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 長沙410004）

1 設(shè)計背景分析

汽車穩(wěn)定器是用于對汽車行駛平順性進行增強的裝置，能夠緩解汽車行駛時路面帶來的沖擊，迅速吸收顛簸時產(chǎn)生的振動，防止車身側(cè)傾過大，并及時使車輛恢復(fù)到正常行駛狀態(tài)。但在現(xiàn)有設(shè)計中，由于汽車穩(wěn)定器工作時長期暴露在外部，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，從而對汽車穩(wěn)定器的有效運行及性能造成不利影響[1-2]。針對上述問題，設(shè)計了一種自清潔式電動汽車分布式驅(qū)動穩(wěn)定裝置。

2 結(jié)構(gòu)組成及設(shè)計內(nèi)容

自清潔式電動汽車分布式驅(qū)動穩(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，見圖1[3]。

清潔裝置主要由驅(qū)動裝置、固定環(huán)、螺紋升降桿和清潔環(huán)組成。驅(qū)動裝置設(shè)有2個，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，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)動環(huán)、推動卡塊、環(huán)形支架、推動桿和清潔塊組成。外框與螺紋伸縮桿相連接，活動環(huán)與外框通過活動卡卡合，活動環(huán)上設(shè)有推動卡塊，環(huán)形支架與轉(zhuǎn)動環(huán)連接，推動桿設(shè)有16個且與環(huán)形支架活動卡卡合，清潔塊設(shè)有16個且與推動桿嵌固連接。清潔環(huán)俯視結(jié)構(gòu)示意圖見第76頁圖3。

圖3 清潔環(huán)俯視結(jié)構(gòu)示意圖

1—穩(wěn)定器；2—氣缸；3—清潔裝置；4—伸縮桿；5—下支座；6—氣室；7—連接管；8—上支座

其中，環(huán)形支架上設(shè)有滑動槽，推動桿上相應(yīng)地設(shè)有伸縮彈簧。清潔塊主要由清潔海綿、推動塊、滑動塊組成。清潔海綿與推動塊采用嵌固方式連接，推動塊與滑動塊相連接，滑動塊設(shè)有2個且與滑動槽間隙配合。推動卡塊與推動桿連接時，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)計分析

通過使用人員將穩(wěn)定器安裝于汽車上進行使用。汽車在行駛過程中通過穩(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)，通過清潔裝置對伸縮桿上的泥沙進行清理，使其保持良好的動態(tài)響應(yīng)性。整個清潔過程主要是通過清潔裝置上的轉(zhuǎn)動環(huán)與推動卡塊的配合，從而使推動桿帶動清潔塊伸出，使清潔塊上的清潔海綿與伸縮桿的表面貼合，再由驅(qū)動裝置帶動螺紋升降桿進行升降，進而帶動清潔環(huán)進行升降，從而使清潔環(huán)上的清潔海綿對伸縮桿的表面進行貼合清理，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，從而消除對穩(wěn)定器的運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；通過兩個防偏轉(zhuǎn)支撐靴，使支撐靴在一個方向上移動，并通過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，即對支撐靴的周向增加約束[5]。

4 設(shè)計特色與創(chuàng)新點

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本設(shè)計具有如下特點。

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

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

3）將分布式驅(qū)動電動汽車系統(tǒng)進行拆分，對穩(wěn)定裝置進行模塊化設(shè)計，可有效解決驅(qū)動耦合問題，在滿足駕駛員行駛期望的基礎(chǔ)上達到提升車輛穩(wěn)定性的目的。

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

5）該裝置可使后輪側(cè)偏角不進入設(shè)定的下降區(qū)域且不超過控制鞍點位置，此情形下即使后輪側(cè)偏角進入下降區(qū)域車輛也會保持穩(wěn)定；在制動轉(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。