[发明专利]一种汽车转向减振器最佳阻尼工作特性的标定方法

摘要

本发明公开了一种汽车转向减振器最佳阻尼工作特性的标定方法，其特征是以车速与行驶加速度为变量，以车辆设计时的最大转向手力为约束，以转向减振器最小阻尼为控制目标，通过计算获得在当前车速以及行驶加速度的条件下的最佳减振器阻尼，实际应用中，通过传感器测得当前的车速与行驶加速度，根据本发明所述方法标定的减振器阻尼工作特性为标准，利用执行机构实时调整阻尼大小至最佳状态。本发明在确保汽车具有良好转向轻便性的同时，能有效抑制转向轮摆振，提高汽车行驶安全性。

主权项

一种汽车转向减振器最佳阻尼工作特性的标定方法，其特征是：以车速V与行驶加速度a为变量，以车辆设计时的最大转向手力Fmax为约束，以转向减振器最小阻尼为控制目标，通过计算获得在车速V以及行驶加速度a的条件下的最佳减振器阻尼；所述标定方法按如下过程进行：步骤a、由式(1)、式(2)和式(3)明确车速V、车辆的行驶加速度a与转向轮摆振响应之间的关系：I1θ··1+(c1+c2+c4+cr)θ·1+(k1+k2)θ1-(c1+cr)θ·2-k1θ2+I2vRψ·-[L2k5l(γ-f)+k4R2γ]ψ+T1(Rγ+β)=0---(1)]]>I1θ··2+(c1+c4+cr)θ·2+k1θ2-(c1+cr)θ·1-k1θ1+I2vRψ·-[L2k5l(γ-f)+k4R2γ]ψ+T2(Rγ+β)=0---(2)]]>I3ψ··+c3ψ·+[k3+L22k5+2k4R2]ψ-I2vRθ·1-I2vRθ·2-T1R-T2R=0---(3)]]>式(1)、式(2)和式(3)中T1和T2分别由如下式(4)和式(5)表征：T1=uy(Ghb+mahghl)(1-exp(-kytan(α1)uyFz-E(kytan(α1)uyFz)2-(E2+112)(kytan(α1)uyFz)3))---(4)]]>T2=uy(Ghb+mahghl)(1-exp(-kytan(α2)uyFz-E(kytan(α2)uyFz)2-(E2+112)(kytan(α2)uyFz)3))---(5)]]>其中：θ1和θ2分别为左转向轮和右转向轮绕各自主销转动的自由度；ψ为前桥侧摆自由度；T1和T2分别是左转向轮和右转向轮的动态侧偏力；α1和α2分别是左转向轮和右转向轮的动态侧偏角；I1为左前轮和右前轮绕各自主销轴线的转动惯量；I2为左前轮和右前轮绕其本身旋转轴线的转动惯量；I3为前桥侧偏绕其侧偏轴的转动惯量；k1为换算到主销的横拉杆刚度；k2为换算到主销的转向机构刚度；k3为换算到前桥侧摆中心的悬架当量角刚度；k4为前轮轮胎的侧向刚度；k5为前轮轮胎的垂直刚度；c1为换算到主销的横拉杆阻尼系数；c2为换算到主销的转向机构阻尼系数；c3为换算到前桥侧摆中心的悬架阻尼系数；c4为左前轮和右前轮绕各自主销转动的阻尼系数；cr为转向减振器阻尼系数；γ为前轮主销后倾角；β为前轮轮胎拖距；R为前轮轮胎滚动半径；L为前轮距；f为前轮轮胎滚动阻力系数；l为主销延长线与地面交点到车轮纵向对称面的垂直距离；m为汽车质量；hb为汽车质心至后轴中心线的距离；hg为汽车质心高度；hl为汽车轴距；E为前轮轮胎侧偏曲率因子；uy为前轮轮胎侧向摩擦系数；ky为前轮轮胎侧偏刚度；步骤b、按式(6)计算获得摆振系统当量阻尼比其中：x1和x2为左转向轮绕其主销转动的自由度θ1在时域响应下的两个连续峰值，θ1由步骤a计算求得；步骤c、按式(7)计算获得由转向减振器阻尼所带来的转向盘手力增量Fadd；其中：iw为转向系角传动比，ds为转向盘直径，θs为转向盘角速度；步骤d、给定一系列转向减振器阻尼系数cr，通过步骤a到步骤c分别计算出不同转向减振器阻尼系数cr下的摆振系统当量阻尼比以及转向盘手力增量Fadd；将摆振系统的当量阻尼比与临界阻尼比进行比较，并将转向盘手力增量Fadd与车辆设计时的最大转向手力Fmax进行比较；同时满足以下条件A和条件B的最小减振器阻尼crmin即为车速V以及行驶加速度a的条件下的最佳阻尼：条件A：当量阻尼比大于临界阻尼比条件B：转向盘手力增量Fadd小于车辆设计时的最大转向手力Fmax；步骤e、改变车速V与行驶加速度a，重复步骤a到步骤d，得到不同车速和不同的加速度条件下的最佳阻尼，由此获得不同工况下的转向减振器最佳阻尼匹配特性。