Wpływ luzu i tarcia w układzie kierowniczym na kierowalność samochodu

Lozia, Z.; Więckowski, D.; Żardecki, D.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Wpływ luzu i tarcia w układzie kierowniczym na kierowalność samochodu

Autorzy

Lozia Z. , Więckowski D. , Żardecki D.

Identyfikatory

Warianty tytułu

Steering system backlash and friction effects in car lateral dynamics

Konferencja

Konferencja Naukowo-Techniczna Problemy Bezpieczeństwa w Pojazdach Samochodowych (6 ; 12-13.02.2008 ; Kielce, Polska)

Języki publikacji

Abstrakty

Luz i tarcie stanowią czynniki, od których zależą bezpośrednio procesy dynamiczne występujące w samochodowych układach kierowniczych podczas kierowania. W artykule zwrócono uwagę na kwestie wpływu luzu miedzyzębnego w przekładni i tarcia w zwrotnicach na "dynamikę poprzeczną" i kierowalność samochodu. Praca ma charakter przeglądowy, z odniesieniami do publikacji obcych, ale przede wszystkim wykorzystuje wyniki badań własnych. Obejmują one badania obiektowe, modele matematyczne oraz symulacje komputerowe testów rzeczywistych.

Backlash (freeplay, clearance) and friction (dry diction with stiction) are important attributes of steering systems. They influent on steering system vibrations as well as on car lateral dynamics and generally on active safety. The paper reports results of testing, mathematical modeling of steering s ystems (type of 2WS and 4WS, classical and with power assistance) and finally some results of simulation studies. Complete list of bibliography is presented too.

Słowa kluczowe

układ kierowniczy luz tarcie kierowalność samochodu stick-slip symulacja

steering system backlash freeplay clearance friction vehicle handling stick-slip simulation

Wydawca

Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej

Czasopismo

Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej. Nauki Techniczne

Rocznik

2008

Tom

Z. 8

Strony

89--120

Opis fizyczny

Bibliogr. 75 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Lozia Z.

autor

Więckowski D.

autor

Żardecki D.

Politechnika Warszawska, Wydział Transportu PW, ul. Koszykowa 75, Warszawa

Bibliografia

1. Adams W.K., Topping R.: The Steering Characterizing Functions (Scfs) and Their Use in Steering System Specification, Simulation, and Synthesis. SAE Paper 2001-01-1353, 2001.
2. Andrzejewski R., Awrejcewicz J.: Nonlinear Dynamics of a Wheeled Vehicle. Ed. Springer Verlag, 2005.
3. Ansarey M., Reza K.: Optimization of Vehicle Steering Linkage With Respect to Handling Criteria Using Genetic Algorithm Methods. SAE Paper 2005-01-3499, 2005.
4. Armstrong-Hélouvry B., Dupont P., Canudas de Wit C.: A survey of Models, Analysis Tools and Compensation Methods for the Control of Machines with Friction. Automatica: 1994, Vol. 30, No. 7, pp. 1083-1138.
5. Awrejcewicz J., Lammarque C.H.: Bifurcation and Chaos in Non-smooth Mechanical Systems. Word Scientific Publ. Co. Singapore, 2003.
6. Brogliato B.: Nonsmooth Mechanics: Models, Dynamics and Control. Springer, 1999.
7. Camuffo I., Caviasso G., Pascali L., Pesce M.: Simulation Tools and Evaluation Criteria for Steering Wheel Feel Improvement of an Electric Power Steering System. SAE Paper 2002-01-1593, 2002.
8. Chrstos J.P., Heydinger G.: Inclusion of Steering System Freeplay in Open- Loop Vehicle Dynamic Simulations. Vehicle System Dynamics: 1992, Supplement Vol. 20, (Proceedings of 13-th IAVSD Symposium. Lyon 26-30.08.1991), pp. 99-113.
9. Data S., Pesce M., Recia L.: Identification of Steering System Parameters by Experimental Measurements Processing. Proc. I.Mech.E., Part D - Journal of Automobile Engineering: 2003, Vol. 218, pp. 783-792.
10. Day T.D., York A.R.: SIMON: A new Vehicle Simulation Model for Vehicle Design and Safety Research. SAE Paper 2001-01-0503, 2001.
11. Demic M.: Analysis of Influence of Design Parameters on Steered Wheels Shimmy of Heavy Vehicles. Vehicle System Dynamics: 1996, Vol. 26, pp. 343-379.
12. Demic M., Diligenski D.: A Contribution to Investigation of Motor Vehicle Steering Wheels Shimmy. Materiały Konferencji AUTOPROGRES-KONMOT’2002 (Pasym 2002): Wyd. PIMOT, 2002, T. 1, pp. 47-56.
13. Grzegożek W.: Modelowanie dynamiki samochodu przy stabilizującym sterowaniu siłami hamowania. Prace Naukowe Politechniki Krakowskiej. Mechanika. Monografia: Nr 275, 2000.
14. Grzesikiewicz W.: Dynamika układów mechanicznych z więzami. Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika: Nr 117, 1990.
15. Harlecki A.: Drgania typu „stick-slip” w układzie kierowniczym samochodu Cinquecento. Materiały 5 Konferencji DSTA (Łódź 1999), Wyd. Politechniki Łódzkiej, 1999, s. 215-220.
16. Harlecki A.: Dynamika mechanizmów zwrotniczych samochodów osobowych z tarciem suchym w parach kinematycznych. Prace Naukowe Instytutu Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn Politechniki Wrocławskiej: 2002, Nr 85 (Konferencje Nr 25), s. 191-196.
17. Harlecki A.: Metoda analizy dynamicznej mechanicznych układów wieloczłonowych z tarciem suchym w parach kinematycznych. Zeszyty Naukowe Akademii Techniczno-Humanistycznej w Bielsku-Białej. Monografia. 2002.
18. Harlecki A., Adamiec-Wójcik I., Kubas K.: Analiza dynamiki układu kierowniczego samochodów osobowych z zawieszeniem typu McPherson. Czasopismo Techniczne Mechanika: 2004, z. 7-M/2004, Wyd. Politechniki Krakowskiej, s. 245-252.
19. Ignatowicz J.: Badanie kierowalności w przejściowych stanach zmian toru ruchu pojazdu. Zeszyty Naukowe PIMOT: 1977, Nr 1 (3), s. 13-24.
20. Inaba A., Miyajima M.: Design Concept of Front Suspension Compliance Application to the Bluebird 910 with Examination of Steering Shimmy. JSAE Review: 1981, No. 6, November, s. 43-49.
21. Jang B., Karnopp D.: Simulation and Power Steering Dynamics using Tire Model Parameters Matched to Whole Vehicle Experimental Results. Vehicle System Dynamics: Vol. 33, 2000, pp. 121-133.
22. Januszewski W., Więckowski D.: Badania trakcyjne układów kierowniczych samochodów osobowych oparte o wymagania regulaminu ECE Nr 79. Materiały V Konferencji AUTOPROGRES’95 (Jachranka 1995): Wyd. PIMOT-WITPIS, 1995, s. 174-186.
23. Januszewski W., Barszcz Z.: Problemy dotyczące pomiaru siły przykładanej do kierownicy samochodu kategorii M1, badanego zgodnie z wymaganiami Regulaminu ECE Nr 79. Materiały Konferencji KONMOT’96 (Szczawnica 1996): Wyd. Politechniki Krakowskiej, 1996, s. 155-164.
24. Januszewski W., Barszcz Z.: Opory pracy układów kierowniczych we współcześnie produkowanych samochodach osobowych. Materiały Konferencji INTERKONMOT’98 (Zakopane 1998). Czasopismo Techniczne. Mechanika: 1998, Nr 6, s. 62-70.
25. Januszewski W., Pieniążek W.: Eksperymentalne badanie samoczynnego powrotu do jazdy na wprost samochodu małolitrażowego przy różnych wartościach tarcia w układzie kierowniczym. Materiały VI Konferencji AUTOPROGRES’98 (Jachranka 1998), Wyd. PIMOT, 1998, T. 1, s. 51-56.
26. Januszewski W., Pieniążek W.: Eksperymentalne badanie stateczności i kierowalności samochodu małolitrażowego przy różnych wartościach tarcia w układzie kierowniczym. Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej. Mechanika: 1998, Nr 64, Cz. II, s. 77-84.
27. Jarlmark J.: Modeling and Validation of Steering System Response to Road and Driver Induced Forces. Vehicle System Dynamics: 2004, Vol. 41, pp. 371-380.
28. Kasprzyk T., Miśkowiec A.: Drgania kół kierowanych samochodu ciężarowego. Materiały I Konferencji „Pojazdy terenowe - badania i rozwój”: Wyd. WITPIS, 1978, s. 71-85.
29. Kasprzyk T., Miśkowiec A.: Wyniki badań stabilności równowagi dynamicznej układu drgającego oś - koła kierowane samochodu. Biuletyn WAT: 1979, Nr II (327), s. 35-50.
30. Knapczyk J., Maniowski M.: Experimental Rig Study on Resistance Forces in Car Steering System with Rack and Pinion. The Archives of Mechanical Engineering: 2004, Vol. LI, No. 2, s. 259-281.
31. Knapczyk J., Niemczyk G.: Badanie momentów sił reakcji w przegubach układu kierowniczego: Czasopismo Techniczne: 2004, Z. 7-M, s. 331-338.
32. Knapczyk J., Niemczyk G.: Badania symulacyjne wpływu momentów tarcia przegubów na siłę w drążku kierowniczym: Teka Komisji Motoryzacji PAN: 2005, Z. 29-30, s. 255-262.
33. Kubas K., Harlecki A.: Identyfikacja dynamicznej charakterystyki współczynnika tarcia suchego w przegubach zwrotnic samochodów osobowych z zawieszeniem typu McPherson. Archiwum Motoryzacji: 2005, Nr 4, s. 285-307.
34. Lozia Z.: Modeling of the Vibrations of Front Axle and Steered Wheels of a Truck. The Archives of Transport: 1995, Vol. VII, No. 1-4, pp. 29-54.
35. Lozia Z.: Vehicle Dynamics and Motion Simulation Versus Experiment. SAE Paper 980220. SAE Transactions 1998, Section 6: 1998, Vol. 107, pp. 344-360 (także w Special Publication SP-1361 - SAE’1998 World Congress (Detroit 1998)).
36. Lozia Z.: Analiza ruchu samochodu dwuosiowego na podstawie zestawu modeli dynamiki. Monografia. Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Transport: Nr 41, 1998.
37. Lozia Z., Stegienka I., Żardecki D.: Badania symulacyjne kierowalności .samochodu z uwzględnieniem luzu i tarcia w układzie kierowniczym. Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej. Mechanika: 1998, Nr 64, Cz. 11, s. 107-114.
38. Lozia Z., Stegienka I., Żardecki D.: Symulacja komputerowa ruchu samochodu z uwzględnieniem luzu i tarcia w układzie kierowniczym. Materiały VI Konferencji AUTOPROGRES’98 (Jachranka 1998): Wyd. PIMOT, 1998, T. I, s. 33-42.
39. Lozia Z., Żardecki D.: Vehicle Dynamics Simulation with Inclusion of Freeplay and Dry Friction in Steering System. SAE Paper 2002-01-0619. Take SAE 2002 Transactions. Journal of Passenger Car - Mechanical Systems: 2002, pp. 907-923.
40. Lozia Z, Żardecki D.: Mathematical Models and Simulation of Stick-Slip Processes in a Car Steering System. Proc. of the 21st ICTAM Congress, 2004.
41. Lozia Z., Żardecki D.: Dynamics of Steering System with Freeplay and Thy Friction - Comparative Simulation Investigation for 2WS and 4WS Vehicles. SAE Paper 2005-01-1261, 2005.
42. Lozia Z., Żardecki D.: Friction and Stick-Slip Phenomena in Steering System - Modeling and Simulation Studies. SAE Paper 2007-01-1153, 2007.
43. MacAdam C.: The Interpretation of Aerodynamic Properties and Steering System Characteristics on Passenger Car Handling. Proceedings of 14ffi IAVSD Symposium (Kingston 1989). Vehicle System Dynamics: 1989, Suppl. Vol. 18, pp. 391-404.
44. Neureder U.: Investigation into Steering Wheel Nibble. Proceedings of the I.Mech.E. Part D - Journal of Automobile Engineering: 2002, Vol. 216, pp. 267-277.
45. Nordin M., Gutman P.O.: Controlling Mechanical Systems with Backlash - a Survey. Automatica: 2002, Vol. 38, pp. 1633-1649.
46. Pacejka H.B., Berg J.V.D., Jillesma P.J.: Front Wheel Vibrations. Proceedings of 5th VSD Symp. (Wiedeń 1977). Vehicle System Dynamics: 1978, Suppl. Vol. 7, pp. 1-20.
47. Pacejka B.: Non-linearities in Road Vehicle Dynamics. Vehicle System Dynamics: 1986, Vol. 15, pp. 237-254.
48. Parczewski K.: Analiza wybranych niesprawności na kierowalność pojazdu. Czasopismo Techniczne. Mechanika: 2004, Z. 7-M/2004, Wyd. Politechniki Krakowskiej, s. 419-424.
49. Parczewski K., Wnęk H.: Wpływ niesprawności zawieszeń na stateczność ruchu pojazdu. Porównanie badań symulacyjnych i pomiarów. Archiwum Motoryzacji: 2006, Nr 2, s. 159-169.
50. Pfeiffer F., Glocker C.: Multibody Dynamics with Unilateral Contacts. Willey & Sons, New York, 1996.
51. Post J.W., Law E.H.: Modeling, Characterization and Simulation of Automobile Power Steering Systems for the Prediction of On-Center Handling. SAE Paper 960178, 1996.
52. Salaani M.K., Heydinger G.J., Grygier P.: Modeling and Implementation of Steering System Feedback for the National Advanced Driving Simulator. SAE Paper 2002-01-1573, 2002.
53. Salaani M.K., Heydinger G.J., Grygier P.: Closed Loop Steering Linkage Model for the National Advanced Driving Simulator. SAE Paper 2004-01-1072, 2004.
54. Salaani M.K., Heydinger G.J., Grygier P.: Experimental Steering Feel Performance Measures. SAE Paper 2004-01-1074, 2004.
55. Sharp R.S., Granger R.: On car Steering Torque at Parking Speed. Proc. IMechE, Part D - Journal of Automobile Engineering: 2003, Vol. 217, pp. 87-96.
56. Shimomura H., Haraguchi T., Satoh Y., Satoh R.: Simulation Analysis on the Influence of Vehicle Specifications upon Steering Characteristics. International Journal of Vehicle Design: 1991, Vol. 12. No. 2, pp. 197-207.
57. Sikorski J.: Układy kierownicze samochodów. WKŁ, Warszawa 1981.
58. Stewart D.E.: Rigid-Body Dynamics with Friction and Impact. SIAM Review: 2000, Vol. 42, No. 1., pp .3-39.
59. Szczotka M.: Analiza numeryczna dynamiki pojazdu: model matematyczny oraz jego weryfikacja. Archiwum Motoryzacji: 2005, Nr 3, s. 249-268.
60. Wang D., Rui Y.: Simulation of the Stick-Slip Friction between Steering Shafts Using ADAMS/PRE. Proc. of the Int. ADAMS User Conference, 2000.
61. Wohnhaas A.T.: Simulation von Kralifahrzezig-Lenkungen unter besonderer Berücksichtigung von Reibung and Spiel. Rozprawa doktorska. Universität Stuttgart, 1994.
62. Yih P., Gerdes J.C.: Steer-by-Wire for Vehicle State Estimation and Control. Proceedings of AVEC’04, 2004.
63. Żardecki D.: Model matematyczny dynamiki układu kierowniczego z luzem i tarciem w przekładni. Materiały VI Międzynarodowej Konferencji AUTOPROGRES’98, Jahranka 1993, Wyd. PIMOT-WITPIS, s. 112-120.
64. Żardecki D.: Analiza wrażliwości strukturalnej modelu matematycznego układu kierowniczego z luzem i tarciem. Teka Komisji Naukowo-Problemowej Motoryzacji PAN - Oddział w Krakowie: 2000, Nr 21, s. 73-82.
65. Żardecki D.: Odwzorowania luz(...) i tar(...) - podstawy teoretyczne oraz koncepcja zastosowań w modelowaniu dyskretnych układów mechanicznych zawierających luzy bądź tarcia. Biuletyn WAT: 2001, Vol. L, Nr 5, s. 125-160.
66. Żardecki D.: Badania symulacyjne zjawiska stick-slip w układzie kierowniczym samochodu. Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej. Mechanika: 2002, s. 305-312.
67. Żardecki D.: Steering System Freeplay and Friction in Vehicle Dynamic Models and Simulations. The Archives of Transport: Vol. XVII, No 1, 2005, pp. 65-95.
68. Żardecki D.: Piecewise Linear luz(...) and tar(...) Projections. Part 1 - Theoretical Background. Journal of Theoretical and Applied Mechanics: 2006, Vol. 44, No.1, 163-184.
69. Żardecki D.: Piecewise Linear luz.(...) and tar(...) Projections. Part 2 - Application in Modeling of Dynamic Systems with Freeplay and Friction. Journal of Theoretical and Applied Mechanics: 2006, Vol. 44, No. 1, pp. 185-202.
70. Żardecki D.: Piecewise Linear Modeling of Friction and Stick-Slip Phenomenon in Discrete Dynamical Systems. Journal of Theoretical and Applied Mechanics: 2006, Vol. 44, No. 2, pp. 255-277.
71. Żardecki D.: Static Friction Indeterminacy Problems and Modeling of Stick-slip Phenomenon in Discrete Dynamic Systems. Journal of Theoretical and Applied Mechanics: 2007, Vol. 45, No. 2, pp. 289-310.
72. Żardecki D.: Modelowanie luzu i tarcia oparte na odwzorowaniach luz(...) i tar( ...) - podstawy teoretyczne i zastosowanie w symulacji drgań nieliniowych w układach kierowniczych samochodów. Rozprawa habilitacyjna. WAT, Warszawa 2007.
73. Automotive Handbook. Robert Bosh GmbH, 3-ed., 1993.
74. Regulamin Nr 79 Europejskiej Komisji Gospodarczej ONZ „Jednolite przepisy dotyczące homologacji pojazdów samochodowych w zakresie mechanizmów układu kierowniczego”.
75. Przepisy o warunkach technicznych dopuszczania do ruchu i badaniach pojazdów: Rozporządzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 1 lutego 1993 w sprawie warunków technicznych i badań pojazdów. Zarządzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 12 października 1995 w sprawie zakresu sposobu przeprowadzania badań technicznych pojazdów. Rozporządzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 7 września 1999 w sprawie zakresu i sposobu przeprowadzania badań technicznych pojazdów oraz wzorów dokumentów przy tym stosowanych.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BSW1-0072-0004