CN102168732B - 半主动减振器 - Google Patents

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本发明涉及汽车、机车车辆半主动悬挂用的阻尼可调减振器新结构技术，该减振器包括两个端部连接环、活塞杆、密封和导向装置、缸体、与缸体螺纹连接的减振器盖、活塞阀总成、底阀总成，它还包括内置于活塞阀总成和活塞杆中的拉伸卸荷电磁阀总成、内置于底阀总成底部的压缩卸荷电磁阀总成和设置在凸台内并带有主控阀总成和安全阀总成的外置高压小油腔，所述的拉伸卸荷电磁阀总成、压缩卸荷电磁阀总成和主控阀总成通过控制器进行控制，本发明减振器无需使用相对速度做辅助判断，阻尼力的大小和方向都可以得到控制，既有与运动相关的卸荷控制又有阻尼力大小的控制。

Description

半主动减振器
技术领域
本发明涉及汽车、机车车辆半主动悬挂用的阻尼可调减振器新结构技术。
背景技术
1983年，日本丰田汽车公司开发了具有三种减振工况的“开关”式半主动悬架，并应用于Toyota Soarer 280GT型轿车上。
这种可以实现“天棚阻尼（skyhook damping)”控制的半主动悬架，显著改善了车辆的乘坐舒适性，但往往需要比例阀、高速开关阀和特殊的油路来实现油液在不同的腔室间流动，其结构和普通减振器的结构有比较大的差异，比如将缸体设计成三段式结构。这些设计方案加工成本相对比较高，对装配的精度也有较高的要求；虽可以通过布置油管来实现不同腔室间油液的流通，然而油路长度的增加会对阻尼力的动态响应带来影响。
发明内容
本发明的目的是要提供一种无需使用相对速度做辅助判断，阻尼力的大小和方向都可以得到控制，既有与运动相关的卸荷控制又有的大小控制的半主动减振器。
本发明的目的是这样实现的，该减振器的拉伸卸荷电磁阀与压缩卸荷电磁阀分别置于活塞杆和底阀总成底部，减振器的外侧设置有高压小油腔，高压小油腔上的主控阀与安全阀通过控制器实施控制，从而实现拉伸（工作）腔与储油腔之间压力和流量的调节。
具体结构如下：该减振器包括两个端部连接环、活塞杆、密封和导向装置、缸体、与缸体螺纹连接的减振器盖、活塞阀总成、底阀总成，它还包括内置于活塞阀总成和活塞杆中的拉伸卸荷电磁阀总成、内置于底阀总成底部的压缩卸荷电磁阀总成和设置在凸台内并带有主控阀总成和安全阀总成的外置高压小油腔，所述的拉伸卸荷电磁阀总成、压缩卸荷电磁阀总成和主控阀总成通过控制器进行控制。
本发明半主动减振器的特点：
1、本发明通过外置高压小油腔实现不同腔室的连通，外置高压小油腔中的主控阀和安全阀可以对减振器的阻尼力进行调节；集成在活塞阀和底阀（或缸体外侧）中的开关阀可以辅助进行半主动控制。外置高压小油腔中的安全阀与主控阀并联连接，以备系统失效之用。
2、本发明半主动减振器的拉伸卸荷电磁阀与压缩卸荷电磁阀分别置于活塞杆和底阀底部，其外侧设置高压小油腔，外置高压小油腔上的主控阀与安全阀通过控制器实施控制，从而实现拉伸（工作）腔与储油腔之间压力和流量的调节。
3、本发明对于外置高压小油腔的设计使得减振器结构简单紧凑、易控制、成本低，而且阻尼力调节更快速，更有利于汽车悬挂的半主动控制，它适用于汽车垂向半主动控制，以改善乘坐舒适性；也适用于高速列车横向半主动控制，以改善机车车辆的横向稳定性和舒适性。本发明可以通过对普通双筒液压减振器的简单改造获得。
4、本发明实现与绝对速度相关的控制策略，其阻尼力的大小和方向都可以得到控制，既有与运动相关的卸荷控制又有与阻尼力大小相关的控制，通常需要有相对速度来做辅助判断，但本发明的电磁阀组合结构可以不需要位移传感器。
附图说明
图1是本发明半主动减振器整体结构示意图。
图2是本发明用于汽车悬架垂向半主动控制的结构原理图。
图3是本发明用于高速列车横向半主动减振器的布置示意图。
具体实施方式
由附图1所示：该减振器包括端部连接环1和11、活塞杆3、密封4和导向装置6、缸体8、与缸体螺纹连接的减振器盖5、活塞阀总成9、底阀总成10，其特征在于：它还包括内置于活塞阀总成9和活塞杆3中的拉伸卸荷电磁阀总成7、内置于底阀总成10底部的压缩卸荷电磁阀总成12和设置在凸台16内并带有主控阀总成14和安全阀总成17的外置高压小油腔18。所述的拉伸卸荷电磁阀总成7、压缩卸荷电磁阀总成12和主控阀总成14通过控制器20进行控制。
所述的外置高压小油腔18由安装主控阀总成14的凸台16与减振器外筒的局部连接构成，它通过导向装置6上的第一节流通道19将拉伸腔A和储油腔C连通，并通过主控阀总成14进行压力和流量的控制。
所述的活塞阀总成9包括第一节流阀孔9-1、第一阀片9-2和第二节流阀孔9-3，该总成构成一个单向开启的节流通道。
所述的拉伸卸荷电磁阀总成7包括第一回位弹簧7-1、第三电磁铁7-2和第一阀芯7-3，它是通过第一阀芯7-3控制第一节流阀孔9-1的通断，仅当活塞运动速度大于零减振器处于压缩状态时，拉伸卸荷电磁阀总成7开启，第一节流阀孔9-1打开，从而实现拉伸工作腔A卸荷的要求，所述的拉伸卸荷电磁阀总成7通过在活塞杆3内开槽引出导线，在第一电磁阀插座2处供给电源，并由控制器20进行控制。
所述的底阀总成10包括第二阀片10-1、第二节流通道10-2和第一弹簧10-3，该底阀总成构成一个单向开启的节流阀孔；压缩卸荷电磁阀总成12包括第一电磁铁12-1、第二回位弹簧12-2、第三阀片12-3和第三节流通道12-4，压缩卸荷电磁阀总成12通过第三阀片12-3来控制第三节流通道12-4的通断，仅当活塞运动速度V小于零减振器处于拉伸状态时，压缩卸荷电磁阀总成12开启，第三节流通道12-4导通，从而实现压缩工作腔B卸荷的要求。
所述的外置高压小油腔18内置有主控阀总成14和安全阀总成17，它通过第一节流通道19实现拉伸工作腔A和储油腔C的单向流通，其中主控阀总成14包括第二弹簧14-1、第二电磁铁14-2、第二阀芯14-3和节流孔14-4，当外置高压小油腔18内的压力未超出安全压力时，工作腔A的油液仅通过节流孔14-4流入储油腔C，该节流通道的面积受控于主控阀总成14。
所述的安全阀总成17和主控阀总成14并联连接，它包括第四节流通道17-1、第三阀芯17-2和第三弹簧17-3，当外置高压小油腔18内压力超出安全压力或者主控阀总成14失效时，安全阀总成17开启第四节流通道17-1，工作腔A内的油液可以通过第一节流通道19由第四节流通道17-1进入储油腔C，此时减振器将产生较大的阻尼力，该半主动减振器可以作为一个普通减振器来使用。
在活塞杆3拉伸和压缩过程中，当安全阀总成17未开启时，工作腔A内的油液仅通过第一节流通道19由外置高压小油腔18经节流孔14-4进入储油腔C；当安全阀总成17开启时，拉伸工作腔A中的油液可以从第一节流通道19同时经过节流孔14-4和第四节流通道17-1进入储油腔c，实现主控阀总成14和安全阀总成17对拉伸阻尼力和压缩阻尼力的调节。
所述的压缩卸荷电磁阀总成12也可以外置于减振器缸体8的外侧。
所述的拉伸卸荷电磁阀总成7带有第一电磁阀插座2，压缩卸荷电磁阀总成12带有第二电磁阀插座13，主控阀总成14带有第三电磁阀插座15，其中拉伸卸荷电磁阀总成7、压缩卸荷电磁阀总成12和主控阀总成14通过其上的第一电磁阀插座2、第二电磁阀插座13和第三电磁阀插座15连接控制器20实现半主动控制。
如图2所示，本发明可以用于汽车悬架的垂向半主动控制。路面不平度经轮胎21由悬架22、悬架弹簧24和相应的减振装置传递到车体，从而影响乘客的乘坐舒适性。本发明中的半主动减振器25参考簧上质量的垂向加速度（通过垂直加速度传感器22获得），利用控制器20对车辆进行半主动控制，从而改善车辆的乘坐舒适性。该实施方案的控制方法如表1所示。
Figure GDA00002014083400041
表（1）半主动减振器控制方案
如附图3所示：本发明半主动减振器可以垂直或水平放置，图3是本发明用于高速列车横向减振器的实施方案，半主动减振器25的一端与车体29连接，另一端与转向架27连接，根据装在车体29上的横向加速度传感器30的信号由控制器20进行控制。
本发明的实施方案可以在车辆原有结构的基础上改装实现，每套系统仅需外加两个加速度传感器和控制器，布置紧凑，成本低廉。
通常，半主动减振器的控制方式都是按“天棚减振”的逻辑来实行控制。但也不排除根据其它运动要求，如抵抗转弯时的车身侧倾，制动时的车身点头等的要求进行控制。

Claims (10)

1.一种半主动减振器，该减振器包括端部连接环（1）和连接环（11）、活塞杆（3）、密封（4）和导向装置（6）、缸体（8）、与缸体螺纹连接的减振器盖（5）、活塞阀总成（9）和底阀总成（10），其特征在于：它还包括内置于活塞阀总成（9）和活塞杆（3）中的拉伸卸荷电磁阀总成（7）、内置于底阀总成（10）底部的压缩卸荷电磁阀总成（12）和设置在凸台（16）内并带有主控阀总成（14）和安全阀总成（17）的外置高压小油腔（18），所述的拉伸卸荷电磁阀总成（7）、压缩卸荷电磁阀总成（12）和主控阀总成（14）通过控制器（20）进行控制。
2.根据权利要求1中的一种半主动减振器，其特征在于：所述的外置高压小油腔（18）由安装主控阀总成（14）的凸台（16）与减振器外筒的局部连接构成，它通过导向装置（6）上的第一节流通道（19）将拉伸腔A和储油腔C连通，并通过主控阀总成（14）进行压力和流量的控制。
3.根据权利要求1中的一种半主动减振器，其特征在于：所述的活塞阀总成（9）包括第一节流阀孔（9-1）、第一阀片（9-2）和第二节流阀孔（9-3），该总成构成一个单向开启的节流通道。
4.根据权利要求1中的一种半主动减振器，其特征在于：所述的拉伸卸荷电磁阀总成（7）包括第一回位弹簧（7-1）、第三电磁铁（7-2）和第一阀芯（7-3），它是通过第一阀芯（7-3）控制第一节流阀孔（9-1）的通断，仅当活塞运动速度大于零减振器处于压缩状态时，拉伸卸荷电磁阀总成（7）开启，第一节流阀孔（9-1）打开，从而实现拉伸工作腔A卸荷的要求，所述的拉伸卸荷电磁阀总成（7）通过在活塞杆（3）内开槽引出导线，在第一电磁阀插座（2）处供给电源，并由控制器（20）进行控制。
5.根据权利要求1中的一种半主动减振器，其特征在于：所述的底阀总成（10）包括第二阀片（10-1）、第二节流通道（10-2）和第一弹簧（10-3），该底阀总成构成一个单向开启的节流阀孔；压缩卸荷电磁阀总成（12）包括第一电磁铁（12-1）、第二回位弹簧（12-2）、第三阀片（12-3）和第三节流通道（12-4）,压缩卸荷电磁阀总成（12）通过第三阀片（12-3）来控制第三节流通道（12-4）的通断，仅当活塞运动速度V小于零减振器处于拉伸状态时，压缩卸荷电磁阀总成（12）开启，第三节流通道（12-4）导通，从而实现压缩工作腔B卸荷的要求。
6.根据权利要求1中的一种半主动减振器，其特征在于：所述的外置高压小油腔（18）内置有主控阀总成（14）和安全阀总成（17），它通过第一节流通道（19）实现拉伸工作腔A和储油腔C的单向流通，其中主控阀总成（14）包括第二弹簧（14-1）、第二电磁铁（14-2）、第二阀芯（14-3）和节流孔（14-4），当外置高压小油腔（18）内的压力未超出安全压力时，工作腔A的油液仅通过节流孔（14-4）流入储油腔C，该节流通道的面积受控于主控阀总成（14）。
7.根据权利要求1中的一种半主动减振器，其特征在于：所述的安全阀总成（17）和主控阀总成（14）并联连接，它包括第四节流通道（17-1）、第三阀芯（17-2）和第三弹簧（17-3），当外置高压小油腔（18）内压力超出安全压力或者主控阀总成（14）失效时，安全阀总成（17）开启第四节流通道（17-1），工作腔A内的油液可以通过第一节流通道（19）由第四节流通道（17-1）进入储油腔C，此时减振器将产生较大的阻尼力，该半主动减振器可以作为一个普通减振器来使用。
8.根据权利要求1所述的一种半主动减振器，其特征在于：在活塞杆（3）拉伸和压缩过程中，当安全阀总成（17）未开启时，工作腔A内的油液仅通过第一节流通道（19）由外置高压小油腔（18）经节流孔（14-4）进入储油腔C；当安全阀总成（17）开启时，拉伸工作腔A中的油液可以从第一节流通道（19）同时经过节流孔（14-4）和第四节流通道（17-1）进入储油腔C，实现主控阀总成（17）和安全阀总成（14）对拉伸阻尼力和压缩阻尼力的调节。
9.根据权利要求1中的一种半主动减振器，其特征在于：所述的压缩卸荷电磁阀总成（12）也可以外置于减振器缸体（8）的外侧。
10.根据权利要求1中的一种半主动减振器，其特征在于：所述的拉伸卸荷电磁阀总成（7）带有第一电磁阀插座（2），压缩卸荷电磁阀总成（12）带有第二电磁阀插座（13），主控阀总成（14）带有第三电磁阀插座（15），其中拉伸卸荷电磁阀总成（7）、压缩卸荷电磁阀总成（12）和主控阀总成（14）通过其上的第一电磁阀插座（2）、第二电磁阀插座（13）和第三电磁阀插座（15）连接控制器（20）实现半主动控制。
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Address after: 313000 No. 18-102 Industrial Road, South Taihu High-tech Industrial Park, Wuxing District, Huzhou City, Zhejiang Province

Patentee after: Zhejiang Kong Hui Automobile Technology Co.,Ltd.

Address before: 130012 No. 5177 Chaoda Road, Changchun High-tech Industrial Development Zone, Jilin Province

Patentee before: KH AUTOMOTIVE TECHNOLOGIES (CHANGCHUN) CO.,LTD.

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Denomination of invention: Semi-active magnet rheologic vibration absorber with failure protector

Effective date of registration: 20191021

Granted publication date: 20121128

Pledgee: Huzhou Wuxing Rural Commercial Bank Co.,Ltd. high tech Zone Green sub branch

Pledgor: Zhejiang Kong Hui Automobile Technology Co.,Ltd.

Registration number: Y2019330000131

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Date of cancellation: 20210806

Granted publication date: 20121128

Pledgee: Huzhou Wuxing Rural Commercial Bank Co.,Ltd. high tech Zone Green sub branch

Pledgor: Zhejiang Kong Hui Automobile Technology Co.,Ltd.

Registration number: Y2019330000131

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Denomination of invention: semi-active damper

Effective date of registration: 20210812

Granted publication date: 20121128

Pledgee: Huzhou Wuxing Rural Commercial Bank Co.,Ltd. high tech Zone Green sub branch

Pledgor: Zhejiang Kong Hui Automobile Technology Co.,Ltd.

Registration number: Y2021330001115

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Date of cancellation: 20221201

Granted publication date: 20121128

Pledgee: Huzhou Wuxing Rural Commercial Bank Co.,Ltd. high tech Zone Green sub branch

Pledgor: Zhejiang Kong Hui Automobile Technology Co.,Ltd.

Registration number: Y2021330001115

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