一種汽車轉向減振器最佳阻尼工作特性的標定方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種汽車轉向減振器最佳阻尼工作特性的標定方法，主要應用于汽車 轉向輪擺振的控制。
【背景技術】
[0002] 轉向輪擺振是指汽車在平坦的路面上直線行駛時，轉向輪以一定的幅度和頻率繞 主銷持續(xù)振動的現(xiàn)象。這種運動會通過轉向系傳遞到方向盤上，惡化汽車的操縱穩(wěn)定性，使 駕駛員的精神緊張，容易疲勞，影響行車安全。情況較嚴重時，會出現(xiàn)整車的明顯振動，甚至 出現(xiàn)"蛇行"現(xiàn)象。擺振影響汽車的行駛穩(wěn)定性，加劇輪胎磨損，增大轉向機構的動載荷，對 整車行駛安全性和零件的壽命產(chǎn)生負面影響。
[0003] 以往的研宄表明，車速是引發(fā)轉向輪擺振的重要因素，車速的變化會改變擺振的 幅值，并可能導致其動力學響應出現(xiàn)分岔現(xiàn)象。車輛加速度的變化會導致前后輪軸荷轉移， 改變輪胎側偏力特性，從而影響擺振的動力學響應。從阻尼角度看，擺振的發(fā)生多是由于外 界能量輸入使系統(tǒng)產(chǎn)生了負阻尼。系統(tǒng)阻尼可以通過調整轉向系統(tǒng)各個部件進行改善，但 系統(tǒng)結構復雜，零件繁多，很難迅速找到問題的根源，用此方法往往事倍功半。而安裝轉向 減振器，則可立即補償系統(tǒng)阻尼，衰減和消除車輛擺振，提高整車的乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定 性。
[0004] 從衰減振動的角度考慮，希望減振器阻尼大一些，但過大的補償阻尼也會帶來轉 向沉重的問題；從轉向輕便性的角度考慮，則希望阻尼小一些。擺振控制對減振器阻尼的要 求與轉向輕便性對阻尼的要求出現(xiàn)矛盾。車速與行駛加速度是影響擺振系統(tǒng)動力學響應的 重要時變因素，在確定減振器阻尼工作特性時應予以考慮，即減振器阻尼應隨車速與加速 度的變化而變化。目前很多傳統(tǒng)轉向減振器雖能較好的抑制擺振，但無法避免轉向沉重的 問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明可避免上述現(xiàn)有轉向減振器所存在的不足，提供一種最佳阻尼工作特性的 標定方法，代替繁瑣的阻尼匹配實驗，以便能夠根據(jù)不同的行駛狀況實時調節(jié)減振器的阻 尼補償值，從而確保汽車在行駛過程中始終保持良好的運行狀態(tài)，有效的抑制擺振，提高汽 車行駛安全性與操縱穩(wěn)定性。
[0006] 本發(fā)明采用如下技術方案：
[0007] 本發(fā)明汽車轉向減振器最佳阻尼工作特性的標定方法的特點是：以車速V與行駛 加速度a為變量，以車輛設計時的最大轉向手力F max為約束，以轉向減振器最小阻尼為控制 目標，通過計算獲得在車速V以及行駛加速度a的條件下的最佳減振器阻尼。
[0008] 本發(fā)明汽車轉向減振器最佳阻尼工作特性的標定方法的特點是按如下過程進 行：
[0009] 步驟a、由式（1)、式（2)和式（3)明確車速V、車輛的行駛加速度a與轉向輪擺振 響應之間的關系：
[0010]
【主權項】
1. 一種汽車轉向減振器最佳阻尼工作特性的標定方法，其特征是：以車速V與行駛加 速度a為變量，以車輛設計時的最大轉向手力F_為約束，以轉向減振器最小阻尼為控制目 標，通過計算獲得在車速V以及行駛加速度a的條件下的最佳減振器阻尼。
2. 根據(jù)權利要求1所述汽車轉向減振器最佳阻尼工作特性的標定方法，其特征是按如 下過程進行： 步驟a、由式（1)、式（2)和式（3)明確車速V、車輛的行駛加速度a與轉向輪擺振響應 之間的關系：
式（1)、式⑵和式⑶中T1和T2分別由如下式⑷和式（5)表征：
其中： 9 :和9 2分別為左轉向輪和右轉向輪繞各自主銷轉動的自由度； 步為前橋側擺自由度； 1\和T2分別是左轉向輪和右轉向輪的動態(tài)側偏力；a:和a2分別是左轉向輪和右轉向輪的動態(tài)側偏角； Ii為左前輪和右前輪繞各自主銷軸線的轉動慣量； 12為左前輪和右前輪繞其本身旋轉軸線的轉動慣量； 13為前橋側偏繞其側偏軸的轉動慣量； &為換算到主銷的橫拉桿剛度；k2為換算到主銷的轉向機構剛度； 匕為換算到前橋側擺中心的懸架當量角剛度；k4為前輪輪胎的側向剛度； k5為前輪輪胎的垂直剛度； Cl為換算到主銷的橫拉桿阻尼系數(shù)； 〇2為換算到主銷的轉向機構阻尼系數(shù)；c3為換算到前橋側擺中心的懸架阻尼系數(shù)； c4為左前輪和右前輪繞各自主銷轉動的阻尼系數(shù)； q為轉向減振器阻尼系數(shù)； y為前輪主銷后傾角； 0為前輪輪胎拖距； R為前輪輪胎滾動半徑； L為前輪距； f為前輪輪胎滾動阻力系數(shù)； 1為主銷延長線與地面交點到車輪縱向對稱面的垂直距離；m為汽車質量； hb為汽車質心至后軸中心線的距離；hg為汽車質心高度； h為汽車軸距； E為前輪輪胎側偏曲率因子；uy為前輪輪胎側向摩擦系數(shù)； ky為前輪輪胎側偏剛度； 步驟b、按式（6)計算獲得擺振系統(tǒng)當量阻尼比
xJPx2為左轉向輪繞其主銷轉動的自由度0 1在時域響應下的兩個連續(xù)峰值，0 1由 步驟a計算求得； 步驟c、按式（7)計算獲得由轉向減振器阻尼所帶來的轉向盤手力增量Fadd;
iw為轉向系角傳動比，(13為轉向盤直徑，0s為轉向盤角速度； 步驟d、給定一系列轉向減振器阻尼系數(shù)(^，通過步驟a到步驟c分別計算出不同轉向 減振器阻尼系數(shù)q下的擺振系統(tǒng)當量阻尼比f以及轉向盤手力增量Fadd; 將擺振系統(tǒng)的當量阻尼比f與臨界阻尼比進行比較，并將轉向盤手力增量Fadd與車 輛設計時的最大轉向手力F_進行比較；同時滿足以下條件A和條件B的最小減振器阻尼 〇_"即為車速V以及行駛加速度a的條件下的最佳阻尼： 條件A:當量阻尼比f大于臨界阻尼比 條件B:轉向盤手力增量Fadd小于車輛設計時的最大轉向手力F_; 步驟e、改變車速V與行駛加速度a，重復步驟a到步驟d，得到不同車速和不同的加速 度條件下的最佳阻尼，由此獲得不同工況下的轉向減振器最佳阻尼匹配特性。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種汽車轉向減振器最佳阻尼工作特性的標定方法，其特征是以車速與行駛加速度為變量，以車輛設計時的最大轉向手力為約束，以轉向減振器最小阻尼為控制目標，通過計算獲得在當前車速以及行駛加速度的條件下的最佳減振器阻尼，實際應用中，通過傳感器測得當前的車速與行駛加速度，根據(jù)本發(fā)明所述方法標定的減振器阻尼工作特性為標準，利用執(zhí)行機構實時調整阻尼大小至最佳狀態(tài)。本發(fā)明在確保汽車具有良好轉向輕便性的同時，能有效抑制轉向輪擺振，提高汽車行駛安全性。
【IPC分類】B62D7-22
【公開號】CN104608820
【申請?zhí)枴緾N201510054173
【發(fā)明人】盧劍偉, 姜俊昭, 張磊, 張輝, 張代勝, 姜平, 谷先廣
【申請人】合肥工業(yè)大學
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年2月2日