專(zhuān)利名稱(chēng)：電流變閥外置的電流變液體減振器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種汽車(chē)用減振裝置，具體地是一種電流變閥外置的電流變流液體減振器。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)需求的不斷增長(zhǎng)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)，現(xiàn)代高速度、高舒適性、高安全性汽車(chē)成為發(fā)展趨勢(shì)。提高汽車(chē)行駛速度的同時(shí)，解決汽車(chē)的振動(dòng)問(wèn)題已成為汽車(chē)設(shè)計(jì)、制造和使用部門(mén)的一個(gè)重要課題。
汽車(chē)行駛時(shí)，由于路面不平等因素激起汽車(chē)的振動(dòng)，這種振動(dòng)影響著人的舒適性、工作效能和身體健康，甚至損壞汽車(chē)的零部件和運(yùn)載的貨物。因此保持汽車(chē)的平順性和安全穩(wěn)定性顯得尤為重要。汽車(chē)振動(dòng)的衰減主要是由汽車(chē)懸掛來(lái)實(shí)現(xiàn)的。車(chē)輛懸掛系統(tǒng)是指車(chē)身和車(chē)輪之間的全部零、部件的總成，主要包括彈性元件、阻尼元件和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)三部分。阻尼元件即減振器，它與彈性元件協(xié)調(diào)工作以滿足車(chē)輛行駛平順性和操縱穩(wěn)定性要求。性能優(yōu)越的減振器是車(chē)輛懸掛工程水平的一項(xiàng)重要標(biāo)志。
車(chē)輛懸掛分為三種被動(dòng)懸掛、半主動(dòng)懸掛和主動(dòng)懸掛。被動(dòng)懸掛廣泛采用的是筒式液力減振器，其阻尼系數(shù)是個(gè)常數(shù)，它是根據(jù)車(chē)輛結(jié)構(gòu)參數(shù)和性能指標(biāo)要求設(shè)計(jì)的常規(guī)減振器，不能按實(shí)際工況和路況的隨機(jī)信息來(lái)調(diào)節(jié)減振器的阻尼特性。因此，不能與車(chē)輛懸掛系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)匹配，協(xié)調(diào)一致地滿足車(chē)輛行駛平順性和安全性要求。這樣主動(dòng)懸掛和能提供主動(dòng)阻尼的半主動(dòng)懸掛便應(yīng)運(yùn)而生。主動(dòng)懸掛也稱(chēng)為有源懸掛，它沒(méi)有固定的彈簧剛度和固定的阻尼元件，而是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)組成的。主動(dòng)懸掛能同時(shí)滿足車(chē)輛平順性和穩(wěn)定性要求，但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)性高、成本昂貴，而且其工作時(shí)需要大量來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，這樣就存在“性能和效率”之間的矛盾。半主動(dòng)懸架是無(wú)源的，它通過(guò)調(diào)節(jié)懸架的阻尼參數(shù)以達(dá)到最佳減振性能。所以，它采用的可調(diào)阻尼的減振器又稱(chēng)為主動(dòng)減振器。半主動(dòng)懸架可以產(chǎn)生近似于主動(dòng)懸架的性能，但卻只需要很少的外部動(dòng)力，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，因而成為目前懸掛發(fā)展的主導(dǎo)方向。
自從Grosby和Karnop提出半主動(dòng)懸架系統(tǒng)的概念以來(lái)，一些先進(jìn)的工業(yè)國(guó)家對(duì)半主動(dòng)懸架及其減振器進(jìn)行了大量的研究工作。目前主要依據(jù)下述原則進(jìn)行主動(dòng)減振器的設(shè)計(jì)(1)根據(jù)外部信號(hào)改變減振器各節(jié)流閥的通流面積，控制減振器的阻尼力；(2)通過(guò)改變減振器工作液的粘度控制減振器的阻尼力。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)前一種的研究較多。從國(guó)內(nèi)外節(jié)流孔可調(diào)阻尼減振器的發(fā)展可以看出，節(jié)流孔的開(kāi)度是由機(jī)械機(jī)構(gòu)執(zhí)行的，因此，其響應(yīng)速度較慢，阻尼力不能較快的調(diào)節(jié)到最佳值。由于其阻尼力是有級(jí)調(diào)節(jié)的易使車(chē)體受到?jīng)_擊。此外，機(jī)械摩擦摩損，機(jī)構(gòu)復(fù)雜，易泄漏都是其難以避免的缺點(diǎn)。
將電流變技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)方法用于汽車(chē)減振器的設(shè)計(jì)，構(gòu)造出原理全新的汽車(chē)電流變液體減振器，為懸掛減振實(shí)時(shí)控制技術(shù)和工程實(shí)用化提出了一種切實(shí)可行的新方法。
電流變液體減振器是以電流變效應(yīng)為基礎(chǔ)具有高科技特征的一種新型減振器，對(duì)電流變液體減振器的研究包括電流變液體減振器的結(jié)構(gòu)、電流變液體的性能、控制系統(tǒng)等。其中，以閥為核心的電流變液體減振器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是該項(xiàng)研究的關(guān)鍵，我們通過(guò)電流變閥實(shí)現(xiàn)汽車(chē)振動(dòng)的控制。車(chē)輛行駛過(guò)程中，由傳感器采集路面條件信息轉(zhuǎn)換后傳送到控制器，控制器根據(jù)路面條件信息以及相應(yīng)的控制算法確定高壓電源的電壓，高壓電源將相應(yīng)的電壓加在電流變液體減振器上，隨著外加電場(chǎng)的變化，電流變液體的表觀粘度隨之變化。因此，減振器提供的阻尼力也發(fā)生相應(yīng)的改變。該系統(tǒng)可根據(jù)工況和路面條件的不同實(shí)現(xiàn)汽車(chē)懸掛的最優(yōu)控制，以滿足汽車(chē)平順性和操縱安全性穩(wěn)定性要求。在我國(guó)汽車(chē)工業(yè)產(chǎn)業(yè)和技術(shù)政策轉(zhuǎn)入“以轎車(chē)為主”時(shí)期，如何使現(xiàn)代轎車(chē)滿足高舒適性，高安全性的要求，已成為人們普遍關(guān)心的問(wèn)題。此外，賽車(chē)、軍用車(chē)輛等都對(duì)解決懸掛振動(dòng)問(wèn)題提出了更高的要求。因此，采用電流變技術(shù)設(shè)計(jì)的新型電流變液減振器具有廣闊的應(yīng)用前景和市場(chǎng)價(jià)值，對(duì)提高我國(guó)汽車(chē)的整車(chē)水平具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能解決汽車(chē)振動(dòng)主動(dòng)控制問(wèn)題的性能優(yōu)越的電流變閥外置的電流變流液體減振器。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是一種電流變閥外置的電流變流液體減振器由減振主體和置于主體外的電流變閥組成，減振主體由導(dǎo)向器、活塞桿、活塞、底閥系、缸筒、貯油缸和密封圈組成?；钊麑p振主體分為上、下兩個(gè)腔，上腔通過(guò)導(dǎo)向器上的孔與電流變閥相連，底閥系將下腔與外置的電流變閥相連，底閥座下的密封圈將底閥座與貯油缸分隔開(kāi)。
外置的電流變閥為同心環(huán)狀間隙結(jié)構(gòu)，由銅棒心和同軸園筒形外殼組成，兩端有絕緣頭。
底閥系由螺母、補(bǔ)償閥限器、壓縮閥墊片、補(bǔ)償閥彈簧、補(bǔ)償閥流通片、壓縮閥座、壓縮閥閥桿、壓縮閥節(jié)流片、壓縮閥阻尼、壓縮閥墊片組成。
導(dǎo)向器具有連接上腔與電流變閥的小孔。
當(dāng)減振器處于壓縮行程時(shí)，活塞向下移動(dòng)，活塞下腔液壓升高，在液壓的作用下，液體經(jīng)底閥系閥桿上的小孔(普通減振器底閥閥桿無(wú)孔)流入電流變閥，由電流變閥通過(guò)導(dǎo)向器上的小孔流入減振器的上腔。由于上腔被活塞桿占據(jù)了一部分容積，上腔增加的容積小于下腔減少的容積，故還有一部分液體經(jīng)壓縮閥的節(jié)流小孔流回貯油腔，開(kāi)閥時(shí)，則推開(kāi)壓縮閥流回貯油腔。當(dāng)減振器處于復(fù)原行程時(shí)，減振器受拉伸，上腔液壓增大，液體經(jīng)電流變閥流入下腔，由于上腔活塞桿的退出，此時(shí)，補(bǔ)償閥打開(kāi)，油液從貯油缸經(jīng)補(bǔ)償閥補(bǔ)油給下腔。外置的電流變閥由銅棒芯和同軸園筒形外殼組成，銅棒芯作為內(nèi)電極，加正電壓，由絕緣材料與外殼絕緣，同時(shí)兩端有良好的固定措施，園筒形外殼接地。當(dāng)減振器受力時(shí)，電流變液體以不同的流動(dòng)方向和速度通過(guò)環(huán)形通道，電極加電時(shí)，液體表觀粘度隨電場(chǎng)的變化而變化，實(shí)現(xiàn)了減振器阻尼力的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。
電流變液體減振器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是以閥、孔和電場(chǎng)控制設(shè)計(jì)為核心的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。我們利用兩固定的同心圓筒構(gòu)成的同心環(huán)狀間隙形成電流變閥，銅棒芯作為內(nèi)電極，加正電壓，同軸園筒形外殼為負(fù)電極接地，尼龍絕緣材料與外殼絕緣，同時(shí)兩端有良好的固定措施。
底閥系的壓縮過(guò)程下腔油液經(jīng)底閥閥桿上的孔流入電流變閥，為了減小其節(jié)流作用，將閥桿上的孔盡可能設(shè)計(jì)得大一些。這是電流變液體減振器底閥與普通底閥的不同之處。另一部分油液，經(jīng)閥座上的環(huán)行小孔，在開(kāi)閥前，油液經(jīng)壓縮閥節(jié)流片上的微小間隙流入貯油缸，這些微小間隙即作為底閥上的常通孔，開(kāi)閥后，壓縮閥閥片變形形成一定的開(kāi)度，油液經(jīng)推開(kāi)的壓縮閥閥片注入貯油腔。由此抵消活塞桿進(jìn)入所占據(jù)的空間。復(fù)原過(guò)程油液經(jīng)電流變閥以及底閥桿上的小孔進(jìn)入下腔；同時(shí)貯油缸內(nèi)的油液推開(kāi)補(bǔ)償閥進(jìn)入下腔抵消由于活塞桿退出造成的體積空缺。補(bǔ)償閥的節(jié)流作用很弱，對(duì)油壓的影響可以忽略。
我們按照“中華人民共和國(guó)機(jī)械工業(yè)部部標(biāo)準(zhǔn)——汽車(chē)筒式減振器”中的QC/T，545/99臺(tái)架試驗(yàn)方法進(jìn)行示功試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果(見(jiàn)表1)表明，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的電流變閥外置的電流變液體減振器其阻尼力的變化幅度，已能滿足汽車(chē)實(shí)際應(yīng)用要求，處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。
表1 電流變液體減振器的外特性試驗(yàn)數(shù)據(jù) h＝1mm 行程S＝0.08m速度 電壓 復(fù)原阻力 壓縮阻力 復(fù)原功 壓縮功總功 平均復(fù)原力 平均壓縮力 平均力 等效線性(m/s) (V) (N) (N) (NM)(NM) (NM) (N) (N) (N)阻尼系數(shù)0 114 -83 5.705.90 11.6071.25 73.75 72.50 18471000116 -91 5.896.59 12.4873.63 82.38 78.00 19870.05 1500131 -120 6.746.86 13.6084.25 85.75 85.00 21661800242 -189 13.08 11.8624.94163.50 148.25155.8839710 168 -143 7.818.70 16.5197.63 108.75103.1913141000166 -140 7.438.35 15.7892.88 104.3898.63 12560.11500163 -147 7.759.30 17.0596.88 116.25106.5613571800272 -202 14.38 14.2328.61179.75 177.88178.8122770 205 -138 8.748.94 17.68109.25 111.75110.50938500 215 -147 8.919.24 18.15113.38 115.50113.409630.15 1000205 -157 8.529.28 17.80106.50 116.00111.259451500205 -167 9.3410.0119.35116.75 125.13120.9410271800353 -221 17.64 15.9233.56220.50 199.00209.7517810 250 -152 8.819.37 18.18110.13 117.13113.63724500 230 -147 9.009.76 18.76112.50 122.00117.257470.21000245 -155 8.749.52 18.26105.00 119.00114.137271500232 -184 8.9110.9919.90111.25 137.38124.387921800425 -244 18.69 17.3336.02233.63 216.63225.1314340 309 -194 12.25 11.4723.72153.13 143.38148.25630500 314 -189 11.85 11.3323.18148.13 141.63144.886150.31000299 -197 12.15 11.5923.74151.88 144.88148.386301500343 -199 13.28 12.2925.57166.00 153.63159.816791800545 -281 24.14 19.8543.99301.75 248.13274 1168本用新型減振器具有如下特點(diǎn)1.具有足夠大的電致阻尼力變化范圍，其最大阻尼力是零電場(chǎng)的兩倍，滿足了汽車(chē)工程的實(shí)際需要，該項(xiàng)指標(biāo)處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平；2.具有足夠大的行程，其行程為80mm；3.充分考慮了我國(guó)減振器生產(chǎn)的狀況，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理可靠，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單；4.電流變閥外置的電流變液體減振器散熱快；5.其表觀粘度隨溫度的變化小；6.具有連續(xù)可控的性能；7.主要工作構(gòu)件無(wú)磨損、壽命長(zhǎng)；8.工作柔和，噪聲低；9.響應(yīng)速度快；10.控制過(guò)程中的能源消耗低；11.易與計(jì)算機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)智能控制；12.加電方便；由于電流變閥外置的電流變液體減振器的這些特點(diǎn)，及其在性能上、制造上、使用上的明顯優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，該減振器具有廣闊的應(yīng)用前景和市場(chǎng)價(jià)值。


圖1為本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖圖2為本實(shí)用新型電流變閥結(jié)構(gòu)示意圖圖3為本實(shí)用新型底閥系結(jié)構(gòu)示意圖圖4為本實(shí)用新型導(dǎo)向器結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
如圖1、2、3和4所示，本實(shí)用新型為一種電流變閥外置的電流變流液體減振器，所述減振器由減振主體和置于主體外的電流變閥組成，減振主體由活塞桿6、活塞7、底閥系9、導(dǎo)向器1、缸筒2、貯油缸3和密封圈10組成，外置的電流變閥4為同心環(huán)狀間隙結(jié)構(gòu)，由銅棒芯13和同軸園筒形外殼11組成，兩端有絕緣頭12。底閥系由螺母14、補(bǔ)償閥限位器15、壓縮閥墊片16、補(bǔ)償閥彈簧17、補(bǔ)償閥流通片18、壓縮閥座19、壓縮閥閥桿20、壓縮閥節(jié)流片21、壓縮閥阻尼22、壓縮閥墊片23依次連接組成，活塞將減振主體分為上、下兩個(gè)腔5、8，上腔5通過(guò)導(dǎo)向器1上的孔24與電流變閥4相連，底閥系的空心螺桿將下腔與外置的電流變閥相連，底閥座下的密封圈將底閥座與貯油缸分隔開(kāi)。
權(quán)利要求1.一種電流變閥外置的電流變流液體減振器，其特征在于所述減振器由減振主體和置于主體外的電流變閥組成，減振主體由活塞桿、活塞、底閥系、導(dǎo)向器、缸筒、貯油缸和密封圈組成，活塞將減振主體分為上、下兩個(gè)腔，上腔通過(guò)導(dǎo)向器上的孔與電流變閥相連，底閥系將下腔與外置的電流變閥相連，底閥座下的密封圈將底閥座與貯油缸分隔開(kāi)。
2.如權(quán)利要求1所述的減振器，其特征在于所述的外置的電流變閥為同心環(huán)狀間隙結(jié)構(gòu)，由銅棒芯和同軸園筒形外殼組成，兩端有絕緣頭。
3.如權(quán)利要求1所述的減振器，其特征在于所述的底閥系由螺母、補(bǔ)償閥限位器、壓縮閥墊片、補(bǔ)償閥彈簧、補(bǔ)償閥流通片、壓縮閥座、壓縮閥閥桿、壓縮閥節(jié)流片、壓縮閥阻尼、壓縮閥墊片、空心螺桿依次連接組成。
4.如權(quán)利要求1所述的減振器，其特征在于所述的導(dǎo)向器具有連接電流變閥和減振主體上腔的小孔。
專(zhuān)利摘要一種電流變閥外置的電流變流液體減振器,其特征在于所述減振器由減振主體和置于主體外的電流變閥組成,減振主體由活塞桿、活塞、底閥系、導(dǎo)向桿、缸筒、貯油缸和密封圈組成,活塞將減振主體分為上、下兩個(gè)腔,上腔通過(guò)導(dǎo)向器上的孔與電流變閥相連,底閥系將下腔與外置的電流變閥相連,底閥座下的密封圈將底閥座與貯油缸分隔開(kāi)。本實(shí)用新型能解決汽車(chē)振動(dòng)的主動(dòng)控制問(wèn)題,具有源頭創(chuàng)新性,可廣泛應(yīng)用于轎車(chē)、賽車(chē)及軍用車(chē)輛。
文檔編號(hào)B60G17/06GK2496700SQ0125030
公開(kāi)日2002年6月26日 申請(qǐng)日期2001年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月7日
發(fā)明者張仲甫, 劉小英 申請(qǐng)人:張仲甫, 劉小英