CN211710580U - 一种双出杆液压缸驱动主动式汽车横向稳定杆系统 - Google Patents

Abstract

一种双出杆液压缸驱动主动式汽车横向稳定杆系统，它涉及一种主动式横向稳定杆系统。本实用新型的目的是解决现有汽车主动横向稳定杆系统占用纵向空间大，给车辆其它总成的布置带来困难等问题。汽车在转弯、左右不平的路面上或弯道上行驶时，车身侧倾角较大，电子控制单元通过角度传感器检测出车身的侧倾角度，发送控制信号经过伺服放大器给电磁比例阀，电磁比例阀的阀芯移动，改变油路连接，从而使双出杆液压缸的活塞杆左移或右移，通过左右两侧齿轮齿条传动副、锥齿轮副扭转稳定杆，在稳定杆上产生一个主动的抗侧倾力矩，减小车身的侧倾角。本发明机构稳定可靠，采用单个液压缸驱动，同时液压缸横向布置，与稳定杆平行，空间占用小，布置合理。

Description

一种双出杆液压缸驱动主动式汽车横向稳定杆系统

技术领域：

本发明涉及汽车悬架稳定杆系统领域，并且特别涉及一种双出杆液压缸驱动主动式汽车横向稳定杆系统。

背景技术：

汽车在转弯、左右不平的路面上、或弯道行驶时，车辆的载荷迅速转移引起车身侧倾，侧倾过于严重时则会致使车辆侧翻，其中侧倾影响车辆操纵稳定性、行驶安全性以及乘坐的舒适性，而侧翻则会造成严重的生命财产损失。为提高车辆的抗侧倾性以及降低侧翻的危险，通常在车辆上装备有传统的被动横向稳定杆系统。但传统的被动横向稳定杆系统调节能力有限，而主动式横向稳定杆系统能够根据汽车行驶工况和车身姿态，实时输出最优的主动抗侧倾力矩，能够有效抑制车辆侧倾。

目前已有很多种形式的主动式、半主动式汽车横向稳定杆系统。例如现有的变刚度半主动式汽车横向稳定杆系统，其存在刚度调节范围有限、工作冲击载荷大、噪音大等问题；再如现有的液压缸驱动的主动式汽车横向稳定杆系统，通常都采用两个液压缸分别推动横向稳定杆左右两端，采用两个液压缸成本较高，而且液压缸采用纵向布置，存在占用纵向空间较大，给车辆其它总成的布置带来困难的问题。因此，针对以上主动式汽车横向稳定杆系统所存在的问题，本发明提出一种双出杆液压缸驱动主动式汽车横向稳定杆系统。

发明内容：

本发明的目的是解决现有汽车主动式横向稳定杆系统采用两个液压缸成本较高、占用空间大、给汽车其他总成的布置带来困难等问题，提出一种双出杆液压缸驱动主动式汽车横向稳定杆系统。本发明由稳定杆3、传动机构、液压驱动组件以及电子测控系统组成。传动机构包括锥齿轮副和齿轮齿条传动副，其中锥齿轮副共两对，分别是左小锥齿轮6加左大锥齿轮2、右小锥齿轮7加右大锥齿轮4，另外齿轮齿条传动副也共两对，分别是左齿条10加左直齿圆柱齿轮 11、右齿条14加右直齿圆柱齿轮13；液压驱动组件包括双出杆液压缸12、两位两通电磁开关阀15、电磁比例阀16、单向阀17、液压泵18、卸荷阀19、储液罐20；电子测控系统包括角度传感器23、电子控制单元22以及伺服放大器 21。双出杆液压缸12的活塞杆的左右两侧分别与齿条10、14固联，左齿条10 和左直齿圆柱齿轮11啮合，左直齿圆柱齿轮11通过左传动轴8固连到左小锥齿轮6，左小锥齿轮6和左大锥齿轮2啮合，左大锥齿轮2通过平键固定在稳定杆3的左侧中部，右齿条14和右直齿圆柱齿轮13啮合，右直齿圆柱齿轮13通过右传动轴9固连到右小锥齿轮7，右小锥齿轮7和右大锥齿轮4啮合，右大锥齿轮4通过平键固装在稳定杆3的右侧中部。当双出杆液压缸12的活塞杆左移或右移时，带动左齿条10和右齿条14同时左移或右移，左齿条10和右齿条14 进一步分别带动左直齿圆柱齿轮11和右直齿圆柱齿轮13同向转动，左直齿圆柱齿轮11和右直齿圆柱齿轮13分别通过左传动轴8和右传动轴9带动左小锥齿轮6和右小锥齿轮7同向转动，左小锥齿轮6和右小锥齿轮7进一步通过啮合传动，分别带动左大锥齿轮2和右大锥齿轮4转动，并且左大锥齿轮2和右大锥齿轮4的转动方向相反，就会对稳定杆3产生一个主动扭矩，主动扭矩的方向由电子控制单元22控制电磁比例阀16的左右两侧比例电磁铁单侧通电来实现，主动扭矩的大小由电子控制单元22控制比例电磁铁的通电电流大小来实现。

本发明的一种双出杆液压缸驱动主动式汽车横向稳定杆系统在当汽车转弯、左右不平的路面上、或弯道行驶而使车身产生较大侧倾时，电子控制单元 22接收角度传感器23测量出的车身侧倾角度，发送控制信号通过伺服放大器 21给电磁比例阀16，控制双出杆液压缸12的活塞杆左移或右移，通过左齿条 10、左直齿圆柱齿轮11、左传动轴8、左小锥齿轮6、左大锥齿轮2，以及右侧右齿条14、右直齿圆柱齿轮13、右传动轴9、右小锥齿轮7、右大锥齿轮4在稳定杆3上产生一个主动的抗侧倾力矩，减小车身的侧倾角。汽车在平直路面上行驶时，车身侧倾较小，电子控制单元22通过角度传感器23检测到车身的侧倾角为较小角度时，控制卸荷阀19通电,使液压泵18出口直接连通储液罐 20,实现液压泵18卸荷。另外电子控制单元22通过伺服放大器21输出零电流给电磁比例阀16，同时给两位两通电磁开关阀15通电，则双出杆液压缸12两个油口直接连通，因而它的活塞杆处于浮动状态，从而使稳定杆3处于被动工作模式。

所述电子控制单元22每隔5毫秒读一次角度传感器23的信号，获得车身侧倾角信息，并与设定阈值进行比较，当识别车身侧倾角未超过设定阈值时，电子控制单元22控制两位两通电磁开关阀15断电而打开两油口的连通通路，并使电磁比例阀16的阀芯位于中位，当识别车身侧倾角超过设定阈值时，电子控制单元22控制两位两通电磁开关阀15通电来关闭两油口的连通通路，并使电磁比例阀16的阀芯位置左移或右移来产生主动抗侧倾力矩。

本发明提供的抗侧倾力矩实时可调的主动式汽车横向稳定杆系统与现有稳定杆系统相比具有以下几方面的优点：上述稳定杆系统，双出杆液压缸12的两个油口之间增加了连通油路，进而实现主被动的切换；上述稳定杆系统，采用圆锥齿轮传动和齿轮齿条传动，结构简单，工作可靠；上述稳定杆系统，双出杆液压缸12的活塞杆的左右运动可使稳定杆3左右两侧产生方向相反的相对扭转运动，进而产生方向相反的转矩，实现单个液压缸控制；上述稳定杆系统的角度传感器23能够将车身侧倾角信号传送给电子控制单元22，电子控制单元 22将实测信号与设定阈值相比较，确定是否启用主动控制，进而控制两位两通电磁开关阀15的通断与电磁比例阀16阀芯左右移动。本发明结构合理可行，能够实现较大的抗侧倾力矩，同时液压缸横向布置，与稳定杆平行，避免占用车辆过多纵向空间，空间占用小，布置合理。

附图说明：

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的液压驱动及测控原理图。

图3是传动机构中的齿轮齿条图。

具体实施方式：

具体实施方式一：本实施方式由稳定杆3、传动机构、液压驱动组件以及电子测控系统组成。传动机构包括锥齿轮副和齿轮齿条传动副，其中锥齿轮副共两对，分别是左小锥齿轮6加左大锥齿轮2、右小锥齿轮7加右大锥齿轮4，另外齿轮齿条传动副也共两对，分别是左齿条10加左直齿圆柱齿轮11、右齿条 14加右直齿圆柱齿轮13；液压驱动组件包括双出杆液压缸12、两位两通电磁开关阀15、电磁比例阀16、单向阀17、液压泵18、卸荷阀19、储液罐20；电子测控系统包括角度传感器23、电子控制单元22以及伺服放大器21。双出杆液压缸12的活塞杆的左右两侧分别与齿条10、14固联，左齿条10和左直齿圆柱齿轮11啮合，左直齿圆柱齿轮11通过左传动轴8固连到左小锥齿轮6，左小锥齿轮6和左大锥齿轮2啮合，左大锥齿轮2通过平键固定在稳定杆3的左侧中部，右齿条14和右直齿圆柱齿轮13啮合，右直齿圆柱齿轮13通过右传动轴9 固连到右小锥齿轮7，右小锥齿轮7和右大锥齿轮4啮合，右大锥齿轮4通过平键固装在稳定杆3的右侧中部。当双出杆液压缸12的活塞杆左移或右移时，带动左齿条10和右齿条14同时左移或右移，左齿条10和右齿条14进一步分别带动左直齿圆柱齿轮11和右直齿圆柱齿轮13同向转动，左直齿圆柱齿轮11和右直齿圆柱齿轮13分别通过左传动轴8和右传动轴9带动左小锥齿轮6和右小锥齿轮7同向转动，左小锥齿轮6和右小锥齿轮7进一步通过啮合传动，分别带动左大锥齿轮2和右大锥齿轮4转动，并且左大锥齿轮2和右大锥齿轮4的转动方向相反，就会对稳定杆3产生一个主动扭矩，主动扭矩的方向由电子控制单元22控制电磁比例阀16的左右两侧比例电磁铁单侧通电来实现，主动扭矩的大小由电子控制单元22控制比例电磁铁的通电电流大小来实现。

具体实施方式二：本实施方式所述液压组件电磁比例阀16改为电液伺服阀，其它与具体实施方式一相同。

Claims (6)

1.一种双出杆液压缸驱动主动式汽车横向稳定杆系统，其特征在于：由稳定杆(3)、传动机构、液压驱动组件以及电子测控系统组成，传动机构包括锥齿轮副和齿轮齿条传动副，其中锥齿轮副共两对，分别是左小锥齿轮(6)加左大锥齿轮(2)、右小锥齿轮(7)加右大锥齿轮(4)，另外齿轮齿条传动副也共两对，分别是左齿条(10)加左直齿圆柱齿轮(11)、右齿条(14)加右直齿圆柱齿轮(13)；液压驱动组件包括双出杆液压缸(12)、两位两通电磁开关阀(15)、电磁比例阀(16)、单向阀(17)、液压泵(18)、卸荷阀(19)、储液罐(20)；电子测控系统包括角度传感器(23)、电子控制单元(22)以及伺服放大器(21)，双出杆液压缸(12)的活塞杆的左右两侧分别与左齿条(10)、右齿条(14)固联，左齿条(10)和左直齿圆柱齿轮(11)啮合，左直齿圆柱齿轮(11)通过左传动轴(8)固连到左小锥齿轮(6)，左小锥齿轮(6)和左大锥齿轮(2)啮合，左大锥齿轮(2)通过平键固装在稳定杆(3)的左侧中部，右齿条(14)和右直齿圆柱齿轮(13)啮合，右直齿圆柱齿轮(13)通过右传动轴(9)固连到右小锥齿轮(7)，右小锥齿轮(7)和右大锥齿轮(4)啮合，右大锥齿轮(4)通过平键固装在稳定杆(3)的右侧中部，当双出杆液压缸(12)的活塞杆左移或右移时，带动左齿条(10)和右齿条(14)同时左移或右移，左齿条(10)和右齿条(14)进一步分别带动左直齿圆柱齿轮(11)和右直齿圆柱齿轮(13)同向转动，左直齿圆柱齿轮(11)和右直齿圆柱齿轮(13)分别通过左传动轴(8)和右传动轴(9)带动左小锥齿轮(6)和右小锥齿轮(7)同向转动，左小锥齿轮(6)和右小锥齿轮(7)进一步通过啮合传动，分别带动左大锥齿轮(2)和右大锥齿轮(4)转动，并且左大锥齿轮(2)和右大锥齿轮(4)的转动方向相反，就会对稳定杆(3)产生一个主动扭矩，主动扭矩的方向由电子控制单元(22)控制电磁比例阀(16)的左右两侧比例电磁铁单侧通电来实现，主动扭矩的大小由电子控制单元(22)控制电磁比例阀(16)的通电电流的大小来实现。

2.根据权利要求1所述的一种双出杆液压缸驱动主动式汽车横向稳定杆系统，其特征在于：双出杆液压缸(12)通过两对锥齿轮副即左锥齿轮副包括左大锥齿轮(2)和左小锥齿轮(6)、右锥齿轮副包括右大锥齿轮(4)和右小锥齿轮(7)来驱动稳定杆(3)，两对锥齿轮副使液压驱动组件的布置方向由纵向转换到横向，实现双出杆液压缸(12)横向布置。

3.根据权利要求1所述的一种双出杆液压缸驱动主动式汽车横向稳定杆系统，其特征在于：双出杆液压缸(12)通过左齿条(10)和左直齿圆柱齿轮(11)、右齿条(14)和右直齿圆柱齿轮(13)的啮合传动将双出杆液压缸(12)的活塞杆的直线运动转换为转动，从而实现将液压缸的往复直线驱动转换为左右两个直齿圆柱齿轮的转矩输出。

4.根据权利要求1所述的一种双出杆液压缸驱动主动式汽车横向稳定杆系统，其特征在于：双出杆液压缸(12)通过电磁比例阀(16)控制，另外其两个油口通过一个两位两通电磁开关阀(15)连接，当车辆侧倾角较小时，两位两通电磁开关阀(15)断电，处于常开状态，这时双出杆液压缸(12)的活塞杆处于浮动状态，不会对稳定杆(3)施加主动抗侧倾扭矩，稳定杆(3)工作处于被动模式。

5.根据权利要求1所述的一种双出杆液压缸驱动主动式汽车横向稳定杆系统，其特征在于：双出杆液压缸(12)通过电磁比例阀(16)控制，电磁比例阀(16)的A油口与双出杆液压缸(12)的A₁油口相通，B油口与双出杆液压缸(12)的B₁油口相通，P油口与液压泵(18)相通，T油口与储液罐(20)相通，电磁比例阀(16)输入电流为零时，阀芯位于中位，四个油口均关闭，当电磁比例阀(16)左侧电磁铁输入电流时，阀芯右移，P和A两油口相连，B和T两油口相连，液压泵(18)泵出的油从P油口进电磁比例阀(16)，再从A油口进入双出杆液压缸(12)左腔，右腔中的油从B油口进入电磁比例阀(16)，再从T油口流回储液罐(20)，双出杆液压缸(12)的活塞杆向右移出，伸出速度由电磁比例阀(16)的输入电流控制；当电磁比例阀(16)右侧电磁铁输入电流时，阀芯左移，P和B两油口相连，A和T两油口相连，液压泵(18)泵出的油从P油口进入电磁比例阀(16)，再从B油口进入双出杆液压缸(12)右腔，左腔中的油从A油口进入电磁比例阀(16)，再从T油口流回储液罐(20)，双出杆液压缸(12)的活塞杆左移，移动速度由电子控制单元(22)控制电磁比例阀(16)的通电电流的大小控制。

6.根据权利要求1所述的一种双出杆液压缸驱动主动式汽车横向稳定杆系统，其特征在于：所述的电子控制单元(22)每隔5毫秒读一次角度传感器(23)输入的信号，识别车身侧倾角，并与设定阈值进行比较，当识别的车身侧倾角未超过设定阈值时，控制两位两通电磁开关阀(15)断电，并使电磁比例阀(16)的阀芯位于中位，同时电子控制单元(22)控制卸荷阀(19)通电,使液压泵(18)出口直接连通储液罐(20),实现液压泵(18)卸荷；当识别车身侧倾角超过设定阈值时，控制两位两通电磁开关阀(15)通电，双出杆液压缸(12)的两个油口的直连通路被关闭，电子控制单元(22)同时控制电磁比例阀(16)阀芯左移或右移，控制电磁比例阀(16)A口或B口进油，控制双出杆液压缸(12)的活塞杆左移或右移，通过传动机构在稳定杆(3)上产生主动抗侧倾力矩。

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