CN203836065U - 车辆磁流变油气悬架阻尼阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型给出了一种车辆磁流变油气悬架阻尼阀，包括内有空腔的阀体、安装管和浮动活塞，阀体内固定放置有安装管，安装管内设置有感应线圈和绕线杆，感应线圈缠绕在绕线杆外，安装管上安装有浮动活塞；安装管外壁设置有上固定件、中固定件和下固定件，浮动活塞设置在上固定件与中固定件之间，浮动活塞与上固定件之间放置有上限位组件，浮动活塞与中固定件之间放置有下限位组件，安装管上还设置有固定阀芯。阻尼阀与速度传感器集成一体，可靠性高。该外置磁流变油气悬架***阻尼阀可以自动感知车轮相对于车身的振动速度，并根据感应线圈产生的电压大小进行阻尼的相应调节。

Description

车辆磁流变油气悬架阻尼阀

技术领域

本实用新型涉及汽车磁流变油气悬架***的阻尼元件，特别涉及一种车辆磁流变油气悬架阻尼阀。 

背景技术

传统的油气悬架***是根据某种特定的路面状况和车辆运行状态进行设计的，其阻尼特性是不可调的，但是由于路面条件是复杂多变的，固定阻尼特性的悬架***无法根据路面条件和车辆的状态相应调整其阻尼，当路面条件和车辆状态超出其设计条件时，悬架的减振效果将大大降低，影响车辆的平顺性和安全性。 

磁流变油气悬架是利用磁流变液的流变特性可被外加磁场控制的特性，实现阻尼系数的控制，从而实现阻尼力的控制，当车辆振动时，悬架***控制器根据传感器检测到的车身和车轮相对运动状况做出相应的运算，产生一控制信号，通过电流驱动器给励磁线圈加载驱动电流，以调节磁场强度，从而改变磁流变油气悬架中磁流变液的屈服应力大小，达到调节阻尼力的目的，在这个闭环控制***中，车身与车轮性对运动速度是控制器最重要的输入对象。 

对于目前的磁流变油气悬架来说，由于油气悬架的油缸活塞面积较大，因此，通过阻尼阀的液体流量会很大，当阻尼阀内置时，在坏路上行驶时就会遇到散热问题，油液温度过高会造成粘度降低，影响到蓄能器内气体的性能，并有可能损坏电磁线圈，从而影响到油气悬架的外特性，而且在现有的车辆磁流变减振***中，实现车身与车轮性对运动速度传感方式有两种，相对位移方式和相对加速度方式，相对位移方式需要在振动***中配置一个或者多个位移传感器，而相对加速度方式需要在振动***中配置一个或者多个加速度传感器；无论采用哪种方式，单独配置传感器都会增加***的成本，而且传感器直接暴露于外部环境中容易被损坏，从而降低***的可靠性。 

中国公布的CN1593962A号实用新型专利第一次预先公布了一种具有相对速度自传感功能的车辆悬架减振器，该实用新型从减振器出发，利用磁流变油气悬架的特性，在活塞头上缠绕一励磁线圈，活塞杆里安装一感应线圈，当车辆振动时，感应线圈的磁链发生相应的变化，电压信号反映振动的相对速度，控制器根据感应线圈的电压信号对减振器做进一步的调节，然而，当路面激励很大时，通过活塞阻尼孔的油液流量会很大，由于活塞内置，其温度会上升的很快，集成在活塞上的励磁线圈容易损坏，此外励磁线圈和感应线圈的引线要随着活塞运动伸长缩短，引线易被拉断，这也会降低减振器的可靠性；中国公布的CN101871502B号实用新型专利第一次公布了一种油气悬架外置机械感应式可调阻尼阀，该阻尼阀是根据路面激励的振幅自动调节阻尼的装置，但是其为机械控制，一旦结构和参数设计好之后，阻尼特性无法改变，况且其阻尼只有两级，无法很好的满足多种路况和车辆状态的需求。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可靠性高的车辆磁流变油气悬架阻尼阀，该车辆磁流变油气悬架阻尼阀可以根据车身与车轮相对振动速度调节悬架的阻尼，且阻尼力为连续可调，实现振动***的半主动控制。 

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种车辆磁流变油气悬架阻尼阀，包括内有空腔的阀体、安装管和浮动活塞，阀体内固定放置有安装管，安装管内设置有感应线圈和绕线杆，感应线圈缠绕在绕线杆外，并且感应线圈两端引线伸出安装管外，安装管上安装有浮动活塞； 

安装管外壁从上至下依次设置有上固定件、中固定件和下固定件，浮动活塞设置在上固定件与中固定件之间，浮动活塞与上固定件之间放置有上限位组件，上限位组件至少包括上弹簧，浮动活塞与中固定件之间放置有下限位组件，下限位组件至少包括下弹簧；

安装管上还设置有固定阀芯，且固定阀芯放置在中固定件与下固定件之间位置，固定阀芯与阀体内壁之间有空隙；

浮动活塞和固定阀芯将阀体内的空腔分为上腔、中腔和下腔，上腔侧壁上开有与外界相通的蓄能器接口，下腔侧壁上开有与外界相通的油缸接口；

所述的固定阀芯包括上压盘、励磁线圈、壳体和绝缘套，壳体侧壁上部开有线圈凹槽，励磁线圈缠绕在线圈凹槽内，并且线圈凹槽外侧套有绝缘套，上压盘固定在壳体上端面；

引线孔贯穿固定阀芯和安装管，励磁线圈的两端引线通过引线孔伸出安装管外。

为了更好的理解本实用新型的技术内容，以下将本车辆磁流变油气悬架阻尼阀简称为本阻尼阀。 

采用这样的结构后，当车轮上、下运动时，在磁流变液的推动下，浮动活塞沿着安装管上下滑动；浮动活塞的运动速度反映了车轮相对于车身的运动速度，通过上限位组件与下限位组件限定浮动活塞的相对位置，使得浮动活塞在车轮停止跳动时自动回到平衡状态； 

工作时，励磁线圈产生磁场，固定阀芯与浮动活塞之间形成一闭合工作磁路，励磁线圈产生的磁场绝大部分磁通量通过该磁路，形成传感器工作的主磁通，感应线圈产生一同频率交变电压信号，由于闭合工作磁路的主磁通不变，当路面激励时，车轮与车身之间发生相对运动，浮动活塞沿着安装管上下运动，使得感应线圈在闭合工作磁路中的线圈匝数相应地发生变化，感应线圈两端感应产生一电压信号，该电压信号包含振动速度大小的信息，感应线圈的电压信号由感应线圈引线引出，从而实现振动速度传感。

固定阀芯被放置在中固定件与下固定件之间，固定阀芯的位置固定，避免励磁线圈的引线拉扯，增强可靠性； 

本阻尼阀与速度传感器集成一体，避免了传感器直接暴露于恶劣的外界环境中，故可靠性高。该外置磁流变油气悬架***阻尼阀可以自动感知车轮相对于车身的振动速度，并根据感应线圈产生的电压大小进行阻尼的相应调节，从而实现油气悬架的半主动控制。

本阻尼阀具有外径较小、阻尼力大、所需电压低和耗能小，而且外置装配便于散热。 

本阻尼阀的浮动活塞、绕线杆和固定阀芯的壳体都采用高导磁材料制成；固定阀芯的上压盘采用不导磁材料制成；所述阀体上、下端面采用不导磁材料制成，阀体的侧壁采用高导磁材料制成。 

采用这样的结构后，输入信号由励磁线圈引线送入励磁线圈，此时励磁线圈产生交变磁场，便于在固定阀芯、阀体、浮动活塞、安装管、绕线杆中形成闭合工作磁路。 

本阻尼阀的励磁线圈的引线和感应线圈的引线涂有绝缘胶，感应线圈上下两端分别设置有绝缘胶封；采用这样的结构后，防止励磁线圈的引线和感应线圈的引线与外部元件发生短路。 

本阻尼阀的上限位组件还包括套在安装管外侧的上弹簧套和套在安装管外侧的上弹簧座，上弹簧放置在上弹簧套与上弹簧座之间；所述的下限位组件还包括套在安装管外侧的下弹簧套和套在安装管外侧的下弹簧座，下弹簧放置在下弹簧套与下弹簧座之间；采用这种结构时，上限位组件和下限位组件的结构更合理。 

本阻尼阀的上固定件由与安装管配合的上卡环和上挡圈构成；所述的中固定件为安装管外壁的外凸环；所述的下固定件由与安装管配合的下卡环和下挡圈构成；采用这种结构时，上固定件、中固定件和下固定件的结构更合理。 

附图说明

图1是本阻尼阀实施例的结构示意图。 

图2是图1的A部放大图。 

图3是本阻尼阀实施例的使用状态图。 

图4是本阻尼阀实施例的电气工作原理图。 

具体实施方式

如图1至2所示 

本阻尼阀包括阀体1、安装管2、浮动活塞5、上限位组件、下限位组件、上固定件、固定阀芯8和下固定件。

阀体1包括上盖板1a、套筒1b和下盖板1c，上盖板1a与套筒1b之间设置有密封圈1d，下盖板1c与套筒1b之间同样设置有密封圈1d，上盖板1a和下盖板1c都采用极低导磁材料制成；套筒1b采用高导磁材料制成。 

上盖板1a与下盖板1c之间固定有安装管2，安装管2内设置有感应线圈2a和绕线杆2b，感应线圈2a缠绕在绕线杆2b外，感应线圈2a上下两端分别设置有绝缘胶封2c，并且感应线圈2a两端感应线圈引线2d穿过上盖板1a伸出阀体1外，感应线圈2a的感应线圈引线2d涂有绝缘胶，绕线杆2b采用高导磁材料制成；安装管2外壁从上至下依次分布有上卡簧凹槽、外凸环2e和下卡簧凹槽。 

上固定件由上卡环3a和上挡圈3b构成，上卡环3a与安装管2的上卡簧凹槽配合；下固定件由下卡环4a和下挡圈4b构成，下卡环4a与安装管2的下卡簧凹槽配合。 

安装管2上安装有浮动活塞5，并且浮动活塞5设置在上固定件与外凸环2e之间，浮动活塞5可以沿安装管2的轴向方向移动，浮动活塞5采用高导磁材料制成。 

浮动活塞5与上固定件之间放置有上限位组件，上限位组件包括套在安装管2外侧的上弹簧套6a和套在安装管2外侧的上弹簧座6b，上弹簧6c放置在上弹簧套6a与上弹簧座6b之间，上弹簧套6a的上端面抵靠在上固定件的上挡圈3b，上弹簧座6b的下端面抵靠在浮动活塞5上。 

浮动活塞5与外凸环2e之间放置有下限位组件，下限位组件包括套在安装管2外侧的下弹簧套7a和套在安装管2外侧的下弹簧座7b，下弹簧7c放置在下弹簧套7a与下弹簧座7b之间，下弹簧套7a的下端面抵靠在外凸环2e上，下弹簧座7b的上端面抵靠在浮动活塞5上。 

安装管2上还安装有固定阀芯8，且固定阀芯8放置在外凸环2e与下固定件之间位置，固定阀芯8外壁与阀体1内壁之间有液流通道9；固定阀芯8包括上压盘8a、励磁线圈8b、壳体8c、下压盘8d和绝缘套8f，壳体8c侧壁上部开有线圈凹槽，励磁线圈8b缠绕在线圈凹槽内，并且线圈凹槽外侧套有绝缘套8f，上压盘8a固定在壳体8c上端面，上压盘8a的上端面抵靠在外凸环2e上，下压盘8d固定在壳体8c的下端面上，下压盘8d的下端面抵靠在下固定件的下挡圈4b，壳体8c采用高导磁材料制成，上压盘8a采用极低导磁材料制成，引线孔8h贯穿固定阀芯8的壳体8c、下压盘8d和安装管2，励磁线圈8b的两端励磁线圈引线8j通过引线孔8h伸出安装管2外，励磁线圈8b的励磁线圈引线8j分别穿过引线孔8h、安装管2和上盖板1a伸出阀体1外，励磁线圈8b的励磁线圈引线8j涂有绝缘胶。 

浮动活塞5和固定阀芯8将阀体1内的空腔分为上腔10、中腔11和下腔12，上腔10、中腔11和下腔12都充有磁流变液，上腔10侧壁上开有与外界相通的蓄能器接口1f，蓄能器接口1f的位置处于浮动活塞5在向上最大位移处的上侧，下腔12侧壁上开有与外界相通的油缸接口1g，上腔10与中腔11之间相互封闭，中腔11与下腔12之间通过液流通道9相互连通。 

如图3至4所示 

使用时，将感应线圈2a的感应线圈引线2d与输出端子15连接，输出端子15通过信号预处理电路19与外部控制器20连通；励磁线圈8b的励磁线圈引线8j与激励源16连接。

本阻尼阀处于蓄能器13和油缸14之间，通过蓄能器接口1f与蓄能器13相通，通过油缸接口1g与油缸14相通，组成油气悬架***的封闭液流通路。 

浮动活塞5将本阻尼阀内磁流变液分隔，当车轮上下运动时，在磁流变液的推动下，浮动活塞5沿着安装管2上下滑动，因此，浮动活塞5的运动速度反映了车轮相对于车身的运动速度。 

当车轮上下运动时，磁流变液通过固定阀芯8液流通道9，产生阻尼力，当固定阀芯8液流通道9有外加磁场作用时，固定阀芯8液流通道9中的磁流变液“固化”，磁流变液发生粘塑性流动，使阻尼力增大；阻尼力的大小与外加磁场大小有关，外加磁场大小与励磁线圈8b中电流大小有关，因此通过调节励磁线圈8b中的电流即可改变本阻尼阀的阻尼力大小。 

上盖板1a、下盖板1c和上压盘8a均为极低导磁材料加工而成，套筒1b、浮动活塞5、固定阀芯8和绕线杆2b由高导磁材料加工而成，安装管2由低导磁材料加工。 

信号发生器18产生一正弦交变电压检测信号，此检测信号作为激励源16输入信号的一部分，由励磁线圈引线8j送入励磁线圈8b，此时励磁线圈8b产生一同频率交变磁场；固定阀芯8、液流通道9、套筒1b、浮动活塞5、安装管2、绕线杆2b中形成一闭合工作磁路17，励磁线圈8b产生的磁场绝大部分磁通量通过该磁路，形成传感器工作的主磁通，感应线圈2a产生一同频率交变电压信号。 

由于闭合工作磁路17的主磁通不变，当路面激励时，车轮与车身之间发生相对运动，浮动活塞5沿着安装管2上下运动，使得感应线圈2a在闭合工作磁路17中的线圈匝数相应地发生变化，感应线圈2a两端感应产生一电压信号，该电压信号包含振动速度大小的信息，感应线圈2a的电压信号由感应线圈引线2d引出，输入到信号预处理电路19，送入外部控制器20，从而实现振动速度传感。 

同时，外部控制器20根据感应线圈2a感应到的振动速度大小信息，进行相应的运算后将控制信号转换为模拟信号并送入驱动电路21，驱动电路21产生一相应的电流，并通过加法耦合电路22与信号发生器18产生的检测信号合成，作为励磁线圈8b的激励源16；通过调节驱动电路21的电流大小改变励磁线圈8b所产生的磁场强度，该磁场是强磁场，从而改变液流通道9处磁流变液的阻尼比，实现阻尼自动可调功能。 

该实用新型将阻尼阀与速度传感器集成一体，避免了传感器直接暴露于恶劣的外界环境中，故可靠性高；该外置磁流变油气悬架***阻尼阀可以自动感知车轮相对于车身的振动速度，并根据感应线圈2a产生的电压大小进行阻尼的相应调节，从而实现油气悬架的半主动控制。 

上述高导磁材料（即软磁材料）通常选用市售的不锈钢材料；上述极低导磁材料（即不导磁材料）通常选用市售的铝制材料。 

以上所述的仅是本实用新型的一种实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干变型和改进，这些也应视为属于本实用新型的保护范围。 

Claims (5)

1.一种车辆磁流变油气悬架阻尼阀，包括内有空腔的阀体、安装管和浮动活塞，阀体内固定放置有安装管，安装管内设置有感应线圈和绕线杆，感应线圈缠绕在绕线杆外，并且感应线圈两端引线伸出安装管外，安装管上安装有浮动活塞，其特征为：

安装管外壁从上至下依次设置有上固定件、中固定件和下固定件，浮动活塞设置在上固定件与中固定件之间，浮动活塞与上固定件之间放置有上限位组件，上限位组件至少包括上弹簧，浮动活塞与中固定件之间放置有下限位组件，下限位组件至少包括下弹簧；

安装管上还设置有固定阀芯，且固定阀芯放置在中固定件与下固定件之间位置，固定阀芯与阀体内壁之间有空隙；

浮动活塞和固定阀芯将阀体内的空腔分为上腔、中腔和下腔，上腔侧壁上开有与外界相通的蓄能器接口，下腔侧壁上开有与外界相通的油缸接口；

所述的固定阀芯包括上压盘、励磁线圈、壳体和绝缘套，壳体侧壁上部开有线圈凹槽，励磁线圈缠绕在线圈凹槽内，并且线圈凹槽外侧套有绝缘套，上压盘固定在壳体上端面；

引线孔贯穿固定阀芯和安装管，励磁线圈的两端引线通过引线孔伸出安装管外。

2.根据权利要求1所述的车辆磁流变油气悬架阻尼阀，其特征是：所述的浮动活塞、绕线杆和固定阀芯的壳体都采用高导磁材料制成；固定阀芯的上压盘采用不导磁材料制成；所述阀体上、下端面采用不导磁材料制成，阀体的侧壁采用高导磁材料制成。

3.根据权利要求1所述的车辆磁流变油气悬架阻尼阀，其特征是：所述的励磁线圈的引线和感应线圈的引线涂有绝缘胶，感应线圈上下两端分别设置有绝缘胶封。

4.根据权利要求1所述的车辆磁流变油气悬架阻尼阀，其特征是：所述的上限位组件还包括套在安装管外侧的上弹簧套和套在安装管外侧的上弹簧座，上弹簧放置在上弹簧套与上弹簧座之间；所述的下限位组件还包括套在安装管外侧的下弹簧套和套在安装管外侧的下弹簧座，下弹簧放置在下弹簧套与下弹簧座之间。

5.根据权利要求1所述的车辆磁流变油气悬架阻尼阀，其特征是：所述的上固定件由与安装管配合的上卡环和上挡圈构成；所述的中固定件为安装管外壁的外凸环；所述的下固定件由与安装管配合的下卡环和下挡圈构成。