本發(fā)明涉及液壓式汽車減振器領(lǐng)域,尤其涉及一種矩陣(式)串串聯(lián)毛細(xì)管可變系統(tǒng)固有頻率的減振器。
背景技術(shù):
汽車的減振方式主要有液壓式、氣壓式、電磁式。液壓式是目前用得最廣泛的汽車減振方式。液壓式減振器的系統(tǒng)固有頻率是汽車減振器的重要性能指標(biāo),目前液壓式減振器性能的一個缺點是減振器的系統(tǒng)固有頻率不可調(diào)或者是可調(diào)范圍很小。
液壓式汽車減振器系統(tǒng)固有頻率的品質(zhì)將直接影響到行車的振動幅度、舒適性和平順性。
眾所周知,對于理想的彈簧振子,如圖1所示,其系統(tǒng)的固有頻率與彈簧振子小球質(zhì)量的平方根成反比;也就是說,當(dāng)改變小球的質(zhì)量時,系統(tǒng)的固有頻率會發(fā)生改變。小球的質(zhì)量越小則系統(tǒng)的固有頻率越高,小球的質(zhì)量越大則系統(tǒng)的固有頻率越低。
如圖2所示,四路毛細(xì)管分別是毛細(xì)管R8、R4、R2、R1;它們截面積相等且分別并聯(lián)電磁閥VR8、VR4、VR2、VR1。這4路毛細(xì)管的長度之比是8:4:2:1;即它們的長度是按照8421的二進(jìn)制編碼規(guī)則來排列的。
如圖2中,減振器根據(jù)阻尼要求將確定電磁閥VR8、VR4、VR2、VR1的組態(tài)SRn(n的取值范圍:0、1、2、….、15。其中SR0表示電磁閥VR8、VR4、VR2、VR1全部關(guān)閉。SR1表示VR8、VR4、VR2、VR1中僅VR1開通,其余關(guān)閉。SR2表示僅VR2開通,其余關(guān)閉。SR3表示僅VR2、VR1開通,其余關(guān)閉。以此類推SR4至SR15的意義)。當(dāng)組態(tài)SRn確定,則減振器中參與振蕩進(jìn)行減振的流體的質(zhì)量MRn也確定了。與彈簧振子比較,質(zhì)量MRn類似于彈簧振子的小球質(zhì)量;所以,此時減振器系統(tǒng)的固有頻率則是確定的,因此固有頻率在確定的組態(tài)SRn下是不可調(diào)的。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足,提供一種矩陣串串聯(lián)毛細(xì)管可變系統(tǒng)固有頻率的減振器,達(dá)到改善液壓式汽車減振器的系統(tǒng)固有頻率特性的目的。
本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):
一種矩陣串串聯(lián)毛細(xì)管可變系統(tǒng)固有頻率的減振器,包括車架11、車軸17和液壓缸13;所述液壓缸13的上端通過其活塞桿連接車架11,液壓缸13的下端缸體連接車軸17;液壓缸13內(nèi)的活塞15將液壓缸13分為上油倉14和下油倉16;
所述上油倉14和下油倉16輸油口之間的管路上,自上而下依次連接有毛細(xì)管串聯(lián)式阻尼關(guān)聯(lián)段、毛細(xì)管串聯(lián)式系統(tǒng)固有頻率關(guān)聯(lián)段;即,毛細(xì)管串聯(lián)式阻尼關(guān)聯(lián)段的F油口連接上油倉14的A油口,毛細(xì)管串聯(lián)式阻尼關(guān)聯(lián)段的E油口連接毛細(xì)管串聯(lián)式系統(tǒng)固有頻率關(guān)聯(lián)段的I油口,毛細(xì)管串聯(lián)式系統(tǒng)固有頻率關(guān)聯(lián)段的J油口連接下油倉16的B油口。
所述毛細(xì)管串聯(lián)式阻尼關(guān)聯(lián)段包括四根依次串聯(lián)的毛細(xì)管,其中,每根毛細(xì)管的兩端均并聯(lián)有電磁閥;該電磁閥的作用是控制毛細(xì)管的通斷;
所述毛細(xì)管串聯(lián)式系統(tǒng)固有頻率關(guān)聯(lián)段包括串聯(lián)的四根毛細(xì)管;這四根毛細(xì)管均并聯(lián)有電磁閥;該電磁閥的作用是控制毛細(xì)管的通斷。
所述毛細(xì)管串聯(lián)式系統(tǒng)固有頻率關(guān)聯(lián)段的兩個接口端分別為I油口、J油口。
所述毛細(xì)管串聯(lián)式系統(tǒng)固有頻率關(guān)聯(lián)段的四根毛細(xì)管截面積相等。
所述毛細(xì)管串聯(lián)式系統(tǒng)固有頻率關(guān)聯(lián)段的四根毛細(xì)管的長度之比是8:4:2:1;即它們的長度是按照8421的二進(jìn)制編碼規(guī)則來排列的。
所述毛細(xì)管串聯(lián)式系統(tǒng)固有頻率關(guān)聯(lián)段的四根毛細(xì)管中,毛細(xì)管的直徑dm比串聯(lián)式阻尼關(guān)聯(lián)段的毛細(xì)管直徑dR大一倍以上。
所述毛細(xì)管串聯(lián)式阻尼關(guān)聯(lián)段和毛細(xì)管串聯(lián)式系統(tǒng)固有頻率關(guān)聯(lián)段中的毛細(xì)管,均盤成“M”字形狀、“S”形狀或者螺旋形狀。
所述毛細(xì)管串聯(lián)式阻尼關(guān)聯(lián)段和毛細(xì)管串聯(lián)式系統(tǒng)固有頻率關(guān)聯(lián)段中的電磁閥還與毛細(xì)管控制系統(tǒng)連接;毛細(xì)管控制系統(tǒng)用于控制各電磁閥的通斷。
車架11與車軸17之間設(shè)有彈簧12。
本發(fā)明矩陣串串聯(lián)毛細(xì)管可變系統(tǒng)固有頻率的減振器運(yùn)行方法,包括如下步驟:
當(dāng)車架和車軸之間產(chǎn)生相對運(yùn)動時,活塞會相應(yīng)的產(chǎn)生或上或下的移動,此時液壓缸13內(nèi)的油性液體會經(jīng)過A油口、B油口之間的毛細(xì)管串聯(lián)式阻尼關(guān)聯(lián)段和毛細(xì)管串聯(lián)式系統(tǒng)固有頻率關(guān)聯(lián)段,進(jìn)而從上油倉14流向下油倉16,或者從下油倉16流向上油倉14;
由于缸體內(nèi)的油性液體的粘性作用,當(dāng)油性液體流經(jīng)毛細(xì)管串聯(lián)式阻尼關(guān)聯(lián)段時,毛細(xì)管串聯(lián)式阻尼關(guān)聯(lián)段中工作的毛細(xì)管會對油性液體的流動產(chǎn)生阻尼,從而形成對活塞移動的阻力;該阻力的大小由毛細(xì)管控制系統(tǒng)通過電磁閥的組態(tài)SRn控制,進(jìn)而實現(xiàn)毛細(xì)管串聯(lián)式阻尼關(guān)聯(lián)段的調(diào)阻;
當(dāng)油性液體流經(jīng)毛細(xì)管串聯(lián)式系統(tǒng)固有頻率關(guān)聯(lián)段時,通過毛細(xì)管控制系統(tǒng)改變電磁閥的組態(tài)Smn,則可調(diào)節(jié)減振器的系統(tǒng)固有頻率,進(jìn)而實現(xiàn)毛細(xì)管串聯(lián)式系統(tǒng)固有頻率關(guān)聯(lián)段的調(diào)頻。
下面對本發(fā)明的減振器運(yùn)行方法作進(jìn)一步說明:
當(dāng)車架和車軸之間產(chǎn)生相對運(yùn)動時,活塞會相應(yīng)的產(chǎn)生或上或下的移動,此時液壓缸13內(nèi)的油性液體會經(jīng)過A油口、B油口之間的毛細(xì)管串聯(lián)式阻尼關(guān)聯(lián)段(以下簡稱調(diào)阻段)和毛細(xì)管串聯(lián)式系統(tǒng)固有頻率關(guān)聯(lián)段(以下簡稱調(diào)頻段),進(jìn)而從上油倉14流向下油倉16,或者從下油倉16流向上油倉14。
由于缸體內(nèi)的油性液體的粘性作用,當(dāng)油性液體流經(jīng)調(diào)阻段時,調(diào)阻段的毛細(xì)管會對油性液體的流動產(chǎn)生阻尼,從而形成對活塞移動的阻力;該阻力的大小由毛細(xì)管控制系統(tǒng)通過電磁閥的組態(tài)SRn控制,進(jìn)而實現(xiàn)調(diào)阻段的調(diào)阻。
在減振器根據(jù)阻尼要求將調(diào)阻段的組態(tài)SRn確定下來后,減振器再根據(jù)固有頻率的要求將確定調(diào)頻段的電磁閥Vm8、Vm4、Vm2、Vm1的組態(tài)Smn。Smn中,n的取值范圍為0、1、2、….、15;其中Sm0表示電磁閥Vm8、Vm4、Vm2、Vm1全部關(guān)閉;Sm1表示Vm8、Vm4、Vm2、Vm1中僅Vm1開通,其余關(guān)閉;Sm2表示僅Vm2開通,其余關(guān)閉;Sm3表示僅Vm2、Vm1開通,其余關(guān)閉。以此類推Sm4至Sm15。
當(dāng)調(diào)頻段的組態(tài)Smn確定,則調(diào)頻段中參與振蕩的流體的質(zhì)量Mmn也就確定了;從而減振器中參與振蕩進(jìn)行減振的流體的質(zhì)量則為MRn+Mmn(此處MRn為調(diào)阻段中參與振蕩的流體的質(zhì)量)。與彈簧振子比較,質(zhì)量MRn、Mmn的合成質(zhì)量則類似于彈簧振子的小球質(zhì)量;我們通過改變Mmn來改變MRn、Mmn的合成質(zhì)量從而改變減振器系統(tǒng)的固有頻率。
因為調(diào)頻段的毛細(xì)管的直徑都遠(yuǎn)大于調(diào)阻段的毛細(xì)管的直徑,所以,調(diào)頻段的壓頭損失就遠(yuǎn)小于調(diào)阻段的壓頭損失。這樣,減振器的阻尼主要就是調(diào)阻段的阻尼,因此,將毛細(xì)管串聯(lián)式阻尼關(guān)聯(lián)段也簡稱為調(diào)阻段。又因為調(diào)頻段對阻尼的影響很小,而它又能改變減振器的系統(tǒng)固有頻率,所以,將毛細(xì)管串聯(lián)式系統(tǒng)固有頻率關(guān)聯(lián)段簡稱為調(diào)頻段。又因為調(diào)阻段用串聯(lián)式毛細(xì)管調(diào)節(jié)、調(diào)頻段也用串聯(lián)式毛細(xì)管調(diào)節(jié),所以,本系統(tǒng)就是串串聯(lián)毛細(xì)管減振器(第一個“串”表示調(diào)阻段的工作方式是串聯(lián)方式,第二個“串”表示調(diào)頻段的工作方式是串聯(lián)方式)。
因為調(diào)頻段的阻尼很小、調(diào)頻段毛細(xì)管的直徑比較大,所以我們可以很容易通過加長調(diào)頻段毛細(xì)管的長度將Mmn做得遠(yuǎn)大于MRn,從而可以將減振器系統(tǒng)固有頻率的調(diào)節(jié)范圍做得很大。
減振器的調(diào)阻段、調(diào)頻段串聯(lián)工作,調(diào)阻段的狀態(tài)由組態(tài)SRn確定,調(diào)頻段的狀態(tài)由組態(tài)Smn確定;所以,減振器的工作狀態(tài)可以用下表表示。
減振器的理論工作狀態(tài)表:
可以將上面表格中的取值內(nèi)容看成是16×16的矩陣,該矩陣的元素就是(SRn,Smn)。因此,本發(fā)明將減振器的理論工作狀態(tài)用矩陣的方式簡單清晰地表示了出來,所以本發(fā)明的系統(tǒng)稱作一種矩陣串串聯(lián)毛細(xì)管可變系統(tǒng)固有頻率的汽車減振器。
調(diào)阻段和調(diào)頻段中的各電磁閥的組態(tài)SRn、Smn均由減振器的毛細(xì)管控制系統(tǒng)控制。
因為調(diào)頻段的Mmn的調(diào)節(jié)范圍很大,所以減振器系統(tǒng)固有頻率改變的范圍也很大;從而解決了液壓減振器系統(tǒng)固有頻率不可調(diào)或者是可調(diào)范圍很小的問題。
本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù),具有如下的優(yōu)點及效果:
本發(fā)明通過改變調(diào)頻段電磁閥的組態(tài)Smn解決了液壓減振器系統(tǒng)固有頻率不可調(diào)或者是可調(diào)范圍很小的問題。
本發(fā)明構(gòu)思巧妙、造價低廉、技術(shù)手段簡便易行。本發(fā)明用簡單的機(jī)械結(jié)構(gòu)構(gòu)造出了數(shù)字化調(diào)節(jié)減振器系統(tǒng)固有頻率的執(zhí)行機(jī)構(gòu),并將減振器的理論工作狀態(tài)用矩陣的方式簡單清晰地表示了出來;極大地提升了液壓減振器的系統(tǒng)固有頻率的品質(zhì),對現(xiàn)代汽車減振技術(shù)的發(fā)展,具有積極、突出的有益效果。
附圖說明
圖1為現(xiàn)有彈簧振子示意圖。
圖2為現(xiàn)有串聯(lián)毛細(xì)管可變阻尼的汽車減振器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明矩陣串串聯(lián)毛細(xì)管可變系統(tǒng)固有頻率的減振器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述。
實施例
圖1、圖2相關(guān)內(nèi)容見背景技術(shù)部分。
如圖3所示。調(diào)阻段包括四根毛細(xì)管分別是R8、R4、R2、R1;它們截面積相等且分別并聯(lián)電磁閥VR8、VR4、VR2、VR1控制其工作。這四根毛細(xì)管的長度之比是8:4:2:1;它們的直徑均為dR。
調(diào)頻段包括四根毛細(xì)管分別是m8、m4、m2、m1;它們截面積相等且分別并聯(lián)電磁閥Vm8、Vm4、Vm2、Vm1控制其工作;這四根毛細(xì)管的長度之比是8:4:2:1。在本實施例中,這四根毛細(xì)管中最短毛細(xì)管m1的長度Lm1等于調(diào)阻段最長毛細(xì)管R8的長度LR8的一半。這四根毛細(xì)管的直徑dm等于4倍dR。
在減振器根據(jù)阻尼要求將調(diào)阻段的組態(tài)SRn確定下來后,減振器再根據(jù)固有頻率的要求將確定調(diào)頻段的電磁閥Vm8、Vm4、Vm2、Vm1的組態(tài)Smn;當(dāng)調(diào)頻段的組態(tài)Smn確定,則調(diào)頻段中參與振蕩的流體的質(zhì)量Mmn也就確定了;從而減振器中參與振蕩進(jìn)行減振的流體的質(zhì)量則為MRn+Mmn(此處MRn為調(diào)阻段中參與振蕩的流體的質(zhì)量)。與彈簧振子比較,質(zhì)量MRn、Mmn的合成質(zhì)量則類似于彈簧振子的小球質(zhì)量;我們通過改變Mmn來改變MRn、Mmn的合成質(zhì)量從而改變減振器系統(tǒng)的固有頻率。
在本實施例中,因為直徑dm=4dR,Lm1=0.5LR8;所以,調(diào)頻段的壓頭損失就遠(yuǎn)小于調(diào)阻段的壓頭損失。又因為直徑dm=4dR,Lm1=0.5LR8;所以調(diào)頻段的Mmn遠(yuǎn)大于調(diào)阻段的MRn,從而使得減振器系統(tǒng)固有頻率的調(diào)節(jié)范圍很大。
如上所述,便可較好地實現(xiàn)本發(fā)明。
本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制,其他任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化,均應(yīng)為等效的置換方式,都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。