CN108216367B - 一种汽车转向时用于调节外倾角的装置及其控制方法 - Google Patents

一种汽车转向时用于调节外倾角的装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种汽车转向时用于调节外倾角的装置及其控制方法，该装置包括左输油管、右输油管、左限位块、右限位块、主缸活塞、横向加速度传感器、横向移动直线电机、油液主缸、左限位块、右限位块、左升降活塞连杆、右升降活塞连杆、左升降活塞、右升降活塞、左升降活塞筒、右升降活塞筒、左减震弹簧、右减震弹簧、左转向连杆、右转向连杆、左筒式减震器、右筒式减震器、左转向节、右转向节、左下摆臂、右下摆臂、左下摆臂轴线、右下摆臂轴线、转向小齿轮、转向齿条。本发明通过在汽车转向时调控外侧轮胎负外倾角和内侧轮胎正外倾角，能够有效减弱因汽车转向造成的外车轮内侧磨损和内车轮外侧磨损，提高了轮胎的使用寿命和汽车驾驶的安全性。

Description

一种汽车转向时用于调节外倾角的装置及其控制方法
技术领域
本发明属于汽车安全技术领域，尤其涉及一种汽车转向时用于调节外倾角的装置及其控制方法。
背景技术
现有技术中，汽车在高速转向行驶时，车身质心的离心力产生的外倾转矩会使外侧悬架压缩和内侧悬架伸张。外侧悬架压缩和内侧悬架伸张不仅会导致车身外倾，还会引起外侧轮胎负外倾角增大和内侧轮胎正外倾角增大。这样会加重外车轮的内侧磨损和内车轮的外侧磨损，鉴于车轮胎侧厚度小并且没有内嵌钢丝，经常磨损则会导致爆胎，造成严重的交通事故。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种汽车转向时用于调节外倾角的装置，该装置包括：左输油管、右输油管、左限位块、右限位块、主缸活塞、横向加速度传感器、横向移动直线电机、油液主缸、左升降活塞连杆、右升降活塞连杆、左升降活塞、右升降活塞、左升降活塞筒、右升降活塞筒、左减震弹簧、右减震弹簧、左转向连杆、右转向连杆、左筒式减震器、右筒式减震器、左转向节、右转向节、左下摆臂、右下摆臂、左下摆臂轴线、右下摆臂轴线、转向小齿轮、转向齿条；
其中，主缸活塞初始时位于油液主缸内部中央位置，油液主缸内部两侧分别设置有左限位块和右限位块，主缸活塞用于在油液主缸内左限位块和右限位块之间位置移动，主缸活塞经横向移动直线电机连接横向加速度传感器；
左输油管一端连接油液主缸左端，另一端连接左升降活塞筒，用于使油液在油液主缸与左升降活塞筒之间流动，左升降活塞连杆一端连接车身，另一端连接左升降活塞，用于使得左升降活塞在左升降活塞筒内上下移动，左升降活塞筒经左减震弹簧连接左筒式减震器，左筒式减震器经左转向连杆连接转向齿条左端，左筒式减震器底部经左转向节、左下摆臂、左下摆臂轴线连接车架，用于使左转向节在压缩力增减的作用下沿左下摆臂轴线顺时针或逆时针转动；
右输油管一端连接油液主缸右端，另一端连接右升降活塞筒，用于使油液在油液主缸与右升降活塞筒之间流动，右升降活塞连杆一端连接车身，另一端连接右升降活塞，用于使得右升降活塞在右升降活塞筒内上下移动，右升降活塞筒经右减震弹簧连接右筒式减震器，右筒式减震器经右转向连杆连接转向齿条右端，右筒式减震器底部经右转向节、右下摆臂、右下摆臂轴线连接车架，用于使右转向节在压缩力增减的作用下沿右下摆臂轴线顺时针或逆时针转动。
本发明还涉及一种用于上述汽车转向时能够调节外倾角的装置的控制方法，该方法包括：
车辆向左转弯时，转向齿条在转向小齿轮的作用下右移，通过左转向连杆和右转向连杆控制车辆前轮向左转向，横向加速度传感器感知一个向左的横向加速度ay，当横向加速度ay较大且绝对值超过一定阈值时，横向移动直线电机开始工作并驱动主缸活塞向右移动；
油液主缸右腔的油液通过右输油管进入右升降活塞筒，右升降活塞上升，车身的侧倾程度减小，同时右减震弹簧和右筒式减震器受到上端的压缩力增加，压缩力增加导致右转向节沿右下摆臂轴线顺时针转动，右侧车轮的负外倾角减小；
左升降活塞筒中的油液通过左输油管进入油液主缸的左腔，左升降活塞下降，车身的侧倾程度减小，同时左减震弹簧和左筒式减震器受到上端的压缩力减小，压缩力减小导致左转向节沿左下摆臂轴线顺时针转动，左侧车轮的正外倾角减小；
车辆向右转弯时，转向齿条在转向小齿轮的作用下左移，通过左转向连杆和右转向连杆控制前轮向右转向，横向加速度传感器感知一个向右的横向加速度ay，当横向加速度ay较大且绝对值超过一定阈值时，横向移动直线电机开始工作并驱动主缸活塞向左移动；
油液主缸左腔的油液通过左输油管进入左升降活塞筒，左升降活塞上升，车身的侧倾程度减小，同时左减震弹簧和左筒式减震器受到上端的压缩力增加，压缩力增加导致左转向节沿左下摆臂轴线逆时针转动，左侧车轮的负外倾角减小；
右升降活塞筒中的油液通过右输油管进入油液主缸右腔，右升降活塞下降，车身的侧倾程度减小，同时右减震弹簧和右筒式减震器受到的压缩力减小，压缩力减小导致右转向节沿右下摆臂轴线逆时针转动，右侧车轮的正外倾角减小。
进一步地，主缸活塞向左的最大位移受左限位块的限制，主缸活塞向右的最大位移受右限位块的限制。
进一步地，上述横向加速度ay的绝对值的阈值为0.1g，其中g为重力加速度。
本发明的汽车转向时用于调节外倾角的装置及其控制方法通过在汽车转向时基于压缩力的增大或减小控制左右转向节的顺时针或逆时针转动调控外侧轮胎负外倾角和内侧轮胎正外倾角，能够有效减弱因汽车转向造成的外车轮内侧磨损和内车轮外侧磨损，提高了轮胎的使用寿命和汽车驾驶的安全性，避免交通事故的发生。
附图说明
图1是本发明汽车转向时用于调节外倾角的装置结构装配图
具体实施方式
下面结合附图，对实施例作详细说明。
本发明汽车转向时用于调节外倾角的装置结构装配图如图1所示，该装置包括：左输油管1a，右输油管1b，左限位块2a，右限位块2b，主缸活塞3，横向加速度传感器4，横向移动直线电机5，油液主缸6，左升降活塞连杆8a，右升降活塞连杆8b，左升降活塞9a，右升降活塞9b，左升降活塞筒10a，右升降活塞筒10b，左减震弹簧11a，右减震弹簧11b，左转向连杆12a，右转向连杆12b，左筒式减震器13a，右筒式减震器13b，左转向节14a，右转向节14b，左下摆臂15a，右下摆臂15b，左下摆臂轴线16a，右下摆臂轴线16b，转向小齿轮18，转向齿条19。
其中，主缸活塞3初始时位于油液主缸6内部中央位置，油液主缸6内部两侧分别设置有左限位块2a和右限位块2b，主缸活塞3用于在油液主缸6内左限位块2a和右限位块2b之间位置移动，主缸活塞3经横向移动直线电机5连接横向加速度传感器4；
左输油管1a一端连接油液主缸6左端，另一端连接左升降活塞筒10a，用于使油液在油液主缸6与左升降活塞筒10a之间流动，左升降活塞连杆8a一端连接车身7，另一端连接左升降活塞9a，用于使得左升降活塞9a在左升降活塞筒10a内上下移动，左升降活塞筒10a经左减震弹簧11a连接左筒式减震器13a，左筒式减震器13a经左转向连杆12a连接转向齿条19左端，左筒式减震器13a底部经左转向节14a、左下摆臂15a、左下摆臂轴线16a连接车架17，用于使左转向节14a在压缩力增减的作用下沿左下摆臂轴线16a顺时针或逆时针转动。
右输油管1b一端连接油液主缸6右端，另一端连接右升降活塞筒10b，用于使油液在油液主缸6与右升降活塞筒10b之间流动，右升降活塞连杆8b一端连接车身7，另一端连接右升降活塞9b，用于使得右升降活塞9b在右升降活塞筒10b内上下移动，右升降活塞筒10b经右减震弹簧11b连接右筒式减震器13b，右筒式减震器13b经右转向连杆12b连接转向齿条19右端，右筒式减震器13b底部经右转向节14b、右下摆臂15b、右下摆臂轴线16b连接车架17，用于使右转向节14b在压缩力增减的作用下沿右下摆臂轴线16b顺时针或逆时针转动。
其中，转向小齿轮18初始位于转向齿条19中间，当车辆向左转弯时，转向齿条19在转向小齿轮18的作用下右移，当车辆向右转弯时，转向齿条19在转向小齿轮18的作用下左移。
图1所示汽车转向时用于调节外倾角的装置的控制方法包括以下步骤：
当车辆向左转弯时，转向齿条19在转向小齿轮18的作用下右移，通过左转向连杆12a和右转向连杆12b控制前轮向左转向，横向加速度传感器4感知一个向左的横向加速度ay，当横向加速度ay较大且绝对值超过一定阈值时，横向移动直线电机5开始工作并驱动主缸活塞3向右移动，移动距离Ly＝k|ay|，主缸活塞3向右的最大位移Ly受到右限位块2b的限制。
油液主缸6右腔的油液通过右输油管1b进入右升降活塞筒10b，右升降活塞9b会上升，车身7的侧倾程度会减小。同时右减震弹簧11b和右筒式减震器13b受到上端的压缩力增加，压缩力增加导致右转向节14b沿右下摆臂轴线16b顺时针转动，这样会减小右侧车轮的负外倾角，从而减小右侧车轮的内侧磨损。
左升降活塞筒10a中的油液通过左输油管1a进入油液主缸6的左腔，左升降活塞9a会下降，车身7的侧倾程度会减小。同时左减震弹簧11a和左筒式减震器13a受到上端的压缩力减小，压缩力减小导致左转向节14a沿左下摆臂轴线16a顺时针转动，这样会减小左侧车轮的正外倾角，从而减小左侧车轮的外侧磨损。
当车辆向右转弯时，转向齿条19在转向小齿轮18的作用下左移，通过左转向连杆12a和右转向连杆12b控制前轮向右转向。横向加速度传感器4感知一个向右的横向加速度ay，当横向加速度ay较大且绝对值超过一定阈值时，横向移动直线电机5开始工作并驱动主缸活塞3向左移动，移动距离Ly＝k|ay|，主缸活塞3向左的最大位移Ly受到左限位块2a的限制。
油液主缸6左腔的油液通过左输油管1a进入左升降活塞筒10a，左升降活塞9a会上升，车身7的侧倾程度会减小，同时左减震弹簧11a和左筒式减震器13a受到上端的压缩力增加，压缩力增加导致左转向节14a沿左下摆臂轴线16a逆时针转动，这样会减小左侧车轮的负外倾角，从而减小左侧车轮的内侧磨损。
右升降活塞筒10b中的油液通过右输油管1b进入油液主缸6右腔，右升降活塞9b会下降，车身7的侧倾程度会减小，同时右减震弹簧11b和右筒式减震器13b受到上端的压缩力会减小，压缩力减小导致右转向节14b沿右下摆臂轴线16b逆时针转动，这样会减小右侧车轮的正外倾角，从而减小右侧车轮的外侧磨损。
进一步地，上述ay的大小绝对值的阈值一般取0.1g，其中g为重力加速度。
本发明的汽车转向时用于调节外倾角的装置及其控制方法通过在汽车转向时基于压缩力的增大或减小控制左右转向节的顺时针或逆时针转动调控外侧轮胎负外倾角和内侧轮胎正外倾角，能够有效减弱因汽车转向造成的外车轮内侧磨损和内车轮外侧磨损，提高了轮胎的使用寿命和汽车驾驶的安全性，避免交通事故的发生。
上述实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种汽车转向时用于调节外倾角的装置，其特征在于，所述装置包括：左输油管(1a)、右输油管(1b)、左限位块(2a)、右限位块(2b)、主缸活塞(3)、横向加速度传感器(4)、横向移动直线电机(5)、油液主缸(6)、左升降活塞连杆(8a)、右升降活塞连杆(8b)、左升降活塞(9a)、右升降活塞(9b)、左升降活塞筒(10a)、右升降活塞筒(10b)、左减震弹簧(11a)、右减震弹簧(11b)、左转向连杆(12a)、右转向连杆(12b)、左筒式减震器(13a)、右筒式减震器(13b)、左转向节(14a)、右转向节(14b)、左下摆臂(15a)、右下摆臂(15b)、左下摆臂轴线(16a)、右下摆臂轴线(16b)、转向小齿轮(18)、转向齿条(19)；
其中，所述主缸活塞(3)初始时位于所述油液主缸(6)内部中央位置，所述油液主缸(6)内部两侧分别设置有所述左限位块(2a)和所述右限位块(2b)，所述主缸活塞(3)用于在所述油液主缸(6)内所述左限位块(2a)和所述右限位块(2b)之间位置移动，所述主缸活塞(3)经所述横向移动直线电机(5)连接所述横向加速度传感器(4)；
所述左输油管(1a)一端连接所述油液主缸(6)左端，另一端连接所述左升降活塞筒(10a)，用于使油液在所述油液主缸(6)与所述左升降活塞筒(10a)之间流动，所述左升降活塞连杆(8a)一端连接车身(7)，另一端连接所述左升降活塞(9a)，用于使得所述左升降活塞(9a)在所述左升降活塞筒(10a)内上下移动，所述左升降活塞筒(10a)经所述左减震弹簧(11a)连接所述左筒式减震器(13a)，所述左筒式减震器(13a)经所述左转向连杆(12a)连接所述转向齿条(19)左端，所述左筒式减震器(13a)底部经所述左转向节(14a)、所述左下摆臂(15a)、所述左下摆臂轴线(16a)连接车架(17)，用于使所述左转向节(14a)在压缩力增减的作用下沿所述左下摆臂轴线(16a)顺时针或逆时针转动；
所述右输油管(1b)一端连接所述油液主缸(6)右端，另一端连接所述右升降活塞筒(10b)，用于使油液在所述油液主缸(6)与所述右升降活塞筒(10b)之间流动，所述右升降活塞连杆(8b)一端连接车身(7)，另一端连接所述右升降活塞(9b)，用于使得所述右升降活塞(9b)在所述右升降活塞筒(10b)内上下移动，所述右升降活塞筒(10b)经所述右减震弹簧(11b)连接所述右筒式减震器(13b)，所述右筒式减震器(13b)经所述右转向连杆(12b)连接所述转向齿条(19)右端，所述右筒式减震器(13b)底部经所述右转向节(14b)、所述右下摆臂(15b)、所述右下摆臂轴线(16b)连接车架(17)，用于使所述右转向节(14b)在压缩力增减的作用下沿所述右下摆臂轴线(16b)顺时针或逆时针转动。
2.一种用于权利要求1所述装置的控制方法，其特征在于，所述控制方法具体包括：
车辆向左转向时，所述转向齿条(19)在所述转向小齿轮(18)的作用下右移，通过所述左转向连杆(12a)和所述右转向连杆12(b)控制车辆前轮向左转向，所述横向加速度传感器(4)感知一个向左的横向加速度(ay)，当所述横向加速度(ay)较大且绝对值超过一定阈值时，所述横向移动直线电机(5)开始工作并驱动所述主缸活塞(3)向右移动；
所述油液主缸(6)右腔的油液通过所述右输油管(1b)进入所述右升降活塞筒(10b)，所述右升降活塞(9b)上升，所述右升降活塞连杆(8b)上升，所述车身(7)的侧倾程度减小，同时所述右减震弹簧(11b)和所述右筒式减震器(13b) 受到上端的压缩力增加，压缩力增加导致所述右转向节(14b)沿所述右下摆臂轴线(16b)顺时针转动，右侧车轮的负外倾角减小；
所述左升降活塞筒(10a)中的油液通过所述左输油管(1a)进入所述油液主缸(6)的左腔，所述左升降活塞(9a)下降，所述左升降活塞连杆(8a)下降，所述车身(7)的侧倾程度减小，同时所述左减震弹簧(11a)和所述左筒式减震器(13a) 受到上端的压缩力减小，压缩力减小导致所述左转向节(14a)沿所述左下摆臂轴线(16a)顺时针转动，左侧车轮的正外倾角减小；
车辆向右转向时，所述转向齿条(19)在所述转向小齿轮(18)的作用下左移，通过所述左转向连杆(12a)和所述右转向连杆(12b)控制前轮向右转向，所述横向加速度传感器(4)感知一个向右的横向加速度(ay)，当横向加速度(ay)较大且绝对值超过一定阈值时，所述横向移动直线电机(5)开始工作并驱动所述主缸活塞(3)向左移动；
所述油液主缸(6)左腔的油液通过所述左输油管(1a)进入所述左升降活塞筒(10a)，所述左升降活塞(9a)上升，所述左升降活塞连杆(8a)上升，所述车身(7)的侧倾程度减小，同时所述左减震弹簧(11a)和所述左筒式减震器(13a) 受到上端的压缩力增加，压缩力增加导致所述左转向节(14a)沿所述左下摆臂轴线(16a)逆时针转动，左侧车轮的负外倾角减小；
所述右升降活塞筒(10b)中的油液通过所述右输油管(1b)进入所述油液主缸(6)右腔，所述右升降活塞(9b)下降，所述右升降活塞连杆(8b)下降，所述车身(7)的侧倾程度减小，同时所述右减震弹簧(11b)和所述右筒式减震器(13b)受到上端的压缩力减小，压缩力减小导致所述右转向节(14b)沿所述右下摆臂轴线(16b)逆时针转动，右侧车轮的正外倾角减小。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述主缸活塞(3)向左的最大位移受所述左限位块(2a)的限制，所述主缸活塞(3)向右的最大位移受所述右限位块(2b)的限制。
4.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述阈值为0.1g，其中g为重力加速度。
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