一種平面渦卷彈簧電磁饋能式雙橫臂主動懸架的製作方法
2023-04-28 00:29:56 1
一種平面渦卷彈簧電磁饋能式雙橫臂主動懸架的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種平面渦卷彈簧電磁饋能式雙橫臂主動懸架，以電機作為作動器，作動器通過兩級齒輪副減速增扭後通過平面渦卷彈簧與車架相連，通過推桿、下橫臂與轉向節相連。在車輪跳動過程中，傳感器信號輸入至整車控制器，整車控制器根據控制策略，控制作動器發出作動力，減小路面不平對車輛產生的影響，進而改善車輛的舒適性、行駛安全性和懸架工作空間。該過程中，電機有時充當發電機將路面不平產生的部分振動能量儲存於車載電源中。相較於被動懸架和半主動懸架，本實用新型能更大程度改善懸架性能；而新能源汽車的高壓電池能夠為電動作動器提供合適的能量來源，並能作為電動作動器再生電能的儲存單元。
【專利說明】一種平面渦卷彈簧電磁饋能式雙橫臂主動懸架
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種車輛雙橫臂主動懸架，尤其是採用輪邊驅動系統且電機作為作動器並具有饋能作用的雙橫臂主動懸架。
【背景技術】
[0002]車輛懸架主要分為被動、半主動和主動懸架三大類。被動懸架因結構簡單，成本較低，被廣泛採用，但設計時只能折中於某種特定路面和速度下達到最優性能。半主動懸架結構相對簡單，成本相對較低，能根據路面和車速變化調整懸架阻尼，能在一定程度上改善懸架性能。主動懸架能在不同路面和車速下提供不同的主動力，其實質等同於實時調整懸架的剛度和阻尼，能最大程度改善懸架性能，但因結構複雜，能耗和成本較高，其應用和推廣受到很大的制約。
[0003]傳統主動懸架常採用空氣彈簧或液壓作動器的形式，其工作需要巨大的能量輸入，這在排放和節能要求日益嚴格的今天，顯不適用。饋能式液壓主動懸架結構複雜，且由振動回饋得到的液壓能量難以儲藏和應用。而傳統汽車蓄電池電壓低能量小，電動主動懸架的發展受到很大制約。在新能源汽車大力發展的今天，高壓電池能夠為電動作動器提供合適的能量來源，且同時能作為電動作動器再生電能的儲存單元。因此，電動主動懸架引起了廣泛的研宄興趣。
[0004]電動主動懸架作動器的形式主要有直線電機式、電機和齒輪齒條式及電機和滾珠絲杆式。直線電機式主動懸架結構相對簡單，但是作動器體積相對較大，而高性能電動車常採用分布式輪邊或輪轂驅動的形式，輪邊布置空間有限。電機和齒輪齒條式因齒輪齒條增速比不夠，常需要其他增速機構，或採用更大的電機。滾珠絲杆有較高的正傳動效率和逆傳動效率，與之相配的電機可採用體積小轉速高的高功率密度電機，但滾珠絲杆的傳動效率尤其是逆效率還是略低於齒輪傳動，且整套作動器大小也較大。此外，這些主動懸架的結構設計多應用於麥弗遜懸架，而主動懸架常用於高性能豪華汽車，且雙橫臂懸架因其對於車輪定位參數的理想控制而備受青睞。
實用新型內容
[0005]本實用新型提出了一種平面渦卷彈簧電磁饋能式雙橫臂主動懸架，目的旨在以電機作為作動器，作動器通過兩級齒輪副減速增扭後通過平面渦卷彈簧與車架相連，通過推桿、下橫臂與轉向節相連。在車輪跳動過程中，傳感器信號輸入至整車控制器，整車控制器根據控制策略，控制作動器發出作動力，減小路面不平對車輛產生的影響，進而改善車輛的舒適性、行駛安全性和懸架工作空間。該過程中，電機有時充當發電機將路面不平產生的部分振動能量儲存於車載電源中。
[0006]本實用新型的技術方案是:
[0007]一種平面渦卷彈簧電磁饋能式雙橫臂主動懸架，包括第一球鉸、電機、上橫臂、第二球鉸、搖臂齒輪、調整螺母、鎖緊螺母、調整螺杆、固定螺栓、平面渦卷彈簧、軸承、第一轉動鉸、一級小齒輪、二級大齒輪、二級小齒輪、車架、第二轉動鉸、下橫臂、第三球鉸、第四球鉸、轉向節、推桿。
[0008]上橫臂通過第一轉動鉸與車架相連，下橫臂通過第二轉動鉸與車架相連。上橫臂通過第一球鉸與轉向節相連，下橫臂通過第四球鉸與轉向節相連。下橫臂通過第三球鉸與推桿相連，推桿通過第二球鉸與搖臂齒輪相連，搖臂齒輪通過軸承安裝於車架上。平面渦卷彈簧一端固連在車架上，另一端通過固定螺栓固連在搖臂齒輪上。搖臂齒輪通過齒輪副與一級小齒輪嚙合，一級小齒輪與二級大齒輪固連，二級大齒輪通過齒輪副與二級小齒輪嚙合，二級小齒輪與電機通過花鍵相連，電機與車架固連。
[0009]在車輛運行過程中，上橫臂與轉向節可繞第一球鉸相對轉動，上橫臂與車架可繞第一轉動鉸相對轉動；下橫臂與轉向節可繞第四球鉸相對轉動，下橫臂與車架可繞第二轉動鉸相對轉動；推桿與下橫臂可繞第三球鉸相對轉動，推桿與搖臂齒輪可繞第二球鉸相對轉動；搖臂齒輪可繞軸承所在軸線在車架上轉動。
[0010]在車輛運行過程中，車輪上下跳動帶動轉向節上下跳動，轉向節上下跳動帶動下橫臂繞車架沿著第二轉動鉸軸線擺動，下橫臂擺動帶動推桿運動，從而帶動搖臂齒輪繞著軸承所在軸線轉動。此時，傳感器信號輸入至整車控制器，整車控制器根據控制策略發出控制信號，控制信號經驅動電路放大後控制電機作動。當動力通過第四球鉸由轉向節傳遞到下橫臂，經第三球鉸由下橫臂傳遞到推桿，經第二球鉸由推桿傳遞到搖臂齒輪，部分動力經由搖臂齒輪帶動平面渦卷彈簧拉伸或壓縮；另一部分動力經由搖臂齒輪傳遞到一級小齒輪，再由二級大齒輪傳遞到二級小齒輪，進而帶動電機作動時，電機充當發電機。當電機動力通過二級小齒輪傳遞到二級大齒輪，再由一級小齒輪傳遞到搖臂齒輪，與平面渦卷彈簧力共同作用於搖臂齒輪，再經由第二球鉸由搖臂齒輪傳遞到推桿，經由第三球鉸由推桿傳遞到下橫臂，經由第四球鉸由下橫臂傳遞到轉向節，從而調節轉向節的垂向振動時，電機充當電動機。
[0011]當需要調節平面渦卷彈簧的初始力時，鬆開鎖緊螺母和固定螺栓，通過轉動調整螺母使調整螺杆沿著導軌移動，當平面渦卷彈簧的初始力達到所需要求時，旋緊鎖緊螺母和固定螺栓。
[0012]考慮所述平面渦卷彈簧電磁饋能式雙橫臂主動懸架的系統結構原理為:1/4車輛振動系統由簧上質量、彈簧、作動器、簧下質量和輪胎組成；控制系統由傳感器、整車控制器和驅動電路組成；汽車電源由汽車電池和超級電容並聯組成，能兼顧汽車電池能量密度高和超級電容功率密度高的優點，提高驅動系統和儲能效率，並延長汽車電池的使用壽命。當汽車行駛在不平路面時，傳感器信號輸入至整車控制器，整車控制器根據控制策略發出控制信號，控制信號經驅動電路放大後控制作動器作動從而改善車輛的舒適性、行駛安全性和懸架工作空間。同時回收系統部分振動能量。
[0013]本實用新型的卓越功效在於:
[0014](I)推桿與懸架鉸接點位置可調，有效改善輪邊驅動系統布置工作空間。
[0015](2)利用作動器作動，有效改善車輛乘坐舒適性和行駛安全性。
[0016](3)部分工況下作動器充當發電機，減少主動懸架能耗，某些工況甚至能夠回饋能量，增加續駛裡程。
[0017](4)相較於被動懸架和半主動懸架，本實用新型能更大程度改善懸架性能；而新能源汽車的高壓電池能夠為電動作動器提供合適的能量來源，並能作為電動作動器再生電能的儲存單元；此外，雙橫臂懸架因其對於車輪定位參數的理想控制較傳統麥弗遜式主動懸架性能更優。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1本實用新型結構示意圖；
[0019]圖2搖臂齒輪與平面渦卷彈簧局部示意圖；
[0020]圖3本實用新型系統結構原理。
[0021]附圖中標號說明:
[0022]I——第一球鉸；2——電機；3——上橫臂；
[0023]4一一第二球鉸；5—一搖臂齒輪；6—一調整螺母；
[0024]7--鎖緊螺母；8--調整螺杆；9--固定螺檢；
[0025]10一一平面渦卷彈簧；11一一軸承；12—一第一轉動鉸；
[0026]13--一級小齒輪； 14--二級大齒輪；15--二級小齒輪；
[0027]16——車架；17——第二轉動鉸；18——下橫臂；
[0028]19——第三球鉸；20——第四球鉸；21——轉向節；
[0029]22--推桿。
【具體實施方式】
[0030]下面結合附圖和實施實例對本發明進一步說明。
[0031]下面結合附圖1、附圖2所示，一種平面渦卷彈簧電磁饋能式雙橫臂主動懸架，包括第一球鉸1、電機2、上橫臂3、第二球鉸4、搖臂齒輪5、調整螺母6、鎖緊螺母7、調整螺杆8、固定螺栓9、平面渦卷彈簧10、軸承11、第一轉動鉸12、一級小齒輪13、二級大齒輪14、二級小齒輪15、車架16、第二轉動鉸17、下橫臂18、第三球鉸19、第四球鉸20、轉向節21、推桿22。
[0032]上橫臂3通過第一轉動鉸12與車架16相連，下橫臂18通過第二轉動鉸17與車架16相連。上橫臂3通過第一球鉸I與轉向節21相連，下橫臂18通過第四球鉸20與轉向節21相連。下橫臂18通過第三球鉸19與推桿22相連，推桿22通過第二球鉸4與搖臂齒輪5相連，搖臂齒輪5通過軸承11安裝於車架16上。平面渦卷彈簧10 —端固連在車架16上，另一端通過固定螺栓9固連在搖臂齒輪5上。搖臂齒輪5通過齒輪副與一級小齒輪13嚙合，一級小齒輪13與二級大齒輪14固連，二級大齒輪14通過齒輪副與二級小齒輪15嚙合，二級小齒輪15與電機2通過花鍵相連，電機2與車架16固連。
[0033]在車輛運行過程中，上橫臂3與轉向節21可繞第一球鉸I相對轉動，上橫臂3與車架16可繞第一轉動鉸12相對轉動；下橫臂18與轉向節21可繞第四球鉸20相對轉動，下橫臂18與車架16可繞第二轉動鉸17相對轉動；推桿22與下橫臂18可繞第三球鉸19相對轉動，推桿22與搖臂齒輪5可繞第二球鉸4相對轉動；搖臂齒輪5可繞軸承11所在軸線在車架16上轉動。
[0034]在車輛運行過程中，車輪上下跳動帶動轉向節21上下跳動，轉向節21上下跳動帶動下橫臂18繞車架16沿著第二轉動鉸17軸線擺動，下橫臂18擺動帶動推桿22運動，從而帶動搖臂齒輪5繞著軸承11所在軸線轉動。此時，傳感器信號輸入至整車控制器，整車控制器根據控制策略發出控制信號，控制信號經驅動電路放大後控制電機2作動。當動力通過第四球鉸20由轉向節21傳遞到下橫臂18，經第三球鉸19由下橫臂18傳遞到推桿22，經第二球鉸4由推桿22傳遞到搖臂齒輪5。部分動力經由搖臂齒輪5帶動平面渦卷彈簧10拉伸或壓縮；另一部分動力經由搖臂齒輪5傳遞到一級小齒輪13，再由二級大齒輪14傳遞到二級小齒輪15，進而帶動電機2作動時，電機2充當發電機2。當電機2動力通過二級小齒輪15傳遞到二級大齒輪14，再由一級小齒輪13傳遞到搖臂齒輪5，與平面渦卷彈簧力共同作用於搖臂齒輪5，再經由第二球鉸4由搖臂齒輪5傳遞到推桿22，經由第三球鉸19由推桿22傳遞到下橫臂18，經由第四球鉸20由下橫臂18傳遞到轉向節21，從而調節轉向節21的垂向振動時，電機2充當電動機。
[0035]如圖2所示，當需要調節平面渦卷彈簧10的初始力時，鬆開鎖緊螺母7和固定螺栓9，通過轉動調整螺母6使調整螺杆8沿著導軌移動，當平面渦卷彈簧10的初始力達到所需要求時，旋緊鎖緊螺母7和固定螺栓9。
[0036]考慮所述平面渦卷彈簧10電磁饋能式雙橫臂主動懸架的系統結構原理，如圖3系統結構原理所示:1/4車輛振動系統由簧上質量、彈簧、作動器和簧下質量組成；控制系統由傳感器、整車控制器和驅動電路組成；汽車電源由汽車電池和超級電容並聯組成，能兼顧汽車電池能量密度高和超級電容功率密度高的優點，提高驅動系統和儲能效率，並延長汽車電池的使用壽命。當汽車行駛在不平路面時，傳感器信號輸入至整車控制器，整車控制器根據控制策略發出控制信號，控制信號經驅動電路放大後控制作動器作動從而改善車輛的舒適性、行駛安全性和懸架工作空間。同時回收系統部分振動能量。
【權利要求】
1.一種平面渦卷彈簧電磁饋能式雙橫臂主動懸架，包括第一球鉸、電機、上橫臂、第二球鉸、搖臂齒輪、調整螺母、鎖緊螺母、調整螺杆、固定螺栓、平面渦卷彈簧、軸承、第一轉動鉸、一級小齒輪、二級大齒輪、二級小齒輪、車架、第二轉動鉸、下橫臂、第三球鉸、第四球鉸、轉向節、推桿，其特徵在於:上橫臂通過第一轉動鉸與車架相連，下橫臂通過第二轉動鉸與車架相連；上橫臂通過第一球鉸與轉向節相連，下橫臂通過第四球鉸與轉向節相連；下橫臂通過第三球鉸與推桿相連，推桿通過第二球鉸與搖臂齒輪相連，搖臂齒輪通過軸承安裝於車架上；平面渦卷彈簧一端固連在車架上，另一端通過固定螺栓固連在搖臂齒輪上；搖臂齒輪通過齒輪副與一級小齒輪嚙合，一級小齒輪與二級大齒輪固連，二級大齒輪通過齒輪副與二級小齒輪嚙合，二級小齒輪與電機通過花鍵相連，電機與車架固連。
2.根據權利要求1所述的一種平面渦卷彈簧電磁饋能式雙橫臂主動懸架，其特徵在於:上橫臂與轉向節可繞第一球鉸相對轉動，上橫臂與車架可繞第一轉動鉸相對轉動；下橫臂與轉向節可繞第四球鉸相對轉動，下橫臂與車架可繞第二轉動鉸相對轉動；推桿與下橫臂可繞第三球鉸相對轉動，推桿與搖臂齒輪可繞第二球鉸相對轉動；搖臂齒輪可繞軸承所在軸線在車架上轉動。
3.根據權利要求1所述的一種平面渦卷彈簧電磁饋能式雙橫臂主動懸架，其特徵在於:車輪上下跳動帶動轉向節上下跳動，轉向節上下跳動帶動下橫臂繞車架沿著第二轉動鉸軸線擺動，下橫臂擺動帶動推桿運動，從而帶動搖臂齒輪繞著軸承所在軸線轉動；此時，傳感器信號輸入至整車控制器，整車控制器根據控制策略發出控制信號，控制信號經驅動電路放大後控制電機作動；當動力通過第四球鉸由轉向節傳遞到下橫臂，經第三球鉸由下橫臂傳遞到推桿，經第二球鉸由推桿傳遞到搖臂齒輪；部分動力經由搖臂齒輪帶動平面渦卷彈簧拉伸或壓縮；另一部分動力經由搖臂齒輪傳遞到一級小齒輪，再由二級大齒輪傳遞到二級小齒輪，進而帶動電機作動時，電機充當發電機；當電機動力通過二級小齒輪傳遞到二級大齒輪，再由一級小齒輪傳遞到搖臂齒輪，與平面渦卷彈簧力共同作用於搖臂齒輪，再經由第二球鉸由搖臂齒輪傳遞到推桿，經由第三球鉸由推桿傳遞到下橫臂，經由第四球鉸由下橫臂傳遞到轉向節，從而調節轉向節的垂向振動時，電機充當電動機。
4.根據權利要求1所述的一種平面渦卷彈簧電磁饋能式雙橫臂主動懸架，其特徵在於:當需要調節平面渦卷彈簧的初始力時，鬆開鎖緊螺母和固定螺栓，通過轉動調整螺母使調整螺杆沿著導軌移動，當平面渦卷彈簧的初始力達到所需要求時，旋緊鎖緊螺母和固定螺栓。
【文檔編號】B60G11/14GK204184152SQ201420665546
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月10日 優先權日:2014年11月10日
【發明者】李堅勤, 殷珺, 盧雯, 陳辛波, 李晏 申請人:同濟大學