專利名稱：一種剛度和阻尼聯(lián)合調(diào)節(jié)的減振系統(tǒng)及減振方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輛懸架系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及車輛懸架系統(tǒng)的減振技木。
背景技術(shù)：
車輛行駛過程中，車輛系統(tǒng)的振動會造成乘員的不舒適，危害到乘員的身心健康，還會造成所承載貨物和車輛本身結(jié)構(gòu)部件的疲勞和破壞，影響車輛的耐久性和舒適性。因此，提供一個可有效衰減振動能量的減振系統(tǒng)對維護乘員身心健康、提高車輛耐久性等有很大幫助。目前，車輛底盤減振系統(tǒng)多采用定剛度的螺旋彈簧和定阻尼的液壓減振器作為減振元件，其剛度和阻尼是針對特定エ況設(shè)計的，系統(tǒng)振動特性固定不變，不能適應(yīng)變化的行駛エ況，而節(jié)流面積可調(diào)的液壓減振器節(jié)流閥結(jié)構(gòu)復(fù)雜，能量消耗大，且僅在幾個水平上實現(xiàn)了阻尼可調(diào)，調(diào)節(jié)范圍較窄，限制了車輛性能的進ー步提高，依然難以適應(yīng)車輛復(fù)雜多變的行駛エ況，減振效果不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種剛度和阻尼聯(lián)合調(diào)節(jié)的減振系統(tǒng)及減振方法。I、一種剛度和阻尼聯(lián)合調(diào)節(jié)的減振系統(tǒng)，其特征在于以帶附加氣室的空氣彈簧為彈性元件，以磁流變減振器為阻尼元件，建立剛度和阻尼連續(xù)可調(diào)的半主動懸架系統(tǒng)，空氣彈簧上支架與懸架上連接板固定連接，空氣彈簧下支架與懸架底板連接；空氣彈簧經(jīng)高度控制閥與供氣系統(tǒng)連接，高度控制閥由控制桿控制，控制一端與高度控制閥連接，另一端與懸架底板鉸接；空氣彈簧經(jīng)定位控制閥與附加氣室相連；定位控制閥的信號線與控制器的ー個輸出端ロ相接；磁流變減振器與空氣彈簧并聯(lián)；磁流變減振器上支架與懸架上連接板鉸接，磁流變減振器下支架與懸架底板鉸接M流變減振器中勵磁線圈引出的導(dǎo)線與控制器的另ー輸出端ロ相接。上述空氣彈簧的初始安裝位置由高度控制閥控制調(diào)整，當(dāng)空氣彈簧處于壓縮或拉伸狀態(tài)時，高度控制閥在控制桿作用下開啟其內(nèi)的充氣閥或排氣閥，供氣系統(tǒng)向空氣彈簧充氣或排氣，當(dāng)空氣彈簧恢復(fù)到其平衡位置，閥門關(guān)閉。2、一種剛度和阻尼聯(lián)合調(diào)節(jié)的減振方法，其特性在于包括以下步驟(I)、定位控制閥初始設(shè)置為全閉狀態(tài)，控制器每間隔一定時間便對車身響應(yīng)加速度時域信號進行傅里葉變換，計算垂向振動能量最大的激勵頻率，由控制器向定位控制閥輸出控制信號，實時控制調(diào)節(jié)空氣彈簧與附加氣室之間節(jié)流孔開度，從而改變懸架的剛度，達到避開激勵頻率的目的；(2)、節(jié)流孔調(diào)節(jié)到一定開度時，帶附加氣室的空氣彈簧也具有一定的阻尼作用，可滿足車輛較好エ況下對阻尼的需求，而在較差エ況下，仍需要磁流變減振器來衰減振動；
(3)、利用磁流變液在不同勵磁電流下的流變效應(yīng)來改變磁流變減振器的阻尼大小，磁流變減振器中勵磁線圈輸入電流的大小由控制器實時控制，實現(xiàn)阻尼カ連續(xù)調(diào)節(jié)，其結(jié)構(gòu)簡單，能耗低。本發(fā)明所達到的有益效果采用剛度和阻尼聯(lián)合調(diào)節(jié)的方法達到減振目的，首先利用定位控制閥調(diào)節(jié)空氣彈簧和附加氣室之間節(jié)流ロ開度，避開了共振頻率，這樣系統(tǒng)不會發(fā)生共振。然后，根據(jù)不同エ況對阻尼的需要，通過控制器實時控制磁流變減振器輸入電流，為系統(tǒng)提供不同大小的阻尼，進ー步衰減振動。該減振系統(tǒng)不需要機電控制閥，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。相對于傳統(tǒng)減振系統(tǒng)， 本發(fā)明可實現(xiàn)剛度和阻尼的聯(lián)合調(diào)節(jié)，適應(yīng)復(fù)雜多變的行駛エ況，提高減振性能。


圖I為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為一定簧載質(zhì)量下，節(jié)流孔開度與空氣彈簧剛度的對應(yīng)關(guān)系。圖3為一定簧載質(zhì)量下，節(jié)流孔開度與空氣彈簧阻尼的對應(yīng)關(guān)系。圖4為一定簧載質(zhì)量下，懸架系統(tǒng)阻尼比在剛度和阻尼調(diào)節(jié)區(qū)間內(nèi)的分布圖。圖I中1-懸架底板；2_磁流變減振器下支架；3_磁流變減振器；4_附加氣室；5懸架上連接板；6_磁流變減振器上支架；7導(dǎo)線；8_控制器；9信號線；10_定位控制閥；11-空氣彈簧；12-空氣彈簧上支架；13高度控制閥；14_控制桿；15_空氣彈簧下支架；16-供氣系統(tǒng)。
具體實施例方式參見圖1，本發(fā)明的減振系統(tǒng)以帶附加氣室⑷的空氣彈簧(11)為彈性元件，以磁流變減振器(3)為阻尼元件，空氣彈簧(11)與磁流變減振器(3)并聯(lián)設(shè)置在懸架上連接板(5)和懸架底板(I)之間，空氣彈簧上支架(12)與懸架上連接板(5)固定連接，空氣彈簧下支架(15)與懸架底板(I)連接，磁流變減振器上支架(6)與懸架上連接板(5)鉸接，磁流變減振器下支架(2)與懸架底板(I)鉸接?？諝鈴椈?11)經(jīng)定位控制閥(10)與附加氣室(4)相連，空氣彈簧(11)經(jīng)高度控制閥(13)與供氣系統(tǒng)(16)連接；高度控制閥(13)由控制桿(14)控制；控制桿(14) 一端與高度控制閥(13)連接，另一端與懸架底板(I)鉸接，不同承載エ況下，空氣彈簧(11)的初始工作位置由高度控制閥(13)控制調(diào)整，當(dāng)空氣彈簧(11)處于壓縮或拉伸狀態(tài)時，高度控制閥(13)在控制桿(14)作用下開啟其內(nèi)的充氣閥或排氣閥，供氣系統(tǒng)(16)向空氣彈簧(11)充氣或排氣，當(dāng)空氣彈簧(I)恢復(fù)到其平衡位置，閥門關(guān)閉，這樣可確?？諝鈴椈?11)的工作行程在其平衡位置附近，充分利用其剛度特性，并保證其工作穩(wěn)定性。本發(fā)明的減振方法為參見圖2，定位控制閥(10)初始設(shè)置為全閉狀態(tài)，控制器⑶每間隔一定時間便對車身響應(yīng)加速度時域信號進行傅里葉變換，計算垂向振動能量最大的激勵頻率，根據(jù)圖2所示空氣彈簧(11)的剛度與節(jié)流孔開度的對應(yīng)關(guān)系，由控制器(8)向定位控制閥(10)輸出控制信號，實時控制調(diào)節(jié)空氣彈簧(11)與附加氣室(4)之間節(jié)流孔開度，從而改變懸架的剛度，達到避開激勵頻率的目的。
參見圖3，當(dāng)節(jié)流孔調(diào)節(jié)到一定開度時，帶附加氣室(4)的空氣彈簧(11)也具有一定的阻尼作用，空氣彈簧(11)產(chǎn)生的阻尼可滿足車輛較好エ況下對阻尼的需求，而在較差エ況下，仍需要磁流變減振器(3)來衰減振動；參見圖4，某種エ況下確定了節(jié)流孔開度，然后設(shè)定適當(dāng)?shù)淖枘岜?，從而合理匹配磁流變減振器(3)的阻尼，使阻尼比滿足要求。磁流變減振器(3)的阻尼大小由勵磁線圈輸入電流來調(diào)節(jié)，線圈輸入電流的大小由控制器實時控制，實現(xiàn)阻尼カ連續(xù)調(diào)節(jié)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，能耗低，結(jié)合一定的控制策略，實時調(diào)整磁流變減振器(3)勵磁線圈的輸入電流以及空氣彈簧(11)與附加氣室(4)之間節(jié)流孔開度，實現(xiàn)了剛度和阻尼的聯(lián)合調(diào)節(jié)，減振效果更佳。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍?！?br> 權(quán)利要求
1.一種剛度和阻尼聯(lián)合調(diào)節(jié)的減振系統(tǒng)，其特征在于 以帶附加氣室(4)的空氣彈簧(11)為彈性元件，以磁流變減振器(3)為阻尼元件，建立剛度和阻尼連續(xù)可調(diào)的半主動懸架系統(tǒng)，空氣彈簧上支架(12)與懸架上連接板(5)固定連接，空氣彈簧下支架(15)與懸架底板(I)連接；空氣彈簧(11)經(jīng)高度控制閥(13)與供氣系統(tǒng)(16)連接，高度控制閥(13)由控制桿(14)控制，控制桿(14) 一端與高度控制閥(13)連接，另一端與懸架底板(I)鉸接；空氣彈簧(11)經(jīng)定位控制閥(10)與附加氣室(4)相連；定位控制閥(10)的信號線(9)與控制器⑶的ー個輸出端ロ相接；磁流變減振器(3)與空氣彈簧(11)并聯(lián)；磁流變減振器上支架(6)與懸架上連接板(5)鉸接，磁流變減振器下支架(2)與懸架底板(I)鉸接；磁流變減振器(3)中勵磁線圈引出的導(dǎo)線(7)與控制器(8)的另ー輸出端ロ相接； 上述空氣彈簧(11)的初始安裝位置由高度控制閥(13)控制調(diào)整，當(dāng)空氣彈簧(11)處于壓縮或拉伸狀態(tài)時，高度控制閥(13)在控制桿(14)作用下開啟其內(nèi)的充氣閥或排氣閥，供氣系統(tǒng)(16)向空氣彈簧(11)充氣或排氣，當(dāng)空氣彈簧(11)恢復(fù)到其平衡位置，閥門關(guān)閉。
2.一種剛度和阻尼聯(lián)合調(diào)節(jié)的減振方法，其特性在于包括以下步驟 (1)、定位控制閥(10)初始設(shè)置為全閉狀態(tài)，控制器(8)每間隔一定時間便對車身響應(yīng)加速度時域信號進行傅里葉變換，計算垂向振動能量最大的激勵頻率，由控制器(8)向定位控制閥(10)輸出控制信號，實時控制調(diào)節(jié)空氣彈簧(11)與附加氣室(4)之間節(jié)流孔開度，從而改變懸架的剛度，達到避開激勵頻率的目的； (2)、節(jié)流孔調(diào)節(jié)到一定開度時，帶附加氣室(4)的空氣彈簧(11)也具有一定的阻尼作用，可滿足車輛較好エ況下對阻尼的需求，而在較差エ況下，仍需要磁流變減振器(3)來衰減振動； (3)、利用磁流變液在不同勵磁電流下的流變效應(yīng)來改變磁流變減振器(3)的阻尼大小，磁流變減振器⑶中勵磁線圈輸入電流的大小由控制器⑶實時控制，實現(xiàn)阻尼カ連續(xù)調(diào)節(jié)，其結(jié)構(gòu)簡單，能耗低。
全文摘要
本發(fā)明公開一種剛度和阻尼聯(lián)合調(diào)節(jié)的減振系統(tǒng)及減振方法，帶附加氣室的空氣彈簧與磁流變減振器并聯(lián)設(shè)置在懸架上連接板與懸架底板之間；空氣彈簧經(jīng)定位控制閥與附加氣室相連。該減振方法包括以下步驟控制器每間隔一定時間便對車身響應(yīng)加速度時域信號進行傅里葉變換，根據(jù)垂向能量最大的激勵頻率，由控制器向定位控制閥輸出控制信號，實時控制調(diào)節(jié)空氣彈簧與附加氣室之間節(jié)流孔開度，從而改變懸架的剛度，達到避開激勵頻率的目的，通過改變磁流變減振器輸入電流來調(diào)節(jié)其阻尼大小，進一步衰減振動。本發(fā)明可實現(xiàn)剛度和阻尼聯(lián)合調(diào)節(jié)，增大了調(diào)節(jié)范圍，適應(yīng)車輛復(fù)雜多變的行駛工況，提高了減振性能。
文檔編號F16F9/06GK102678808SQ20121019116
公開日2012年9月19日 申請日期2012年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月12日
發(fā)明者周永清, 朱思洪, 李科, 王家勝, 賀亮, 馬然 申請人:南京農(nóng)業(yè)大學(xué)