电控分离式主动防倾杆及防侧倾方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及车辆控制技术领域，尤其涉及一种电控分离式主动防倾杆及防侧倾方法。
【背景技术】
[0002]防倾杆作为一种车辆行驶安全辅助装置正在被越来越多的运用，其为汽车提供的防侧倾能力已经很好的被人们所发掘。但是传统的结构简单的防倾杆仅仅是利用自身的抗扭能力给悬架提供一个反向力矩来防止侧倾，防倾杆的抗扭能力一旦被安装于车体上便成为一个相对固定的大小，不能根据车辆的行驶状态来合理的调整其自身的防侧倾能力。抗扭刚度太小的防倾杆在独立悬架的汽车上会造成过弯时过多的外倾角，减少轮胎的接地面积;抗扭刚度太大的防倾杆是会造成轮胎无法紧贴地面，影响汽车的操控性。所以一种能够主动的调节其防侧倾能力的防倾杆显得更为符合市场的需求。
[0003]为了解决上述问题，德国宝马公司已经将一种基于液压控制的主动防倾杆用于其高端车型上，汽车零配件公司舍弗勒也拥有自己的机电式主动防倾杆。虽然俩家公司的产品都已投入量产，但是由于其复杂而精密的机械结构，其可维护性和性价比都相对较低。
[0004]国内对于主动防倾杆的研究也很多，湖南大学的周兵发明的“一种车用主动横向稳定杆”(专利申请号:201410066521.7)以伺服电机为动力源并采用多级行星齿轮机构进行减速增矩，虽然能够主动的提供较大的反向扭矩以防侧倾，但是其行星齿轮组结构复杂，可维护性差，制造成本大，难以实现通用化。
[0005]合肥工业大学的赵韩发明的“一种防侧倾的车辆主动横向稳定杆”(专利申请号:201510305669.6)以一个磁流变旋转阻尼器为主要功能部件，通过电磁线圈控制磁流变阻尼器内的反向阻尼力来提供防侧倾力矩。该发明结构简单，体积小重量轻，但是阻尼器转子形状复杂，部件成本高，通用性差，且两侧扭杆工作状态同步，无法适应单侧凹凸路面，对于舒适性考虑欠佳。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是为了克服现有主动横向稳定杆的结构复杂、加工成本高、零部件通用性差、舒适性考虑不足的问题，提供了一种电控分离式主动防倾杆及防侧倾方法，通过控制力矩电机的电压以及电磁离合器的状态来改变防倾杆左右扭杆的反扭转力矩，以此来适时的改变防倾杆的防侧倾能力，大大提高了汽车的操纵性、稳定性以及舒适性。
[0007]本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案:
电控分离式主动防倾杆，包含左扭杆、右扭杆、左支撑臂、右支撑臂、主动控制模块、方向盘转角传感器、左悬架位移传感器和右悬架位移传感器；
所述左扭杆、右扭杆均呈L型，其中一条边均通过衬套固定在汽车车架上；
所述左扭杆另一条边的端部与所述左支撑臂的一端铰接，右扭杆另一条边的端部与所述右支撑臂的一端铰接；
所述左支撑臂、右支撑臂的另一端分别和汽车的左悬挂、右悬挂固定相连；
所述左悬架位移传感器、右悬架位移传感器分别设置在汽车的左悬挂、右悬挂上，分别用于测量汽车的左悬挂、右悬挂和汽车车架之间的垂直位移；
所述主动控制模块固定在汽车车架上，包含ECU、力矩电机、左主动直齿轮、右主动直齿轮、左主动锥齿轮、右主动锥齿轮、左从动锥齿轮、右从动锥齿轮、左扭杆齿轮、右扭杆齿轮、行星齿轮、左电磁离合器、行星齿轮电磁离合器和右电磁离合器；
所述力矩电机的输出端同时与左主动直齿轮、右主动直齿轮啮合，左主动锥齿轮、右主动锥齿轮分别与左从动锥齿轮、右从动锥齿轮啮合；
所述左电磁离合器、右电磁离合器的外圈分别与左从动锥齿轮、右从动锥齿轮的轴孔刚性连接，内圈分别与左扭杆、右扭杆键连接；
所述行星齿轮电磁离合器的外圈与行星齿轮轮架的轴孔刚性连接，内圈与右扭杆键连接；
所述左扭杆齿轮、右扭杆齿轮分别和左扭杆、右扭杆固定在汽车车架上的端部固定相连，且同时与行星齿轮啮合；
所述ECU分别和方向盘转角传感器、左悬架位移传感器、右悬架位移传感器、力矩电机、左电磁离合器、行星齿轮电磁离合器、右电磁离合器相连，用于根据方向盘转角传感器、左悬架位移传感器、右悬架位移传感器的测量数据控制力矩电机、左电磁离合器、行星齿轮电磁离合器、右电磁离合器工作。
[0008]本发明还公开了一种基于所述电控分离式主动防倾杆的防侧倾方法，包含以下步骤:
步骤I)，通过方向盘转角传感器获取汽车的方向盘转角；
步骤2)，分别通过左悬架位移传感器、右悬架位移传感器获取汽车左悬架、右悬架的位移;
步骤3)，当方向盘转角为零，汽车左悬架、右悬架的位移接近时；
步骤3.1)，控制力矩电机不工作；
步骤3.2)，控制左电磁离合器、行星齿轮电磁离合器、右电磁离合器均处于分离状态； 步骤4)，当方向盘转角为零，汽车左悬架、右悬架的位移差值较大且波动时；
步骤4.1)，控制力矩电机不工作；
步骤4.2)，控制左电磁离合器、右电磁离合器处于分离状态；
步骤4.3)，控制行星齿轮电磁离合器处于接合状态；
步骤5)，当方向盘转角不为零，汽车左悬架、右悬架的位移差值较大但稳定时；
步骤5.1)，根据汽车左悬架、右悬架的位移差值大小计算力矩电机电压，并根据该电压控制力矩电机输出力矩；
步骤5.2)，控制行星齿轮电磁离合器处于分离状态；
步骤5.3)，根据汽车左悬架、右悬架的位移差值的符号确定汽车的侧倾方向；
步骤5.4)，根据汽车的侧倾方向控制左电磁离合器、右电磁离合器的离合状态，使其在相应一侧提供主动防侧倾力矩；
步骤6)，当方向盘转角不为零，汽车左悬架、右悬架的位移差值较大且波动时； 步骤6.1)，根据汽车左悬架、右悬架的位移差值大小计算力矩电机电压，并根据该电压控制力矩电机输出力矩；
步骤6.2)，控制左电磁离合器、行星齿轮电磁离合器处于结合状态，控制右电磁离合器处于分离状态，同时给俩侧提供主动防侧倾力矩。
[0009]本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果:
1.结构简单易于实现，零部件具有通用性、经济实用，与市场上同类主动防侧倾装置相比结构简化，且大部分零件都为标准件，成本低，购买和加工方便易于维护；
2.具有工况自适应性，车辆在不同路面不同工况下行驶时，通过传感器采集相应车辆行驶状态，ECU合理分配控制任务，能使该装置起到单侧主动防侧倾、双侧主动防侧倾，及被动防侧倾的作用；
3.将车内乘客的舒适性考虑在内，保证行驶安全性的前提下尽可能的提高的驾驶员及乘客的驾驶与乘坐感受。
【附图说明】
[0010]图1为本发明提供的电控分离式主动防倾杆的控制单元结构图；
图2为本发明提供的电控分离式主动防倾杆整体结构示意图。
[0011 ]图中，1-右位移传感器，2-左位移传感器，3-左悬架，4-右悬架，5-右支撑杆，6-左支撑杆，7-右扭杆，8-左扭杆，9-右衬套，10-左衬套，11-控制单元，12-E⑶，13-力矩电机，14-左主动直齿轮，15-右主动直齿轮，16-左主动锥齿轮，17-右主动锥齿轮，18-左从动锥齿轮，19-右从动锥齿轮，20-左扭杆齿轮，21-右扭杆齿轮，22-行星齿轮，23-左电磁离合器，24-行星齿轮电磁离合器，25-右电磁离合器。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明:
如图1和图2所不，本发明公开了一种电控分尚式主动防倾杆，包含左扭杆7、右扭杆8、左支撑臂5、右支撑臂6、主动控制模块11、方向盘转角传感器、左悬架位移传感器I和右悬架位移传感器2 ；
所述左扭杆7、右扭杆8均呈L型，其中一条边均通过衬套固定在汽车车架上；
所述左扭杆7另一条边的端部与所述左支撑臂5的一端铰接，右扭杆8另一条边的端部与所述右支撑臂6的一端铰接；
所述左支撑臂5、右支撑臂6的另一端分别和汽车的左悬挂3、右悬挂4固定相连；
所述左悬架位移传感器1、右悬架位移传感器2分别设置在汽车的左悬挂3、右悬挂4上，分别用于测量汽车的左悬挂3、右悬挂4和汽车车架之间的垂直位移；
所述主动控制模块11固定在汽车车架上，包含ECU12、力矩电机13、左主动直齿轮14、右主动直齿轮15、左主动锥齿轮16、右主动锥齿轮17、左从动锥齿轮18、右从动锥齿轮19、左扭杆齿轮20、右扭杆齿轮21、行星齿轮22、左电磁离合器23、行星齿轮电磁离合器24和右电磁离合器25;
所述力矩电机13的输出端同时与左主动直齿轮14、右主动直齿轮15啮合，左主动锥齿轮16、右主动锥齿轮17分别与左从动锥齿轮18、右从动锥齿轮19啮合； 所述左电磁离合器23、右电磁离合器25的外圈分别与左从动锥齿轮18、右从动锥齿轮19的轴孔刚性连接，内