一种电动汽车分布式驱动稳定装置的设计*

陈 斗，李翔晟

（1.湖南铁路科技职业技术学院，湖南 株洲412006；2.中南林业科技大学，湖南 长沙410004）

1 设计背景分析

汽车稳定器是用于对汽车行驶平顺性进行增强的装置，能够缓解汽车行驶时路面带来的冲击，迅速吸收颠簸时产生的振动，防止车身侧倾过大，并及时使车辆恢复到正常行驶状态。但在现有设计中，由于汽车稳定器工作时长期暴露在外部，导致伸缩杆表面容易附着泥沙，造成伸缩杆将泥沙带入气缸内的情况发生，从而对汽车稳定器的有效运行及性能造成不利影响[1-2]。针对上述问题，设计了一种自清洁式电动汽车分布式驱动稳定装置。

2 结构组成及设计内容

自清洁式电动汽车分布式驱动稳定装置的结构包括稳定器、气缸、清洁装置、伸缩杆、下支座、气室、连接管和上支座，气缸固定于稳定器的下端位置，清洁装置与气缸嵌固连接，伸缩杆与气缸过渡配合，下支座与伸缩杆嵌固连接，气室与连接管连接，连接管与气缸嵌固连接，上支座固定于稳定器的上端位置，见图1[3]。

清洁装置主要由驱动装置、固定环、螺纹升降杆和清洁环组成。驱动装置设有2个，分别与螺纹升降杆连接；固定环与气缸嵌固连接；螺纹升降杆设有2个，分别与固定环螺纹连接；清洁环与螺纹升降杆连接。清洁装置正视结构示意图见图2。

图2 清洁装置正视结构示意图

清洁环主要由外框、转动环、推动卡块、环形支架、推动杆和清洁块组成。外框与螺纹伸缩杆相连接，活动环与外框通过活动卡卡合，活动环上设有推动卡块，环形支架与转动环连接，推动杆设有16个且与环形支架活动卡卡合，清洁块设有16个且与推动杆嵌固连接。清洁环俯视结构示意图见第76页图3。

图3 清洁环俯视结构示意图

1—稳定器；2—气缸；3—清洁装置；4—伸缩杆；5—下支座；6—气室；7—连接管；8—上支座

其中，环形支架上设有滑动槽，推动杆上相应地设有伸缩弹簧。清洁块主要由清洁海绵、推动块、滑动块组成。清洁海绵与推动块采用嵌固方式连接，推动块与滑动块相连接，滑动块设有2个且与滑动槽间隙配合。推动卡块与推动杆连接时，清洁海绵与伸缩杆的表面贴合。清洁环局部俯视结构示意图见图4。

图4 清洁环局部俯视结构示意图

3 工作原理及设计分析

通过使用人员将稳定器安装于汽车上进行使用。汽车在行驶过程中通过稳定装置伸缩杆与气缸的配合，利用气阻吸收由路面带来的冲击，并根据车辆姿态的变化调节气阻起到稳定作用。为了保持稳定器的良好工作状态，通过清洁装置对伸缩杆上的泥沙进行清理，使其保持良好的动态响应性。整个清洁过程主要是通过清洁装置上的转动环与推动卡块的配合，从而使推动杆带动清洁块伸出，使清洁块上的清洁海绵与伸缩杆的表面贴合，再由驱动装置带动螺纹升降杆进行升降，进而带动清洁环进行升降，从而使清洁环上的清洁海绵对伸缩杆的表面进行贴合清理，避免了将附着在伸缩杆表面的泥沙带入气缸内的情况发生，从而消除对稳定器的运行及工作完成造成的影响。以上各技术特征可以根据汽车行驶情况的变化进行任意的组合[4]。

为了防止活塞偏转，利用一偏转连杆结构将悬架阻尼器分别固定在气缸支撑靴两端；通过调节下调节杆，可以调节预紧弹簧的压缩量，从而调节弹簧的预紧力；通过两个防偏转支撑靴，使支撑靴在一个方向上移动，并通过支撑靴两端弹簧的相互作用抵消支撑靴受到的周向不均匀的载荷，即对支撑靴的周向增加约束[5]。

4 设计特色与创新点

与现有技术相比，本设计具有如下特点。

1）该装置结构简单、安装方便，不影响原有悬架附近的结构布置，也不需要对原有悬架进行改造，不影响悬架性能；具有自清洁及在长时间工作磨损后进行补偿调整修复的功能，能提高装置的灵敏性和有效性，同时增加了安全性。

2）通过伸缩杆与气缸的配合，能够缓解汽车行驶时路面带来的冲击；通过清洁装置能够对伸缩杆上的泥沙进行清理，避免了将附着在伸缩杆表面的泥沙带入气缸的情况，进而避免对汽车稳定器的运行造成不利影响。

3）将分布式驱动电动汽车系统进行拆分，对稳定装置进行模块化设计，可有效解决驱动耦合问题，在满足驾驶员行驶期望的基础上达到提升车辆稳定性的目的。

4）对车辆质心侧偏角观测影响较大的车辆状态为侧向和纵向加速度偏移量。实车条件下加速度通常存在一定的偏移，该装置能对侧向和纵向加速度的偏移量起到一定补偿作用，有利于提升质心侧偏角观测精度，提高操纵稳定性和控制精度。

5）该装置可使后轮侧偏角不进入设定的下降区域且不超过控制鞍点位置，此情形下即使后轮侧偏角进入下降区域车辆也会保持稳定；在制动转向复合工况下，该装置可以调节车轮垂向载荷大小，减小侧向承载能力，使车辆状态不容易进入不稳定区域，从而避免车辆操纵失稳工况的发生。