CN112678070B - 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
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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
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 (5)
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;
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;
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。
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: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。
3.如权利要求1或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: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。
4.如权利要求1或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: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。
5.如权利要求4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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