陳 斗，李翔晟

（1.湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 株洲412006；2.中南林業(yè)科技大學(xué)，湖南 長(zhǎng)沙410004）

1 設(shè)計(jì)背景分析

汽車穩(wěn)定器是用于對(duì)汽車行駛平順性進(jìn)行增強(qiáng)的裝置，能夠緩解汽車行駛時(shí)路面帶來(lái)的沖擊，迅速吸收顛簸時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)，防止車身側(cè)傾過(guò)大，并及時(shí)使車輛恢復(fù)到正常行駛狀態(tài)。但在現(xiàn)有設(shè)計(jì)中，由于汽車穩(wěn)定器工作時(shí)長(zhǎng)期暴露在外部，導(dǎo)致伸縮桿表面容易附著泥沙，造成伸縮桿將泥沙帶入氣缸內(nèi)的情況發(fā)生，從而對(duì)汽車穩(wěn)定器的有效運(yùn)行及性能造成不利影響[1-2]。針對(duì)上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種自清潔式電動(dòng)汽車分布式驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定裝置。

2 結(jié)構(gòu)組成及設(shè)計(jì)內(nèi)容

自清潔式電動(dòng)汽車分布式驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定裝置的結(jié)構(gòu)包括穩(wěn)定器、氣缸、清潔裝置、伸縮桿、下支座、氣室、連接管和上支座，氣缸固定于穩(wěn)定器的下端位置，清潔裝置與氣缸嵌固連接，伸縮桿與氣缸過(guò)渡配合，下支座與伸縮桿嵌固連接，氣室與連接管連接，連接管與氣缸嵌固連接，上支座固定于穩(wěn)定器的上端位置，見(jiàn)圖1[3]。

清潔裝置主要由驅(qū)動(dòng)裝置、固定環(huán)、螺紋升降桿和清潔環(huán)組成。驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)有2個(gè)，分別與螺紋升降桿連接；固定環(huán)與氣缸嵌固連接；螺紋升降桿設(shè)有2個(gè)，分別與固定環(huán)螺紋連接；清潔環(huán)與螺紋升降桿連接。清潔裝置正視結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖2。

圖2 清潔裝置正視結(jié)構(gòu)示意圖

清潔環(huán)主要由外框、轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)、推動(dòng)卡塊、環(huán)形支架、推動(dòng)桿和清潔塊組成。外框與螺紋伸縮桿相連接，活動(dòng)環(huán)與外框通過(guò)活動(dòng)卡卡合，活動(dòng)環(huán)上設(shè)有推動(dòng)卡塊，環(huán)形支架與轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)連接，推動(dòng)桿設(shè)有16個(gè)且與環(huán)形支架活動(dòng)卡卡合，清潔塊設(shè)有16個(gè)且與推動(dòng)桿嵌固連接。清潔環(huán)俯視結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)第76頁(yè)圖3。

圖3 清潔環(huán)俯視結(jié)構(gòu)示意圖

1—穩(wěn)定器；2—?dú)飧祝?—清潔裝置；4—伸縮桿；5—下支座；6—?dú)馐遥?—連接管；8—上支座

其中，環(huán)形支架上設(shè)有滑動(dòng)槽，推動(dòng)桿上相應(yīng)地設(shè)有伸縮彈簧。清潔塊主要由清潔海綿、推動(dòng)塊、滑動(dòng)塊組成。清潔海綿與推動(dòng)塊采用嵌固方式連接，推動(dòng)塊與滑動(dòng)塊相連接，滑動(dòng)塊設(shè)有2個(gè)且與滑動(dòng)槽間隙配合。推動(dòng)卡塊與推動(dòng)桿連接時(shí)，清潔海綿與伸縮桿的表面貼合。清潔環(huán)局部俯視結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖4。

圖4 清潔環(huán)局部俯視結(jié)構(gòu)示意圖

3 工作原理及設(shè)計(jì)分析

通過(guò)使用人員將穩(wěn)定器安裝于汽車上進(jìn)行使用。汽車在行駛過(guò)程中通過(guò)穩(wěn)定裝置伸縮桿與氣缸的配合，利用氣阻吸收由路面帶來(lái)的沖擊，并根據(jù)車輛姿態(tài)的變化調(diào)節(jié)氣阻起到穩(wěn)定作用。為了保持穩(wěn)定器的良好工作狀態(tài)，通過(guò)清潔裝置對(duì)伸縮桿上的泥沙進(jìn)行清理，使其保持良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性。整個(gè)清潔過(guò)程主要是通過(guò)清潔裝置上的轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)與推動(dòng)卡塊的配合，從而使推動(dòng)桿帶動(dòng)清潔塊伸出，使清潔塊上的清潔海綿與伸縮桿的表面貼合，再由驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)螺紋升降桿進(jìn)行升降，進(jìn)而帶動(dòng)清潔環(huán)進(jìn)行升降，從而使清潔環(huán)上的清潔海綿對(duì)伸縮桿的表面進(jìn)行貼合清理，避免了將附著在伸縮桿表面的泥沙帶入氣缸內(nèi)的情況發(fā)生，從而消除對(duì)穩(wěn)定器的運(yùn)行及工作完成造成的影響。以上各技術(shù)特征可以根據(jù)汽車行駛情況的變化進(jìn)行任意的組合[4]。

為了防止活塞偏轉(zhuǎn)，利用一偏轉(zhuǎn)連桿結(jié)構(gòu)將懸架阻尼器分別固定在氣缸支撐靴兩端；通過(guò)調(diào)節(jié)下調(diào)節(jié)桿，可以調(diào)節(jié)預(yù)緊彈簧的壓縮量，從而調(diào)節(jié)彈簧的預(yù)緊力；通過(guò)兩個(gè)防偏轉(zhuǎn)支撐靴，使支撐靴在一個(gè)方向上移動(dòng)，并通過(guò)支撐靴兩端彈簧的相互作用抵消支撐靴受到的周向不均勻的載荷，即對(duì)支撐靴的周向增加約束[5]。

4 設(shè)計(jì)特色與創(chuàng)新點(diǎn)

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本設(shè)計(jì)具有如下特點(diǎn)。

1）該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便，不影響原有懸架附近的結(jié)構(gòu)布置，也不需要對(duì)原有懸架進(jìn)行改造，不影響懸架性能；具有自清潔及在長(zhǎng)時(shí)間工作磨損后進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)整修復(fù)的功能，能提高裝置的靈敏性和有效性，同時(shí)增加了安全性。

2）通過(guò)伸縮桿與氣缸的配合，能夠緩解汽車行駛時(shí)路面帶來(lái)的沖擊；通過(guò)清潔裝置能夠?qū)ι炜s桿上的泥沙進(jìn)行清理，避免了將附著在伸縮桿表面的泥沙帶入氣缸的情況，進(jìn)而避免對(duì)汽車穩(wěn)定器的運(yùn)行造成不利影響。

3）將分布式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車系統(tǒng)進(jìn)行拆分，對(duì)穩(wěn)定裝置進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，可有效解決驅(qū)動(dòng)耦合問(wèn)題，在滿足駕駛員行駛期望的基礎(chǔ)上達(dá)到提升車輛穩(wěn)定性的目的。

4）對(duì)車輛質(zhì)心側(cè)偏角觀測(cè)影響較大的車輛狀態(tài)為側(cè)向和縱向加速度偏移量。實(shí)車條件下加速度通常存在一定的偏移，該裝置能對(duì)側(cè)向和縱向加速度的偏移量起到一定補(bǔ)償作用，有利于提升質(zhì)心側(cè)偏角觀測(cè)精度，提高操縱穩(wěn)定性和控制精度。

5）該裝置可使后輪側(cè)偏角不進(jìn)入設(shè)定的下降區(qū)域且不超過(guò)控制鞍點(diǎn)位置，此情形下即使后輪側(cè)偏角進(jìn)入下降區(qū)域車輛也會(huì)保持穩(wěn)定；在制動(dòng)轉(zhuǎn)向復(fù)合工況下，該裝置可以調(diào)節(jié)車輪垂向載荷大小，減小側(cè)向承載能力，使車輛狀態(tài)不容易進(jìn)入不穩(wěn)定區(qū)域，從而避免車輛操縱失穩(wěn)工況的發(fā)生。