CN104309438A - 一种多工况车辆悬架 - Google Patents

Abstract

本发明属于汽车悬架隔振领域，提供了一种多工况车辆悬架。将磁悬浮弹簧与磁流变液集成为一体，利用线圈永磁体与永磁体异名磁极间产生的吸引力支撑车身质量，改变线圈永磁体中的电流，改变异名磁极吸引力的大小，实现悬架刚度可控。通过控制励磁线圈电流，改变磁流变液周围磁感应强度，从而改变磁流变液粘度特性，实现悬架阻尼可控。根据汽车行驶的隔振需求，悬架可工作在“被动”、“半主动”、“主动”三种工况下。当工作在“被动”、阻尼可控“半主动”工况下，悬架可实现对振动能量的蓄能回收。本发明克服了被动悬架参数不可变、半主动悬架刚度可控难以实现的难题，同时避免了主动悬架耗能较大的问题，性能稳定，具有较高的应用价值。

Description

一种多工况车辆悬架

技术领域

本发明属于车辆悬架减振领域，具体涉及一种具有多种工况的车辆悬架。

背景技术

伴随着电子控制技术的发展，半主动悬架与主动悬架较好的解决了车辆乘坐舒适性与操纵稳定性之间的矛盾，使得车辆悬架的隔振性能得到较好的提升。目前，半主动悬架的实现主要采用变阻尼方案，中国专利201420009104.4公开了一种节流口式阻尼可调减振器，通过调节节流口面积改变减震器的阻尼力，由此获取较好的隔振性能。然而，对于半主动悬架来说，悬架的刚度可调却成为其性能提升的瓶颈问题。主动悬架则大多采用力的发生器对输出力进行控制，Bose公司开发的全主动悬架即通过采集车辆的不同行驶工况信息，调节力作动器的输出力大小，以此实现对路面不平度的有效缓冲与衰减。对于主动悬架，即便是在静态状态下，力发生器装置仍然需要消耗能量以支撑车身载荷，所消耗的能量较大，给现有的能源与环境提出较高的难题。面对各有利弊的车辆悬架结构，工程上迫切需要一种可以较好中和各种悬架形式优缺点的解决方案。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种多工况车辆主动悬架，既可以克服被动悬架参数不变及半主动悬架刚度可调难以实现的难题，同时可避免主动悬架能耗较大的问题。根据汽车的行驶工况需求，悬架可工作在“被动”、“半主动”与“主动”的不同工况下，综合性能较优。

本发明采取的技术方案是，将磁悬浮弹簧与磁流变液集成为一体，利用线圈永磁体与永磁体之间异名磁极的吸引力承载车身质量，起到磁悬浮刚度作用，改变线圈永磁体线圈中的电流即可实现磁悬浮弹簧的刚度可控。改变电磁活塞中励磁线圈的电流大小，改变磁流变液的粘度特性，实现阻尼可控。

一种多工况车辆悬架，包括上吊耳(1)、下吊耳(13)、工作缸筒(16)、储油缸筒(19)、活塞杆(20)、所述活塞杆(20)上设有、线圈通孔(3)和中心线圈通孔(6)，磁悬浮缸筒(21)，所述磁悬浮缸筒(21)内形成磁悬浮工作腔(4)；

所述磁悬浮缸筒(21)与储油缸筒(19)固定连接，所述储油缸筒(19)中设有工作缸筒(16)，且工作缸筒(16)与储油缸筒(19)下端固定连接，所述储油缸筒(19)下端与下吊耳(13)相铰接；所述工作缸筒(16)下端开设有通孔(14)；

所述上吊耳(1)与活塞杆(20)上端相铰接，所述活塞杆(20)穿过磁悬浮缸筒(21)、储油缸筒(19)和工作缸筒(16)，且活塞杆(20)下端位于工作缸筒(16)内；

一种多工况车辆悬架，还包括线圈永磁体(2)、励磁线圈(7)、永磁体(22)、磁流变液(10)、阻尼活塞(12)、电磁活塞(17)，所述线圈永磁体(2)固定在活塞杆(20)上且位于所述永磁体(22)的内侧；所述永磁体(22)固定设置在磁悬浮缸筒(21)缸壁内侧上；所述励磁线圈(7)安装在电磁活塞(17)上；所述电磁活塞(17)与活塞杆(20)下端相连接；所述阻尼活塞(12)位于工作缸筒(16)内；所述磁流变液(10)置于储油缸筒(19)和工作缸筒(16)中。

所述励磁线圈(7)经预紧螺母(9)安装在电磁活塞(17)上；

所述线圈永磁体(2)上均匀缠有密布第一线圈，所述第一线圈经由线圈通孔(3)和中心线圈通孔(6)与外端电路相连。当悬架工作在“被动”或阻尼可控“半主动”工况下，线圈永磁体(2)在磁场中切割磁感线使得线圈中产生感应电流。通过外端电路可对此部分电流进行回收，此时悬架可实现对振动能量的蓄能回收。

所述励磁线圈(7)上的第二线圈经中心线圈通孔(6)与外端电路相连。

当线圈永磁体(2)与励磁线圈(7)中均没有通以电流时，利用永磁体(22)与线圈永磁体(2)异名磁极间的相互吸引力承载车身重量，实现刚度作用。利用磁流变液(10)通过伸张阀(8)、流通阀(18)、压缩阀(11)和补偿阀(15)产生阻尼力，实现阻尼作用。此时悬架工作在“被动”工况下，刚度与阻尼均不可控。

当仅线圈永磁体(2)中通以电流时，改变电流大小与方向，实现永磁体(22)与线圈永磁体(2)异名磁极间相互吸引力的改变，此时悬架工作在刚度可控“半主动”工况；

当仅励磁线圈(7)中通以电流时，改变电流大小与方向，改变周围磁感应强度，从而改变磁流变液(10)的粘度特性，此时悬架工作在阻尼可控“半主动”工况。

当线圈永磁体(2)与励磁线圈(7)中的线圈均通以电流时，改变电流大小与方向，实现永磁体(22)与线圈永磁体(2)异名磁极间相互吸引力与磁流变液(10)粘度特性的改变，此时悬架工作在“主动”工况下，刚度与阻尼均可控。

所述磁悬浮工作腔(4)上下两端分别设有上缓冲块(23)与下缓冲块(5)；为避免悬架受到冲击载荷失去有效行程而撞击工作缸，上缓冲块(23)下端平面与下缓冲块(5)上端平面为线圈永磁体(2)与永磁体(22)在被动工作模式下异名磁极间最大吸引力的极限位置。

采用本发明的有益效果是，仅仅通过控制线圈永磁体中的线圈以及电磁活塞中励磁线圈的电流，即可实现悬架的刚度可控与阻尼可控或刚度与阻尼联合可控。根据汽车行驶的隔振需求，悬架可被设定工作在“被动”工况、阻尼可调“半主动”工况、刚度可调“半主动”工况及“主动”工况。当悬架工作在“被动”、阻尼可调“半主动”工况下，线圈永磁体中的线圈在悬架往复运动中可产生感应电流，此部分电能可经外端电路回收贮存，实现“蓄能”作用效果。即使控制***发生损坏或车辆处于静态未启动状态下，车辆悬架仍可工作在“被动”工况下，此时无需外界能量输入，悬架仍具有稳定的工作性能。

本发明既克服了被动悬架参数不可变、半主动悬架刚度可变难以实现的难题，又避免了主动悬架能量消耗较大的问题，可根据需要选择悬架工作模式，其控制机构结构简单，具有有益的工程应用价值。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是一种多工况车辆主动悬架示意图。

附图标记说明：1.上吊耳，2.线圈永磁体，3.线圈通孔，4.磁悬浮工作腔，5.下缓冲块，6.中心线圈通孔，7.励磁线圈，8.伸张阀，9.预紧螺母，10.磁流变液，11.压缩阀，12.阻尼活塞，13.下吊耳，14.通孔，15.补偿阀，16.工作缸筒，17.电磁活塞，18.流通阀，19.储油缸筒，20.活塞杆，21.磁悬浮缸筒，22.永磁体，23.上缓冲块。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1所示，上吊耳1与活塞杆20上端相铰接，环形线圈永磁体2固定在活塞杆20上且位于所述永磁体22的内侧，线圈永磁体2上均匀缠有密布第一线圈，第一线圈经由线圈通孔3和中心线圈通孔6与外端电路相连。永磁体22固定在磁悬浮缸筒21缸壁内侧上，磁悬浮工作腔4上下两端设有上缓冲块23与下缓冲块5。磁悬浮缸筒21与储油缸筒19固定连接，储油缸筒19和工作缸筒16中含有磁流变液10。活塞杆20下端与电磁活塞17相连，电磁活塞17上设有伸张阀8与流通阀18，励磁线圈7经预紧螺母9预紧安装在电磁活塞17上，所述励磁线圈上的第二线圈经中心线圈通孔6与外端电路相连。阻尼活塞12上设有压缩阀11和补偿阀15，工作缸筒16与储油缸筒19下端相铰接，工作缸筒16下端开设有通孔14，实现工作缸筒16与储油缸筒19之间的油液流通。下吊耳13与储油缸筒19相铰接。

上吊耳1与车身相连，下吊耳13与车轮相连，由此完成一种多工况车辆悬架的安装。

根据汽车行驶的隔振性能需求，悬架可工作在“被动”、“半主动”、“主动”三种工况下。

当线圈永磁体2与励磁线圈7中均没有通以电流时，此时悬架工作在“被动”工况下。依靠永磁体22与线圈永磁体2异名磁极间的相互吸引力承载车身重量。当悬架受到路面不平度冲击时，永磁体22与线圈永磁体2之间产生相对位移，引力作用使得其具有返回静平衡位置的趋势。为避免受到冲击载荷导致悬架失去有效行程，上缓冲块23下端平面与下缓冲块5上端平面即为未通电的线圈永磁体2与永磁体22异名磁极间最大吸引力的极限位置。磁流变液10通过伸张阀8、流通阀18、压缩阀11和补偿阀15产生阻尼力效果。此工况下无需外届能量输入，悬架性能一般。

当仅线圈永磁体2中通以电流时，此时悬架工作在刚度可调的“半主动”工况下。通过改变电流大小与方向，实现永磁体22与线圈永磁体2异名磁极间相互吸引力的改变，实现磁悬浮弹簧的刚度可调。当仅励磁线圈7中通以电流时，此时悬架工作在阻尼可调的“半主动”工况下。改变电流大小与方向，改变周围磁感应强度，从而改变磁流变液10的粘度特性，实现阻尼可调。此工况下需要外界能量输入，悬架性能较优。

当线圈永磁体2与励磁线圈7中的线圈均通以电流时，此时悬架工作在“主动”工况下。当需要悬架提供较大刚度时，改变线圈永磁体2线圈中的电流，使其产生与线圈永磁体2同向的磁场，异名磁极间的吸引力便增大，根据公式F＝kx可知，当位移不变时，弹性力的增大是由于弹簧刚度的增大，即此时悬架的刚度变大。当需要悬架提供较小刚度时，改变线圈永磁体2线圈中的电流，使其产生与线圈永磁体2反向的磁场，异名磁极间的吸引力便减小，同理可得，磁悬浮悬架的刚度减小。以此实现悬架的刚度可控。改变励磁线圈7中的电流，从而改变励磁线圈7周围磁场的磁感应强度，使得磁流变液10粘度特性改变，实现阻尼可控。根据道路工况进行悬架刚度与阻尼的联合调节，获取较好的隔振性能。此工况下需要外界较高能量输入，悬架性能最优。

当多工况车辆悬架工作在“被动”或阻尼可调“半主动”工况下，路面不平度冲击带动上吊耳1与下吊耳13相对运动，线圈永磁体2与永磁体22之间产生相对位移，使得线圈永磁体2线圈中产生感应电流。通过外端电路可对此部分电流进行回收，此时悬架工作在“蓄能”工况下，可实现对振动能量的回收贮存，以便于后续使用，极大的减小了能量消耗。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种多工况车辆悬架，

包括上吊耳(1)、下吊耳(13)、工作缸筒(16)、储油缸筒(19)、活塞杆(20)、磁悬浮缸筒(21)，所述活塞杆(20)上设有线圈通孔(3)和中心线圈通孔(6)，所述磁悬浮缸筒(21)内形成磁悬浮工作腔(4)；

所述磁悬浮缸筒(21)与储油缸筒(19)固定连接，所述储油缸筒(19)中设有工作缸筒(16)，且工作缸筒(16)与储油缸筒(19)下端固定连接，所述储油缸筒(19)下端与下吊耳(13)相铰接；所述工作缸筒(16)下端开设有通孔(14)；

所述上吊耳(1)与活塞杆(20)上端相铰接，所述活塞杆(20)穿过磁悬浮缸筒(21)、储油缸筒(19)和工作缸筒(16)，且活塞杆(20)下端位于工作缸筒(16)内；

其特征在于：还包括线圈永磁体(2)、励磁线圈(7)、永磁体(22)、磁流变液(10)、阻尼活塞(12)、电磁活塞(17)，所述线圈永磁体(2)固定在活塞杆(20)上且位于所述永磁体(22)的内侧；所述永磁体(22)固定设置在磁悬浮缸筒(21)缸壁内侧上；所述励磁线圈(7)安装在电磁活塞(17)上；所述电磁活塞(17)与活塞杆(20)下端相连接；所述阻尼活塞(12)位于工作缸筒(16)内；所述磁流变液(10)置于储油缸筒(19)和工作缸筒(16)中。

2.如权利要求1所述的多工况车辆悬架，其特征在于：所述励磁线圈(7)经预紧螺母(9)安装在电磁活塞(17)上。

3.如权利要求1所述的多工况车辆悬架，其特征在于：所述线圈永磁体(2)上均匀缠有密布第一线圈，所述第一线圈经由线圈通孔(3)和中心线圈通孔(6)与外端电路相连。

4.如权利要求1所述的多工况车辆悬架，其特征在于：所述励磁线圈(7)上的第二线圈经中心线圈通孔(6)与外端电路相连。

5.如权利要求1所述的多工况车辆悬架，其特征在于：所述磁悬浮工作腔(4)上下两端分别设有上缓冲块(23)与下缓冲块(5)。

6.如权利要求1所述的多工况车辆悬架，其特征在于：所述阻尼活塞(12)上设有压缩阀(11)和补偿阀(15)。

7.如权利要求1所述的多工况车辆悬架，其特征在于：所述电磁活塞(16)上设有伸张阀(8)与流通阀(18)。