專利名稱：應(yīng)用螺旋理論預(yù)測車輛動態(tài)行為特征的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用螺旋理論預(yù)測車輛動態(tài)行為特征的方法。
背景技術(shù)：
準(zhǔn)確地預(yù)測車輛運動特征是非常困難的事情。但是，這些特征非常重要，可能會影響駕駛員的疲勞程度以及車輛的操作性能和穩(wěn)定性。
因此，當(dāng)開發(fā)一種新車時，要預(yù)先確定該車輛運動特征的設(shè)計目標(biāo)，并且車輛的整個幾何形狀要確定以達到預(yù)定的設(shè)計目標(biāo)。
如果在車輛開發(fā)之前沒有預(yù)測車輛的運動特征，則需要進行各種試驗，那么開發(fā)費用就大幅度增加，設(shè)計失敗的可能性也會增加。
因此，在車輛開發(fā)過程中，所采用的懸架系統(tǒng)被首先設(shè)計好，在制造實際車輛之前對懸架系統(tǒng)的性能進行估計。重復(fù)這一過程直到估計結(jié)果達到目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。然后制造出車輛，通過實際車輛試驗再次測試懸架系統(tǒng)的性能。
目前已經(jīng)設(shè)計出多種評估懸架系統(tǒng)性能的方法，這些方法廣泛應(yīng)用于車輛開發(fā)中。
然而，這些傳統(tǒng)的方法具有很多缺點，至今仍有許多問題沒有解決。
在傳統(tǒng)方法中，前懸架幾何形狀和后懸架幾何形狀被獨立設(shè)計，懸架性能通過調(diào)整前懸架系統(tǒng)和后懸架系統(tǒng)的校準(zhǔn)元件進行優(yōu)化。
但是，車輛的橫向擺動行為(roll behavior)受到前輪懸架和后輪懸架的相對變化的影響，因此通過分別估計前輪懸架和后輪懸架進行車輛的橫向擺動行為的優(yōu)化是很困難的。
因此，需要一種方法能夠通過同時估計前輪懸架和后輪懸架的變化來預(yù)測車輛的橫向擺動行為。
本發(fā)明背景中包括的信息只是為了加深對本發(fā)明背景的理解，并不作為承認或任何型式的建議該信息構(gòu)成該領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的現(xiàn)有技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是應(yīng)用由準(zhǔn)靜態(tài)分析和其變化率獲得的參數(shù)提供車輛的動態(tài)行為參數(shù)，因此可以預(yù)測駕駛安全系數(shù)。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，預(yù)測車輛懸架的動態(tài)行為參數(shù)的方法包括開發(fā)準(zhǔn)靜態(tài)分析的車輛模型；在轉(zhuǎn)彎狀態(tài)下執(zhí)行車輛模型的準(zhǔn)靜態(tài)分析，在該轉(zhuǎn)彎狀態(tài)下車輛模型上作用有一專門的橫向力；通過準(zhǔn)靜態(tài)分析確定車輛模型相對于地面的剛體位移的有限螺旋軸線；確定由有限螺旋軸線偏移形成的固定螺旋軸線表面；計算當(dāng)車輛模型在初始轉(zhuǎn)彎狀態(tài)下運動時，關(guān)于橫向力的螺旋參數(shù)的變化率；以及基于固定螺旋軸線表面和螺旋參數(shù)的變化率估計橫向擺動行為。
優(yōu)選地，車輛模型體通過一個彈簧連接到輪胎與地面的接觸面上，使得由垂直方向的載荷引起的輪胎變形可以被表述，其中輪胎與地面的接觸面設(shè)置為沒有垂直移動，并且沒有橫向的結(jié)構(gòu)約束力的情況下，作用在車輛模型上的橫向力保持平衡。
優(yōu)選地，通過在車輛模型的重心施加一個以預(yù)定速率增加的的橫向力，且給輪胎與地面的接觸面施加對應(yīng)的橫向力來實現(xiàn)橫向力的平衡。
優(yōu)選地，根據(jù)力的平衡，車輛模型在結(jié)構(gòu)上將向前/向后的方向約束住，以便于確定力矩平衡。
優(yōu)選地，前輪設(shè)置為被約束，后輪設(shè)置為承受向前/或向后運動，使得轉(zhuǎn)動行為過程中由輪胎與地面的接觸面向前/向后運動產(chǎn)生的軸距的變化可以被反映出來，其中輪胎與地面的接觸面的向前/向后運動是由前、后輪的幾何形狀引起的。
優(yōu)選地，在車輛的所有向前/向后的約束被去掉，并且在一個正弦近似函數(shù)獲得的值用作前輪位移約束條件的狀態(tài)下撞擊并回彈車輛時，前輪胎與地面的接觸面向前/向后的位移被測量。
優(yōu)選地，在準(zhǔn)靜態(tài)分析中，當(dāng)比較一組不同車輛模型的準(zhǔn)靜態(tài)分析的結(jié)果時，前輪外傾變化趨勢(camber change tendency)和車輪傾斜變化趨勢(toe change tendency)設(shè)置為模型間的一個相同的值，每一模型初始位置的橫向擺動中心都設(shè)置為相同的。
優(yōu)選地，在估計橫向擺動行為的步驟中，固定螺旋軸線與一個通過前輪中心并垂直于車輛行駛方向的表面相交的點作為前輪的橫向擺動中心。固定螺旋軸線與通過重心的表面相交的點作為重心的橫向擺動中心。固定螺旋軸線與穿過后輪中心的一個表面的相交的點作為后輪的橫向擺動中心，其中三點處橫向擺動中心的變化趨勢被估計。
又，優(yōu)選地，螺旋參數(shù)包括涉及車輛模型的重心的垂直偏移的一個第一位置參數(shù)、涉及車輛模型的重心的橫向偏移的一個第二位置參數(shù)、涉及車輛模型的縱向擺動運動(pitch motion)的第一方向參數(shù)、涉及車輛模型的左右擺動(yaw motion)的第二方向參數(shù)以及涉及轉(zhuǎn)向速度的縱向擺動參數(shù)。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方案中，預(yù)測車輛的動態(tài)行為參數(shù)的方法包括通過準(zhǔn)靜態(tài)車輛模型的分析確定固定螺旋軸線的螺旋參數(shù)和螺旋參數(shù)的變化率；基于已確定的螺旋參數(shù)和螺旋參數(shù)的變化率估計車輛的橫向擺動行為。
優(yōu)選地，所述的確定包括在準(zhǔn)靜態(tài)車輛模型的重心上施加以預(yù)定的速率增加的橫向力，在準(zhǔn)靜態(tài)車輛模型的每一輪胎與地面的接觸面上同時施加相應(yīng)的橫向力，使得橫向上的力和力矩保持平衡；基于準(zhǔn)靜態(tài)車輛模型相對于地面的運動確定固定螺旋軸線的螺旋參數(shù)及螺旋參數(shù)的變化率。
優(yōu)選地，螺旋參數(shù)包括涉及固定螺旋軸線的橫向位置的一個橫向位置參數(shù)，并且如果橫向位置參數(shù)的變化率值是負數(shù)，則車輛的重心被估計得偏低，如果橫向位置參數(shù)的變化率值是正數(shù)，則車輛的重心被估計得偏高。
優(yōu)選地，螺旋參數(shù)包括涉及固定螺旋軸線的垂直位置的一個垂直位置參數(shù)，并且估計如果垂直位置參數(shù)的變化率值為負數(shù)，車輛重心的橫向偏移和橫向擺動角將減少。
優(yōu)選地，螺旋參數(shù)包括螺旋軸線的單位矢量的一個橫向分量，并且估計如果橫向分量的變化率值是負值時，車體向前傾斜；如果橫向分量的變化率值是正值時，車體向后傾斜。
優(yōu)選地，螺旋參數(shù)包括螺旋軸線的單位矢量的一個垂直分量，并且基于垂直分量的變化率估計左右擺動行為。
優(yōu)選地，螺旋參數(shù)包括一個涉及車輛平移的一個縱向擺動參數(shù)，并且估計如果縱向擺動參數(shù)的變化率值是正值，則車輛沿螺旋軸線向前移動；如果縱向擺動參數(shù)的變化率值是負值，則車輛沿螺旋軸線向后移動。
更優(yōu)選地，準(zhǔn)靜態(tài)車輛模型包括一個車體，以及通過彈簧連接到車體上的與地面接觸的輪胎上的接觸面，其中輪胎與地面的接觸面被設(shè)置為在橫向上無約束。


附圖作為說明書的一部分，與說明書結(jié)合來例示本發(fā)明的實施方案，并用以說明本發(fā)明的原理，其中圖1顯示三維空間中的剛體運動；圖2為解釋車輛旋轉(zhuǎn)軸線參數(shù)的框圖；圖3用來解釋準(zhǔn)靜態(tài)車輛模型的一個固定螺旋軸線表面和移動螺旋軸線表面之間的關(guān)系；圖4是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，預(yù)測車輛橫向擺動行為方法的流程圖；圖5是準(zhǔn)靜態(tài)車輛模型的橫向結(jié)構(gòu)圖；圖6是準(zhǔn)靜態(tài)車輛模型的縱向結(jié)構(gòu)圖；圖7顯示根據(jù)準(zhǔn)靜態(tài)車輛模型中的前輪幾何形狀的左右擺動行為；圖8顯示準(zhǔn)靜態(tài)車輛模型中的固定螺旋軸線表面。
表1是說明應(yīng)用螺旋參數(shù)變化率預(yù)測車輛性能的概括表。
具體實施例方式
下面，將結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案。
圖1顯示了本發(fā)明的理論背景三維空間中的剛體運動由旋轉(zhuǎn)運動和平移組成。當(dāng)產(chǎn)生這兩種運動時，運動可以被定義為關(guān)于一個參考軸線的螺旋運動。采用這種螺旋運動分析剛體運動的方法通常被稱為螺旋理論。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的方法利用了螺旋理論。
螺旋運動的參考軸線可以被稱作有限螺旋軸線。如圖1所示，當(dāng)剛體M從位置p1移動到位置p1時，軸線SA是兩位置p1和p2的有限螺旋軸線。
剛體的任何運動可以被定義為螺旋軸線運動?？紤]到這一現(xiàn)象，如圖2所示，車輛的固定旋轉(zhuǎn)軸線參數(shù)由七個參數(shù)組成，其包括位置向量(x，y，z)的三個位置分量，單位方向矢量(ux，uy，uz)的三個方向分量，以及關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸線的一個偏移分量Spitch。
位置參數(shù)x可以為旋轉(zhuǎn)軸線上的任何值，在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，其可以作為對應(yīng)車輛重心的一個坐標(biāo)值。方向參數(shù)ux可以由函數(shù)uy和uz表示如下ux=±1-(uy2+uz2).]]>因此，旋轉(zhuǎn)軸線的特征可以由五個參數(shù)y，z，uy，uz和Spitch知道。
車體的橫向擺動行為由包括前懸架幾何形狀和后懸架幾何形狀的整個幾何形狀確定的螺旋軸線運動確定。這包括基于力的橫向擺動中心和基于幾何形狀的橫向擺動中心。
當(dāng)剛體運動時，由一組連續(xù)螺旋軸線形成的表面被定義為固定螺旋軸線表面2。在固定螺旋軸線表面上作純滾動的剛體的表面被定義為移動螺旋軸線表面4。換句話說，固定螺旋軸線表面是一個由瞬時螺旋軸線軌跡形成的表面。因此，如圖3所示，車輛的橫向擺動運動由移動螺旋軸線表面4的運動表示，移動螺旋軸線表面4代表車輛剛體在固定螺旋軸線表面上作沒有滑動的純滾動。
因此，車輛的橫向擺動特征能夠很容易通過固定螺旋軸線表面4的形狀來預(yù)測。
應(yīng)用上述特征，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的預(yù)測車輛橫向擺動行為的方法示于圖4中。
首先，一個準(zhǔn)靜態(tài)車輛模型被制造出來(步驟S100)，并在給車輛施加橫向力的轉(zhuǎn)向狀態(tài)下進行準(zhǔn)靜態(tài)分析(步驟S110)。接著，根據(jù)相對地面的剛體位移，有限螺旋軸線被確定(步驟S120)。
然后在步驟S130顯現(xiàn)有限螺旋軸線的變化。在步驟S140螺旋參數(shù)變化率被計算出。在步驟S150，通過將有限螺旋軸線的變化形狀和實際車輛中獲得的螺旋參數(shù)的螺旋參數(shù)變化率相比，估計出初始性能。
在步驟S100，盡管能夠根據(jù)設(shè)計的車輛對車輛模型進行改動，不過下面將解釋三種懸架系統(tǒng)的例示性型式。
模型 前懸掛后懸掛1 MacPherson支撐型式雙V形架型式(MacPherson strut type) (Double wishbone type)2 雙V形架型式 雙V形架型式3 雙V形架型式 MacPherson支撐型式如圖5和圖6所示，車輛模型被制造出來用于準(zhǔn)靜態(tài)分析。
更具體的，在準(zhǔn)靜態(tài)模型100中，轉(zhuǎn)向節(jié)103通過一個輪胎彈簧107連到一個接觸面109上，以實現(xiàn)由垂向載荷產(chǎn)生的輪胎變形。而且，不像接觸面109和地面之間的銷式連接器，在接觸面109和地面之間沒有設(shè)計機械約束。
當(dāng)專門水平的橫向力作用在準(zhǔn)靜態(tài)模型100的重心時，分別作用在四個車輪上的橫向力能夠通過力平衡方程和力矩平衡方程來確定。
通過兩個平衡方程，可以知道前輪和后輪之間的橫向力分布，但無法知道左車輪和右車輪之間的橫向力分布。因此，優(yōu)選地，應(yīng)用輪胎的特征將左車輪和右車輪之間的橫向力分布確定為作用于輪胎的垂向載荷的函數(shù)。比如，左車輪和右車輪之間的橫向力分布可以應(yīng)用關(guān)于垂向載荷和橫向偏離角的橫向力特征來計算。
如圖5和圖6所示，為了了解在車輛轉(zhuǎn)向時發(fā)生的橫向擺動運動，在準(zhǔn)靜態(tài)車輛模型的重心施加橫向力FYGC，并且由上述方式確定的相應(yīng)的反橫向力施加給接觸面，使得能夠?qū)崿F(xiàn)橫向力平衡。在這種設(shè)置下，因為在接觸面和地面之間不存在橫向結(jié)構(gòu)約束，伴隨橫向擺動運動的由撞擊或回彈產(chǎn)生的輪距變化可以在車輛運動中反映出來。
如果作用于左車輪和右車輪的橫向力施加在距地面相同的高度，則可以達到力矩平衡。然而，在具有與實際車輛相同的懸架幾何形狀的準(zhǔn)靜態(tài)車輛模型中，左車輪和右車輪承受撞擊和回彈運動，使得橫向力作用點的高度可能不同。因此，不能保持力矩的平衡。
為了避免不期望的左右擺動，其可能發(fā)生在力矩不平衡的狀態(tài)下，至少在橫向方向或縱向方向上需要一個運動約束。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，因為在存在力平衡的橫向上加附加約束是不可能的，所以在縱向上施加結(jié)構(gòu)約束。
由車輪的撞擊和回彈產(chǎn)生的接觸面的縱向移動關(guān)相對前后車輪的幾何形狀發(fā)生，并且這種移動在橫向擺動運動中產(chǎn)生車輪軸距的變化。為了反映出這種車輪輪距的變化進行分析，只將前輪約束，后輪被設(shè)置為承受向前和向后移動。
然而，如果前輪通過結(jié)構(gòu)約束固定，如圖7所示，左右擺動行為可以發(fā)生，其為前輪幾何形狀的結(jié)果。為了預(yù)防這種左右擺動行為，優(yōu)選地，成比例的向前/向后運動被作為約束條件。
為了設(shè)置縱向(向前和向后)移動，當(dāng)車輛模型在前輪和后輪的所有縱向約束被去除的情況下被撞擊和反彈時，前輪的接觸面的縱向位移被測量。在橫向擺動行為分析中，通過測量位移的正弦函數(shù)的近似得到的值被用作前輪的位移約束。
在這種方法中，前輪的縱向被結(jié)構(gòu)約束，因此避免出現(xiàn)由橫向力矩的不平衡引起的左右擺動行為。并且，在分析中可以考慮由前后車輪的幾何形狀的變化引起的車輪軸距的變化。
然后，根據(jù)步驟S110，應(yīng)用分析程序?qū)?zhǔn)靜態(tài)車輛模型進行準(zhǔn)靜態(tài)分析。在本發(fā)明的一個實施方案中，優(yōu)選地，ADAMS[12]被用作分析程序。通過計算利用子程序中的ADAMS[12]提供的位置和姿態(tài)信息，可以得到用于整車的橫向擺動行為的有限螺旋軸線。
為了通過不同于每一模型的橫向擺動行為的參數(shù)來避免分析結(jié)果的混淆，優(yōu)選地，作為基本懸架性能參數(shù)的前輪外傾變化趨勢(camberchange tendency)和車輪傾斜變化趨勢(toe change tendency)，被設(shè)置近似在-50mm(回彈)到50mm(撞擊)的范圍內(nèi)，這作為一個大致的范圍。并且，每一模型的初始位置的橫向擺動中心的高度設(shè)置成相同的。
為了觀察在步驟S110得到的有限螺旋軸線的偏移，有限螺旋軸線與過前輪中心且垂直于車輛行駛方向的表面相交的點，有限螺旋軸線與過車輛重心的表面相交的點，有限螺旋軸線與過后輪中心的表面相交的點被確定。通過分別將這些點認為是前輪的橫向擺動中心、重心和后輪的橫向擺動中心，橫向擺動中心的變化趨勢被測出。
參照圖8和表1，橫向擺動性能可以被估計如下。圖8(A)，(B)，和(C)是0.5G的橫向力的狀態(tài)下螺旋軸線表面的示意圖。表1是應(yīng)用螺旋參數(shù)變化率預(yù)測車輛性能的表。
如圖8中的(A)圖所示，在車輛模型1(前懸架是一個MacPherson支撐型懸架，后懸架是一個雙V形架型懸架)，在轉(zhuǎn)彎時，前輪的橫向擺動中心大幅度向內(nèi)下方偏移，而后輪的橫向擺動中心則向外偏移。但是，車輛模型3在轉(zhuǎn)彎時，后輪的橫向擺動中心大幅度向內(nèi)下方偏移，而前輪的橫向擺動中心則向外偏移。也就是說，車輛模型1和3的螺旋軸線向相反的方向偏移。
橫向擺動中心的橫向變化涉及重心的垂直位移。因此，在模型1中，根據(jù)圖8(A)，可以估計前輪的重心更低(降低)，后輪的重心升高(提高)。
根據(jù)圖8(B)和(C)，可以估計模型2的前后輪的重心都降低，而模型3中前輪重心升高，后輪重心降低。
因為前后輪的重心的垂直位移涉及車體的縱向擺動運動，可以估計模型1向前傾斜，車輛模型2向后傾斜。
如表1所示的螺旋參數(shù)的變化率和圖8的螺旋軸線中表述的螺旋參數(shù)的變化趨勢一起被作為車輛橫向擺動運動的標(biāo)準(zhǔn)。
y，z和spitch的變化率的單位是mm/G，uy和uz的單位是1/G。但是，根據(jù)輸入條件，分母可以變?yōu)榱?Kgf)、橫向擺動角(度)和時間(秒)等。
更具體地，模型1的螺旋參數(shù)y的變化率是-385，模型2的螺旋參數(shù)y的變化率是215，模型3的螺旋參數(shù)y的變化率是53。
螺旋參數(shù)y的變化率是負值表示當(dāng)橫向力作用在車輛模型上時，螺旋參數(shù)y向內(nèi)偏移，而螺旋參數(shù)y的變化率為正值時表示當(dāng)橫向力作用在車輛模型上時，螺旋參數(shù)y向外偏移。
也就是說，模型1在轉(zhuǎn)彎時，螺旋參數(shù)y向內(nèi)偏移，而模型2和3轉(zhuǎn)彎時，螺旋參數(shù)則向外偏移。
并且，可以知道模型2的螺旋參數(shù)的變化率大略是模型3的相應(yīng)量的4倍，因此模型2的螺旋參數(shù)y在方向上的偏移量大于模型3的偏移量。
對模型1，其螺旋參數(shù)z的變化率是-9.17，對模型2，其螺旋參數(shù)z的變化率是2.25，對模型3，其螺旋參數(shù)z的變化率是-0.14。螺旋參數(shù)z的變化率是負值表示螺旋參數(shù)z向下偏移，是正值表示螺旋參數(shù)z向上偏移。
因此，模型2向上移動，模型1和模型3向下移動。還顯示出模型1向下移動幅度比模型3的向下移動幅度大。
螺旋參數(shù)的變化率uy對模型1是-0.25，對模型2是0.028，對模型3是0.042。螺旋參數(shù)的變化率uy是負值表示uy相對于車輛的垂直軸線向內(nèi)移動。相反地，螺旋參數(shù)的變化率uy是正值表示uy向外移動。因此，模型1在轉(zhuǎn)彎時向內(nèi)移動，而模型2和模型3在轉(zhuǎn)彎時向外移動。
當(dāng)比較變化率的數(shù)量時，模型1的螺旋參數(shù)的變化率uy的數(shù)量比模型2和模型3的相應(yīng)量大得多，并且模型3的相應(yīng)量大約是模型2的相應(yīng)量的兩倍。
螺旋參數(shù)的變化率uz對模型1是-0.0038，對模型2是0.0003，對模型3是0.00057。螺旋參數(shù)的變化率uz是負值表示車輛模型相對于車輛模型的橫向軸線向前翻轉(zhuǎn)，螺旋參數(shù)的變化率uz是正值表示車輛模型相對于車輛模型的橫向軸線向后翻轉(zhuǎn)。因此，模型1具有向前翻轉(zhuǎn)趨勢，而模型2和模型3具有向后翻轉(zhuǎn)趨勢。
模型1的螺旋參數(shù)的變化率uz的量比模型2和模型3的螺旋參數(shù)的變化率uz的相應(yīng)量大許多。模型3的螺旋參數(shù)的變化率uz的量是模型2的相應(yīng)量的2倍或3倍。因此，可以估計模型1在轉(zhuǎn)彎時有向前翻轉(zhuǎn)的趨勢。
螺旋軸線表面可以受到其它車輛運行參數(shù)的影響，所以，如果必要，最后的性能評估可能在考慮這些車輛運行參數(shù)的情況下進行。
車輛運行參數(shù)可以包括車輛載荷的增加或減少、駕駛輸入、隨變特性、垂直運動過程的車輪傾斜變化和橫向擺動剛度。
車輛運行參數(shù)對螺旋軸線表面的影響可以被測量出來。由車輛載荷的增加或減少確定的螺旋軸線表面的變化具有恒定的趨勢，因此有可能通過在正常運行范圍實現(xiàn)理想的螺旋軸線表面來實現(xiàn)橫向擺動幾何形狀的優(yōu)化設(shè)計。
并且，可以知道，盡管有由橡膠套筒等引起的隨變特性的變化、車輪傾斜幾何形狀的變化、駕駛輸入，螺旋軸線表面的形狀仍然被保持住。這說明螺旋軸線表面的形狀不受轉(zhuǎn)向設(shè)計參數(shù)的影響。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，一個新的幾何形狀設(shè)計參數(shù)(有限螺旋軸線參數(shù))被開發(fā)出來，其包括前輪幾何形狀和后輪幾何形狀。并且，可以應(yīng)用通過對一個復(fù)雜模型的準(zhǔn)靜態(tài)分析而不是動態(tài)分析獲得的參數(shù)的特性和變化率來估計操縱性能和懸架系統(tǒng)的穩(wěn)定性能。因此，設(shè)計車輛懸架系統(tǒng)的時間和費用可以大大減少。
盡管上面已經(jīng)詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，可以很清楚地理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員基于本發(fā)明所作的各種修改和/或變更仍然屬于由所附的權(quán)利要求書所劃定的本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)。
在說明書和權(quán)利要求書中，除非明確說明，“包含”或“變型”被理解為包括(inclusion)所說的內(nèi)容，但并不排除(exclusion)其它內(nèi)容。
表1
權(quán)利要求
1.一種用于預(yù)測車輛動態(tài)行為特征的方法，其特征在于包括開發(fā)一個用于準(zhǔn)靜態(tài)分析的車輛模型；在作用有專門的橫向力的轉(zhuǎn)彎狀態(tài)下作車輛模型的準(zhǔn)靜態(tài)分析；通過準(zhǔn)靜態(tài)分析，根據(jù)車輛模型相對地面的剛體位移確定有限螺旋軸線；確定通過有限螺旋軸線的偏移而形成的固定螺旋軸線表面；計算當(dāng)車輛模型在初始轉(zhuǎn)彎狀態(tài)下運動時螺旋參數(shù)相對于橫向力的變化率；以及估計基于固定螺旋軸線表面和螺旋參數(shù)變化率的橫向擺動行為。
2.如權(quán)利要求1所述的預(yù)測動態(tài)行為特征的方法，其特征在于，車輛模型的車體通過一個彈簧連在一個接觸面上，這樣，可以表示由垂直載荷引起的輪胎位移，其中接觸面被設(shè)置為沒有垂直位移，在橫向上沒有結(jié)構(gòu)約束的條件下，存在作用于車輛模型上的橫向力的平衡。
3.如權(quán)利要求2所述的預(yù)測動態(tài)行為特征的方法，其特征在于，通過在車輛重心上施加以預(yù)定的比例增加的橫向力，以及在接觸面上施加相應(yīng)的橫向力來實現(xiàn)橫向力的平衡。
4.如權(quán)利要求1所述的預(yù)測動態(tài)行為特征的方法，其特征在于，車輛模型的向前/向后方向被結(jié)構(gòu)約束，以助于根據(jù)力的平衡確定力矩的平衡。
5.如權(quán)利要求2所述的預(yù)測動態(tài)行為特征的方法，其特征在于，前輪被設(shè)置為受約束，后輪被設(shè)置為承受向前/向后運動，使得在橫向擺動行為過程中，由前后輪的幾何形狀引起的接觸面的向前/向后運動引起輪距的變化，這種變化可以在分析中被反映出來。
6.如權(quán)利要求5所述的預(yù)測動態(tài)行為特征的方法，其特征在于，當(dāng)去除所有向前/向后約束的狀態(tài)下撞擊和回彈車輛時，測量前接觸面的向前/向后位移，由正弦函數(shù)近似得到的值被用作前輪位移約束條件。
7.如權(quán)利要求1所述的預(yù)測動態(tài)行為特征的方法，其特征在于，在準(zhǔn)靜態(tài)分析中，當(dāng)比較不同車輛模型的準(zhǔn)靜態(tài)分析中的一組結(jié)果時，前輪外傾變化趨勢和車輪傾斜變化趨勢被設(shè)置為各模型間的一個相同值，初始位置的橫向擺動中心被設(shè)置為每一模型都相同。
8.如權(quán)利要求1所述的預(yù)測動態(tài)行為特征的方法，其特征在于，在估計橫向擺動行為的步驟中，固定螺旋軸線穿過一個通過前輪中心且垂直于車輛行駛方向的表面而形成的點作為前輪的橫向擺動中心，固定螺旋軸線穿過一個通過重心的表面而形成的點作為重心的橫向擺動中心，固定螺旋軸線穿過一個通過后輪中心的表面而形成的點作為后輪的橫向擺動中心，其中三點處的橫向擺動中心的變化趨勢被估計。
9.如權(quán)利要求1所述的預(yù)測動態(tài)行為特征的方法，其特征在于，螺旋參數(shù)包括一個涉及車輛模型的重心的垂直偏移的第一位置參數(shù)，涉及車輛模型的重心的橫向偏移的第二位置參數(shù)，涉及車輛模型的縱向擺動運動的第一方向參數(shù)，涉及車輛模型的左右擺動的第二方向參數(shù)，以及涉及轉(zhuǎn)向速度的左右擺動參數(shù)。
10.一種預(yù)測車輛動態(tài)行為特征的方法，其特征在于包括通過分析準(zhǔn)靜態(tài)車輛模型確定固定螺旋軸線的螺旋參數(shù)的變化率和螺旋參數(shù)；以及根據(jù)確定的螺旋參數(shù)變化率和螺旋參數(shù)估計車輛橫向擺動行為。
11.如權(quán)利要求10所述的預(yù)測動態(tài)行為特征的方法，其特征在于所述的確定包括在準(zhǔn)靜態(tài)車輛模型的重心上施加以預(yù)定的比率增加的橫向力，同時在準(zhǔn)靜態(tài)車輛模型的每一接觸面上施加相應(yīng)的橫向力，使得橫向上的力和力矩保持平衡；以及基于準(zhǔn)靜態(tài)車輛模型相對于地面的運動確定固定螺旋軸線的螺旋參數(shù)的變化率和螺旋參數(shù)。
12.如權(quán)利要求10所述的預(yù)測動態(tài)行為特征的方法，其特征在于，螺旋參數(shù)包括一個涉及固定螺旋軸線的橫向位置的橫向位置參數(shù)，以及在估計橫向擺動行為的步驟中，如果橫向位置參數(shù)的變化率值是負值，車輛的重心會降低，如果橫向位置參數(shù)的變化率值是正值，車輛的重心會升高。
13.如權(quán)利要求10所述的預(yù)測動態(tài)行為特征的方法，其特征在于，螺旋參數(shù)包括一個涉及固定螺旋軸線的垂直位置的垂直位置參數(shù)，以及在估計橫向擺動行為的步驟中，可以估計如果垂直位置參數(shù)的變化率值是負值，車輛的重心的橫向偏移和橫向擺動角減小。
14.如權(quán)利要求10所述的預(yù)測動態(tài)行為特征的方法，其特征在于，螺旋參數(shù)包括螺旋軸線的單位向量的橫向分量，以及在估計橫向擺動行為的步驟中，可以估計如果橫向分量的變化率值是負值，車體向前傾斜；如果橫向分量的變化率值是正值，車體向后傾斜。
15.如權(quán)利要求10所述的預(yù)測動態(tài)行為特征的方法，其特征在于，螺旋參數(shù)包括螺旋軸線的單位向量的垂直分量，以及在估計橫向擺動行為的步驟中，基于垂直分量的變化率可以估計左右擺動行為。
16.如權(quán)利要求10所述的預(yù)測動態(tài)行為特征的方法，其特征在于，螺旋參數(shù)包括一個涉及車輛平移的縱向擺動參數(shù)，以及在估計橫向擺動行為的步驟中，可以估計如果縱向擺動參數(shù)的變化率值是正值，車輛沿螺旋軸線向前運動；如果縱向擺動參數(shù)的變化率值是負值，車輛沿螺旋軸線向后運動。
17.如權(quán)利要求10所述的預(yù)測動態(tài)行為特征的方法，其特征在于，準(zhǔn)靜態(tài)車輛模型包括一個車體，一個通過彈簧連到車體上的接觸面，接觸面設(shè)置為在橫向上無結(jié)構(gòu)約束。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種預(yù)測車輛動態(tài)行為特征的方法，其包括開發(fā)用于準(zhǔn)靜態(tài)分析的車輛模型；進行車輛在轉(zhuǎn)彎狀態(tài)下受專門的橫向力作用時的準(zhǔn)靜態(tài)分析；通過準(zhǔn)靜態(tài)分析，基于車輛模型關(guān)于地面的剛體位移確定有限螺旋軸線；確定由有限螺旋軸線的偏移形成的固定螺旋軸線表面；計算車輛模型在初始轉(zhuǎn)彎狀態(tài)下的行為中，相應(yīng)于橫向力的螺旋參數(shù)的變化率；基于固定螺旋軸線表面和螺旋參數(shù)的變化率估計橫向擺動行為。
文檔編號G01M17/06GK1482013SQ0312384
公開日2004年3月17日 申請日期2003年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月8日
發(fā)明者李彥求 申請人:現(xiàn)代自動車株式會社