CN113562075A - 可变外倾角的非驱动车桥控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变外倾角的非驱动车桥控制方法，用于调节设有外倾角调节机构的车轮总成的外倾角，包括：采集车桥刚度变形量信息；采集车轮总成的外倾角信息；根据所述车桥刚度变形量信息和车轮总成的外倾角信息，控制所述外倾角调节机构的驱动部件执行调节动作，从而驱动所述车轮总成的芯轴进行摆动以调节所述车轮总成的外倾角。该方法用于控制具有附加的外倾角可变功能的非驱动车桥，可根据实际需要对车轮外倾角进行调节，从而达到防止轮胎偏磨、提高车辆稳定性、节省油耗的目的。

Description

可变外倾角的非驱动车桥控制方法

技术领域

本发明涉及汽车车桥技术领域，尤其是汽车的可变外倾角的非驱动车桥控制方法。

背景技术

汽车非驱动车桥的外倾角控制直接影响汽车的稳定性能、抓地力以及车辆行驶的轮胎磨损。

对于传统汽车非驱动车桥而言，如图1所示，芯轴端板4′与后桥横梁3′为焊接结构，通过车轮螺栓2′将车轮总成1′与芯轴端板4′连接。由于芯轴端板4′与后桥横梁3′为焊接结构，后桥外倾角只能通过焊接角度或者后期机加工实现，且不能随车调节，适应性能差。

对于这种传统汽车非驱动车桥，如果其外倾角不满足用户需求，只能通过重新设计后桥横梁3′与端板4′的焊接机加工角度，其外倾角不满足车辆行驶过程中对不同工况外倾角需求的控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种可变外倾角的非驱动车桥控制方法。该方法用于控制具有附加的外倾角可变功能的非驱动车桥，可根据实际需要对车轮外倾角进行调节。

为实现上述目的，本发明提供一种可变外倾角的非驱动车桥控制方法，用于调节设有外倾角调节机构的车轮总成的外倾角，包括：

采集车桥刚度变形量信息；

采集车轮总成的外倾角信息；

根据所述车桥刚度变形量信息和车轮总成的外倾角信息，控制所述外倾角调节机构的驱动部件执行调节动作，从而驱动所述车轮总成的芯轴进行摆动以调节所述车轮总成的外倾角。

进一步地，若车桥刚度变形量变大，则增大所述车轮总成的外倾角；若车桥刚度变形量变小，则减小所述车轮总成的外倾角。

进一步地，判断所述非驱动车桥是否处于转弯状态，若判断结果为是，则将所述车轮总成调节至负外倾角状态。

进一步地，根据所述非驱动车桥的转弯半径R和实车转弯速度V确定所述车轮总成的负外倾角。

进一步地，将所述外倾角调节机构配置为包括车桥横梁、与所述车桥横梁两端相连接的芯轴、以及设于所述芯轴的车轮总成，所述芯轴设有上铰点和下铰点；将所述车桥横梁的端部与所述芯轴的下铰点或上铰点相铰接，形成可旋转的第一运动副；在所述车桥横梁上设置驱动部件，将所述驱动部件的一端与所述车桥横梁相铰接，将所述驱动部件的另一端与所述芯轴的上铰点或下铰点相铰接，形成可旋转的第二运动副。

进一步地，将所述第一运动副和第二运动副的旋转轴线配置为相平行并且沿前后方向垂直于所述车桥横梁。

进一步地，采用机械缸或液压缸作为所述驱动部件，将其固定端与所述车桥横梁相铰接，将其伸缩端与所述芯轴的上铰点相铰接。

进一步地，在所述车桥横梁的顶部或底部设置支承座，将所述驱动部件的固定端与所述支承座相铰接。

进一步地，

通过第一检测元件采集车桥刚度变形量信息，并将所述第一检测元件设于所述车桥横梁；

通过第二检测元件采集所述车轮总成的外倾角信息，并将所述第二检测元件设于所述车轮总成的芯轴；

将所述第一检测元件和第二检测元件采集的检测信息传输至控制器，由所述控制器根据所述检测信息控制所述驱动部件进行动作，从而驱动所述芯轴进行摆动以调节所述车轮总成的外倾角。

进一步地，采用刚度变形传感器作为所述第一检测元件，并将所述刚度变形传感器设于所述车桥横梁的中部；和/或，采用角传感器作为所述第二检测元件，并将所述角传感器的感应片设于所述芯轴的端部。

本发明所提供的可变外倾角的非驱动车桥控制方法，通过采集车桥刚度变形量信息和车轮总成的外倾角信息，来控制外倾角调节机构的驱动部件执行调节动作，使得芯轴可以在驱动部件的驱动下进行摆动，从而达到调节车轮外倾角的目的。可用于汽车前期开发底盘调教，也可以方便、有效的控制汽车外倾角随车需要变化，例如在汽车载重加大工况可以增大正外倾角，防止轮胎偏磨，在汽车转弯工况可以调整至负外倾角，提高车辆稳定性等，可广泛应用于非驱动车桥外倾角存在变化需求的各类汽车车辆。

附图说明

图1为一种典型的非驱动车桥的结构示意图；

图2为本发明实施例公开的一种外倾角调节机构的结构示意图；

图3为图2的局部放大图；

图4为图2所示可变外倾角的非驱动车桥控制方法的控制原理图；

图5为车桥横梁的刚度变形图。

图1中：

车轮总成1′ 车轮螺栓2′ 后桥横梁3′ 芯轴端板4′

图2至图5中：

1.车桥横梁 2.芯轴 3.车轮总成 4.机械缸 5.车轮螺母 6.端板 7.支承座 8.伸缩杆 9.密封盖 10.刚度变形传感器 11.角传感器 12.连接螺栓 13.连接螺母

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

在本文中，“上、下、前、后”等用语是基于附图所示的位置关系而确立的，根据附图的不同，相应的位置关系也有可能随之发生变化，因此，并不能将其理解为对保护范围的绝对限定；而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

请参考图2、图3，图2为本发明实施例公开的一种外倾角调节机构的结构示意图；图3为图2的局部放大图。

如图所示，在一种实施例中，所提供的可变外倾角的非驱动车桥的外倾角调节机构，主要由车桥横梁1、芯轴2、车轮总成3、机械缸4等部件组成，在结构上大体呈左右对称的关系，其中车桥横梁1为后桥横梁。

车轮总成3通过车轮螺母5可转动地安装在芯轴2上，左右两侧的芯轴2和车轮总成3分别位于车桥横梁1的两端，车轮总成3通过芯轴2与车桥横梁1的两端相连接，芯轴2的内端设有向下延伸的下连接部，并在下连接部上开设有前后贯通的连接孔，以形成下铰点，芯轴2的内端还设有向上延伸的上连接部，并在上连接部上开设有前后贯通的连接孔，以形成上铰点。

车桥横梁1在截面上大体呈矩形，内部可以是空心结构，其两端分别设有端板6，每一端的端板上分别设有朝向外侧的铰接座，芯轴2的下连接部伸入铰接座的内部，两者间通过前后贯穿铰接座和下连接部的一组连接螺栓和连接螺母相铰接，形成可旋转的第一运动副。

车桥横梁1的上方设有对称的的支承座7和机械缸4，以右侧的支撑座7和机械缸4为例，支承座7焊接在车桥横梁1顶部靠近中间的位置，机械缸4的伸缩杆8末端设有呈“U”形的铰接头，芯轴2的上连接部伸入铰接头内部，两者间通过前后贯穿铰接头和上连接部的另一组连接螺栓与连接螺母相铰接，形成可旋转的第二运动副，机械缸4的固定端与支承座7通过又一组连接螺栓12和连接螺母13相铰接，形成第三运动副。

第一运动副、第二运动副和第三运动副的旋转轴线相平行并且沿前后方向垂直于车桥横梁1，芯轴2的中心线与车桥横梁1的中心线相平行，并高于车桥横梁1的顶面，相对于车桥横梁1，机械缸4具有向外斜向倾斜的角度，在伸缩杆8向外伸出或向内收回的动作过程中，机械缸4以支承座为支点，在上下方向上具有轻微的摆动幅度。

伸缩杆8与机械缸4的缸体为密闭配合，机械缸4的缸体端部设有密封盖9，以防止润滑油流出，机械缸4两端有两个润滑油维护油口，电机在收到整车控制器指令之后，可以控制机械缸4内丝杠的转动，丝杠带动伸缩杆8做直线往复运动，伸缩杆8与芯轴2之间是旋转运动副，进而可以实现芯轴2的角度变化，从而带动车轮总成3摆动一定角度，实现后桥倾角可变。

相对于传统的非驱动车桥，本实施例中的车桥横梁1的位置相对于车轮总成3的中心线向下偏移了一定距离，为了避免这种偏移对车辆的通过性能造成不利影响，可以对车桥横梁1的结构做出相应的改变，例如将车桥横梁1设计成门形结构，使车桥横梁1中部的位置较高，仅两端的位置较低。这样，既保证了车桥横梁1能够与芯轴2的下铰点相铰接，同时，又保证了车桥横梁1具有足够的离地间隙。

作为一种可能的变形，机械缸4可位于车桥横梁1的下方，其缸体的一端与车桥横梁1底部的支承座相铰接，其伸缩杆8与芯轴2的下铰点相铰接，车桥横梁1的端部与芯轴2的上铰点相铰接，相当于在上述实施例的基础上，将整个非驱动车桥绕车桥横梁1的中心线旋转180度之后而得到另一种非驱动车桥，这种非驱动车桥的车桥横梁1的位置高于车轮总成3的中心线，向上偏移了一定距离，从而具有更好的通过性。

在这种外倾角调节机构中，由于机械缸4位于车桥横梁1的下方，在车辆行驶过程中存在被损坏的风险，为防止这种情况发生，也可以将机械缸4以隐藏的方式设置在车桥横梁1的内部，其一端与车桥横梁1在内部相铰接，伸缩杆8斜向穿出车桥横梁1与芯轴2的下铰点相铰接，同样能够实现本发明目的。

在其他实施例中，如果车桥横梁1上方或下方的空间均无法设置机械缸4，则也可以将机械缸4设置在车桥横梁1的前侧或后侧，然后将机械缸4的伸缩杆8的端部通过传动部件与芯轴2的上铰点相铰接，此传动部件的形状可以呈直角形或Z字形等形状，能够改变力的传递方向，从而使接卸缸4的伸缩杆8能够带动芯轴2进行摆动。

当然，除了采用机械缸6控制角度变化，还可以采用液压缸来进行控制，或者，机械缸6大体水平设置，又或者，机械缸6的伸缩杆8通过万向结构，比如球头或万向节等与芯轴2的上铰点相铰接，等等。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。

请参考图4、图5，图4为图2所示可变外倾角的非驱动车桥控制方法的控制原理图；图5为车桥横梁的刚度变形图。

汽车在行驶过程中，受到载重的影响，车桥横梁1会发生轻微的刚度变形，进而导致外倾角减小，加速了轮胎磨损。

本发明可以在汽车行驶过程中，利用刚度变形传感器10采集车桥横梁1的刚度变形量，将信息传输到整车控制器，整车控制器根据后桥刚度变形信息下发指令到电机集成机构，进而控制机械缸4和伸缩杆8的行程变化，角度的大小由角传感器11反馈信号给整车控制器，确保实时角度控制精准。

其中，刚度变形传感器10安装在车桥横梁1的中部，特别是车桥横梁1的前侧表面、后侧表面或者是底面，以更为精确的采集车桥横梁1的刚度变形量，刚度变形传感器10的应变片能感应车桥横梁1的弯曲变形，并将感应采集的信号传递给整车控制器，后桥横梁的弯曲变形是受整车后轴载荷变化的影响，不同的载重量会引起后桥横梁弯曲变形不同，从图5可以看出，随着整车后轴载荷的不断加大，后桥横梁的弯曲变形程度也逐渐增大，在不同的测量点钟，两端的测量点1和测量点7的变形程度相对较小，中间的测量点4的变形程度相对较大；角传感器11安装在芯轴2上，其感应片位于芯轴2的端部，可采集车轮总成3的外倾角信息，图中的绳节线表示刚度变形传感器10和角传感器11的信号传输导线。

整车控制器用于接收所述刚度变形传感器10和角传感器11采集的检测信息，并根据所述检测信息控制机械缸6执行伸缩动作，从而驱动芯轴2绕下铰点进行摆动以调节车轮总成3的外倾角。

其具体工作过程如下：

整车控制器接收到刚度变形传感器10传来的变形信号，判别不同载重引起的车桥横梁1刚度变形量，并将补偿外倾角的信号传递给发动机和电机集成机构。

发动机和电机集成机构接收到整车控制器的信号后，开始工作，把动力传递到车桥执行机构，也就是机械缸6，通过伸缩杆8控制芯轴2的角度变化来实现外倾角的角度变化

芯轴2的角度变化引起角传感器11信号的变化反馈给整车控制器，从而达到外倾角精准控制的目的。

车辆转弯时，整车控制器可根据转向角度的变化给出控制指令到发动机和电机集成机构，输出动力到车桥执行机构进行外倾角控制，提升抓地力和稳定性。

具体控制策略如下：

若车桥刚度变形量变大，则对两个车轮的外倾角同时进行调整，并增大所述车轮总成的外倾角；若车桥刚度变形量变小，则对两个车轮的外倾角同时进行调整，并减小所述车轮总成的外倾角。也就是说，随着载重的增加，要增大车轮外倾角，这样不仅可以避免轮胎偏磨，还可以降低油耗。

判断所述非驱动车桥是否处于转弯状态，若判断结果为是，则对两个车轮的外倾角同时进行调整，将两个轮胎都调至朝车内倾斜的负外倾角，也就是将两个轮胎调节至呈“八”字形的状态，负外倾角的大小是由转弯半径R的大小和实车转弯速度V决定，两个轮胎的调节幅度需要一致，以保持整车稳定为前提。

该非驱动车桥控制方法可以实现机械电控相结合，控制车桥外倾角变化，可根据实车后桥刚度变化情况，给出策略实时调整外倾角度，防止轮胎偏磨，提高车辆稳定性，并可以通过角传感器采集信号，精确控制角度大小。

以上对本发明所提供的可变外倾角的非驱动车桥控制方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.可变外倾角的非驱动车桥控制方法，用于调节设有外倾角调节机构的车轮总成的外倾角，包括：

采集车桥刚度变形量信息；

采集车轮总成的外倾角信息；

根据所述车桥刚度变形量信息和车轮总成的外倾角信息，控制所述外倾角调节机构的驱动部件执行调节动作，从而驱动所述车轮总成的芯轴进行摆动以调节所述车轮总成的外倾角。

2.根据权利要求1所述的可变外倾角的非驱动车桥控制方法，其特征在于，若车桥刚度变形量变大，则增大所述车轮总成的外倾角；若车桥刚度变形量变小，则减小所述车轮总成的外倾角。

3.根据权利要求1所述的可变外倾角的非驱动车桥控制方法，其特征在于，判断所述非驱动车桥是否处于转弯状态，若判断结果为是，则将所述车轮总成调节至负外倾角状态。

4.根据权利要求3所述的可变外倾角的非驱动车桥控制方法，其特征在于，根据所述非驱动车桥的转弯半径R和实车转弯速度V确定所述车轮总成的负外倾角。

5.根据权利要求1所述的可变外倾角的非驱动车桥控制方法，其特征在于，将所述外倾角调节机构配置为包括车桥横梁、与所述车桥横梁两端相连接的芯轴、以及设于所述芯轴的车轮总成，为所述芯轴设置上铰点和下铰点；将所述车桥横梁的端部与所述芯轴的下铰点或上铰点相铰接，形成可旋转的第一运动副；在所述车桥横梁上设置驱动部件，将所述驱动部件的一端与所述车桥横梁相铰接，将所述驱动部件的另一端与所述芯轴的上铰点或下铰点相铰接，形成可旋转的第二运动副。

6.根据权利要求5所述的可变外倾角的非驱动车桥控制方法，其特征在于，将所述第一运动副和第二运动副的旋转轴线配置为相平行并且沿前后方向垂直于所述车桥横梁。

7.根据权利要求6所述的可变外倾角的非驱动车桥控制方法，其特征在于，采用机械缸或液压缸作为所述驱动部件，将其固定端与所述车桥横梁相铰接，将其伸缩端与所述芯轴的上铰点相铰接。

8.根据权利要求7所述的可变外倾角的非驱动车桥控制方法，其特征在于，在所述车桥横梁的顶部或底部设置支承座，将所述驱动部件的固定端与所述支承座相铰接。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的可变外倾角的非驱动车桥控制方法，其特征在于，

通过第一检测元件采集车桥刚度变形量信息，并将所述第一检测元件设于所述车桥横梁；

通过第二检测元件采集所述车轮总成的外倾角信息，并将所述第二检测元件设于所述车轮总成的芯轴；

将所述第一检测元件和第二检测元件采集的检测信息传输至控制器，由所述控制器根据所述检测信息控制所述驱动部件进行动作，从而驱动所述芯轴进行摆动以调节所述车轮总成的外倾角。

10.根据权利要求9所述的可变外倾角的非驱动车桥控制方法，其特征在于，采用刚度变形传感器作为所述第一检测元件，并将所述刚度变形传感器设于所述车桥横梁的中部；和/或，采用角传感器作为所述第二检测元件，并将所述角传感器的感应片设于所述芯轴的端部。

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