一种独立悬架前轮摆振的控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种独立悬架前轮摆振的控制方法及装置，该控制方法包括：基于陀螺效应理论，建立独立悬架前轮的分析模型；根据分析模型，对与陀螺效应相关的独立悬架和转向系统硬点进行优化，降低陀螺效应产生的摆振能量，从而降低前轮摆振的产生概率，提高整车的操纵稳定性、舒适性和安全性，延长轮胎及导向机构部件的疲劳寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种独立悬架前轮摆振的控制方法及装置
本专利技术涉及一种汽车前轮摆振的控制方法，尤其是涉及一种独立悬架(含多连杆独立悬架)前轮摆振的控制方法及装置。
技术介绍
汽车前轮摆振的故障现象一般通过以下几个方面解决：1、控制轮胎动平衡精度；2、提高铝圈和轮毂的加工安装精度；3、提高轮胎侧偏刚度；4、提高转向系的刚度和阻尼，减少间隙提高加工精度。陀螺效应是引起前轮摆振的一个非常重要的因素。陀螺效应是由悬架系统本身所决定的，客观存在的，不可抗拒的客观规律，因此也就决定了它是汽车前轮摆振的一个非故障性原因。目前，陀螺效应理论在汽车领域方面的应用仅仅停留在整体桥悬架结构方面，未见到陀螺效应理论在独立悬架方面的应用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种独立悬架(含多连杆独立悬架)前轮摆振的控制方法及装置，解决陀螺效应在前轮摆振上的应用问题。为解决上述问题，本专利技术提供一种独立悬架前轮摆振的控制方法及装置，该控制方法包括：基于陀螺效应理论，建立独立悬架前轮的分析模型；根据所述分析模型，对与陀螺效应相关的独立悬架和转向系统硬点进行优化。可选地，建立独立悬架前轮的分析模型，包括：建立分析模型的空间三维坐标系；根据陀螺力矩公式，计算车轮外倾角变化产生的绕Z轴的第一陀螺力矩和前束角变化产生的绕X轴的第二陀螺力矩；根据主销内倾角、主销后倾角计算主销与X轴、Z轴的夹角；将第一陀螺力矩和第二陀螺力矩向主销上投影，根据主销与X轴、Z轴的夹角计算投影的矢量和。可选地，建立分析模型的空间三维坐标系，包括：以主销轴线与车轮旋转轴线的交点为坐标原点，若主销轴线与车轮旋转线为异面直线，主销轴线沿汽车行驶的前后方向平移至与车轮旋转轴线相交，选取交点为坐标原点；车辆行驶的前后方向为X轴，左右方相为Y轴，上下方向为Z轴。可选地，根据陀螺力矩公式，计算车轮外倾角变化产生的绕Z轴的第一陀螺力矩和前束角变化产生的绕X轴的第二陀螺力矩，计算公式为：其中，Mz为绕Z轴的第一陀螺力矩，Mx为绕X轴的第二陀螺力矩，J为车轮对其旋转轴线的转动惯量，V为车辆前进行驶速度，R为车轮滚动半径，为车轮外倾角的变化率，为车轮前束角的变化率。可选地，根据主销内倾角、主销后倾角计算主销与X轴、Z轴的夹角，计算公式为：其中，δ为主销与X轴夹角，θ为主销与Z轴夹角，α为主销内倾角，β为主销后倾角。可选地，将第一陀螺力矩和第二陀螺力矩向主销上投影，计算公式为：其中，M1为第一陀螺力矩和第二陀螺力矩在主销投影的轴向分量和，Mz为绕Z轴的陀螺力矩，Mx为绕X轴的陀螺力矩，δ为主销与X轴夹角，θ为主销与Z轴夹角。可选地，对与陀螺效应相关的独立悬架和转向系统硬点进行优化，包括：降低独立悬架上下跳动过程中车轮外倾角和前束角的变化率；和/或调整车轮外倾角和前束角的变化趋势，二者产生的陀螺力矩在主销轴线上的分量方向相反，相互抵消。另一方面，本专利技术还提供一种独立悬架前轮摆振的控制装置，控制装置包括：分析模块：用于基于陀螺效应理论，建立独立悬架前轮的分析模型；优化模块：用于根据分析模型，对与陀螺效应相关的独立悬架和转向系统硬点进行优化。可选地，分析模块包括：坐标建立单元：用于建立分析模型的空间三维坐标系；第一计算单元：用于根据陀螺力矩公式，计算车轮外倾角变化产生的绕Z轴的第一陀螺力矩和前束角变化产生的绕X轴的第二陀螺力矩；第二计算单元：用于根据主销内倾角、主销后倾角计算主销与X轴、Z轴的夹角；第三计算单元：用于将第一陀螺力矩和第二陀螺力矩向主销上投影，根据主销与X轴、Z轴的夹角计算投影的矢量和；其中，坐标建立单元包括：原点子单元：用于以主销轴线与车轮旋转轴线的交点为坐标原点，若主销轴线与车轮旋转线为异面直线，主销轴线沿汽车行驶的前后方向平移至与车轮旋转轴线相交，选取交点为坐标原点；坐标轴子单元：车辆行驶的前后方向为X轴，左右方相为Y轴，上下方向为Z轴。可选地，优化模块包括：第一优化单元：用于降低独立悬架上下跳动过程中车轮外倾角和前束角的变化率；和/或第二优化单元：用于调整车轮外倾角和前束角的变化趋势，二者产生的陀螺力矩在主销轴线上的分量方向相反，相互抵消。综上所述，本专利技术对陀螺效应产生前轮摆振的非故障性原因进行分析，通过调整车轮外倾角与前束角的变化率；和/或调整车轮外倾角与前束角变化趋势，使车轮外倾角与前束角产生的陀螺力矩相互抵消，通过设计优化达到降低陀螺力矩，弱化独立悬架前轮摆振激励源，最大限度的降低这种悬架结构的非故障原因引起的摆振，从而达到降低汽车前轮摆振发生的概率，提高整车的操纵稳定性和舒适性。附图说明图1为本专利技术实施例的双横臂式独立悬架结构简图；图2为本专利技术实施例的独立悬架前轮摆振的控制方法的一种流程图；图3为本专利技术实施例的双横臂式独立悬架的分析模型示意图；图4为本专利技术实施例的独立悬架前轮摆振的控制方法的另一种流程图；图5为本专利技术实施例的独立悬架前轮的陀螺力矩系数与车轮跳动关系的变化图；图6为本专利技术实施例的独立悬架前轮摆振的控制装置示意图。附图标记说明1、车架；2、下控制臂；3、转向节；4、转向横拉杆；5、上控制臂。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。第一实施例参见图1，图中示出了汽车双横臂式独立悬架结构简图，该双横臂独立悬架由五个构件组成，分别为：车架1，下控制臂2，转向节3，转向横拉杆4和上控制臂5。本实施例中，以上述双横臂独立悬架为例阐述本实施例中独立悬架前轮摆振的控制方法，参见图2，该控制方法包括：S201、基于陀螺效应理论，建立独立悬架前轮的分析模型。本实施例中，陀螺效应由悬架系统本身所决定，是引起前轮摆振的一个非故障性原因，本步骤将陀螺效应应用在独立悬架上，分析陀螺效应产生汽车前轮高速摆振的机理。上述陀螺效应是指旋转轴线在水平位置时，其一端被支撑时，陀螺轴绕垂直轴缓慢转动，此转动即为进动。上述独立悬架是指每一侧的车轮都是单独地通过弹性悬架系统连接在车身或者车架上。基于陀螺效应的理论，以左前轮为例建立分析模型，以主销轴线与车轮旋转轴线交点为坐标原点，(当车轮旋转轴线与主销为异面直线状态时，把主销轴线沿着汽车的前进或后退方向平移，对分析过程没有影响，对结果仅仅增加一个当量折算系数即可)建立如图3中所示的空间三维坐标系。需要说明的是，右前轮的分析模型的建立方式与图3中所示的类似，在此不再敷述。S202、根据分析模型，对与陀螺效应相关的独立悬架和转向系统硬点进行优化。本实施例中，通过对分析陀螺效应引起前轮摆振的激励源，通过调整陀螺效应相关的独立悬架和转向系统硬点降低陀螺效应的摆振能量，例如通过调整车轮外倾角和前束角的变化率。上述硬点是指是总布置设计过程中，为保证零部件之间的协调和装配关系，及造型风格要求所确定的控制点(或坐标)，控制线，控制面及控制结构的总称。上述车轮外倾角(Camber)是指车轮在安装后，其端面向外倾斜，即车轮所处平面和纵向垂直平面间的夹角，轮胎呈现“八”字形张开时称为负外倾，而呈现“V”字形张开时称正外倾。上述车轮前束角(Toe)是指汽车的正上方向下看，由轮胎的中心线与汽车的纵向轴线之间的夹角称为前束角。轮胎中心线前端向内收束的角度为正前束角，反之为负前束角。总前束值等于两个车轮的前束值之和，即两本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种独立悬架前轮摆振的控制方法，其特征在于，包括：基于陀螺效应理论，建立独立悬架前轮的分析模型；根据所述分析模型，对与陀螺效应相关的独立悬架和转向系统硬点进行优化。

【技术特征摘要】
1.一种独立悬架前轮摆振的控制方法，其特征在于，包括：基于陀螺效应理论，建立独立悬架前轮的分析模型；根据所述分析模型，对与陀螺效应相关的独立悬架和转向系统硬点进行优化。2.根据权利要求1所述的独立悬架前轮摆振的控制方法，其特征在于，所述建立独立悬架前轮的分析模型，包括：建立所述分析模型的空间三维坐标系；根据陀螺力矩公式，计算车轮外倾角变化产生的绕Z轴的第一陀螺力矩和前束角变化产生的绕X轴的第二陀螺力矩；根据主销内倾角、主销后倾角计算主销与X轴、Z轴的夹角；将所述第一陀螺力矩和第二陀螺力矩向主销上投影，根据主销与X轴、Z轴的夹角计算投影的矢量和。3.根据权利要求2所述的独立悬架前轮摆振的控制方法，其特征在于，所述建立所述分析模型的空间三维坐标系，包括：以主销轴线与车轮旋转轴线的交点为坐标原点，若所述主销轴线与车轮旋转线为异面直线，主销轴线沿汽车行驶的前后方向平移至与车轮旋转轴线相交，选取交点为坐标原点；车辆行驶的前后方向为X轴，左右方相为Y轴，上下方向为Z轴。4.根据权利要求2所述的独立悬架前轮摆振的控制方法，其特征在于，所述根据陀螺力矩公式，计算车轮外倾角变化产生的绕Z轴的第一陀螺力矩和前束角变化产生的绕X轴的第二陀螺力矩，计算公式为：其中，Mz为绕Z轴的第一陀螺力矩，Mx为绕X轴的第二陀螺力矩，J为车轮对其旋转轴线的转动惯量，V为车辆前进行驶速度，R为车轮滚动半径，为车轮外倾角的变化率，为车轮前束角的变化率。5.根据权利要求2所述的独立悬架前轮摆振的控制方法，其特征在于，所述根据主销内倾角、主销后倾角计算主销与X轴、Z轴的夹角，计算公式为：其中，δ为主销与X轴夹角，θ为主销与Z轴夹角，α为主销内倾角，β为主销后倾角。6.根据权利要求2所述的独立悬架前轮摆振的控制方法，其特征在于，所述将所述第一陀螺力矩和第二陀螺力矩向主销上投影，计算公式为：其中，M1为第一陀...

【专利技术属性】
技术研发人员：李中好，徐达，
申请(专利权)人：北京汽车研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11