車用電機式主動穩定桿的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型汽車安全穩定裝置技術領域，特別是一種體積小、具備鎖止功能的車 用電機式主動穩定桿。
【背景技術】
[0002] 隨著汽車工業的發展，人們越來越關注汽車的安全性與舒適性。據調查，在中國， 每年因側翻事故造成的死亡率，與因前、后碰撞事故造成的死亡率相比，前者是后者的6倍 左右。而在美國，從1992年到1996年期間，每年大概發生22700起的車輛側翻事故，僅比 正面碰撞的行車事故稍低。最近，據美國交通運輸部口調查顯示，在每年約700次的交通事 故中，因車輛側傾造成的事故占了將近一半。而運些側傾事故中，因車輛轉向造成的占到 75%。在世界范圍內，車輛側翻事故約占所有交通事故的40%。顯然，傳統的橫向穩定桿已 很難滿足現代汽車的行駛要求。
[0003] 目前，國內對主動防側傾系統的研究不多，大多還處于理論研究階段。國內已申 請的相關專利主要包括：中國發明專利申請"一種自適應型車輛橫向穩定控制裝置"（申 請號：201010589149.x，公開日：2011.5.4),中國發明專利申請"一種車用主動橫向穩定 桿"（【申請號】201410066521. 7,公開日：2014. 5. 8)。兩者均采用傳統的行星齒輪減速器，為 達到較高的傳動比，必須采用二級或=級行星齒輪機構串接，其結構較為復雜，體積、重量 不易控制，且兩套系統中均沒有配備鎖止機構。中國實用新型專利申請"一種雙電機驅動 汽車主動橫向穩定桿"（【申請號】201320693980. 9,公開日：2014. 8. 20)，公開了一種雙電機 驅動汽車主動橫向穩定桿，包括集成電機和穩定桿，所述集成電機包括無刷直流電機定子、 無刷直流電機轉子、位置傳感器、傳感器組件和減速機構，所述位置傳感器和傳感器組件與 ARS處理器相連，所述減速機構位于集成電機內部，所述集成電機分為第一集成電機和第 二集成電機，所述第一集成電機和所述第二集成電機對稱分布在所述穩定桿的兩端。其工 作原理為：將來自轉角傳感器、車速傳感器和負荷傳感器的信號輸入ARS處理器中，通過必 要的信號處理后，控制電機的輸出轉矩，但其雙電機的布置占用了軸向較大的安裝空間，體 積、重量不易控制，采用的諧波減速器結構復雜，成本較高，且該系統中沒有配備鎖止機構。
[0004] 總之，現有技術存在的問題是：車用穩定桿體積大，無鎖止功能。
【發明內容】
陽〇化]本實用新型的目的在于提供一種車用電機式主動穩定桿，體積小、具備鎖止功能。
[0006] 實現本實用新型目的的技術解決方案為：
[0007] 一種車用電機式主動穩定桿，包括左穩定桿、右穩定桿、電機，還包括減速機構和 鎖止機構，所述左穩定桿與鎖止機構相連，所述右穩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。
[0008] 本實用新型與現有技術相比，其顯著優點：
[0009] 1、體積小：采用異構行星齒輪減速器，單級傳動比大，徑向與軸向尺寸可W進一步 縮小，且制造成本較低，有利于電機作動器的集成化設計；
[0010] 2、具備鎖止功能：在電機無法正常工作，且左、右穩定桿相對轉角的絕對值小于等 于某一闊值時，鎖止機構才會工作，從而確保左、右穩定桿鎖止且兩側的伸出臂處于同一平 面內，提高了系統的容錯性； W11] 3、響應速度快，質量功率比大：通過電控單元控制電機（伺服電機、直流無刷電機 等）驅動的主動穩定桿，相較于液壓驅動的主動穩定桿，響應速度快，質量功率比大。
[0012] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步的詳細描述。
【附圖說明】
[0013] 圖1是本實用新型車用電機式主動穩定桿的結構示意圖。
[0014] 圖2是本實用新型車用電機式主動穩定桿的控制系統結構原理圖。
[0015] 圖3是圖2的控制流程圖。
[0016] 圖中：1左穩定桿、4電機、5右穩定桿，還包括2鎖止機構、3減速機構；
[0017] 21磁體、22霍爾傳感器、23復位彈黃、24線圈、25左側板、26摩擦輪、27動輪；
[0018] 31輸出輪、32第一行星輪、34第二行星輪、33行星架和35剛輪；
[0019] 6車速傳感器；7轉向角傳感器；8側傾角速度傳感器；9橫向加速度傳感器；10車 身；11前、后穩定桿；12驅動電路；13電控單元。
【具體實施方式】
[0020] 如圖1所示，本實用新型車用電機式主動穩定桿，包括左穩定桿1、右穩定桿5、電 機4,還包括鎖止機構2和減速機構3,所述左穩定桿1與鎖止機構2相連，所述右穩定桿5 與電機4的機殼相連，所述減速機構3 -端與電機4相連，其另一端與鎖止機構2相連。
[0021] 所述鎖止機構2包括磁體21、霍爾傳感器22、復位彈黃23、線圈24、左側板25、摩 擦輪26和動輪27,所述動輪27W左穩定桿1為軸，并與左穩定桿1的右端固定連接，所述 摩擦輪26設于動輪27的左側，并松配合地套接在左穩定桿1上，所述霍爾傳感器22固設 在摩擦輪26上，所述磁體21固設在動輪27上，所述復位彈黃23 -端頂住摩擦輪26,另一 端固定在左側板25上，所述線圈24 -端固定在左側板25上，另一端朝向摩擦輪26。
[0022] 所述電機4可W是伺服電機、直流無刷電機等。 陽02引所述線圈24的供電電路與電機4的供電電路相互獨立，因此在電機4故障時，鎖 止機構2仍然可W正常工作。
[0024] 所述霍爾傳感器22固設在摩擦輪26上，所述磁體21固設在動輪27上，用于測量 左、右穩定桿的相對位置。
[0025] 在電機4正常工作時，線圈24通電，摩擦輪26與動輪27分離，電機作動器受控旋 轉；在電機4無法正常工作時，且左、右穩定桿1、5相對轉角的絕對值小于等于某一闊值時， 線圈24斷電，摩擦輪26與動輪27在復位彈黃23的作用下被壓緊接合，左、右穩定桿1、5 被鎖止，從而確保左、右穩定桿1、5的伸出臂處于同一平面內，此時主動穩定桿等效于傳統 的被動穩定桿，提高了系統的容錯性。
[00%] 所述減速機構3包括輸出輪31、第一行星輪32、第二行星輪34、行星架33和剛輪 35,所述行星架33與電機4的輸出軸同軸，所述剛輪35周邊與電機4殼體內壁固定連接， 所述第二行星輪34與剛輪35曬合，所述第一行星輪32與輸出輪31曬合，所述第一行星輪 32與第二行星輪34同軸連接，兩者的連接軸套接在行星架（33)的端部，所述輸出輪31與 動輪27同軸連接。
[0027] 所述減速機構3為異構行星齒輪減速器。
[0028] 假設行星架33固定，則剛輪35到輸出輪31的傳動比為
(1 > 陽030]其中，《35=0，陽0川式（1)可整理為
[0的5] 令Zsi=Z34二n，Z32二n+1，Z35二n_l，代入式做并化間為 < 2) (3)
(4)
[0037] 由上述計算可知，行星架33到輸出輪31的傳動比為n2,因此在獲得較大傳動比的 同時（例如n= 20,則133,31= 400)，異構行星齒輪減速器的體積與重量可W控制在較小的 范圍內。
[0038] 本實用新型的控制系統結構如圖2所示，來自車速傳感器6、轉向角傳感器7、側傾 角速度傳感器8、橫向加速度傳感器9的信號輸入電控單元13,經過分析與處理，判斷汽車 的行駛狀況。當汽車行駛在平直路面或越野路面上時，電機4斷電，避免能量的不必要消 耗，提高車輛的乘坐舒適性；當汽車轉彎或行駛在傾斜路面上時，電控單元13將控制信號 輸入驅動電路12,控制電機4的旋轉方向與輸出轉矩，使前、后穩定桿11產生反側傾力矩， 從而改善車身10的側傾運動，提高車輛的操縱穩定性。
[0039] 本實用新型的控制系統的控制流程如圖3所示，電控系統先判斷電機4是否正常 工作（步驟SI)，如果Sl成立，則鎖止機構2的線圈24通電（即鎖止機構2不工作），獲取 車速、方向盤轉角、側傾角速度和橫向加速度信號，估算車身實際側傾角4，計算理論側傾 角與實際側傾角4的偏差，如果I4I《Si,結束；否則，計算目標反側傾力矩，作 動器目標輸出轉矩W及電機目標電流，進行電機控制，然后返回步驟Sl。
[0040] 如果Sl不成立，則獲取霍爾傳感器信號，若左、右穩定桿1、5的相對轉角的絕對值 0I《52,則鎖止機構2的線圈24斷電（即鎖止機構2工作），結束；否則，返回步驟S1。
[0041] W上控制流程循環運行，始終將車身側傾角控制在合理的范圍內。
[0042] 綜上所述，本系統在正常工作時，可W實時調節穩定桿的扭轉剛度；在電機4故障 時，通過鎖止機構2,可W等效為傳統的被動穩定桿，提高了系統的容錯性。因此，本系統體 積小、具備鎖止功能，可W有效抑制車身側傾，兼顧汽車的乘坐舒適性與操縱穩定性。
【主權項】
1. 一種車用電機式主動穩定桿，包括左穩定桿（I)、右穩定桿（5)、電機（4)，其特征在 于：還包括鎖止機構（2)和減速機構（3)，所述左穩定桿（1)與鎖止機構（2)相連，所述右 穩定桿（5)與電機⑷的機殼相連，所述減速機構⑶一端與電機⑷相連，其另一端與鎖 止機構⑵相連。2. 根據權利要求1所述的車用電機式主動穩定桿，其特征在于：所述鎖止機構（2)包 括磁體（21)、霍爾傳感器（22)、復位彈簧（23)、線圈（24)、左側板（25)、摩擦輪（26)和動輪 (27)，所述動輪（27)以左穩定桿（1)為軸，并與左穩定桿（1)的右端固定連接，所述摩擦輪 (26)設于動輪（27)的左側，并松配合地套接在左穩定桿（1)上，所述霍爾傳感器（22)固設 在摩擦輪（26)上，所述磁體（21)固設在動輪（27)上，所述復位彈簧（23) -端頂住摩擦輪 (26)，另一端固定在左側板（25)上，所述線圈（24) -端固定在左側板（25)上，另一端朝向 摩擦輪（26)。3. 根據權利要求2所述的車用電機式主動穩定桿，其特征在于：所述減速機構（3)包 括輸出輪（31)、第一行星輪（32)、第二行星輪（34)、行星架（33)和剛輪（35)，所述行星架 (33)與電機⑷的輸出軸同軸，所述剛輪（35)周邊與電機⑷殼體內壁固定連接，所述第 二行星輪（34)與剛輪（35)嚙合，所述第一行星輪（32)與輸出輪（31)嚙合，所述第一行星 輪（32)與第二行星輪（34)同軸連接，兩者的連接軸套接在行星架（33)的端部，所述輸出 輪（31)與動輪（27)同軸連接。
【專利摘要】本實用新型公開一種車用電機式主動穩定桿，包括左穩定桿(1)、右穩定桿(5)、電機(4)，還包括鎖止機構(2)和減速機構(3)，所述左穩定桿(1)與鎖止機構(2)相連，所述右穩定桿(5)與電機(4)的機殼相連，所述減速機構(3)一端與電機(4)相連，其另一端與鎖止機構(2)相連。本實用新型的車用電機式主動穩定桿，體積小、具備鎖止功能。
【IPC分類】B60G17/016, B60G21/055
【公開號】CN204915186
【申請號】CN201520693053
【發明人】皮大偉, 孔振興, 王洪亮, 王顯會, 陳山, 周云波, 張明, 谷文豪, 張慶渴, 胥加林
【申請人】南京理工大學
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年9月8日