CN103322115A - 一种无振感平移式隔振系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种主动可调的隔振系统，包括高压腔室、低压腔室、电磁阀、压力传感器、减振器、活塞杆、缸筒，高度传感器。缸筒内含一个固定不动的隔板，隔板上开有通油孔；并且缸筒中有活塞杆，活塞杆下接减振器。缸筒内部被隔板和活塞分为三个腔，从上至下为，压缩空气腔a，它的上部充有空气，下部充有油液；中腔b为油液腔；下腔c为空气腔。此系统包括高度和压力传感器，高度传感器探测缸筒与吊耳间的距离变化；压力传感器探测压缩空气腔a的压力变化。而与缸筒相连的减振器和弹簧起到了缓解冲击的作用，为缸筒上端的承载质量的无振感平移提供了保障。本发明无振感平移式隔振系统应用于汽车悬架时，不仅可以起到衰减振动，保持车身平稳的作用而且可以调节车身高度。

Description

一种无振感平移式隔振系统

技术领域

本发明涉及一种隔振系统，特指一种主动可调的隔振系统，具体来说，为一种充气式提高承载质量平顺性的隔振系统。

背景技术

隔振器是为了隔离振动而产生的一种装置，通常用于阻隔振动的传递。在绝大部分对振动要求不高的场合，使用传统的被动式隔振器就能达到很好的效果。但随着工业现代化的进一步发展，人们对隔振器隔振性能的要求也在逐步提高。传统的被动隔振器针对低频振动的隔离难度较大，而主动隔振器效果较好。但是完全的主动式隔振器存在着工作不稳定和安全性能低等问题。主被动相结合的隔振方法综合了被动式隔振和主动式隔振的优点。

目前，国外内已有相关的研究发表。北京航空航天大学的刘永光（申报专利号200710175580.8）设计了一种隔振装置，其实际上就是一种主被动相结合的隔振装置。其在设计中采用的执行器是磁致伸缩式执行器，与被动隔振装置的连接方式是串联，其工作平台上设有加速度传感器，用以检测振动信号，并将信号输送至控制模块，控制模块根据该信号控制磁致伸缩作动器的动作，抵消工作平台的振动，此发明隔振效果好。哈尔滨工程大学刘学广的混合式隔振器（申报专利号201010513179.2），主动隔振装置采用电磁执行器，被动隔振装置采用环柱橡胶型隔振器，被动隔振装置的上下设置上压板和下压板，并且主动执行器的下端盖与下压板固连，两者连接方式为并联，此发明安全性能高且空间布置高度低。

上述方案虽然在技术上有所进步，但是依然存在缺陷：其主要问题是：一，串联式设计布置尺寸大，空间布置要求比较高的场合下不能使用；二，主动隔振装置响应速度慢，对应外部激励而产生的隔振效果有延迟；三，应用范围较窄。

发明内容

针对以上情况，本发明设计一种结构简单、可调整装置布置尺寸，响应速度灵敏且能够应用于多种场合的隔振系统。

本发明的主要原理是：

其中，承载质量m是不变的，而P是变化的，为了实现力的平衡，就需要对变化的压力P不断调节，主要方法为使用压力传感器与高度传感器采集有关的信号，将收集到的信号传递给ECU，ECU决定电磁阀的开闭，则对压缩空气腔a进行充气或放气，从而保持P基本不变。本发明集中了三种方式，对无振感的隔振系统进行了设计，一是通过采用ECU控制的电磁阀对压缩空气腔进行充放气；二是与缸筒相连的减振器和套设在减振器外的弹簧为缓解冲击发挥了很大作用；三是隔板的通油孔也缓解了一定的冲击，这就使得激励在不断地衰减。通过不断地衰减激励并且在缸筒上端实现力的平衡就获得了系统的平移及无振感的效果。

本发明采用的技术方案如下：

隔振系统主要由空压机1、空气干燥器2、高压腔3、低压腔4、电磁阀5、6、22、吊环7、压力传感器8、上端盖9、螺栓10、隔板11、缸筒12、浮动活塞13、活塞杆14、挡油环15、下端盖16、弹簧17、吊耳18、减振器19、密封套20、密封圈21等组成。

空压机1连接高压腔3、低压腔4以及空气干燥器2，空压机1与空气干燥器2之间设有电磁阀22，,空压机1的作用主要是将低压腔4的气体压入高压腔3，循环利用气体，节省了能量。高压腔3通过导管与上端盖9连接，低压腔4通过导管与上端盖9连接，高压腔3与上端盖9之间设有电磁阀5；低压腔4与上端盖9之间设有电磁阀6。电磁阀5、6及空压机1还有高压腔3和低压腔4一起组成一个闭环控制的系统。

缸筒12上端设有上端盖9，下端设有下端盖16，缸筒12内设有隔板11，缸筒12内设有浮动活塞13，隔板11、浮动活塞13将缸筒分割为三个腔，从上至下为，压缩空气腔a，它是气液混合腔，它的上部充有空气，下部充有油液；中腔b为油液腔；下腔c为空气腔，浮动活塞13固定连接活塞杆14，活塞杆14伸出下端盖16与减振器19连接，减振器19的另一端连接吊耳18，减振器19与吊耳18之间套设有弹簧17。上端盖9与缸筒12通过螺栓10连接，上端盖9的内径小于缸筒12的内径，对隔板11起到限定的作用，隔板11中心设有通油孔。

所述缸筒12与下端盖16之间设有挡油环15以及密封套20，所述浮动活塞13处设有密封圈21。

本发明主要的设计理念是运用公式mg=PA，其承载质量m是不变的，而P是变化的，为了实现力的平衡，就需要对变化的压力P不断调节，主要方法为使用压力传感器与高度传感器采集有关的信号，压力传感器8检测压缩空气腔a内的气体压力，高度传感器23检测缸筒12与吊耳18的距离，将收集到的信号传递给ECU，ECU决定电磁阀的开闭，以此实现对压缩空气腔a的充气或放气，从而保持P基本不变。与缸筒相连的减振器和弹簧为缓解冲击发挥了很大的作用，同时隔板的小孔也缓解了一定的冲击，这就使得冲击在不断的衰减。通过不断地衰减激励并且在缸筒上端实现力的平衡就获得了系统的平移及无振感的效果。

采用本发明的有益效果：

（1）本发明主动性好且调节方便，其上的传感器能够很好的反馈有关的压力及距离信息，由此来调节电磁阀的开关，对压缩空气腔a进行充气或放气，具有主动隔振系统的功能。

（2）低压腔压力大于高压腔，将低压腔与空压机相连，空压机压缩低压腔内气体给高压腔充气，节省了部分能量。

   （3）此隔振系统运用至车辆悬架领域时，对压缩空气腔a进行充放气，可产生调整车身高度的效果。

附图说明

为了更全面地理解本发明的结构和工作原理，结合以下附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是无振感平移式隔振系统的示意图；

图2是无振感平移式隔振系统的整体图；

图3是无振感平移式隔振系统伸张行程时的示意图；

图4是无振感平移式隔振系统压缩行程时的示意图；

图中：1-空压机；2-空气干燥器；3-高压腔；4-低压腔；5、6、22-电磁阀；7-吊环；8-压力传感器；9-上端盖；10-螺栓；11-隔板；12-缸筒；13-浮动活塞；14-活塞杆；15-挡油环；16-下端盖；17-弹簧；18-吊耳；19-减振器；20-密封套；21-密封圈；23-高度传感器。

具体实施方案

下面结合附图对本发明的一个具体实施方式做进一步的说明。

如图1和图2所示，本发明包括空压机1、空气干燥器2、高压腔3、低压腔4、电磁阀5、6、22、吊环7、压力传感器8、上端盖9、螺栓10、隔板11、缸筒12、浮动活塞13、活塞杆14、挡油环15、下端盖16、弹簧17、吊耳18、减振器19、密封套20、密封圈21，高度传感器23。

如图1所示，空压机1连接高压腔3、低压腔4以及空气干燥器2，空压机1与空气干燥器2之间设有电磁阀22，,空压机1的作用主要是将低压腔4的气体压入高压腔3，循环利用气体，节省了能量。

高压腔3通过导管与上端盖9连接，低压腔4通过导管与上端盖9连接，高压腔3与上端盖9之间设有电磁阀5；低压腔4与上端盖9之间设有电磁阀6。电磁阀5、6及空压机1还有高压腔3和低压腔4一起组成一个闭环控制的系统。吊环7固定隔振系统。

如图2所示，隔板11通过过盈配合安装于缸筒12内，浮动活塞13与活塞杆14之间由螺母固定。上端盖9与缸筒12通过螺栓10联接；同时上端盖10由于内径小于缸筒12内径，对通过过盈配合安装于缸筒12内的隔板11起到了限位的作用。在隔板11的圆心位置开有通油孔，缸筒12内部被隔板11和浮动活塞13分为三个腔，压缩空气腔a中充有部分压缩空气和油液，中腔b为油液，下腔c为空气；下腔c起到隔离与密封功能。在隔板11圆心位置开有通油孔，油液通过通油孔在浮动活塞和气压的作用下，在压缩空气腔a与中腔b之间流动。  

上端盖9沿径向开有两个对称的小孔，两小孔由导管通过电磁阀5、6分别与高压腔3和低压腔4相通。高压腔3和低压腔4中间连接有空压机1，用于将低压腔4的气体供给高压腔3。低压腔4中气体高于大气压力，空压机1利用低压腔4中的气体对高压腔3充气，此过程可节省一部分能量；电磁阀5、6与压力传感器8及空压机1还有高压腔3和低压腔4一起组成一个闭环控制的系统；为了使系统工作时对流失的气体有补偿，将空压机1通过电磁阀22和空气干燥器2与大气相通，当系统中气体流失后，ECU发出信号打开电磁阀22，空压机1吸入空气给高压腔3充气，补充气体的过程中，且空气经过空气干燥器2进行干燥。活塞杆14的下部与减振器19相连，而减振器19装在弹簧17内，减振器19和弹簧17与吊耳18固连。为了达到一定的密封性要求在下端盖16处有密封套20和挡油环15、在浮动活塞13处有密封圈21。本隔振系统中弹簧17与减振器19有一定的缓冲作用，使得传递至活塞杆14的激励变小；通过隔板上的通油孔，又可以消耗一部分的振动能量，最后由于闭环系统中气体的流动，使得激励对隔振系统的振动衰减到最低，基本上到达无振感的效果。

隔振系统的工作过程如下所述：

如图3所示，当隔振系统受到激励时，浮动活塞13向上运动，油液通过隔板11上的通油孔孔进入压缩空气腔a；此时通过通油孔的节流作用消耗一部分激励所产生的能量。随着浮动活塞13的上移和通过通油孔的油液的不断增多，压缩空气腔a体积减小，因此压力不断增大，安装在上端盖9上的压力传感器8检测出这一压力变化量；随着活塞杆14的上移，如图1所示，缸筒12底部与吊耳18之间的距离会减小，高度传感器23可测得这一距离的变化。压力传感器8和高度传感器23将信号输送至ECU，ECU经过判断，发出信号使电磁阀6打开，这时压缩空气腔a对低压腔4放气，当压缩空气腔a内压力减小为初始压力P时，ECU发出信号使电磁阀6关闭。这样就使得上端盖9受到的压力基本保持不变，因而传递至承载质量的力不发生变化，起到了无振感的效果。

如图4所示，当浮动活塞12向下运动时，压缩空气腔a内油液通过隔板11上的通油孔进入下油腔；此时通过通油孔的节流作用消耗一部分激励所产生的能量。随着浮动活塞13向下移动，压缩空气腔a体积增大，腔内压力不断减小；而随着活塞杆14的下移，则缸筒12底部与吊耳18之间的距离会增大。压力传感器8和高度传感器23将信号输送至ECU，ECU经过判断，发出信号使电磁阀5打开，这时高压腔3向压缩空气腔a内充气，当压缩空气腔a内压力增大为初始压力P时，ECU发出信号使电磁阀5关闭，这样就使得上端盖9受到的压力基本保持不变，因而传递至承载质量的力不发生变化，起到了无振感的效果。

上述原理实现了对压力的闭环控制，形成了反馈调节。通过减振器19及弹簧17，缓冲了一定的激励，并且隔板11上通油孔也衰减了一部分振动能量，高压腔3的放气和低压腔4的充气，也是对振动能量的消耗过程。这样，激励产生的能量不断地被转换成热能并通过缸筒、气体管路消耗掉。此隔振系统运用至车辆悬架领域时，可对压缩空气腔a进行充放气，产生调整车身高度的效果。

Claims (7)

1.一种无振感平移式隔振系统，所述隔振系统包括空压机、高压腔、低压腔、电磁阀、减振器，其特征在于：所述隔振系统还包括压力传感器、活塞杆、缸筒，高度传感器；缸筒上端设有上端盖，下端设有下端盖；高压腔与低压腔的一端分别与空压机连通，另一端分别与上端盖连通；缸筒内设置有浮动活塞，浮动活塞与活塞杆固连，活塞杆伸出缸筒的下端盖与减振器连接，减振器的另一端连接吊耳；所述高度传感器检测缸筒的下端盖与吊耳之间的距离，所述压力传感器检测缸筒内的腔体的压力；所述高压腔、低压腔与缸筒连接的导管上设有分别设置有控制高压腔、低压腔启闭的电磁阀；电磁阀、压力传感器、高度传感器与ECU处理器连接。

2.根据权利要求1所述的一种无振感平移式隔振系统，其特征在于：所述缸筒内部被隔板和活塞分为三个腔，从上至下为，压缩空气腔a，它的上部充有空气，下部充有油液；中腔b为油液腔；下腔c为空气腔。

3.根据权利要求2所述的一种无振感平移式隔振系统，其特征在于：所述缸筒内的隔板通过过盈配合安装在缸筒内，隔板中心设有通油孔。

4.根据权利要求1所述的一种无振感平移式隔振系统，其特征在于：所述空压机连接有干燥器，所述空压机与干燥器之间连接有电磁阀。

5.根据权利要求1所述的一种无振感平移式隔振系统，其特征在于：所述减振器、吊耳与弹簧固连，减振器设置在弹簧内。

6.根据权利要求1至3任一项所述的一种无振感平移式隔振系统，其特征在于：所述缸筒的上端盖与缸筒通过螺栓连接，上端盖内径小于缸筒的内径，对隔板进行限位。

7.根据权利要求1至3任一项所述的一种无振感平移式隔振系统，其特征在于：所述缸筒下端盖与缸筒之间设有挡油环与密封套。

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