侧倾锁止机构及具备外力回正功能的主动侧倾车辆的制作方法

本发明涉及一种侧倾锁止机构及具备外力回正功能的主动侧倾车辆，属于车辆底盘，应用于主动侧倾车辆的侧倾运动控制技术。

背景技术：

1、主动侧倾控制系统通过控制车辆在转弯时向弯道内侧倾斜程度，提高了车辆弯道行驶稳定性、平顺性、通行速度和安全性，对于小轮距、窄体车辆，主动侧倾技术可以使车辆在过弯时或者驶过倾斜路面时自动倾斜一定角度，产生一个平衡力矩，来抵抗车辆受到的离心力或侧翻力，以保持车辆稳定的行驶姿态。

2、车辆主动侧倾技术通过动态获取车辆行驶姿态及运动参数，计算车辆受到的瞬时侧向力，由侧倾电机提供动力、经减速器减速增扭传动、通过平衡杆驱动车辆侧倾运动，实现车身侧倾、以便抵抗车辆受到的瞬时离心力或侧翻力，保障车辆的行驶稳定性和安全性，同时提高了窄体车辆的弯道通行速度；车辆行驶过程中，车辆的侧向姿态由侧倾电机保持，对于电池耗尽断电、或者故障瞬间断电，会导致车身侧倾角度失控；此时，车辆侧倾运动必须快速锁止，以保障驾乘人员的人身安全，研究主动侧倾车辆的安全机制及侧倾运动锁止机构具有理论意义和实用价值。

技术实现思路

1、本发明目的是要提供一种侧倾锁止机构及具备外力回正功能的主动侧倾车辆，通过棘轮和凸轮并联、双路控制车辆侧倾运动，实现上电后棘轮释放，车辆侧倾运动；下电时棘轮锁止，侧倾运动锁止；异常断电时凸轮控制、棘轮单向锁止，侧倾运动单向锁止，车辆具备外力回正功能。

2、为了达到本发明目的所采取的技术方案如下：

3、侧倾锁止机构包括：棘轮(11)与车身(10)转动连接，转动轴线l垂直于车身横垂面、且位于车身中垂面内，凸轮(12)与棘轮(11)同轴线固连，平衡杆(16)与棘轮(11)固连，平衡杆(16)两端点i、j连线的中垂面m过转动轴线l，棘轮(11)上沿圆周均布两组棘轮齿(11a)、两组棘轮齿关于平面m对称，凸轮(12)上设置有释放轮廓(12a)和锁止轮廓(12b)、释放轮廓(12a)和锁止轮廓(12b)分别关于平面m对称，摆臂(13)中部与车身(10)转动连接，摆臂(13)一端设置有棘爪(13a)、棘爪(13a)与棘轮齿(11a)啮合，摆臂(13)上安装有滚子(13b)、滚子(13b)相对摆臂(13)自由转动，滚子(13b)与释放轮廓(12a)或者锁止轮廓(12b)接触，摆臂(13)另一端与连杆(14)转动连接，两组相同连杆(14)、摆臂(13)及其组件棘爪(13a)和滚子(13b)以车身中垂面对称布置，联动轴(17)分别与两连杆(14)的另一端转动连接、连接点p，各转动连接点处转动轴线均平行于l，复位弹簧(15)一端与联动轴(17)联接、另一端联接车身(10)，侧倾电机(18)的机座法兰与减速器(19)箱体固连，减速器箱体固定安装在车身(10)上，侧倾电机(18)经减速器(19)减速传动、驱动棘轮(11)转动，平衡杆(16)相对车身(10)绕l转动，车辆侧倾运动，形成侧倾锁止机构；

4、其中：通电后，电磁力n作用于联动轴(17)上克服复位弹簧力、p点运动，两摆臂(13)转动，两棘爪(13a)脱离棘轮齿(11a)、棘轮(11)释放，此时两滚子(13b)与凸轮(12)轮廓分离，侧倾电机(18)施能、经减速器(19)减速传动、通过平衡杆控制车身侧倾姿态；

5、断电时，侧倾电机(18)施能失效、同时电磁力n＝0，复位弹簧力作用于联动轴(17)、p点运动，两摆臂(13)转动、两滚子(13b)与凸轮(12)轮廓接触；此时若车身直立状态，两滚子(13b)与锁止轮廓(12b)接触、同时两棘爪(13a)啮入棘轮齿(11a)，棘轮(11)锁定、平衡杆(16)相对车身(10)转动锁止，车辆侧倾运动锁止；此时若车身侧倾状态，两滚子(13b)分别与锁止轮廓(12b)和释放轮廓(12a)接触、同时所对应的两棘爪(13a)分别啮入棘轮齿(11a)和脱离棘轮齿(11a)，棘轮(11)单向锁定、平衡杆(16)相对车身(10)转动单向锁止，车辆侧倾运动单向锁止，车身具备外力回正功能。

6、侧倾锁止机构工作原理：

7、在车身横垂面内，平衡杆(16)相对车身(10)转角为侧倾致动角、其大小为车身中垂面与平面m所夹锐角α，α确定车身相对地面侧倾姿态；

8、停车后：侧倾电机保持车身直立、α＝0，下电时，侧倾电机(18)施能失效、同时电磁力n＝0，复位弹簧力作用于联动轴(17)、p点运动，两摆臂(13)转动、两滚子(13b)与锁止轮廓(12b)接触、同时两棘爪(13a)啮入棘轮齿(11a)，棘轮(11)锁定、平衡杆(16)相对车身(10)转动锁止，车辆侧倾运动锁止；

9、开车时：上电后，侧倾电机(18)施能、保持车身直立，电磁力n作用于联动轴(17)克服复位弹簧力、p点运动，两摆臂(13)转动、转角相等，两棘爪(13a)脱离棘轮齿(11a)、棘轮(11)释放；车辆直线行驶时，侧倾电机(18)保持车身直立、α＝0；车辆弯道行驶中，侧倾电机(18)作动、减速器(19)减速传动、平衡杆(16)相对车身(10)转动、α≠0，车辆侧倾运动；

10、车辆行驶过程中，电池耗尽断电、或故障断电时，侧倾电机(18)施能失效、同时电磁力n＝0，复位弹簧力作用于联动轴(17)、p点运动；此时如果：车辆直线行驶中，车身直立、α＝0，两摆臂(13)转动、转角相等，两滚子(13b)与锁止轮廓(12b)接触、同时两棘爪(13a)啮入棘轮齿(11a)，棘轮(11)锁定、平衡杆(16)相对车身(10)转动锁止，车辆侧倾运动锁止；此时如果：车辆弯道行驶中、α≠0，两摆臂(13)转动、转角不等，一个滚子与锁止轮廓(12b)接触、同侧棘爪啮入棘轮齿，另一个滚子与释放轮廓(12a)接触、该侧棘爪脱离棘轮齿，棘轮(11)及平衡杆(16)相对车身(10)单向转动锁止，允许外力矩q作用于平衡杆、或者r作用于车身使车辆回正，车辆回正后α＝0、棘轮双向锁止，车辆侧倾运动锁止，以便主动侧倾车辆断电时安全移动和转运。

11、上述的侧倾锁止机构中，复位弹簧(15)为拉伸弹簧或者压缩弹簧，电磁力n＝0时，复位弹簧力作用于联动轴通过两连杆(14)驱动两摆臂(13)转动、使得两滚子(13b)与凸轮(12)轮廓接触，实现车辆侧倾运动锁止或者侧倾运动单向锁止；电磁力n作用于联动轴(17)上克服复位弹簧力，通过两连杆(14)驱动两摆臂(13)转动，两棘爪(13a)脱离棘轮齿(11a)、棘轮(11)释放，侧倾电机(18)控制车身侧倾姿态，主动侧倾车辆行驶。

12、上述的侧倾锁止机构中，省却联动轴(17)和两连杆(14)，复位弹簧(15)为拉伸弹簧或者压缩弹簧、安装在两摆臂(13)之间，电磁力n＝0时，复位弹簧力驱动两摆臂(13)转动、两滚子(13b)与凸轮(12)轮廓接触，实现车辆侧倾运动锁止或者侧倾运动单向锁止；电磁力n作用于两摆臂(13)之间、克服复位弹簧力，两摆臂(13)转动，两棘爪(13a)脱离棘轮齿(11a)、棘轮(11)释放，侧倾电机(18)控制车身侧倾姿态，主动侧倾车辆行驶。

13、应用侧倾锁止机构所生成的主动侧倾车辆为：

14、具备外力回正功能的主动侧倾车辆包括：侧倾锁止机构，以及：两个等长下摆杆(21)一端分别与车身(10)同轴线转动连接、转动轴线垂直于车身中垂面，两个下摆杆(21)另一端分别联接一个车轮(22)，两车轮(22)在联接点处相对各下摆杆(21)转动、转动轴线均垂直于车身中垂面，t形轴(24)为双转动副正交、一体传动轴，平衡杆(16)两端点i、j分别转动连接一个t形轴(24)，过连接点i、j两转动轴线均平行于l，两t形轴(24)的另一转动副各自连接一个减震器(23)，两减震器(23)另一端分别与两个下摆杆(21)球铰链连接，两减震器(23)处于受压状态工作，当车身中垂面与平面m重合时，两下摆杆(21)、减震器(23)、车轮(22)以车身中垂面对称，在同一车身上按照给定的轴距单个车轮前置、共用同一车身中垂面，单前轮转向，双后轮驱动，车辆行驶；侧倾锁止机构控制车身侧倾姿态，单个前轮与车身一起自适应侧倾，实现车辆侧倾运动、侧倾运动锁止或者侧倾运动单向锁止，提供一种故障断电时侧倾运动锁止、车身具备外力回正功能的主动侧倾车辆；

15、其中：通电后，电磁力n克服复位弹簧力，两摆臂(13)转动，两棘爪脱离棘轮齿、棘轮(11)释放，侧倾电机(18)施能、经减速器(19)减速传动、通过平衡杆控制车身侧倾姿态，主动侧倾车辆行驶；断电时，侧倾电机(18)施能失效、同时电磁力n＝0，复位弹簧力作用两摆臂(13)转动、两滚子与凸轮(12)轮廓接触；此时若车身直立状态，两滚子与锁止轮廓接触、同时两棘爪啮入棘轮齿，棘轮(11)锁定、平衡杆(16)相对车身(10)转动锁止，车辆侧倾运动锁止，车身保持直立；此时若车身侧倾状态，两滚子分别与锁止轮廓和释放轮廓接触、同时所对应的两棘爪分别啮入棘轮齿和脱离棘轮齿，棘轮(11)单向锁定、平衡杆(16)相对车身(10)转动单向锁止，车辆侧倾运动单向锁止，车身具备外力矩r回正功能，便于主动侧倾车辆断电时安全移动和转运。

16、具备外力回正功能的车身独立侧倾车辆包括：侧倾锁止机构，以及：平衡杆(16)与车架(20)固定连接，车架中垂面与平面m重合，车架(20)通过四组悬架(25)依据给定的轴距和轮距联结四个车轮(22)，侧倾锁止机构控制车身侧倾姿态，车身侧倾过程中车轮不侧倾，等腰梯形转向机构联动双前轮转向，双后轮驱动，车辆行驶；侧倾锁止机构控制车辆侧倾运动、侧倾运动锁止或者侧倾运动单向锁止，提供一种故障断电时侧倾运动锁止、车身具备外力回正功能的车身独立侧倾车辆。

17、本发明的有益效果在于，所提出的一种侧倾锁止机构及具备外力回正功能的主动侧倾车辆，通过棘轮和凸轮并联、双路控制车辆侧倾运动，实现上电后棘轮释放，车辆侧倾运动；下电时棘轮锁止，侧倾运动锁止；异常断电时凸轮控制、棘轮单向锁止，侧倾运动单向锁止，车辆具备外力回正功能，便于主动侧倾车辆断电时安全移动和转运。