悬架稳定杆拉杆转角检测方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明提出一种悬架稳定杆拉杆转角检测方法，包括：获取车辆的悬架、制动盘、转向节和车轮的物理参数；根据悬架、制动盘、转向节和车轮的物理参数建立车辆的虚拟样机，并对稳定杆和拉杆进行柔性处理，设置拉杆的转角变化参考系；根据预设车辆工况通过虚拟样机进行仿真，以得到拉杆在所述转角变化参考系下的转角变化量；判断拉杆的轴向转角是否小于预设值；如果是，输出拉杆相对连接部件的转角变化角度，并对拉杆转角进行欧拉角角度的变化，得到转角实际变化量，判断拉杆相对稳定杆和/或下控制臂或减震器套筒之间的转角是否在允许范围内。根据本发明方法具有对拉杆转角检测精度高的优点。本发明还提出了一种悬架稳定杆拉杆转角检测系统。
【专利说明】悬架稳定杆拉杆转角检测方法及系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车制造【技术领域】，特别涉及一种悬架稳定杆拉杆转角检测方法及系统。
【背景技术】
[0002]稳定杆是悬架的一种辅助性弹性元件，它的作用是防止车身在转弯时发生过大的横向侧倾。稳定杆拉杆采用球铰形式连接稳定杆本体与悬架的下控制臂或减震器套筒。车辆状态在发生改变时，拉杆除自身会发生轴向旋转外，其相对相邻部件的角度也会发生变化，若超出球铰设计的转动范围则会发生自锁，影响稳定杆的正常使用，甚至发生断裂，因此需要对其转角进行检测。
[0003]如图1所示，以麦弗逊悬架为例，其稳定杆拉杆I上端连接减震器套筒3，下端连接稳定杆2，均由球销4连接。悬架设计状态时滑筒连接处球销4与拉杆I的夹角为88.363度，稳定杆连接处球销4与拉杆I的夹角为84.883度。悬架上、下跳动时，由于在CATIA软件中部件均为刚性体，稳定杆与拉杆、减震套筒为刚性球铰，稳定杆本体与副车架刚性旋转连接，不能考虑稳定杆弹性变形和悬架弹性连接件对稳定杆拉杆转角的影响，造成稳定杆拉杆�：说淖嵌仁д�。从而造成拉杆的测量转角与实际有较大出入，影响对稳定杆拉杆运动的评价和判断，存在稳定杆拉杆锁死和断裂的风险。
【发明内容】
[0004]本发明旨在至少解决上述技术问题之一。
[0005]为此,本发明的一个目的在于提出一种悬架稳定杆拉杆转角检测方法。该检测方法具有对拉杆转角检测精度高的优点。
[0006]本发明的另一目的在于提出一种悬架稳定杆拉杆转角检测系统。
[0007]为了实现上述目的，本发明第一方面的实施例提供了一种悬架稳定杆拉杆转角检测方法，所述悬架包括:拉杆，分别与所述拉杆相连的稳定杆、下控制臂或减震器套筒，所述方法包括:获取车辆的悬架、制动盘、转向节和车轮的物理参数；根据所述悬架、制动盘、转向节和车轮的物理参数建立车辆的虚拟样机，并对所述稳定杆和拉杆进行柔性处理；设置所述拉杆的转角变化参考系和控制函数；根据预设车辆工况通过所述虚拟样机进行仿真，以得到所述拉杆在所述转角变化参考系下的转角变化量；根据所述转角变化量判断所述拉杆的轴向转角是否小于预设值；如果否，对所述虚拟样机进行调整，如果是，输出拉杆转角变化角度，并对所述拉杆转角变化角度进行空间的欧拉角变化，得到转角实际变化量；根据所述转角实际变化量判断拉杆相对稳定杆、下控制臂或减震器套筒之间的转角是否在允许范围内。
[0008]根据本发明实施例的悬架稳定杆拉杆转角检测方法，考虑稳定杆本体及拉杆的自身变形，对稳定杆和拉杆进行柔性处理，并可考虑悬架弹性件及轮胎的变形，从而可以更好地模拟稳定杆与其拉杆的运动趋势，因此，使计算得到的拉杆的转角的精度得到提高，有效避免拉杆锁死和断裂，提升车辆的安全性。
[0009]另外，根据本发明上述实施例的悬架稳定杆拉杆转角检测方法还可以具有如下附加的技术特征:
[0010]在一些示例中，所述物理参数包括:安装硬点、质量、质心和转动惯量。
[0011]在一些示例中，还包括:如果判断所述拉杆的轴向转角不小于所述预设值，则对所述虚拟样机进行调整，直至所述拉杆的轴向转角小于所述预设值。
[0012]在一些示例中，所述根据所述转角变化量判断所述拉杆相对所述稳定杆和/或所述下控制臂或减震器套筒之间的转角是否在设计的允许范围内，具体包括:将所述转角变化量从所述转角变化参考系变换至欧拉角空间下的转角变化数值；判断所述转角变化数值是否大于所述拉杆相对所述稳定杆和/或所述下控制臂或减震器套筒的最大转角设计角度；如果是，则判定所述拉杆相对所述稳定杆和/或所述下控制臂或减震器套筒之间的转角不被允许。
[0013]在一些示例中,所述预设值由设计人员确定。
[0014]本发明第二方面的实施例提供了一种悬架稳定杆拉杆转角检测系统，所述悬架包括:拉杆，分别与所述拉杆相连的稳定杆和下控制臂或减震器套筒，所述系统包括:参数获取�？椋糜诨袢〕盗镜男�、制动盘、转向节和车轮的物理参数；模型建立�？椋糜诟菟鲂�、制动盘、转向节和车轮的物理参数建立车辆的虚拟样机，并对所述稳定杆和拉杆进行柔性处理；参数设置�？椋糜谏柚盟隼说淖潜浠慰枷岛臀榷ǜ瞬问刂疲环抡婺？椋糜诟菰ど璩盗竟た鐾ü鲂槟庋蟹抡妫缘玫剿隼嗽谒鲎潜浠慰枷迪碌淖潜浠浚患扑隳？椋糜诟菟鲎潜浠颗卸纤隼说闹嵯蜃鞘欠裥∮谠ど柚担绻牵涑隼俗潜浠嵌龋⒏菖防墙锌占浣嵌鹊谋浠玫阶鞘导时浠浚约案菟鲎鞘导时浠颗卸侠讼喽晕榷ǜ�、下控制臂或减震器套筒之间的转角是否在允许范围内。
[0015]根据本发明实施例的悬架稳定杆拉杆转角检测系统，考虑稳定杆本体及拉杆的自身变形，对稳定杆和拉杆进行柔性处理，并可考虑悬架弹性件及轮胎的变形，从而，可以更好地模拟稳定杆与其拉杆的运动趋势，因此，使计算得到的拉杆的转角的精度得到提高，有效避免拉杆锁死和断裂，提升车辆的安全性。
[0016]另外，根据本发明上述实施例的悬架稳定杆拉杆转角检测系统还可以具有如下附加的技术特征:
[0017]在一些示例中,所述物理参数包括:安装硬点、质量、质心和转动惯量。
[0018]在一些示例中，还包括:调整�？椋糜谠谒隼说闹嵯蜃遣恍∮谒鲈ど柚凳保运鲂槟庋械髡敝了隼说闹嵯蜃切∮谒鲈ど柚�。
[0019]在一些示例中，所述计算�？橛糜诮鲎潜浠看铀鲎潜浠慰枷当浠恢僚防强占湎碌淖潜浠担⑴卸纤鲎潜浠凳欠翊笥谒隼讼喽运鑫榷ǜ撕�/或所述下控制臂或减震器套筒的最大转角角度，以及在所述转角变化数值大于所述拉杆相对所述稳定杆和/或所述下控制臂或减震器套筒的最大转角角度时，判定所述拉杆相对所述稳定杆和/或所述下控制臂或减震器套筒之间的转角不被允许。
[0020]在一些示例中,所述预设值由设计人员确定。
[0021]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0023]图1是一种悬架部件的示意图；
[0024]图2是根据本发明一个实施例的悬架稳定杆拉杆转角检测方法的流程图；
[0025]图3a是根据本发明一个实施例的悬架稳定杆拉杆转角检测方法的悬架部件、制动盘、转向节和车轮的虚拟样机；
[0026]图3b是根据本发明一个实施例的悬架稳定杆拉杆转角检测方法的悬架左下摆臂的物理参数示意图；
[0027]图4是根据本发明一个实施例的悬架稳定杆拉杆转角检测方法的对拉杆和稳定杆进行柔性处理的虚拟样机的示意图；
[0028]图5是根据本发明一个实施例的悬架稳定杆拉杆转角检测方法的拉杆的局部坐标系不意图；
[0029]图6是根据本发明一个实施例的悬架稳定杆拉杆转角检测方法的在某一车辆工况下的拉杆位置示意图；
[0030]图7是根据本发明一个实施例的悬架稳定杆拉杆转角检测方法的欧拉角空间变换的不意图；
[0031]图8是根据本发明一个实施例的悬架稳定杆拉杆转角检测方法的球销转角的设计值(最大值)的示意图。
【具体实施方式】
[0032]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0033]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0034]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0035]以下结合附图描述根据本发明实施例的悬架稳定杆拉杆转角检测方法及系统。
[0036]图2是根据本发明一个实施例的悬架稳定杆拉杆转角检测方法的流程图。如图1所示，悬架包括但不限于:拉杆1，分别与拉杆I相连的稳定杆2和下控制臂或减震器套筒
3。如图2所示，根据本发明一个实施例的悬架稳定杆拉杆转角检测方法，包括如下步骤:
[0037]步骤S201:获取车辆的悬架、制动盘、转向节和车轮的物理参数。其中，物理参数包括:安装硬点、质量、质心和转动惯量。
[0038]例如:获取悬架部件(即悬架)、转向节及车轮的CAD模型的安装硬点，质量、质心、转动惯量等物理参数。如图3a所示，示出了一种悬架部件(即悬架)、转向节及车轮的CAD模型。如图3b所示，示出了悬架部件的左下摆臂的物理参数。
[0039]步骤S202:根据悬架、制动盘、转向节和车轮的物理参数建立车辆的虚拟样机，并对稳定杆和拉杆进行柔性处理。
[0040]具体地，可在多体环境中建立含有悬架、制动盘、转向节和车轮的虚拟样机，并将稳定杆及其拉杆进行柔性化处理，考虑悬架弹性件的刚度，因悬架刚性部件及转向节的刚度对稳定杆拉杆(即拉杆)转角的影响很�。什唤腥嵝曰＃缤�4所示，示出了一种对稳定杆及拉杆进行柔性化处理后建模的虚拟样机。
[0041]步骤S203:设置拉杆的转角变化参考系和控制函数。
[0042]也就是说，对稳定杆拉杆的参数进行设置，包括两类参数:
[0043]第一类:定义方向的参数，定义拉杆两端球销和拉杆自身的局部坐标系，作为拉杆的转角变化的参考系，如图5所示，示出了拉杆自身的局部坐标系。
[0044]第二类:输出结果的参数，该类参数对稳定杆拉杆的转角变化可进行自动化计算，输出转角变化的数据。
[0045]步骤S204:根据预设车辆工况通过虚拟样机进行仿真，以得到拉杆在所述转角变化参考系下的转角变化量。
[0046]具体地说，可根据车辆状态计算需要加载的车辆工况，并在多体仿真环境中通过上述建立的虚拟样机进行动力学仿真，分析稳定杆拉杆在上述车辆工况下的转角变化量，如图6所示，示出了加载上述工况下的稳定杆拉杆。
[0047]步骤S205:根据转角变化量判断拉杆的轴向转角是否小于预设值。其中，该预设值可由经验值确定，例如:预设值设为0.1度。如果是，则执行步骤S207，否则执行步骤S206。
[0048]步骤S206:对虚拟样机进行调整，并返回步骤S204。
[0049]步骤S207:输出拉杆转角变化角度，并对拉杆转角变化角度进行空间的欧拉角变化，得到转角实际变化量。
[0050]步骤S208:根据所述转角实际变化量判断拉杆相对稳定杆、下控制臂或减震器套筒之间的转角是否在允许范围内。
[0051]如果判断拉杆的轴向转角不小于预设值，则对虚拟样机进行调整，直至拉杆的轴向转角小于预设值。并在拉杆的轴向转角小于预设值以后，根据转角变化量判断拉杆相对稳定杆和/或下控制臂或减震器套筒之间的转角是否在允许范围内。
[0052]其中，根据转角变化量判断拉杆相对稳定杆和/或下控制臂或减震器套筒之间的转角是否在允许范围内，可通过以下具体方式实现:
[0053]1、将转角变化量从转角变化参考系变换至欧拉角空间下的转角变化数值。
[0054]2、判断转角变化数值是否大于拉杆相对稳定杆和/或下控制臂或减震器套筒的最大转角设计角度。
[0055]3、如果是，则判定拉杆相对稳定杆和/或下控制臂或减震器套筒之间的转角不被允许。
[0056]也就是说，在完成对稳定杆拉杆动力学分析后，对虚拟样机的运动状态和拉杆转角数据进行判断，如果稳定杆拉杆初始时刻的轴向转角大于预设值，则拉杆相对其他部件(如稳定杆和/或下控制臂或减震器套筒)发生变动，与设计状态产生出入，则判定拉杆转角数据错误，可进行衬套预载的迭代或模型的改进(即调整虚拟样机)，直至初始时刻的拉杆轴向转角小于预设值时，判定拉杆的动力学分析正确，输出上述车辆工况下的转角数据(即转角变化量)。
[0057]接着对转角变化量进行相关局部坐标系下拉杆转角的欧拉角空间变换，如图7所示，在最终得到拉杆转角的变化数值9=(ψ，θ，φ)Τ，其中，V为进动角，Θ为章动角，φ为自转角，与球销设计允许的转角(如图8所示)进行比较，判断是否存在运动干涉的风险。
[0058]根据本发明实施例的悬架稳定杆拉杆转角检测方法，考虑稳定杆本体及拉杆的自身变形，对稳定杆和拉杆进行柔性处理，并可考虑悬架弹性件及轮胎的变形，从而可以更好地模拟稳定杆与其拉杆的运动趋势，因此，使计算得到的拉杆的转角的精度得到提高，有效避免拉杆锁死和断裂，提升车辆的安全性。
[0059]本发明的进一步实施例提供了一种悬架稳定杆拉杆转角检测系统。其中，悬架包括:拉杆，分别与拉杆相连的稳定杆和下控制臂或减震器套筒，该检测系统，包括:参数获取�？�、模型建立�？�、参数设置�？�、仿真�？楹图扑隳？�。
[0060]其中，参数获取模块用于获取车辆的悬架、制动盘、转向节和车轮的物理参数。模型建立�？橛糜诟菪�、制动盘、转向节和车轮的物理参数建立车辆的虚拟样机，并对稳定杆和拉杆进行柔性处理，其中，物理参数包括但不限于:安装硬点、质量、质心和转动惯量。参数设置�？橛糜谏柚美说淖潜浠慰枷岛臀榷ǜ瞬问刂�。仿真�？橛糜诟菰ど璩盗竟た鐾ü槟庋蟹抡妫缘玫嚼嗽谧潜浠慰枷迪碌淖潜浠�。计算模块用于根据转角变化量判断拉杆的轴向转角是否小于预设值，如果是，输出拉杆转角变化角度，并根据欧拉角进行空间角度的变化，得到转角实际变化量，以及根据转角实际变化量判断拉杆相对稳定杆、下控制臂或减震器套筒之间的转角是否在允许范围内。其中，预设值由经验值确定，例如为0.1度。
[0061]进一步地，该检测系统还包括:调整�？�(图中未示出)，调整�？橛糜谠诶说闹嵯蜃遣恍∮谠ど柚凳保孕槟庋械髡敝晾说闹嵯蜃切∮谠ど柚怠�
[0062]在本发明的一个实施例中，计算模块用于将转角变化量从转角变化参考系变换至欧拉角空间下的转角变化数值，并判断转角变化数值是否大于拉杆相对稳定杆和/或下控制臂或减震器套筒的最大转角角度，以及在转角变化数值大于拉杆相对所述稳定杆和/或下控制臂或减震器套筒的最大转角角度时，判定拉杆相对稳定杆和/或下控制臂或减震器套筒之间的转角不被允许。
[0063]需要说明的是，本发明实施例的检测系统的具体实现可参见本发明实施例的方法部分的详细说明。为了减少冗余，不做赘述。
[0064]根据本发明实施例的悬架稳定杆拉杆转角检测系统,考虑稳定杆本体及拉杆的自身变形，对稳定杆和拉杆进行柔性处理，并可考虑悬架弹性件及轮胎的变形，从而，可以更好地模拟稳定杆与其拉杆的运动趋势，因此，使计算得到的拉杆的转角的精度得到提高，有效避免拉杆锁死和断裂，提升车辆的安全性。
[0065]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0066]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。
【权利要求】
1.一种悬架稳定杆拉杆转角检测方法，其特征在于，所述悬架包括:拉杆，分别与所述拉杆相连的稳定杆和下控制臂或减震器套筒，所述方法包括: 获取车辆的悬架、制动盘、转向节和车轮的物理参数； 根据所述悬架、制动盘、转向节和车轮的物理参数建立车辆的虚拟样机，并对所述稳定杆和拉杆进行柔性处理； 设置所述拉杆的转角变化参考系和控制函数； 根据预设车辆工况通过所述虚拟样机进行仿真，以得到所述拉杆在所述转角变化参考系下的转角变化量； 根据所述转角变化量判断拉杆的轴向转角是否小于预设值；如果否，对所述虚拟样机进行调整，如果是，输出拉杆转角变化角度，并对所述拉杆转角变化角度进行欧拉角的变换，得到转角实际变化量； 根据所述转角实际变化量判断拉杆相对稳定杆、下控制臂或减震器套筒之间的转角是否在允许范围内。
2.根据权利要求1所述的悬架稳定杆拉杆转角检测方法，其特征在于所述物理参数包括:安装硬点、质量、质心和转动惯量。
3.根据权利要求1所 述的悬架稳定杆拉杆转角检测方法，其特征在于: 如果判断所述拉杆的轴向转角不小于所述预设值，则对所述虚拟样机进行调整，直至所述拉杆的轴向转角小于所述预设值。
4.根据权利要求1所述的悬架稳定杆拉杆转角检测方法，其特征在于，所述根据所述转角变化量判断所述拉杆相对所述稳定杆和/或所述下控制臂或减震器套筒之间的转角是否在允许范围内，具体包括: 将所述转角变化量从所述转角变化参考系变换至欧拉角空间下的转角变化数值； 判断所述转角变化数值是否大于所述拉杆相对所述稳定杆和/或所述下控制臂或减震器套筒的最大转角设计角度； 如果是，则判定所述拉杆相对所述稳定杆和/或所述下控制臂或减震器套筒之间的转角不被允许。
5.根据权利要求1-4任一项所述的悬架稳定杆拉杆转角检测方法其特征在于，所述预设值由设计人员确定。
6.一种悬架稳定杆拉杆转角检测系统，其特征在于，所述悬架包括:拉杆，分别与所述拉杆相连的稳定杆和下控制臂或减震器套筒，所述系统包括: 参数获取�？椋糜诨袢〕盗镜男�、制动盘、转向节和车轮的物理参数； 模型建立�？椋糜诟菟鲂�、制动盘、转向节和车轮的物理参数建立车辆的虚拟样机,并对所述稳定杆和拉杆进行柔性处理； 参数设置模块，用于设置所述拉杆的转角变化参考系和稳定杆参数控制； 仿真�？椋糜诟菰ど璩盗竟た鐾ü鲂槟庋蟹抡妫缘玫剿隼嗽谒鲎潜浠慰枷迪碌淖潜浠浚� 计算�？椋糜诟菟鲎潜浠颗卸纤隼说闹嵯蜃鞘欠裥∮谠ど柚担绻牵涑隼俗潜浠嵌龋⒏菖防墙锌占浣嵌鹊谋浠玫阶鞘导时浠浚约案菟鲎鞘导时浠颗卸侠讼喽晕榷ǜ�、下控制臂或减震器套筒之间的转角是否在允许范围内。
7.根据权利要求6所述的悬架稳定杆拉杆转角检测系统，其特征在于，所述物理参数包括:安装硬点、质量、质心和转动惯量。
8.根据权利要求6所述的悬架稳定杆拉杆转角检测系统，其特征在于，还包括: 调整�？椋糜谠谒隼说闹嵯蜃遣恍∮谒鲈ど柚凳保运鲂槟庋械髡敝了隼说闹嵯蜃切∮谒鲈ど柚�。
9.根据权利要求6所述的悬架稳定杆拉杆转角检测系统，其特征在于，所述计算�？橛糜诮鲎潜浠看铀鲎潜浠慰枷当浠恢僚防强占湎碌淖潜浠担⑴卸纤鲎潜浠凳欠翊笥谒隼讼喽运鑫榷ǜ撕�/或所述下控制臂或减震器套筒的最大转角角度，以及在所述转角变化数值大于所述拉杆相对所述稳定杆和/或所述下控制臂或减震器套筒的最 大转角角度时，判定所述拉杆相对所述稳定杆和/或所述下控制臂或减震器套筒之间的转角不被允许。
10.根据权利要求6-9任一项所述的悬架稳定杆拉杆转角检测系统，其特征在于，所述预设值由设计人员确定。
【文档编号】G01B21/22GK103900522SQ201410124096
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年3月28日 优先权日:2014年3月28日
【发明者】王瑞锋, 李晓晨, 李志强, 宋峰, 刘博 , 崔浩, 江培东 申请人:长城汽车股份有限公司
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