一种车轮外倾角与前束角的匹配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种车轮外倾角与前束角的匹配方法包括车轮外倾时地面垂直反力对轮胎侧偏特性的影响，车轮外倾时，相当于给轮胎施加了一个与车轮外倾方向相反的等效外倾侧偏力，车轮只有外倾角而没有前束且直线行驶时车轮虽然外倾，车轮受到车身的约束，轮胎的侧偏角为零，当车轮只有外倾角而前束角为零，且直线行驶时，地面对车轮产生一个侧向作用力，当前束角等于车轮外倾引起的轮胎侧偏角时则可以消除侧向力，本发明专利技术基于车轮外倾对轮胎侧偏特性影响规律，推导证明了车轮外倾角和前束角的理想匹配关系式，公式形式简单、使用方便，包含了影响车轮外倾角和前束角正确匹配关系的各种因素，更科学合理。更科学合理。更科学合理。

【技术实现步骤摘要】
一种车轮外倾角与前束角的匹配方法


[0001]本专利技术涉及解决汽车车轮定位
，具体为一种车轮外倾角与前束角的匹配方法。

技术介绍

[0002]汽车车轮轮外倾角和前束角是前轮定位中二个重要的参数,前束角是为了克服车轮外倾带来的不利影响而与外倾角合理匹配设计的参数，以保证汽车车轮做纯滚动。外倾角和前束角的匹配不合理，将会增加汽车车轮侧滑量，会造成轮胎异常磨损。车轮侧滑量过大会使汽车的行驶阻力增加，对汽车的动力性、燃油经济性及制动性能均有不利影响。前轮侧滑量与轮胎使用寿命呈降幂函数关系，其值增大将使轮胎磨损加剧，同时还会引起偏磨，导致轮胎使用寿命下降。合理的车轮外倾角和前束角匹配还可以减少车轮所受的侧向力，同时可以提高汽车的操纵和行驶的稳定性。
[0003]关于外倾角和前束值的匹配关系许多学者已经做过广泛深入的研究。有的学者对前轮外倾和前束引起车轮侧滑的原理及正确匹配进行了理论分析。有很多学者分析了前轮在外倾和前束共同作用下的运动轨迹几何关系，经现有技术检索发现，中国专利技术专利公告号为CN 104742968 A，公开了一种双前桥商用车前束与外倾角匹配方法，在假设外倾和前束产生的侧向力相互抵消的前提下，推导出了外倾角和前束值的匹配公式，并通过实车侧滑试验验证，与本专利技术比较接近的方案是给出车轮外倾与前束值合理匹配的公式，该专利技术就存在上述相关问题，因此，亟待一种改进的车轮外倾角与前束角的匹配方法来解决现有技术中所存在的这一问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种公式形式简单、使用方便，包含了影响车轮外倾角和前束角正确匹配关系的各种因素，更科学合理的车轮外倾角与前束角的匹配方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种车轮外倾角与前束角的匹配方法：轮胎外倾时地面垂直反力F
z
对轮胎侧偏特性的影响，作一个与轮胎中分面的垂面l
c
，F
z
在l
c
平面的分力大小为F
z
·
sinγ，要想使轮胎在l
c
平面不发生侧偏，地面l必然对轮胎作用一个与轮胎侧倾方向相同的一个力F
y
，且F
y
在l
c
平面的分力与F
z
在l
c
平面的分力大小相等方向相反，其关系为：
[0006]F
y
·
cosγ＝
‑
F
z
·
sinγ
ꢀꢀ
(1)
[0007]即F
y
＝
‑
F
z
·
tanγ
ꢀꢀ
(2)
[0008]胎体侧倾变形的影响，上式中外倾角应该用有效侧倾角代替，两者的关系为
[0009]γ
e
＝γ
‑
γ
c
ꢀꢀ
(3)
[0010]式中，γ
e
为有效侧倾角；γ为外倾角；γ
c
为局部胎体侧倾变形角，采用正常车轮外倾角时，其值较小。
[0011]优选的，所述车轮侧倾对侧偏特性影响时，胎体变形，外倾角γ应该用有效侧倾角γ
e
代替，式F
y
＝
‑
F
z
·
tanγ改写为
[0012]F
y
＝
‑
F
z
·
tanγ
e
ꢀꢀ
(4)
[0013]车轮外倾时地面垂直反力对车轮侧偏特性的影响与地面作用于车轮与车轮侧倾方向相反的一个力是等效的，地面作用于车轮与车轮侧倾方向相反的一个力与F
y
大小相等方向相反，令地面作用于车轮与车轮侧倾方向相反的一个力为F
ye
，并将地面作用于车轮与车轮侧倾方向相反的一个力定义为等效外倾侧偏力，由式(5)可知，F
ye
的表达式为：
[0014]F
ye
＝F
z
·
tanγ
e
ꢀꢀ
(5)
[0015]所述车轮轮胎胎面不受侧向力，则轮胎外倾时一定会发生侧偏，设由于侧倾引起的侧偏角为α0，轮胎在地面l发生侧偏可以转换到l
c
平面方向进行分析，这就相当于分析零侧倾角轮胎的侧偏特性，设在l
c
平面方向的侧偏角为α0'，所述α0'与α0关系为：
[0016]tanα0'＝tanα0·
cosγ
e
ꢀꢀ
(6)
[0017]当α0较小时为：
[0018]α0'＝α0·
cosγ
e
ꢀꢀ
(7)
[0019]在l
c
平面方向为：
[0020]F
z
·
sinγ
e
＝k
α
α0·
cosγ
e
ꢀꢀ
(8)
[0021]式中k
α
为沿lc平面方向的侧偏刚度，此时垂直lc平面方向轮胎的载荷为F
z
·
cosγ
e
，k
α
随γ的变化而变化，由式(8)得：
[0022][0023]优选的，所述车轮胎面外倾，外倾的车轮胎面同时受侧向力作用，设为F
Y
，受侧向力作用力的外倾车轮产生的侧偏角为α
y
，在l
c
平面方向上为：
[0024]F
Y
·
cosγ
e
＝k
α
α
y
·
cosγ
e
ꢀꢀ
(10)
[0025]即
[0026]其中：轮胎在路面方向的侧偏刚度也为k
α
，轮胎的实际侧偏角为α为：
[0027][0028]当轮胎小侧偏角时得：
[0029]F
Y
+F
z
·
tanγ
e
＝k
α
α
ꢀꢀ
(13)
[0030]优选的，所述车轮只有外倾角而没有前束且直线行驶，车轮的侧偏角为零，由式(13)可得：
[0031]F
Y
＝
‑
F
z
·
tanγ
e
[0032]车轮只有外倾角而前束角为零且直线行驶时，地面会对车轮产生一个侧向作用力，为了消除侧向力给车轮设置一个合适的前束角，由式(13)可知当侧向力为零时有F
z
·
tanγ
e
＝k
α
α，前束角θ恰好本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车轮外倾角与前束角的匹配方法，其特征在于：包括轮胎外倾时地面垂直反力F
z
对轮胎侧偏特性的影响，作一个与轮胎中分面的垂面l
c
，F
z
在l
c
平面的分力大小为F
z
·
sinγ，要想使轮胎在l
c
平面不发生侧偏，地面l必然对轮胎作用一个与轮胎侧倾方向相同的一个力F
y
，且F
y
在l
c
平面的分力与F
z
在l
c
平面的分力大小相等方向相反，其关系为：F
y
·
cosγ＝
‑
F
z
·
sinγ(1)即F
y
＝
‑
F
z
·
tanγ(2)胎体侧倾变形的影响，上式中外倾角应该用有效侧倾角代替，两者的关系为γ
e
＝γ
‑
γ
c
(3)式中，γ
e
为有效侧倾角；γ为外倾角；γ
c
为局部胎体侧倾变形角，采用正常车轮外倾角时，其值较小。2.根据权利要求1所述的一种车轮外倾角与前束角的匹配方法，其特征在于：所述车轮侧倾对侧偏特性影响时，胎体变形，外倾角γ应该用有效侧倾角γ
e
代替，所述F
y
＝
‑
F
z
·
tanγ
e
(4)车轮外倾时地面垂直反力对车轮侧偏特性的影响与地面作用于车轮与车轮侧倾方向相反的一个力是等效的，地面作用于车轮与车轮侧倾方向相反的一个力与F
y
大小相等方向相反，令地面作用于车轮与车轮侧倾方向相反的一个力为F
ye
，并将地面作用于车轮与车轮侧倾方向相反的一个力定义为等效外倾侧偏力，由式(4)可知，F
ye
的表达式为：F
ye
＝F
z
·
tanγ
e
(5)所述车轮轮胎胎面不受侧向力，则轮胎外倾时一定会发生侧偏，设由于侧倾引起的侧偏角为α0，轮胎在地面l发生侧偏可以转换到l
c
平面方向进行分析，这就相当于分析零侧倾角轮胎的侧偏特性，设在l
c
平面方向的侧偏角为α0'，所述α0'与α0关系为：tanα0'＝tanα0·
cosγ
e
(6)当α0较小时...

【专利技术属性】
技术研发人员：李欣书，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：