CN111332088A - 横向稳定杆控制系统、稳定杆总成控制方法和车辆 - Google Patents

横向稳定杆控制系统、稳定杆总成控制方法和车辆 Download PDF

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Abstract

本公开涉及一种横向稳定杆控制系统、稳定杆总成控制方法和车辆，该横向稳定杆控制系统包括：稳定杆总成，包括稳定杆和调节机构，稳定杆包括第一分杆和第二分杆，第一分杆和第二分杆相向设置的两端部同轴设置，且相互可转动地连接为一体，调节机构连接在第一分杆和第二分杆上；检测装置，用于检测车身的倾斜角度；以及控制装置，分别与检测装置和调节机构连接，且根据检测装置检测到的倾斜角度，来控制调节机构调节第一分杆和第二分杆产生与当前倾斜角度对应的输出扭矩，且使得第一分杆和第二分杆朝相反方向扭转，以用于平衡车身。能够实现对车辆防侧倾的主动控制，并且能够满足不同工况下，车辆对于侧倾刚度的需求。

Description

横向稳定杆控制系统、稳定杆总成控制方法和车辆
技术领域
本公开涉及车身控制技术领域，具体地，涉及一种横向稳定杆控制系统、稳定杆总成控制方法和车辆。
背景技术
汽车为了提高操纵稳定性，一般都配备横向稳定杆，提高转弯时的整车侧倾角刚度，减少侧倾角度。然而，现有技术中的横向稳定杆，刚度仅能通过稳定杆直径的变化和有效段的长度来调整，一旦装配空间固定后，刚度仅能通过直径来进行调控，仅能适应性满足小部分区域空间的调整，同时受布置空间的影响，直径大小受到约束，刚度不能更好的进行提升，影响整车驾驶安全。
发明内容
本公开的目的是提供一种横向稳定杆控制系统，该横向稳定杆控制系统能够根据不同工况调整车辆的侧倾刚度，提高整车安全性能。
为了实现上述目的，本公开提供一种横向稳定杆控制系统，其中，包括：稳定杆总成，包括稳定杆和调节机构，所述稳定杆包括第一分杆和第二分杆，所述第一分杆和所述第二分杆相向设置的两端部同轴设置，且相互可转动地连接为一体，所述调节机构连接在所述第一分杆和所述第二分杆上；检测装置，用于检测车身的倾斜角度；以及控制装置，分别与所述检测装置和所述调节机构连接，且根据所述检测装置检测到的所述倾斜角度，来控制所述调节机构调节所述第一分杆和所述第二分杆产生与当前所述倾斜角度对应的输出扭矩，且使得所述第一分杆和所述第二分杆朝相反方向扭转，以用于平衡所述车身。
可选地，所述调节机构包括驱动装置和传动装置，所述传动装置包括连接在所述第一分杆上的第一传动机构和连接在所述第二分杆上的第二传动机构，所述驱动装置包括驱动电机，该驱动电机和所述控制装置连接，所述控制装置根据所述检测装置检测的所述倾斜角度，控制输出与当前所述倾斜角度对应的电流到所述驱动电机，所述驱动电机分别与所述第一传动机构和所述第二传动机构传动配合。
可选地，所述驱动装置还包括依次间隔设置在所述驱动电机的输出轴上的第一驱动齿轮和第二驱动齿轮，所述第一传动机构包括固定在所述第一分杆上的第一传动齿轮，所述第二传动机构包括固定在所述第二分杆上的第二传动齿轮，所述第一驱动齿轮与所述第一传动齿轮内啮合，所述第二驱动齿轮与所述第二传动齿轮外啮合，以使得所述第一分杆和所述第二分杆朝相反方向扭转。
可选地，所述驱动电机为伺服电机。
可选地，所述第一分杆和所述第二分杆通过固定轴承连接。
可选地，所述检测装置为陀螺仪。
可选地，所述控制装置为车辆ECU。
根据本公开的另一方面，还提供一种车辆，包括上述公开的横向稳定杆控制系统。
根据本公开的再一方面，还提供一种稳定杆总成控制方法，所述稳定杆总成为上述公开的横向稳定杆控制系统中的稳定杆总成，所述稳定杆总成控制方法包括：检测车身的倾斜角度；当车身处于侧倾工况，所述倾斜角度不等于零时，控制所述调节机构调节所述第一分杆和所述第二分杆产生与当前所述倾斜角度对应的输出扭矩，并使得所述第一分杆和所述第二分杆朝相反的方向扭转；当车身处于匀速直线行驶工况，所述倾斜角度为零时，控制所述驱动电机不输出扭矩，所述第一分杆和所述第二分杆不发生扭转。
可选地，当车身处于侧倾工况，所述倾斜角度不等于零时，控制所述调节机构调节所述第一分杆和所述第二分杆扭转产生与当前所述倾斜角度对应的输出扭矩，并使得所述第一分杆和所述第二分杆朝相反的方向扭转的步骤中，还包括：当所述倾斜角度为正值时，控制所述驱动电机正转，以使得所述第一分杆朝向顺时针扭转，所述第二分杆朝向逆时针扭转；当所述倾斜角度为负值时，控制所述驱动电机反转，以使得所述第一分杆朝向逆时针扭转，所述第二分杆朝向顺时针扭转；其中，所述倾斜角度为正值时，所述车辆为右转，所述倾斜角度为负值时，所述车辆为左转。
本技术的有益效果是：通过对于第一分杆和第二分杆的输出扭矩的控制，能够满足不同路况下对侧倾刚度的需求，以实现车辆在不同工况下，也即不同的侧倾角度下，能够得到当前工况下的倾斜角度所需最佳的稳定杆的侧倾刚度，从而使得驾驶员可以更好的控制车辆，提升整车安全性能。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是本公开实施例提供的横向稳定杆控制系统结构示意图；
图2是本公开实施例提供的横向稳定杆控制系统中的第一传动机构和第一分杆的装配图；
图3是图2的侧视图；
图4是本公开实施例提供的横向稳定杆控制系统中的第二传动机构和第二分杆的装配图；
图5是图4的侧视图；
图6是本公开实施例提供的横向稳定杆控制系统中的驱动装置的结构示意图；
图7是本公开实施例提供的横向稳定杆控制系统在车身左转工况下的工作方式原理图；
图8是本公开实施例提供的横向稳定杆控制系统在车身右转工况下的工作方式原理图；
图9是本公开实施例提供的横向稳定杆控制系统中的第一传动机构和第一驱动齿轮的装配图；
图10是本公开实施例提供的横向稳定杆控制系统中的第二传动机构和第二驱动齿轮的装配图；
图11是本公开实施例提供的横向稳定杆控制系统中的第一分杆在车身侧倾工况的状态图(其中包含第一分杆在车身不倾斜工况下的状态示意图，以更清楚的显示侧倾工况的倾斜角度)；
图12是本公开实施例提供的横向稳定杆控制系统中的第一分杆在车身匀速直线行驶工况的状态图；
图13是本公开实施例提供的稳定杆总成控制方法的流程图。
附图标记说明
1稳定杆 11第一分杆 12第二分杆
2调节机构 21驱动装置 22传动装置
213第一驱动齿轮 212第二驱动齿轮 221第一传动机构
222第二传动机构 3固定轴承 10检测装置
20控制装置 211驱动电机
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
如图1至图12所示，本公开提供一种横向稳定杆控制系统，包括稳定杆总成、用于检测车身的倾斜角度的检测装置10和控制装置20，其中，稳定杆总成包括稳定杆1和调节机构2，所述稳定杆1包括第一分杆11和第二分杆12，所述第一分杆11和所述第二分杆12相向设置的两端部同轴设置，且相互可转动地连接为一体，所述调节机构2连接在所述第一分杆11和所述第二分杆12上；控制装置20分别与所述检测装置10和所述调节机构2连接，且根据所述检测装置10检测到的所述倾斜角度，来控制所述调节机构2调节所述第一分杆11和所述第二分杆12产生与当前所述倾斜角度对应的输出扭矩，且使得所述第一分杆11和所述第二分杆12朝相反方向扭转，以用于平衡所述车身。
在车辆的行驶过程中，检测装置10实时检测车身的倾斜角度，并将倾斜角度信号传递到控制装置20。当车辆在运动过程中两侧车轮运动位置产生高度差，车身发生倾斜，控制装置20便会接收到检测装置10检测的当前的倾斜角度信号，而后会通过控制调节机构2的动作，来实现对于第一分杆11和第二分杆12的输出扭矩的控制，此时依据能量守恒需要产生克服产生当前倾斜角度的扭矩来保证车身不产生倾斜，因而能够使得车身重新回到平衡状态。
通过上述技术方案，能够实现对车辆防侧倾的主动控制，将现有的机械式被动调整变为主动式自动调整，在不受布置空间的影响下能够满足不同路况下对侧倾刚度的需求，以实现车辆在不同工况下，也即不同的侧倾角度下，能够得到当前工况下的倾斜角度所需最佳的稳定杆的侧倾刚度，从而使得驾驶员可以更好的控制车辆，提升整车安全性能。
具体地，在本实施方式中，所述调节机构2包括驱动装置21和传动装置22，所述传动装置22包括连接在所述第一分杆11上的第一传动机构221和连接在所述第二分杆12上的第二传动机构222，所述驱动装置21包括驱动电机211，该驱动电机211和所述控制装置20连接，所述控制装置20根据所述检测装置10检测的所述倾斜角度，控制输出与当前所述倾斜角度对应的输出扭矩所需的电流到所述驱动电机，所述驱动电机分别与所述第一传动机构221和所述第二传动机构222传动配合。
换言之，本公开具体通过控制电流的变化来改变输出扭矩，可自行控制调整扭转变化，来调整整车侧倾刚度。其中，控制装置20可以为车辆ECU，检测装置10可以为陀螺仪，通过陀螺仪测试整车位置数据将车姿变化结果也即车身的倾斜角度反馈到车辆ECU中，将数据调整为电流数据，进行对应的电流输出，根据W＝I2Rt通过调整电流大小来控制等同的扭矩，从而最终通过驱动电机211的输出扭矩来达到控制稳定杆侧倾刚度的目的，使得整车重新回到平衡位置。
当车辆处于匀速直线行驶工况，倾斜角度为零时，陀螺仪无输出，电流值为零，驱动电机211无输出不进行工作，不会影响整车的正常运行。此外，可以根据车辆的转向的不同，通过调整电极来控制驱动电机211的正反转动，以实现第一分杆11和第二分杆12的扭转方向的改变。其中，在本实施方式中，驱动电机211可以为伺服电机，位置定位准确、转速高，反应速度快，能够快速带动传动装置运动，实现第一分杆11和第二分杆12的扭转。
更具体地，如图7和图8所示，在本实施方式中，所述驱动装置21还包括依次间隔设置在所述驱动电机211的输出轴上的第一驱动齿轮213和第二驱动齿轮212，所述第一传动机构221包括固定在所述第一分杆11上的第一传动齿轮，所述第二传动机构222包括固定在所述第二分杆12上的第二传动齿轮，所述第一驱动齿轮213与所述第一传动齿轮内啮合，所述第二驱动齿轮212与所述第二传动齿轮外啮合，以使得所述第一分杆11和所述第二分杆12朝相反方向扭转。
第一驱动齿轮213和第一传动齿轮内啮合，实现二者转动方向相同，第二驱动齿轮212和第二传动齿轮外啮合，实现二者转动方向相反，因而能够使得无论在何种公开下，第一传动齿轮和第二传动齿轮的转动方向是相反的，继而能够保证第一分杆11和第二分杆12的扭转方向相反，实现稳定杆的平衡。
进一步地，在本实施方式中，第一分杆11和第二分杆12是通过固定轴承3连接，实现二者可转动地连接。
根据本公开的另一方面，还提供一种车辆，包括上述公开的横向稳定杆控制系统。控制结构简单、可靠，能够根据车姿倾角自动调节侧倾刚度，满足整车在运动过程中进行转弯、超车、变道行驶等不同工况下的需求，提高了整车驾驶安全性，保证行车安全。
如图13所示，根据本公开的再一方面，还提供一种稳定杆总成控制方法，稳定杆总成为上述横向稳定杆控制系统中的稳定杆总成，其中该稳定杆总成控制方法包括检测车身的倾斜角度；当车身处于侧倾工况，所述倾斜角度不等于零时，控制所述调节机构2调节所述第一分杆11和第二分杆12产生与当前所述倾斜角度对应的输出扭矩，并使得所述第一分杆11和所述第二分杆12朝相反的方向扭转，产生克服当前侧倾角度下的侧倾扭矩，以保证车身不产生倾斜。从而实现能够满足不同路况下对侧倾刚度的需求，以实现车辆在不同工况下，也即不同的侧倾角度下，能够得到当前工况下的倾斜角度所需最佳的稳定杆的侧倾刚度，从而使得驾驶员可以更好的控制车辆，提升整车安全性能。
当车身处于匀速直线行驶工况，所述倾斜角度为零时，控制所述驱动电机不输出扭矩，所述第一分杆11和所述第二分杆12不发生扭转，驱动电机和调节机构均不工作，车辆正常行驶。
具体地，在本实施方式中，当车身处于侧倾工况，所述倾斜角度不等于零时，控制所述调节机构2调节所述第一分杆11和所述第二分杆12扭转产生与当前所述倾斜角度对应的输出扭矩，并使得所述第一分杆11和所述第二分杆12朝相反的方向扭转的步骤中，还可以包括：当所述倾斜角度为正值时，控制所述驱动电机正转，以使得所述第一分杆11朝向顺时针扭转，所述第二分杆12朝向逆时针扭转；当所述倾斜角度为负值时，控制所述驱动电机211反转，以使得所述第一分杆11朝向逆时针扭转，所述第二分杆12朝向顺时针扭转；其中，所述倾斜角度为正值时，所述车辆为右转，所述倾斜角度为负值时，所述车辆为左转。
也即，通过调整电极来调整驱动电机211的正反转动，以满足车辆的左、右转向。具体如图11所示，第一分杆11位于车辆的左侧，当前车辆处于右转状态，倾斜角度为α，第一分杆11对应图8箭头显示的扭转方向。相应地，当车辆处于左转状态时，第一分杆11对应图7箭头显示的扭转方向。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种横向稳定杆控制系统，其特征在于，包括：
稳定杆总成，包括稳定杆(1)和调节机构(2)，所述稳定杆(1)包括第一分杆(11)和第二分杆(12)，所述第一分杆(11)和所述第二分杆(12)相向设置的两端部同轴设置，且相互可转动地连接为一体，所述调节机构(2)连接在所述第一分杆(11)和所述第二分杆(12)上；
检测装置(10)，用于检测车身的倾斜角度；以及
控制装置(20)，分别与所述检测装置(10)和所述调节机构(2)连接，且根据所述检测装置(10)检测到的所述倾斜角度，来控制所述调节机构(2)调节所述第一分杆(11)和所述第二分杆(12)产生与当前所述倾斜角度对应的输出扭矩，且使得所述第一分杆(11)和所述第二分杆(12)朝相反方向扭转，以用于平衡所述车身。
2.根据权利要求1所述的横向稳定杆控制系统，其特征在于，所述调节机构(2)包括驱动装置(21)和传动装置(22)，所述传动装置(22)包括连接在所述第一分杆(11)上的第一传动机构(221)和连接在所述第二分杆(12)上的第二传动机构(222)，所述驱动装置(21)包括驱动电机(211)，该驱动电机(211)和所述控制装置(20)连接，所述控制装置(20)根据所述检测装置(10)检测的所述倾斜角度，控制输出与当前所述倾斜角度对应的电流到所述驱动电机(211)，所述驱动电机(211)分别与所述第一传动机构(221)和所述第二传动机构(222)传动配合。
3.根据权利要求2所述的横向稳定杆控制系统，其特征在于，所述驱动装置(21)还包括依次间隔设置在所述驱动电机(211)的输出轴上的第一驱动齿轮(213)和第二驱动齿轮(212)，所述第一传动机构(221)包括固定在所述第一分杆(11)上的第一传动齿轮，所述第二传动机构(222)包括固定在所述第二分杆(12)上的第二传动齿轮，所述第一驱动齿轮(213)与所述第一传动齿轮内啮合，所述第二驱动齿轮(212)与所述第二传动齿轮外啮合，以使得所述第一分杆(11)和所述第二分杆(12)朝相反方向扭转。
4.根据权利要求2所述的横向稳定杆控制系统，其特征在于，所述驱动电机(211)为伺服电机。
5.根据权利要求1所述的横向稳定杆控制系统，其特征在于，所述第一分杆(11)和所述第二分杆(12)通过固定轴承(3)连接。
6.根据权利要求1所述的横向稳定杆控制系统，其特征在于，所述检测装置(10)为陀螺仪。
7.根据权利要求1所述的横向稳定杆控制系统，其特征在于，所述控制装置(20)为车辆ECU。
8.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-7中任意一项所述的横向稳定杆控制系统。
9.一种稳定杆总成控制方法，其特征在于，所述稳定杆总成为根据权利要求2-7中任意一项所述的横向稳定杆控制系统中的稳定杆总成，所述稳定杆总成控制方法包括：
检测车身的倾斜角度；
当车身处于侧倾工况，所述倾斜角度不等于零时，控制所述调节机构(2)调节所述第一分杆(11)和所述第二分杆(12)产生与当前所述倾斜角度对应的输出扭矩，并使得所述第一分杆(11)和所述第二分杆(12)朝相反的方向扭转；
当车身处于匀速直线行驶工况，所述倾斜角度为零时，控制所述驱动电机(211)不输出扭矩，所述第一分杆(11)和所述第二分杆(12)不发生扭转。
10.根据权利要求9所述的稳定杆总成控制方法，其特征在于，当车身处于侧倾工况，所述倾斜角度不等于零时，控制所述调节机构(2)调节所述第一分杆(11)和所述第二分杆(12)扭转产生与当前所述倾斜角度对应的输出扭矩，并使得所述第一分杆(11)和所述第二分杆(12)朝相反的方向扭转的步骤中，还包括：
当所述倾斜角度为正值时，控制所述驱动电机(211)正转，以使得所述第一分杆(11)朝向顺时针扭转，所述第二分杆(12)朝向逆时针扭转；
当所述倾斜角度为负值时，控制所述驱动电机(211)反转，以使得所述第一分杆(11)朝向逆时针扭转，所述第二分杆(12)朝向顺时针扭转；
其中，所述倾斜角度为正值时，所述车辆为右转，所述倾斜角度为负值时，所述车辆为左转。
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