CN103423363A - 一种阻尼主动可调的液压减振器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种安装在汽车上的阻尼主动可调的减振器，在缸体外部的液压回路上设置固定连接飞轮的液压马达，液压马达的上管路连接双作用液压缸的左缸，下管路连接右缸；双作用液压缸的缸体内部设有活塞，伸出右缸的推杆与可变电阻杆连接，可变电阻一端连接连接电源正极，另一端连接绕在第二电磁铁上的线圈，电源负极经保护电阻连接绕在第一电磁铁上的线圈，两个电磁铁上的线圈通电方向相反；第二电磁铁一端与摩擦瓦相连，摩擦瓦与飞轮贴合；利用液压马达两端压力差推动活塞，推杆改变可变阻尼接入电路的大小使得电流发生变化，两个电磁铁之间的排斥力随之发生变化，从而改变摩擦瓦与飞轮间的摩擦力，最终改变液压马达对管路油液的阻力。

Description

一种阻尼主动可调的液压减振器

技术领域

    本发明涉及一种安装在汽车上的减振器，特指一种阻尼主动可调的液压减振器。

背景技术

汽车减振器安装在车架和车桥之间，可对车身的振动进行衰减。传统减振器的工作原理是：当汽车车轮向上运动接近车架时，减振器压缩，活塞杆下移，下油室油压升高，流通阀和压缩阀打开进行卸荷；当汽车车轮向下运动远离车架时，减振器复原，活塞杆上移，上油室油压升高，伸张阀和补偿阀打开进行卸荷。

传统的减振器把行驶中车辆的振动能量直接以热能的方式耗散掉，这种方式会使得减震器内的液压油温度升高，从而影响其减振性能。并且减振器阻尼值固定，没有阻尼可变这一功能。

目前，已有多种阻尼可调的液压减振器结构见诸报端。比如，中国专利号为02111068.9、名称为车辆悬架阻尼主动可调的液压减振器，为纯机械液压阻尼网络结构，虽然可实现阻尼主动可调，但依然存在以下问题：一是未能克服液压油温度升高对减振器性能产生的影响这一缺点；二是结构复杂，制造成本高昂。

发明内容

为解决现有减振器性能不稳定、结构复杂，制造成本高昂等问题，本发明提供一种阻尼主动可调的减振器，将减振器的振动能转化为机械能，并最终通过摩擦以热能形式散耗掉，能降低油液温度，使减振器保持优良性能。

本发明采用的技术方案是：包括缸体、浮动活塞、活塞和活塞杆，浮动活塞和活塞均位于缸体，浮动活塞在活塞的上方，浮动活塞和活塞将缸体划分出上部的压缩空气腔、中间的上油腔和下部的下油腔，活塞杆与活塞连接且从缸体的下端伸出，在缸体外部，上油腔与下油腔之间通过管路d构成液压回路，在液压回路上设置液压马达，液压马达固定连接飞轮，管路d中的油液始终由上至下流经液压马达，飞轮绕同一方向转动；液压马达的上管路通过第五三向流通阀连接管路e首端，管路e尾端连接双作用液压缸的左缸，液压马达的下管路通过第六三向流通阀连接管路f首端，管路f尾端连接双作用液压缸的右缸；双作用液压缸的缸体内部设有与缸内壁密封接触的双作用液压缸活塞，双作用液压缸活塞将缸体内部分为左缸和右缸，推杆与双作用液压缸活塞连接并从左缸和右缸的左右两端伸出，伸出右缸的推杆与可变电阻的可变电阻杆连接；可变电阻一端连接连接电源正极，另一端连接绕在第二电磁铁上的线圈，电源负极经保护电阻连接绕在第一电磁铁上的线圈，第一电磁铁上的线圈和第二电磁铁上的线圈通电方向相反；第一电磁铁固定于车桥上且靠近第二电磁铁，第二电磁铁一端与摩擦瓦相连，摩擦瓦与所述飞轮贴合。

本发明的有益效果是：

1、本发明利用液压马达两端压力差，推动双作用液压缸活塞左右运动，推杆带动可变阻尼杆改变可变阻尼接入电路的大小，使得电路电流发生变化，两个电磁铁之间的排斥力随之发生变化，从而改变摩擦瓦与飞轮间的摩擦力，最终改变液压马达对管路油液的阻力，使阻尼随路况发生变化。本发明可以使得车辆根据行驶路况的好坏自适应地调节悬架阻尼大小以实现半主动悬架的最优控制，并且将减振器的振动能量转化为机械能，通过摩擦瓦和液压马达飞轮的摩擦，将机械能转化为热能形式耗散掉，避免了因为液压油温度升高而影响减振器性能的情况。

 2、本发明对执行器件要求低、性能可靠，由于液压马达两端的压力差反馈特性，液压马达施加于管路油液的阻力发生变化，使得它能够大范围适应各种路况，可以实现阻尼主动可调，具有电控半主动悬架的大部分功能。

3、本发明未应用传感器和高性能微处理器，使得成本大大降低，可作为各种车辆和机械装置的减振和隔振部件。

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是本发明的立体结构示意图；

图2是图1中缸体1、管路、液压马达6、双作用液压缸8等的局部结构主视图；

图3是图2的局部结构视图以及管路d的四条支路d1、d2、d3、d4示意图；

图4是图1中可变电阻杆11、可变电阻16、两个电磁铁等的放大的局部结构连接示意图； 

图5是本发明在压缩行程时的管路d内油液流动路线示意图；

图6是本发明在伸张行程时的管路d内油液流动路线示意图。

图中：1.缸体；2.浮动活塞；3.活塞；4.活塞杆；5、13、14、15.单向阀；6.液压马达；7.飞轮；8.双作用液压缸；9.双作用液压缸活塞；10.推杆；11.可变电阻杆；12.弹簧；16.可变电阻；17.电源；18.保护电阻；19.第一电磁铁；20.第二电磁铁；21.摩擦瓦。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明所述减振器包括缸体1、浮动活塞2、活塞3和活塞杆4。浮动活塞2和活塞3均位于缸体1，且均与缸体1内壁密封接触，浮动活塞2在活塞3的上方，浮动活塞2和活塞3将缸体1划分出上部的压缩空气腔a、中间的上油腔b和下部的下油腔c。活塞杆4与活塞3连接，从缸体1的下端伸出。压缩空气腔a能有效地减少车轮收到突然冲击时产生的高频振动，并且补偿由于活塞杆4进入缸体1内引起的缸体1储油容积的减少量。在缸体1外部，上油腔b与下油腔c之间的油液通过管路d构成液压回路。在液压回路上设置液压马达6，液压马达6连接飞轮7。

如图2所示，在双作用液压缸8的缸体内部设有双作用液压缸活塞9，双作用液压缸活塞9与双作用液压缸8的内壁密封接触，双作用液压缸活塞9将双作用液压缸8的缸体内部分为左缸g和右缸h。推杆10与双作用液压缸活塞9连接并从左缸g和右缸h的左右两端伸出。在右缸h中的推杆10上套有弹簧12，弹簧12不仅弥补左缸g和右缸h的压力差，也为双作用液压缸活塞9提供向左的回复力。伸出右缸h的推杆10与可变电阻杆11连接，推杆10可推动可变电阻杆11左右滑动。

管路e首端通过第五三向流通阀连接液压马达6的上管路，管路e尾端连接双作用液压缸8的左缸g，管路f首端通过第六三向流通阀连接液压马达6的下管路，管路f尾端连接双作用液压缸8的右缸h。

如图3所示，管路d由四条支路d1、d2、d3，d4组成。支路d1首端与缸体1相连，与上油腔b连通，尾端与液压马达6上部相连，中间连有单向阀14。支路d2首端与支路d1通过第一三向流通阀连接，尾端与支路d4通过第二三向流通阀连接，中间连有单向阀13。支路d3首端与支路d1通过第三三向流通阀连接，尾端与支路d4通过第四三向流通阀连接，中间连有单向阀15；支路d4首端与缸体1相连，与下油腔c连通，尾端与液压马达6下部连接，中间连有单向阀5。

管路d内的油液流经液压马达6，驱动液压马达6转动。四个单向阀5、13、14、15 分为两组，单向阀5、14 为第一组单向阀，允许上油腔b的油液流经所述液压马达6后流入下油腔c，单向阀13、15为第二组单向阀，允许下油腔c的油液流经液压马达6后流入上油腔b。由于单向阀5、13、14、15的作用，使得管路d中的油液始终由上至下流经液压马达6。由于管路d中油液流经液压马达6时对其做功，且液压马达6上管路油压始终大于下管路因此双作用液压缸8的的左缸g中油压始终大于右缸h。

如图4所示，可变电阻杆11作用于可变电阻16，可变电阻16一端连接连接电源17正极，另一端连接绕在第二电磁铁20上的线圈，电源17负极经保护电阻18连接绕在第一电磁铁19上的线圈，保护电阻18为电路提供短路保护。第一电磁铁19上的线圈和第二电磁铁20上的线圈通电方向相反，因此两电磁铁的极性相反，从而产生排斥力。第一电磁铁19固定于车桥上，不可移动，并且靠近第二电磁铁20；第二电磁铁20一端与摩擦瓦21相连，摩擦瓦21与飞轮7贴合，随着可变电阻16的调节，两电磁铁排斥力发生改变，摩擦瓦21可以来回移动，对飞轮7施以压力，因为摩擦力与压力成正比，所以摩擦瓦21与飞轮7间有可变的摩擦力，从而飞轮7的机械能可通过摩擦以热能形式耗散掉，并且通过液压马达6为管路d中的油液提供阻力，形成减振器的阻尼。通过可变电阻杆11的左右滑动，可变电阻16接入电路中的电阻值也发生变化，从而改变电流大小。当可变电阻杆11受推杆10约束向右滑动时，电路中的电阻值变大，电流减小，从而第一电磁铁19和第二电磁铁20之间的排斥力减小，使得摩擦瓦21施加于飞轮7的压力也相应减小，所以摩擦瓦21与飞轮7间的摩擦力减小，此时，液压马达6对管路d中油液的阻力也减小，从而减振器的阻尼减小；当可变电阻杆11受推杆10约束向左滑动时，电路中的电阻值变小，电流增大，从而第一电磁铁19和第二电磁铁20之间的排斥力增大，使得摩擦瓦21与飞轮7间的摩擦力也相应增大，此时，液压马达6对管路d中油液的阻力也增大，从而减振器的阻尼增大。平衡位置时，可变电阻杆11位于可变电阻16中点处，当油液流动时，由于双作用液压缸8的左缸g压力始终大于右缸h，所以可变电阻杆11只受到推杆10向右的推力，因而平衡位置时，接入电路的电阻值为最大。

如图5所示，当压缩行程时，活塞3向上运动，上油腔b油液流经单向阀14、液压马达6、单向阀5至下油腔c，由于此时，单向阀15上端油液压力大于下端，单向阀13右端油液压力大于左端，因此，油液不会通过单向阀13、15。如图6所示，当伸张行程时，活塞3向下运动，下油腔c油液流经单向阀13、液压马达6、单向阀15至上油腔b，由于此时单向阀14右端油液压力大于左端，单向阀5左端油液压力大于右端，因此，油液不会通过单向阀5、14。所以，管路d中的油液始终由上至下流经液压马达6。飞轮7与液压马达6的输出轴固定相连，从而飞轮7绕同一方向转动。

     当路况优良时，路面对减振器的激励较小，管路d中油液流速较慢，从而反映在液压马达6两端的压力差也较小，压力差作用于双作用液压缸活塞9上的推力与弹簧12的力相等，此时双作用液压缸活塞9处于平衡位置波动。可变电阻杆11位于可变电阻16中点处，电路为大电流，第一电磁铁19和第二电磁铁20之间排斥力较大，摩擦瓦21施加于飞轮7的摩擦力较大，从而液压马达6为管路d中油液提供大的流动阻力，减振器具有大阻尼。此时满足在良好路况行驶下的车辆对舒适性和安全性的要求。

     当路况恶劣时，路面对减振器的激励很大，管路d中油液流速较快，从而反映在液压马达6两端的压力差也升高，此时由于双作用液压缸8的左右缸压力差变大，压力差作用于双作用液压缸活塞9上的推力增大，从而推动双作用液压缸活塞9克服弹簧12的力向右运动。由于推杆10的约束，可变电阻杆11向右滑动，电路中接入电阻值变大，电流减小。第一电磁铁19和第二电磁铁20之间的斥力也相应减小，摩擦瓦21对飞轮7的摩擦力减小，从而液压马达6对管路d内油液提供的流动阻力减小，减振器阻尼减小。此时满足在恶劣路况行驶下的车辆对舒适性和安全性的要求。

 不同路况时，由于液压马达6两端压力差不同，最终减振器的阻尼也不相同，可以使得车辆根据行驶路况的好坏自适应地调节悬架阻尼大小以实现半主动悬架的最优控制。减振器的振动能转化为机械能，并最终通过摩擦以热能形式散耗掉，达到了降低油液温度，使减振器保持优良性能的功能。

Claims (3)

1.一种阻尼主动可调的液压减振器，包括缸体（1）、浮动活塞（2）、活塞（3）和活塞杆（4），浮动活塞（2）和活塞（3）均位于缸体（1），浮动活塞（2）在活塞（3）的上方，浮动活塞（2）和活塞（3）将缸体（1）划分出上部的压缩空气腔、中间的上油腔和下部的下油腔，活塞杆（4）与活塞（3）连接且从缸体（1）的下端伸出，其特征是：在缸体（1）外部，上油腔与下油腔之间通过管路d构成液压回路，在液压回路上设置液压马达（6），液压马达（6）固定连接飞轮（7），管路d中的油液始终由上至下流经液压马达（6），飞轮（7）绕同一方向转动；液压马达（6）的上管路通过第五三向流通阀连接管路e首端，管路e尾端连接双作用液压缸（8）的左缸，液压马达（6）的下管路通过第六三向流通阀连接管路f首端，管路f尾端连接双作用液压缸（8）的右缸；双作用液压缸（8）的缸体内部设有与缸内壁密封接触的双作用液压缸活塞（9），双作用液压缸活塞（9）将缸体内部分为左缸和右缸，推杆（10）与双作用液压缸活塞（9）连接并从左缸和右缸的左右两端伸出，伸出右缸的推杆（10）与可变电阻（16）的可变电阻杆（11）连接，可变电阻（16）一端连接连接电源（17）正极，另一端连接绕在第二电磁铁（20）上的线圈，电源（17）负极连接绕在第一电磁铁（19）上的线圈，第一电磁铁（19）上的线圈和第二电磁铁（20）上的线圈通电方向相反；第一电磁铁（19）固定于车桥上且靠近第二电磁铁（20），第二电磁铁（20）一端与摩擦瓦（21）相连，摩擦瓦（21）与所述飞轮（7）贴合。

2.根据权利要求1所述一种阻尼主动可调的液压减振器，其特征是：管路d由四条支路d1、d2、d3、d4组成，支路d1首端与上油腔连通，尾端与液压马达（6）上部相连，中间连有第三单向阀（14）；支路d2首端与支路d1通过第一三向流通阀连接，尾端与支路d4通过第二三向流通阀连接，中间连有第二单向阀（13）；支路d3首端与支路d1通过第三三向流通阀连接，尾端与支路d4通过第四三向流通阀连接，中间连有第四单向阀（15）；支路d4首端与下油腔c连通，尾端与液压马达（6）下部连接，中间连有第一单向阀（5）。

3.根据权利要求2所述一种阻尼主动可调的液压减振器，其特征是：当路况优良时，可变电阻杆（11）位于可变电阻（16）中点处，第一、第二电磁铁（19、20）之间的斥力较大，摩擦瓦（21）施加于飞轮（7）的摩擦力较大，液压马达（6）为管路d中油液提供大流动阻力，减振器具有大阻尼； 当路况恶劣时，滑动可变电阻杆（11）使电路中接入电阻值变大，第一、第二电磁铁（19、20）之间的斥力减小，摩擦瓦（21）施加于飞轮（7）的摩擦力减小，液压马达（6）对管路d内油液提供的流动阻力减小，减振器阻尼减小。

 

Images