專利名稱：電磁彈簧減振器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及車輛的懸架機構，特別是一種兼具有彈性元件和阻尼元件的功能并且可調節(jié)的電磁彈簧減振器。
背景技術：
懸架是汽車的車架與車橋或車輪之間的一切傳力連接裝置的總稱，其作用是傳遞作用在車輪和車架之間的力和力矩，并且緩沖由不平路面?zhèn)鹘o車架或車身的沖擊力，并衰減由此引起的震動，以保證汽車能平順地行駛。典型的懸架結構由彈性元件、導向機構以及阻尼元件等組成，轎車通常采用的彈性元件為螺旋彈簧，起到緩沖振動的作用，常用的阻尼元件為減振器，起到衰減振動的目的。圖1示意性地顯示了常見的主要由螺旋彈簧和減振器構成的車輛懸架主體結構，其包括:減振器上連接環(huán)100、減振器挺桿200、螺旋彈簧300、減振器套筒400、活塞500、彈簧下支座600、減振器下連接環(huán)700、彈簧上支座800。其中減振器挺桿200、減振器套筒400、活塞500以及未在圖中示出的減振器油、流通閥、伸張閥等零件組成減振器。減振器上連接環(huán)100用于連接車身，減振器下連接環(huán)700用于連接轉向節(jié)，螺旋彈簧300上端和下端分別頂在彈簧上支座800和彈簧下支座600上，彈簧上支座800和彈簧下支座600分別固定在減振器上連接環(huán)100和減振器下連接環(huán)700上。容易理解，螺旋彈簧300 —經制造成功，便只有一種剛度，即，螺旋彈簧的剛度是固定的；現(xiàn)有懸架結構中的減振器只起到衰減振動的作用，而且其阻尼也是一定的。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，人們對汽車懸架的功能提出了新的更高要求，例如:第一，希望懸架剛度可調。當車輛行駛在壞路面時要有良好的減振效果，也就是希望懸架“軟”一些，從而達到在顛簸路面上行駛時仍具有良好的乘坐舒適性，不至于造成車輛過度左右搖擺，尤其是有老人或者病人坐在車內時；而在好路面上，則希望懸架“硬” 一些，從而實現(xiàn)車輛良好的高速行駛性能或者使得車輛具有良好的運動風格。第二，希望車身高度可調。在某些時候，人們希望通過調整懸架的高度來調整車輛的高度，以便根據(jù)路況調整汽車合適的通過性，例如雨天或者道路坑坑洼洼或者車輛越野行駛時，駕駛者希望車身能夠升高，從根本上說，就是希望車輛懸架升高，這時，汽車就成為一輛越野車了。第三，車輛過彎時，希望車身側傾小一些，從而提高車輛過彎時的安全性。然而，由于現(xiàn)有的車輛懸架所使用的螺旋彈簧一經制造成功，其剛度就是一個定值，這也就意味著懸架的剛度不能根據(jù)實際駕駛需要而自行調整。其次，懸架的減振器一般采用雙筒液壓減振器，其內部有高壓的液壓油，長久使用時會出現(xiàn)液壓油外泄，造成環(huán)境污染，而且也會造成減振器失效的不良后果。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種兼具有彈性元件和阻尼元件的功能并且可調節(jié)的電磁彈簧減振器，以克服現(xiàn)有的車輛懸架結構中懸架剛度不可調節(jié)、懸架高度不可調節(jié)，不能適應復雜路況對乘坐舒適性和車輛通過性要求的問題，并消除減振器液壓油外泄的隱患。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了如下技術方案。一種電磁彈簧減振器，包括:
導向機構，該導向機構包括有上端部、下端部以及能夠在該上端部與下端部之間的直線運動的導向元件；
承載構件，其與前述導向機構的導向元件相連接，以將所承載的重量傳導到該導向元
件;
多個電磁鐵，包括設置在前述導向機構的上端部的第一固定電磁鐵，設置在前述導向機構的下端部的第二固定電磁鐵，以及設置在前述導向機構的導向元件上相對上端部一側的第一活動電磁鐵，和設置在導向兀件上相對下端部一側的第二活動電磁鐵；
傳感器，設置在前述導向機構的導向元件上，以感測該導向元件的運動參數(shù)信號；控制器，通過線束與前述傳感器及多個電磁鐵電性連接，以接收傳感器感測到的該導向元件的運動參數(shù)信號，并依據(jù)導向元件的運動參數(shù)信號調整和控制前述多個電磁鐵的電流,從而調整和控制多個電磁鐵之間的磁力大小和方向。在本發(fā)明的一個技術方案中，該導向機構包括具有內腔的套筒，以及能夠在該內腔中直線運動的導向活塞。在本發(fā)明的一個技術方案中，該承載構件包括減振器挺桿，該挺桿的一端穿過套筒的上端部進入內腔并與其中的導向活塞相連接。 在本發(fā)明的一個技術方案中，傳感器包括設置在導向活塞上的活塞速度傳感器和活塞位置傳感器。在本發(fā)明的一個技術方案中，在電磁彈簧減振器靜態(tài)時，第一固定電磁鐵與第一活動電磁鐵的磁極極性相異，二者之間產生吸引力，第二活動電磁鐵與第二固定電磁鐵的磁極極性相同，二者之間產生排斥力。在本發(fā)明的一個技術方案中，還包括設置在使用者易于操作位置上的懸架功能控制裝置，其與控制器通過線束連接，用來根據(jù)駕駛需要或者路況情況選擇懸架的高度、懸架的剛度。本發(fā)明提供的電磁彈簧減振器利用磁力具有同極相斥、異極相吸以及隨距離變化而磁力不同的特性，通過幾個電磁鐵的合理配合，同時利用電磁鐵易于控制的特點，引入懸架控制器，使電磁彈簧產生吸振阻尼，從而以一個電磁彈簧減振器取代了螺旋彈簧和減振器兩個懸架元件。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明克服了現(xiàn)有的車輛懸架結構中懸架剛度不可調節(jié)、懸架高度不可調節(jié)，不能適應復雜路況對乘坐舒適性和車輛通過性要求的問題，并消除了減振器液壓油外泄的隱患。


圖1是現(xiàn)有的主要由螺旋彈簧和減振器構成的懸架主體結構示意圖。圖2是本發(fā)明的電磁彈簧減振器的結構示意圖。圖3是本發(fā)明中的懸架功能控制裝置的示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖詳細說明本發(fā)明的具體實施方式
。如圖2所示，依據(jù)本發(fā)明的技術方案實施的一種電磁彈簧減振器包括上連接環(huán)1、減振器挺桿2、具有內腔30的套筒3、第一固定電磁鐵4、第一活動電磁鐵51和第二活動電磁鐵52、活塞速度傳感器6、導向活塞7、第二固定電磁鐵8、下連接環(huán)9、控制器10、活塞位置傳感器11等零件。其中，上連接環(huán)I用于連接汽車的車身，下連接環(huán)9用于連接轉向節(jié)，減振器挺桿2的上端21連接于上連接環(huán)1，減振器挺桿2的下端22則穿過套筒3的上端部31進入套筒3的內腔30而與導向活塞7連接。第一固定電磁鐵4被設置于套筒3的內腔30的上端部31，第一、二活動電磁鐵51、52、活塞速度傳感器6和活塞位置傳感器11被設置在導向活塞7上，第二固定電磁鐵8被設置在套筒3的內腔30的下端部32，下連接環(huán)9被固定在套筒3外部鄰接于下端部32處。容易理解，在一個較佳實施方式中，第一活動電磁鐵51被設置在導向活塞7上相對于套筒3上端部31的一側,而第二活動電磁鐵52則被設置在導向活塞7上相對于套筒3下端部32的一側。減振器挺桿2的下端22與導向活塞7、第一、二活動電磁鐵51、52、活塞速度傳感器6、活塞位置傳感器11 一起，能夠在套筒3的內腔30中滑動?？刂破?0用于控制各個電磁鐵的磁力強度、磁極方向，并接收活塞速度傳感器6傳來的活塞速度信號和加速度信號，以及活塞位置傳感器11傳來的活塞位置信號。該控制器10設置于套筒3上，也可以設置在車輛的其它位置?？刂破?0和各電磁鐵4、51、52、8均由整車蓄電池或者其他車載電源供電。為了使圖面不過于復雜，圖2中未繪出各種連接線束，但本領域的一般技術人員能夠理解這些連接線束與各個相關零部件之間的常規(guī)連接。容易理解,在上述實施方式中，套筒3構成了一個導向機構,其包括有上端部31、下端部32，導向活塞7作為一個導向元件，能夠在該上端部31與下端部32之間的套筒內腔30中作直線運動；減振器挺桿2構成一個承載構件，其一端連接于車身，另一端連接于導向活塞7，用以將車身的重量傳導給導向活塞7。圖3是懸架功能控制裝置12的一種示例，懸架功能控制裝置12用來根據(jù)駕駛需要或者路況情況選擇懸架的高度(也就是車身高度)、懸架的剛度，其設置在駕駛員容易操作的位置，與控制器10通過線束連接。在圖3所示實施例中，懸架功能控制裝置采用按鍵構造，其包含四個按鍵:“懸架剛度(高)”、“懸架剛度(低)”、“車身高度(高)”、“車身高度(低)”，分別完成增加懸架剛度、降低懸架剛度、升高車身、降低車身四種功能。容易理解，該懸架功能控制裝置12也可以以其他調節(jié)方式實現(xiàn)，如旋鈕調節(jié)等。本上述實施方式中，第一固定電磁鐵4、第一、二活動電磁鐵51、52、第二固定電磁鐵8被設置在同一條線上，共同組成電磁彈簧。依據(jù)本發(fā)明的技術方案實施的電磁彈簧減振器，其工作原理如下所述:
1、緩沖振動和衰減振動:車輛靜態(tài)時，第一固定電磁鐵4與第一活動電磁鐵51的磁極極性是相異的，這兩個電磁鐵之間產生吸引力，第二活動電磁鐵52與第二固定電磁鐵8的磁極極性是相同的，這兩個電磁鐵之間產生排斥力，這就使得減振器挺桿2在套筒3中產生向上的力，這一作用力用來承載車身重量，與車身重力達到平衡。當車輛在行駛中，遇到凸起物而使車輪上跳時，套筒3相對導向活塞7上移，第二活動電磁鐵52和第二固定電磁鐵8的距離變近，產生的排斥磁力變大，從而起到緩沖振動的目的(這與傳統(tǒng)懸架中的螺旋彈簧在壓縮行程的功能類似)。由于沒有了阻尼元件(減振器)，導向活塞7可能會在套筒3中上下來回振動，造成振動不能及時衰減。所以此時控制器10根據(jù)活塞速度傳感器6傳來的導向活塞7的運動速度和加速度信號的大小及方向，及時向第一固定電磁鐵4、第一、二活動電磁鐵51、52、第二固定電磁鐵8發(fā)出指令，精準調整這些電磁鐵之間的磁力的大小和方向，使之快速達到新的平衡，從而快速衰減導向活塞7在套筒3中上下來回運動的振動，起到了衰減振動能量的目的(這與傳統(tǒng)懸架中的減振器的功能類似)。類似地，在車輪下跳時，套筒3相對于導向活塞7下移,第一活動電磁鐵51和第一固定電磁鐵4的距離變近。這時，控制器10調整第一固定電磁鐵4的磁力極性的方向，并根據(jù)活塞速度傳感器6傳來的導向活塞7的運動速度和加速度信號的大小及方向，精準調整這些電磁鐵之間的磁力的大小和方向(例如此時需要第一活動電磁鐵51和第一固定電磁鐵4的磁力相斥)，使之快速達到新的平衡，從而快速衰減了導向活塞7在套筒3中上下來回運動的振動，起到了衰減振動能量的目的(這與傳統(tǒng)懸架中的減振器的功能類似)。這就實現(xiàn)了電磁彈簧減振器的緩沖振動和衰減振動的雙重目的，從而用一個元件取代了原來懸架中的螺旋彈簧和減振器兩個元件。2、調整懸架剛度:如果需要改變懸架的剛度時，操作懸架功能控制按鍵12，如圖3所示:選擇“懸架剛度(高)”或者“懸架剛度(低)”按鍵，控制器10就會對這些電磁鐵發(fā)出指令，調整磁力的大小和方向，達到調整懸架剛度的目的。例如，如果選擇“懸架剛度(高)”按鍵，控制器10會發(fā)出控制信號，使第二活動電磁鐵52和第二固定電磁鐵8之間的相斥力增力口，根據(jù)需要同時也可以讓第一活動電磁鐵51和第一固定電磁鐵4之間的力變?yōu)橄喑饬Γ瑥亩黾討壹軇偠?，車輛的運動風格增加。如果選擇“懸架剛度(低)”按鍵，控制器10會發(fā)出控制信號，使第二活動電磁鐵52和第二固定電磁鐵8之間的相斥力減小，根據(jù)需要同時也可以使第一活動電磁鐵51和第一固定電磁鐵4之間的相吸力增加,從而減小懸架的剛度，車輛的乘坐舒適性增加。注意，增加或減小懸架的剛度并沒有升高或者降低懸架的高度(也就是車輛的高度)。3、調整懸架高度，即車輛高度。如果需要改變懸架高度，即就是改變車身的高度，通過操作懸架功能控制按鍵12，控制器10接到指令，進而對電磁鐵發(fā)出指令，調整磁力的大小和方向，達到調整懸架高度的目的。例如，選擇“車身高度(高)”按鍵，則控制器10發(fā)出控制信號使第二活動電磁鐵52和第二固定電磁鐵8之間的排斥力增加，第一活動電磁鐵51和第一固定電磁鐵4之間的吸力減小,從而使導向活塞7相對套筒3向上移動,懸架升高，從而使得車身向上走，形成新的平衡，達到升高車身的目的。如果選擇“車身高度(高)”按鍵，，則控制器10發(fā)出控制信號，使第二活動電磁鐵52和第二固定電磁鐵8之間的斥力減小，第一活動電磁鐵51和第一固定電磁鐵4之間的吸力增加，導向活塞7相對套筒向下移動，懸架降低，從而使得車身向下走，形成新的平衡，達到降低車身的目的。注意，此過程并沒改變懸架的剛度。4、調整左右彈簧剛度，使得車身平衡。如果車輛左、右前懸架或者左、右后懸架受力不均勻，例如車上只有駕駛員一個人時就會發(fā)生左前懸架比右前懸架受力大，那么車身就會出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象，左低而右高，會影響車輛駕駛，現(xiàn)有的螺旋彈簧和減振器顯然不能解決這一問題。而本發(fā)明所述的電磁彈簧減振器就能很好地解決這一問題。當這一問題出現(xiàn)時，由于活塞位置傳感器11會監(jiān)控車輛的每個電磁彈簧減振器(對汽車而言，包括左前、右前、左后和右后懸架一共4個)中的導向活塞7的位置，并將信號發(fā)給控制器10，控制器10對左前、右前懸架上的電磁彈簧減振器的導向活塞7的位置進行對比，同時也對左后、右后懸架上的電磁彈簧減振器的導向活塞7的位置進行對比，如果位置信號之間出現(xiàn)較大差異，那么控制器10將向相對受力較大的那個電磁彈簧減振器發(fā)出指令信號，增加這個電磁彈簧減振器的剛度，使之與另一側的減振器的姿態(tài)和高度保持一致，從而使車身左右高度不一致的問題得以解決。5、車輛過彎車身姿態(tài)調整。由于電磁彈簧剛度可調，在車輛過彎時，控制器10通過對比左、右懸架上的電磁彈簧減振器活塞位置信號，過彎時，左、右懸架的變形方向不一致，所以電磁彈簧減振器活塞位置也不一樣，控制器10根據(jù)活塞位置信號差異，發(fā)指令調整左右電磁彈簧減振器的剛度，使得車身側傾不至于過大，增強了車輛過彎時的安全性。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:1、以一個電磁彈簧減振器取代了螺旋彈簧和減振器兩個元件，減少了懸架零件數(shù)量、重量和體積，有助于汽車輕量化。2、由于沒有了液壓減振器，減振器潛在的漏油問題也就消失了。3、懸架剛度靈活可調，不同的路況采用不同的懸架剛度與之相適應，真正做到了車輛懸架剛度在壞路面上“軟”，在好路面上“硬”的特性，從而達到在顛簸路面上具有良好的乘坐舒適性的目的，不至于車輛過于左右搖擺，尤其是有老人或者病人坐在車內時。而在好路面上，達到車輛良好的高速行駛性能或者使得車輛具有良好的運動風格。4、懸架高度可調，增加車輛的通過性，當遇到雨天或者道路坑坑洼洼或者車輛越野行駛時升高懸架(也就是升高車身)，增加車輛的通過性能。5、當左右懸架載荷不一致而導致車輛車身左右高度不一致時，例如車上只有駕駛員一人時，電磁彈簧減振器就能自動地重新調整各自剛度，能夠使得車輛姿態(tài)保持左右一致。6、由于電磁彈簧剛度可調，在車輛過彎時，通過自動調整懸架剛度，確保車身側傾不至于過大，增強了車輛過彎的安全性。本發(fā)明不僅可以應用于各類汽車，而且可以應用于各類工程車輛、拖拉機、其他機械等需要彈簧和減振器的場合和領域。以上依據(jù)本發(fā)明的技術方案詳細描述了具體實施方式
。容易理解，根據(jù)本發(fā)明的技術方案，在不變更本發(fā)明的實質精神下，本領域的一般技術人員可以提出可相互替換的多種結構方式以及實現(xiàn)方式。因此，上文描述的具體實施方式
以及附圖僅是對本發(fā)明的技術方案的示例性說明，而不應當視為本發(fā)明的全部或者視為對本發(fā)明技術方案的限定或限制。
權利要求
1.一種電磁彈簧減振器，其特征在于，其包括: 導向機構，所述導向機構包括有上端部、下端部以及能夠在所述上端部與下端部之間的直線運動的導向元件； 承載構件，其與所述導向機構的導向元件相連接，以將所承載的重量傳導到所述導向元件； 多個電磁鐵，包括設置在所述導向機構的上端部的第一固定電磁鐵，設置在所述導向機構的下端部的第二固定電磁鐵，以及設置在所述導向元件上相對所述上端部一側的第一活動電磁鐵，和設置在所述導向元件上相對所述下端部一側的第二活動電磁鐵； 傳感器，設置在所述導向機構的導向元件上，以感測所述導向元件的運動參數(shù)信號； 控制器，通過線束與所述傳感器及所述多個電磁鐵電性連接，以接收所述傳感器感測到的所述導向元件的運動參數(shù)信號，并依據(jù)所述導向元件的運動參數(shù)信號調整和控制所述多個電磁鐵的電流，以調整和控制所述多個電磁鐵之間的磁力大小和方向。
2.根據(jù)權利要求1所述的電磁彈簧減振器，其特征在于，所述導向機構包括具有內腔的套筒，以及能夠在所述內腔中直線運動的導向活塞。
3.根據(jù)權利要求2所述的電磁彈簧減振器，其特征在于，所述承載構件包括減振器挺桿，所述挺桿的一端穿過所述套筒的上端部進入所述內腔并與其中的導向活塞相連接。
4.根據(jù)權利要求3所述的電磁彈簧減振器，其特征在于，所述傳感器包括設置在所述導向活塞上的活塞速度傳感器和活塞位置傳感器。
5.根據(jù)權利要求1或4所述的電磁彈簧減振器，其特征在于，在電磁彈簧減振器靜態(tài)時，所述第一固定電磁鐵與所述第一活動電磁鐵的磁極極性相異，二者之間產生吸引力，所述第二活動電磁鐵與所述第二固定電磁鐵的磁極極性相同，二者之間產生排斥力。
6.根據(jù)權利要求1或4所述的電磁彈簧減振器，其特征在于，還包括設置在使用者易于操作位置上的懸架功能控制裝置，其與所述控制器通過線束連接，用來根據(jù)駕駛需要或者路況情況選擇懸架的高度、懸架的剛度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種兼具有彈性元件和阻尼元件的功能并且可調節(jié)的電磁彈簧減振器，其包括設置在套筒的上、下兩個端部的第一固定電磁鐵和第二固定電磁鐵，以及分別設置在活塞上相對套筒上、下端部一側的第一活動電磁鐵和第二活動電磁鐵，以及設置在活塞上的速度傳感器及與之相連的控制器。通過幾個電磁鐵之間的合理配合，使電磁彈簧產生吸振阻尼，從而以一個電磁彈簧減振器取代了螺旋彈簧和減振器兩個懸架元件，克服了現(xiàn)有的車輛懸架結構中懸架剛度不可調節(jié)、懸架高度不可調節(jié)，不能適應復雜路況對乘坐舒適性和車輛通過性要求的問題，并消除減振器液壓油外泄的隱患。
文檔編號F16F6/00GK103185098SQ201110457008
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權日2011年12月31日
發(fā)明者張平, 張成寶, 甘福建, 張衛(wèi)東, 左張兵, 吳震強 申請人:上海汽車集團股份有限公司