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CN107139673A - 电机式主动横向稳定杆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电机式主动横向稳定杆，包括L型左杆(1)、L型右杆(2)、传动机构(3)和电机(5)，电机(5)通过联轴器(4)驱动传动机构(3)输出轴运动，所述右杆(2)左端固设有与传动机构(3)输出轴活动相连的下摆臂(21)，所述传动机构(3)输出轴运动时，下摆臂(21)驱动右杆(2)的自由端摆动提供平衡力。本发明的电机式主动横向稳定杆，结构简单、成本低、维护安装方便。

Description

电机式主动横向稳定杆
技术领域
本发明属于车辆稳定杆技术领域，特别是一种结构简单、成本低、维护安装方便的电机式主动横向稳定杆装置。
背景技术
在汽车行驶中，侧翻是其中一种最为严重并且威胁乘员安全的事故。据调查显示，在世界范围内车辆侧翻事故占所有交通事故的40％。引起汽车侧翻的原因有两种：一种是由于路面上的障碍物侧向撞击将其“绊倒”引起的绊倒侧翻；另一种是曲线运动时横向加速度过大引起的侧翻。为了提高车辆抗侧倾性能，一般汽车上都安装有被动式横向稳定杆，来提高悬架系统的侧倾刚度，能使车辆在发生侧倾时，给车身施加一个反侧倾力矩，从而抑制侧倾。据调查，在路况差、急转弯的情况下，车上若装有横向稳定杆，它的侧翻概率降低60％～80％。
现有横向稳定杆如中国发明专利申请“横向稳定杆”(申请号：201110248371.8，公开日：2013.3.6)所述，通常包括杆体，杆体上设有卡环，卡环外设有限位筒和卡箍。然而这种横向稳定杆结构形式固定单一，刚度无法调节，不能很好的满足汽车在不同工况下行驶的要求。
主动式稳定杆系统是在传统横向稳定杆基础上的改进，它能实时地改变加在横向稳定杆两端的扭矩，主动、有效地实现对侧倾刚度的调整。目前用到的主动稳定杆有液压式和电机式两类。液压式主动稳定杆用液压缸作为作动器，虽能在一定程度内改善车辆的侧倾稳定性，但因其结构复杂、响应速度较慢，难以满足变化较大工况的需求。且活塞机构移动的位移有限，所以该系统比较适用于大型车辆。
电机式主动稳定杆以电机作为作动器，相对液压式主动稳定杆而言，其执行机构相对简单，易于控制，能根据不同的工况调整输出扭矩值，且能耗较小。如中国发明专利申请“车用电机式主动稳定杆”(申请号：201510568444.X，公开日：2015.12.02)，其包括左稳定杆、右稳定杆、电机，还包括锁止机构和减速机构，所述左稳定杆与锁止机构相连，所述右稳定杆与电机的机壳相连，所述减速机构一端与电机相连，其另一端与锁止机构相连。通过电机驱动稳定杆的旋转方向与输出转矩，使稳定杆产生反侧倾力矩。
然而，上述主动稳定杆存在结构复杂、成本高、维护安装不便的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、成本低、维护安装方便的电机式主动横向稳定杆。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种电机式主动横向稳定杆，包括L型左杆、L型右杆、传动机构和电机，电机通过联轴器驱动传动机构输出轴运动，所述右杆左端固设有与传动机构输出轴活动相连的下摆臂，所述传动机构输出轴运动时，下摆臂驱动右杆的自由端摆动提供平衡力。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：
1、结构简单：电机作动器和减速机构作为独立的机构，通过轴相连，无复杂的配合。
2、成本低：无复杂精密机构。
3、维护安装方便：采用一对啮合的锥齿轮减速器，锥齿轮能够承受高的负载，有降噪和减震，易于后期的维护，最重要的是可以实现两个垂直轴的传动，而且开式齿轮传动加工精度要求较低，安装方便，润滑要求较低。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明电机式主动横向稳定杆的结构示意图。
图2为图2中左右杆及套筒部分的结构示意图。
图3为图2中传动机构筒状外壳的结构示意图。
图4为图2中传动机构滚珠丝杆螺母的结构示意图。
图5为减速机构与电机和联轴器工作原理图。
图6为本发明电机式主动横向稳定杆的控制流程图。
图中，左杆1、右杆2、下摆臂21、连接孔22、传动机构3、筒状外壳31、滚珠丝杆螺母32、连接柱33、轴向槽34、联轴器4、电机5、套筒7、固定臂71、减速机构6。
具体实施方式
如图2所示，本发明电机式主动横向稳定杆，包括L型左杆1、L型右杆2、传动机构3和电机5，电机5通过联轴器4驱动传动机构3输出轴运动，所述右杆2左端固设有与传动机构3输出轴活动相连的下摆臂21，所述传动机构3输出轴运动时，下摆臂21驱动右杆2的自由端摆动提供平衡力。
如图2、3所示，还包括套筒7，所述左杆1插入套筒7右端，与套筒7固定相连，所述右杆2左端间隙配合地插入套筒7左端，其下摆臂21从套筒7下端的周向槽伸出，所述传动机构3包括与套筒7固定连接的筒状外壳31和可沿筒状外壳31内壁轴向运动的滚珠丝杆螺母32，所述滚珠丝杆螺母32的前端与右杆2下摆臂21活动端铰接，滚珠丝杆螺母32的后端与联轴器4相连。
当联轴器4与滚珠丝杆螺母32输出时，滚珠丝杆螺母32在传动机构3的筒状外壳31内前后移动，与之铰接下摆臂21则带动右杆2以套筒7轴线为轴摆动，从而提供平衡力。
如图3所示，作为优选方案，所述下摆臂21为相互平行的两个悬臂，悬臂头部开有连接孔22，如图4、5所示，所述滚珠丝杆螺母32前部左右两侧各有一连接柱33伸出筒状外壳31，所述连接孔22分别套装在靠近的连接柱33上形成铰接，所述筒状外壳31两侧开有供连接柱33前后运动的轴向槽34。
如图3所示，所述套筒7下部靠近两端的位置各固连一L型固定臂71，所述L型固定臂71的另一端与传动机构3的筒状外壳31固定连接。
如图5所示，在电机5与联轴器4之间设有减速机构6，所述减速机构6的输入端与电机5输出端相连，其输出端与联轴器4的输入端相连。
本发明的工作原理为:
电机通过输入轴将动力提供给减速机构的主动轮，主动轮带动从动轮转动。选定电机传动比为
在动力传递过程中，减速机构输出轴的动力为旋转动力，旋转动力通过联轴器传递给滚珠丝杆螺母，滚珠丝杆螺母将旋转动力转化为直线运动，伸出臂在壳体的滑槽中作直线运动，由于下摆臂嵌套在滚珠丝杆螺母的伸出臂上，滚珠丝杆螺母的直线运动带动下摆臂摆动。
由于下摆臂与右稳定杆固定连接，左稳定杆右端机构下端的通孔与滚珠丝杆壳体的伸出臂固连。当滚珠丝杆螺母作直线运动时，下摆臂前后摆动，而左稳定杆固定不动，左右稳定杆反方向扭转，产生方向相反的扭矩，提供给车身，抑制车身侧倾。
本发明的工作过程如图6所示，为：
通过传感器采集车速、转向角、侧倾角速度、横向加速度等信号，并输入电子控制系统ECU中，ECU对这些信号进行分析与处理，计算出前后轴所需的反侧倾力矩大小MARC，
假设电机减速增扭后传递给稳定杆的扭矩为MT，则
MARC/MT＝L/b (1)
其中，L为半杆长，b为稳定杆伸出臂长度。
电机提供的扭矩为M电机，整理可得
假设扭转刚度为Kφ，则给定的电机转角应为
根据计算，输出相应的控制量以控制电机的运转，电机输出转矩传递给前后轴稳定杆，使稳定杆产生相应的反侧倾力矩，从而抑制车身的侧倾。

Claims (5)

1.一种电机式主动横向稳定杆，包括L型左杆(1)、L型右杆(2)、传动机构(3)和电机(5)，电机(5)通过联轴器(4)驱动传动机构(3)输出轴运动，其特征在于：
所述右杆(2)左端固设有与传动机构(3)输出轴活动相连的下摆臂(21)，所述传动机构(3)输出轴运动时，下摆臂(21)驱动右杆(2)的自由端摆动提供平衡力。
2.根据权利要求1所述的横向稳定杆，其特征在于：
还包括套筒(7)，所述左杆(1)插入套筒(7)右端，与套筒(7)固定相连，所述右杆(2)左端间隙配合地插入套筒(7)左端，其下摆臂(21)从套筒(7)下端的周向槽伸出。
所述传动机构(3)包括与套筒(7)固定连接的筒状外壳(31)和可沿筒状外壳(31)内壁轴向运动的滚珠丝杆螺母(32)，所述滚珠丝杆螺母(32)的前端与右杆(2)下摆臂(21)活动端铰接，滚珠丝杆螺母(32)的后端与联轴器(4)相连。
3.根据权利要求2所述的横向稳定杆，其特征在于：
所述下摆臂(21)为相互平行的两个悬臂，悬臂头部开有连接孔(22)，所述滚珠丝杆螺母(32)前部左右两侧各有一连接柱(33)伸出筒状外壳(31)，所述连接孔(22)分别套装在靠近的连接柱(33)上形成铰接，所述筒状外壳(31)两侧开有供连接柱(33)前后运动的轴向槽(34)。
4.根据权利要求2所述的横向稳定杆，其特征在于：
所述套筒(7)下部靠近两端的位置各固连一L型固定臂(71)，所述L型固定臂(71)的另一端与传动机构(3)的筒状外壳(31)固定连接。
5.根据权利要求1至4之一所述的横向稳定杆，其特征在于：
在电机(5)与联轴器(4)之间设有减速机构(6)，所述减速机构(6)的输入端与电机(5)输出端相连，其输出端与联轴器(4)的输入端相连。
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