CN102619925B - 一种带有变阻尼的磁力弹簧 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种汽车悬架系统中的带有变阻尼的磁力弹簧，沿缸体内部的轴线方向自上而下依次设置支撑套筒、三个柱形永磁铁，支撑套筒固接缸体的内壁且底面接触固接第一柱形永磁铁；第二、第三柱形永磁铁均可沿缸体内壁上下移动；支撑套筒内腔形成上部分充有高压气体、下部分充有液压油的第一腔室，三个柱形永磁铁以及密封基座之间依次形成均充满液压油的三个腔室；三个柱形永磁铁中心处均开有圆通孔，第一、第三柱形永磁铁的圆通孔内分别设置由阀芯、小块永磁铁和弹簧组成的阻尼阀件；第一阻尼阀件上的小块永磁铁与第二柱形永磁铁相斥，第二阻尼阀件上的小块永磁铁与第二柱形永磁铁相吸；阻尼阀体具有使其阻尼随弹簧压缩高度可变的特性。

Description

一种带有变阻尼的磁力弹簧

技术领域

本发明涉及汽车悬架系统领域，具体涉及能够缓冲路面对车辆的冲击、吸收车辆振动能量的一种磁力弹簧，在汽车悬架系统中作为弹性及阻尼元件使用。 

背景技术

汽车悬架系统中使用的磁力弹簧就是利用磁铁同极相斥的原理，把若干个永磁铁串联起来，使其两两相斥，以此产生弹簧力，替代传统的弹簧元件。与传统的弹簧相比，磁力弹簧具有结构简单、能量密度大、没有噪声等特点，此外磁力弹簧还具有很好的非线性，可随着弹簧压缩高度的变化，其弹簧力呈现非线性的变换，这也是相对于传统弹簧最大的优势所在。

目前，现有的车用磁力弹簧一般只起到缓冲外界的冲击作用，不能衰减振动能量，具体就是只提供恢复力，不提供阻尼，例如：中国专利申请号为：201020542368.8、名称为“一种用于汽车的磁力弹簧结构”所描述的磁力弹簧有两块轴线方向的永磁铁，上部是一个半球形的永磁铁，下部是一块与半球形永磁铁相配的半圆形凹槽的永磁铁，通过两块磁铁之间的斥力作为弹簧的回复力的，只起到缓冲作用，并不具有减振的效果。因此，起到车辆减振的效果，只能额外的增加一个减震器，导致车辆的结构复杂，整体布置困难。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种汽车悬架系统的磁力弹簧，在保证弹簧的刚度非线性的前提下带有变阻尼，实现悬架系统的减振消能作用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：包括一个密封的缸体，缸体底部固定连接密封基座，沿缸体内部的轴线方向自上而下依次设置支撑套筒、第一、第二、第三柱形永磁铁，支撑套筒固接缸体的内壁且底面接触固接第一柱形永磁铁；第二、第三柱形永磁铁均与缸内的内壁密封相接触且均可沿缸体的内壁上下移动；支撑套筒内腔形成第一腔室，第一柱形永磁铁、第二柱形永磁铁、第三柱形永磁铁以及密封基座之间依次形成有第二腔室、第三腔室和第四腔室；第二、第三、第四腔室中均充满液压油，第一腔室中的上部分充有高压气体，下部分充有液压油；第一、第二、第三柱形永磁铁中心处均开有圆通孔，第一、第三柱形永磁铁的圆通孔内分别设置第一、第二阻尼阀件；第一、第二阻尼阀件均由阀芯、小块永磁铁和弹簧组成，小块永磁铁和弹簧自下而上依次相接且均套在阀芯上，所述第一阻尼阀件上的小块永磁铁与所述第二柱形永磁铁相斥，所述第二阻尼阀件上的小块永磁铁与所述第二柱形永磁铁相吸；第三柱形永磁铁的底部中间固定连接活塞杆上端，活塞杆下端沿缸体的轴线方向向下伸出缸体外部且连接下球形铰链接盘。 

本发明采用上述技术方案后的有益效果是：

1、在保证磁力弹簧刚度非线性的基础上引入阻尼，改善了车辆的通过性能和行驶平顺性能。

2、由于不需要额外配合阻尼减震器，节省了空间，降低了悬架系统结构布置难度。

3、本发明的阻尼阀体具有使其阻尼随弹簧压缩高度可变的特性。

4、相对于传统弹簧和减震器系统，本发明零部件较少，结构简单，寿命长，适用范围较广泛。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

图1是本发明装置的结构剖视图；

图2 是阻尼阀件的放大的结构剖视图；

图 3、4是本发明的工作原理图； 

图中：1.缸体；2.支撑套筒；3.第一阻尼阀件；4.密封圈；5.密封基座；6.下球形铰链接盘；7.活塞杆；8.连接螺栓；9.缓冲橡胶块；10.第二阻尼阀件；11.缓冲垫片；12.支撑座；13.阀芯；14.小块永磁铁；15.弹簧；T1.第一柱形永磁铁；T2.第二柱形永磁铁；T3.第三柱形永磁铁；A.第一腔室；B.第二腔室；C.第三腔室；D.第四腔室。

具体实施方式

参见图1，本发明包括一个密封的缸体1，缸体1顶部连接支撑座12，通过支撑座12将缸体1与车身相连。缸体1底部通过连接螺栓8固定连接密封基座5，在缸体1内的密封基座5的上表面上固定连接缓冲橡胶块9。

在缸体1内部，沿缸体1的轴线方向自上而下依次设置支撑套筒2以及第一柱形永磁铁T1、第二柱形永磁铁T2、第三柱形永磁铁T3这三个柱形永磁铁。支撑套筒2与缸体1内壁相固定，支撑套筒2的底面接触且固定连接第一柱形永磁铁T1，使第一柱形永磁铁T1在缸体1内不可移动。第一柱形永磁铁T1、第二柱形永磁铁T2和第三柱形永磁铁T3之间依次间隔设置。第二柱形永磁铁T2和第三柱形永磁铁T3均与缸内1的内壁紧密接触，且均分别用密封圈4进行密封，第二柱形永磁铁T2和第三柱形永磁铁T3均可沿缸体1的内壁上下移动。在第二柱形永磁铁T2的上表面固定连接缓冲垫片11。

支撑套筒2内腔形成第一腔室A。第一柱形永磁铁T1、第二柱形永磁铁T2、第三柱形永磁铁T3以及密封基座5之间依次形成第二腔室B、第三腔室C和第四腔室D这三个腔室。这样，支撑套筒2与三个柱形永磁铁把缸体1内部自上而下分成四个腔室。在第二腔室B、第三腔室C和第四腔室D中均充满液压油，在第一腔室A 中的上部分充有高压气体，下部分充有液压油。

三个柱形永磁铁中心处均开有圆通孔。在第一柱形永磁铁T1和第三柱形永磁铁T3中心处分别开有圆通孔，在第一柱形永磁铁T1的第一圆通孔内安装第一阻尼阀件3，在第三柱形永磁铁T3的第三圆通孔内安装第二阻尼阀件10。在第二柱形永磁铁T2的中心处开有第二圆通孔，第二圆通孔用以液压油的流通。

第三柱形永磁铁T3的底部中间固定连接活塞杆7上端，活塞杆7下端沿缸体1的轴线方向向下伸出缸体1外部，并且活塞杆7下端固定连接下球形铰链接盘6。

参见图2所示的阻尼阀件的结构，第一阻尼阀件3或第二阻尼阀件10均由阀芯13、小块永磁铁14和弹簧15组成，其中阀芯13位于阻尼阀件的轴线上，小块永磁铁14为圆柱体，小块永磁铁14和弹簧15自下而上依次相连接，且均套在阀芯13上，弹簧15底端连接小块永磁铁14，弹簧15顶端被固定，小块永磁铁14和弹簧15均能随着阀芯13做上下运动。第一阻尼阀件3、第二阻尼阀件10均是单向阻尼阀，只在液压油由下往上流经时才产生阻尼，与传统的阻尼阀一样，阻尼阀件产生的阻尼与流过的液压油的速度成正比。

第一阻尼阀件3上安装的小块永磁铁14与第二柱形永磁铁T2相斥，在弹簧15往复运动时，第一柱形永磁铁T1和第二柱形永磁铁T2之间的距离不断变化，第一柱形永磁铁T1和第二柱形永磁铁T2之间的距离较远时，第二柱形永磁铁T2对小块永磁铁14的排斥力较小，当二者距离减小时，斥力增大，小块永磁铁14就会带动阀芯13往上运动，进而增大阻尼，因此达到了变阻尼的效果，弹簧15的振幅较大时，阻尼较大，振幅小时，阻尼相对的小。第三柱形永磁铁T3上安装的第二阻尼阀件10与阻尼阀件F1的结构一样，所不同的仅是其中的小块永磁铁14与第二柱形永磁铁T2相互吸引。

图 3、4分别是弹簧15在受压和受拉下的工作状态。受压时，也就是车轮受到外界激励而压缩本发明时，参见图3，活塞杆7推动第三柱形永磁铁T3上移，由于三个柱形永磁铁T1、T2、T3之间的相互作用，每两个柱形永磁铁之间的距离会减小以此增大排斥力来抵消活塞杆7的上移。在此过程中第二腔室B和第三腔室C的容积减小，第四腔室D的容积增大。由于三个柱形永磁铁T1、T2、T3之间的相互排斥力是即时改变的以及第二柱形永磁铁T2的自由浮动，第二柱形永磁铁T2上的第二圆通孔允许液压油的畅通流动，第二、第三、第四腔室B、C、D的容积同时改变，其中液压油的流向由图3中的箭头所示，第二腔室B中的液压油流入第一腔室A中，第三腔室C中的液压油流入第二腔室B中和第四腔室D中，第二腔室B中的液压油要经第一阻尼阀件3流入第一腔室A中，这样就会产生阻尼，消减车身的振动能量。受拉时，参见图4，在三个柱形永磁铁T1、T2、T3之间很大的排斥力作用下，每两个柱形永磁铁之间的距离会增大，第三柱形永磁铁T3推动活塞杆7下移。在此过程中第二和第三腔室B和C的容积增大，第四容积D的容积减小，第二、第三、第四腔室B、C、D的容积同时改变，液压油的流向由图4中的箭头所示，第一腔室A中的液压油流入第二腔室B中，第二腔室B中液压油流入第三腔室C中，第四腔室D中的液压油流入第三腔室C中，其中，第四腔室D中的液压油要经第二阻尼阀件10流入第三腔室C中, 这样就会产生阻尼。此外，由于两个阻尼阀件都是单向阻尼阀，因此二者分别只在压缩和伸张过程中单独提供阻尼。

由于液压油的不可压缩性，缸体1的液压油体积保持不变，在本发明往复运动时，活塞杆7不断地伸入和伸出缸体1内，这就引起缸体1内的体积的变化， 在第一腔室A中的上部充有高压气体可抵消此变化。

本发明通过磁铁间的斥力转化为支撑力来承受车身的重量，支撑力通过第三柱形永磁铁T3传至活塞杆7，与活塞杆7相连的下球形铰链6最后传给车轴；当车轮受到外界激励，就会把激励通过车轴和本发明传递给车身，在此过程中，本发明不断的压缩、拉伸，做往复运动，进而起到弹簧的作用。缓冲垫片11可抵消压缩行程过大时磁铁之间的冲击。缓冲橡胶块9用以在本发明伸张超出伸张行程时抵消活塞杆7对密封基座5的冲击。

对于车用减振器来说，伸张时需要获得的阻尼是大于压缩时所需要的阻尼，因此，本发明在伸张时由第二阻尼阀件10提供阻尼，压缩时由第一阻尼阀件3提供阻尼，因此对于两个阻尼阀件中的弹簧15的簧力以及小块永磁铁14的安放位置和大小要根据实际情况分别计算。

Claims (2)

1.一种带有变阻尼的磁力弹簧，包括一个密封的缸体（1），缸体（1）底部固定连接密封基座（5），其特征是：沿缸体（1）内部的轴线方向自上而下依次设置支撑套筒（2）、第一、第二、第三柱形永磁铁（T1、T2、T3），支撑套筒（2）固接缸体（1）的内壁且底面接触固接第一柱形永磁铁（T1）；第二、第三柱形永磁铁（T2、T3）均与缸体（1）的内壁密封相接触且均可沿缸体（1）的内壁上下移动；支撑套筒（2）内腔形成第一腔室（A），第一柱形永磁铁（T1）、第二柱形永磁铁（T2）、第三柱形永磁铁（T3）以及密封基座（5）之间依次形成有第二腔室（B）、第三腔室（C）和第四腔室（D）；第二、第三、第四腔室（B、C、D）中均充满液压油，第一腔室（A）中的上部分充有高压气体，下部分充有液压油；第一、第二、第三柱形永磁铁（T1、T2、T3）中心处均开有圆通孔，第一、第三柱形永磁铁（T1、T3）的圆通孔内分别设置第一、第二阻尼阀件（3、10）；第一、第二阻尼阀件（3、10）均由阀芯（13）、小块永磁铁（14）和弹簧（15）组成，小块永磁铁（14）和弹簧（15）自下而上依次相接且均套在阀芯（13）上，所述第一阻尼阀件（3）上的小块永磁铁（14）与所述第二柱形永磁铁（T2）相斥，所述第二阻尼阀件（10）上的小块永磁铁（14）与所述第二柱形永磁铁（T2）相吸；第三柱形永磁铁（T3）的底部中间固定连接活塞杆（7）上端，活塞杆（7）下端沿缸体（1）的轴线方向向下伸出缸体（1）外部且连接下球形铰链接盘（6）。

2.根据权利要求1所述的一种带有变阻尼的磁力弹簧，其特征是：缸体（1）内的密封基座（5）的上表面上固定连接缓冲橡胶块（9）；第二柱形永磁铁（T2）的上表面固定连接缓冲垫片（11）。

 

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