一种汽车侧翻稳定性分析方法技术

本发明专利技术公开一种汽车侧翻稳定性分析方法。通过对车辆进行操纵极限工况测试，记录各轮胎垂向力Fz和轮心离地高度H随试验时间T的变化。获取轮胎垂向力首次出现零值时的轮心临界离地高度H0，以及整个测试过程中的轮胎轮心高度最大峰值Hmax，则可计算出轮胎在工况测试中的最大离地间隙△H。然后根据车辆在测试中的各轮胎离地间隙值的大小综合对汽车的侧翻稳定性进行分析评价。本发明专利技术利用轮胎离地间隙值直接反映出车辆的侧倾姿态，使侧翻稳定性分析评价简单可靠，可以广泛运用在汽车产品各开发阶段对车辆的稳定性评价中。

An analysis method of vehicle rollover stability

【技术实现步骤摘要】
一种汽车侧翻稳定性分析方法
本专利技术属于汽车底盘
，具体涉及一种汽车侧翻稳定性分析方法。
技术介绍
汽车侧翻事故引发的后果往往极为严重，而在实际行驶中多种因素都可能导致车辆发生侧翻，如高速过弯、载荷质心过高、急打方向盘等。故汽车在各种极限工况下的抗侧翻稳定性是底盘设计中重要的环节之一。在产品开发前期，通常采用CAE（ComputerAidedEngineering计算机辅助工程）对侧翻稳定性进行评价分析，如比较各种悬架方案、整车质心等对侧翻稳定性影响，以及与标杆车的操控稳定性比较；在产品开发后期样车制造完毕后，则通过一系列的极限工况样车试验来进一步分析评价车辆的抗侧翻性能。无论那种阶段都涉及到汽车侧翻稳定性的分析方法。目前对侧翻的分析方法有基于侧向加速度或横摆角比较法，如专利CN104553992公开的利用左右轮速差而得到车辆的转向角，再与车辆静态侧翻侧向加速度下得到的车辆转向角进行比较。这类分析方法使用的都是间接量（静态侧向加速度值或静态侧向加速度推算的其它特征值）去评价车辆的侧倾状态，对于车辆动态极限工况存在一定的适用性误差。还有一种如专利CN105292121公开的利用各轮胎力计算得到的力坐标向量，代入到测试者主观评价的车辆稳定性和轮胎力坐标向量的转换函数进行比较。该方法中的稳定性函数的建立很大程度依赖测试者的经验判断，且较为复杂不宜推广。车辆在进行操纵极限工况测试时，伴随侧翻的趋势将经常出现一个轮胎或同侧多个轮胎离地的现象，而上述侧翻稳定性分析方法对车辆行驶中发生轮胎离地的情况并不适用。>
技术实现思路
本专利技术为解决现有技术存在的上述问题，提出一种汽车侧翻稳定性分析方法，该方法对车辆侧翻过程中的轮胎离地现象的特征直接进行评价，准确可靠，并适用于各类极限工况的车辆稳定性评价。为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种汽车侧翻稳定性分析方法，包括如下步骤：步骤S1：对汽车进行一系列的操纵极限工况试验，记录试验时间T，各轮胎垂向受力Fz变化，以及各轮胎轮心距离地面的高度H变化；步骤S2：随着车辆在转向行驶中，车身不断倾斜，一侧车身不断抬高，某处轮胎垂向受力Fz随之减小，当Fz减小到零时，说明该轮胎已没有受到地面的支撑，记录轮胎垂向力Fz首次出现零值的时刻T0，则该时刻的轮心高度H0为轮胎即将产生离地现象的临界高度；步骤S3：随着车身的倾斜，对于每个轮胎而言，其轮心离地高度必定会在某时刻产生峰值Hmax，则轮心高度差△H=Hmax-H0即为轮胎在测试中的最大离地间隙，并由此求出每个产生离地现象轮胎的最大离地间隙；步骤S4：以时间为纵轴制作轮胎垂向力曲线，从轮胎垂向力值曲线可推断出车辆在测试中共有几个轮胎出现了离地的现象，并依次按前述步骤求出这些轮胎的最大离地间隙，找出各轮胎最大离地间隙的最高值△Hmax，并计算同一时刻其它轮胎的离地间隙值，然后利用离地间隙数组[△Hmax,△Hi…]综合对车辆的稳定性进行评价；汽车发生侧翻事件的特征之一就是轮胎首先产生离地现象。伴随着车辆的不断侧倾，一侧轮胎的离地间隙越来越大，轮胎离地间隙超过一定值后车辆失稳导致侧翻。显然，对于同一类型的车辆而言，进行标准极限工况测试而得到各轮胎离地间隙值即可表征车辆的侧翻稳定性。离地间隙越大，同时产生离地现象的轮胎数越多，说明车辆的抗侧翻稳定性越差，以此横向对比车辆的侧翻稳定性。在进行操纵极限工况的测试时，可对车辆安装防侧倾杆的保护装置，可以安全的测出车辆临界侧翻时的离地间隙△Hr，从而积累不同车型在标准工况的相关侧翻性能数据。将本专利技术方法所得的最大离地间隙△Hmax与k*△Hr进行比较，可作为车辆稳定性是否合格的评价标准，其中k为安全系数。车辆在极限工况中，轮胎离地现象通常只发生在车身侧倾较高的一侧。对于常见的四轮车辆，通常会出现同侧的一个或两个轮胎离地现象。在两车△Hmax近似的情况下，应比较同一时刻其它轮胎的离地间隙情况，从而综合评价车辆的侧翻稳定性。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、利用轮胎离地间隙值直接反映出车辆的侧倾姿态，稳定性分析评价准确可靠；2、通过标准极限工况测试，将汽车侧翻稳定性用具体值量化，可建立车辆的侧翻稳定性评价体系，可系统的对车辆稳定性进行评价；3、数据处理步骤可通过计算机编程自动化实现，分析方法简单快速。附图说明图1是本专利技术分析汽车侧翻稳定性方法的流程图。图2是车辆侧倾时轮胎垂向力与轮心高度的变化关系图。图3是本专利技术实施例中车辆轮胎垂向力和轮心高度的数据处理图。具体实施方式以下结合附图和具体的实施例对本专利技术作进一步介绍。本专利技术的侧翻稳定性分析方法适用于多数具有刚性车身或车架结构的中小型车辆，尤其适用于常见的四轮汽车，如本实施例中的目标车辆。本实施例为了在产品开发前期对汽车底盘稳定性进行评价，需在虚拟样车环境进行侧翻稳定性分析。车辆的轮胎垂向力和轮心高度数据可以通过动力学CAE软件获取。在实车测试中，可以通过安装在车轮上的力传感器和激光传感器获取数据。如图1所示为本专利技术的侧翻稳定性分析方法流程图，包括如下步骤：步骤S1：首先对目标车辆进行操纵极限工况试验。常用的考察车辆极限操纵的工况试验有麋鹿测试、钩形变道测试等。本实施例使用钩形变道测试，在测试过程中记录试验时间T，各轮胎垂向受力Fz，和轮心距离地面的高度H的变化；步骤S2：如图2所示，对车辆侧倾时左右轮胎垂向力和轮心高度的变化关系进行分析。观测各轮胎垂向力的变化，本实施例中只有右前轮的轮胎力出现了一段时间的零值，记录该轮胎垂向力Fz首次出现零值的时刻T0，则此时轮胎即将产生离地现象，通过轮心高度变化曲线可以获得临界离地高度H0；步骤S3：如图3所示，在轮心高度变化曲线中，找出整个测试过程中的最大峰值Hmax，则高度差△H=Hmax-H0即为测试过程中该轮胎的最大离地间隙；步骤S4：根据各轮胎的最大离地间隙综合对车辆的侧翻稳定性进行评价。本实施例中，车辆在整个测试过程中只有右前轮发生了离地现象，且最大离地间隙为36mm，则离地间隙数组记为[36,0]，可依此比较不同悬架方案对整车侧翻性能的影响。在产品开发前期，可以通过动力学虚拟样车实施本侧翻稳定性分析方法，为零部件开发选型和悬架方案提供参考。在样车测试阶段，可在车轮上安装相关传感器，将所测量的数据按本方法处理后，即可分析评价车辆的侧翻稳定性，并与其它竞品车型比较，为底盘调校提供参考。在最终的汽车产品中，也可以通过对车辆加装传感器并利用计算机处理传感器数据，按本专利技术方法对车轮离地状态进行实时监控，从而对驾驶员进行侧翻预警提醒。本文所描述的具体实施例仅是对本专利技术的核心思想作举例说明。在不脱离本专利技术构思的前提下，本专利技术所属
的技术人员可以对所描述的具体实施方式和应用范围做变形改进或等同替换，但均应包括在本专利技术的专利保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种汽车侧翻稳定性分析方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：/n步骤S1：对汽车进行一系列的操纵极限工况测试，记录试验时间T，各轮胎垂向力Fz变化，轮胎轮心距离地面的高度H变化；/n步骤S2：记录每个轮胎垂向力Fz首次出现零值的时刻T0，则该时刻的轮心距离地面高度H0为该轮胎即将产生离地现象的临界高度；/n步骤S3：轮心离地高度在某时刻产生峰值Hmax，则高度差△H= Hmax - H0即为产生离地现象的轮胎在工况测试中的最大离地间隙，并由此求出每个产生离地现象轮胎的最大离地间隙；/n步骤S4：以时间为纵轴制作轮胎垂向力曲线，从垂向力曲线可推断出在测试中共有几个轮胎出现了离地的现象，依次按前述步骤求出最大离地间隙，并找出其中最大值△Hmax，并计算同一时刻其它轮胎的离地间隙，然后利用离地间隙数组[△Hmax, △Hi…] 综合对车辆的稳定性进行评价；离地间隙越大，同时产生离地现象的轮胎数越多，说明车辆的抗侧翻稳定性越差。/n

【技术特征摘要】
1.一种汽车侧翻稳定性分析方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤S1：对汽车进行一系列的操纵极限工况测试，记录试验时间T，各轮胎垂向力Fz变化，轮胎轮心距离地面的高度H变化；
步骤S2：记录每个轮胎垂向力Fz首次出现零值的时刻T0，则该时刻的轮心距离地面高度H0为该轮胎即将产生离地现象的临界高度；
步骤S3：轮心离地高度在某时刻产生峰值Hmax，则高度差△H=Hmax-H0即为产生离地现象的轮胎在工况测试中的最大离地间隙，并由此求出每个产生离地现象轮胎的最大离地间隙；
步骤S4：以时间为纵轴制作轮胎垂向力曲线，从垂向力曲线可推断出在测试中共有几个轮胎出现了离地的现象，依次按前述步骤求出最大离地间隙，并找出其中最大值△Hmax，并计算同一时刻其它轮胎的离地间隙，然后利用离地间隙数组[△Hmax,△Hi…]综合对车辆的稳定性进行评价；离地间隙越大，同时产生离地现象的轮胎数越多，说明车辆的抗侧翻稳定性越差。


2.根据权利要求1所述的汽车稳定性分析方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏益国，刘洲，段龙杨，黄晖，余显忠，杨新星，
申请(专利权)人：江铃汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36