CN112678070A - 基于双叉臂悬架的主动、半主动式外倾角电动调节装置 - Google Patents

基于双叉臂悬架的主动、半主动式外倾角电动调节装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于双叉臂悬架的主动、半主动式外倾角电动调节装置，包括与车身相连的上叉臂、与车轮及下叉臂相连的转向节、与转向节和上叉臂相连的外倾角调节机构；外倾角调节机构包括与上叉臂的球销固连的支架、固设在支架上的步进电机和导向杆、通过轴承可旋转的支撑在支架上的传动轴，步进电机的输出轴为蜗杆，传动轴上设有丝杠段和与蜗杆啮合的蜗轮，转向节的顶端与丝杠段螺纹配合、上部与导向杆滑动配合、中部设有通孔、下部与下叉臂的球销固连，行车电脑能控制步进电机的转角进行外倾角的主动式调节，驾驶员能够手动设定步进电机的转角进行外倾角的半主动式调节。本发明能动态调节车辆外倾，操稳性能好，机构自锁、结构强度高、安全。

Description

基于双叉臂悬架的主动、半主动式外倾角电动调节装置
技术领域
本发明属于汽车悬架领域，具体涉及一种基于双叉臂悬架的主动、半主动式外倾角电动调节装置。
背景技术
车辆的外倾角并不是一个定值，其一般随车轮向下跳动增大，向上跳动而减小，其变化规律由悬架结构决定。
专利CN201910471021.4公开了带有车轮外倾角调节功能的双叉臂悬架、螺栓及垫片，通过偏心螺栓调节外倾角的机构，通过转动偏心螺栓端部，使螺栓轴在腰圆孔内前后移动，实现外倾角变化。存在以下问题：1)由于只能通过扳手调节螺母转动，因此该发明只能调节车辆静止状态下的外倾角大小，并不能动态调节外倾角随轮跳的变化关系；2)该发明通过调整偏心螺母实现外倾角变化，并不能直观反映外倾角值的大小，需四轮定位仪等辅助设备协同进行精确调节。
专利CN201910323433.3公开了一种双横臂悬架的主动调节装置，通过外倾角传感器测量外倾角大小，利用伺服电机轴旋转带动外倾螺母在电机轴上移动，从而使外倾拉杆移动，实现外倾角动态调节。存在以下问题：1)该机构由于直接将电机轴与螺母连接，其机械结构不具备自锁特性；2)该机构的上横臂与转向节直接仅依靠电机轴连接，结构强度较低，难以承受车辆冲击载荷；3)该结构的上横臂与转向节之间无防转机构，可能存在上横臂相对转向节转动。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于双叉臂悬架的主动、半主动式外倾角电动调节装置，能动态调节车辆外倾，增加了车辆的操稳性能，具有机构自锁、高结构强度、防转安全的优点。
本发明所采用的技术方案是：
一种基于双叉臂悬架的主动、半主动式外倾角电动调节装置，包括与车身相连的上叉臂、与车轮及下叉臂相连的转向节、与转向节和上叉臂相连的外倾角调节机构；外倾角调节机构包括与上叉臂的球销固连的支架、固设在支架上的步进电机和导向杆、通过轴承可旋转的支撑在支架上的传动轴，步进电机的输出轴为蜗杆，传动轴上设有丝杠段和与蜗杆啮合的蜗轮，转向节的顶端与丝杠段螺纹配合、上部与导向杆滑动配合、中部设有通孔、下部与下叉臂的球销固连，行车电脑能控制步进电机的转角进行外倾角的主动式调节，驾驶员能够手动设定步进电机的转角进行外倾角的半主动式调节。
进一步地，车轮处布置有车身高度传感器，用于向行车电脑传递车身高度，即轮跳值；行车电脑根据预设的理想外倾角与轮跳的目标关系，依靠天棚控制原理求解步进电机转角与轮跳的关系，控制步进电机转动，进行外倾角的主动式调节。
进一步地，依靠天棚控制原理求解步进电机转角与轮跳的关系时，采用以下计算公式，
f3(Tz)＝FΔ＝FSKY-F＝f1(x)-f2(x)
即，Tz＝f3 -1[f1(x)-f2(x)]
其中，x为轮跳；Tz为步进电机转角；FSKY＝f1(x)，为理想外倾角；F＝f2(x)，为无外倾角调节机构补偿下的外倾角；FΔ＝f3(Tz)，为外倾角调节机构对外倾角的补偿值，且FSKY＝F+FΔ。
进一步地，行车电脑默认为主动式调节模式，当驾驶员手动设定步进电机的转角进行半主动式调节时，行车电脑退出主动式调节模式。
进一步地，传动轴两端的轴承通过轴承端盖限位，轴承端盖套在传动轴的端头抵住轴承且安装在支架上。
进一步地，支架包括顶板和连接在顶板下方两侧且向前伸出的侧板，步进电机设在顶板上，传动轴和导向杆设在侧板的伸出部分，传动轴和导向杆间隔小，导向杆上设有用于容纳蜗轮底部的凹槽，上叉臂的球销固设在凹槽的底部。
进一步地，上叉臂的球销通过螺母a固设在凹槽的底部，步进电机通过螺栓b和螺母b固设在顶板上，轴承端盖通过螺钉c安装在侧板上，导向杆通过螺钉d固设在侧板上。
本发明的有益效果是：
步进电机通过蜗轮蜗杆传动带动传动轴转动，传动轴通过丝杠传动实现转向节及下叉臂沿导向杆滑动，进而改变外倾角大小，该装置解决了传统车辆无法动态调节车辆外倾的问题，使车辆外倾角与轮跳的变化关系不再受限于悬架硬点；该装置能够按照预设的理想外倾角与轮跳的变化关系，进行主动、半主动式调节，增加了车辆的操稳性能；该装置采用了蜗轮蜗杆传动和丝杠传动，具有机构自锁、高结构强度、防转安全等优点。
附图说明
图1是本发明实施例中基于双叉臂悬架的主动、半主动式外倾角电动调节装置的结构示意图。
图2是本发明实施例中外倾角调节机构的结构示意图。
图3是本发明实施例中转向节的结构示意图。
图中：1-转向节；2-螺母a；3-上叉臂；4-车身高度传感器；5-导向杆；6-轴承；7-传动轴；8-支架；9-步进电机；10-螺母b；11-螺栓b；12-轴承端盖；13-螺钉c；14-螺钉d；15-蜗轮。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1至图3所示，一种基于双叉臂悬架的主动、半主动式外倾角电动调节装置，包括与车身相连的上叉臂3、与车轮及下叉臂相连的转向节1、与转向节1和上叉臂3相连的外倾角调节机构；外倾角调节机构包括与上叉臂3的球销固连的支架8、固设在支架8上的步进电机9和导向杆5、通过轴承6可旋转的支撑在支架8上的传动轴7，步进电机9的输出轴为蜗杆，传动轴7上设有丝杠段和与蜗杆啮合的蜗轮15，转向节1的顶端与丝杠段螺纹配合、上部与导向杆5滑动配合、中部设有通孔、下部与下叉臂的球销固连，行车电脑能控制步进电机9的转角进行外倾角的主动式调节，驾驶员能够手动设定步进电机9的转角进行外倾角的半主动式调节。
在本发明中，车轮处布置有车身高度传感器4，用于向行车电脑传递车身高度，即轮跳值；行车电脑根据预设的理想外倾角与轮跳的目标关系，依靠天棚控制原理求解步进电机9转角与轮跳的关系，控制步进电机9转动，进行外倾角的主动式调节。依靠天棚控制原理求解步进电机转角9与轮跳的关系时，采用以下计算公式，
f3(Tz)＝FΔ＝FSKY-F＝f1(x)-f2(x)
即，Tz＝f3 -1[f1(x)-f2(x)]
其中，x为轮跳；Tz为步进电机9转角；FSKY＝f1(x)，为理想外倾角；F＝f2(x)，为无外倾角调节机构补偿下的外倾角；FΔ＝f3(Tz)，为外倾角调节机构对外倾角的补偿值，且FSKY＝F+FΔ。
在本发明中，行车电脑默认为主动式调节模式，当外倾角主动式调节效果不理想时，驾驶员可以手动设定步进电机9的转角，进行外倾角的半主动式调节，此时行车电脑退出主动式调节模式。
如图1和图2所示，在本实施例中，传动轴7两端的轴承6通过轴承端盖12限位，轴承端盖12套在传动轴7的端头抵住轴承6且安装在支架8上。
如图1和图2所示，在本实施例中，支架8包括顶板和连接在顶板下方两侧且向前伸出的侧板，步进电机9设在顶板上，传动轴7和导向杆5设在侧板的伸出部分，传动轴7和导向杆8间隔小，导向杆5上设有用于容纳蜗轮15底部的凹槽，上叉臂3的球销固设在凹槽的底部，保证了结构紧凑，节约安装空间。
如图1和图2所示，在本实施例中，上叉臂3的球销通过螺母a2固设在凹槽的底部，步进电机9通过螺栓b11和螺母b10固设在顶板上，轴承端盖12通过螺钉c13安装在侧板上，导向杆5通过螺钉d14固设在侧板上。
在本发明中，步进电机9通过蜗轮蜗杆传动带动传动轴7转动，传动轴7通过丝杠传动实现转向节1及下叉臂沿导向杆5滑动，进而改变外倾角大小，该装置解决了传统车辆无法动态调节车辆外倾的问题，使车辆外倾角与轮跳的变化关系不再受限于悬架硬点；该装置能够按照预设的理想外倾角与轮跳的变化关系，进行主动、半主动式调节，增加了车辆的操稳性能；该装置采用了蜗轮蜗杆传动和丝杠传动，具有机构自锁、高结构强度、防转安全等优点。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于双叉臂悬架的主动、半主动式外倾角电动调节装置，包括与车身相连的上叉臂、与车轮及下叉臂相连的转向节、与转向节和上叉臂相连的外倾角调节机构；其特征在于：外倾角调节机构包括与上叉臂的球销固连的支架、固设在支架上的步进电机和导向杆、通过轴承可旋转的支撑在支架上的传动轴，步进电机的输出轴为蜗杆，传动轴上设有丝杠段和与蜗杆啮合的蜗轮，转向节的顶端与丝杠段螺纹配合、上部与导向杆滑动配合、中部设有通孔、下部与下叉臂的球销固连，行车电脑能控制步进电机的转角进行外倾角的主动式调节，驾驶员能够手动设定步进电机的转角进行外倾角的半主动式调节。
2.如权利要求1所述的基于双叉臂悬架的主动、半主动式外倾角电动调节装置，其特征在于：车轮处布置有车身高度传感器，用于向行车电脑传递车身高度，即轮跳值；行车电脑根据预设的理想外倾角与轮跳的目标关系，依靠天棚控制原理求解步进电机转角与轮跳的关系，控制步进电机转动，进行外倾角的主动式调节。
3.如权利要求2所述的基于双叉臂悬架的主动、半主动式外倾角电动调节装置，其特征在于：依靠天棚控制原理求解步进电机转角与轮跳的关系时，采用以下计算公式，
f3(Tz)＝FΔ＝FSKY-F＝f1(x)-f2(x)
即，Tz＝f3 -1[f1(x)-f2(x)]
其中，x为轮跳；Tz为步进电机转角；FSKY＝f1(x)，为理想外倾角；F＝f2(x)，为无外倾角调节机构补偿下的外倾角；FΔ＝f3(Tz)，为外倾角调节机构对外倾角的补偿值，且FSKY＝F+FΔ。
4.如权利要求1所述的基于双叉臂悬架的主动、半主动式外倾角电动调节装置，其特征在于：行车电脑默认为主动式调节模式，当驾驶员手动设定步进电机的转角进行半主动式调节时，行车电脑退出主动式调节模式。
5.如权利要求1至4任一所述的基于双叉臂悬架的主动、半主动式外倾角电动调节装置，其特征在于：传动轴两端的轴承通过轴承端盖限位，轴承端盖套在传动轴的端头抵住轴承且安装在支架上。
6.如权利要求1至4任一所述的基于双叉臂悬架的主动、半主动式外倾角电动调节装置，其特征在于：支架包括顶板和连接在顶板下方两侧且向前伸出的侧板，步进电机设在顶板上，传动轴和导向杆设在侧板的伸出部分，传动轴和导向杆间隔小，导向杆上设有用于容纳蜗轮底部的凹槽，上叉臂的球销固设在凹槽的底部。
7.如权利要求6所述的基于双叉臂悬架的主动、半主动式外倾角电动调节装置，其特征在于：上叉臂的球销通过螺母a固设在凹槽的底部，步进电机通过螺栓b和螺母b固设在顶板上，轴承端盖通过螺钉c安装在侧板上，导向杆通过螺钉d固设在侧板上。
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