一種電動汽車分布式驅動穩定裝置的設計*

陳 斗，李翔晟

（1.湖南鐵路科技職業技術學院，湖南 株洲412006；2.中南林業科技大學，湖南 長沙410004）

1 設計背景分析

汽車穩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，迅速吸收顛簸時產生的振動，防止車身側傾過大，并及時使車輛恢復到正常行駛狀態。但在現有設計中，由于汽車穩定器工作時長期暴露在外部，導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的情況發生，從而對汽車穩定器的有效運行及性能造成不利影響[1-2]。針對上述問題，設計了一種自清潔式電動汽車分布式驅動穩定裝置。

2 結構組成及設計內容

自清潔式電動汽車分布式驅動穩定裝置的結構包括穩定器、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，上支座固定于穩定器的上端位置，見圖1[3]。

清潔裝置主要由驅動裝置、固定環、螺紋升降桿和清潔環組成。驅動裝置設有2個，分別與螺紋升降桿連接；固定環與氣缸嵌固連接；螺紋升降桿設有2個，分別與固定環螺紋連接；清潔環與螺紋升降桿連接。清潔裝置正視結構示意圖見圖2。

圖2 清潔裝置正視結構示意圖

清潔環主要由外框、轉動環、推動卡塊、環形支架、推動桿和清潔塊組成。外框與螺紋伸縮桿相連接，活動環與外框通過活動卡卡合，活動環上設有推動卡塊，環形支架與轉動環連接，推動桿設有16個且與環形支架活動卡卡合，清潔塊設有16個且與推動桿嵌固連接。清潔環俯視結構示意圖見第76頁圖3。

圖3 清潔環俯視結構示意圖

1—穩定器；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，環形支架上設有滑動槽，推動桿上相應地設有伸縮彈簧。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。清潔環局部俯視結構示意圖見圖4。

圖4 清潔環局部俯視結構示意圖

3 工作原理及設計分析

通過使用人員將穩定器安裝于汽車上進行使用。汽車在行駛過程中通過穩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，并根據車輛姿態的變化調節氣阻起到穩定作用。為了保持穩定器的良好工作狀態，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響應性。整個清潔過程主要是通過清潔裝置上的轉動環與推動卡塊的配合，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，再由驅動裝置帶動螺紋升降桿進行升降，進而帶動清潔環進行升降，從而使清潔環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的情況發生，從而消除對穩定器的運行及工作完成造成的影響。以上各技術特征可以根據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，利用一偏轉連桿結構將懸架阻尼器分別固定在氣缸支撐靴兩端；通過調節下調節桿，可以調節預緊彈簧的壓縮量，從而調節彈簧的預緊力；通過兩個防偏轉支撐靴，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 設計特色與創新點

與現有技術相比，本設計具有如下特點。

1）該裝置結構簡單、安裝方便，不影響原有懸架附近的結構布置，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整修復的功能，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；通過清潔裝置能夠對伸縮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，進而避免對汽車穩定器的運行造成不利影響。

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

4）對車輛質心側偏角觀測影響較大的車輛狀態為側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，有利于提升質心側偏角觀測精度，提高操縱穩定性和控制精度。

5）該裝置可使后輪側偏角不進入設定的下降區域且不超過控制鞍點位置，此情形下即使后輪側偏角進入下降區域車輛也會保持穩定；在制動轉向復合工況下，該裝置可以調節車輪垂向載荷大小，減小側向承載能力，使車輛狀態不容易進入不穩定區域，從而避免車輛操縱失穩工況的發生。