CN103603912A - 压电驱动式阻尼连续可调减振器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压电驱动式阻尼连续可调减振器，包括油封件、活塞杆、活塞组件、缸筒和压缩阀体，油封件插装在缸筒上，压缩阀体安装在油封件的底端，活塞组件安装在活塞杆的底部并且位于油封件内，还包括隔油阀片和压电式阻尼调节器，隔油阀片安装在缸筒的内壁与油封件的外壁之间以便将油封件和缸筒之间的减震油分隔为上腔和下腔两部分，压电式阻尼调节器分别连通上腔和下腔以便用于调节上腔和下腔之间的减震油的流通量，油封件上开有回流孔，回流孔的一侧连通油封件内活塞组件与油封件的顶部围成的减震油腔，另一侧与上腔连通。本发明能够实现对减振器的压缩行程和拉伸行程分别进行阻尼调节，并且能够提高减振器的响应时间，提高汽车行驶的平顺性。
Description
技术领域
本发明涉及一种压电驱动式阻尼连续可调减振器，属于车辆部件技术领域。
背景技术
目前，主动/半主动电控悬架的执行装置（包括可变刚度的弹簧和可变阻尼的减振器）是决定悬架刚度和阻尼的可调范围、***可靠性和性能稳定性的关键部件，因此，也是电控悬架***的重点研究对象。捷克共和国BRANO 有限公司研发了气压控制的可调阻尼减振器并进行了实车应用；韩国的Choon-Tae Lee对具有“软”、“硬”两种阻尼状态的行程感应式减振器（DSSA，Displacement-Sensitive Shock Absorber）进行了深入研究；德国ZF集团所属的萨克斯（SACHS）公司开发的CDC（Continuous Damping Control）阻尼连续可变减振器，在减振器中安装了电磁调控正比例阀，控制液压阻尼阀系的流量，可在短时间内实现对减振器阻尼力的调节；目前正在量产的奔驰轿车，主要采用的减振器，即采用2组电磁阀控制的4种阻尼调节模式，实现拉伸行程和压缩行程阻尼分别调节的独特技术。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种压电驱动式阻尼连续可调减振器，它能够实现对减振器的压缩行程和拉伸行程分别进行阻尼调节，并且能够提高减振器的响应时间，提高汽车行驶的平顺性。
本发明解决上述技术问题采取的技术方案是：一种压电驱动式阻尼连续可调减振器，包括油封件、活塞杆、活塞组件、缸筒和压缩阀体，油封件插装在缸筒上，压缩阀体安装在油封件的底端，活塞组件安装在活塞杆的底部并且位于油封件内，其特征在于：还包括隔油阀片和压电式阻尼调节器，隔油阀片安装在缸筒的内壁与油封件的外壁之间以便将油封件和缸筒之间的减震油分隔为上腔和下腔两部分，压电式阻尼调节器分别连通上腔和下腔以便用于调节上腔和下腔之间的减震油的流通量，所述的油封件上开有回流孔，回流孔的一侧连通油封件内活塞组件与油封件的顶部围成的减震油腔，另一侧与上腔连通。
进一步提供了一种结构的压电式阻尼调节器，该压电式阻尼调节器包括阀体、回位弹簧、阀芯、位移放大机构和当通电时其产生在阀芯轴向方向上的机械变形从而形成该方向上的轴向推动力的压电元件，压电元件通过位移放大机构与阀芯活动连接，阀体内设置有与上腔连通的上腔油液口和与下腔连通的下腔油液口，阀芯可轴向移动地插装在阀体内并设置在上腔油液口与下腔油液口的连通部位以便调节上腔和下腔之间的减震油的流通量，回位弹簧的一端呈固定状，另一端与阀芯抵接以便提供阀芯与压电元件的轴向推动力成相反方向的推力。
进一步提供一种结构的压电元件，该压电元件具有电性插件和多组主要由压电陶瓷层以及分别形成在压电陶瓷层两侧的正电极层和负电极层构成的压电单元件，并且正电极层和负电极层分别依次电性连接后与电性插件连接。
进一步提供一种结构的位移放大机构，所述的位移放大机构包括至少两级位移放大单元，每级位移放大单元包括位移放大杠杆和凸点，位移放大杠杆的一端呈铰接状以便其自由端绕铰接处转动，所述的凸点设置在位移放大杠杆的自由端部上，并且该凸点与相邻的位移放大单元的位移放大杠杆上凸点和铰接处之间的部位相接触，所述的最末级的位移放大单元的位移放大杠杆上的凸点与阀芯相抵接，所述的压电元件的一侧抵接在第一级位移放大单元的位移放大杠杆上凸点和铰接处之间的部位上。
进一步限定了位移放大单元的个数以满足压电元件与阀芯之间位移放大的要求，位移放大单元为两个，所述的位移放大杠杆的呈铰接状的一端均铰接在阀体上。
进一步地，当活塞组件上下运动的时候，腔内液压油体积发生变化，为了平衡这种变化，所述的缸筒内的底部设置有浮动活塞组件，并且该浮动活塞组件位于压缩阀体的下方，并且浮动活塞组件的下侧为空气腔。
进一步为了对活塞杆的拉伸和压缩的位置限定一定的行程并缓冲一定的冲击，所述的活塞杆上在活塞组件的上方设置有限位器，该限位器包括限位弹簧、活动弹簧座和固定弹簧座，固定弹簧座固定套装在活塞杆的底部，活动弹簧座活动式地套装在活塞杆的顶部，限位弹簧的一端连接在固定弹簧座上，另一端连接在活动弹簧座上。
进一步为了更好地承受一定的冲击，并在承受冲击时保护活动弹簧座，所述的活动弹簧座的上部安装有挡圈。
采用了上述技术方案后，当压电元件通过电性插件通电也就是压电式阻尼调节器工作时，当施加不同的电压，其压电元件产生的变形量也不同，同时将压电元件产生的位移量通过位移放大机构传递给阀芯，使阀芯产生轴向移动，从而调节上腔和下腔之间减震油的流通量，从而对本减震器进行阻尼调节，当然在其拉伸过程和压缩过程中均能单独调节，这种压电式阻尼调节器具有极高的动态响应性能，其响应速度更优于电磁阀，能够提高减振器的响应时间，提高汽车行驶的平顺性，实现其“软”阻尼状态调节；当路况等驾驶条件较好时，压电式阻尼调节器的阀芯处于全闭位置，上腔和下腔不相同，在本减振器里仍设置了压缩阀体，该压缩阀体起到“硬”阻尼状态时的阻尼控制；由于于本减振器的活塞杆的存在，导致当活塞组件上下运动的时候，腔内液压油体积发生变化，为了平衡这种变化，在缸筒的下部设置了空气腔，空气腔与液压油间采用浮动活塞组件隔开。
附图说明
图1为本发明的压电驱动式阻尼连续可调减振器的结构示意图；
图2为本发明的压电式阻尼调节器的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，一种压电驱动式阻尼连续可调减振器，包括油封件2、活塞杆1、活塞组件8、缸筒6和压缩阀体10，油封件2插装在缸筒6上，压缩阀体10安装在油封件2的底端，压缩阀体10上设置有第一密封圈11，活塞组件8安装在活塞杆1的底部并且位于油封件2内，油封件2与活塞组件8之间通过第二密封圈28密封，还包括隔油阀片20和压电式阻尼调节器21，隔油阀片20安装在缸筒6的内壁与油封件2的外壁之间以便将油封件2和缸筒6之间的减震油分隔为上腔和下腔两部分，压电式阻尼调节器21分别连通上腔和下腔以便用于调节上腔和下腔之间的减震油的流通量，油封件2上开有回流孔19，回流孔19的一侧连通油封件2内活塞组件8与油封件2的顶部围成的减震油腔，另一侧与上腔连通。
如图2所示，压电式阻尼调节器21包括阀体22、回位弹簧14、阀芯15、位移放大机构和当通电时其产生在阀芯15轴向方向上的机械变形从而形成该方向上的轴向推动力的压电元件17，压电元件17通过位移放大机构与阀芯15活动连接，阀体22内设置有与上腔连通的上腔油液口22-1和与下腔连通的下腔油液口22-2，阀芯15可轴向移动地插装在阀体22内并设置在上腔油液口22-1与下腔油液口22-2的连通部位以便调节上腔和下腔之间的减震油的流通量，回位弹簧14的一端呈固定状，另一端与阀芯15抵接以便提供阀芯15与压电元件17的轴向推动力成相反方向的推力。
如图2所示，压电元件17具有电性插件18和多组主要由压电陶瓷层以及分别形成在压电陶瓷层两侧的正电极层17-1和负电极层17-2构成的压电单元件，并且正电极层17-1和负电极层17-2分别依次电性连接后与电性插件18连接。
如图2所示，位移放大机构包括至少两级位移放大单元，每级位移放大单元包括位移放大杠杆16和凸点23，位移放大杠杆16的一端呈铰接状以便其自由端绕铰接处转动，凸点23设置在位移放大杠杆16的自由端部上，并且该凸点23与相邻的位移放大单元的位移放大杠杆16上凸点23和铰接处之间的部位相接触，最末级的位移放大单元的位移放大杠杆16上的凸点23与阀芯15相抵接，压电元件17的一侧抵接在第一级位移放大单元的位移放大杠杆16上凸点23和铰接处之间的部位上。采用杠杆原理进行位移的放大。
如图2所示，位移放大单元为两个，位移放大杠杆16的呈铰接状的一端均铰接在阀体22上。
如图1所示，缸筒6内的底部设置有浮动活塞组件12，两者之间通过第三密封圈13密封，并且该浮动活塞组件12位于压缩阀体10的下方，并且浮动活塞组件12的下侧为空气腔12-1。由于于本减振器的活塞杆1的存在，导致当活塞组件8上下运动的时候，腔内液压油体积发生变化，为了平衡这种变化，在缸筒6的下部设置了空气腔12-1，空气腔12-1与液压油间采用浮动活塞组件12隔开。
如图1所示，活塞杆1上在活塞组件8的上方设置有限位器，该限位器包括限位弹簧5、活动弹簧座4和固定弹簧座7，固定弹簧座7固定套装在活塞杆1的底部，活动弹簧座4活动式地套装在活塞杆1的顶部，限位弹簧5的一端连接在固定弹簧座7上，另一端连接在活动弹簧座4上。
如图1所示，活动弹簧座4的上部安装有挡圈3。挡圈3可由橡胶材料制成。
本发明的工作原理如下：
当压电元件17通过电性插件18通电也就是压电式阻尼调节器21工作时，当施加不同的电压，其压电元件17产生的变形量也不同，同时将压电元件17产生的位移量通过位移放大机构传递给阀芯15，使阀芯15产生轴向移动，从而调节上腔和下腔之间减震油的流通量，从而对本减震器进行阻尼调节，当然在其拉伸过程和压缩过程中均能单独调节，这种压电式阻尼调节器具有极高的动态响应性能，其响应速度更优于电磁阀，能够提高减振器的响应时间，提高汽车行驶的平顺性，实现其“软”阻尼状态调节；当路况等驾驶条件较好时，压电式阻尼调节器21的阀芯15处于全闭位置，上腔和下腔不相通，在本减振器里仍设置了压缩阀体10，该压缩阀体10起到“硬”阻尼状态时的阻尼控制。
以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种压电驱动式阻尼连续可调减振器，包括油封件（2）、活塞杆（1）、活塞组件（8）、缸筒（6）和压缩阀体（10），油封件（2）插装在缸筒（6）上，压缩阀体（10）安装在油封件（2）的底端，活塞组件（8）安装在活塞杆（1）的底部并且位于油封件（2）内，其特征在于：还包括隔油阀片（20）和压电式阻尼调节器（21），隔油阀片（20）安装在缸筒（6）的内壁与油封件（2）的外壁之间以便将油封件（2）和缸筒（6）之间的减震油分隔为上腔和下腔两部分，压电式阻尼调节器（21）分别连通上腔和下腔以便用于调节上腔和下腔之间的减震油的流通量，所述的油封件（2）上开有回流孔（19），回流孔（19）的一侧连通油封件（2）内活塞组件（8）与油封件（2）的顶部围成的减震油腔，另一侧与上腔连通。
2.根据权利要求1所述的压电驱动式阻尼连续可调减振器，其特征在于：所述的压电式阻尼调节器（21）包括阀体（22）、回位弹簧（14）、阀芯（15）、位移放大机构和当通电时其产生在阀芯（15）轴向方向上的机械变形从而形成该方向上的轴向推动力的压电元件（17），压电元件（17）通过位移放大机构与阀芯（15）活动连接，阀体（22）内设置有与上腔连通的上腔油液口（22-1）和与下腔连通的下腔油液口（22-2），阀芯（15）可轴向移动地插装在阀体（22）内并设置在上腔油液口（22-1）与下腔油液口（22-2）的连通部位以便调节上腔和下腔之间的减震油的流通量，回位弹簧（14）的一端呈固定状，另一端与阀芯（15）抵接以便提供阀芯（15）与压电元件（17）的轴向推动力成相反方向的推力。
3.根据权利要求2所述的压电驱动式阻尼连续可调减振器，其特征在于：所述的压电元件（17）具有电性插件（18）和多组主要由压电陶瓷层以及分别形成在压电陶瓷层两侧的正电极层（17-1）和负电极层（17-2）构成的压电单元件，并且正电极层（17-1）和负电极层（17-2）分别依次电性连接后与电性插件（18）连接。
4.根据权利要求2所述的压电驱动式阻尼连续可调减振器，其特征在于：所述的位移放大机构包括至少两级位移放大单元，每级位移放大单元包括位移放大杠杆（16）和凸点（23），位移放大杠杆（16）的一端呈铰接状以便其自由端绕铰接处转动，所述的凸点（23）设置在位移放大杠杆（16）的自由端部上，并且该凸点（23）与相邻的位移放大单元的位移放大杠杆（16）上凸点（23）和铰接处之间的部位相接触，所述的最末级的位移放大单元的位移放大杠杆（16）上的凸点（23）与阀芯（15）相抵接，所述的压电元件（17）的一侧抵接在第一级位移放大单元的位移放大杠杆（16）上凸点（23）和铰接处之间的部位上。
5.根据权利要求4所述的压电驱动式阻尼连续可调减振器，其特征在于：所述的位移放大单元为两个，所述的位移放大杠杆（16）的呈铰接状的一端均铰接在阀体（22）上。
6.根据权利要求1或2所述的压电驱动式阻尼连续可调减振器，其特征在于：所述的缸筒（6）内的底部设置有浮动活塞组件（12），并且该浮动活塞组件（12）位于压缩阀体（10）的下方，并且浮动活塞组件（12）的下侧为空气腔（12-1）。
7.根据权利要求1或2所述的压电驱动式阻尼连续可调减振器，其特征在于：所述的活塞杆（1）上在活塞组件（8）的上方设置有限位器，该限位器包括限位弹簧（5）、活动弹簧座（4）和固定弹簧座（7），固定弹簧座（7）固定套装在活塞杆（1）的底部，活动弹簧座（4）活动式地套装在活塞杆（1）的顶部，限位弹簧（5）的一端连接在固定弹簧座（7）上，另一端连接在活动弹簧座（4）上。
8.根据权利要求7所述的压电驱动式阻尼连续可调减振器，其特征在于：所述的活动弹簧座（4）的上部安装有挡圈（3）。
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