CN100484787C - 具有车高调整功能的可控汽车磁流变减振器 - Google Patents

Abstract

具有车高调整功能的可控汽车磁流变减振器。它包括有四路磁流变阀组成的方向控制阀、两路磁流变开关阀、具有阻尼特性的磁流变液压缸、液压泵、电机、控制回路等，它以磁流变液为传输能量的液压介质、以液压泵作为驱动、并通过协调控制四路磁流变阀的磁场顺序实现液压介质流动方向控制以改变液压缸活塞的位移，从而达到调整车高的目的。具有阻尼特性的磁流变液压缸活塞头上绕有励磁线圈，活塞与液压缸的缸壁之间存在很小的均匀的环形间隙，在磁流变效应的作用下，液压缸能产生可调阻尼力；将两路开关阀关闭，四路磁流变阀形成旁路减振，也产生可调阻尼力。本磁流变减振器不仅能精确的控制车高：而且能产生可控阻尼力，且可控范围广。

Description

具有车高调整功能的可控汽车磁流变减振器

技术领域

本发明属于汽车减振技术领域，具体涉及一种具有车高调整功能的可控汽车磁流变减振器。

技术背景

传统的汽车悬架系统大多数没有车高调整功能。具有车高调整功能的汽车悬架系统可以自动调整车身高度，具备多方面的优点：保持一定车身高度不仅可以使汽车行驶保持稳定，而且还可以使汽车前大灯光束方向保持不变；当汽车高速行驶时，降低车身高度有助于减小空气阻力，不仅改善汽车的动力性和经济性，而且抑制了使车身浮起的气体抬升力，增加汽车直线行驶的操纵稳定性；当汽车行驶于粗糙路面时，可将减振器的伸缩移动行程维持在一定的范围内，防止车桥底部与路面相碰，提高汽车行驶性能；当汽车停车时，汽车成员人数或装载质量减少后会造成车身的升高，降低车身高度可以改善汽车的外观形象。因此，为了改善汽车的外观和使用性能，部分高级轿车开发了具有车高调整功能的悬架系统，比如雷欧尼轿车、丰田轿车的悬架系统都具有车高调整功能。

目前的车高调整系统一类是通过液压系统单独作用调整车身高度，另一类是通过空气和液压合成的系统组成具有车高调整功能的被动减振器。单独设计车高控制系统不仅会增加悬架系统的复杂性，给控制和设计带来不便，也会增加系统成本。将车高控制和被动减振集成为一体，由于被动减振系统的弹性元件的刚度和阻尼元件的阻尼系数是不可调的，致使汽车只能保证在设计条件下的减振效果，不能根据汽车的运行状况和路面状况进行实时调整。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有车高调整功能的可控汽车磁流变减振器，通过将车高控制功能集成到具有半主动减振功能的汽车磁流变减振器上，达到既改善汽车的使用性能和外观形象，又同时具有主动减振和被动减振的优势，简化系统结构，提高系统可靠性的目的。该可控减振器不仅能根据实际的路况产生可控制的阻尼力，而且能实时地调整车身高度，根据实际的需要将车身高度调整到一定的值。

本发明是这样实现的：

具有车高调整功能的可控汽车磁流变减振器，包括具有阻尼特性的磁流变液压缸，一组磁流变开关阀，四路磁流变阀组成的方向控制阀，蓄能器，齿轮泵，电机，系统控制器等部分。整个具有车高调整功能的可控汽车磁流变减振器的能量传输介质为磁流变液。具有阻尼特性的磁流变液压缸的上下腔分别开有上下进/出液孔，上下进/出液孔与由四个磁流变阀构成的桥式阀路连接，其中成对角线的一组阀处于同开或同关状态；从桥式阀路的两个中间节点各连接一磁流变开关阀，两个磁流变开关阀的另一端都与齿轮泵连通，齿轮泵由电机驱动；具有阻尼特性的磁流变液压缸的下腔的进/出液孔与桥式阀路连接的通道上连接有蓄能器；系统控制器则通过控制线分别控制电机、磁流变开关阀、四路磁流变阀组成的方向控制阀以及具有阻尼特性的磁流变液压缸。

本具有车高调整功能的可控汽车磁流变减振器对车身高度控制是这样实现的：通过系统控制器控制两路磁流变开关阀打开，四路磁流变阀组成的方向控制阀中成对角线的两路磁流变阀的其中一路开启、另一路关闭，在电机作用下，齿轮泵驱动液体向一个方向流动，具有阻尼特性的磁流变液压缸的活塞杆与回路中液体成反方向运动；当切换四路磁流变阀组成的方向控制阀中成对角线的两路磁流变方向控制阀的开关状态，液体流动的方向发生改变，活塞杆的移动方向也发生改变；当成对角线的两路磁流变阀均关闭，则液体停止流动，活塞保持在一定高度。通过控制四路磁流变阀组成的方向控制阀中对角线的两路磁流变阀的开关状态就可以精确控制活塞杆的位置，从而实现车身高度控制。另外，当需要瞬间大幅度调整车身高度时，可以让磁流变减振器的减振功能处于非工作状态(即液压缸内励磁电流为零，使活塞头与缸筒之间形成的环形阀处于常关状态)，其余步骤同方法上。

本具有车高调整功能的可控汽车磁流变减振器可控减振是这样实现的：通过系统控制器调整具有阻尼特性的磁流变液压缸活塞头上的励磁线圈电流大小，改变活塞头与具有阻尼特性的液压缸缸体之间的环形间隙的磁场强度，从而控制通过环行间隙的磁流变液通过所需要的屈服应力，达到控制阻尼力的目的；另外，如果所需要的阻尼力足够大，还可以将两路磁流变开关阀关闭，四路磁流变阀组成的方向控制阀作为旁路减振，产生的阻尼力的大小可以通过改变四路磁流变阀内励磁线圈电流的大小而实现。

本发明的优点是：

1.本发明将车高调整功能集成于汽车磁流变减振器，使其结构简单，控制更方便，有利于提高可靠性。

2.通过车高传感器可以实现车高的反馈控制，由于采用了系统反馈控制和一组磁流变开关阀为锁紧装置，整个减振器的定位精度高，定位可靠。

3.由于本发明采用磁流变液减振，响应速度快，产生的阻尼力大，所需能耗低。

4.本发明的四路磁流变阀组成的方向控制阀，在两锁紧开关阀关闭时可以作为旁路减振的磁流变减振器，由于四路减振同时工作，再加上具有阻尼特性的液压缸内部减振，整个减振器系统阻尼力可调范围宽。

5.本发明中的磁流变开关阀和组成方向控制阀的四路磁流变阀均采用了独特结构的新型磁流变阀，该新型磁流变控制阀同时具有环行液流阻尼通道和圆盘形液流阻尼通道，如说明书附图4所示。由于其液流阻尼通道的剪切面积大，产生的液流阻尼力大，整个系统的工作效率高，能产生更大的阻尼力。

6.本发明用蓄能器取代了传统液压系统中的油箱，不仅具有系统内泄漏补偿功能，还能储存一定的能量，有利于液压系统的二次起浮，而且使系统结构变得简单。

附图说明

图1是具有车高调整功能的可控汽车磁流变减振器的结构框图；

图2是具有阻尼特性的液压缸的结构剖视图；

图3本发明中采用的磁流变阀的结构剖视图；

图4时本具有车高调整功能的可控汽车磁流变减振器在汽车悬架系统中的应用实例。

具体实施方式

下面结合附图具体说明本发明的结构：

参照附图1，它显示了具有车高调整功能的可控汽车磁流变减振器的基本结构。其中1为系统控制器，2为具有阻尼特性的磁流变液压缸的活塞杆，3为磁流变液，4为具有阻尼特性的磁流变液压缸的缸体，5为具有阻尼特性磁流变液压缸的活塞头，6为活塞头上的励磁线圈，7-10为四路磁流变阀，11为齿轮泵，12为电机，13为蓄能器，15-16为两路磁流变开关阀，17为活塞头与缸筒之间形成的环形阻尼间隙。在实际应用中，路况传感器的输出信号经过信号调理和处理后输入到系统控制器1，经系统控制器通过一定的控制算法得出实际需要控制的车身高度以及需要产生的阻尼力的大小：活塞驱动力测量传感器和车高位移传感器的输出信号经过信号调理和处理后也进入系统控制器1，经计算转化为系统实际工作时的车身高度以及活塞杆的驱动力。将两路传感器产生的信号作比较，通过系统控制器的控制算法，得出被控对象需要的输出值，其中包括电机12的开停控制，磁流变开关阀15、16的开关控制，7-10四路磁流变阀工作顺序的控制，以及具有阻尼特性的磁流变液压缸内励磁线圈电流大小的控制。当需要调整车身高度时，磁流变液开关阀15、16开(如图中所示状态)，电机开，四路磁流变阀组成的方向控制阀中成对角线的阀为其中一组开启，另外一组关闭。当车身调高时磁流变阀8、9开，磁流变阀7、10关；当车身高度下降时，磁流变阀7、10开(如图中所示状态)，磁流变阀8、9关。当通过传感器检测到车身高度控制到理想值时，将磁流变开关阀15、16关闭，电机12停转。当产生阻尼时，关闭磁流变开关阀15、16，电机停转。调整具有阻尼特性的磁流变液压缸内励磁线圈(结合附图2)和7、8、9、10四个磁流变阀内励磁线圈电流大小，可以调整液体上下流动时产生的阻尼力，在磁场饱和前的电流越大，产生的阻尼力越大，电流为零时的阻尼力最小。

参照附图2，为具有阻尼特性的液压缸的结构剖视图。其中18为吊环螺帽，19为励磁线圈的引出导线，20为液压缸缸盖，21为密封圈，22为上端盖挡块，23为磁流变液的进出液孔，24为保证阻尼通道间隙均匀的定位块，25为保证磁流变液顺利流进和流出阻尼通道的导流装置，26为垫圈，27为锁紧螺母，28为下端盖挡块，带箭头的闭合线为磁力线分布。该液压缸在齿轮泵11的驱动作用下，进出液孔23一边进液，一边出液，形成活塞头5上下面的压力差，驱动活塞头5和活塞杆2移动达到定位的目的。另外，当活塞头5与缸壁之间设计0.8-2mm的间隙，由于活塞头5和缸体4采用高磁导率材料，当活塞头5上的励磁线圈6通电时，活塞头5与缸壁之间的间隙形成磁场，磁流变液在磁场作用下成链状排列，因此，活塞头5上下腔的磁流变液流经活塞头与缸体之间的间隙需要克服链状排列的分子力即产生阻尼效果，在磁场未达到饱和前，励磁线圈6的电流越强，产生的阻尼力越大，电流越弱，产生的阻尼力越小，调节电流强弱从而可调节产生阻尼力的大小。

参照附图3，为具有车高调整功能的可控汽车磁流变减振器系统所采用的一种磁流变阀的结构剖视图。它包括有：29引出导线，30到像块，31引出导线端的导磁圆盘，32环形液流阻尼通道，33不导磁垫片，34连接销，35阀芯，36密封圈，37定位销，38定位块，39阀端盖，40端盖与缸筒之间的密封圈，41另一端导磁圆盘，42圆盘形液流阻尼通道，43缸筒，44励磁线圈，45非导磁线架，46线架引出导线一边的密封圈，47引出导线一边阀端盖，48进液(或出液)孔，49导流孔，50磁流变液，51出液(或进液)孔和52阀芯中心孔。磁路走向为带箭头闭合线所示，磁流变液在控制阀内的走向为带箭头非闭合曲线所示。磁流变控制阀为双向工作的阀，从孔48进液，则从孔51出液；从孔51进液，则从孔48出液。该磁流变控制阀由于同时采用环形液流阻力通道32和圆盘形液流阻尼通道42两种液流阻尼通道，磁流变液通过的剪切面积大，能产生更大的液流阻尼，对磁流变液的阻断更明显。

参照附图4，为采用具有车高调整功能的汽车磁流变减振器构成的具有车高调整功能的汽车悬架系统的示意图。14为系统的传感器单元，包括路况传感器、测量车高的位移传感器以及测量活塞杆驱动力的力传感器等。具有车高控制功能的磁流变减振器系统分别置于汽车悬架的前左、前右、后左、后右，通过控制每个位置悬架的高度从而控制车身的水平、前仰、后翻、以及旋转等。悬架的控制器采用稳定、抗干扰强的CAN总线与系统相连

Claims (2)

1.一种具有车高调整功能的可控汽车磁流变减振器，包括齿轮泵、电机、蓄能器和系统控制器，其特征在于：它还包括具有阻尼特性的磁流变液压缸、四路磁流变阀组成的方向控制阀和两路磁流变开关阀；具有阻尼特性的磁流变液压缸的上下腔分别开有进出液孔，所述上下腔进出液孔与由四个磁流变阀组成的桥式阀路连接，其中成对角线的一组阀处于同开或同关状态；从四个磁流变阀组成的桥式阀路的两个中间节点分别各连接一路磁流变开关阀，两路磁流变开关阀的另一端都与齿轮泵连通，齿轮泵由电机驱动；具有阻尼特性的磁流变液压缸的下腔的进出液孔与桥式阀路的下节点的连接通道上有蓄能器；系统控制器通过控制线分别控制电机、磁流变开关阀、四路磁流变阀组成的方向控制阀以及具有阻尼特性的磁流变液压缸。

2.根据权利要求1所述的具有车高调整功能的可控汽车磁流变减振器，其特征在于：具有阻尼特性的磁流变液压缸包括有缸体、吊环螺帽、端盖、密封圈、活塞头、活塞杆、励磁线圈，缸体内的活塞头与缸壁之间存在均匀的环形间隙，活塞头上绕有励磁线圈，励磁线圈的引出导线连接系统控制器，控制励磁线圈电流的大小。

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