化上控制臂1、下控制臂2的硬点实现其他性能的同时，转向拉杆3的位置会随之自动更新，来满足轮跳零转向的特性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种转向拉杆硬点位置的确定方法，其特征在于，包括步骤：

建立xyz坐标系，并指定一个投影平面；

得出悬架系统中的硬点在所述投影平面中的坐标，所述硬点表示所述悬架系统中各零部件的连接位置，且所述硬点至少包括上控制臂内硬点、上控制臂外硬点、下控制臂内硬点、下控制臂外硬点，所述悬架系统与轮胎相连；

其中，所述转向拉杆具有转向拉杆第一硬点和转向拉杆第二硬点，并且所述方法进一步包括：基于所述转向拉杆第一硬点在所述投影平面中的坐标以及所述转向拉杆的长度，结合获取的所述上控制臂内硬点、所述上控制臂外硬点、所述下控制臂内硬点、所述下控制臂外硬点的坐标来建立所述转向拉杆第二硬点的数学模型，所述数学模型使得上控制臂、下控制臂、所述转向拉杆在所述投影平面的投影延长线经过同一个虚拟侧倾中心。

2.根据权利要求1所述的转向拉杆硬点位置的确定方法，其特征在于，建立所述数学模型的步骤包括：基于获取的所述上控制臂内硬点、所述上控制臂外硬点、所述下控制臂内硬点、所述下控制臂外硬点的坐标确定所述虚拟侧倾中心的坐标。

3.根据权利要求2所述的转向拉杆硬点位置的确定方法，其特征在于，根据所述虚拟侧倾中心的坐标、所述转向拉杆第一硬点的坐标来确定所述转向拉杆的方向向量。

4.根据权利要求3所述的转向拉杆硬点位置的确定方法，其特征在于，根据所述方向向量来确定所述转向拉杆的单位向量。

5.根据权利要求4所述的转向拉杆硬点位置的确定方法，其特征在于，根据所述单位向量以及所述转向拉杆的长度、所述转向拉杆第一硬点的坐标来确定所述转向拉杆第二硬点的坐标。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的转向拉杆硬点位置的确定方法，其特征在于，所述坐标为所述硬点的x、y、z坐标。

7.根据权利要求5所述的转向拉杆硬点位置的确定方法，其特征在于，所述投影平面垂直于x轴，所述上控制臂内硬点的坐标为(x0、y1、z1)，所述上控制臂外硬点的坐标为(x0、y2、z2)，所述下控制臂内硬点的坐标为(x0、y3、z3)，所述下控制臂外硬点的坐标为(x0、y4、z4)，则所述虚拟侧倾中心的坐标为：

8.根据权利要求7所述的转向拉杆硬点位置的确定方法，其特征在于，所述转向拉杆第一硬点的坐标为(x0、y0、z0)，所述方向向量为(v1,v2,v3)，则(v1,v2,v3)为：

9.根据权利要求8所述的转向拉杆硬点位置的确定方法，其特征在于，所述单位向量为(vs1,vs2,vs3)，则(vs1,vs2,vs3)为：

10.根据权利要求9所述的转向拉杆硬点位置的确定方法，其特征在于，所述转向拉杆的长度为L，则所述转向拉杆第二硬点的坐标为：(x0+vs1*L，y0+vs2*L，z0+vs3*L)。

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