【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于车辆，具体涉及一种麦弗逊悬架转向轮主销后倾角的调节机构和主动控制方法。
技术介绍
0、技术背景
1、汽车行驶操控和舒适性与悬架结构及各种相关参数息息相关，目前绝大多数轿车前悬架采用麦弗逊独立悬架且主销后倾角即为参数之一，所谓主销后倾角即为主销轴线在侧视图方向与轮胎z轴的夹角，麦弗逊独立悬架的主销后倾角初值在设计时被确定，在后期车辆使用工程中不能满足不同工况、不同车速及转向行驶时对主销后倾角的需求，只能被动适应各种行驶工况。当主销后倾角不被满足时将导致车轮摆振，无法提供合适的转向回正力矩，还可能引发振动和噪音，而且可能导致转向和操纵性能的恶化。
2、随着主动安全性的重要性逐年提高，对主动控制麦弗逊悬架后倾角的研究是必要的，具有研究发展的前瞻性，然而控制方法更加是控制系统的核心部分，算法的准确性和有限性很大程度上决定了主动控制后倾角的麦弗逊悬架的性能。
3、经过对乘用车麦弗逊悬架主销后倾角的理论分析，我们可以知道乘用车的主销后倾角大小和轴距、轮距、主销内倾角、车轮外倾角等因素相关，当上述参数选定之后，悬架设计师通常直接通过理论计算来获得预期的静态主销后倾角数值。但乘用车在行驶过程中，受车辆行驶姿态影响，转向轮上的力发生变化，且受麦弗逊悬架结构影响，主销后倾角大小也会随车轮跳动而发生改变，主销后倾角预定值不能满足车辆动态需求，严重影响车辆行驶稳定性。目前对主销后倾角的主动控制机构有一定研究，如采用蜗轮蜗杆对主销上支点进行纵向水平位移控制，但是蜗轮蜗杆传动的效率较低且蜗轮蜗杆传动容易出现
技术实现思路
1、为了实现乘用车在行驶过程中，对车辆的悬架的主销后倾角进行主动控制，从理论上解决因主销后倾角与车辆状态不匹配的现象，本专利技术提供一种麦弗逊独立悬架主销后倾角的调节机构，同时提供麦弗逊独立悬架主销后倾角的主动调节方法。
2、一种麦弗逊悬架转向轮主销后倾角的调节机构包括麦弗逊悬架，还包括一对以上的调节机构；
3、所述调节机构包括支座4、调节电机5、齿轮齿条机构和导向机构；
4、所述支座4为u型支座；所述调节电机5固定设于支座4内的底板上；
5、所述齿轮齿条机构包括齿轮6和齿条8；所述齿轮6通过花键配合固定设于调节电机5的输出轴上；所述齿条8长度方向的两端分别通过连接杆分别固定设于支座4内的两侧边板上；
6、所述导向机构包括导向支架9和导向轴10，所述导向支架9为矩形块状，中部开设有导向孔，所述导向轴10配合设于导向支架9的导向孔内，导向轴10的两端分别固定设于支座4内的两侧边板上，且导向轴10平行于齿条8；
7、所述导向支架9通过顶部的一对上安装孔固定连接着齿条8的背面；导向支架9通过底部固定连接着阻尼器12上支点。
8、进一步限定调节机构的技术方案如下：
9、所述导向支架9的顶部设有上凸块，上凸块上开设有一对上安装孔，导向支架9的底部两侧分别设有下凸块，下凸块上开设有下安装孔。
10、基于一种麦弗逊悬架转向轮主销后倾角的调节机构的主动控制操作步骤如下：
11、(1)建立车轮回正力矩计算模型
12、对于整车，以车辆前进方向为x轴正方向，车辆前进的右向为y轴正方向，向上为z轴正方向；车轮回正力矩由以下4部分组成：侧偏力产生的回正力矩m1、主销内倾角β产生的回正力矩m2、纵向力产生的回正力矩m3、车辆自身重力产生的回正力矩m4；
13、所述主销轴线为阻尼器上支点中心与下摆臂外侧球头中心的连接线，本专利技术中由于调节机构存在，因此主销轴线l应对移动齿条8的背面中心点与下摆臂3外侧球头中心的连接线；
14、设车辆前进方向为x轴正方向，车辆前进的右向为y轴正方向，向上为z轴正方向；l为主销轴线；l1为主销轴线l在xoz平面的投影；l2为主销轴线在yoz面的投影；所述主销后倾角α为l1与z轴的夹角即主销后倾角；所述主销内倾角β为l2与z轴的夹角即主销内倾角；
15、车轮回正力矩计算模型公式如下：m＝m1+m2+m3+m4 (17)；
16、公式(17)中，m为回正力矩，m1为侧偏力产生的回正力矩、m2为主销内倾产生的回正力矩、m3为纵向力产生的回正力矩、m4为车辆自身重力产生的回正力矩；
17、(2)建立转向轮回正阻力矩计算模型
18、转向轮回正阻力矩计算模型公式如下：
19、
20、公式(20)中，k表示车桥动载荷系数，无量纲；f1表示上支点主销轴承摩擦因数，无量纲；r1表示上支点主销轴承半径，单位为m；f2表示转向节与下控制臂之间轴承摩擦因数，无量纲；r2表示转向节与下控制臂之间轴承半径，单位为m；φ表示路面附着系数，无量纲；β表示主销内倾角，单位为°；r表示车轮滚动半径，单位为m；
21、(3)建立车辆行驶中的主销后倾角主动控制计算公式
22、车辆行驶，当前轮总回正力矩与总回正阻力矩相平衡时，转向轮停止回正，总回正力矩与总回正阻力矩平衡公式(21)如下：
23、m＝mf (21)
24、根据公式(17)、(20)和(21)得到主销后倾角主动控制计算公式如下：
25、
26、公式(22)中，mf1为车轮回转时主销在上支点轴承和下控制臂与转向节轴承出受到的摩擦阻力距，单位为n·m；mf2为转向传动机构的摩擦阻力矩和转向器反转时的阻力矩之和，单位为n·m；mf3为路面与轮胎之间的摩擦力矩，单位为n·m；fy为轮胎所受侧偏力，单位为n；r表示车轮滚动半径，单位为m；l表示车桥间距，单位为m；
27、根据式(22)得到理想主销后倾角数值，控制调节机构中的调节电机5的转动方向和转角大小，通过齿轮齿条机构带动调节支架9进行水平位移调节，实现主销轴线l相应的调整，最终实现主销后倾角α的主动调节；
28、对于两轮转向的车辆，按照上述步骤以两个转向轮为一个整体计算出理想主销后倾角数值，实现对主销后倾角的主动调节；
29、对于四轮转向的车辆，按照上述步骤以两个前转向轮为一个整体计算出前理想主销后倾角数值，以两个后转向轮为一个整体计算出后理想主销后倾角数值，根据前理想主销后倾角数值和后理想主销后倾角数值，分别对前轮主销后倾角和后轮主销后倾角实现主动调节。
30、进一步限定的主动控制方法的技术方案如下：
31、步骤(1)中，以车辆前进方向为x轴正方向，车辆前进的右向为y轴正方向，向上为z轴正方向；
32、(1.1)计算侧偏力产生的回正力矩m1
33、回正力矩m1由侧偏力fy与轮胎总拖距ξ乘积计算而来；
34、(1.1.1)计算侧偏力fy
35、侧偏力本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种麦弗逊悬架转向轮主销后倾角的调节机构，包括麦弗逊悬架，其特征在于：还包括一对以上的调节机构；
2.根据权利要求1所述的一种麦弗逊悬架转向轮主销后倾角的调节机构，其特征在于：所述导向支架(9)的顶部设有上凸块，上凸块上开设有一对上安装孔，导向支架(9)的底部两侧分别设有下凸块，下凸块上开设有下安装孔。
3.基于权利要求1所述的一种麦弗逊悬架转向轮主销后倾角的调节机构的主动控制方法，其特征在于，主动控制操作步骤如下：
4.根据权利要求3所述的主动控制方法，其特征在于：步骤(1)中，以车辆前进方向为x轴正方向，车辆前进的右向为y轴正方向，向上为z轴正方向；
5.根据权利要求3所述的主动控制方法，其特征在于：步骤(2)中，回正阻力矩Mf由三部分组成：回转时主销在上支点轴承和下控制臂与转向节轴承出受到的摩擦力矩Mf1、转向传动机构的摩擦阻力矩和转向器反转时的阻力矩之和Mf2和路面与轮胎之间的摩擦力矩Mf3；
6.根据权利要求3所述的主动控制方法，其特征在于：步骤(3)中，
【技术特征摘要】
1.一种麦弗逊悬架转向轮主销后倾角的调节机构，包括麦弗逊悬架，其特征在于：还包括一对以上的调节机构；
2.根据权利要求1所述的一种麦弗逊悬架转向轮主销后倾角的调节机构，其特征在于：所述导向支架(9)的顶部设有上凸块，上凸块上开设有一对上安装孔，导向支架(9)的底部两侧分别设有下凸块，下凸块上开设有下安装孔。
3.基于权利要求1所述的一种麦弗逊悬架转向轮主销后倾角的调节机构的主动控制方法，其特征在于，主动控制操作步骤如下：
4.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏道高，杜升刚，杜姗姗，尹最，李文龙，方兆鑫，王伟，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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