CN113335010B - 一种基于扭力梁悬架的轴距控制装置和轴距控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于扭力梁悬架的轴距控制装置和轴距控制方法，属于汽车底盘***技术领域。该轴距控制装置包括调节装置、扭力梁支架、驱动组件和电子控制组件。调节装置包括连接支架和传动装置，连接支架用于与车辆的车身固定连接。扭力梁支架用于与纵梁的另一端固定连接，扭力梁支架通过传动装置与连接支架连接。驱动组件设置于连接支架上，能够驱动扭力梁支架在车辆的长度方向上移动。电子控制组件包括传感器和电子控制单元，传感器用于检测纵梁的离地高度，电子控制单元能够根据纵梁的离地高度控制驱动组件驱动扭力梁支架在车辆的长度方向上移动。该轴距控制装置能够对车辆轴距的动态调校和控制，提高车辆的驾驶舒适性和安全性。

Description

一种基于扭力梁悬架的轴距控制装置和轴距控制方法
技术领域
本发明涉及汽车底盘***技术领域，特别涉及一种基于扭力梁悬架的轴距控制装置和轴距控制方法。
背景技术
扭力梁悬架是入门级的国产汽车和合资车最常用的后悬架结构，这种悬架的主要优点有两点：第一制造成本很低，第二扭力梁悬架的承载能力比较强，通过一根有一定扭矩能力的硬梁作为承载，可以在车辆行驶中的动态状态下保证承载力与结构稳定性。后扭力梁悬架的纵梁前点通常与车身固定连接，在车辆运动姿态改变时由于其结构特性限制导致梁体本身呈弧形运动，会给轮胎带来多余的水平向位移导致整车轴距的变化，从而影响车辆的性能。
在相关技术中，车辆通常在进行定期维修保养时，通过轴距测试装置对车辆的轴距进行测试和校正。通过将车辆停靠并固定在具有多个支撑座的台架上，利用液压缸和电动液压杆实时改变两个支撑座之间的间距。当两个支撑座之间的间距被逐渐拉开时，通过螺纹杆改变轴距杆的长度，实现对车辆轴距的调整。
相关技术中的轴距调节方法需要驾驶者定期前往4S店等维修机构进行，而在车辆正常行驶时无法及时进行调校。若在驾驶员正常驾驶时整车轴距发生一定的变化，在影响车辆的性能的同时会降低车辆的驾驶舒适性和安全性。
发明内容
本发明实施例提供了一种基于扭力梁悬架的轴距控制装置和轴距控制方法，能够通过对扭力梁悬架的位置进行实时调整，实现对车辆轴距的动态调校和控制，提高车辆的驾驶舒适性和安全性。所述技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种基于扭力梁悬架的轴距控制装置，包括：
调节装置，包括连接支架和传动装置，所述连接支架用于与车辆的车身固定连接，所述传动装置与所述纵梁的另一端固定连接；
驱动组件，设置于所述连接支架上，所述驱动组件被配置为与所述传动装置传动连接，以驱动所述纵梁在所述车辆的长度方向上移动；
电子控制组件，包括传感器和电子控制单元，所述传感器用于安装在所述纵梁上，以检测所述纵梁的离地高度，所述电子控制单元与所述传感器和所述驱动组件电连接，所述电子控制单元被配置为能够根据所述纵梁的离地高度控制所述驱动组件驱动所述纵梁在所述车辆的长度方向上移动。
可选地，所述传动装置包括齿条和齿轮，所述齿条可滑动地安装在所述连接支架上且沿所述车辆的长度方向布置，所述齿轮与所述驱动组件传动连接，且与所述齿条相啮合。
可选地，所述连接支架包括间隔设置的第一侧壁和第二侧壁，所述齿条位于所述第一侧壁和所述第二侧壁之间，所述第一侧壁上具有沿所述车辆的长度方向布置的滑槽，所述齿条在长度方向上的一侧边具有与所述滑槽相匹配的第一限位凸起，所述第一限位凸起插装在所述滑槽中。
可选地，所述驱动组件包括电动机和输入轴，所述电动机与电子控制单元电连接，所述电动机设置在所述第二侧壁上且与所述齿条位于所述第二侧壁的相对两侧，所述第二侧壁上具有限位孔，所述输入轴可转动地插接在所述限位孔中，所述输入轴的一端与所述电动机传动连接，所述输入轴的另一端与所述齿轮同轴连接。
可选地，所述输入轴的另一端与所述齿轮通过花键配合。
可选地，所述轴距控制装置还包括转动轴承，所述转动轴承安装在所述限位孔中，所述转动轴承的外圈与所述限位孔的孔壁固定连接，所述转动轴承的内圈与所述输入轴固定连接。
可选地，所述第二侧壁上具有安装支架，所述电动机与所述安装支架可拆卸连接。
可选地，所述轴距控制装置还包括扭力梁支架，所述扭力梁支架用于与所述纵梁的另一端固定连接，所述扭力梁支架通过所述传动装置与所述连接支架连接，所述第一侧壁和所述第二侧壁的至少一个上具有沿所述车辆的长度方向布置的条形限位槽，所述扭力梁支架上具有与所述条形限位槽相匹配的第二限位凸起，所述第二限位凸起插装在所述条形限位槽中。
可选地，所述连接支架和所述扭力梁支架为钢制结构件。
第二方面，本发明实施例还提供了一种轴距控制方法，采用如前述第一方面所述的基于扭力梁悬架的轴距控制装置实现，该方法包括：
获取所述扭力梁悬架的所述纵梁的离地高度；
基于所述纵梁的离地高度获取所述横梁在所述车身的长度方向上的位移变化量；
基于所述位移变化量控制所述驱动组件驱动所述纵梁在所述车辆的长度方向上移动，以对所述车辆的轴距进行调整。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
利用连接支架与车辆的车身固定连接，同时利用传动装置与扭力梁悬架的纵梁的另一端固定连接。在车辆行驶的过程中，该轴距控制装置利用安装在纵梁上的传感器对纵梁的离地高度，也即是扭力梁悬架的横梁的梁体的离地间隙进行实时监测。当车辆运动姿态改变，由于其结构特性限制导致横梁的梁体本身呈弧形运动，从而给轮胎带来多余的水平向位移导致整车轴距的变化时。与轮胎的轮毂相连接的纵梁也会发生偏移，最终表现为扭力梁悬架整体在车辆的长度方向上发生位移，相应地，纵梁的离地高度也会跟随扭力梁悬架的位移而发生改变。当传感器检测到纵梁的离地高度发生变化后，车辆的电子控制单元接收到传感器的检测信号并通过三角函数将离地高度的变化量转化为车辆的长度方向上的位移量，并最终向驱动组件发出控制信号，控制驱动组件通过传动装置推动纵梁和整个扭力梁悬架沿位移变化方向相反的方向移动，以弥补扭力梁悬架由于自身结构限制带来的轴距变化，实现对车辆轴距的动态调校和控制，提高车辆的驾驶舒适性和安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种基于扭力梁悬架的轴距控制装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种调节装置和驱动组件的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种调节装置和驱动组件的局部结构剖视图；
图4是本发明实施例提供的一种基于扭力梁悬架的轴距控制装置的控制结构框图；
图5是本发明实施例提供的一种轴距控制方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
在相关技术中，车辆通常在进行定期维修保养时，通过轴距测试装置对车辆的轴距进行测试和校正。通过将车辆停靠并固定在具有多个支撑座的台架上，利用液压缸和电动液压杆实时改变两个支撑座之间的间距。当两个支撑座之间的间距被逐渐拉开时，通过螺纹杆改变轴距杆的长度，实现对车辆轴距的调整。
相关技术中的轴距调节方法需要驾驶者定期前往4S店等维修机构进行，而在车辆正常行驶时无法及时进行调校。若在驾驶员正常驾驶时整车轴距发生一定的变化，在影响车辆的性能的同时会降低车辆的驾驶舒适性和安全性。
图1是本发明实施例提供的一种基于扭力梁悬架的轴距控制装置的结构示意图。图2是本发明实施例提供的一种调节装置和驱动组件的结构示意图。图3是本发明实施例提供的一种调节装置和驱动组件的局部结构剖视图。图4是本发明实施例提供的一种基于扭力梁悬架的轴距控制装置的控制结构框图。如图1至图4所示，示例性地，本发明所提供的轴距控制装置所适用于的扭力梁悬架m扭力梁悬架m包括横梁m1和连接在横梁m1两侧的纵梁m2，纵梁m2的一端用于与车轮轮毂连接。通过实践，本发明人提供了一种轴距控制装置，包括调节装置1、扭力梁支架2、驱动组件3和电子控制组件4。
其中，调节装置1包括连接支架11和传动装置12，连接支架11用于与车辆的车身固定连接。扭力梁支架2用于与纵梁m2的另一端固定连接，扭力梁支架2通过传动装置12与连接支架11连接。驱动组件3设置于连接支架11上，驱动组件3被配置为与传动装置12传动连接，以驱动扭力梁支架2在车辆的长度方向上移动。电子控制组件4包括传感器41和电子控制单元42。传感器41用于安装在纵梁m2上，以检测纵梁m2的离地高度。电子控制单元42与传感器41和驱动组件3电连接，电子控制单元42被配置为能够根据纵梁m2的离地高度控制驱动组件3驱动扭力梁支架2在车辆的长度方向上移动。
在本发明实施例中，该轴距控制装置利用连接支架11与车辆的车身固定连接，同时利用扭力梁支架2与扭力梁悬架m的纵梁m2的另一端固定连接。在车辆行驶的过程中，该轴距控制装置利用安装在纵梁m2上的传感器41对纵梁m2的离地高度，也即是扭力梁悬架m的横梁m1的梁体的离地间隙进行实时监测。当车辆运动姿态改变，由于其结构特性限制导致横梁m1的梁体本身呈弧形运动，从而给轮胎带来多余的水平向位移导致整车轴距的变化时。与轮胎的轮毂相连接的纵梁m2也会发生偏移，最终表现为扭力梁悬架m整体在车辆的长度方向上发生位移，相应地，纵梁m2的离地高度也会跟随扭力梁悬架m的位移而发生改变。当传感器41检测到纵梁m2的离地高度发生变化后，车辆的电子控制单元42接收到传感器41的检测信号并通过三角函数将离地高度的变化量转化为车辆的长度方向上的位移量，并最终向驱动组件3发出控制信号，控制驱动组件3通过传动装置12驱动扭力梁支架2推动纵梁m2和整个扭力梁悬架m沿位移变化方向相反的方向移动，以弥补扭力梁悬架m由于自身结构限制带来的轴距变化，实现对车辆轴距的动态调校和控制，提高车辆的驾驶舒适性和安全性。
需要说明的是，在本发明实施例中，也可以不设置扭力梁支架2，直接将传动装置12与纵梁m2的另一端连接，只要能实现对纵梁m2的推动以带动整个扭力梁悬架m移动即可，本发明实施例对此不做限定。
示例性地，在本发明实施例中，连接支架11与车辆的车身通过焊接连接。
可选地，传动装置12包括齿条121和齿轮122，齿条121可滑动地安装在连接支架11上且沿车辆的长度方向布置，齿轮122与驱动组件3传动连接，且与齿条121相啮合。示例性地，在本发明实施例中，当驱动组件3接收到电子控制单元42的控制信号后，即驱动与其连接的齿轮122旋转。齿轮122的旋转随即带动与其啮合的齿条121沿车辆的长度方向滑动，进而驱动扭力梁支架2推动纵梁m2和整个扭力梁悬架m移动。采用齿轮传动连接的方式驱动扭力梁支架2移动，传动比精确，传动效率高，能够提高轴距控制装置的运行稳定性。
可选地，连接支架11包括间隔设置的第一侧壁111和第二侧壁112，齿条121位于第一侧壁111和第二侧壁112之间，第一侧壁111上具有沿车辆的长度方向布置的滑槽1111，齿条121在长度方向上的一侧边具有与滑槽1111相匹配的第一限位凸起1211，第一限位凸起1211插装在滑槽1111中。示例性地，当车辆行驶时不可避免的会发生振动，可能造成齿条121在沿车辆的长度方向滑动时发生偏移进而导致对轴距的控制精度降低。在本发明实施例中，通过在连接支架11的第一侧壁111上设置沿车辆的长度方向布置的滑槽1111，并在齿条121的一侧边设置配合插装在滑槽1111中的第一限位凸起1211。在齿条121滑动的过程中，滑槽1111的槽壁可以在竖直方向上对第一限位凸起1211进行限位导向，进而防止齿条121因振动而在竖直方向上发生抖动和偏移，进一步提高了轴距控制装置的运行稳定性。
可选地，驱动组件3包括电动机31和输入轴32，电动机31与电子控制单元42电连接，电动机31设置在第二侧壁112上且与齿条121位于第二侧壁112的相对两侧，第二侧壁112上具有限位孔1121，输入轴32可转动地插接在限位孔1121中，输入轴32的一端与电动机31传动连接，输入轴32的另一端与齿轮122同轴连接。示例性地，在本发明实施例中，在电动机31接收到电子控制单元42的控制信号后，电动机31的输出端即驱动输入轴32转动，进而带动连接在输入轴32另一端的齿轮122旋转。而限位孔1121与输入轴32转动配合，限位孔1121的孔壁可以对输入轴32进行限位，防止输入轴32因车辆的振动而发生抖动，保证齿轮122可以稳定地与齿条121啮合传动，进一步提高了轴距控制装置的运行稳定性。
可选地，输入轴32的另一端与齿轮122通过花键配合。示例性地，在本发明实施例中，齿轮122的内圈具有内花键，而输入轴32的另一端具有外花键，在对驱动组件3进行装配时，通过将齿轮122的内花键与输入轴32的外花键对齐，即可将齿轮122套接装配在输入轴32上。利用内花键与外花键的齿之间的啮合，提高齿轮122与输入轴32配合的总接触面积，进而使齿轮122能够承受更大的载荷，同时对中性好，安装精度高，能够进一步提高轴距控制装置的运行稳定性。
可选地，轴距控制装置还包括转动轴承5，转动轴承5安装在限位孔1121中，转动轴承5的外圈与限位孔1121的孔壁固定连接，转动轴承5的内圈与输入轴32固定连接。示例性地，在本发明实施例中，通过在限位孔1121中设置转动轴承5，利用转动轴承5对输入轴32进行支撑，可以避免输入轴32在转动时直接与限位孔1121的孔壁接触，降低转动过程中的摩擦系数，提高转动精度，进一步提高轴距控制装置的运行稳定性和使用寿命。
可选地，第二侧壁112上具有安装支架1122，电动机31与安装支架1122可拆卸连接。示例性地，在本发明实施例中，电动机31通过螺栓固定安装在位于第二侧壁112上的安装支架1122上。结构简单，拆装方便，车主可以在电动机31长时间使用后进行快捷维护和更换，而无需将整个轴距控制装置进行拆装和更换，提高了轴距控制装置的实用性。
可选地，第一侧壁111和第二侧壁112的至少一个上具有沿车辆的长度方向布置的条形限位槽113，扭力梁支架2上具有与条形限位槽113相匹配的第二限位凸起21，第二限位凸起21插装在条形限位槽113中。示例性地，在本发明实施例中，第一侧壁111和第二侧壁112上均设置有沿车辆的长度方向布置的条形限位槽113。相应的，扭力梁支架2的两端也分别设置有一第二限位凸起21且分别插装在第一侧壁111和第二侧壁112上的条形限位槽113中。扭力梁支架2在齿条121的带动下移动时，位于两侧的条形限位槽113可以对其移动路径进行限位导向，避免扭力梁支架2因车辆行驶等原因产生的振动而发生抖动和偏移，进一步提高了轴距控制装置的运行稳定性。
可选地，连接支架11和扭力梁支架2为钢制结构件。示例性地，在本发明实施例中，钢制结构件具有良好的韧性、耐热性，材质均匀，机械强度高。采用钢制的连接支架11和扭力梁支架2，可以有效提高轴距控制装置的使用寿命。同时，钢的塑性好，加工方便，制造周期短，能够降低加工成本。
图5是本发明实施例提供的一种轴距控制方法的流程图。如图5所示，本发明还提供了一种轴距控制方法，该轴距控制方法采用如图1至图4所示的基于扭力梁悬架的轴距控制装置实现，该轴距控制方法包括：
S51，获取扭力梁悬架的纵梁m2的离地高度。
在本步骤中，在车辆行驶的过程中，该轴距控制装置利用安装在纵梁m2上的传感器41对纵梁m2的离地高度，也即是扭力梁悬架m的横梁m1的梁体的离地间隙进行实时监测。
S52，基于纵梁m2的离地高度获取横梁m1在车身的长度方向上的位移变化量。
在本步骤中，当传感器41检测到纵梁m2的离地高度发生变化后，车辆的电子控制单元42接收到传感器41的检测信号并通过三角函数将离地高度的变化量转化为横梁m1在车辆的长度方向上的位移量。
S53，基于位移变化量控制驱动组件3驱动纵梁m2在车辆的长度方向上移动，以对车辆的轴距进行调整。
在本步骤中，电子控制单元42基于横梁m1在车辆的长度方向上的位移量向驱动组件3发出控制信号，控制驱动组件3通过传动装置12驱动扭力梁支架2推动纵梁m2和整个扭力梁悬架m沿位移变化方向相反的方向移动，以弥补扭力梁悬架m由于自身结构限制带来的轴距变化。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则所述相对位置关系也可能相应地改变。
以上所述仅为本发明的可选实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于扭力梁悬架的轴距控制装置，所述扭力梁悬架(m)包括横梁(m1)和连接在所述横梁(m1)两侧的纵梁(m2)，所述纵梁(m2)的一端用于与车轮轮毂连接，其特征在于，包括：
调节装置(1)，包括连接支架(11)和传动装置(12)，所述连接支架(11)用于与车辆的车身固定连接，所述传动装置(12)与所述纵梁(m2)的另一端固定连接；
驱动组件(3)，设置于所述连接支架(11)上，所述驱动组件(3)被配置为与所述传动装置(12)传动连接，以驱动所述纵梁(m2)在所述车辆的长度方向上移动；
电子控制组件(4)，包括传感器(41)和电子控制单元(42)，所述传感器(41)用于安装在所述纵梁(m2)上，以检测所述纵梁(m2)的离地高度，所述电子控制单元(42)与所述传感器(41)和所述驱动组件(3)电连接，所述电子控制单元(42)被配置为能够根据所述纵梁(m2)的离地高度控制所述驱动组件(3)驱动所述纵梁(m2)在所述车辆的长度方向上移动。
2.根据权利要求1所述的基于扭力梁悬架的轴距控制装置，其特征在于，所述传动装置(12)包括齿条(121)和齿轮(122)，所述齿条(121)可滑动地安装在所述连接支架(11)上且沿所述车辆的长度方向布置，所述齿轮(122)与所述驱动组件(3)传动连接，且与所述齿条(121)相啮合。
3.根据权利要求2所述的基于扭力梁悬架的轴距控制装置，其特征在于，所述连接支架(11)包括间隔设置的第一侧壁(111)和第二侧壁(112)，所述齿条(121)位于所述第一侧壁(111)和所述第二侧壁(112)之间，所述第一侧壁(111)上具有沿所述车辆的长度方向布置的滑槽(1111)，所述齿条(121)在长度方向上的一侧边具有与所述滑槽(1111)相匹配的第一限位凸起(1211)，所述第一限位凸起(1211)插装在所述滑槽(1111)中。
4.根据权利要求3所述的基于扭力梁悬架的轴距控制装置，其特征在于，所述驱动组件(3)包括电动机(31)和输入轴(32)，所述电动机(31)与电子控制单元(42)电连接，所述电动机(31)设置在所述第二侧壁(112)上且与所述齿条(121)位于所述第二侧壁(112)的相对两侧，所述第二侧壁(112)上具有限位孔(1121)，所述输入轴(32)可转动地插接在所述限位孔(1121)中，所述输入轴(32)的一端与所述电动机(31)传动连接，所述输入轴(32)的另一端与所述齿轮(122)同轴连接。
5.根据权利要求4所述的基于扭力梁悬架的轴距控制装置，其特征在于，所述输入轴(32)的另一端与所述齿轮(122)通过花键配合。
6.根据权利要求4所述的基于扭力梁悬架的轴距控制装置，其特征在于，所述轴距控制装置还包括转动轴承(5)，所述转动轴承(5)安装在所述限位孔(1121)中，所述转动轴承(5)的外圈与所述限位孔(1121)的孔壁固定连接，所述转动轴承(5)的内圈与所述输入轴(32)固定连接。
7.根据权利要求4所述的基于扭力梁悬架的轴距控制装置，其特征在于，所述第二侧壁(112)上具有安装支架(1122)，所述电动机(31)与所述安装支架(1122)可拆卸连接。
8.根据权利要求3所述的基于扭力梁悬架的轴距控制装置，其特征在于，所述轴距控制装置还包括扭力梁支架(2)，所述扭力梁支架(2)用于与所述纵梁(m2)的另一端固定连接，所述扭力梁支架(2)通过所述传动装置(12)与所述连接支架(11)连接，所述第一侧壁(111)和所述第二侧壁(112)的至少一个上具有沿所述车辆的长度方向布置的条形限位槽(113)，所述扭力梁支架(2)上具有与所述条形限位槽(113)相匹配的第二限位凸起(21)，所述第二限位凸起(21)插装在所述条形限位槽(113)中。
9.根据权利要求1至8任一项所述的基于扭力梁悬架的轴距控制装置，其特征在于，所述连接支架(11)和扭力梁支架(2)为钢制结构件。
10.一种轴距控制方法，其特征在于，所述轴距控制方法采用如权利要求1至9任一项所述的基于扭力梁悬架的轴距控制装置实现，所述轴距控制方法包括：
获取所述扭力梁悬架的所述纵梁(m2)的离地高度；
基于所述纵梁(m2)的离地高度获取所述横梁(m1)在所述车身的长度方向上的位移变化量；
基于所述位移变化量控制所述驱动组件(3)驱动所述纵梁(m2)在所述车辆的长度方向上移动，以对所述车辆的轴距进行调整。
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