CN103625238A - 电控刚度可调式主动横向稳定装置 - Google Patents

电控刚度可调式主动横向稳定装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电控刚度可调式主动横向稳定装置，包括稳定杆，稳定杆由第一稳定半杆和第二稳定半杆组成，第一稳定半杆和第二稳定半杆之间连接有动力执行机构，动力执行机构包括壳体和位于所述壳体内的蜗轮、蜗杆；蜗杆通过电磁离合器和电机相连；蜗轮内部加工有内齿圈，第一稳定半杆穿过所述壳体与所述蜗轮端面上的凸缘盘固定连接，第二稳定半杆上设有中心齿轮，中心齿轮通过过渡齿轮与所述蜗轮的内齿圈啮合形成齿轮传动机构。通过控制电机的转速和电流的大小，使第一稳定半杆和第二稳定半杆产生不同程度的相对扭转，产生不同的扭矩，实现汽车的侧倾角刚度可调，减少汽车的侧倾角，提高了行驶车辆的稳定性、平顺性与安全性。

Description

电控刚度可调式主动横向稳定装置
技术领域
本发明涉及一种汽车主动横向稳定装置，具体涉及一种电子控制的刚度可调式主动横向稳定装置。
背景技术
横向稳定杆的用途是在汽车转向或者行驶在颠簸路面时，产生扭转力矩从车辆的一侧传到另一侧，从而防止汽车车身出现过度侧倾，使得各车轮的负荷得以平衡分配。但当汽车在转向时的车速、转向盘角速度、转向盘转角、载荷等参数不同时， 左、右侧车轮上垂直载荷的固定分配比例将影响轮胎的侧偏特性，导致汽车稳态响应发生变化，当内侧车轮离开地面会发生侧翻现象。所以，传统横向稳定杆固定的刚度无法满足实际情况的需要，使得汽车行驶的稳定性与安全性较差。而且当汽车直线行驶，一侧车轮遇到较小不平路面时，传统的横向稳定杆产生扭转力从车辆的一侧传到另一侧，影响汽车的平顺性与乘坐舒适性。
中国专利号为：200820098610X公开了“ 一种电子控制的变刚度横向稳定杆”是在中国专利号为：2006200408929 “一种电子控制的等级变刚度横向稳定杆装置”的基础上简化了结构，但两者的功能实现只是针对部分工况，简单改变稳定杆的接入长度来改变稳定杆本身的刚度，这对汽车由转向时引起的侧倾变为无侧倾的直线行驶时，由于稳定杆本身刚度的改变引起乘坐舒适性与平顺性大大降低。更重要的是两者均没有考虑汽车的侧向加速度与侧倾角的关系，不能保证汽车在急转向工况下具有很好的安全性与操稳性。
发明内容
本发明的目的在于为了克服由于传统汽车稳定杆本身存在地定刚度，而引起汽车转向时产生侧倾甚至侧翻的现象，导致乘坐舒适性与安全性降低的技术缺陷，提供一种电控刚度可调式主动横向稳定装置。
本发明采取的技术方案为：一种电控刚度可调式主动横向稳定装置，包括稳定杆，其特征在于，所述稳定杆由第一稳定半杆和第二稳定半杆组成，所述第一稳定半杆和所述第二稳定半杆之间连接有动力执行机构，所述动力执行机构包括壳体和位于所述壳体内的蜗轮、蜗杆；所述蜗杆通过电磁离合器和电机相连；所述蜗轮内部加工有内齿圈，所述第一稳定半杆穿过所述壳体与所述蜗轮端面上的凸缘盘固定连接，所述第二稳定半杆上设有中心齿轮，所述中心齿轮通过过渡齿轮与所述蜗轮的内齿圈啮合形成齿轮传动机构。
进一步的，所述过渡齿轮的个数为两个。
上述方案中，所述第一稳定半杆通过第一支承构件与车架连接，所述第二稳定半杆通过第二支承构件与车架连接，所述第一稳定半杆通过第一扭杆连接臂与悬架的下横臂相连，所述第二稳定半杆通过第二扭杆连接臂与悬架的下横臂相连。
进一步的，所述电机和所述电磁离合器与汽车ECU控制系统相连。
进一步的，所述壳体底部设有齿轮润滑油。
   本发明的有益效果： 依据本发明的技术方案可以通过控制电机的转速和电流的大小，使第一稳定半杆和第二稳定半杆产生不同程度的相对扭转，产生不同的扭矩，实现汽车侧倾角刚度可调，减少汽车的侧倾角甚至侧翻情况的出现，提高了行驶车辆的稳定性、平顺性与安全性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的动力执行机构的主视图。
图3为本发明的动力执行机构的右视图。
图4为本发明的控制原理图。
图中：1第一稳定半杆，2凸缘盘，3壳体，4螺栓，5过渡齿轮，7中心齿轮，8轴承，9第二稳定半杆，10蜗轮，11蜗杆，12电磁离合器，15执行机构，16第一支承构件，17第二支承构件，18第一扭杆连接臂，19第二扭杆连接臂。
具体实施方式
如图1所示，本发明的电控刚度可调式主动横向稳定装置包括第一稳定半杆1和第二稳定半杆9组成，所述第一稳定半杆1通过第一支承构件16与车架连接，所述第二稳定半杆9通过第二支承构件17与车架连接，所述第一稳定半杆1通过第一扭杆连接臂18与悬架的下横臂相连，所述第二稳定半杆9通过第二扭杆连接臂19与悬架的下横臂相连。所述第一稳定半杆1和所述第二稳定半杆9之间连接有动力执行机构15。
如图2所示，所述动力执行机构15包括壳体3和位于所述壳体3内的蜗轮10、蜗杆11；所述蜗杆11通过电磁离合器12和电机相连；蜗杆11的转动由电机控制，电机固定在车架上，电磁离合器12用于控制电机与蜗杆11之间的动力联系。所述电机和所述电磁离合器12与汽车ECU控制系统相连，所述汽车ECU控制系统根据采集到的汽车侧向加速度传感器、车速传感器、车身侧倾角传感器、转向盘转角传感器、转向盘角速度传感器的信号来控制所述电机和所述电磁离合器12的动作过程；所述蜗轮10内部加工有内齿圈，所述第一稳定半杆1通过轴承8支撑于壳体3上，在第一稳定半杆1的头部通过花键与凸缘盘2相连，凸缘盘2通过螺栓4连接在蜗轮10的端面上，所述第二稳定半杆9上设有中心齿轮7，所述中心齿轮7通过两个过渡齿轮5与所述蜗轮10的内齿圈啮合形成齿轮传动机构；所述壳体3底部设有齿轮润滑油，用来给所述齿轮传动机构提供润滑。
本发明的工作原理如图4所述。
当汽车左转向行驶时， 由于离心力簧载质量发生由内轮向外轮的转移的作用，使汽车向右侧倾。汽车ECU控制系统通过分析车身侧倾角与侧向加速度向电机提供所需要的目标电流；同时根据反馈到的转向盘角速度与车速这两个参数
不断修正电机的电流，根据修正电流与目标电流之和使蜗杆旋转。当电机带动蜗杆旋转时，蜗轮带动第一稳定半杆产生如图2主视图箭头所示的旋转方向。由图2的齿轮间的关系可知与中心齿轮7花键连接的第二稳定半杆9的旋转方向如图2主视图的箭头所示，此时对于左转向行驶的汽车产生反侧倾力矩，反侧倾力矩的大小根据电机输出电流的大小，通过相应的齿轮传动，使扭杆产生不同的扭矩进行控制，以实现减少汽车的侧倾角的同时保证车辆的稳定性。当汽车右转或行驶在颠簸路面产生较大侧倾时，其工作原理与左转相同，在此不再复述。
ECU根据转向盘转角传感器与侧倾角传感器的信号，判断汽车是否直线行驶在较平坦路面上。当汽车直线行驶在较平坦路面上时，ECU控制电磁离合器12，使之分离，此时电机怠速运转，防止电机因频繁启动影响使用寿命以及保证响应的灵敏性。此时，蜗杆11停止运转，由于蜗轮蜗杆间的自锁作用，当汽车一侧遇到较小颠簸时，该侧的稳定半杆产生的扭矩对另一侧没有影响，从而提高了汽车行驶的平顺性。当系统出现故障时，ECU控制电磁离合器12，使蜗杆停止运转，蜗轮蜗杆自锁，其工作原理与直线行驶类似，不再复述。

Claims (5)

1.一种电控刚度可调式主动横向稳定装置，包括稳定杆，其特征在于，所述稳定杆由第一稳定半杆（1）和第二稳定半杆（9）组成，所述第一稳定半杆（1）和所述第二稳定半杆（9）之间连接有动力执行机构（15），所述动力执行机构（15）包括壳体（3）和位于所述壳体（3）内的蜗轮（10）、蜗杆（11）；所述蜗杆（11）通过电磁离合器（12）和电机相连；所述蜗轮（10）内部加工有内齿圈，所述第一稳定半杆（1）穿过所述壳体（3）与所述蜗轮（10）端面上的凸缘盘（2）固定连接，所述第二稳定半杆（9）上设有中心齿轮（7），所述中心齿轮（7）通过过渡齿轮（5）与所述蜗轮（10）的内齿圈啮合形成齿轮传动机构。
2.根据权利要求1所述的一种电控刚度可调式主动横向稳定装置，其特征在于，所述过渡齿轮（5）的个数为两个。
3.根据权利要求1所述的一种电控刚度可调式主动横向稳定装置，其特征在于，所述第一稳定半杆（1）通过第一支承构件（16）与车架连接，所述第二稳定半杆（9）通过第二支承构件（17）与车架连接，所述第一稳定半杆（1）通过第一扭杆连接臂（18）与悬架的下横臂相连，所述第二稳定半杆（9）通过第二扭杆连接臂（19）与悬架的下横臂相连。
4.根据权利要求1所述的一种电控刚度可调式主动横向稳定装置，其特征在于，所述电机和所述电磁离合器（12）与汽车ECU控制系统相连。
5.根据权利要求1所述的一种电控刚度可调式主动横向稳定装置，其特征在于，所述壳体（3）底部设有齿轮润滑油。
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