[發明專利]基于可調慣性質量的汽車橫向穩定桿及其控制方法

有效

• 申請號: 201710482667.3
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN107215166B
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發明（設計）人: 白先旭;徐時旭;沈升;楊森;錢立軍
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: B60G21/055
• 分類號: B60G21/055
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生

1.一種基于可調慣性質量的汽車橫向穩定桿，其特征是：

設置可調慣性質量的阻尼器(1)，所述阻尼器(1)是由左端蓋(5)和右端蓋(4)在圓筒形殼體的兩端封閉形成圓筒體，在所述左端蓋(5)上固定連接左側桿(2)，阻尼器的中心軸(10)的輸出端自右端蓋(4)凸伸，并固定連接右側桿(3)，構成汽車橫向穩定桿；在所述左側桿(2)和右側桿(3)發生扭轉時，利用所述阻尼器(1)在左側桿(2)和右側桿(3)之間產生扭轉角和阻尼力；

所述阻尼器(1)的結構形式是：在所述圓筒體中，自右端朝向左端依次設置變速機構(9)、慣性質量調節機構(8)、整流機構(7)和發電機構(6)；中心軸(10)通過變速機構(9)驅動慣性質量調節機構(8)運動，產生阻尼力；利用所述慣性質量調節機構(8)的轉動輸出為發電機構(6)提供驅動力并產生電能；所述中心軸(10)與發電機構(6)的轉子軸(64)為同軸裝配、相互之間通過軸承相連接，可相對獨立轉動，中心軸(10)的右端通過軸套支承在右端蓋(4)上，轉子軸(64)的左端通過軸承支承在左端蓋(5)上；

所述慣性質量調節機構(8)的結構形式是：以長套筒(87)為內筒，以勵磁外殼(811)為外筒，在勵磁外殼(811)的兩端利用螺釘固定連接環形擋板(81)，長套筒(87)的兩端在環形擋板(81)的中心孔中凸伸，并能在中心孔中轉動，在環形擋板(81)與長套筒(87)之間設置密封圈(89)，以所述長套筒(87)、勵磁外殼(811)以及環形擋板(81)形成封閉的環形柱腔，長套筒(87)與中心軸(10)以軸承同軸裝配，利用變速機構(9)的轉動輸出驅動所述長套筒(87)發生轉動；在所述環形柱腔內，在長套筒(87)的外圓周面上沿軸向間隔設置慣性質量盤(82)，所述慣性質量盤(82)隨長套筒(87)發生轉動；在所述勵磁外殼(811)的內周面上沿軸向間隔設置固定盤(83)，使得在環形柱腔的縱切面上，慣性質量盤(82)和固定盤(83)一一間隔呈叉指結構，指間間隙為充有磁流變液(810)的磁流變液通道；各電磁線圈(84)位于由勵磁外殼(811)、固定盤(83)及其定位擋圈(85)形成的環形腔內；各電磁線圈(84)與各慣性質量盤(82)在軸向位置上一一對應；相鄰的電磁線圈其繞組繞線方向相反；剪切模式下，磁流變液對慣性質量盤(82)的轉動產生阻尼力，控制電磁線圈(84)的工作電流實現對阻尼力的調節；

所述變速機構(9)采用行星齒輪機構，所述行星齒輪機構中的行星架在右側凸伸，并與中心軸(10)固定裝配構成主動件，太陽輪與長套筒(87)的右端固定裝配構成從動件，齒圈與勵磁外殼(811)同軸且固定裝配；

所述發電機構(6)設置為他勵式發電機，包括轉子總成、定子總成、整流器(69)和端蓋(63)；所述轉子總成由轉子軸(64)、爪極(65)、磁場繞組(66)、磁軛(67)和集電環(68)組成；所述爪極(65)是在圓盤的邊緣均布六個鳥嘴形磁極的結構，兩塊爪極(65)上的磁極沿圓周方向交錯排布；轉子軸(64)上壓裝兩塊爪極(65)，在爪極(65)的空腔內設置磁場繞組(66)和磁軛(67)；所述集電環(68)是兩個相互絕緣的銅環，集電環(68)壓裝在轉子軸(64)上并與轉子軸(64)絕緣，兩個銅環分別與磁場繞組(66)的兩端相連接；所述定子總成由定子鐵芯(61)和定子繞組(62)組成，定子鐵芯(61)由內圈帶槽的硅鋼片疊成，形成鐵芯槽，定子繞組(62)設置在鐵芯槽中，定子繞組為三相繞組；所述整流器(69)是由硅整流二極管組成的三相全波橋式整流電路，利用所述整流器(69)將定子總成輸出的三相交流電整流為直流輸出；

所述整流機構(7)為機械式整流結構，位于長套筒(87)與轉子軸(64)之間的軸向位置上，利用整流機構(7)使慣性質量調節機構(8)和中心軸(10)的雙向旋轉轉換為發電機構轉子總成的單向旋轉。

2.一種權利要求1所述的基于可調慣性質量的汽車橫向穩定桿的控制方法，其特征是：對于所述發電機構(6)的輸出電能進行檢測和處理獲得發電機構輸出信號，并傳送至阻尼力控制電路；對于所述阻尼器(1)的扭轉角和阻尼力進行檢測和處理獲得阻尼器輸出信號，并傳送至阻尼力控制電路；由所述阻尼力控制電路根據所述發電機構輸出信號和阻尼器輸出信號輸出阻尼力控制信號，并通過電流控制器向所述慣性質量調節機構(8)輸出電流驅動信號，調整電流驅動信號以調整所述慣性質量調節機構(8)中電磁線圈(84)產生的磁場強度，進而改變磁流變液的屬性，實現阻尼器輸出阻尼力半主動調節。

3.根據權利要求2所述的基于可調慣性質量的汽車橫向穩定桿的控制方法，其特征是：在所述阻尼器(1)投入工作的起始階段，發電機(6)處于起動過程，由外部電源為磁場繞組(66)供電，整流機構(7)帶動轉子軸(64)發生轉動，使發電機構(6)得以發電；在轉子軸(64)的轉速達到設定值時，發電機構(6)的輸出電能經整流器(69)整流后為儲能裝置充電或通過開關控制電路直接為磁場繞組(66)供電，從而減少或去除外部電源輸入。