CN114074510B - 一种主动横向稳定杆控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种主动横向稳定杆控制系统，以提高汽车的通过性、乘车舒适性和汽车的操纵稳定性。本发明包括控制器、由相互独立的第一杆体、第二杆体组成的稳定杆，用于将第一杆体、第二杆体选择性地连接成同步一体状或分离自由状的耦合装置，以及用于驱动稳定杆转动的扭力调节装置；控制器分别与耦合装置、扭力调节装置相连。当车辆在凹坑较大的路面上直向行驶时，控制器利用耦合装置将第一杆体、第二杆体设置为分离自由状，断开稳定杆，以提高车辆的通过性和乘车的舒适性。当汽车侧倾较大时，控制器首先利用耦合装置将第一杆体、第二杆体设置为同步一体状，然后通过扭力调节装置驱动稳定杆转动，来改变稳定杆的扭转刚度，以提高汽车的操纵稳定性。
Description
技术领域
本发明属于汽车技术领域，涉及一种主动横向稳定杆控制系统。
背景技术
汽车悬架系统中的横向稳定杆，也可以称之为防倾杆，其两端与汽车悬架部件相连接，当车身发生侧倾时，横向稳定杆产生扭动，同时产生相反的回馈力使车身的侧倾得以控制，简而言之，其主要作用是防止车辆在过弯时产生较大的侧倾，从而提高汽车的操纵稳定性。
但当车辆在凹坑较大的路面上行驶时，稳定杆会影响左右车轮的独立性，对悬架的行程产生较大的限制，有可能会使一侧的车轮悬空而使其无法与地面接触，或者出现交叉轴的现象，从而让悬空一侧的车轮无法产生抓地力，进而影响汽车的通过性。此外，在各种复杂路况以及突发情况下，现有汽车的稳定杆所提供的扭转力度始终保持不变，因而不利于提高汽车的操稳性能。
发明内容
本发明的目的是提出一种主动横向稳定杆控制系统，以提高汽车的通过性、乘车舒适性和汽车的操纵稳定性。
本发明的主动横向稳定杆控制系统包括控制器、由相互独立的第一杆体、第二杆体组成的稳定杆，用于将第一杆体、第二杆体选择性地连接成同步一体状或分离自由状的耦合装置，以及用于驱动稳定杆转动的扭力调节装置；所述控制器分别与耦合装置、扭力调节装置相连。
当车辆在凹坑较大的路面上直向行驶时，控制器利用耦合装置将第一杆体、第二杆体设置为分离自由状，从而断开稳定杆，以提高车辆在凹坑较大路面上的通过性以及提高乘车的舒适性。当在各种复杂路况（如复杂的弯道、潮湿的路面等）以及突发情况下（如紧急避让），车速较快且驾驶员急打方向时，汽车容易失控，汽车的传感器（如惯导模块）实时检测整车的侧倾角梯度信号，并将该信号输送给控制器，当侧倾角梯度信号未超出设定的侧倾角梯度范围时，控制器不对扭力调节装置进行控制；当侧倾角梯度信号超出设定的侧倾角梯度范围时，控制器首先利用耦合装置将第一杆体、第二杆体设置为同步一体状，然后对扭力调节装置进行主动控制，通过驱动稳定杆转动的方式来改变稳定杆的扭转刚度，实现主动调节前后悬架的侧倾刚度分配，进而对车身的侧倾进行主动控制，减少汽车的侧倾角度，以提高汽车的操纵稳定性。
上述的耦合装置有以下两种：
1、所述第一杆体的一端伸入至一套筒内，所述第一杆体与套筒通过花键活动配合，以使第一杆体与套筒同步转动；所述耦合装置由移动调节腔、第一液压源装置、推板构成，所述移动调节腔套设于第一杆体的部分杆身上，并与第一杆体的杆身通过活动密封的方式连接，所述推板固定于第一杆体上，并位于移动调节腔内，推板的外缘与移动调节腔的内壁活动密封；所述移动调节腔与副车架固定连接；所述移动调节腔通过第一通液口、第二通液口与所述第一液压源装置连通，所述第一通液口、第二通液口分别位于推板的两侧；所述第一液压源装置与移动调节腔形成闭合的液压回路，所述第一液压源装置通过改变回路中液体流向来改变对推板驱动力的方向，以使第一杆体向朝向或者远离第二杆体的方向移动；所述第一杆体、第二杆体的接近端的端部设有相互配合的啮合齿。
2、所述第一杆体的一端伸入至一套筒内，所述第一杆体与套筒通过花键活动配合，以使第一杆体与套筒同步转动；所述耦合装置为设置于套筒内部的液压缸，所述液压缸的缸体与套筒内壁固定连接，液压缸的活塞杆与第一杆体的端部固定连接；所述第一杆体、第二杆体的接近端的端部设有相互配合的啮合齿。
优选地，对应的啮合齿的结合面为圆弧结构，以减少左杆体、右杆体结合时的冲击。
上述的扭力调节装置有以下两种：
1、所述扭力调节装置由扭力调节腔、若干叶片、第二液压源装置组成，所述扭力调节腔活动套设于第二杆体上，并与第二杆体通过转动密封的方式连接，所述扭力调节腔与副车架固定连接；所述若干叶片间隔均匀地设置于第二杆体上，并位于扭力调节腔内；所述扭力调节腔通过第三通液口、第四通液口与所述第二液压源装置连通，所述第三通液口、第四通液口分别位于第二杆体的中轴线的两侧；所述第二液压源装置与扭力调节腔形成闭合的液压回路，所述第二液压源装置通过改变回路中液体流向来改变对第二杆体的转动驱动力的方向。
2、所述扭力调节装置由扭力调节腔、若干永磁铁条、电磁铁装置组成，所述扭力调节腔活动套设于第二杆体上，并与第二杆体通过转动密封的方式连接，所述扭力调节腔与副车架固定连接；所述若干永磁铁条间隔均匀地设置于第二杆体上，并位于扭力调节腔内；所述电磁铁装置设置于扭力调节腔内，以用于使永磁铁条处于电磁铁所产生的磁场中；所述电磁铁装置通过改变磁场的方向来改变对第二杆体的转动驱动力的方向。
优选地，所述移动调节腔与扭力调节腔固定连接，以方便制造和安装。
本发明的主动横向稳定杆控制系统针对汽车不同行驶状态可以对稳定杆进行针对性的控制，例如说稳定杆断开、结合或者推动稳定杆向预定方向转动等，从而提高汽车的通过性、乘车舒适性和汽车的操纵稳定性。
附图说明
图1是实施例1的主动横向稳定杆控制系统的结构示意图。
图2是实施例1中第一杆体与套筒的配合示意图。
图3是实施例2中耦合装置的结构示意图。
图4是实施例2中扭力调节装置的结构示意图。
附图标示：1、第一杆体；2、第二杆体；3、套筒；4、移动调节腔；5、第一液压源装置；6、推板；7、第一通液口；8、第二通液口；9、啮合齿；10、扭力调节腔；11、叶片；12、第二液压源装置；13、第三通液口；14、第四通液口；15、花键；16、液压缸；17、永磁铁条；18、电磁铁装置。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施实例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明。
实施例1：
本实施例提出了一种主动横向稳定杆控制系统，以提高汽车的通过性、乘车舒适性和汽车的操纵稳定性。
本实施例的主动横向稳定杆控制系统包括控制器（图中未画出）、由相互独立的第一杆体1、第二杆体2组成的稳定杆，用于将第一杆体1、第二杆体2选择性地连接成同步一体状或分离自由状的耦合装置，以及用于驱动稳定杆转动的扭力调节装置；所述控制器分别与耦合装置、扭力调节装置相连；第一杆体1、第二杆体2的接近端的端部位于稳定杆的中间位置处。控制器与汽车的传感器（如惯导模块）连接，以获取汽车的行驶状态信息。
如图1、2所示，第一杆体1的一端伸入至套筒3内，所述第一杆体1与套筒3通过花键15活动配合，以使第一杆体1与套筒3同步转动，且第一杆体1能沿轴向相对套筒3移动；套筒3远离第一杆体1的一端、第二杆体2远离第一杆体1的一端分别与汽车左、右悬架固定连接。
上述耦合装置由移动调节腔4、第一液压源装置5、推板6构成，所述移动调节腔4套设于第一杆体1的部分杆身上，并与第一杆体1的杆身通过活动密封的方式连接，所述推板6固定于第一杆体1上，并位于移动调节腔4内，推板6的外缘与移动调节腔4的内壁活动密封；所述移动调节腔4与副车架固定连接；所述移动调节腔4通过第一通液口、第二通液口与所述第一液压源装置5连通，所述第一通液口7、第二通液口8分别位于推板6的两侧（即第一通液口7、第二通液口8分别位于推板6两侧的两个空腔处）；所述第一液压源装置5与移动调节腔4形成闭合的液压回路，第一液压源装置5中的液体由第一通液口7或第二通液口8流入到移动调节腔4内时，液体会对推板6形成一个作用力，并从第二通液口8或第一通液口7流回到移动调节腔4内，从而推动第一杆体1相对移动调节腔4移动，第一液压源装置5通过改变回路中液体流向来改变对推板6驱动力的方向，以使第一杆体1向朝向或者远离第二杆体2的方向移动；所述第一杆体1、第二杆体2的接近端的端部设有圆盘，两个圆盘的端部设有相互配合的啮合齿9，对应的啮合齿9的结合面为圆弧结构。当第一杆体1向第二杆体2方向移动时，第一杆体1、第二杆体2上啮合齿9相互啮合，此时第一杆体1、第二杆体2结合为同步一体状；当第一杆体1向远离第二杆体2方向移动时，第一杆体1、第二杆体2上啮合齿9相互脱离，此时第一杆体1、第二杆体2为分离自由状，相当于稳定杆断开。
所述扭力调节装置由扭力调节腔10、若干叶片11、第二液压源装置12组成，所述扭力调节腔10活动套设于第二杆体2上，并与第二杆体2通过转动密封的方式连接，所述扭力调节腔10与副车架固定连接；所述若干叶片11间隔均匀地设置于第二杆体2上，并位于扭力调节腔10内；所述扭力调节腔10通过第三通液口13、第四通液口与所述第二液压源装置12连通，所述第三通液口13、第四通液口分别位于第二杆体2的中轴线的两侧；所述第二液压源装置12与扭力调节腔10形成闭合的液压回路，当第二液压源装置12中的液体冲击到叶片11上时，会对叶片11形成一个冲击力，从而带动叶片11及第二杆体2转动，第二液压源装置12通过改变回路中液体流向来改变对第二杆体2的转动驱动力的方向。
当需提高稳定杆的扭转力时，第二液压源装置12使得叶片11的旋转方向与稳定杆的扭转方向一致，以增加稳定杆的扭力；第二液压源装置12使得叶片11的旋转方向与稳定杆的扭转方向相反，从而减小稳定杆的扭力。
在本实施例中，移动调节腔4与扭力调节腔10均由筒体及两侧的挡板形成，挡板的中部设有供对应杆体穿过的通孔，通孔处与杆体活动密封连接；移动调节腔4的筒体与扭力调节腔10的筒体一体制成，以方便制造和安装。在本实施例中，为了简化结构，第二杆体2的圆盘的外缘面与移动调节腔4的内表面密封连接，以形成移动调节腔4的一侧的挡板，推板6与第一杆体1的圆盘为一体结构，扭力调节腔10两侧的挡板对第二杆体2上的叶片11形成限位，以防止第二杆体2轴向窜动。
当车辆在凹坑较大的路面上直向行驶时，控制器利用耦合装置将第一杆体1、第二杆体2设置为分离自由状，从而断开稳定杆，以提高车辆在凹坑较大路面上的通过性以及提高乘车的舒适性。当在各种复杂路况（如复杂的弯道、潮湿的路面等）以及突发情况下（如紧急避让），车速较快且驾驶员急打方向时，汽车容易失控，汽车的传感器（如惯导模块）实时检测整车的侧倾角梯度信号，并将该信号输送给控制器，当侧倾角梯度信号未超出设定的侧倾角梯度范围时，控制器不对扭力调节装置进行控制；当侧倾角梯度信号超出设定的侧倾角梯度范围时，控制器首先利用耦合装置将第一杆体1、第二杆体2设置为同步一体状，然后对扭力调节装置进行主动控制，通过驱动稳定杆转动的方式来改变稳定杆的扭转刚度，实现主动调节前后悬架的侧倾刚度分配，进而对车身的侧倾进行主动控制，减少汽车的侧倾角度，以提高汽车的操纵稳定性。
实施例2：
在本实施例中，耦合装置、扭力调节装置与实施例1不同，具体来说，如图3所示，在本实施例中，耦合装置为设置于套筒3内部的液压缸16，所述液压缸16的缸体与套筒3内壁固定连接，液压缸16的活塞杆与第一杆体1的端部固定连接。当液压缸16的活塞杆伸出时，即可将第一杆体1向第二杆体2方向推动，最终使第一杆体1、第二杆体2结合为同步一体状；当液压缸16的活塞杆缩回时，即可将第一杆体1向套筒3方向拉动，第一杆体1、第二杆体2上啮合齿9相互脱离，此时第一杆体1、第二杆体2为分离自由状，相当于稳定杆断开。
如图4所示，在本实施例中，扭力调节装置由扭力调节腔10、若干永磁铁条17、电磁铁装置18组成，所述扭力调节腔10活动套设于第二杆体2上，并与第二杆体2通过转动密封的方式连接，所述扭力调节腔10与副车架固定连接；所述若干永磁铁条17间隔均匀地设置于第二杆体2上，并位于扭力调节腔10内；所述电磁铁装置18设置于扭力调节腔10内，以用于使永磁铁条17处于电磁铁装置18所产生的磁场中；电磁铁装置18通过改变磁场的方向来改变对第二杆体2的转动驱动力的方向。电磁铁装置18与永磁铁条17的相互作用与电机的工作原理相同，此处不再赘述。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体设计并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种主动横向稳定杆控制系统，其特征在于，包括控制器、由相互独立的第一杆体、第二杆体组成的稳定杆，用于将第一杆体、第二杆体选择性地连接成同步一体状或分离自由状的耦合装置，以及用于驱动稳定杆转动的扭力调节装置；所述控制器分别与耦合装置、扭力调节装置相连；
所述第一杆体的一端伸入至一套筒内，所述第一杆体与套筒通过花键活动配合，以使第一杆体与套筒同步转动；所述耦合装置由移动调节腔、第一液压源装置、推板构成，所述移动调节腔套设于第一杆体的部分杆身上，并与第一杆体的杆身通过活动密封的方式连接，所述推板固定于第一杆体上，并位于移动调节腔内，推板的外缘与移动调节腔的内壁活动密封；所述移动调节腔与副车架固定连接；所述移动调节腔通过第一通液口、第二通液口与所述第一液压源装置连通，所述第一通液口、第二通液口分别位于推板的两侧；所述第一液压源装置与移动调节腔形成闭合的液压回路，所述第一液压源装置通过改变回路中液体流向来改变对推板驱动力的方向，以使第一杆体向朝向或者远离第二杆体的方向移动；所述第一杆体、第二杆体的接近端的端部设有相互配合的啮合齿；
所述扭力调节装置由扭力调节腔、若干叶片、第二液压源装置组成，所述扭力调节腔活动套设于第二杆体上，并与第二杆体通过转动密封的方式连接，所述扭力调节腔与副车架固定连接；所述若干叶片间隔均匀地设置于第二杆体上，并位于扭力调节腔内；所述扭力调节腔通过第三通液口、第四通液口与所述第二液压源装置连通，所述第三通液口、第四通液口分别位于第二杆体的中轴线的两侧；所述第二液压源装置与扭力调节腔形成闭合的液压回路，所述第二液压源装置通过改变回路中液体流向来改变对第二杆体的转动驱动力的方向。
2.根据权利要求1所述的主动横向稳定杆控制系统，其特征在于，所述第一杆体的一端伸入至一套筒内，所述第一杆体与套筒通过花键活动配合，以使第一杆体与套筒同步转动；所述耦合装置为设置于套筒内部的液压缸，所述液压缸的缸体与套筒内壁固定连接，液压缸的活塞杆与第一杆体的端部固定连接；所述第一杆体、第二杆体的接近端的端部设有相互配合的啮合齿。
3.根据权利要求1所述的主动横向稳定杆控制系统，其特征在于，对应的啮合齿的结合面为圆弧结构。
4.根据权利要求1所述的主动横向稳定杆控制系统，其特征在于，所述扭力调节装置由扭力调节腔、若干永磁铁条、电磁铁装置组成，所述扭力调节腔活动套设于第二杆体上，并与第二杆体通过转动密封的方式连接，所述扭力调节腔与副车架固定连接；所述若干永磁铁条间隔均匀地设置于第二杆体上，并位于扭力调节腔内；所述电磁铁装置设置于扭力调节腔内，以用于使永磁铁条处于电磁铁所产生的磁场中；所述电磁铁装置通过改变磁场的方向来改变对第二杆体的转动驱动力的方向。
5.根据权利要求1所述的主动横向稳定杆控制系统，其特征在于，所述移动调节腔与扭力调节腔固定连接。
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