CN101975241A - 一种磁流变液压橡胶弹簧 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种磁流变液压橡胶弹簧，包括上固定密封板、下固定密封板和橡胶外囊，所述的橡胶外囊内设有磁流变液，所述的磁流变液与磁流变液压调节系统相连接，所述的下固定密封板上设有高度限位器，所述的橡胶外囊内还设有电磁铁及线圈，所述的上、下固定密封板上设有振动传感器，所述的振动传感器、电磁铁及线圈与控制单元模块相连接。从而解决了自动实时调节高度和刚度的问题，具有耐油性高、调节范围宽、温度适应性强、响应速度快等特点，且结构简单、体积小巧、成本低，可用于汽车主动悬架系统，如与磁流变阻尼器集成可成为实时地自动变高度、变刚度和变阻尼的汽车主动悬架系统，还可应用于其他振动主动控制系统。

Description

一种磁流变液压橡胶弹簧 
技术领域
本发明涉及一种磁流变液压橡胶弹簧，特别是一种用于汽车主动悬架系统可实时自动变高度、变刚度的磁流变液压橡胶弹簧控制系统。 
背景技术
汽车悬架是车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间的所有传力连接装置的总称。它把路面作用于车轮上的垂直力(支承力)，纵向反力(牵引力和制力)和侧向反力，以及这些反力所造成的力矩都传递到车架(或承载式车身)上，以保证汽车正常行驶。汽车悬架的功用：1.在装载变化，车速变化及行驶转弯等情况下，使车轮与轴线保持正确配合，保证汽车的稳定性；2.在各种道路条件下保证驾驶员能有效控制转向，保持汽车行驶方向的可操作性；3.对汽车行驶的平顺性，舒适性以及减少汽车对路面的冲击和破坏起着决定性的作用。 
汽车悬架一般由弹性构件，减振器和导向机构组成。减振器使振动迅速衰减。而三者分别起缓冲，减震和导向作用。 
悬架刚度和悬架弹簧支承的质量所决定的车身自然振动频率是影响汽车行驶平顺性的重要指标之一。人体所习惯的垂直振动频率是步行时身体上下运动的频率(约为1-1.6Hz)。车身自然振动频率应当尽可能地处于或接近这一频率范围。在汽车的承载以及行驶的路面发生变化时，为了使车身自然振动频率基本保持不变，需要将悬架的刚度做成可变的，即空车时悬架刚度小，而载荷增加时，悬架刚度随之增加。衡量汽车悬架性能好坏的主要指标是汽车行驶的平顺性和操纵稳定性，但这两个方面是相互排斥的性能要求，往往不能同时满足。怎样在两者之间取得合理的平衡以达到最佳的效果一直是需要研究解决的课题。被动悬架因为具有固定的悬架刚度和阻尼系数，在结构设计上只能是满足平顺性和操纵稳定性之间矛盾的折衷，无法达到悬架控制的理想状况。 
发明内容
本发明其目的就在于提供一种磁流变液压橡胶弹簧，可实时自动变高度、变 刚度，具有耐油性高、调节范围宽、温度适应性强、响应速度快等特点，且结构简单、体积小巧、成本低。 
实现上述目的而采取的技术方案，包括上固定密封板、下固定密封板和橡胶外囊，所述的橡胶外囊内设有磁流变液，所述的磁流变液与磁流变液压调节系统相连接，所述的下固定密封板上设有高度限位器，所述的橡胶外囊内还设有电磁铁及线圈，所述的上、下固定密封板上设有振动传感器，所述的振动传感器、电磁铁及线圈与控制单元模块相连接。 
与现有技术相比本装置具有以下优点： 
由于采用了磁流变液压调节系统和实时刚度调节系统的结构设计，因而可实时自动变高度、变刚度，具有耐油性高、调节范围宽、温度适应性强、响应速度快等特点，且结构简单、体积小巧、成本低。 
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步详述。 
图1为本装置结构原理示意图； 
具体实施方式
包括上固定密封板4、下固定密封板7和橡胶外囊6，如图1所示，所述的橡胶外囊6内设有磁流变液1，所述的磁流变液1与磁流变液压调节系统相连接，所述的下固定密封板7上设有高度限位器2，所述的橡胶外囊6内还设有电磁铁及线圈8，所述的上固定密封板4、下固定密封板7上设有振动传感器3，所述的振动传感器3、电磁铁及线圈8与控制单元模块5相连接。 
所述的上固定密封板4上设有高度传感器12，所述的磁流变液压调节系统包括磁流变液压泵9、可控溢流阀10和控制模块11，所述的高度传感器12与控制模块11相连接，控制模块11和可控溢流阀10相连接，控制模块11和磁流变液压泵9相连接，磁流变液压泵9、可控溢流阀10和橡胶外囊6内的磁流变液1相连通。 
所述的橡胶外囊6同轴对称。 
所述的电磁铁及线圈8固定在下固定密封板7上。 
汽车悬架系统智能化解决了传统被动悬架存在的舒适性和稳定性不能兼顾的问题，并能适应变化的行驶工况和任意道路激励，代表了悬架系统发展的方向。汽车空 气弹簧是一种可对汽车悬架系统的高度和刚度进行调节的系统，但不能实时的调整，其响应时间为机械响应时间。磁流变液减振器或阻尼器是一种只能对汽车悬架系统的阻尼进行实时调节的智能悬架系统。 
实施例 
1、组成部分与产品结构： 
1)磁流变液压橡胶弹簧，如图1所示，外部为橡胶外囊6材料，形状和材料类似于普通橡胶空气弹簧，内部为磁流变液1，以及高度限位器2和上固定密封板4、下固定密封板7组成，高度限位器2与下固定密封板7相连接，橡胶外囊6与上固定密封板4、下固定密封板7相连接； 
2)磁流变液压调节系统：由磁流变液压泵9，高度传感器12，控制模块11和可控溢流阀10组成，其系统类似于普通空气弹簧控制系统，高度传感器12与控制模块11相连接，控制模块11和可控溢流阀10相连接，控制模块11和磁流变液压泵9相连接，磁流变液压泵9、可控溢流阀10和橡胶外囊9内磁流变液1相连通； 
3)实时刚度调节系统：包括高度传感器12、振动传感器3、控制单元模块5，电磁铁及线圈8组成，控制单元模块5与高度传感器12、振动传感器3和电磁铁及线圈8相连接，电磁铁及线圈8固定在下固定板上7。 
2、工作原理和操作流程： 
磁流变液压橡胶弹簧能自动实时地调节变化高度和刚度来适应汽车行驶状况和路况，提高汽车的减震性能，极大地改善乘坐舒适性和操纵平稳性。 
磁流变液压调节系统接收高度传感器发送的信号后，控制单元模块类似于普通液压控制系统改变磁流变液压力按机械响应时间(几十毫秒)在较大范围内调整弹簧的刚度和高度。 
实时刚度调节系统接收振动传感器和高度传感器发送的信号后，控制单元模块实时地(响应时间为几毫秒)改变电磁体与线圈的电磁场强度、从而改变磁流变液的磁流变特性、最后对刚度和高度进行微调。 
高度限位器用于将整个弹簧的高度调节控制在安全的范围内。 
高度传感器12将高度信号输入到液压调节系统后，由液压调节系统控制可控溢流阀10和磁流变液压泵9的工作，辅以外部主体构件(橡胶外囊6，上固定板上4， 下固定板上7)，以此控制磁流变液压。 
振动参数传感器3将位移、加速度、速度等信号输入到刚度调节系统后，由刚度调节系统来控制电磁铁和线圈8中电流的大小，从而实时控制电磁场的变化，以此控制磁流变液的流变特性。 

Claims (4)

1.一种磁流变液压橡胶弹簧，包括上固定密封板(4)、下固定密封板(7)和橡胶外囊(6)，其特征在于，所述的橡胶外囊(6)内设有磁流变液(1)，所述的磁流变液(1)与磁流变液压调节系统相连接，所述的下固定密封板(7)上设有高度限位器(2)，所述的橡胶外囊(6)内还设有电磁铁及线圈(8)，所述的上固定密封板(4)、下固定密封板(7)上设有振动传感器(3)，所述的振动传感器(3)、电磁铁及线圈(8)与控制单元模块(5)相连接。
2.根椐权利要求1所述的一种磁流变液压橡胶弹簧，其特征在于，所述的上固定密封板(4)上设有高度传感器(12)，所述的磁流变液压调节系统包括磁流变液压泵(9)、可控溢流阀(10)和控制模块(11)，所述的高度传感器(12)与控制模块(11)相连接，控制模块(11)和可控溢流阀(10)相连接，控制模块(11)和磁流变液压泵(9)相连接，磁流变液压泵(9)、可控溢流阀(10)和橡胶外囊(6)内的磁流变液(1)相连通。
3.根椐权利要求1所述的一种磁流变液压橡胶弹簧，其特征在于，所述的橡胶外囊(6)同轴对称。
4.根椐权利要求1所述的一种磁流变液压橡胶弹簧，其特征在于，所述的电磁铁及线圈(8)固定在下固定密封板(7)上。
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