[发明专利]一种汽车侧翻稳定性分析方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明属于汽车底盘技术领域，具体涉及一种汽车侧翻稳定性分析方法。

背景技术

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（Computer AidedEngineering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。

发明内容

本发明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，本发明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。