CN109733154A - 一种阻尼和惯容可调的互联式isd悬架及*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阻尼和惯容可调的互联式ISD悬架及***，包括蓄能器、缸筒、活塞、活塞杆、连接管路、磁流变液、开关阀、磁流变导体。本发明利用磁流变液在外加磁场作用下产生的连续的、可逆的磁流变效应以及磁流变液在管路中流动产生的惯性效应，通过控制开关阀改变管路管径以及控制外加磁场改变磁流变液粘度以实现惯容和阻尼的动态可调。本发明将互联技术融入悬架***，不仅通过磁流变装置实现左右侧悬架的互联，调节行驶过程中车辆的侧倾特性，而且能根据驾驶状态动态调节悬架的阻尼和惯容，进一步提升车辆行驶性能。

Description

一种阻尼和惯容可调的互联式ISD悬架及***

技术领域

本发明涉及一种互联悬架***，特指带有磁流变惯容器的互联ISD悬架***。

背景技术

汽车工业发展进程中，悬架控制技术已不仅局限于阻尼与垂直刚度的控制，还应考虑其俯仰和侧倾刚度。以往提高车辆侧倾刚度主要通过加装主动横向稳定杆或增加悬架刚度的方式，而提高俯仰刚度也是通过增加悬架刚度的方式；增加悬架刚度纵然能直观改善车辆侧倾和俯仰的性能，但过高的悬架刚度会大幅降低乘坐舒适性，而加装主动横向稳定杆则有成本过高，结构复杂且会影响车辆鲁棒性的不足。同时兼顾车辆乘坐舒适性和操作稳定性的需求可通过动态调节悬架参数来达成。

惯容器能够改善汽车的操纵稳定性和轮胎接地性能，协调平顺性和操纵稳定性，提高火车的乘坐舒适性、***动态性能及稳定性，抑制摩托车转向的摆振现象及由车辆和地震引起的建筑振动，还能够吸收被隔离质量的振动。因此，惯容器在车辆悬架、转向、建筑隔振、动力吸振等领域具有广泛的应用前景。CN200810123830.8和US20090108510分别公开了齿轮齿条惯容器和滚珠丝杠惯容器，这些惯容器分别依靠齿轮齿条机构和滚珠丝杠机构，放大飞轮惯性进行工作，这类惯容器以封装飞轮惯性为特征。CN201010510953.4提出了一种液力发生式惯容器，这类惯容器依靠液力发生装置放大质量元件惯性进行工作，以封装质量惯性为特征。由于通过改变质量或转动惯量来动态调节惯容器惯容的大小非常困难，因此上述两类惯容器装置的惯容系数是固定不变的，不能实现动态调节。

磁流变液(Magnetorheological Fluid，简称MR Fluid)是一种新型智能材料，它是由合成碳氢化合物以及3到10微米大小的磁性颗粒组成。它可用于智能化阻尼器(即磁流变液减震器)，制成阻尼力连续顺逆可调的新一代高性能、智能化减震装置，一旦控制单元发出脉冲信号，线圈内便产生电压，从而形成一个磁场，并改变粒子的排列方向，这些粒子马上会垂直于压力方向排列，阻碍油液在活塞通道内流动的效果，从而提高阻尼系数，调整悬架的减震效果。CN201810118830.2提出了一种磁流变减震器，该专利阻尼力恒定，且没有惯容调节，并不能适应复杂的道路行驶条件。本专利通过控制外加磁场改变磁流变液粘度以及控制开关阀改变管路管径，从而实现磁流变装置的阻尼和惯容的可调，进一步提升车辆行驶性能。

发明内容

本发明的目的是，一种阻尼和惯容可调的互联式ISD悬架，包括蓄能器、缸筒、活塞、活塞杆、连接管路、磁流变液、开关阀、磁流变导体；其特征在于，所述的活塞将缸筒分为上下两腔，前部的两个缸筒的上腔通过磁流变惯容器连通，实现互联，后部同理；所述蓄能器与缸筒上腔连通，阻尼阀设置在蓄能器入口处；所述缸筒的上端与悬挂质量铰接，所述活塞杆的下端与非悬挂质量铰接。

为达到动态调节惯容和阻尼的目的，本发明采用的技术方案是：

1、一种阻尼和惯容可调的互联式ISD悬架，其特征在于，包括蓄能器(1)、阻尼阀(2)、缸筒(3)、活塞(4)、活塞杆(5)、开关阀(6)、连接管路(7)、磁流变导体(8)、磁流变液(9)；所述的活塞(4)将缸筒(3)分为上下两腔，左右两侧缸筒(3)的上腔一侧分别通过阻尼阀(2)和蓄能器(1)相连，左右两侧缸筒(3)的上腔另一侧依次通过开关阀(6)、连接管路(7)、磁流变导体(8)连通，实现互联；一组管径不同且并联布置的连接管路(7)与左右两侧缸筒(3)的上腔相串联，每根连接管路(7)上布置一个开关阀(6)，所述磁流变导体(8)环绕连接管路(7)安装，所述蓄能器(1)、连接管路(7)及缸筒(3)的上腔充满磁流变液(9)。

2、根据权利要求1所述的一种阻尼和惯容可调的互联式ISD悬架，其特征在于，缸筒(3)的上端与悬挂质量铰接，活塞杆(5)的下端与非悬挂质量铰接。

进一步，所述活塞(4)与缸筒(3)的缸壁，缸筒(3)与连接管路(7)的连接处，均具有良好的密封性。

进一步，所述开关阀(6)、连接管路(7)、磁流变导体(8)构成磁流变惯容器，作为惯容元件，在车辆侧倾时，一侧压力高于另一侧，磁流变液受活塞推动，在惯容器中储存大量动能。

进一步，所述蓄能器(1)作为弹性元件，以氮气作为弹性介质，构成气体弹簧，气体与磁流变液通过橡胶隔膜或浮动活塞分开。

进一步，所述阻尼阀(2)由蓄能器附带的节流孔实现。

一种阻尼和惯容可调的互联式ISD悬架***，包括阻尼和惯容可调的互联式ISD悬架，以及与之连接的电液控制模块(10)；

阻尼和惯容可调的互联式ISD悬架为前后两对，两对阻尼和惯容可调的互联式ISD悬架均与电液控制模块(10)相连；

每对阻尼和惯容可调的互联式ISD悬架中，活塞(4)将缸筒(3)分为上下两腔，左右两侧缸筒(3)的上腔一侧分别通过阻尼阀(2)和蓄能器(1)相连，左右两侧缸筒(3)的上腔另一侧依次通过开关阀(6)、连接管路(7)、磁流变导体(8)和电液控制模块(10)相连，实现互联。

进一步，电液控制模块(10)控制连接管路(7)上各个开关阀(6)的通与断，实现对每根连接管路(7)的等效管径的控制，从而实现惯容的动态调节与控制，根据路况及行驶特性切换“互联/非互联”模式，完成不同工况下车身姿态的调节；电液控制模块(10)通过控制磁流变导体(8)中电流的大小，调节磁流变导体磁场的强弱，实现对流经阻尼孔的磁流变液(9)粘度的控制，从而实现阻尼的动态调节与控制，完成车身高度调节。

上述方案中，由一组开关阀组合控制相应细长管(每一根连接管路)的通与断，实施对一粗长管(多根并联的连接管路)、细长管等效管径的控制，实现对惯容的动态调节与控制，通过控制磁流变导体中电流的大小，调节导体磁场的强弱，实施对流经阻尼孔的磁流变液粘度的控制，实现对阻尼的动态调节与控制。

所述磁流变惯容器的工作原理是：

磁流变液在外加磁场的作用下，其表观粘度发生变化的过程是连续的、无级的、可逆的磁流变效应，同时利用磁流变液在无外加磁场下具有的低粘度及其在细长管中流动时具有的惯性效应，集两种效应于一个装置。磁流变惯容器用开关阀控制管径不同、充满磁流变液的细长管的“通”和“断”，有级调节惯容大小；通过外加磁场改变磁流变的粘度，无级调节阻尼大小。

本发明中的磁流变惯容器不仅解决了以封装飞轮或质量惯性为特征的惯容器不能实现动态调节惯容的问题，实现了对惯容的动态控制，而且还克服了磁流变阻尼器只能动态调节阻尼的不足，实现了动态调节惯容和阻尼的功能，满足了工程上对隔振装置实施惯容和阻尼动态组合调节的半主动控制的要求，以大幅提高隔振效果。

本发明将互联技术融入悬架***，通过磁流变惯容器实现左右侧悬架的互联，调节行驶过程中车辆的侧倾特性，提升车辆行驶性能。

本发明同时也方便了安装与使用，降低了成本，提高了生产效率。

附图说明

图1为左右连通式可调阻尼和惯容的互联ISD悬架示意图。

图2为前后连通式可调阻尼和惯容的互联ISD悬架示意图。

图3为混合连通式可调阻尼和惯容的互联ISD悬架示意图。

图4为混合连通式悬架利用电液控制模块实现的5种连通形式；a、b、c、d、e分别为对角互联、横向互联、纵向互联、非互联和四角互联模式；

图中，1-蓄能器、2-阻尼阀、3-缸筒、4-活塞、5-活塞杆、6-开关阀、7-连接管路、8-磁流变导体、9-磁流变液、10-电液控制单元。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明提供了一种可调阻尼和惯容的互联ISD悬架***，包括蓄能器1、阻尼阀2、缸筒3、活塞4、活塞杆5、开关阀6、连接管路7、磁流变导体8、磁流变液9。

所述的活塞4将缸筒3分为上下两腔，前部的两个缸筒的上腔通过磁流变惯容器连通，实现互联，后部同理；所述蓄能器1与缸筒3上腔连通，阻尼阀2设置在蓄能器1入口处；所述缸筒3的上端与悬挂质量铰接，所述活塞杆5的下端与非悬挂质量铰接。

下面结合附图对本发明具体实施过程作进一步说明。

图1是可调阻尼和惯容的互联ISD悬架的实施例一，车辆悬架在横向互联悬架的基础上，在左右缸筒之间通过磁流变惯容器连通，活塞面积大于连接管道的截面积，可以使磁流变液在惯容器中储存大量的动能，产生惯容；当车身纯垂向振动时，左右车轮跳动一致，左右缸筒内磁流变液压力基本一致，此时蓄能器内的气体作为弹簧缓和冲击，减小振动幅度；当车身发生侧倾时，左右车轮跳动不一致，假设在轮胎跳动的作用下，左侧缸筒内的压力高于右侧，磁流变液将在左侧活塞推动下，从左侧缸筒向右侧缸筒流动，磁流变液在连接管路中流动，将液压能转换成动能，左右两侧缸筒内压力差减小，使得左右侧悬架动行程减小，同时改善轮胎动载荷，提高了道路友好性。

现有油气悬架技术方案与专利中出现并含有弹性、惯性和阻尼元件。其中，增加惯容器实现惯性储能，改善轮胎接地性，是相比于传统互联悬架的一个区别特征。通过左右、前后或者混联方式连通悬架，进一步减小悬架刚度，提升行驶平顺性，改善悬架动行程，是相比于带有惯性储能原件的悬架的一个区别特征。

图2是可调阻尼和惯容的互联ISD悬架的实施例二，实施例一种所述的左右互联结构主要在车辆侧倾时起作用，实施例二所述的结构主要在车辆俯仰时起作用。

图3是互联式ISD悬架的实施例三，与实施例一、实施例二的不同之处在于，通过调节实施例三所述的电液控制模块10，对车辆侧倾、俯仰、翘曲、垂直振动等不同运动形式，采用不同互联形式，在改善轮胎抓地力的同时，实现对车身姿态的最优调节。

当车辆在一般路面行驶时，互联式ISD悬架工作，车辆处于“互联”模式，振动能量转换成磁流变液的动能，由细长管的寄生阻尼和阻尼阀产生的阻尼消耗掉，改善车辆的道路友好性和乘坐舒适性；当车辆作较大强度的加速、减速、转向(车辆悬架受到准静力)，或车辆行驶工况较差时，电液控制模块10切断管路，各油气悬架独立工作，悬架处于“非互联”模式，提升了侧倾、俯仰刚度，有效改善车辆的操纵稳定性。具体结构中，前后两对可调阻尼和惯容的互联ISD悬架中，每一对可调阻尼和惯容的互联ISD悬架的活塞4将左右两侧缸筒3分为上下两腔，左右两侧缸筒3的上腔一侧分别通过阻尼阀2和蓄能器1相连，左右两侧缸筒3的上腔另一侧分别通过开关阀6、连接管路7、磁流变导体8和电液控制模块10相连，实现互联。

综上，本发明的一种可调阻尼和惯容的互联式ISD悬架，包括蓄能器、缸筒、活塞、活塞杆、连接管路、磁流变液、开关阀、磁流变导体。本发明利用磁流变液在外加磁场作用下产生的连续的、可逆的磁流变效应以及磁流变液在管路中流动产生的惯性效应，通过控制开关阀改变管路管径以及控制外加磁场改变磁流变液粘度以实现惯容和阻尼的动态可调。本发明将互联技术融入悬架***，不仅通过磁流变装置实现左右侧悬架的互联，调节行驶过程中车辆的侧倾特性，而且能根据驾驶状态动态调节悬架的阻尼和惯容，进一步提升车辆行驶性能。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种阻尼和惯容可调的互联式ISD悬架，其特征在于，包括蓄能器(1)、阻尼阀(2)、缸筒(3)、活塞(4)、活塞杆(5)、开关阀(6)、连接管路(7)、磁流变导体(8)、磁流变液(9)；所述的活塞(4)将缸筒(3)分为上下两腔，左右两侧缸筒(3)的上腔一侧分别通过阻尼阀(2)和蓄能器(1)相连，左右两侧缸筒(3)的上腔另一侧依次通过开关阀(6)、连接管路(7)、磁流变导体(8)连通，实现互联；一组管径不同且并联布置的连接管路(7)与左右两侧缸筒(3)的上腔相串联，每根连接管路(7)上布置一个开关阀(6)，所述磁流变导体(8)环绕连接管路(7)安装，所述蓄能器(1)、连接管路(7)及缸筒(3)的上腔充满磁流变液(9)。

2.根据权利要求1所述的一种阻尼和惯容可调的互联式ISD悬架，其特征在于，缸筒(3)的上端与悬挂质量铰接，活塞杆(5)的下端与非悬挂质量铰接。

3.根据权利要求1所述的一种阻尼和惯容可调的互联式ISD悬架，其特征在于，所述活塞(4)与缸筒(3)的缸壁，缸筒(3)与连接管路(7)的连接处，均具有良好的密封性。

4.根据权利要求1所述的一种阻尼和惯容可调的互联式ISD悬架，其特征在于，所述开关阀(6)、连接管路(7)、磁流变导体(8)构成磁流变惯容器，作为惯容元件，在车辆侧倾时，一侧压力高于另一侧，磁流变液受活塞推动，在惯容器中储存大量动能。

5.根据权利要求1所述的一种阻尼和惯容可调的互联式ISD悬架，其特征在于，所述蓄能器(1)作为弹性元件，以氮气作为弹性介质，构成气体弹簧，气体与磁流变液通过橡胶隔膜或浮动活塞分开。

6.根据权利要求1所述的一种阻尼和惯容可调的互联式ISD悬架，其特征在于，所述阻尼阀(2)由蓄能器附带的节流孔实现。

7.一种阻尼和惯容可调的互联式ISD悬架***，其特征在于，包括如权利要求1所述的阻尼和惯容可调的互联式ISD悬架，以及与之连接的电液控制模块(10)，具体为：

阻尼和惯容可调的互联式ISD悬架为前后两对，两对阻尼和惯容可调的互联式ISD悬架均与电液控制模块(10)相连；

每对阻尼和惯容可调的互联式ISD悬架中，活塞(4)将缸筒(3)分为上下两腔，左右两侧缸筒(3)的上腔一侧分别通过阻尼阀(2)和蓄能器(1)相连，左右两侧缸筒(3)的上腔另一侧依次通过开关阀(6)、连接管路(7)、磁流变导体(8)和电液控制模块(10)相连，实现互联。

8.根据权利要求7所述的一种阻尼和惯容可调的互联式ISD悬架***，其特征在于，电液控制模块(10)控制连接管路(7)上各个开关阀(6)的通与断，实现对每根连接管路(7)的等效管径的控制，从而实现惯容的动态调节与控制，根据路况及行驶特性切换“互联/非互联”模式，完成不同工况下车身姿态的调节；电液控制模块(10)通过控制磁流变导体(8)中电流的大小，调节磁流变导体磁场的强弱，实现对流经阻尼孔的磁流变液(9)粘度的控制，从而实现阻尼的动态调节与控制，完成车身高度调节。