一种结合凸轮的电磁馈能式双横臂主动悬架的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种车辆双横臂主动悬架，尤其是采用电机作为作动器，具有馈能作用并有利于轮边驱动系统布置的双横臂主动悬架。
【背景技术】
[0002]车辆悬架主要分为被动、半主动和主动悬架三大类。被动悬架因结构简单，成本较低，被广泛采用，但设计时只能折衷于某种特定路面和速度下达到最优性能。半主动悬架结构相对简单，成本相对较低，能根据路面和车速变化调整悬架阻尼参数，能在一定程度上改善悬架性能。主动悬架能在不同路面和车速下提供不同的主动力，其实质等同于实时调整悬架的刚度和阻尼参数，能最大程度改善悬架性能，但因结构复杂，能耗和成本较高，其应用和推广受到很大的制约。
[0003]传统主动悬架常采用空气弹簧或磁/电流变液压作动器的形式，其工作需要巨大的能量输入，显然不能满足日益提高的排放和节能的要求。以磁/电流变液作为阻尼液的主动悬架结构复杂，且由振动回馈得到的液压能量难以储藏和应用。而传统汽车蓄电池电压低能量小，电动主动悬架的发展受到很大制约。在新能源汽车大力发展的今天，高压电池能够为电动作动器提供合适的能量来源，且同时能作为电动作动器再生电能的储存单元。因此，电动主动悬架引起了广泛的研究兴趣。
[0004]目前，电动主动悬架的作动器主要有直线电机、电机结合齿轮齿条以及电机结合滚珠丝杆。直线电机式主动悬架结构相对简单，但是作动器体积相对较大，而高性能电动车常采用分布式轮边或轮毂驱动的形式，轮边布置空间有限。电机和齿轮齿条式因齿轮齿条增速比不够，常需要其他增速机构，或采用更大的电机。近年来，由于电机结合滚珠丝杠的作动器形式结构紧凑，且滚珠丝杆有较高的正传动效率和逆效率，可采用体积较小转速高的高功率密度电机，基于电机结合滚珠丝杠的馈能式主动悬架逐步开展起来。然而由于悬架连杆机构的运动非线性特性，即轮边位移与滚珠丝杠行程呈非线性关系，轮边在匀速运动时将引起电机转子等一系列旋转件的非匀速转动，从而导致额外的轮边力，给行驶平顺性和悬架的主动控制带来了不利影响。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型提出了一种结合凸轮的电磁馈能式双横臂主动悬架。以电机作为作动器，作动器上端通过橡胶减震器与车架相连，电机输出轴通过丝杠螺母推杆和凸轮模块与下横臂相连。在车轮跳动过程中，传感器信号输入至整车控制器，整车控制器根据控制策略发出控制指令，并通过驱动电路放大后控制作动器发出作动力，减小不平路面对车辆振动系统产生的影响，进而改善车辆的舒适性、行驶安全性和悬架工作空间。该过程中，电机有时充当发电机将因不平路面产生的部分振动能量储存于车载电源中，有时充当电动机消耗车载电源电能并发出主动力。
[0006]特别注意的是，本实用新型滚珠螺母与推杆一体化集成，通过凸轮模块与下横臂相连，通过设计凸轮型线可以控制轮边位移与滚珠丝杠行程呈线性关系，从而消除悬架机构运动非线性给行驶平顺性和悬架主动控制带来的不利影响。
[0007]本实用新型的技术方案是:
[0008]—种结合凸轮的电磁馈能式双横臂主动悬架，包括第一弹性铰、上横臂、第一球铰、转向节、第二球铰、下横臂、第二弹性铰、车架、橡胶减震器、电机、丝杠轴、一体化推杆-滚珠螺母总成、凸轮模块、滚子。其中，上横臂通过第一弹性铰与车架相连，下横臂通过第二弹性铰与车架相连。转向节通过第一球铰和第二球铰与上横臂、下横臂相连。电机通过橡胶减震器与车架固联，电机轴与丝杠做成一体，即丝杠轴，丝杠轴转动时带动一体化推杆-滚珠螺母总成运动。一体化推杆-滚珠螺母总成通过滑键沿导轨只做竖直方向平动，导轨与电机机架固联。一体化推杆-滚珠螺母总成下端通过滚子轴与滚子相连，滚子在凸轮模块内可以沿凸轮型线滚动，凸轮模块通过螺钉与下横臂固联。
[0009]在车辆运行过程中，上横臂与转向节可绕第一球铰相对转动，上横臂与车架可绕第一弹性铰相对转动；下横臂与转向节可绕第二球铰相对转动，下横臂与车架可绕第二弹性铰相对转动；电机丝杠轴转动时通过滚珠丝杠结构带动一体化推杆-滚珠螺母总成上下移动；一体化推杆-滚珠螺母总成通过滚子、凸轮模块与下横臂相连，从而在下横臂摆动的同时，丝杠轴与滚珠螺母相对运动。
[0010]本实用新型的运动方式为:在车辆运行过程中，车轮跳动带动悬架上下跳动，转向节带动下横臂绕车架沿着第二弹性铰轴线摆动，下横臂摆动带动一体化推杆-滚珠螺母总成运动。传感器信号输入至整车控制器，整车控制器根据控制策略发出控制信号，控制信号经驱动电路放大后控制电机动作。电机带动丝杠轴转动，一体化推杆-滚珠螺母总成受丝杠轴驱动，在导轨滑键的导向作用下平动。一体化推杆-滚珠螺母总成通过凸轮模块将作动力传递给下摆臂，从而实现悬架主动控制。
[0011]本实用新型将凸轮机构应用于推杆与下横臂的连接位置，通过控制凸轮型线可以消除轮边位移和滚珠螺母位移间的非线性关系，从而消除非线性对行驶平顺性和悬架主动控制带来的不利影响。凸轮模块通过螺钉固联在下横臂上，方便拆卸更换。
[0012]与现有技术相比，本实用新型的卓越功效在于:
[0013](I) 一体化推杆-滚珠螺母总成与下横臂通过凸轮模块连接，从而可以控制轮边位移与滚珠丝杠行程的关系，消除非线性因素给行驶平顺性和主动控制的不利影响。
[0014](2)采用滚珠丝杠的连接形式，结构紧凑，凸轮模块方便拆卸维修，降低成本。
[0015](3)根据主动悬架控制策略控制作动器作动，有效改善车辆乘坐舒适性、行驶安全性和悬架工作空间。
[0016](4)部分工况下作动器充当发电机，有效减少主动悬架能耗，某些工况甚至能够回馈能量，增加新能源汽车续驶里程。
【附图说明】<