CN111731063A - 一种车体双横臂独立悬架侧倾防控方法及结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车体双横臂独立悬架侧倾防控方法及结构，将普通双横臂悬架的左右下横臂与车架固定的铰接点改为活动的，与电机摆臂通过转动销连接。这样使得连接点可以上下移动，进而带动左右下横臂上的减震器下支点上下移动。减震器的上支点与车厢相连，承载式车身中车架与车厢是一体的，左右减震器上支点上下移动就会使车厢在横断面上的左右高度发生变化，从而达到改变车厢侧倾状态的目的。且本发明的控制系统采用经典反馈控制结构，实现容易，控制效果好，能有效的提高车辆的防过大侧倾能力和舒适性。

Description

一种车体双横臂独立悬架侧倾防控方法及结构
技术领域
本发明涉及汽车主动安全技术领域，是一种用于防止车辆侧倾运动过大和控制车辆侧倾运动的车体双横臂独立悬架侧倾防控方法及结构。
背景技术
近些年的研究表明车辆的操稳和平顺性成为重要的研究热点，各种主动安全技术被应用到乘用车和商用车上。这其中包含制动防抱死技术、驱动防滑技术、车辆稳定性控制系统、主动悬架控制系统、主动防倾控制系统等。目前的主动防倾控制系统主要通过控制悬架减震器和侧倾杆形变来控制车厢侧倾使车辆具有较好的操稳特性、驾驶舒适性、防侧翻能力。然而，这些执行机构对于防倾杆的改装比较复杂，冗余度和成本较高。执行机构主要是液压缸和电机，往往需要一对液压缸和电机分别控制两端的防倾杆运动，才能达到控制车辆侧倾运动的目的。
发明内容
本发明的目的就是为了克服现有技术的不足，提供一种车体双横臂独立悬架侧倾防控方法及结构。
为实现上述目的，本发明所提出的车体双横臂独立悬架侧倾防控方法，其特殊之处在于：
将悬架下横臂通过一可控制转动角度的摆臂连接在车厢上，并通过以下公式计算出摆臂的转动角度，从而控制悬架的侧倾，具体为：
Figure BDA0002548143600000011
式中，θ1为车厢侧倾角目标值，θ为实际测量值，α1为摆臂与车厢相对夹角目标值，α为实际测量值；其中error1、error1为θ与θ1的差值、α1和α的差值。公式(2)和(4)为PID代表经典控制理论中的比例-积分-微分控制算法，通过工程实际操作标定其内部参数KPi、KIi、KDi(i＝1、2)；N电机控制脉冲数，t为时间，INT为取整函数。R为摆臂相对于车架底板平面的角度，g为输入给电机的脉冲数N和摆臂角度值R之间的映射关系。其中，g与电机的选配有关，车厢侧倾角目标值θ1是经过工程实践总结后设定的。
本发明还设计了一种实现车体双横臂独立悬架侧倾防控方法的结构，包括双横梁悬架结构、车厢侧倾传感器、电机位置传感器和控制模块，其特殊之处在于：
所述摆臂两端分别铰接在两侧的下横臂一端，摆臂中部连接在车架底板上，所述下横臂另一端头连接在车轮附件上；所述控制模块通过车厢侧倾传感器和电机位置传感器获得车厢侧倾状态和电机转角信息，通过前述公式得出参数，控制电机转动，带动左右下横臂运动阻止车厢发生过大侧倾。
优选地，所述摆臂两端通过转动销与下横臂连接，中间孔通过键链接在车架底板的电机输出轴上。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、本发明车体侧倾可控双横臂独立悬架系统，由于采用摆臂实现左右下横臂连接点的上下移动，改变车厢运动状态，较当前主动侧倾控制系统机构简单，执行机构变少，成本降低；
2、通过将车厢侧倾转角与摆臂位置建立关系，使得控制更加精确，实时性更强；同时，控制下横臂与摆臂连接点上下移动，从而使车厢左右高度发生变化，控制更为直接和准确。
附图说明
图1为车体双横臂独立悬架侧倾防控结构的结构图。
图2为车体双横臂独立悬架侧倾防控结构的执行结构图。
图3为本发明的系统框图。
图4为本发明的车厢不发生侧倾时悬架结构示意图。
图5为本发明的车厢发生侧倾时无控制系统作用时悬架示意图。
图6为本发明的车厢发生侧倾时有控制系统作用时悬架示意图。
图7为本发明控制模块的控制流程。
图中：车轮1、上横臂2、安装板3、车架4、转向横拉杆5、下横臂6、减震器7、摆臂8、伺服电机9、转动销10、转向节11。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
车体双横臂独立悬架侧倾防控方法，将悬架下横臂通过一可控制转动角度的摆臂连接在车厢上，并通过以下公式计算出摆臂的转动角度，从而控制车厢的侧倾，具体为：
Figure BDA0002548143600000031
式中，θ1为车厢侧倾角目标值，θ为实际测量值，α1为摆臂与车厢相对夹角目标值，α为实际测量值；其中error1、error1为θ与θ1的差值、α1和α的差值。公式(2)和(4)为PID代表经典控制理论中的比例-积分-微分控制算法，通过工程实际操作标定其内部参数KPi、KIi、KDi(i＝1、2)；N电机控制脉冲数，t为时间，INT为取整函数。R为摆臂相对于车架底板平面的角度，g为输入给电机的脉冲数N和摆臂角度值R之间的映射关系。其中，g与电机的选配有关，车厢侧倾角目标值θ1是经过工程实践总结后设定的。
图4所示为本发明的车厢不发生侧倾时悬架结构示意图，杆件都用线段表示，旋转连接副和转动销都用圆圈表示，车厢与车架是一体的，用梯形表示，电机用机械符号M表示。车厢不发生侧倾时悬架结构保持不变，车厢水平。图5所示为本发明的车厢发生侧倾时无控制系统作用时悬架示意图，可见车厢产生侧倾角θ，如果控制不作用时摆臂与车厢的相对位置和角度不发生变化。图6为本发明的车厢发生侧倾时有控制系统作用时悬架示意图，当需要控制系统作用时，摆臂与车厢的相对位置和角度发生变化，产生一个α角。最终车厢可再次保持水平或者达到一定侧倾范围内。该范围可根据实际需要和舒适性标准制定。图7结合上述公式部分为本发明控制模块的控制流程。
一种实现上述车体双横臂独立悬架侧倾防控方法的结构，如图1所示，悬架结构包括车轮1、上横臂2、安装板3、车架4、转向横拉杆5、下横臂6、减震器7、摆臂8、电机9、转动销10，车身中车厢与车架是一体的，车体左右两侧悬架是对称的。其中，摆臂8两端分别与两侧的下横臂6端头通过转动销10连接，摆臂8中间孔通过键连接在车架4底部的电机9输出轴上，本发明中电机9采用伺服电机，所述下横臂6另一端头连接在车轮1附件上，一般为转向节11上；所述控制模块通过车厢侧倾传感器和电机位置传感器获得车厢侧倾状态和电机转角信息，通过权利要求1中所述的公式得出参数，控制伺服电机转动，带动左右下横臂运动阻止车厢发生过大侧倾。下横臂6与摆臂8之间的连接铰接点可上下移动，进而带动左右下横臂6上的减震器7下支点上下移动。减震器7的上支点与车厢相连，承载式车身中车架与车厢是一体的，左右减震器7上支点上下移动就会使车厢在横断面上的左右高度发生变化，从而达到改变车厢侧倾状态的目的。图2为车体双横臂独立悬架侧倾防控结构的执行结构图，相比于普通双横臂悬架，特别之处在于车架上焊装底板，将电机安装在底板上，螺栓和螺母完成底板和车架的固定，摆臂8的中间孔通过键连接在车电机输出轴上，用转动销10完成摆臂和下横臂的连接，这样就可以实现上述功能，整体机构易于实现，可行度高。本发明中车厢安装在车架上。
如图3所示为本发明的结构框图，车辆在转弯或者通过横向坡度路面时，车厢受离心力产生侧向加速度。车厢因为侧向加速度发生侧倾，车身侧倾传感器采集车厢侧倾角。同时，电机的位置传感器采集电机转轴位置信息，两个信息发送给电机控制器，电机控制器经过内部算法算的电机的下一时刻的电机转轴位置。电机摆臂由于电机转轴位置发生变化而转过一定角度，通过机械连接依次带动左右下横臂、左右减震器传递给车厢，使车厢左右高度发生变化，侧倾角发生改变。侧倾角的改变致使车厢的侧倾状态减小，车辆的防过大侧倾能力得到提高，驾驶舒适性变好。本发明的控制系统为经典反馈控制系统结构，实现容易，控制效果好。

Claims (3)

1.一种车体双横臂独立悬架侧倾防控方法，其特征在于：
将悬架下横臂通过一可控制转动角度的摆臂连接在车厢上，并通过以下公式计算出摆臂的转动角度，从而控制车厢的侧倾，具体为：
Figure FDA0002548143590000011
式中，θ1为车厢侧倾角目标值，θ为实际测量值，α1为摆臂与车厢相对夹角目标值，α为实际测量值；其中error1、error1为θ与θ1的差值、α1和α的差值；公式(2)和(4)为PID代表经典控制理论中的比例-积分-微分控制算法，通过工程实际操作标定其内部参数KPi、KIi、KDi(i＝1、2)；N电机控制脉冲数，t为时间，INT为取整函数。R为摆臂相对于车架底板平面的角度，g为输入给电机的脉冲数N和摆臂角度值R之间的映射关系；其中，g与电机的选配有关，车厢侧倾角目标值θ1是经过工程实践总结后设定的。
2.一种实现权利要求1所述的车体双横臂独立悬架侧倾防控方法的结构，包括双横梁悬架结构、车厢侧倾传感器、电机位置传感器和控制模块，其特征在于：
所述摆臂(8)两端分别铰接在两侧的下横臂(6)一端，摆臂(8)中部连接在车架(4)底板上，所述下横臂(6)另一端头连接在车轮(1)附件上；所述控制模块通过车厢侧倾传感器和电机位置传感器获得车厢侧倾状态和电机转角信息，通过权利要求1中所述的公式得出参数，控制电机转动，带动左右下横臂运动阻止车厢发生过大侧倾。
3.根据权利要求2所述的实现车体双横臂独立悬架侧倾防控方法的结构，其特征在于：所述摆臂(8)两端通过转动销(10)与下横臂(6)连接，中间孔通过键链接在车架(4)底板的电机(9)输出轴上。
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Assignee: ZONESION (WUHAN) TECHNOLOGY CO.,LTD.

Assignor: WUHAN University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

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Denomination of invention: A Method and Structure for Anti roll Control of Vehicle Double wishbone Independent Suspension

Granted publication date: 20230609

License type: Common License

Record date: 20240625

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