懸架穩定桿拉桿轉角檢測方法及系統的制作方法
【專利摘要】本發明提出一種懸架穩定桿拉桿轉角檢測方法，包括：獲取車輛的懸架、制動盤、轉向節和車輪的物理參數；根據懸架、制動盤、轉向節和車輪的物理參數建立車輛的虛擬樣機，并對穩定桿和拉桿進行柔性處理，設置拉桿的轉角變化參考系；根據預設車輛工況通過虛擬樣機進行仿真，以得到拉桿在所述轉角變化參考系下的轉角變化量；判斷拉桿的軸向轉角是否小于預設值；如果是，輸出拉桿相對連接部件的轉角變化角度，并對拉桿轉角進行歐拉角角度的變化，得到轉角實際變化量，判斷拉桿相對穩定桿和/或下控制臂或減震器套筒之間的轉角是否在允許范圍內。根據本發明方法具有對拉桿轉角檢測精度高的優點。本發明還提出了一種懸架穩定桿拉桿轉角檢測系統。
【專利說明】懸架穩定桿拉桿轉角檢測方法及系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及汽車制造【技術領域】，特別涉及一種懸架穩定桿拉桿轉角檢測方法及系統。
【背景技術】
[0002]穩定桿是懸架的一種輔助性彈性元件，它的作用是防止車身在轉彎時發生過大的橫向側傾。穩定桿拉桿采用球鉸形式連接穩定桿本體與懸架的下控制臂或減震器套筒。車輛狀態在發生改變時，拉桿除自身會發生軸向旋轉外，其相對相鄰部件的角度也會發生變化，若超出球鉸設計的轉動范圍則會發生自鎖，影響穩定桿的正常使用，甚至發生斷裂，因此需要對其轉角進行檢測。
[0003]如圖1所示，以麥弗遜懸架為例，其穩定桿拉桿I上端連接減震器套筒3，下端連接穩定桿2，均由球銷4連接。懸架設計狀態時滑筒連接處球銷4與拉桿I的夾角為88.363度，穩定桿連接處球銷4與拉桿I的夾角為84.883度。懸架上、下跳動時，由于在CATIA軟件中部件均為剛性體，穩定桿與拉桿、減震套筒為剛性球鉸，穩定桿本體與副車架剛性旋轉連接，不能考慮穩定桿彈性變形和懸架彈性連接件對穩定桿拉桿轉角的影響，造成穩定桿拉桿校核的轉動角度失真。從而造成拉桿的測量轉角與實際有較大出入，影響對穩定桿拉桿運動的評價和判斷，存在穩定桿拉桿鎖死和斷裂的風險。
【發明內容】
[0004]本發明旨在至少解決上述技術問題之一。
[0005]為此,本發明的一個目的在于提出一種懸架穩定桿拉桿轉角檢測方法。該檢測方法具有對拉桿轉角檢測精度高的優點。
[0006]本發明的另一目的在于提出一種懸架穩定桿拉桿轉角檢測系統。
[0007]為了實現上述目的，本發明第一方面的實施例提供了一種懸架穩定桿拉桿轉角檢測方法，所述懸架包括:拉桿，分別與所述拉桿相連的穩定桿、下控制臂或減震器套筒，所述方法包括:獲取車輛的懸架、制動盤、轉向節和車輪的物理參數；根據所述懸架、制動盤、轉向節和車輪的物理參數建立車輛的虛擬樣機，并對所述穩定桿和拉桿進行柔性處理；設置所述拉桿的轉角變化參考系和控制函數；根據預設車輛工況通過所述虛擬樣機進行仿真，以得到所述拉桿在所述轉角變化參考系下的轉角變化量；根據所述轉角變化量判斷所述拉桿的軸向轉角是否小于預設值；如果否，對所述虛擬樣機進行調整，如果是，輸出拉桿轉角變化角度，并對所述拉桿轉角變化角度進行空間的歐拉角變化，得到轉角實際變化量；根據所述轉角實際變化量判斷拉桿相對穩定桿、下控制臂或減震器套筒之間的轉角是否在允許范圍內。
[0008]根據本發明實施例的懸架穩定桿拉桿轉角檢測方法，考慮穩定桿本體及拉桿的自身變形，對穩定桿和拉桿進行柔性處理，并可考慮懸架彈性件及輪胎的變形，從而可以更好地模擬穩定桿與其拉桿的運動趨勢，因此，使計算得到的拉桿的轉角的精度得到提高，有效避免拉桿鎖死和斷裂，提升車輛的安全性。
[0009]另外，根據本發明上述實施例的懸架穩定桿拉桿轉角檢測方法還可以具有如下附加的技術特征:
[0010]在一些示例中，所述物理參數包括:安裝硬點、質量、質心和轉動慣量。
[0011]在一些示例中，還包括:如果判斷所述拉桿的軸向轉角不小于所述預設值，則對所述虛擬樣機進行調整，直至所述拉桿的軸向轉角小于所述預設值。
[0012]在一些示例中，所述根據所述轉角變化量判斷所述拉桿相對所述穩定桿和/或所述下控制臂或減震器套筒之間的轉角是否在設計的允許范圍內，具體包括:將所述轉角變化量從所述轉角變化參考系變換至歐拉角空間下的轉角變化數值；判斷所述轉角變化數值是否大于所述拉桿相對所述穩定桿和/或所述下控制臂或減震器套筒的最大轉角設計角度；如果是，則判定所述拉桿相對所述穩定桿和/或所述下控制臂或減震器套筒之間的轉角不被允許。
[0013]在一些示例中,所述預設值由設計人員確定。
[0014]本發明第二方面的實施例提供了一種懸架穩定桿拉桿轉角檢測系統，所述懸架包括:拉桿，分別與所述拉桿相連的穩定桿和下控制臂或減震器套筒，所述系統包括:參數獲取模塊，用于獲取車輛的懸架、制動盤、轉向節和車輪的物理參數；模型建立模塊，用于根據所述懸架、制動盤、轉向節和車輪的物理參數建立車輛的虛擬樣機，并對所述穩定桿和拉桿進行柔性處理；參數設置模塊，用于設置所述拉桿的轉角變化參考系和穩定桿參數控制；仿真模塊，用于根據預設車輛工況通過所述虛擬樣機進行仿真，以得到所述拉桿在所述轉角變化參考系下的轉角變化量；計算模塊，用于根據所述轉角變化量判斷所述拉桿的軸向轉角是否小于預設值，如果是，輸出拉桿轉角變化角度，并根據歐拉角進行空間角度的變化，得到轉角實際變化量，以及根據所述轉角實際變化量判斷拉桿相對穩定桿、下控制臂或減震器套筒之間的轉角是否在允許范圍內。
[0015]根據本發明實施例的懸架穩定桿拉桿轉角檢測系統，考慮穩定桿本體及拉桿的自身變形，對穩定桿和拉桿進行柔性處理，并可考慮懸架彈性件及輪胎的變形，從而，可以更好地模擬穩定桿與其拉桿的運動趨勢，因此，使計算得到的拉桿的轉角的精度得到提高，有效避免拉桿鎖死和斷裂，提升車輛的安全性。
[0016]另外，根據本發明上述實施例的懸架穩定桿拉桿轉角檢測系統還可以具有如下附加的技術特征:
[0017]在一些示例中,所述物理參數包括:安裝硬點、質量、質心和轉動慣量。
[0018]在一些示例中，還包括:調整模塊，用于在所述拉桿的軸向轉角不小于所述預設值時，對所述虛擬樣機進行調整，直至所述拉桿的軸向轉角小于所述預設值。
[0019]在一些示例中，所述計算模塊用于將所述轉角變化量從所述轉角變化參考系變換至歐拉角空間下的轉角變化數值，并判斷所述轉角變化數值是否大于所述拉桿相對所述穩定桿和/或所述下控制臂或減震器套筒的最大轉角角度，以及在所述轉角變化數值大于所述拉桿相對所述穩定桿和/或所述下控制臂或減震器套筒的最大轉角角度時，判定所述拉桿相對所述穩定桿和/或所述下控制臂或減震器套筒之間的轉角不被允許。
[0020]在一些示例中,所述預設值由設計人員確定。
[0021]本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0023]圖1是一種懸架部件的示意圖；
[0024]圖2是根據本發明一個實施例的懸架穩定桿拉桿轉角檢測方法的流程圖；
[0025]圖3a是根據本發明一個實施例的懸架穩定桿拉桿轉角檢測方法的懸架部件、制動盤、轉向節和車輪的虛擬樣機；
[0026]圖3b是根據本發明一個實施例的懸架穩定桿拉桿轉角檢測方法的懸架左下擺臂的物理參數示意圖；
[0027]圖4是根據本發明一個實施例的懸架穩定桿拉桿轉角檢測方法的對拉桿和穩定桿進行柔性處理的虛擬樣機的示意圖；
[0028]圖5是根據本發明一個實施例的懸架穩定桿拉桿轉角檢測方法的拉桿的局部坐標系不意圖；
[0029]圖6是根據本發明一個實施例的懸架穩定桿拉桿轉角檢測方法的在某一車輛工況下的拉桿位置示意圖；
[0030]圖7是根據本發明一個實施例的懸架穩定桿拉桿轉角檢測方法的歐拉角空間變換的不意圖；
[0031]圖8是根據本發明一個實施例的懸架穩定桿拉桿轉角檢測方法的球銷轉角的設計值(最大值)的示意圖。
【具體實施方式】
[0032]下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0033]在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0034]在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
[0035]以下結合附圖描述根據本發明實施例的懸架穩定桿拉桿轉角檢測方法及系統。
[0036]圖2是根據本發明一個實施例的懸架穩定桿拉桿轉角檢測方法的流程圖。如圖1所示，懸架包括但不限于:拉桿1，分別與拉桿I相連的穩定桿2和下控制臂或減震器套筒
3。如圖2所示，根據本發明一個實施例的懸架穩定桿拉桿轉角檢測方法，包括如下步驟:
[0037]步驟S201:獲取車輛的懸架、制動盤、轉向節和車輪的物理參數。其中，物理參數包括:安裝硬點、質量、質心和轉動慣量。
[0038]例如:獲取懸架部件(即懸架)、轉向節及車輪的CAD模型的安裝硬點，質量、質心、轉動慣量等物理參數。如圖3a所示，示出了一種懸架部件(即懸架)、轉向節及車輪的CAD模型。如圖3b所示，示出了懸架部件的左下擺臂的物理參數。
[0039]步驟S202:根據懸架、制動盤、轉向節和車輪的物理參數建立車輛的虛擬樣機，并對穩定桿和拉桿進行柔性處理。
[0040]具體地，可在多體環境中建立含有懸架、制動盤、轉向節和車輪的虛擬樣機，并將穩定桿及其拉桿進行柔性化處理，考慮懸架彈性件的剛度，因懸架剛性部件及轉向節的剛度對穩定桿拉桿(即拉桿)轉角的影響很小，故不進行柔性化建模，如圖4所示，示出了一種對穩定桿及拉桿進行柔性化處理后建模的虛擬樣機。
[0041]步驟S203:設置拉桿的轉角變化參考系和控制函數。
[0042]也就是說，對穩定桿拉桿的參數進行設置，包括兩類參數:
[0043]第一類:定義方向的參數，定義拉桿兩端球銷和拉桿自身的局部坐標系，作為拉桿的轉角變化的參考系，如圖5所示，示出了拉桿自身的局部坐標系。
[0044]第二類:輸出結果的參數，該類參數對穩定桿拉桿的轉角變化可進行自動化計算，輸出轉角變化的數據。
[0045]步驟S204:根據預設車輛工況通過虛擬樣機進行仿真，以得到拉桿在所述轉角變化參考系下的轉角變化量。
[0046]具體地說，可根據車輛狀態計算需要加載的車輛工況，并在多體仿真環境中通過上述建立的虛擬樣機進行動力學仿真，分析穩定桿拉桿在上述車輛工況下的轉角變化量，如圖6所示，示出了加載上述工況下的穩定桿拉桿。
[0047]步驟S205:根據轉角變化量判斷拉桿的軸向轉角是否小于預設值。其中，該預設值可由經驗值確定，例如:預設值設為0.1度。如果是，則執行步驟S207，否則執行步驟S206。
[0048]步驟S206:對虛擬樣機進行調整，并返回步驟S204。
[0049]步驟S207:輸出拉桿轉角變化角度，并對拉桿轉角變化角度進行空間的歐拉角變化，得到轉角實際變化量。
[0050]步驟S208:根據所述轉角實際變化量判斷拉桿相對穩定桿、下控制臂或減震器套筒之間的轉角是否在允許范圍內。
[0051]如果判斷拉桿的軸向轉角不小于預設值，則對虛擬樣機進行調整，直至拉桿的軸向轉角小于預設值。并在拉桿的軸向轉角小于預設值以后，根據轉角變化量判斷拉桿相對穩定桿和/或下控制臂或減震器套筒之間的轉角是否在允許范圍內。
[0052]其中，根據轉角變化量判斷拉桿相對穩定桿和/或下控制臂或減震器套筒之間的轉角是否在允許范圍內，可通過以下具體方式實現:
[0053]1、將轉角變化量從轉角變化參考系變換至歐拉角空間下的轉角變化數值。
[0054]2、判斷轉角變化數值是否大于拉桿相對穩定桿和/或下控制臂或減震器套筒的最大轉角設計角度。
[0055]3、如果是，則判定拉桿相對穩定桿和/或下控制臂或減震器套筒之間的轉角不被允許。
[0056]也就是說，在完成對穩定桿拉桿動力學分析后，對虛擬樣機的運動狀態和拉桿轉角數據進行判斷，如果穩定桿拉桿初始時刻的軸向轉角大于預設值，則拉桿相對其他部件(如穩定桿和/或下控制臂或減震器套筒)發生變動，與設計狀態產生出入，則判定拉桿轉角數據錯誤，可進行襯套預載的迭代或模型的改進(即調整虛擬樣機)，直至初始時刻的拉桿軸向轉角小于預設值時，判定拉桿的動力學分析正確，輸出上述車輛工況下的轉角數據(即轉角變化量)。
[0057]接著對轉角變化量進行相關局部坐標系下拉桿轉角的歐拉角空間變換，如圖7所示，在最終得到拉桿轉角的變化數值9=(ψ，θ，φ)Τ，其中，V為進動角，Θ為章動角，φ為自轉角，與球銷設計允許的轉角(如圖8所示)進行比較，判斷是否存在運動干涉的風險。
[0058]根據本發明實施例的懸架穩定桿拉桿轉角檢測方法，考慮穩定桿本體及拉桿的自身變形，對穩定桿和拉桿進行柔性處理，并可考慮懸架彈性件及輪胎的變形，從而可以更好地模擬穩定桿與其拉桿的運動趨勢，因此，使計算得到的拉桿的轉角的精度得到提高，有效避免拉桿鎖死和斷裂，提升車輛的安全性。
[0059]本發明的進一步實施例提供了一種懸架穩定桿拉桿轉角檢測系統。其中，懸架包括:拉桿，分別與拉桿相連的穩定桿和下控制臂或減震器套筒，該檢測系統，包括:參數獲取模塊、模型建立模塊、參數設置模塊、仿真模塊和計算模塊。
[0060]其中，參數獲取模塊用于獲取車輛的懸架、制動盤、轉向節和車輪的物理參數。模型建立模塊用于根據懸架、制動盤、轉向節和車輪的物理參數建立車輛的虛擬樣機，并對穩定桿和拉桿進行柔性處理，其中，物理參數包括但不限于:安裝硬點、質量、質心和轉動慣量。參數設置模塊用于設置拉桿的轉角變化參考系和穩定桿參數控制。仿真模塊用于根據預設車輛工況通過虛擬樣機進行仿真，以得到拉桿在轉角變化參考系下的轉角變化量。計算模塊用于根據轉角變化量判斷拉桿的軸向轉角是否小于預設值，如果是，輸出拉桿轉角變化角度，并根據歐拉角進行空間角度的變化，得到轉角實際變化量，以及根據轉角實際變化量判斷拉桿相對穩定桿、下控制臂或減震器套筒之間的轉角是否在允許范圍內。其中，預設值由經驗值確定，例如為0.1度。
[0061]進一步地，該檢測系統還包括:調整模塊(圖中未示出)，調整模塊用于在拉桿的軸向轉角不小于預設值時，對虛擬樣機進行調整，直至拉桿的軸向轉角小于預設值。
[0062]在本發明的一個實施例中，計算模塊用于將轉角變化量從轉角變化參考系變換至歐拉角空間下的轉角變化數值，并判斷轉角變化數值是否大于拉桿相對穩定桿和/或下控制臂或減震器套筒的最大轉角角度，以及在轉角變化數值大于拉桿相對所述穩定桿和/或下控制臂或減震器套筒的最大轉角角度時，判定拉桿相對穩定桿和/或下控制臂或減震器套筒之間的轉角不被允許。
[0063]需要說明的是，本發明實施例的檢測系統的具體實現可參見本發明實施例的方法部分的詳細說明。為了減少冗余，不做贅述。
[0064]根據本發明實施例的懸架穩定桿拉桿轉角檢測系統,考慮穩定桿本體及拉桿的自身變形，對穩定桿和拉桿進行柔性處理，并可考慮懸架彈性件及輪胎的變形，從而，可以更好地模擬穩定桿與其拉桿的運動趨勢，因此，使計算得到的拉桿的轉角的精度得到提高，有效避免拉桿鎖死和斷裂，提升車輛的安全性。
[0065]在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
[0066]盡管已經示出和描述了本發明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解:在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的范圍由權利要求及其等同限定。
【權利要求】
1.一種懸架穩定桿拉桿轉角檢測方法，其特征在于，所述懸架包括:拉桿，分別與所述拉桿相連的穩定桿和下控制臂或減震器套筒，所述方法包括: 獲取車輛的懸架、制動盤、轉向節和車輪的物理參數； 根據所述懸架、制動盤、轉向節和車輪的物理參數建立車輛的虛擬樣機，并對所述穩定桿和拉桿進行柔性處理； 設置所述拉桿的轉角變化參考系和控制函數； 根據預設車輛工況通過所述虛擬樣機進行仿真，以得到所述拉桿在所述轉角變化參考系下的轉角變化量； 根據所述轉角變化量判斷拉桿的軸向轉角是否小于預設值；如果否，對所述虛擬樣機進行調整，如果是，輸出拉桿轉角變化角度，并對所述拉桿轉角變化角度進行歐拉角的變換，得到轉角實際變化量； 根據所述轉角實際變化量判斷拉桿相對穩定桿、下控制臂或減震器套筒之間的轉角是否在允許范圍內。
2.根據權利要求1所述的懸架穩定桿拉桿轉角檢測方法，其特征在于所述物理參數包括:安裝硬點、質量、質心和轉動慣量。
3.根據權利要求1所 述的懸架穩定桿拉桿轉角檢測方法，其特征在于: 如果判斷所述拉桿的軸向轉角不小于所述預設值，則對所述虛擬樣機進行調整，直至所述拉桿的軸向轉角小于所述預設值。
4.根據權利要求1所述的懸架穩定桿拉桿轉角檢測方法，其特征在于，所述根據所述轉角變化量判斷所述拉桿相對所述穩定桿和/或所述下控制臂或減震器套筒之間的轉角是否在允許范圍內，具體包括: 將所述轉角變化量從所述轉角變化參考系變換至歐拉角空間下的轉角變化數值； 判斷所述轉角變化數值是否大于所述拉桿相對所述穩定桿和/或所述下控制臂或減震器套筒的最大轉角設計角度； 如果是，則判定所述拉桿相對所述穩定桿和/或所述下控制臂或減震器套筒之間的轉角不被允許。
5.根據權利要求1-4任一項所述的懸架穩定桿拉桿轉角檢測方法其特征在于，所述預設值由設計人員確定。
6.一種懸架穩定桿拉桿轉角檢測系統，其特征在于，所述懸架包括:拉桿，分別與所述拉桿相連的穩定桿和下控制臂或減震器套筒，所述系統包括: 參數獲取模塊，用于獲取車輛的懸架、制動盤、轉向節和車輪的物理參數； 模型建立模塊，用于根據所述懸架、制動盤、轉向節和車輪的物理參數建立車輛的虛擬樣機,并對所述穩定桿和拉桿進行柔性處理； 參數設置模塊，用于設置所述拉桿的轉角變化參考系和穩定桿參數控制； 仿真模塊，用于根據預設車輛工況通過所述虛擬樣機進行仿真，以得到所述拉桿在所述轉角變化參考系下的轉角變化量； 計算模塊，用于根據所述轉角變化量判斷所述拉桿的軸向轉角是否小于預設值，如果是，輸出拉桿轉角變化角度，并根據歐拉角進行空間角度的變化，得到轉角實際變化量，以及根據所述轉角實際變化量判斷拉桿相對穩定桿、下控制臂或減震器套筒之間的轉角是否在允許范圍內。
7.根據權利要求6所述的懸架穩定桿拉桿轉角檢測系統，其特征在于，所述物理參數包括:安裝硬點、質量、質心和轉動慣量。
8.根據權利要求6所述的懸架穩定桿拉桿轉角檢測系統，其特征在于，還包括: 調整模塊，用于在所述拉桿的軸向轉角不小于所述預設值時，對所述虛擬樣機進行調整，直至所述拉桿的軸向轉角小于所述預設值。
9.根據權利要求6所述的懸架穩定桿拉桿轉角檢測系統，其特征在于，所述計算模塊用于將所述轉角變化量從所述轉角變化參考系變換至歐拉角空間下的轉角變化數值，并判斷所述轉角變化數值是否大于所述拉桿相對所述穩定桿和/或所述下控制臂或減震器套筒的最大轉角角度，以及在所述轉角變化數值大于所述拉桿相對所述穩定桿和/或所述下控制臂或減震器套筒的最 大轉角角度時，判定所述拉桿相對所述穩定桿和/或所述下控制臂或減震器套筒之間的轉角不被允許。
10.根據權利要求6-9任一項所述的懸架穩定桿拉桿轉角檢測系統，其特征在于，所述預設值由設計人員確定。
【文檔編號】G01B21/22GK103900522SQ201410124096
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月28日 優先權日:2014年3月28日
【發明者】王瑞鋒, 李曉晨, 李志強, 宋峰, 劉博 , 崔浩, 江培東 申請人:長城汽車股份有限公司
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