4-5 汽车的侧翻

倾侧翻类型1. 曲线运动引起的侧翻(maneuver induced rollover)指汽车侧向加速度超过一定限值,使得汽 车的内侧车轮的垂直载荷为零,而引起的侧 翻.

2. 绊倒侧翻(tripped rollover)指汽车产生侧向滑移与路面上的障碍物 侧向撞击,而将其绊倒.- 汽车转向系统动力学

4-5 汽车的侧翻

刚性汽车的准静态侧翻刚性汽车:指不考虑悬架及轮胎的弹性变形. 准静态 :指稳态转向.m a y h g F zi B co s m g sin h g 1 2

B m g co s 0

ay

1 F zi B g 2 m g hg

- 汽车转向系统动力学

4-5 汽车的侧翻

刚性汽车的准静态侧翻ay 1 F zi B g 2 m g hg1 时,若要使 F zi 2 mg

当

ay 0

则有

ay g

v

2

g

高速公路拐弯处的坡道角就是根据此原理设计的.

- 汽车转向系统动力学

4-5 汽车的侧翻

侧翻阈值(rollover threshold)当 Fzi=0 时, 汽车开始侧翻时的侧向加速度(g)ay g B 2 hgay g B 2 hgB 2hg

当 β=0时:

汽车抗侧翻能力

当 ay=0 时:

汽车不发生侧翻的静态极限角. GB7258 规定 35 0- 汽车转向系统动力学

4-5 汽车的侧翻

保证只能发生侧滑,不会发生侧翻的条件:发生侧滑时:

F y G cos G sin tg

路面侧向附着系数时,只可能发生侧滑,不会发生侧翻

当

B 2hg

- 汽车转向系统动力学

4-5 汽车的侧翻

带悬架汽车的准静态侧翻平衡方程为: M0

m s a y h g m s g [

B 2

r ( h g h r )] F zi B 0

设侧倾柔度为:

R

( rad / g )

r R a y

当 Fzi=0时,得侧翻阈值为:ay g B 2 h g 1 R (1 h r / h g ) [ 1 ]

- 汽车转向系统动力学

4-5 汽车的侧翻

汽车的瞬态侧翻研究侧向加速度快速变化时的侧翻.1.前轮阶跃输入下的侧倾响应

汽车的侧倾角在初次达 到稳态值后有一个超调量, 说明汽车侧倾角的瞬态响应 中有一个比准静态更小的侧 翻阈值,即在更小的侧向加 速度ay时,内侧车轮就可能 离地了。- 汽车转向系统动力学

4-5 汽车的侧翻对轿车和多用途车辆 而言:阶跃转向时的侧翻 阈值比准静态的值约低 30%,而货车约低50%. 超调量的大小取决于 侧倾阻尼。无阻尼时,侧 倾阈值最小；随阻尼比的 增加,侧倾阈值也增大,但 增大的速率逐渐减小。

- 汽车转向系统动力学

4-5 汽车的侧翻

2.前轮脉冲输入下的侧倾响应此时,汽车的侧翻阈值取决于输入频率.当频率为零时,侧 翻阈值接近带悬架汽车的准静态之值;随频率的增加,侧翻阈 值减少,直至侧倾共振频率时达到最小,然后又迅速增大. 对于重型货车,侧倾共振频率低于 1

HZ, 轿车和MPV车的侧倾共振频率 为1.5 HZ以上.在高速公路上,驾驶员更改车道 的操舵频率通常在0.5HZ左右,所以, 货车较易侧翻,轿车不易侧翻.

- 汽车转向系统动力学

4-6 提高操纵稳定性的电子控制系统

电子控制系统 VSC 车辆稳定性控制 系统

VDC 车辆动力学控制 系统 ABS 制动防抱

TCS 驱动力控制系统 4WS 四轮转向 EMCD 电子磁控有限 差速作用差速器

- 汽车转向系统动力学

4-6 提高操纵稳定性的电子控制系统

各种电子控制系统的有效工作范围 4WS的有效工作范围是附着圆 中心部位，即侧向力，纵向 力较小的轮胎特性线性区域 TCS的有效工作区是大驱动力 附近的极限区域 ABS在大制动力附近的极限区 域 VSC在大侧偏力的极限区域 其余几种系统的有效工作区 域均在较大地面反作用力的 轮胎特性非线性区- 汽车转向系统动力学

D: driving force distribution B: braking force distribution R: roll stiffness distribution

4-6 提高操纵稳定性的电子控制系统

间接横摆力矩控制三种不同驱动形式对弯道行驶的影响 前轮驱动：强不足转向特性

后轮驱动：过多转向特性 四轮驱动：不足转向特性

冰雪路面 R=20m V0=20km/h 固定方向盘，加速1s以后的情况- 汽车转向系统动力学

4-6 提高操纵稳定性的电子控制系统

间接横摆力矩控制4WD前后轮间切向力分配比例控制

FWD:强不足转向特性 RWD:弱不足转向特性

ac-前轴驱动力与整车驱动力之比- 汽车转向系统动力学

4-6 提高操纵稳定性的电子控制系统

间接横摆力矩控制4WD前后轮间切向力分配比例控制 ETS 4WD:保持中性转向特性

- 汽车转向系统动力学

4-6 提高操纵稳定性的电子控制系统

直接横摆力矩控制(Direct Yaw Moment Control)Fy1+Fy2=m·y a Fy1· y2· z· r a-F b=I 稳态行驶： Fy1· y2· a-F b=0 如果加一横摆力矩，则

Fy1· x2· y2· a+F B-F b=0Fx2减小不足转向量

- 汽车转向系统动力学

4-6 提高操纵稳定性的电子控制系统

直接横摆力矩控制(Direct Yaw Moment Control)(改变内外侧车轮驱动力分配比例提高极限工况下弯道行驶能力)

a:一般行驶 b:有横摆力矩作用，加速行驶，Fy1减小

Fy1*a+Fx2*B-Fy2*b= Iz* r - 汽车转向系统动力学