CN103307168A - 新型阻尼可调减振器 - Google Patents

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本发明涉及各种机动车辆（包括并不仅限于轿车、越野车、货车及客车等）半主动悬挂用的阻尼可调减振器新结构技术，具体的说是一种新型阻尼可调减振器。该减振器包括端部连接环、活塞杆、减振器盖、密封和导向装置、活塞阀总成、底阀总成和缸体，其特征在于：它还包括外置高压小油腔、主控阀总成、主控阀壳体、步进电机、主控阀端盖、驱动器、步进电机控制器和控制面板，所述的外置高压小油腔设置在缸体外筒上端的局部开口处，它通过导向座处的节流通道将拉伸腔A和储油腔C连通并由主控阀总成进行压力和流量的控制。本发明结构简单合理、能量消耗小、成本低、舒适性和稳定性好、具有手动控制功能。

Description

新型阻尼可调减振器
技术领域
本发明涉及各种机动车辆（包括并不仅限于轿车、越野车、货车及客车等）半主动悬挂用的阻尼可调减振器新结构技术，具体的说是一种新型阻尼可调减振器。
背景技术
为适应现代社会人们出行对汽车操控性和舒适性的要求，智能化的汽车逐渐走进我们的现实生活。主动和半主动悬架系统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，但由于主动悬挂能量消耗大，成本高，结构复杂故实际应用中使用很少；半主动悬也由于控制系统复杂成本较高稳定性能较差因此在一些中低端汽车中应用较少。为改善汽车乘坐舒适性和操纵稳定性并考虑到技术成本及悬挂系统的稳定性，具有手动控制功能的悬挂系统有广阔的市场前景。
发明内容
本发明的目的是要提供一种结构简单合理、能量消耗小、成本低、舒适性和稳定性好、具有手动控制功能的新型阻尼可调减振器。
本发明的目的是这样实现的，该减振器包括端部连接环、活塞杆、减振器盖、密封和导向装置、活塞阀总成、底阀总成和缸体，它还包括外置高压小油腔、主控阀总成、主控阀壳体、步进电机、主控阀端盖、驱动器、步进电机控制器和控制面板，所述的外置高压小油腔设置在缸体外筒上端的局部开口处，它通过导向座处的节流通道将拉伸腔A和储油腔C连通并由主控阀总成进行压力和流量的控制；所述的外置高压小油腔连接主控阀总成，它通过进油孔，出油孔及主控阀总成的阀孔实现拉伸工作腔A和储油腔C的单向流通；主控阀总成和步进电机设置在主控阀壳体内，主控阀端盖与主控阀壳体经螺纹连接，共同起到固定步进电机的作用；所述的步进电机连接驱动器，驱动器和控制面板连接步进电机控制器。
所述的主控阀总成由阀芯、设置在阀芯内的弹簧、设置在弹簧下面的调整螺栓和调整螺栓下面的调节杆构成。
所述的调整螺栓与调节杆通过活动螺纹连接，调整螺栓和主控阀壳体之间通过轴向导向凹槽来限制调整螺栓的周向转动，调节杆的旋转可实现调整螺栓的轴向移动。
所述的调整螺栓向阀块方向的最大行程小于调节弹簧的压缩距离，当减震器电控系统失效时，主控阀总成仍可作为具有一定流量范围的节流阀，这样减震器可作为一被动减震器使用，确保了工作的可靠及安全性。
所述的步进电机控制器可根据驾驶员手动操作控制面板的控制指令，产生一组PWM信号，该信号经驱动器放大后以电压的形式输送到步进电机，从而使步进电机按照指定角度转动。
本发明具有以下优点和积极效果：
1、本发明结构简单合理、能量消耗小、成本低、稳定性好、具有手动控制功能。
2、本发明通过简化的零部件及控制策略使得设计方案很容易实现，并且使手动调整减振器阻尼变得非常方便，同时亦便于对减振器的使用及维护，适于在各种机动车辆半主动悬挂系统中应用。
3、本发明的实施方案可以在车辆原有悬挂结构的基础上改装实现，每套系统仅需外加一个步进电机控制器、驱动器和控制面板，布置紧凑，成本低廉。该设计使得半主动减振器结构简单化易开发，功能上满足手动控制减震器阻尼力的要求，易于实现驾驶员对悬挂系统的手动控制。
附图说明
图1 是新型阻尼可调减振器整体结构示意图。
图2 是本发明外置高压小油腔和主控阀总成部位的局部放大结构图。
图3是本发明图2中A-A剖面图。
图4是本发明图2中B-B剖面图。
图5是本发明用于汽车悬架的垂向半主动控制原理图。
图6-a为新型阻尼可调减震器三种模式下的F-V曲线示意图。
图6-b为三种模式对应的控制信号占空比示意图。
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7、活塞杆2、减振器盖3、密封和导向装置4、活塞阀总成5、底阀总成6、外置高压小油腔11、主控阀总成12、主控阀壳体13、步进电机14、主控阀端盖15、驱动器16、步进电机控制器17、控制面板18和缸体19。
由附图1、2所示：所述的外置高压小油腔11设置在缸体19外筒上端的局部开口处，它通过导向座处的节流通道8将拉伸腔A和储油腔C连通并由主控阀总成12进行压力和流量的控制；所述的外置高压小油腔11连接主控阀总成12，它通过进油孔9，出油孔10及主控阀总成12的阀孔实现拉伸工作腔A和储油腔C的单向流通；主控阀总成12和步进电机14设置在主控阀壳体13内，主控阀端盖15与主控阀壳体13经螺纹连接，共同起到固定步进电机14的作用；所述的步进电机14连接驱动器16，驱动器16和控制面板18连接步进电机控制器17。
所述的主控阀总成12由阀芯12-1、设置在阀芯12-1内的弹簧12-2、设置在弹簧12-2下面的调整螺栓12-3和调整螺栓12-3下面的调节杆12-4构成，主控阀总成12阀孔的开启压力直接由主控阀总成12的工作状态决定。
由附图2、3、4所示：所述的调整螺栓12-3与调节杆12-4通过活动螺纹连接，调整螺栓12-3和主控阀壳体13之间通过轴向导向凹槽12- 3a来限制调整螺栓12-3的周向转动，调节杆12-4的旋转可实现调整螺栓12-3的轴向移动。
所述的调整螺栓12-3向阀块方向的最大行程小于调节弹簧12-2的压缩距离，当减震器电控系统失效时，主控阀总成12仍可作为具有一定流量范围的节流阀，这样减震器可作为一被动减震器使用，确保了工作的可靠及安全性。
由附图1所示：所述的活塞阀总成5和底阀总成6都是由阀片-节流孔式单向阀构成，其中活塞阀总成5是由弹簧5-1、阀片5-2和节流通道5-3构成，活塞阀总成5构成一个向上单向开启的节流阀孔；底阀总成6是由弹簧6-1、阀片6-2、节流通道6-3构成，底阀总成6构成一个向上单向开启的节流阀孔。减振器拉伸时活塞阀总成5关闭，底阀总成6打开，油液从储油腔C进入压缩工作腔B；压缩时底阀总成6关闭，活塞阀总成5打开，油液从压缩工作腔B进入拉伸工作腔A。
工作原理：驾驶员手动操纵控制面板18发出控制指令使控制器17产生一组一定占空比的PWM信号，该信号经过驱动器16放大后以电压的形式输送到步进电机14来控制步进电机14的转动，步进电机14带动调节杆12-4旋转并使调整螺栓12-3产生轴向移动，从而改变了调节弹簧12-2的预紧力，即使得主控阀12的开启压力变化，由此使得减震器产生的阻尼力发生变化，从而实现对阻尼力的调整。调整螺栓12-3向阀块方向的最大行程小于调节弹簧12-2的压缩距离，当减震器电控系统失效时，主控阀仍可作为具有一定流量范围的节流阀，这样减震器可作为一被动减震器使用，确保了工作的可靠及安全性。减振器拉伸时，活塞阀总成5关闭，底阀总成6开启，油液从拉伸工作腔A通过导向座处的节流通道8进入高压小油腔11，此时主控阀总成通过改变开启压力使其阻尼力发生变化。油液流经阀孔及出油孔10进入储油箱C，再经底阀总成6进入压缩工作腔B;减振器压缩时活塞阀总成5打开底阀总成6关闭，油液从压缩工作腔A由活塞阀总成5进入拉伸工作腔A，流经导向座处的节流通道8进入高压小油腔11，通过主控阀总成12的阀孔及出油孔10进入储油腔C。这样主控阀总成12通过操纵控制面板18并经步进电机14的转动可实现对减振器拉伸和压缩状态时阻尼力的调整。
如图5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19由悬架20、悬架弹簧21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。本发明中的阻尼可调减振器22可以通过驾驶员对路况的判断手动操纵控制面板18实现对减震器阻尼力从软到硬几个不同模式的调整，控制面板上示有“运动”、“标准”、“舒适”三个按钮分别对应减震器的三种工况，同时控制面板另有两个“加”、“减”按钮分别控制减震器的阻尼力大小，可实现减震器阻尼力在一定范围内的连续调节 (如图6-a曲线阴影区域)，从而改善车辆的乘坐舒适性。

Claims (5)

1.一种新型阻尼可调减振器，该减振器包括端部连接环（1、7）、活塞杆（2）、减振器盖（3）、密封和导向装置（4）、活塞阀总成（5）、底阀总成（6）和缸体（19），其特征在于：它还包括外置高压小油腔（11）、主控阀总成12、主控阀壳体（13）、步进电机（14）、主控阀端盖（15）、驱动器（16）、步进电机控制器（17）和控制面板（18），所述的外置高压小油腔（11）设置在缸体（19）外筒上端的局部开口处，它通过导向座处的节流通道（8）将拉伸腔A和储油腔C连通并由主控阀总成（12）进行压力和流量的控制；所述的外置高压小油腔（11）连接主控阀总成（12），它通过进油孔（9），出油孔（10）及主控阀总成（12）的阀孔实现拉伸工作腔A和储油腔C的单向流通；主控阀总成（12）和步进电机（14）设置在主控阀壳体（13）内，主控阀端盖（15）与主控阀壳体（13）经螺纹连接，共同起到固定步进电机（14）的作用；所述的步进电机（14）连接驱动器（16），驱动器（16）和控制面板（18）连接步进电机控制器（17）。
2.根据权利要求1所述的一种新型阻尼可调减振器，其特征在于：所述的主控阀总成（12）由阀芯（12-1）、设置在阀芯（12-1）内的弹簧（12-2）、设置在弹簧（12-2）下面的调整螺栓（12-3）和调整螺栓（12-3）下面的调节杆（12-4）构成。
3.根据权利要求2所述的一种新型阻尼可调减振器，其特征在于：所述的调整螺栓（12-3）与调节杆（12-4）通过活动螺纹连接，调整螺栓（12-3）和主控阀壳体（13）之间通过轴向导向凹槽（12- 3a）来限制调整螺栓（12-3）的周向转动，调节杆（12-4）的旋转可实现调整螺栓（12-3）的轴向移动。
4.根据权利要求2所述的一种新型阻尼可调减振器，其特征在于：所述的调整螺栓（12-3）向阀块方向的最大行程小于调节弹簧（12-2）的压缩距离，当减震器电控系统失效时，主控阀总成（12）仍可作为具有一定流量范围的节流阀，这样减震器可作为一被动减震器使用，确保了工作的可靠及安全性。
5.根据权利要求1所述的一种新型阻尼可调减振器，其特征在于：所述的步进电机控制器（17）可根据驾驶员手动操作控制面板（18）的控制指令，产生一组PWM信号，该信号经驱动器（16）放大后以电压的形式输送到步进电机（14），从而使步进电机（14）按照指定角度转动。
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