CN103754082A - 一种旋转运动方向双向可控的棘轮机构及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种旋转运动方向双向可控的棘轮机构及控制方法，控制单元控制对第一电磁铁通电使产生吸力，拨杆克服第二拉紧弹簧的拉力逆时针旋转，通过棘爪控制杆带动第二棘爪运动，第二棘爪与对称梯形齿棘轮结合，第一棘爪与对称梯形齿棘轮分离，棘轮转轴仅能沿逆时针转动；控制单元控制对第二电磁铁通电使产生吸力，拨杆克服第一拉紧弹簧的拉力顺时针旋转，通过棘爪控制杆带动第一棘爪运动，第一棘爪与对称梯形齿棘轮结合，第二棘爪与对称梯形齿棘轮分离，棘轮转轴仅能沿顺时针转动；本发明仅采用一个棘轮快速对旋转运动方向实施准确的双向方向控制，结构简单。

Description

一种旋转运动方向双向可控的棘轮机构及控制方法

技术领域

本发明属于旋转运动方向控制机构与控制技术领域，具体是旋转运动方向双向可控的棘轮机构，适用于汽车悬架控制领域，尤其是用于车辆电磁馈能型半主动悬架中以提高汽车侧翻的稳定性。

背景技术

在汽车的重大交通事故中，汽车侧倾翻车事故的数量逐年递增。汽车侧倾是指汽车行驶过程中在侧风或离心力的作用下导致车身绕其纵轴转动，转动严重时会出现侧翻，即一侧车轮脱离与地面的接触而发生车身侧向倾覆的一种极其危险工况。为减少汽车侧翻事故，通过改进悬架系统并实施相应的控制，以提高汽车行驶过程中侧翻稳定性，是提高汽车侧翻稳定性的方法之一。

中国专利申请号为201210054802.1，名称为“电磁馈能型半主动悬架运动方向实时控制装置及方法”，在馈能电机和螺母-滚珠丝杠机构之间设有双向可控双棘轮机构，双向可控双棘轮机构由两组方向单向可控的棘轮机构同轴上、下安装组成，两个棘轮的旋向相反，以此控制悬架的拉伸和压缩。这种棘轮机构缺点是：在铅垂方向上装配了两个棘轮，使铅垂方向的空间受到限制，且结构相对复杂，旋转运动可靠性不高。

发明内容

本发明的目的是克服现有电磁馈能型半主动悬架运动方向实时控制的不足，提供一种不占用铅垂方向的空间、结构简单、可靠性高的旋转运动方向双向可控的棘轮机构，本发明同时还提供该棘轮机构的控制方法。

为实现上述目的，本发明所述旋转运动方向双向可控的棘轮机构采用的技术方案是：包括棘轮机构外壳和固定在棘轮转轴上的对称梯形齿棘轮，棘轮机构外壳内壁上固定有位于棘轮机构外壳内壁与对称梯形齿棘轮外缘之间且相对于棘轮转轴在径向上对称布置的第一、第二棘爪固定架，第一、第二棘爪的转动端分别可旋转地固接在相应的第一、第二棘爪固定架上，第一、第二棘爪的活动爪端分别连接相应的第一、第二拉紧弹簧的一端，第一、第二拉紧弹簧的另一端分别固接棘轮机构外壳内壁；第一、第二棘爪的中部分别转动连接棘爪控制杆的两端，控制拨杆一端可转动连接棘轮转轴，棘爪控制杆中部转动连接控制拨杆，控制拨杆另一端的活动端沿径向伸出对称梯形齿棘轮外缘之外且沿顺时针和逆时针方向两侧各设一个电磁铁，分别是逆时针方向侧的第一电磁铁和顺时针方向侧的第二电磁铁，第一、第二电磁铁均电连接控制单元。

本发明旋转运动方向双向可控的棘轮机构的控制方法采用的技术方案是：控制单元控制对第一电磁铁通电使产生吸力，拨杆克服第二拉紧弹簧的拉力逆时针旋转，通过棘爪控制杆带动第二棘爪运动，第二棘爪与对称梯形齿棘轮结合，第一棘爪与对称梯形齿棘轮分离，棘轮转轴仅能沿逆时针转动；控制单元控制对第二电磁铁通电使产生吸力，拨杆克服第一拉紧弹簧的拉力顺时针旋转，通过棘爪控制杆带动第一棘爪运动，第一棘爪与对称梯形齿棘轮结合，第二棘爪与对称梯形齿棘轮分离，棘轮转轴仅能沿顺时针转动。

本发明采用上述技术方案后，具有的有益效果是：本发明仅采用一个棘轮，与现有技术中的两个棘轮结构相比，结构简单，制造成本地低，可根据控制需要快速对旋转运动方向实施准确的双向方向控制。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

图1是本发明所述旋转运动方向双向可控的棘轮机构的结构示意图；

图2是图1所示棘轮机构逆时针旋转至极限位置的状态图；

图3是图1所示棘轮机构顺时针旋转至极限位置的状态图。

图中：1.棘轮机构外壳；2.棘轮转轴；3-1.第一棘爪固定架；3-1.第二棘爪固定架；4-1.第一棘爪；4-2.第二棘爪；5-1.第一拉紧弹簧；5-1.第二拉紧弹簧；6.控制拨杆；7-1.第一电磁铁；7-2.第二电磁铁；8.对称梯形齿棘轮；9.棘爪控制杆。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供一种旋转运动方向双向可控的棘轮机构包括：棘轮机构外壳1、棘轮转轴2、第一棘爪固定架3-1、第二棘爪固定架3-2、第一棘爪4-1、第二棘爪4-2、第一拉紧弹簧5-1、第二拉紧弹簧5-2、控制拨杆6、第一电磁铁7-1、第二电磁铁7-2、对称梯形齿棘轮8和棘爪控制杆9。

对称梯形齿棘轮8固定套在棘轮转轴2上，随着棘轮转轴2同轴转动。在棘轮机构外壳1的内壁上固定有第一棘爪固定架3-1与第二棘爪固定架3-2，第一棘爪固定架3-1与第二棘爪固定架3-2在径向上均位于棘轮机构外壳1的内壁和对称梯形齿棘轮8外缘之间，第一棘爪固定架3-1与第二棘爪固定架3-2相对于棘轮转轴2在径向上对称布置。

第一棘爪4-1的转动端可旋转地固接在第一棘爪固定架3-1上，第二棘爪4-2的转动端也可旋转地固接在第二棘爪固定架3-2上。第一棘爪4-1的活动爪端连接第一拉紧弹簧5-1的一端，第二棘爪4-2的活动爪端连接第二拉紧弹簧5-2的一端，第一拉紧弹簧5-1和第二拉紧弹簧5-2的另一端分别固接在棘轮机构外壳1的内壁上。第一棘爪4-1、第二棘爪4-2、第一拉紧弹簧5-1和第二拉紧弹簧5-2在径向上均位棘轮机构外壳1的内壁和对称梯形齿棘轮8外缘之间。

第一棘爪4-1和第二棘爪4-2的中部分别通过各自的转动销连接棘爪控制杆9的两端。控制拨杆6的一端连接棘轮转轴2，并且控制拨杆6可绕该连接端棘轮转轴2转动，棘爪控制杆9的中部通过相应的转动销连接控制拨杆6，使棘爪控制杆9和控制拨杆6交叉连接，控制拨杆6的另一端是活动端，该活动端沿径向伸出对称梯形齿棘轮8的外缘之外，在该活动端的沿圆周方向的顺时针方向和逆时针方向两侧各设一个电磁铁，分别是逆时针方向侧是第一电磁铁7-1和顺时针方向侧是第二电磁铁7-2。第一电磁铁7-1和第二电磁铁7-2均电连接控制单元。第一棘爪固定架3-1、第一棘爪4-1和第一拉紧弹簧5-1位于控制拨杆6的逆时针方向侧，第二棘爪固定架3-2、第二棘爪4-2和第二拉紧弹簧5-2位于控制拨杆6的顺时针方向侧。

将棘轮转轴2和棘轮机构外壳1分别与馈能电机的转子和定子外壳固定联接，馈能电机的转子可带动棘轮转轴2转动，由控制单元分别控制对第一电磁铁7-1和第二电磁铁7-2通电，控制拨杆6在远离棘轮转轴2的活动端可受磁力的吸引绕棘轮转轴2双向转动，实现对旋转运动方向的双向实时控制。

当控制单元控制第一电磁铁7-1和第二电磁铁7-2均不通电时，即第一电磁铁7-1和第二电磁铁7-2均不产生吸合力；第一棘爪4-1受到第一拉紧弹簧5-1的作用，第二棘爪4-2受到第二拉紧弹簧5-2的作用，均和对称梯形齿棘轮8处于分离位置；此时棘轮转轴2的转动不受限制。

当控制单元控制对第一电磁铁7-1通电时，第一电磁铁7-1通电产生吸力，使拨杆6克服第二拉紧弹簧5-2的拉力逆时针旋转，进而通过棘爪控制杆9带动第二棘爪4-2运动，使得第二棘爪4-2与对称梯形齿棘轮8处于结合位置，同时第一棘爪4-1与对称梯形齿棘轮8处于分离位置，棘轮转轴2仅能沿逆时针转动，如图2所示。

控制单元控制对第二电磁铁7-2通电时，第二电磁铁7-2通电产生吸力，使拨杆6克服第一拉紧弹簧5-1的拉力顺时针旋转，通过棘爪控制杆9带动第一棘爪4-1运动，进而使得第一棘爪4-1与对称梯形齿棘轮8处于结合位置，同时使得第二棘爪4-2与对称梯形齿棘轮8处于分离位置，棘轮转轴2仅能沿顺时针转动，如图3所示。

Claims (3)

1.一种旋转运动方向双向可控的棘轮机构，包括棘轮机构外壳（1）和固定在棘轮转轴（2）上的对称梯形齿棘轮（8），其特征是：棘轮机构外壳（1）内壁上固定有位于棘轮机构外壳（1）内壁与对称梯形齿棘轮（8）外缘之间且相对于棘轮转轴（2）在径向上对称布置的第一、第二棘爪固定架（3-1、3-2），第一、第二棘爪（4-1、4-2）的转动端分别可旋转地固接在相应的第一、第二棘爪固定架（3-1、3-2）上，第一、第二棘爪（4-1、4-2）的活动爪端分别连接相应的第一、第二拉紧弹簧（5-1、5-2）的一端，第一、第二拉紧弹簧（5-1、5-2）的另一端分别固接棘轮机构外壳（1）内壁；第一、第二棘爪（4-1、4-2）的中部分别转动连接棘爪控制杆（9）的两端，控制拨杆（6）一端可转动连接棘轮转轴（2），棘爪控制杆（9）中部转动连接控制拨杆（6），控制拨杆（6）另一端的活动端沿径向伸出对称梯形齿棘轮（8）外缘之外且沿顺时针和逆时针方向两侧各设一个电磁铁，分别是逆时针方向侧的第一电磁铁（7-1）和顺时针方向侧的第二电磁铁（7-2），第一、第二电磁铁（7-1、7-2）均电连接控制单元。

2.一种如权利要求1所述棘轮机构的控制方法，其特征是：控制单元控制对第一电磁铁（7-1）通电使产生吸力，拨杆（6）克服第二拉紧弹簧（5-2）的拉力逆时针旋转，通过棘爪控制杆（9）带动第二棘爪（4-2）运动，第二棘爪（4-2）与对称梯形齿棘轮（8）结合，第一棘爪（4-1）与对称梯形齿棘轮（8）分离，棘轮转轴（2）仅能沿逆时针转动；控制单元控制对第二电磁铁（7-2）通电使产生吸力，拨杆（6）克服第一拉紧弹簧（5-1）的拉力顺时针旋转，通过棘爪控制杆（9）带动第一棘爪（4-1）运动，第一棘爪（4-1）与对称梯形齿棘轮（8）结合，第二棘爪（4-2）与对称梯形齿棘轮（8）分离，棘轮转轴（2）仅能沿顺时针转动。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征是：棘轮转轴（2）与连接于汽车电磁馈能型半主动悬架的馈能电机的转子固定联接，棘轮机构外壳（1）与馈能电机的定子外壳固定联接，实现馈能电机旋转运动方向的双向实时控制。  

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