本發(fā)明屬于車輛穩(wěn)定桿技術領域,特別是一種結構簡單、成本低、維護安裝方便的電機式主動橫向穩(wěn)定桿裝置。
背景技術:
在汽車行駛中,側翻是其中一種最為嚴重并且威脅乘員安全的事故。據(jù)調查顯示,在世界范圍內(nèi)車輛側翻事故占所有交通事故的40%。引起汽車側翻的原因有兩種:一種是由于路面上的障礙物側向撞擊將其“絆倒”引起的絆倒側翻;另一種是曲線運動時橫向加速度過大引起的側翻。為了提高車輛抗側傾性能,一般汽車上都安裝有被動式橫向穩(wěn)定桿,來提高懸架系統(tǒng)的側傾剛度,能使車輛在發(fā)生側傾時,給車身施加一個反側傾力矩,從而抑制側傾。據(jù)調查,在路況差、急轉彎的情況下,車上若裝有橫向穩(wěn)定桿,它的側翻概率降低60%~80%。
現(xiàn)有橫向穩(wěn)定桿如中國發(fā)明專利申請“橫向穩(wěn)定桿”(申請?zhí)枺?01110248371.8,公開日:2013.3.6)所述,通常包括桿體,桿體上設有卡環(huán),卡環(huán)外設有限位筒和卡箍。然而這種橫向穩(wěn)定桿結構形式固定單一,剛度無法調節(jié),不能很好的滿足汽車在不同工況下行駛的要求。
主動式穩(wěn)定桿系統(tǒng)是在傳統(tǒng)橫向穩(wěn)定桿基礎上的改進,它能實時地改變加在橫向穩(wěn)定桿兩端的扭矩,主動、有效地實現(xiàn)對側傾剛度的調整。目前用到的主動穩(wěn)定桿有液壓式和電機式兩類。液壓式主動穩(wěn)定桿用液壓缸作為作動器,雖能在一定程度內(nèi)改善車輛的側傾穩(wěn)定性,但因其結構復雜、響應速度較慢,難以滿足變化較大工況的需求。且活塞機構移動的位移有限,所以該系統(tǒng)比較適用于大型車輛。
電機式主動穩(wěn)定桿以電機作為作動器,相對液壓式主動穩(wěn)定桿而言,其執(zhí)行機構相對簡單,易于控制,能根據(jù)不同的工況調整輸出扭矩值,且能耗較小。如中國發(fā)明專利申請“車用電機式主動穩(wěn)定桿”(申請?zhí)枺?01510568444.x,公開日:2015.12.02),其包括左穩(wěn)定桿、右穩(wěn)定桿、電機,還包括鎖止機構和減速機構,所述左穩(wěn)定桿與鎖止機構相連,所述右穩(wěn)定桿與電機的機殼相連,所述減速機構一端與電機相連,其另一端與鎖止機構相連。通過電機驅動穩(wěn)定桿的旋轉方向與輸出轉矩,使穩(wěn)定桿產(chǎn)生反側傾力矩。
然而,上述主動穩(wěn)定桿存在結構復雜、成本高、維護安裝不便的問題。
技術實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于提供一種結構簡單、成本低、維護安裝方便的電機式主動橫向穩(wěn)定桿。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術解決方案為:
一種電機式主動橫向穩(wěn)定桿,包括l型左桿、l型右桿、傳動機構和電機,電機通過聯(lián)軸器驅動傳動機構輸出軸運動,所述右桿左端固設有與傳動機構輸出軸活動相連的下擺臂,所述傳動機構輸出軸運動時,下擺臂驅動右桿的自由端擺動提供平衡力。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比,其顯著優(yōu)點為:
1、結構簡單:電機作動器和減速機構作為獨立的機構,通過軸相連,無復雜的配合。
2、成本低:無復雜精密機構。
3、維護安裝方便:采用一對嚙合的錐齒輪減速器,錐齒輪能夠承受高的負載,有降噪和減震,易于后期的維護,最重要的是可以實現(xiàn)兩個垂直軸的傳動,而且開式齒輪傳動加工精度要求較低,安裝方便,潤滑要求較低。
下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細描述。
附圖說明
圖1為本發(fā)明電機式主動橫向穩(wěn)定桿的結構示意圖。
圖2為圖2中左右桿及套筒部分的結構示意圖。
圖3為圖2中傳動機構筒狀外殼的結構示意圖。
圖4為圖2中傳動機構滾珠絲桿螺母的結構示意圖。
圖5為減速機構與電機和聯(lián)軸器工作原理圖。
圖6為本發(fā)明電機式主動橫向穩(wěn)定桿的控制流程圖。
圖中,左桿1、右桿2、下擺臂21、連接孔22、傳動機構3、筒狀外殼31、滾珠絲桿螺母32、連接柱33、軸向槽34、聯(lián)軸器4、電機5、套筒7、固定臂71、減速機構6。
具體實施方式
如圖2所示,本發(fā)明電機式主動橫向穩(wěn)定桿,包括l型左桿1、l型右桿2、傳動機構3和電機5,電機5通過聯(lián)軸器4驅動傳動機構3輸出軸運動,所述右桿2左端固設有與傳動機構3輸出軸活動相連的下擺臂21,所述傳動機構3輸出軸運動時,下擺臂21驅動右桿2的自由端擺動提供平衡力。
如圖2、3所示,還包括套筒7,所述左桿1插入套筒7右端,與套筒7固定相連,所述右桿2左端間隙配合地插入套筒7左端,其下擺臂21從套筒7下端的周向槽伸出,所述傳動機構3包括與套筒7固定連接的筒狀外殼31和可沿筒狀外殼31內(nèi)壁軸向運動的滾珠絲桿螺母32,所述滾珠絲桿螺母32的前端與右桿2下擺臂21活動端鉸接,滾珠絲桿螺母32的后端與聯(lián)軸器4相連。
當聯(lián)軸器4與滾珠絲桿螺母32輸出時,滾珠絲桿螺母32在傳動機構3的筒狀外殼31內(nèi)前后移動,與之鉸接下擺臂21則帶動右桿2以套筒7軸線為軸擺動,從而提供平衡力。
如圖3所示,作為優(yōu)選方案,所述下擺臂21為相互平行的兩個懸臂,懸臂頭部開有連接孔22,如圖4、5所示,所述滾珠絲桿螺母32前部左右兩側各有一連接柱33伸出筒狀外殼31,所述連接孔22分別套裝在靠近的連接柱33上形成鉸接,所述筒狀外殼31兩側開有供連接柱33前后運動的軸向槽34。
如圖3所示,所述套筒7下部靠近兩端的位置各固連一l型固定臂71,所述l型固定臂71的另一端與傳動機構3的筒狀外殼31固定連接。
如圖5所示,在電機5與聯(lián)軸器4之間設有減速機構6,所述減速機構6的輸入端與電機5輸出端相連,其輸出端與聯(lián)軸器4的輸入端相連。
本發(fā)明的工作原理為:
電機通過輸入軸將動力提供給減速機構的主動輪,主動輪帶動從動輪轉動。選定電機傳動比為
在動力傳遞過程中,減速機構輸出軸的動力為旋轉動力,旋轉動力通過聯(lián)軸器傳遞給滾珠絲桿螺母,滾珠絲桿螺母將旋轉動力轉化為直線運動,伸出臂在殼體的滑槽中作直線運動,由于下擺臂嵌套在滾珠絲桿螺母的伸出臂上,滾珠絲桿螺母的直線運動帶動下擺臂擺動。
由于下擺臂與右穩(wěn)定桿固定連接,左穩(wěn)定桿右端機構下端的通孔與滾珠絲桿殼體的伸出臂固連。當滾珠絲桿螺母作直線運動時,下擺臂前后擺動,而左穩(wěn)定桿固定不動,左右穩(wěn)定桿反方向扭轉,產(chǎn)生方向相反的扭矩,提供給車身,抑制車身側傾。
本發(fā)明的工作過程如圖6所示,為:
通過傳感器采集車速、轉向角、側傾角速度、橫向加速度等信號,并輸入電子控制系統(tǒng)ecu中,ecu對這些信號進行分析與處理,計算出前后軸所需的反側傾力矩大小marc,
假設電機減速增扭后傳遞給穩(wěn)定桿的扭矩為mt,則
marc/mt=l/b(1)
其中,l為半桿長,b為穩(wěn)定桿伸出臂長度。
電機提供的扭矩為m電機,整理可得
假設扭轉剛度為kφ,則給定的電機轉角應為
根據(jù)計算,輸出相應的控制量以控制電機的運轉,電機輸出轉矩傳遞給前后軸穩(wěn)定桿,使穩(wěn)定桿產(chǎn)生相應的反側傾力矩,從而抑制車身的側傾。