CN206086265U - 一种谐波齿轮式主动横向稳定杆装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种谐波齿轮式主动横向稳定杆装置，包括稳定杆，所述稳定杆由左稳定半杆和右稳定半杆组成，左稳定半杆和右稳定半杆之间连接有动力执行机构，动力执行机构包括壳体和位于所述壳体内的左、右两套谐波齿轮机构与直流电机；所述两套谐波齿轮机构的波发生器分别与直流电机输出轴的两端相连；所述两套谐波齿轮机构的波发生器均由直流电机带动，左侧的谐波齿轮中的柔轮固定于壳体，刚轮与左侧的稳定半杆连接；右侧的谐波齿轮中的刚轮固定于壳体，柔轮与右侧的稳定半杆连接；通过控制直流电机的转动，使所述左侧谐波齿轮结构中，波发生器为主动件，柔轮为固定件，刚轮为从动件；使所述右侧谐波齿轮结构中，波发生器为主动件，刚轮为固定件，柔轮为从动件。通过控制直流电机的输出转矩大小与方向，使所述与左、右两套谐波齿轮相连接的左、右稳定半杆产生不同程度的相对扭转，产生大小不同的扭矩，产生减小车辆侧倾的反侧倾力矩，避免车辆由于过大侧倾产生侧翻的危险，提高了行驶车辆的稳定性、平顺性与安全性。

Description

一种谐波齿轮式主动横向稳定杆装置

技术领域

本实用新型涉及一种汽车主动横向稳定装置，具体涉及一种谐波齿轮式主动横向稳定杆装置。

背景技术

横向稳定杆的作用是在汽车转向或者行驶在颠簸路面时，车辆两侧悬架的变形不同，造成横向稳定杆的杆身扭转变形，被扭转的杆身产生的反力矩起到阻止车辆侧倾的效果。但当汽车行驶在不同的颠簸路面或者在转向时的车速、转向盘角速度、转向盘转角、载荷等参数不同时，传统横向稳定杆无法根据需要主动产生大小与方向可调的反侧倾力矩，一旦当内侧车轮离开地面时就会发生侧翻现象。所以，传统横向稳定杆只能通过被动扭转产生减小车辆侧倾的反侧倾力矩，不能有效避免高速行驶的车辆在急转向或者路面颠簸角较大时的车辆侧翻控制。

中国专利号为：200820098610X公开了“ 一种电子控制的变刚度横向稳定杆”是在中国专利号为：2006200408929 “一种电子控制的等级变刚度横向稳定杆装置”的基础上优化了结构，但两者的功能实现只是针对部分工况，简单改变稳定杆的接入长度来得到几个不同的稳定杆刚度值，同时两者均没有考虑汽车的侧向加速度、侧倾角、转向盘转角与角速度等多种因素的影响，不能保证汽车在急转向工况下具有很好的安全性。当车辆由转向时引起的侧倾变为无侧倾的直线行驶时，由于稳定杆本身刚度的变化引起乘坐舒适性与平顺性大大降低。中国专利号为：CN103818211A公开了“ 一种车用主动横向稳定杆”该专利描述了一种由控制器控制集成减速机构的电机驱动型横向稳定杆装置。由于该专利的减速机构采用的是两级行星齿轮传动，存在结构较为复杂，传动比相比谐波齿轮较小、传动效率低等问题。当车辆侧倾角较大时，不能产生较大的反侧倾力矩来控制车辆的侧翻。

实用新型内容

本实用新型的目的在于为了克服由于传统汽车稳定杆无法根据车辆行驶状况主动控制反侧倾力矩的大小与方向，使汽车在急转向或者行驶在颠簸路面时产生过大侧倾而侧翻，导致行驶安全性降低的技术缺陷，提供一种谐波齿轮式主动横向稳定杆装置。

本实用新型采取的技术方案为：一种谐波齿轮式主动横向稳定杆装置，包括左、右稳定半杆，其特征在于，所述左稳定半杆与左谐波齿轮机构中的刚轮相连；所述右稳定半杆与右谐波齿轮机构中的柔轮相连；所述左稳定半杆和所述右稳定半杆之间连接有动力执行机构，所述动力执行机构包括壳体和位于所述壳体内的直流电机与左、右两套谐波齿轮机构；所述直流电机的输出轴两端分别与所述左、右谐波齿轮机构的波发生器相连；所述左谐波齿轮机构中的柔轮与壳体固连，所述右谐波齿轮机构中的刚轮与壳体固连；

进一步的，

上述方案中，所述左稳定半杆通过左支承构件支撑在车架的左侧，所述右稳定半杆通过右支承构件支撑在车架的右侧，所述左稳定半杆通过左扭杆连接臂与悬架的下横臂相连，所述右稳定半杆通过右扭杆连接臂与悬架的下横臂相连。

进一步的，所述壳体内部设有齿轮润滑油。

本实用新型的有益效果： 依据本实用新型的技术方案根据车辆的行驶状况，通过控制直流电机的转速和输出转矩大小，使左、右稳定半杆产生不同程度的相对扭转，产生不同的反侧倾力矩，控制汽车侧倾角的大小，避免车辆侧翻情况的出现，提高了车辆行驶的安全性与平顺性；同时当汽车直线行驶在较平坦路面上时或者当ECU出现故障时,ECU对直流电机不供电，根据权利要求1所述的一种谐波齿轮式主动横向稳定杆装置在功能上相当于被动横向稳定杆，增加了装置的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的工作原理图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的一种谐波齿轮式主动横向稳定杆装置包括左稳定半杆1和右稳定半杆1’组成，所述左稳定半杆1通过左支承构件9支撑在车架的左侧，所述右稳定半杆1’通过右支承构件9’支撑在车架的右侧，所述左稳定半杆1通过左扭杆连接臂10与悬架的下横臂相连，所述右稳定半杆1’通过右扭杆连接臂10’与悬架的下横臂相连。所述左稳定半杆1和所述右稳定半杆1’之间连接有动力执行机构。所述动力执行机构包括壳体（8）和位于所述壳体（8）内的两套谐波齿轮机构与直流电机；所述左、右两套谐波齿轮机构的波发生器分别与直流电机的输出轴两端相连；ECU用于控制直流电机与左、右谐波齿轮中波发生器的动力联系。所述左侧谐波齿轮机构中的柔轮固定于壳体，刚轮与左侧的稳定半杆连接；所述右侧的谐波齿轮机构的中刚轮固定于壳体，柔轮与右侧的稳定半杆连接；当电机输出轴转动时，左、右两侧的谐波齿轮传动中，波发生器均为主动件，其中左侧的柔轮为固定件，刚轮为从动件；右侧的刚轮为固定件，柔轮为从动件；

设分别为左、右刚轮与柔轮齿数，且取（n为刚轮与柔轮的齿数差，取值为任意自然数）。

则左侧的谐波齿轮传动比；

右侧的谐波齿轮传动比。

为使左、右稳定半杆经谐波传动后输出的力矩大小相等，方向相反，选取，此时，即左、右谐波齿轮的传动比大小相等，传动方向相反。

所述壳体8内部设有齿轮润滑油，用来给所述齿轮传动机构提供润滑。所述汽车ECU控制系统根据采集到的汽车侧向加速度传感器、车速传感器、车身侧倾角传感器、转向盘角速度传感器、车轮负荷传感器的信号来控制所述直流电机输出电流；

本实用新型的工作原理如图2所述。

当汽车右转向行驶时， 由于离心力的作用，簧载质量发生由内轮向外轮的转移，使汽车向左侧倾。汽车ECU控制系统计算出转弯时的侧向加速度，再将侧向加速度输入到车辆模型中根据侧向加速度与理想侧倾角的关系计算出得到理想侧倾角所需的反侧倾力矩，从而确定直流电机的基本输出电流；同时根据车辆的行驶速度、转向盘转角速度与四个车轮上的负荷确定电机的修正电流，根据基本电流与修正电流值之和确定电机电流输出值，驱动电机转动。通过电机输出轴的转动带动左、右谐波齿轮实现减速增扭运动，从而使左、右稳定半杆两端产生如图1箭头方向所示的扭矩，该扭矩对于右转向行驶的汽车产生抑制汽车侧倾的反侧倾力矩。当汽车左转或行驶在颠簸路面产生较大侧倾时，其工作原理与右转相同，在此不再复述。

当汽车直线行驶在较平坦路面上时，车辆产生的侧倾角较小，ECU对直流电机不供电，直流电机不工作以减少能耗及延长直流电机的使用寿命。当一侧路面有较小颠簸或两侧均有较小颠簸但一侧颠簸程度大于另外一侧时，不妨以左侧为例进行分析。左侧路面的较小颠簸会使得左侧的横向稳定半杆产生较小的扭矩T₁带动左侧谐波齿轮机构的刚轮产生转动，由于左侧的柔轮固定，此时左侧波发生器变成了从动件，电机输出轴被拖动。

此时，电机输出轴得到的扭矩：

由于电机输出轴同时与左、右谐波齿轮机构的波发生器固连，故电机输出轴的转动会使得右侧谐波齿轮机构中的波发生器转动进而带动右侧稳定半杆的转动。此时，右侧的波发生器仍为主动件，右侧的刚轮为固定件，柔轮为从动件。

此时，右侧稳定半杆得到的扭矩：,由于前面已经得出，则可得出 。即，左、右两侧的稳定半杆产生大小相等，方向相反的扭矩。故当左侧路面有较小颠簸或两侧均有较小颠簸但左侧颠簸程度大于右侧时，ECU对直流电机不供电，此时主动横向稳定杆在功能上相当于被动横向稳定杆。而当右侧路面有较小颠簸或两侧均有较小颠簸但右侧颠簸程度大于左侧时，工作原理与左侧相同，在此不再复述。同样，当ECU出现故障时，ECU对直流电机采用不供电的方式，由于此时的主动横向稳定杆在功能上相当于被动横向稳定杆，故增加了主动横向稳定杆装置的可靠性。

Claims (6)

1.一种谐波齿轮式主动横向稳定杆装置，包括稳定杆，其特征在于，所述稳定杆由左稳定半杆(1)和右稳定半杆(1’)组成，所述左稳定半杆(1)和所述右稳定半杆(1’)之间连接有动力执行机构，所述动力执行机构包括壳体(8)和位于所述壳体(8)内的两套谐波齿轮机构与直流电机；所述左、右两套谐波齿轮机构的波发生器分别与直流电机的输出轴两端相连；所述左侧谐波齿轮机构中的柔轮固定于壳体，刚轮与左侧的稳定半杆连接；所述右侧的谐波齿轮机构的中刚轮固定于壳体，柔轮与右侧的稳定半杆连接。

2.根据权利要求1所述的一种谐波齿轮式主动横向稳定杆装置，其特征在于，所述谐波齿轮机构为左、右两套，所述谐波齿轮机构的直流电机为双输出轴。

3.根据权利要求1所述的一种谐波齿轮式主动横向稳定杆装置，其特征在于，所述左稳定半杆(1)通过左支承构件(9)支撑在车架的左侧，所述右稳定半杆(1’)通过右支承构件(9’)支撑在车架的右侧，所述左稳定半杆(1)通过左扭杆连接臂(10)与悬架的下横臂相连，所述右稳定半杆(1’)通过右扭杆连接臂(10’)与悬架的下横臂相连。

4.根据权利要求1所述的一种谐波齿轮式主动横向稳定杆装置，其特征在于，所述直流电机的输出轴左、右两端分别连接左、右谐波齿轮的波发生器。

5.根据权利要求1所述的一种谐波齿轮式主动横向稳定杆装置，其特征在于，所述壳体(8)内部设有齿轮润滑油。

6.根据权利要求1所述的一种谐波齿轮式主动横向稳定杆装置，其特征在于，通过控制直流电机的转速和输出转矩大小，使左、右稳定半杆产生不同程度的相对扭转，产生不同的反侧倾力矩，控制汽车侧倾角的大小，避免车辆侧翻情况的出现，提高了车辆行驶的安全性与平顺性。