一種多工況車輛懸架的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于汽車懸架隔振領域，提供了一種多工況車輛懸架。將磁懸浮彈簧與磁流變液集成為一體，利用線圈永磁體與永磁體異名磁極間產(chǎn)生的吸引力支撐車身質量，改變線圈永磁體中的電流，改變異名磁極吸引力的大小，實現(xiàn)懸架剛度可控。通過控制勵磁線圈電流，改變磁流變液周圍磁感應強度，從而改變磁流變液粘度特性，實現(xiàn)懸架阻尼可控。根據(jù)汽車行駛的隔振需求，懸架可工作在“被動”、“半主動”、“主動”三種工況下。當工作在“被動”、阻尼可控“半主動”工況下，懸架可實現(xiàn)對振動能量的蓄能回收。本發(fā)明克服了被動懸架參數(shù)不可變、半主動懸架剛度可控難以實現(xiàn)的難題，同時避免了主動懸架耗能較大的問題，性能穩(wěn)定，具有較高的應用價值。
【專利說明】—種多工況車輛懸架

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于車輛懸架減振領域,具體涉及一種具有多種工況的車輛懸架。

【背景技術】
[0002]伴隨著電子控制技術的發(fā)展，半主動懸架與主動懸架較好的解決了車輛乘坐舒適性與操縱穩(wěn)定性之間的矛盾，使得車輛懸架的隔振性能得到較好的提升。目前，半主動懸架的實現(xiàn)主要采用變阻尼方案，中國專利201420009104.4公開了一種節(jié)流口式阻尼可調減振器，通過調節(jié)節(jié)流口面積改變減震器的阻尼力，由此獲取較好的隔振性能。然而，對于半主動懸架來說，懸架的剛度可調卻成為其性能提升的瓶頸問題。主動懸架則大多采用力的發(fā)生器對輸出力進行控制，Bose公司開發(fā)的全主動懸架即通過采集車輛的不同行駛工況信息，調節(jié)力作動器的輸出力大小，以此實現(xiàn)對路面不平度的有效緩沖與衰減。對于主動懸架，即便是在靜態(tài)狀態(tài)下，力發(fā)生器裝置仍然需要消耗能量以支撐車身載荷，所消耗的能量較大，給現(xiàn)有的能源與環(huán)境提出較高的難題。面對各有利弊的車輛懸架結構，工程上迫切需要一種可以較好中和各種懸架形式優(yōu)缺點的解決方案。


【發(fā)明內容】

[0003]針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提出一種多工況車輛主動懸架，既可以克服被動懸架參數(shù)不變及半主動懸架剛度可調難以實現(xiàn)的難題，同時可避免主動懸架能耗較大的問題。根據(jù)汽車的行駛工況需求，懸架可工作在“被動”、“半主動”與“主動”的不同工況下，綜合性能較優(yōu)。
[0004]本發(fā)明采取的技術方案是，將磁懸浮彈簧與磁流變液集成為一體，利用線圈永磁體與永磁體之間異名磁極的吸引力承載車身質量，起到磁懸浮剛度作用，改變線圈永磁體線圈中的電流即可實現(xiàn)磁懸浮彈簧的剛度可控。改變電磁活塞中勵磁線圈的電流大小，改變磁流變液的粘度特性，實現(xiàn)阻尼可控。
[0005]—種多工況車輛懸架，包括上吊耳(1)、下吊耳(13)、工作缸筒(16)、儲油缸筒
(19)、活塞桿(20)、所述活塞桿(20)上設有、線圈通孔(3)和中心線圈通孔￠)，磁懸浮缸筒(21)，所述磁懸浮缸筒(21)內形成磁懸浮工作腔(4)；
[0006]所述磁懸浮缸筒(21)與儲油缸筒(19)固定連接，所述儲油缸筒(19)中設有工作缸筒(16)，且工作缸筒(16)與儲油缸筒(19)下端固定連接，所述儲油缸筒(19)下端與下吊耳(13)相鉸接；所述工作缸筒(16)下端開設有通孔(14)；
[0007]所述上吊耳(1)與活塞桿(20)上端相鉸接，所述活塞桿(20)穿過磁懸浮缸筒
(21)、儲油缸筒(19)和工作缸筒(16)，且活塞桿(20)下端位于工作缸筒(16)內；
[0008]一種多工況車輛懸架，還包括線圈永磁體(2)、勵磁線圈(7)、永磁體(22)、磁流變液(10)、阻尼活塞(12)、電磁活塞(17)，所述線圈永磁體⑵固定在活塞桿(20)上且位于所述永磁體(22)的內側；所述永磁體(22)固定設置在磁懸浮缸筒(21)缸壁內側上；所述勵磁線圈⑵安裝在電磁活塞(17)上；所述電磁活塞(17)與活塞桿(20)下端相連接；所述阻尼活塞(12)位于工作缸筒(16)內；所述磁流變液(10)置于儲油缸筒(19)和工作缸筒(16)中。
[0009]所述勵磁線圈(7)經(jīng)預緊螺母(9)安裝在電磁活塞(17)上；
[0010]所述線圈永磁體(2)上均勻纏有密布第一線圈，所述第一線圈經(jīng)由線圈通孔(3)和中心線圈通孔￠)與外端電路相連。當懸架工作在“被動”或阻尼可控“半主動”工況下，線圈永磁體(2)在磁場中切割磁感線使得線圈中產(chǎn)生感應電流。通過外端電路可對此部分電流進行回收，此時懸架可實現(xiàn)對振動能量的蓄能回收。
[0011]所述勵磁線圈(7)上的第二線圈經(jīng)中心線圈通孔(6)與外端電路相連。
[0012]當線圈永磁體⑵與勵磁線圈(7)中均沒有通以電流時，利用永磁體(22)與線圈永磁體(2)異名磁極間的相互吸引力承載車身重量，實現(xiàn)剛度作用。利用磁流變液(10)通過伸張閥(8)、流通閥(18)、壓縮閥(11)和補償閥(15)產(chǎn)生阻尼力，實現(xiàn)阻尼作用。此時懸架工作在“被動”工況下，剛度與阻尼均不可控。
[0013]當僅線圈永磁體⑵中通以電流時,改變電流大小與方向，實現(xiàn)永磁體(22)與線圈永磁體(2)異名磁極間相互吸引力的改變，此時懸架工作在剛度可控“半主動”工況；
[0014]當僅勵磁線圈(7)中通以電流時，改變電流大小與方向，改變周圍磁感應強度，從而改變磁流變液(10)的粘度特性，此時懸架工作在阻尼可控“半主動”工況。
[0015]當線圈永磁體(2)與勵磁線圈(7)中的線圈均通以電流時，改變電流大小與方向，實現(xiàn)永磁體(22)與線圈永磁體(2)異名磁極間相互吸引力與磁流變液(10)粘度特性的改變，此時懸架工作在“主動”工況下，剛度與阻尼均可控。
[0016]所述磁懸浮工作腔(4)上下兩端分別設有上緩沖塊(23)與下緩沖塊(5);為避免懸架受到?jīng)_擊載荷失去有效行程而撞擊工作缸，上緩沖塊(23)下端平面與下緩沖塊(5)上端平面為線圈永磁體(2)與永磁體(22)在被動工作模式下異名磁極間最大吸引力的極限位置。
[0017]采用本發(fā)明的有益效果是，僅僅通過控制線圈永磁體中的線圈以及電磁活塞中勵磁線圈的電流，即可實現(xiàn)懸架的剛度可控與阻尼可控或剛度與阻尼聯(lián)合可控。根據(jù)汽車行駛的隔振需求，懸架可被設定工作在“被動”工況、阻尼可調“半主動”工況、剛度可調“半主動”工況及“主動”工況。當懸架工作在“被動”、阻尼可調“半主動”工況下，線圈永磁體中的線圈在懸架往復運動中可產(chǎn)生感應電流，此部分電能可經(jīng)外端電路回收貯存，實現(xiàn)“蓄能”作用效果。即使控制系統(tǒng)發(fā)生損壞或車輛處于靜態(tài)未啟動狀態(tài)下，車輛懸架仍可工作在“被動”工況下，此時無需外界能量輸入，懸架仍具有穩(wěn)定的工作性能。
[0018]本發(fā)明既克服了被動懸架參數(shù)不可變、半主動懸架剛度可變難以實現(xiàn)的難題，又避免了主動懸架能量消耗較大的問題，可根據(jù)需要選擇懸架工作模式，其控制機構結構簡單，具有有益的工程應用價值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0020]圖1是一種多工況車輛主動懸架示意圖。
[0021]附圖標記說明:1.上吊耳，2.線圈永磁體，3.線圈通孔，4.磁懸浮工作腔，5.下緩沖塊，6.中心線圈通孔，7.勵磁線圈，8.伸張閥，9.預緊螺母，10.磁流變液，11.壓縮閥，12.阻尼活塞，13.下吊耳，14.通孔，15.補償閥，16.工作缸筒，17.電磁活塞，18.流通閥，19.儲油缸筒，20.活塞桿，21.磁懸浮缸筒，22.永磁體，23.上緩沖塊。

【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖以及具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于此。
[0023]如圖1所示，上吊耳I與活塞桿20上端相鉸接，環(huán)形線圈永磁體2固定在活塞桿20上且位于所述永磁體22的內側，線圈永磁體2上均勻纏有密布第一線圈，第一線圈經(jīng)由線圈通孔3和中心線圈通孔6與外端電路相連。永磁體22固定在磁懸浮缸筒21缸壁內側上，磁懸浮工作腔4上下兩端設有上緩沖塊23與下緩沖塊5。磁懸浮缸筒21與儲油缸筒19固定連接，儲油缸筒19和工作缸筒16中含有磁流變液10?；钊麠U20下端與電磁活塞17相連，電磁活塞17上設有伸張閥8與流通閥18，勵磁線圈7經(jīng)預緊螺母9預緊安裝在電磁活塞17上，所述勵磁線圈上的第二線圈經(jīng)中心線圈通孔6與外端電路相連。阻尼活塞12上設有壓縮閥11和補償閥15，工作缸筒16與儲油缸筒19下端相鉸接，工作缸筒16下端開設有通孔14，實現(xiàn)工作缸筒16與儲油缸筒19之間的油液流通。下吊耳13與儲油缸筒19相鉸接。
[0024]上吊耳I與車身相連，下吊耳13與車輪相連，由此完成一種多工況車輛懸架的安裝。
[0025]根據(jù)汽車行駛的隔振性能需求，懸架可工作在“被動”、“半主動”、“主動”三種工況下。
[0026]當線圈永磁體2與勵磁線圈7中均沒有通以電流時，此時懸架工作在“被動”工況下。依靠永磁體22與線圈永磁體2異名磁極間的相互吸引力承載車身重量。當懸架受到路面不平度沖擊時，永磁體22與線圈永磁體2之間產(chǎn)生相對位移，引力作用使得其具有返回靜平衡位置的趨勢。為避免受到?jīng)_擊載荷導致懸架失去有效行程，上緩沖塊23下端平面與下緩沖塊5上端平面即為未通電的線圈永磁體2與永磁體22異名磁極間最大吸引力的極限位置。磁流變液10通過伸張閥8、流通閥18、壓縮閥11和補償閥15產(chǎn)生阻尼力效果。此工況下無需外屆能量輸入，懸架性能一般。
[0027]當僅線圈永磁體2中通以電流時，此時懸架工作在剛度可調的“半主動”工況下。通過改變電流大小與方向，實現(xiàn)永磁體22與線圈永磁體2異名磁極間相互吸引力的改變，實現(xiàn)磁懸浮彈簧的剛度可調。當僅勵磁線圈7中通以電流時，此時懸架工作在阻尼可調的“半主動”工況下。改變電流大小與方向，改變周圍磁感應強度，從而改變磁流變液10的粘度特性，實現(xiàn)阻尼可調。此工況下需要外界能量輸入，懸架性能較優(yōu)。
[0028]當線圈永磁體2與勵磁線圈7中的線圈均通以電流時，此時懸架工作在“主動”工況下。當需要懸架提供較大剛度時，改變線圈永磁體2線圈中的電流，使其產(chǎn)生與線圈永磁體2同向的磁場，異名磁極間的吸引力便增大，根據(jù)公式F = kx可知，當位移不變時，彈性力的增大是由于彈簧剛度的增大，即此時懸架的剛度變大。當需要懸架提供較小剛度時，改變線圈永磁體2線圈中的電流，使其產(chǎn)生與線圈永磁體2反向的磁場，異名磁極間的吸引力便減小，同理可得，磁懸浮懸架的剛度減小。以此實現(xiàn)懸架的剛度可控。改變勵磁線圈7中的電流，從而改變勵磁線圈7周圍磁場的磁感應強度，使得磁流變液10粘度特性改變，實現(xiàn)阻尼可控。根據(jù)道路工況進行懸架剛度與阻尼的聯(lián)合調節(jié)，獲取較好的隔振性能。此工況下需要外界較高能量輸入，懸架性能最優(yōu)。
[0029]當多工況車輛懸架工作在“被動”或阻尼可調“半主動”工況下，路面不平度沖擊帶動上吊耳I與下吊耳13相對運動，線圈永磁體2與永磁體22之間產(chǎn)生相對位移，使得線圈永磁體2線圈中產(chǎn)生感應電流。通過外端電路可對此部分電流進行回收，此時懸架工作在“蓄能”工況下，可實現(xiàn)對振動能量的回收貯存，以便于后續(xù)使用，極大的減小了能量消耗。
[0030]所述實施例為本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式，但本發(fā)明并不限于上述實施方式，在不背離本發(fā)明的實質內容的情況下，本領域技術人員能夠做出的任何顯而易見的改進、替換或變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種多工況車輛懸架， 包括上吊耳(I)、下吊耳(13)、工作缸筒(16)、儲油缸筒(19)、活塞桿(20)、磁懸浮缸筒(21)，所述活塞桿(20)上設有線圈通孔(3)和中心線圈通孔(6)，所述磁懸浮缸筒(21)內形成磁懸浮工作腔(4)； 所述磁懸浮缸筒(21)與儲油缸筒(19)固定連接，所述儲油缸筒(19)中設有工作缸筒(16)，且工作缸筒(16)與儲油缸筒(19)下端固定連接，所述儲油缸筒(19)下端與下吊耳(13)相鉸接；所述工作缸筒(16)下端開設有通孔(14)； 所述上吊耳(I)與活塞桿(20)上端相鉸接，所述活塞桿(20)穿過磁懸浮缸筒(21)、儲油缸筒(19)和工作缸筒(16)，且活塞桿(20)下端位于工作缸筒(16)內； 其特征在于:還包括線圈永磁體(2)、勵磁線圈(7)、永磁體(22)、磁流變液(10)、阻尼活塞(12)、電磁活塞(17)，所述線圈永磁體(2)固定在活塞桿(20)上且位于所述永磁體(22)的內側；所述永磁體(22)固定設置在磁懸浮缸筒(21)缸壁內側上；所述勵磁線圈(7)安裝在電磁活塞(17)上；所述電磁活塞(17)與活塞桿(20)下端相連接；所述阻尼活塞(12)位于工作缸筒(16)內；所述磁流變液(10)置于儲油缸筒(19)和工作缸筒(16)中。
2.如權利要求1所述的多工況車輛懸架，其特征在于:所述勵磁線圈(7)經(jīng)預緊螺母(9)安裝在電磁活塞(17)上。
3.如權利要求1所述的多工況車輛懸架，其特征在于:所述線圈永磁體(2)上均勻纏有密布第一線圈，所述第一線圈經(jīng)由線圈通孔⑶和中心線圈通孔(6)與外端電路相連。
4.如權利要求1所述的多工況車輛懸架，其特征在于:所述勵磁線圈(7)上的第二線圈經(jīng)中心線圈通孔(6)與外端電路相連。
5.如權利要求1所述的多工況車輛懸架，其特征在于:所述磁懸浮工作腔(4)上下兩端分別設有上緩沖塊(23)與下緩沖塊(5)。
6.如權利要求1所述的多工況車輛懸架，其特征在于:所述阻尼活塞(12)上設有壓縮閥(11)和補償閥(15)。
7.如權利要求1所述的多工況車輛懸架，其特征在于:所述電磁活塞(16)上設有伸張閥⑶與流通閥(18)。
【文檔編號】B60G13/00GK104309438SQ201410560364
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月20日 優(yōu)先權日:2014年10月20日
【發(fā)明者】沈鈺杰, 陳龍, 楊曉峰, 汪若塵, 施德華, 楊軍 申請人:江蘇大學