專利名稱：用于預(yù)測安裝有懸掛系統(tǒng)的汽車的舒適性能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種方法，用于預(yù)測汽車經(jīng)過有障礙物的路面或給定顆粒質(zhì)地的路面時汽車內(nèi)的聲音和振動等級。
汽車駛過一個或許多障礙物(例如人工坑、瀝青裂縫、各種接縫、礫石等)時，駕駛者和乘客感覺出的不舒適有兩個不同的方面。第一方面是振動，通過汽車底盤、座位和方向盤的振動表現(xiàn)。第二方面是聲音，通過由汽車的各種部件的振動在汽車內(nèi)產(chǎn)生的噪音表現(xiàn)。汽車的乘客感覺到的不舒適等級很大程度上取決于車身、汽車與地面接觸的機(jī)械系統(tǒng)、行駛速度、當(dāng)然還有道路上的障礙物的類型。
下文使用的術(shù)語的定義·“舒適性能”與聲音和/或振動等級相對應(yīng)，當(dāng)汽車駛過帶有至少一個給定尺寸的障礙物的道路(或試驗臺)時該等級在汽車內(nèi)測量到。
·“懸掛系統(tǒng)”一組汽車部件，為汽車和地面之間的一個或多個接觸面與所述汽車的一個或多個點(diǎn)之間提供連接；在所有情況下懸掛系統(tǒng)至少包括一個輪胎和與裝有輪胎的車輪。
·“車身”與懸掛系統(tǒng)相配合的一組汽車部件。
·“附著點(diǎn)”懸掛系統(tǒng)與車身之間的連接點(diǎn)。
·“總傳遞函數(shù)”該函數(shù)包括兩部分，第一部分與汽車車廂內(nèi)的噪聲有關(guān)，第二部分與所述車廂內(nèi)幾個預(yù)定點(diǎn)處的振動有關(guān)。
·“參考懸掛系統(tǒng)”安裝于汽車的懸掛系統(tǒng)，可用于獲得總傳遞函數(shù)。
·“原型懸掛系統(tǒng)”不用所述汽車，尋求對代替參考系統(tǒng)而安裝有所述原型系統(tǒng)的相同汽車的舒適性能的作用進(jìn)行預(yù)測的懸掛系統(tǒng)。
例如，懸掛系統(tǒng)可由輪胎和裝有輪胎的車輪構(gòu)成在這種情況下，附著點(diǎn)是輪轂。總傳遞函數(shù)使得可以從輪轂上測量到的力得到車身內(nèi)的振動等級。
對于本領(lǐng)域的技術(shù)人來說，用于評定給定汽車的新懸掛系統(tǒng)的舒適性能的數(shù)種方法是已知的，這些方法使得能夠?qū)⑺鰬覓煜到y(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，這種優(yōu)化包括得到實現(xiàn)明顯提高的舒適等級的接觸系統(tǒng)的特性。
例如，為評定和優(yōu)化安裝了新懸掛系統(tǒng)的汽車的舒適性能，本領(lǐng)域的人員可使用實驗方法，該實驗方法包括進(jìn)行汽車的車廂內(nèi)噪聲和振動的測量，其中該汽車在使所述汽車內(nèi)產(chǎn)生某些振動的和/或聲音的不舒適的一段公路或軌道上行駛，在該段公路或軌道的表面上有一個或多個障礙物。然而，該方法需要使用汽車從而可評定各種懸掛系統(tǒng)；此外，該方法僅可在合適的天氣條件下進(jìn)行，這就意味著對于有時非常長的時間來說汽車是不動的，由于經(jīng)常需要一些重復(fù)，因此導(dǎo)致在懸掛系統(tǒng)的開發(fā)階段中的過分花費(fèi)。另外，該方法用時長且對于操作者要求苛刻，并且測量結(jié)果相當(dāng)分散。
此外，歐洲專利申請886130號描述了預(yù)測安裝有輪胎并從具有許多粗糙點(diǎn)的不平地面經(jīng)過的汽車的車廂內(nèi)的噪聲等級的方法。根據(jù)該方法，通過直接對靜止的汽車的每個車軸(在輪轂)施加沿預(yù)定方向的力(以沖擊的形式)，為安裝了輪胎的汽車確定傳遞函數(shù)。對于每次沖擊，在所述汽車內(nèi)記錄聲音，并對汽車前方位置、后方位置和每一側(cè)連續(xù)重復(fù)該操作。在另一個階段，同樣的輪胎在滾道上滾動，其中在該滾道上的滾動表面上設(shè)置許多粗糙點(diǎn)以模擬不平路面。在該測試中，輪胎安裝在固定軸上，記錄作用在輪轂上的合成力。最后，這些測量的合成力用作模型的輸入，該模型包含前面所述的確定的傳遞函數(shù)以獲得汽車內(nèi)的合成噪聲等級。然而非常有趣的是，這種方法有局限性，例如，對于相同尺寸但有不同結(jié)構(gòu)的輪胎，給出的噪聲等級不同，對安裝有不同輪胎并在不平路面上滾動的同樣汽車進(jìn)行測試獲得的噪聲等級不同。
特別是，由于從靜止?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行的測試中建立汽車的傳遞函數(shù)，顯然沒有考慮滾動時輪胎的機(jī)械性能，按一般規(guī)律明其顯不同于在靜止?fàn)顟B(tài)下的同樣性能。尤其，公知的是靜止時動力載荷下的輪胎的垂直剛性比輪胎滾動時動力載荷下的同樣垂直剛性要高。
此外，為在車軸的水平面上施加力，需要在車輪的外側(cè)提供附加的固定部件，所述部件設(shè)計成例如接收來自錘的沖擊，顯然所述部件的質(zhì)量增加到非懸掛(非加在底盤彈簧的)重量上，因而對測量產(chǎn)生干擾。也必須指出，即使采起措施衰減，每次錘擊的噪聲經(jīng)空氣傳遞到車廂中，并至少部分地加到要在汽車內(nèi)記錄的噪聲中。
本發(fā)明的目的是提供一種預(yù)測安裝有懸掛系統(tǒng)的汽車的舒適性能的方法，能夠克服上面剛剛描述的方法的缺點(diǎn)。
為達(dá)到該目的，提出一種方法，用于預(yù)測安裝有原型懸掛系統(tǒng)的汽車車廂內(nèi)的噪聲和振動，其中所述汽車在具有至少一個預(yù)定尺寸的障礙物的地面上以給定速度V駛過。
提出的方法包括第一步驟，確定安裝有參考懸掛系統(tǒng)的汽車的總傳遞函數(shù)；第二步驟，測量車身與原型懸掛系統(tǒng)之間的附著點(diǎn)上的力。然后，當(dāng)所述原型懸掛系統(tǒng)在其與路面的接觸面承受的載荷與當(dāng)汽車在設(shè)置有同樣障礙物的同樣路面上經(jīng)過時測量到的載荷相同時，根據(jù)本發(fā)明的方法在于將第一階段獲得的汽車的該總傳遞函數(shù)與作用于車身與原型懸掛系統(tǒng)之間的附著點(diǎn)上的合成力相乘。
通過采用在安裝有參考懸掛系統(tǒng)的汽車上的一系列測量確定總傳遞函數(shù)，這些測量結(jié)合了在該參考懸掛系統(tǒng)上的一系列測量，其中該參考懸掛系統(tǒng)在車身附著點(diǎn)連接于框架上，因而它安裝在汽車上。在懸掛系統(tǒng)簡化為輪胎和車輪的情況下，框架裝備有能夠?qū)ψ饔糜谳嗇炆系牧M(jìn)行測量的設(shè)備。
在汽車上的測量包括下列步驟a)將參考懸掛系統(tǒng)安裝到汽車上，所述系統(tǒng)通過附著點(diǎn)連接到所述汽車上；b)在汽車內(nèi)安裝能記錄車廂內(nèi)預(yù)定點(diǎn)處噪聲和振動的裝置；c)將汽車定位成使得參考懸掛系統(tǒng)經(jīng)所述系統(tǒng)的每個輪胎與位于具有一個或多個置障礙物的滾動表面上的滾動裝置相接觸；d)位于所述滾動裝置上的每個輪胎以速度V旋轉(zhuǎn)，在車廂內(nèi)記錄噪聲和振動信號；然后，通過進(jìn)行下列步驟，對于該參考懸掛系統(tǒng)獲得作用在所述附著點(diǎn)上的合成力e)通過同樣的附著點(diǎn)，參考懸掛系統(tǒng)機(jī)械地固定于框架上，所述框架在這些附著點(diǎn)上配備有裝置，借此可在三個相互垂直的方向中確定合成力；f)所述參考懸掛系統(tǒng)對于在步驟c)使用的設(shè)有同樣障礙物的滾動裝置施加載荷，使得在其與路面的接觸面上，所述懸掛系統(tǒng)支承載荷，該載荷與在所考慮的位置處汽車所承受的載荷相同。
g)位于滾動裝置上的每個輪胎以速度V旋轉(zhuǎn)，記錄在附著點(diǎn)處作用在框架上的合成力。
將在安裝有參考懸掛系統(tǒng)的汽車上的和當(dāng)安裝到框架上時參考懸掛系統(tǒng)上的測量值組合，使得能夠獲得在設(shè)置障礙物的路面上經(jīng)過的所述汽車的總傳遞函數(shù)，其中障礙物與在所述測量中使用的相同。
在懸掛系統(tǒng)簡化為輪胎和安裝有輪胎的車輪的情況下，在適于相同汽車的其它車軸的條件下重復(fù)進(jìn)行步驟e)到g)，并對尚未測量的汽車上的所有其它前方位置和后方位置重復(fù)步驟c)和d)。
可以設(shè)想在表示所述系統(tǒng)的函數(shù)模型的幫助下，由代表所述系統(tǒng)的數(shù)字模擬代替在參考懸掛系統(tǒng)上(步驟e、f、g)進(jìn)行的測量，使得可以獲得作用在車身附著點(diǎn)上的力，該力在結(jié)構(gòu)上與滾過障礙物的力相似。
在確定總傳遞函數(shù)后，和安裝在相同框架上的所述原型懸掛系統(tǒng)一樣并按與預(yù)先測試參考懸掛系統(tǒng)相同的方式再現(xiàn)步驟e)、f)和g)，測量作用在安裝有取代參考懸掛系統(tǒng)的原型懸掛系統(tǒng)的相同汽車的車身附著點(diǎn)上的力。
然后，將在原型懸掛系統(tǒng)的車身附著點(diǎn)上測量到的力與汽車的總傳遞函數(shù)相乘，以獲得車廂內(nèi)的噪聲和振動等級，這樣可將安裝有原型懸掛系統(tǒng)的汽車的舒適性能特性化。
如對參考懸掛系統(tǒng)所提到的，也可設(shè)想在相同函數(shù)模型的幫助下，由數(shù)字模擬代替參考懸掛系統(tǒng)(步驟e、f、g)上的測量結(jié)果，使得可以獲得在原型懸掛系統(tǒng)附著點(diǎn)作用在框架上的力，該力在結(jié)構(gòu)上與滾過障礙物的力相似。
根據(jù)本發(fā)明的方法使得可以評定裝配到最初配備有已知(參考)懸掛系統(tǒng)的汽車上的新(原型)懸掛系統(tǒng)的舒適性能。另外，一旦利用已知在滾動裝置上的所述參考系統(tǒng)建了立汽車的總傳遞函數(shù)，當(dāng)原型懸掛系統(tǒng)安裝到框架上時，只要對于用于作用在原型懸掛系統(tǒng)的附著點(diǎn)上的力的測量結(jié)果或數(shù)字模擬，使用同樣的滾動裝置就不再為了評定不同于參考懸掛系統(tǒng)的新懸掛系統(tǒng)而需要利用汽車。
為在所選速度V下獲得仍更能代表汽車的性能的總傳遞函數(shù)，最好是用將V包喊在其之間的至少兩個不同速度對汽車重復(fù)步驟d)和對單獨(dú)懸掛系統(tǒng)重復(fù)步驟e)、f)和g)。優(yōu)選的是，在速度V的每一側(cè)選擇兩個速度，這些速度大約高于或低于V 10％和35％。這使得能夠?qū)⑵嚨姆蔷€性考慮成為所選速度值V的函數(shù)。然后通過計算對于每個速度建立的傳遞函數(shù)的平均值獲得總傳遞函數(shù)。
在所考慮的懸掛系統(tǒng)簡化為輪胎和與安裝有輪胎的車輪情況下，令人驚訝地發(fā)現(xiàn)對于給定的汽車，輪胎的尺寸并不重要。這就意味著對于設(shè)計成可安裝各種輪胎尺寸(例如，有不同H/S比的輪胎，其中H為輪胎的寬度，S為輪胎的橫截面高度)的給定汽車，可確定適用于由所述汽車接受的所有輪胎尺寸的總傳遞函數(shù)。為此，上述步驟對于安裝有參考輪胎的汽車完成步驟a)到d)，用相同的參考輪胎進(jìn)行步驟e)到g)，但用至少兩個另外的輪胎充氣壓力進(jìn)行所有測量。優(yōu)選地，所用的壓力在高于參考輪胎的使用壓力的10％到20％與在低于參考輪胎的樹用壓力的10％到20％之間。該步驟使得可以考慮與輪胎的尺寸相關(guān)的剛性的各種變化。然后通過計算在每個輪胎壓力和每個速度下確定的傳遞函數(shù)的平均值獲得總傳遞函數(shù)。
采用根據(jù)本發(fā)明的方法，可容易地預(yù)測所希望的很多原型懸掛系統(tǒng)的舒適性能。對于每個懸掛系統(tǒng)來說，該預(yù)測的費(fèi)用等于測量所述懸掛系統(tǒng)的車身附著點(diǎn)上的力的費(fèi)用，或所述力的數(shù)字模擬的費(fèi)用。
通過選擇按此方法進(jìn)行，可意識到例如本方法對于開發(fā)僅僅短期中適用的原型汽車的懸掛系統(tǒng)提供了所有優(yōu)點(diǎn)。由于本發(fā)明的方法，因而汽車制造商可承擔(dān)測試汽車的工作，然后向懸掛系統(tǒng)制造商提供所述汽車的總傳遞函數(shù)，詳細(xì)擬定獲得函數(shù)的條件，甚至可長期展望懸掛系統(tǒng)制造商與汽車制造商之間的數(shù)據(jù)交換的可能性，而不需要懸掛系統(tǒng)制造商使用汽車。
本發(fā)明方法的另一個優(yōu)點(diǎn)是，傳遞函數(shù)實際上將障礙物上的輪胎的實際沖擊引起的噪聲分量和的確為真實噪聲的沖擊噪聲相結(jié)合。
另外的優(yōu)點(diǎn)是作用在附著點(diǎn)上的力實際上是真實力，當(dāng)確定總傳遞函數(shù)時考慮到該力，并在接下來用于評定和優(yōu)化新懸掛系統(tǒng)。
不必說，根據(jù)本發(fā)明的方法可適用于各種類型的汽車，特別是旅行汽車、有蓬貨車或重貨車，在這些車中舒適性能很重要。
為了模擬路面的各種情況，根據(jù)本發(fā)明的預(yù)測方法很容易使得在滾動裝置上的障礙物的尺寸和數(shù)量很適用。
最后，應(yīng)當(dāng)指出的是，由于實際上經(jīng)車身振動的傳遞與經(jīng)懸掛系統(tǒng)振動的傳遞之間有區(qū)別，由根據(jù)本發(fā)明的方法確定的傳遞函數(shù)產(chǎn)生的信息，可有效地改進(jìn)懸掛系統(tǒng)的舒適性能。
通過下列附圖描述根據(jù)本發(fā)明的方法，其中

圖1旅行汽車，其左后輪胎位于滾道上。
圖2安裝在框架上的懸掛系統(tǒng)，懸掛系統(tǒng)包括圖1中的輪胎在相同的條件下向下壓在圖1中的滾道上。
圖3從不同角度看過去圖2中的組件。
圖4安裝在車輪上的輪胎，為實施根據(jù)本發(fā)明方法的步驟而壓在輥滾上。
圖5對于原型懸掛系統(tǒng)，將當(dāng)旅行汽車經(jīng)過凸塊時旅行汽車的車廂內(nèi)的噪聲與根據(jù)本發(fā)明的方法預(yù)測的噪聲比較。
圖6對于圖5的原型懸掛系統(tǒng)，將當(dāng)汽車經(jīng)過凸塊時汽車沿與方向盤相切的方向記錄的振動與根據(jù)本發(fā)明的方法獲得的振動進(jìn)行比較。
圖7用沿垂直方向的加速度，在車廂底板的水平面上重復(fù)振動比較。
圖8在懸掛系統(tǒng)簡化為輪胎和安裝有輪胎的車輪的情況下，將當(dāng)旅行汽車經(jīng)過凸塊時旅行汽車的車廂內(nèi)記錄的噪聲與根據(jù)本發(fā)明的方法預(yù)測的噪聲進(jìn)行比較。
圖9在懸掛系統(tǒng)簡化為輪胎和安裝有輪胎的車輪的情況下，將當(dāng)旅行汽車經(jīng)過凸塊時沿與旅行汽車的方向盤相切的方向記錄的振動與根據(jù)本發(fā)明的方法獲得的振動進(jìn)行比較。
圖10用沿垂直方向的加速度，在車廂底板的水平面上重復(fù)圖8的比較。
圖1表示旅行汽車1，它的左后輪胎2擱在直徑為1.6m的精細(xì)顆粒表面覆蓋的滾道3上。直線矩形截面20mm寬和10mm高的細(xì)條4橫向定位在到滾道3的表面上(例如平行于旋轉(zhuǎn)軸)。設(shè)有用于驅(qū)動滾道3旋轉(zhuǎn)的裝置(圖中未示出)。
在圖1、2和3表示的第一實例中，懸掛系統(tǒng)包括下列部件安裝在車輪5上的左后輪胎2；輪轂支架/輪轂組件；左后制動系統(tǒng)6；左后減振器7；左后減振器7的上連接件8；左后彈簧9；左后彈簧9的濾波元件10；左后縱向臂11；將左后縱向臂11連接到車身50上的彈性接合點(diǎn)12；左后下臂13；將左后下臂13連接到車身50上的彈性接合點(diǎn)14；左后上臂15；將左后上臂15連接到車身50上的彈性接合點(diǎn)16；左后爪跟蹤桿28；將跟蹤桿28連接到車身50上的旋轉(zhuǎn)接合點(diǎn)；圖中未示出的各種次要零部件(螺釘、螺栓、旋轉(zhuǎn)接合點(diǎn)、軸承、彈性接合點(diǎn)，等等)。
汽車1在其車廂內(nèi)裝備有— 放置在汽車駕駛者的右耳高度的的傳聲器17，用于記錄噪聲；— 設(shè)置在汽車方向盤19上的三維加速度計18；— 設(shè)置在駕駛者座位的一個滑板上的三維加速度計20。
對于所選速度V和在裝有障礙物4的滾道3上滾動的情況下，根據(jù)本發(fā)明的方法使得能夠預(yù)測汽車1的舒適性能和分析上述懸掛系統(tǒng)的性能的效果。首先，在此位置，測量結(jié)果由包括參考速度V的滾道的幾個旋轉(zhuǎn)速度下的聲壓和振動構(gòu)成。例如，建議速度等于速度V的±20％。
獲得的噪聲和振動值為系統(tǒng)的輸出信號，能夠確定安裝有參考懸掛系統(tǒng)的汽車的總傳遞函數(shù)。
為獲得系統(tǒng)的輸入信號(這些輸入信號與要提供預(yù)先記錄的數(shù)據(jù)的總傳遞函數(shù)相乘)，如圖2和3所示，所采用的過程是測量在附著點(diǎn)作用到包括上面所列出的部件的參考懸掛系統(tǒng)的車身上的力，所述系統(tǒng)通過其附著點(diǎn)安裝在具有輪胎2的框架21上，其中輪胎2在裝有相同障礙物4的相同的滾道3上滾動。
圖2和3表示通過附著點(diǎn)固定到框架21上的參考懸掛系統(tǒng)，并且在輪胎2和滾道之間的接觸面上，支承當(dāng)參考系統(tǒng)安裝在如圖1所示的汽車1上時，由所述參考系統(tǒng)支承的載荷。
圖2的平面包括指定的X和Z方向(方向Y垂直于圖2的平面，并平行于滾道3的旋轉(zhuǎn)軸的方向)。圖3的平面包括垂直的方向Y和Z。
框架21設(shè)計成其第一諧振頻率不在進(jìn)行測量的頻率范圍內(nèi)。
在參考懸掛系統(tǒng)到框架21的六個附著點(diǎn)的每一個點(diǎn)上設(shè)置測力傳感器22、23、24、25、26、27以記錄沿三個垂直方向作用在這些點(diǎn)上的力。
以與用于在裝有參考懸掛系統(tǒng)的汽車1上的測量的速度值相同的速度值，測量單獨(dú)參考系統(tǒng)。
然后通過使用在安裝有參考懸掛系統(tǒng)的汽車上確定的值和在單獨(dú)參考系統(tǒng)上確定的值，計算出相對于將速度V包含在其之間的每個速度的總傳遞函數(shù)，使得受到計算的汽車特性化，包括第一傳遞函數(shù)，考慮到車身附著點(diǎn)處的力，從該第一傳遞函數(shù)確定車廂內(nèi)的聲壓；第二傳遞函數(shù)，考慮到車身附著點(diǎn)處的相同力，從第二傳遞函數(shù)獲得汽車內(nèi)在方向盤和底板上的振級。
最后，通過對在每個速度下獲得的各個總傳遞函數(shù)取平均值，建立汽車在速度V時的總傳遞函數(shù)。
然后在獲得安裝有參考懸掛系統(tǒng)的汽車的總傳遞函數(shù)后，對于相同的汽車，可容易地預(yù)測由不同于參考系統(tǒng)的原型系統(tǒng)產(chǎn)生的舒適性能的等級。為此，對于如圖2所示的安裝在測量框架21上的參考系統(tǒng)，重復(fù)前面所述的操作步驟就足夠了，例如通過測量以確定在附著點(diǎn)處作用到框架上的力，其中框架上安裝有原型系統(tǒng)，該原型系統(tǒng)在汽車上的性能等級將被特性化。采用與通過參考系統(tǒng)獲得的力同樣的方法處理這些力，然后與汽車的預(yù)定總傳遞函數(shù)相乘。
使用根據(jù)本發(fā)明的方法，可容易地改進(jìn)形成汽車的懸掛系統(tǒng)的一個或其它部件，并預(yù)測該變化對所述汽車的舒適性能上的效果。
根據(jù)本發(fā)明的方法應(yīng)用的第一實例涉及如圖2和3所示的參考懸掛系統(tǒng)，其中包括特別適于參考汽車的型號為195/65 R 15 XH 1的輪胎。
首先，在將等于60km/h的參考速度V包含在其之間的幾個速度(這種情況下40、50、70和80km/h)下進(jìn)行聲壓和振動測量。每次測量是滾道的20轉(zhuǎn)的平均結(jié)果，通過滾道的每轉(zhuǎn)4096個點(diǎn)的空間采樣完成記錄。
然后，為了使所有速度均勻，借助快速傅里葉變換(FFT)在重新采樣前調(diào)整頻率范圍。
所獲得的噪聲和振動值為系統(tǒng)的輸出，從該輸出可確定安裝有參考懸掛系統(tǒng)的汽車的總傳遞函數(shù)。
為獲得系統(tǒng)的輸入(這些輸入與要提供預(yù)先記錄的輸出的總傳遞函數(shù)相乘)，測量結(jié)果包括在裝有相同表面和相同障礙物的相同滾道上滾動的相同參考懸掛系統(tǒng)的附著點(diǎn)上的力。
在與參考汽車上的條件相一致的壓力2.1bar和支承載荷275daN的條件下完成所有測量。
在將參考速度V(60km/h)包括在其之間的某些速度(40、50、70和80km/h)下進(jìn)行測量。每個測量是滾道20轉(zhuǎn)的平均結(jié)果。通過滾道每轉(zhuǎn)4096個點(diǎn)的空間采樣實現(xiàn)記錄。
最后，為了使所選的所有速度均勻，在再采樣前使用傅里葉變換(FFT)調(diào)整頻率范圍。
在汽車和在單獨(dú)參考懸掛系統(tǒng)上所有測量，在將2.1bar的使用壓力包括在其之間的兩個另外壓力(1.8和2.4bar)下重復(fù)進(jìn)行。
利用在裝配參考懸掛系統(tǒng)的汽車上確定的值和在單獨(dú)參考懸掛系統(tǒng)上確定的值，對于每個速度計算使汽車特征化的總傳遞函數(shù)，包括第一傳遞函數(shù)，考慮在車身附著點(diǎn)上的力，從該第一傳遞函數(shù)，可確定車廂內(nèi)的聲壓；和第二傳遞函數(shù)，考慮在附著點(diǎn)上的相同力，從該第二傳遞函數(shù)，可獲得汽車內(nèi)方向盤和底板處的振級。最后，通過平均在每個速度和每個輪壓下獲得的不同的總傳遞函數(shù)，建立汽車在速度V下的總傳遞函數(shù)。
獲得安裝有參考懸掛系統(tǒng)的汽車的總傳遞函數(shù)后，對于相同的汽車，然后可以預(yù)測與參考懸掛系統(tǒng)不同的原型懸掛系統(tǒng)的舒適性能等級。為此，在與參考系統(tǒng)相同的條件下，重復(fù)在原型系統(tǒng)的附著點(diǎn)處的測量。
圖5至7所示的實例對應(yīng)于一個原型懸掛系統(tǒng)，該系統(tǒng)只在所用輪胎尺寸(205/60 R 15 M+S330)和安裝與該輪胎的車輪不同于參考懸掛系統(tǒng)。
圖5示出安裝有原型懸掛系統(tǒng)的旅行汽車通過凸塊時車廂內(nèi)所記錄的聲壓(虛線)，與采用根據(jù)本發(fā)明的方法在相同速度V(60km/h)下預(yù)測的噪聲(實線)的比較。從0到175Hz的頻率標(biāo)繪在橫坐標(biāo)上，同時縱坐標(biāo)用分貝(從0到60dBA)分度。
對于在包含凸塊的滾道上滾動期間引起的方向盤和底板的振級，圖6和7將汽車內(nèi)確定的值與采用根據(jù)本發(fā)明的模型預(yù)測的值進(jìn)行比較。圖6表示(實線)通過根據(jù)本發(fā)明的模型預(yù)測沿與汽車方向盤相切的方向的加速度，和(虛線)實驗方法獲得的同樣的加速度。圖7出示(實線)通過根據(jù)本發(fā)明的模型預(yù)測在汽車內(nèi)的底板處沿垂直方向的加速度，和(虛線)經(jīng)過實驗方法獲得的同樣的加速度。
在根據(jù)本發(fā)明的方法的應(yīng)用的第二實例中，所研究的懸掛系統(tǒng)僅包括尺寸為205/65 R 15 MXT的輪胎2′和安裝有該輪胎的相應(yīng)的車輪5′。
首先，在將等于60km/h的參考速度包括在其之間的幾個速度(在此情況下40、50、70和80km/h)下進(jìn)行聲壓和振動的測量。每個測量是滾道20轉(zhuǎn)的平均結(jié)果，通過滾道的每轉(zhuǎn)1024個點(diǎn)的空間采樣完成安記錄。
然后，為使所有速度均勻，在重新采樣之前用傅里葉變換(FFT)調(diào)整頻率范圍。
在后車軸的左手側(cè)完成這些測量后，在后車軸的右手側(cè)和然后在前車軸的兩側(cè)重復(fù)同樣類型的測量。
獲得的噪聲和振動值是系統(tǒng)的輸出，從該輸出可為安裝有這些參考輪胎的汽車確定總傳遞函數(shù)。
為獲得系統(tǒng)的輸入(這些輸入與用來提供預(yù)先記錄的輸出的總傳遞函數(shù)相乘)，測量結(jié)果包括作用在同樣類型的參考輪胎的輪轂上的力，其中該同樣輪胎裝配在同樣車輪上并在裝有同樣表面和在同樣障礙物的同樣滾道上滾動。與汽車的左后車輪有同樣使用條件，圖4表示安裝在車輪5′上并充氣到使用壓力(2bar)的參考輪胎2′，所述輪胎2′壓在其滾動表面上設(shè)置有障礙物4′的滾道3′上。施加到輪胎上的載荷，也就是284daN，再次與當(dāng)輪胎安裝在汽車的左后側(cè)時輪胎承受的實際負(fù)荷相一致，使得所選的滾動條件是實際的。安裝的車輪5′保持在測力輪轂9′上，使得能夠記錄沿三個垂直方向作用在所述車輪上中心的力，其中在這三個方向中，指定為X和Z方向在圖的平面內(nèi)，第三個方向與輪胎在其上滾動的滾道的旋轉(zhuǎn)軸平行。
在將參考速度V(60km/h)包括在其之間的某些速度(40、50、70和80km/h)下用測力輪轂9′進(jìn)行測量。每個測量是20輥道轉(zhuǎn)的平均結(jié)果，通過輥道每轉(zhuǎn)1024個點(diǎn)空間采樣實現(xiàn)記錄。
然后使用同樣的參考輪胎，采用與同樣汽車的前軸上的那些輪胎相同的使用條件(壓力等于2bar，負(fù)荷等于483daN)，重復(fù)同樣的測量。最后，為了使所選的所有速度均勻，在重新采樣之前通過傅里葉變換(FFT)調(diào)整頻率范圍。
在將使用壓力為2bar包括在其之間的兩個另外的壓力(1.7和2.3bar)下進(jìn)行重復(fù)，完成在汽車和單獨(dú)在參考輪胎上的全部測量。
利用在安裝參有考輪胎的汽車上確定的值和單獨(dú)從參考輪胎確定的值，計算特性化汽車在每個速度下的總傳遞函數(shù)，包括第一傳遞函數(shù)，考慮到輪轂上的力，從第一傳遞函數(shù)可確定車廂內(nèi)的聲壓；和第二傳遞函數(shù)，考慮到同樣的輪轂力，從第二傳遞函數(shù)可獲得方向盤上和底板上的振級。最后，通過將在每個速度和每個充氣壓力下獲得的各個不同的總傳遞函數(shù)通過平均建立在速度V下的汽車的總傳遞函數(shù)。
獲得裝有尺寸為205/65 R 15 MXT的參考輪胎的汽車的總傳遞函數(shù)后，對于同樣的汽車，可容易地預(yù)測不同于參考輪胎的測試輪胎給出的舒適性能。為此，為確定安裝有測試輪胎的車輪上的輪轂力，其在汽車上的性能等級將被特性化，重復(fù)圖4中的支持說明的操作步驟就足夠了。以與使用參考輪胎獲得的那些力同樣的方法處理這些力，然后與汽車的預(yù)先確定的總傳遞函數(shù)相乘。
圖8示出記錄的聲壓(虛線)與預(yù)測的噪聲(實線)之間的比較，其中聲壓是當(dāng)安裝有尺寸為205/60 R 15M+S 330的測試輪胎的旅行汽車通過凸塊時在車廂內(nèi)記錄的，噪聲是在等于60km/h的同樣速度V時通過根據(jù)本發(fā)明的方法預(yù)測的。從0到175Hz的頻率標(biāo)繪在橫坐標(biāo)上，同時縱坐標(biāo)用分貝(從0到50dBA)分度。
在設(shè)置凸塊的滾道上滾動期間方向盤和底板上引起振動的情況下，圖9和10將汽車上測量的值與通過根據(jù)本發(fā)明的模型預(yù)測的值進(jìn)行比較。圖9示出(實線)通過本發(fā)明的模型預(yù)測的沿與方向盤相切的方向的加速度，(虛線)經(jīng)過實驗方法獲得的同樣的加速度。圖10表示(實線)通過本發(fā)明的模式預(yù)測的在汽車內(nèi)的底板上的垂直加速度，(虛線)實驗方法獲得的同樣的加速度。
由所示兩個實例得到的結(jié)果十分清楚地表明，本發(fā)明的方法提供了對由安裝在汽車上的新懸掛系統(tǒng)或新輪胎給出的舒適等級的很好的預(yù)測，所述汽車對于使用新測試輪胎重復(fù)測量不是永遠(yuǎn)可用的。
毫無疑問，對于已經(jīng)描述的滾道型的滾動裝置，使用再現(xiàn)近似平地(特別是“平細(xì)條”機(jī))的滾動條件的滾壓機(jī)也可做得同樣好。
權(quán)利要求
1.用于預(yù)測安裝有原型懸掛系統(tǒng)的汽車(1)的車廂內(nèi)的舒適性能的方法，當(dāng)所述汽車以給定速度V在滾動裝置(3、3′)上經(jīng)過時，其中所述滾動裝置(3、3′)在其表面包括至少一個預(yù)定尺寸的障礙物(4、4)，所述確定方法在于首先，當(dāng)汽車在安裝有障礙物的滾動裝置上以速度V經(jīng)過時，通過測量汽車內(nèi)的噪聲和/或振動等級，并當(dāng)在安裝有障礙物的相同滾動裝置上以相同速度V經(jīng)過時，在函數(shù)數(shù)字模型的幫助下，測量或計算在附著點(diǎn)處作用相同的參考懸掛系統(tǒng)車身上的力，獲得用于安裝有參考懸掛系統(tǒng)的汽車的總傳遞函數(shù)；第二，在與先前用于參考懸掛系統(tǒng)相同的滾動條件下，在函數(shù)數(shù)字模型的幫助下，測量或計算作用在原型懸掛系統(tǒng)的車身附著點(diǎn)上的力；最后，通過將汽車的總傳遞函數(shù)與作用在原型懸掛系統(tǒng)的車身附著點(diǎn)上的力相乘，計算汽車內(nèi)的噪聲和/或振動輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于為確定總傳遞函數(shù)，按照下列步驟在汽車(1)上進(jìn)行的測量a)將參考懸掛系統(tǒng)安裝到汽車上；b)將用于記錄在車廂內(nèi)的預(yù)定點(diǎn)噪聲和振動的裝置(17、18、20)安置在汽車內(nèi)；c)然后將所述參考懸掛系統(tǒng)放置在滾動裝置(3)上，其中在滾動裝置(3)的滾動表面上有一個或多個障礙物(4)；d)使放置在滾動裝置(3)上的每個輪胎以速度V旋轉(zhuǎn)，并記錄車廂內(nèi)的噪聲和振動；并按照下列步驟用所述參考懸掛系統(tǒng)進(jìn)行測量e)在其車身附著點(diǎn)上，參考懸掛系統(tǒng)固定到框架上，其中框架在所述附著點(diǎn)上裝備有用于測量沿三個垂直方向作用的力的裝置；f)將所述參考懸掛系統(tǒng)壓在裝有相同障礙物的步驟c)的滾動裝置上，使得所述懸掛系統(tǒng)在其與路面的接觸面上支承載荷，該載荷與在汽車的特定位置上支承的載荷相同；g)使在滾動裝置上的每個輪胎以速度V旋轉(zhuǎn)，并記錄在參考懸掛系統(tǒng)的附著點(diǎn)處作用在框架上的力。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于用將速度V包括在其中的至少兩個另外的速度重復(fù)步驟a)到g)所述的測量，并將在所有這些速度下獲得的傳遞函數(shù)進(jìn)行平均，獲得總傳遞函數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述另外的速度在低于和高于速度V的10％和35％之間選擇。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于懸掛系統(tǒng)限定為輪胎和安裝有輪胎的車輪，對于汽車上的所有其它前和后位置重復(fù)步驟c)和d)，并且該框架裝備有能夠確定作用在車輪的中心的力的一個輪轂。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所分析的懸掛系統(tǒng)包括輪胎和安裝有輪胎的車輪，用將使用壓力包括在其之間的至少兩個另外的充氣壓力值，對裝配有參考輪胎的汽車進(jìn)行測量步驟a)到d)和對于單獨(dú)輪胎(參考和測試)進(jìn)行測量步驟e)到g)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述另外的壓力在高于參考輪胎的使用壓力的10％和20％之間，和低于參考輪胎的使用壓力的10％和20之間。
全文摘要
用于預(yù)測安裝有原型懸掛系統(tǒng)的汽車1的車廂內(nèi)的舒適性能(噪聲、振動)的方法,當(dāng)所述汽車以給定速度V在包括至少一預(yù)定尺寸的障礙物4的滾動裝置3上經(jīng)過時,所述確定方法在于:第一,當(dāng)汽車在安裝有障礙物的滾動裝置上經(jīng)過時,通過測量汽車內(nèi)的噪聲和/或振動等級,并在安裝有障礙物的相同的滾動裝置上以相同的速度V經(jīng)過時,測量作用在所述參考系統(tǒng)的附著點(diǎn)上的力,獲得安裝有參考懸掛系統(tǒng)的汽車的總傳遞函數(shù);第二,在與先前用于參考系統(tǒng)的同的滾動條件下,測量作用在原型系統(tǒng)的附著點(diǎn)上的力;和最后,通過將汽車的總傳遞函數(shù)與作用在原型系統(tǒng)的附著點(diǎn)上的力相乘,計算噪聲和/或振動輸出。
文檔編號G01M17/007GK1360675SQ00810199
公開日2002年7月24日 申請日期2000年7月11日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月13日
發(fā)明者E·多梅尼耶, P·法布里, P·弗雷斯 申請人:米其林技術(shù)公司, 米其林研究和技術(shù)股份有限公司