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CN104386065B - 一种汽车侧倾中心位置测量装置及其计算方法 - Google Patents

一种汽车侧倾中心位置测量装置及其计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种汽车侧倾中心位置测量装置,针对现有对汽车侧倾和侧翻研究存在的不足，提出了一种汽车侧倾中心位置测量装置，包括左后车轮垂向载荷传感器、左后悬架、质心传感单元、计算单元、右后悬架、右后车轮垂向载荷传感器、车速传感器、左前悬架、左前车轮垂向载荷传感器、右前车轮垂向载荷传感器、右前悬架等。本发明还涉及一种汽车侧倾中心位置计算方法。使用发明可以根据汽车各车轮的垂向载荷、汽车的横摆角速度、汽车的侧倾角和汽车的行驶车速，计算出汽车发生侧倾与侧翻时侧倾中心的位置，有效提高汽车侧翻预测与防侧翻控制系统效果。

Description

一种汽车侧倾中心位置测量装置及其计算方法
技术领域
本发明涉及汽车侧倾与侧翻研究技术领域，尤其涉及一种汽车侧倾中心位置测量装置及其计算方法。
背景技术
汽车侧倾稳定性是衡量汽车安全性能的重要指标，汽车发生大幅度侧倾、甚至发生侧翻可能引发严重交通事故，其危害程度仅次于汽车发生碰撞事故。对于两轴汽车来说，汽车侧倾中心是指车体发生侧倾运动时车身转动所绕的瞬时轴线与汽车质心所在的横向垂直切面的交点，一般用汽车质心位置作为参考原点表示汽车侧倾中心位置。国内外许多学者和企业，研究汽车侧倾与侧翻时，均假设汽车侧倾中心位置不变，而且当成常值用于汽车侧倾与侧翻研究。但是，汽车在发生侧倾与侧翻时，其侧倾中心位置是变化的，而且会影响汽车防侧翻控制系统的精度和效果，目前的技术文献未能实现汽车侧倾中心位置的测量。
发明内容
为了克服目前汽车侧倾与侧翻研究存在的不足，本发明提出一种汽车侧倾中心位置测量装置及其计算方法，能够测试汽车发生侧倾时侧倾中心的力学几何位置，为有效控制汽车防止发生侧翻提供支持。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种汽车侧倾中心位置测量装置，包括车轮、左后车轮垂向载荷传感器、左后悬架、车身、质心传感单元、计算单元、右后悬架、右后车轮垂向载荷传感器、车速传感器、后车桥、前车桥、左前悬架、左前车轮垂向载荷传感器、右前车轮垂向载荷传感器、右前悬架；质心传感单元包括侧向加速度传感器、横摆角速度传感器和侧倾角传感器，固定安装在整车质心位置；后车桥、前车桥的两端与车轮相连；左后悬架的上端与车身固连，左后悬架的下端通过左后车轮垂向载荷传感器固定安装在后车桥上；右后悬架的上端与车身固连，右后悬架的下端通过右后车轮垂向载荷传感器固定安装在后车桥上；左前悬架的上端与车身固连，左前悬架的下端通过左前车轮垂向载荷传感器固定安装在前车桥上；右前悬架的上端与车身固连，右前悬架的下端通过右前车轮垂向载荷传感器固定安装在前车桥上；车速传感器固定安装在后车桥的中部；左后车轮垂向载荷传感器、质心传感单元、右后车轮垂向载荷传感器、车速传感器、左前车轮垂向载荷传感器、右前车轮垂向载荷传感器均与计算单元电连接。
本发明解决其技术问题所采用的又一种技术方案是：构造一种汽车侧倾中心位置计算方法，车辆在发生侧倾的过程中，质心传感单元能够测量汽车质心处的侧向加速度、横摆角速度、侧倾角加速度及侧倾角度，车速传感器能够测量汽车的行驶车速，左后车轮垂向载荷传感器、右后车轮垂向载荷传感器、左前车轮垂向载荷传感器、右前车轮垂向载荷传感器能够测量各车轮所受的垂向载荷，计算单元根据公式推求出汽车侧倾中心到地面的垂直距离h，根据公式推求出汽车侧倾中心到右侧车轮中心的水平距离T1，式中：g为重力加速度，T为汽车两侧车轮的水平距离，M为整车质量，mL为簧载质量，H为整车质心到地面的垂直距离，F1为汽车右前车轮的垂直载荷，F2为汽车左前车轮的垂直载荷，F3为汽车右后车轮的垂直载荷，F4为汽车左后车轮的垂直载荷，ay为汽车的侧向加速度，ω为汽车的横摆角速度，为汽车的侧倾角，为汽车的侧倾角加速度，u为汽车的行驶车速；F1、F2、F3和 F4分别由右前车轮垂向载荷传感器、左前车轮垂向载荷传感器、右后车轮垂向载荷传感器和左后车轮垂向载荷传感器反映，ay、ω、和由质心传感单元反映，u由车速传感器反映。
计算单元通过右前车轮垂向载荷传感器、左前车轮垂向载荷传感器、右后车轮垂向载荷传感器、左后车轮垂向载荷传感器、质心传感单元和车速传感器测得汽车右前车轮的垂直载荷、汽车左前车轮的垂直载荷、汽车右后车轮的垂直载荷、汽车左后车轮的垂直载荷、汽车的侧向加速度、汽车的横摆角速度、汽车的侧倾角加速度、汽车的侧倾角和汽车的行驶车速存储并处理数据，输出计算结果。
本发明的有益效果是：能够根据汽车各车轮的垂向载荷、汽车的横摆角速度、汽车的侧倾角和汽车的行驶车速等，计算出汽车发生侧倾与侧翻时侧倾中心的位置，提高汽车侧翻预测与防侧翻控制系统研究精度和效果。
附图说明
图1是汽车及侧倾中心位置测量装置的主视图。
图2是汽车及侧倾中心位置测量装置的俯视图。
图中：1-车轮，2-左后车轮垂向载荷传感器，3-左后悬架，4-侧倾中心，5-车身，6-质心传感单元，7-整车质心，8-计算单元，9-右后悬架，10-右后车轮垂向载荷传感器，11-车速传感器，12-后车桥，13-前车桥，14-左前悬架，15-左前车轮垂向载荷传感器，16-右前车轮垂向载荷传感器，17-右前悬架。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合附图，对本方案进行阐述。
实施例一
如图1、图2所示的一种汽车侧倾中心位置测量装置，包括车轮1、左后车轮垂向载荷传感器2、左后悬架3、车身5、质心传感单元6、计算单元8、右后悬架9、右后车轮垂向载荷传感器10、车速传感器11、后车桥12、前车桥13、左前悬架14、左前车轮垂向载荷传感器15、右前车轮垂向载荷传感器16、右前悬架17 ；质心传感单元6包括侧向加速度传感器、横摆角速度传感器和侧倾角传感器，固定安装在车身5上的整车质心位置；后车桥12、前车桥13的两端与车轮1相连；左后悬架3的上端与车身5固连，左后悬架3的下端通过左后车轮垂向载荷传感器2固定安装在后车桥12上；右后悬架9的上端与车身5固连，右后悬架9的下端通过右后车轮垂向载荷传感器10固定安装在后车桥12上；左前悬架14的上端与车身5固连，左前悬架14的下端通过左前车轮垂向载荷传感器15固定安装在前车桥13上；右前悬架17的上端与车身5固连，右前悬架17的下端通过右前车轮垂向载荷传感器16固定安装在前车桥13上；车速传感器11固定安装在后车桥12的中部；左后车轮垂向载荷传感器2、质心传感单元6、右后车轮垂向载荷传感器10、车速传感器11、左前车轮垂向载荷传感器15、右前车轮垂向载荷传感器16均与计算单元8电连接。
实施例二
本实施例提供一种汽车侧倾中心位置计算方法，汽车在发生侧倾的过程中，质心传感单元6能够测量汽车质心处的侧向加速度、横摆角速度、侧倾角加速度及侧倾角度，车速传感器11能够测量汽车的行驶车速，左后车轮垂向载荷传感器2、右后车轮垂向载荷传感器10、左前车轮垂向载荷传感器15、右前车轮垂向载荷传感器16能够测量各车轮所受的垂向载荷，计算单元8根据公式推求出汽车侧倾中心到质心的垂直距离h，根据公式推求出汽车侧倾中心到右侧车轮中心的水平距离T1，式中g为重力加速度，T为汽车两侧车轮的水平距离，M为整车质量，mL为簧载质量，H为整车质心到地面的垂直距离，F1为汽车右前车轮的垂直载荷，F2为汽车左前车轮的垂直载荷，F3为汽车右后车轮的垂直载荷，F4为汽车左后车轮的垂直载荷，ay为汽车的侧向加速度，ω为汽车的横摆角速度，为汽车的侧倾角，为汽车的侧倾角加速度，u为车速；F1、F2、F3和 F4分别由右前车轮垂向载荷传感器16、左前车轮垂向载荷传感器15、右后车轮垂向载荷传感器10和左后车轮垂向载荷传感器2反映，ay、ω、和由质心传感单元6反映，u由车速传感器11反映。
计算单元8分别通过右前车轮垂向载荷传感器16、左前车轮垂向载荷传感器15、右后车轮垂向载荷传感器10、左后车轮垂向载荷传感器2、质心传感单元6和车速传感器11测得汽车右前车轮的垂直载荷、汽车左前车轮的垂直载荷、汽车右后车轮的垂直载荷、汽车左后车轮的垂直载荷、汽车的侧向加速度、汽车的横摆角速度、汽车的侧倾角加速度、汽车的侧倾角和汽车的行驶车速存储并处理数据，计算出汽车侧倾中心到地面的垂直距离、汽车侧倾中心到右侧车轮中心的水平距离，并输出计算结果。

Claims (1)

1.一种汽车侧倾中心位置测量装置，包括车轮（1）、左后车轮垂向载荷传感器（2）、左后悬架（3）、车身（5）、质心传感单元（6）、计算单元（8）、右后悬架（9）、右后车轮垂向载荷传感器（10）、车速传感器（11）、后车桥（12）、前车桥（13）、左前悬架（14）、左前车轮垂向载荷传感器（15）、右前车轮垂向载荷传感器（16）、右前悬架（17），其特征在于，质心传感单元（6）包括侧向加速度传感器、横摆角速度传感器和侧倾角传感器，固定安装在车身（5）上的整车质心位置；后车桥（12）、前车桥（13）的两端与车轮（1）相连；左后悬架（3）的上端与车身（5）固连，左后悬架（3）的下端通过左后车轮垂向载荷传感器（2）固定安装在后车桥（12）上；右后悬架（9）的上端与车身（5）固连，右后悬架（9）的下端通过右后车轮垂向载荷传感器（10）固定安装在后车桥（12）上；左前悬架（14）的上端与车身（5）固连，左前悬架（14）的下端通过左前车轮垂向载荷传感器（15）固定安装在前车桥（13）上；右前悬架（17）的上端与车身（5）固连，右前悬架（17）的下端通过右前车轮垂向载荷传感器（16）固定安装在前车桥（13）上；车速传感器（11）固定安装在后车桥（12）的中部；左后车轮垂向载荷传感器（2）、质心传感单元（6）、右后车轮垂向载荷传感器（10）、车速传感器（11）、左前车轮垂向载荷传感器（15）、右前车轮垂向载荷传感器（16）均与计算单元（8）电连接。
2.一种汽车侧倾中心位置计算方法，其特征在于，质心传感单元（6）能够测量汽车质心处的汽车的侧向加速度、汽车的横摆角速度、汽车的侧倾角加速度及汽车的侧倾角度，车速传感器（11）能够测量汽车的行驶车速，左后车轮垂向载荷传感器（2）、右后车轮垂向载荷传感器（10）、左前车轮垂向载荷传感器（15）、右前车轮垂向载荷传感器（16）能够测量各车轮所受的垂向载荷，计算单元（8）根据公式
推求出汽车侧倾中心到地面的垂直距离h，存储并输出计算结果；计算单元（8）根据公式
推求出汽车侧倾中心到右侧车轮中心的水平距离T1，式中g为重力加速度，T为汽车两侧车轮的水平距离，M为整车质量，mL为簧载质量，H为整车质心到地面的垂直距离，F1为汽车右前车轮的垂直载荷，F2为汽车左前车轮的垂直载荷，F3为汽车右后车轮的垂直载荷，F4为汽车左后车轮的垂直载荷，ay为汽车的侧向加速度，ω为汽车的横摆角速度，为汽车的侧倾角，为汽车的侧倾角加速度，u为车速；F1、F2、F3和 F4分别由右前车轮垂向载荷传感器（16）、左前车轮垂向载荷传感器（15）、右后车轮垂向载荷传感器（10）和左后车轮垂向载荷传感器（2）反映，ay、ω、和由质心传感单元（6）反映，u由车速传感器（11）反映。
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