一种汽车侧倾中心轴位置动态测量装置及其确定方法
【技术领域】
[0001] 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轴位置动 态测量装置及其确定方法。
【背景技术】
[0002] 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， 汽车侧倾中心轴是指车身相对于地面侧倾转动所绕的纵向瞬时轴线，汽车侧倾中心轴分别 穿过车身在前轴、后轴处的横断面，与车身在前轴处的横断面的交点为汽车前侧倾中心，与 车身在后轴处的横断面的交点为汽车后侧倾中心，即汽车前、后侧倾中心的连线为汽车侧 倾中心轴。国内外许多学者和企业，研究汽车侧倾与侧翻时，均假设汽车侧倾轴为静态的， 汽车前、后侧倾中心位置不变，，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，其侧倾轴位置是动态变化的，而且侧倾中心轴位置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轴的动态测量。
【发明内容】
[0003] 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轴位置 动态测量装置及其确定方法，能够测试汽车发生侧倾时侧倾中心轴位置的动态力学几何位 置，为有效控制汽车防止发生侧翻提供支持。
[0004] 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轴位置动态 测量装置，包括车轮、车速传感器、车身、质心传感单元、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、前车桥、计算单元、右后车轮垂向载荷传感器、后 车桥、右后悬架、左后车轮垂向载荷传感器、左后悬架；质心传感单兀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左半 部；左后车轮垂向载荷传感器、质心传感单兀、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。
[0005] 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轴 位置确定方法，汽车在发生侧倾的过程中，车速传感器能够测量汽车的行驶车速，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、侧倾角度及侧倾角加速度，左前车轮 垂向载荷传感器、右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 荷传感器能够测量各车轮所受的垂向载荷，计算单元根据公式mi(3 -的=mb推求出汽 车分配到前车桥上的簧载质量叫，根据公式m2(a +b) =ma推求出汽车载荷分配到后车 桥上的簧载质量m2;根据公式
【主权项】
1. 一种汽车侧倾中心轴位置动态测量装置，包括车轮[1]、车速传感器[2]、车身[3]、 质心传感单元[4]、左前悬架[5]、左前车轮垂向载荷传感器[6]、右前车轮垂向载荷传感器 [9]、右前悬架[10]、前车桥[11]、计算单元[13]、前车桥[13]、右后车轮垂向载荷传感器 [14]、后车桥[15]、右后悬架[16]、左后车轮垂向载荷传感器[19]、左后悬架[20];质心传 感单元[4]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[15]、前车桥[11]的两端与车轮[1]相连；左后悬架[20] 的上端与车身[3]固连，左后悬架[20]的下端通过左后车轮垂向载荷传感器[19]固定安 装在后车桥[15]上；右后悬架[16]的上端与车身[3]固连，右后悬架[16]的下端通过右 后车轮垂向载荷传感器[14]固定安装在后车桥[15]上；左前悬架[5]的上端与车身[3]固 连，左前悬架[5]的下端通过左前车轮垂向载荷传感器[6]固定安装在前车桥[11]上；右 前悬架[10]的上端与车身[3]固连，右前悬架[10]的下端通过右前车轮垂向载荷传感器 [9]固定安装在前车桥[11]上；车速传感器[2]固定安装在后车桥[15]的左半部；车速传 感器[2]、质心传感单元[4]、左前车轮垂向载荷传感器[6]、右前车轮垂向载荷传感器[9]、 右后车轮垂向载荷传感器[14]、左后车轮垂向载荷传感器[19]均与计算单元[8]电连接。
2. -种汽车侧倾中心轴位置确定方法，其特征在于，质心传感单元[4]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[2]能够测量汽车的行驶车速，左前车轮垂向载荷传感器[6]、右前车轮垂向 载荷传感器[9]、右后车轮垂向载荷传感器[14]、左后车轮垂向载荷传感器[19] 能够测量各车轮所受的垂向载荷，计算单元[13]根据公式计算单元根据公式 mja+b) =mb推求出汽车分配至丨J前车桥上的簧载质量叫，根据公式1112(3 +b〕=ma推求 出汽车载荷分配到后车桥上的簧载质量m2;根据公式
推求出汽车前侧倾中心到地面的垂直距离h，根据公式
推求出汽车前侧倾中心 到右前侧车轮中心的水平距离T1;根据公式
推求出汽车后侧倾中心到地面的垂直距离h2，根据公式
推求出汽车后侧倾中心 到右后侧车轮中心的水平距离T2，汽车前后侧倾中心的连线为侧倾中心轴，式中：g为重力 加速度，T为汽车两侧车轮的水平距离，m为汽车簧载质量，汽车分配到前车桥上的簧载 质量叫，m2为汽车分配到后车桥上的簧载质量m2,H为整车质心到地面的垂直距离，匕为汽 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，《为汽车的横摆角速度，f为汽车的 侦_角，中为汽车的侧倾角加速度，u为汽车的行驶车速；FpF2、匕和F4分别由右前车轮垂 向载荷传感器[9]、左前车轮垂向载荷传感器[6]、右后车轮垂向载荷传感器[14]和左后车 轮垂向载荷传感器反映[19]，ay、w和#由质心传感单元[4]反映，u由车速传感器[2] 反映。
【专利摘要】本发明涉及一种汽车侧倾中心轴位置动态测量装置及其确定方法，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轴位置测量装置，包括车速传感器、车身、质心传感单元、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、计算单元、右后车轮垂向载荷传感器、右后悬架、左后车轮垂向载荷传感器、左后悬架等。本发明还涉及一种汽车侧倾中心轴位置确定方法。使用本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轴的位置，有效提高汽车侧翻预测与防侧翻控制系统效果。
【IPC分类】G01B21-00, G06F19-00
【公开号】CN104573322
【申请号】CN201410772197
【发明人】邱绪云, 高琦, 李爱娟, 曹凤萍, 刘永辉, 徐传燕, 王慧君, 李建英
【申请人】山东交通学院
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月12日