确定车辆转向系统对称性及阿克曼几何形态的方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种确定机动车辆转向系统的对称性和阿克曼（Ａｃｋｅｒｍａｎｎ）几何形态的方法和系统。本发明专利技术的一种系统基于可转向轮的前束角的不同而确定转向系统的对称性。因此，对于确定转向系统的对称性不需要规程。本发明专利技术基于标准化的前束角确定转向系统的对称性。因此，可转向轮不必以一个特定的角定位。另外，本发明专利技术在机动车辆的转向系统中不需要将转向轮转过一个很大的角度范围而确定对称性。因此，在转动转向轮时技术人员的劳动强度得以减少。本发明专利技术还提供一种改进的准直过程，在该准直过程中实现转向系统对称性的确定。本发明专利技术提供一种新型的机器实现的程序以确定基于理论上的阿克曼角的转向系统的阿克曼几何形态。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用来特性化机动车辆的转向系统并确定其对称性和阿克曼(Ackermann)几何形态的方法和系统，尤其涉及一种用于确定机动车辆的转向系统的对称性和阿克曼几何形态的容错方法和系统。
技术介绍
在转向期间，总前束的大小影响轮胎磨损和机动车辆的控制。当左转或右转时，具有不同量总前束的不对称转向系统显示机动车辆中存在故障部件，其降低机动车辆控制级别并且引起诸如在机动车辆越过一个起伏时突然冲到一边等问题。因此，测知机动车辆的转向系统是否是对称的是重要的。为确定转向系统的适当转向几何形状和对称性，汽车制造商为转向前展(TOOT)编制了一规程。TOOT通常通过让技术人员在一个向左20度的第一方向转动内轮并测量外轮的前束角来进行测量的。然后，将测量值与标准值相比较。在另一个方向重复相同的过程和测量方法(在本例中，即向右)。作为可选方案，对总前束进行测量并与标准值相比较。如不同的TOOT值所指示的，在转向系统中的不对称性，是已损坏的或非正常的转向部件、甚至底盘损坏、包括事故后的不当修理的相当可靠的指示器。使用TOOT测量法的对称性检查具有缺点。首先，在一个准直过程中TOOT没有一直受到检查。其次，TOOT规格需要以20度进行测量，在采用前束角测量法之前，技术人员必须精确地以特定的角度定位车轮。而在一个特定的角度定位车轮需要高操纵精密度。此外，当以转向20度采用TOOT测量法时，各种不同的准直叁数的测量值，例如后倾角和转向轴倾角(SAI)，以10度前束角而获取。因而，技术人员必须将可转向轮从直线向前的位置精确地转过10度，以确定后倾角和转向轴倾角，再转过10度以确定TOOT。此外，TOOT规程需要以20度转向进行测量。许多直线性校准器没有仅仅通过光电装置测量20度转向的角度范围。尽管其他的仪器，例如电子转向板，可代替直线性校准器测量工具使用，但需要附加装置，从而增加费用。机动车辆的转向系统的另外一个重要的特性是阿克曼(Ackermann)几何形态。通过使用一个梯形的转向连动装置产生百分之百的阿克曼几何形态。阿克曼几何形态使所有机动车辆车轮绕一共同点绘出圆弧。因此，理论上，除去低速的车轮擦划(scrub)并最小化转弯产生的轮胎磨损。尽管大多数的机动车辆设计为没有达到百分之百阿克曼几何形态，相对百分之百阿克曼几何形态的显著偏离可作为机动车辆转向系统中损坏、不适应、或误调节部分的指示器，可引起与一个不对称的转向系统类似的问题。图1所示为具有精确阿克曼几何形态的机动车辆。安装一对固定方向的车轮10a和10b，用于在一个后轮轴12上旋转，并在一个前轮轴16上可旋转地安装一对可转向轮14a和14b，两对车轮相对机动车辆底盘的纵向轴按常规方式定位安装。当车轮转向时，正如机动车辆进行转向一样，外轮必须比内轮转过的角度小，以避免车轮划擦。后轮轴和前轮轴的中心线分别以轮轴线18和20表示。线22和24表示相应可转向轮14a和14b的轴线。一个具有完美的阿克曼几何形态的转向系统将相对点O具有一个最佳的滚动动作。为了参考，转向过程中靠近点O的可转向轮称为内轮，而相对点O比另一个可转动更远的可转向轮称为外轮。为了在较高的速度将控制最佳化，设计和需求的实际限制需要转向系统以与完美的阿克曼几何形态不同的方式进行设计。众所周知，由于转向系统的设计，完美的阿克曼几何形态只有以对于每个转向(即，左和右)的一个特定转角而获得。然而，显著偏离阿克曼几何形态则可指示转向系统中的故障。即使纯阿克曼几何形态不实际而且通常不需要，转向特性相对理论上地纯阿克曼的关系对于转向系统的开发者是非常有用的工具。对于转向分析系统的应用包括机动车辆开发、赛车开发和准直、碰撞修理分析、及重型载重汽车。然而，汽车制造商，没有公开阿克曼规程。没有阿克曼几何形态规程，汽车修理厂没有办法检测出并且改正与阿克曼几何形态相关的错误。因此，有必要检测机动车辆转向系统的对称性。还有必要以任意前束角确定机动车辆转向系统的对称性。也有必要在没有阿克曼几何形态规程的情况下可确定阿克曼几何形态。这些和其他的需要通过本专利技术进行处理。
技术实现思路
专利技术提供一种确定机动车辆的转向系统的对称性及阿克曼几何形态的方法和系统。专利技术的一个优点在于，在确定一转向系统的对称性测量过程中，可转向轮能以任意前束角定位。本专利技术另一个优点在于，即使在没有阿克曼规程的情况下，允许基于TOOT规程的阿克曼几何形态确定。本专利技术的一个进一步的优点是由提供一个将转向系统的对称性确定结合到其他的准直过程中的改进的准直过程产生的。本专利技术提供一种新型的过程以确定基于理论上的阿克曼角的转向系统的阿克曼几何形态。另外，本专利技术在机动车辆的转向系统中确定对称性，而不需要将转向轮转过极大的角度范围。按照本专利技术，一种确定机动车辆转向系统的对称性的方法，该机动车辆具有当车轮相对于机动车辆的纵轴线准直时垂直于公共轴线的第一可转向轮与第二可转向轮。当所述第二可转向轮以一个基准前束角(如10度)定位于一个第一方向时，所述方法检测一个所述第一可转向轮的第一测定前束角，且当所述第一可转向轮以所述基准前束角定位于一个第二方向时，检测一个所述第二可转向轮的第二测定前束角。所述第二方向与相对于所述车辆纵轴的第一方向相反。所述方法基于所述第一测定前束角和所述第二测定前束角确定所述转向系统的对称性。在一方面，所述方法基于所述第一测定前束角、所述第二测定前束角、及一个阈值确定所述转向系统的对称性。计算所述第一测定前束角与所述第二测定前束角之间的角度差，并将所述角度差与所述阈值进行比较。如果所述角度差大于所述阈值，所述转向系统被确定为是不对称的。在一方面，所述第一可转向轮为右前轮，所述第二可转向轮为左前轮。在另一方面，在一个相反的方式中进行所述确定，其中所述第一可转向轮为左前轮，所述第二可转向轮为右前轮。根据本专利技术，一种确定机动车辆转向系统的对称性的系统，该机动车辆具有当车轮相对于机动车辆的纵轴线准直时垂直于公共轴线的第一可转向轮与第二可转向轮。所述系统设置为与一个测量装置相连接，用于产生表示所述可转向轮的前束角的前束角信号。所述系统包括一个用于处理数据的处理器、一个存储器、一个用于储存数据的数据存储装置、一个用于输入数据的输入装置、及一个连接所述输入装置、存储器、数据存储装置、及处理器的总线。当所述第二可转向轮以一个基准前束角定位于一个第一方向时，所述系统接收一个表示所述第一可转向轮的第一测定前束角的第一信号，且当所述第一可转向轮以所述基准前束角定位于一个第二方向时，所述系统接收一个表示所述第二可转向轮的第二测定前束角的第二信号。所述基准前束角可以由所述系统预先设定或由一个操作员设定。所述第二方向相对于所述车辆纵轴与所述第一方向相反。所述系统基于所述第一测定前束角和所述第二测定前束角确定所述转向系统的对称性。另外，所述系统基于所述第一测定前束角、所述第二测定前束角、及一个阈值确定所述转向系统的对称性。所述阈值基于所述基准前束角的值而确定。在一方面，所述系统确定所述第一测定前束角与所述第二测定前束角之间的角度差。将所述角度差与所述阈值进行比较。如果所述角度差大于所述阈值，所述转向系统被确定为是不对称的。因为所述基准前束角可以为通过任意来源获得的任意角度，如通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定机动车辆转向系统的对称性的方法，该机动车辆具有当车轮相对于机动车辆的纵轴线准直时垂直于公共轴线的第一可转向轮与第二可转向轮，所述方法包括以下步骤：ａ）当所述第二可转向轮以一个基准前束角定位于一个第一方向时，检测一个所述第一可 转向轮的第一测定前束角；ｂ）当所述第一可转向轮以所述基准前束角定位于一个第二方向时，检测一个所述第二可转向轮的第二测定前束角，其中所述第二方向相对于所述车辆纵轴与第一方向相反；及ｃ）基于所述第一测定前束角和所述第二测定前束角 确定所述转向系统的对称性。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆士L小戴尔，大卫A杰克逊，
申请(专利权)人：斯耐普昂技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]