磁阻電機式諧波傳動的車輛主動橫向穩定杆的製作方法

2023-10-04 06:02:04 1

本發明涉及車輛工程技術領域，尤其涉及一種基於磁阻電機驅動的諧波減速傳動的車輛主動橫向穩定杆。

背景技術：

車輛在高速急轉彎時容易產生側翻事故，其往往會造成重大的生命和財產損失。因而人們開始關注車輛防側傾技術，由於橫向穩定杆結構簡單和安裝方便，被廣泛應用於防側傾技術中。隨著人們對車輛的舒適性和安全性的要求不斷提高，傳統被動式橫向穩定杆本身結構的局限性，減少車身側傾角的程度有限，而且不能時時根據採集到的汽車側傾參數和路面狀況信息對汽車側傾狀態進行評估，從而不能主動調整懸架的剛度，無法滿足人們對汽車高操作穩定性和舒適性的要求。為此，主動橫向穩定杆技術近年來得到了廣泛的關注，如採用液壓和磁流變為驅動源的主動橫向穩定杆，但液體內部因運動過快而產生壓力波動損失，液體溫度顯著升高導致系統的響應性和靈敏度下降的問題。電機為驅動源能較好克服上述問題，如zl201410066521.7公開的一種主動橫向穩定杆，採用伺服電機驅動、行星齒輪傳動的主動橫向穩定杆，但伺服電機在響應頻繁時，溫度上升快，導致伺服電機轉子的永磁體退磁，輸出轉矩減弱，抗堵轉能力差。而車輛在急轉工況或通過不平坦路面時，橫向穩定杆需要頻繁響應。所以伺服電機驅動的主動橫向穩定杆有可靠性和耐久性差缺點，使得主動橫向穩定杆推廣較難。另外，橫向穩定杆需要輸出大扭矩，以抗衡重量龐大的車輛側傾，因此zl201410066521.7採用行星齒輪作為傳動機構，使得整個機構體積龐大，而受制於車輛狹小的底盤安裝空間，這種結構具有很大的局限性。

技術實現要素：

針對上述問題，本發明提供一種響應迅速、可靠性高的磁阻電機式諧波傳動的車輛主動橫向穩定杆。

為達上述目的，本發明採用的技術方案為：一種磁阻電機式諧波傳動的車輛主動橫向穩定杆，不同之處在於：包括有磁阻電機、諧波減速器、連接法蘭及穩定杆，所述磁阻電機輸出軸連接諧波減速器的波發生器，諧波減速器的鋼輪通過左連接法蘭與左穩定杆聯接，磁阻電機定子通過右連接法蘭與右穩定杆聯接。

較佳地，所述磁阻電機為12/8極結構。

本發明與現有技術相比，具有如下有益效果：

（1）本發明採用磁阻電機驅動的主動橫向穩定杆，相比於伺服電機驅動，磁阻電機轉子上無永磁體，不會因為電機頻繁加載啟動而急速溫升導致退磁的缺陷，且步進運動方式，控制更簡單。相比於液壓和磁流變式的主動橫向穩定杆，磁阻電機驅動的主動橫向穩定杆系統響應迅速、靈敏度高。

（2）本發明採用磁阻電機無磁鋼設計限制，可通過加長定轉子疊高來增加電機輸出扭矩，使得電機外徑大大減小，有利於在狹小底盤空間推廣。而且磁阻電機為雙凸極結構，具有較強的抗堵轉能力，非常適用於對響應速度和大力矩要求較高的主動橫向穩定杆。

（3）由於諧波減速器在傳動中齒與齒的嚙合是面接觸，加上同時嚙合齒數（重疊係數）比較多，因而單位面積載荷小，在材料和速比相同的情況下，受載能力要大大超過其它傳動且體積較小，因此本發明的主動橫向穩定杆體積小，結構簡單，非常適用於對安裝空間苛刻的車輛底盤中。另外，諧波減速器作為扭矩傳動部件，嚙合的齒數多，誤差平均化，即多齒嚙合對誤差有相互補償作用，故傳動精度高。柔輪輪齒在傳動過程中作均勻的徑向移動，即使輸入速度很高，輪齒的相對滑移速度仍極低，所以輪齒磨損小，效率高，又由於齧入和齧出時，齒輪的兩側都參加工作，因而無衝擊現象，運動平穩，有效降低振動。

（4）本發明通過磁阻電機驅動，可根據車輛信息和路面狀況主動調整穩定杆的輸出扭轉剛度，使車輛的側傾角穩定在目標範圍，從而彌補了傳統橫向穩定杆無法時時調整車輛的抗側傾剛度的不足，提高了車輛的穩定性和舒適性。

附圖說明

圖1為本發明實施例的結構示意圖；

圖2為本發明圖1a-a處的剖面圖；

圖中標記說明：

1—左側橫向穩定杆，2左側法蘭，3諧波減速器，4磁阻電機，5右側法蘭，6右側橫向穩定杆，7電機機殼，8電機定子，9電機轉子，10電機轉軸。

具體實施方式

為了更好地理解本發明，下面結合附圖和具體實施例對本發明的技術方案做進一步的說明，參見圖1和圖2。

按本發明實施的磁阻電機式諧波傳動的車輛主動橫向穩定杆在傳統被動橫向穩定杆在中間位置處斷開，安裝磁阻電機4和諧波減速器3，使得原被動橫向穩定杆分為左側橫向穩定杆1和右側橫向穩定杆6，從而變為主動橫向穩定杆。如圖中磁阻電機剖面圖所示，磁阻電機由電機機殼7、電機定子8、電機轉子9和電機轉軸10組成，採用磁阻電機為雙凸極結構，具有較強的抗堵轉能力，相比於伺服電機，磁阻電機轉子上無永磁體，適用頻繁加載啟動的工況。而且扭矩大、體積小，符合車輛底盤空間狹小的要求。本實施例中，電機定子8與電機機殼7進行過盈配合，右側橫向穩定杆6通過花鍵與右側法蘭5進行連接，電機機殼7通過右側法蘭5與右側橫向穩定杆6固接，使得電機定子8與右側橫向穩定杆6相連接。電機轉子9與電機轉軸10過盈配合，電機轉軸10與諧波減速器3的波發生器通過花鍵固接，諧波減速器3的柔輪固定在磁阻電機4左端面，諧波減速器3的鋼輪與左側法蘭2固接，左側法蘭2通過花鍵與左側橫向穩定杆1相連接。

本實施例中，電機輸出的扭矩通過電機轉軸10帶動諧波減速器3的波發生器轉動，波發生器迫使諧波發生器3中的柔輪由圓形變成橢圓形，其長軸兩端附近的齒與剛輪的齒完全嚙合，而短軸兩端附近的齒則與剛輪完全脫開，周長上其他區段的齒處於嚙合和脫離的過渡狀態。當波發生器連續轉動時，柔輪的變形不斷改變，使柔輪與剛輪的嚙合狀態也不斷改變，由齧入、嚙合、齧出、脫開、再齧入，周而復始地進行，實現剛輪沿波發生器扭轉，從而使得電機輸出的扭矩通過諧波減速器3的鋼輪傳遞給左側橫向穩定杆1。由於諧波減速器嚙合時是面接觸，受載能力要超過其它傳動裝置。而且嚙合的齒數多，傳動精度高。齧入和齧出時，齒輪的兩側都參加工作，運動平穩，能有效降低振動。

本實施例中，車輛正常行駛時，電機不工作。當車輛發生側傾狀態時，使得電機定子8與電機轉子9產生相對扭轉運動，此時，主動橫向穩定杆控制器通過側傾角傳感器、橫擺角速度傳感器和前輪轉角傳感器等獲得的運動數據，計算出目標側傾角並啟動磁阻電機4使得電機轉軸10產生反向扭矩，實現抗側傾性能。