CN104088954B - 一种自发电液压-电磁减震器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自发电液压-电磁减震器，包括布置在减震器壳体（12）内部的液压阻尼装置（60）、液压马达装置（40）以及自发电电磁阻尼装置（20）。通过液压马达装置，实现液压阻尼装置的垂直运动向电磁阻尼装置中转子的转动转变。电磁阻尼通过自感应，回路线圈产生电流，转子受到与旋转方向相反的转矩，实现减震器电磁减震的效果。同时，该减震器具有液压减震与电磁减震的互补协调作用，在汽车遇高频振动时，减震器应用液压阻尼器实现减震效果。该发明有效地将电磁感应原理以及液压阻尼器的工作原理结合在一起，进行互补协调工作，大大提高了工作效率及工作范围。

Description

一种自发电液压-电磁减震器

技术领域

本发明涉及一种汽车减震器装置，具体涉及一种自发电液压-电磁减震器。

背景技术

减震器位于汽车悬架系统内，主要功能为加速车架与车身振动的衰减，以改善车辆的平顺性。目前，在车辆领域，所采用的减震器大部分是液压阻尼减震器，而液压减震器不易控制，且噪声较大。而电磁减震器作为一种新型减震器近年来也逐渐应用于汽车上，不过现有的电磁减震器一般结构较复杂，且需要对减震器中电机进行主动控制，对电动机需接外接电源，同时对于设备维护以及应用都有较高的要求，且成本较高。

发明内容

针对现有技术中液压减震器和电磁减震器的不足，本发明提出了一种自发电液压-电磁减震器，采用调整自发电电磁阻尼装置中回路负载大小，实现减震器结构简化，易控制特点，并通过电磁阀等构件实现减震器液压-电磁的复合作用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明自发电液压-电磁减震器，包括布置在减震器壳体内的液压阻尼装置、液压马达装置和自发电电磁阻尼装置；所述的液压阻尼装置位于减震器壳体的下部，所述液压马达装置位于减震器壳体的中部，所述自发电电磁阻尼装置位于减震器壳体的上部；所述的液压阻尼装置包括密封缸体套、油缸体、活塞杆和活塞；所述密封缸体套与下部的减震器壳体滑动连接；所述油缸体位于密封缸体套内，所述油缸体包括上端盖和下端盖；所述活塞杆一端与下部的减震器壳体上端固接，所述活塞杆另一端连接位于油缸体内的活塞；所述液压马达装置包括液压马达、所述液压马达一端的第一进/出油口和第二进/出油口，所述液压马达另一端的旋转中轴；所述的自发电电磁阻尼装置包括转子、多个永磁体、多个定子线圈；所述的转子与所述旋转中轴固接，所述永磁体固定布置在转子的外周，所述定子线圈面向所述永磁体呈圆周布置，且为闭合回路；在所述下端盖上设置有下端盖阀口，所述下端盖阀口出口通过第一油路与所述第一进/出油口连接，在所述上端盖上设置有上端盖阀口，所述上端盖阀口出口通过第二油路与所述第二进/出油口连接，使工作流体流经所述第一进/出油口和所述第二进/出油口驱动液压马达，所述定子线圈将产生使所述转子受到与转子转动方向相反转矩的电流。

进一步地，所述活塞将油缸体分为上室和下室，在所述活塞上设置有单向的流通阀和伸张阀，且所述流通阀和伸张阀方向相反；在所述下端盖上设置有单向的压缩阀和补偿阀，且所述压缩阀和补偿阀以所述下端盖阀口为间隔反向设置。

进一步地，所述减震器壳体包括分别与所述液压阻尼装置、液压马达装置和自发电电磁阻尼装置一一对应的阻尼器壳体、液压马达壳体和电磁阻尼壳体；所述液压马达壳体下端与所述阻尼器壳体上端连接，所述液压马达壳体上端与所述电磁阻尼壳体下端连接。

进一步地，所述定子线圈与转子同轴，且所述定子线圈与永磁体间隙为1-2毫米。

进一步地，所述定子线圈连接可调负载。

进一步地，所述的液压马达壳体，不能转动或移动。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1）本发明自发电液压-电磁减震器，将自发电电磁阻尼装置与液压阻尼系统通过液压马达有效的结合在一起。液压-电磁减震器工作过程中，被液压马达带动转动的转子切割定子线圈，线圈连有回路，为线圈提供电流，实现减震器中的电磁制动功能的电源自供自给，有效解决了安装电磁减震器带来的车辆蓄电池容量不足的问题。

2）本发明自发电液压-电磁减震器，发电线圈与形成回路线圈为同一线圈，产生的电流与转子的转速相关，可达到半主动控制的效果，同时节约了减震器的内部空间，节约成本，且线圈连有可调负载，可通过调节负载大小实现控制转矩大小，达到主动控制效果。

3）本发明自发电液压-电磁减震器，在液压阻尼装置的上下端盖处均设有可供工作流体流通的阀口，使得工作流体仅在减震器内部流动，便可实现液压马达与液压阻尼装置之间的连接。

4）本发明自发电液压-电磁减震器，在车辆受到振动频率大小的不同的工况时，通过对电磁阀构件的控制，实现减震器不同工作方式的转换。在车辆受到低频振动时，主要提供阻尼力的为电磁阻尼装置；在车辆受到高频振动时，提供阻尼力的为液压阻尼装置。

5）复合减震系统的工作原理实现了减震系统的协调工作，以及对于不同工况下，阻尼力的高效输出，保证了车辆安全、稳定，实现减震器的液压减震与电磁减震的互补协调效果。

附图说明

图1是本发明自发电液压-电磁减震器结构示意图；

图2是本发明自发电液压-电磁减震器下端盖阀口右视图放大图；

图3是本发明电磁阻尼装置与液压马达装置的连接示意图；

图4是本发明电磁阻尼装置转子与永磁体的连接示意图。

图中：10、自发电液压-电磁减震器，12、减震器壳体，14、电磁阻尼壳体，16、液压马达壳体，18、阻尼器壳体，20、自发电电磁阻尼装置，22、定子线圈，24、永磁体，26、固接螺纹，28、转子，40、液压马达装置，42、旋转中轴，44、液压马达，46、第二进出油口，48、第一进出油口，60、液压阻尼装置，62、第二油路，66第一油路，64、活塞杆，68、上端盖阀口，70、外壁，72、上室，74、下室，76、流通阀，78、活塞，80、压缩阀，82下端盖阀口，84、储液室，86、内壁，88、伸张阀，90、补偿阀，92、下端盖，94、上端盖，100、簧上安装部分，102、簧下安装部分。

具体实施方式：

如图1-4所示，本发明用于车辆的自发电液压-电磁减震器10，包括布置在减震器壳体12内的液压阻尼装置60、液压马达装置40以及自发电电磁阻尼装置20；所述液压马达装置40位于减震器壳体12的中部，所述自发电电磁阻尼装置20位于减震器壳体12的上部；所述减震器壳体12包括分别与所述液压阻尼装置60、液压马达装置40和自发电电磁阻尼装置20一一对应的阻尼器壳体18、液压马达壳体16和电磁阻尼壳体14；所述液压马达壳体16下端与所述阻尼器壳体18上端连接，所述液压马达壳体16上端与所述电磁阻尼壳体14下端连接。自发电液压-电磁减震器10安装在车辆上，作为独立悬架设备的一个构成元件，悬架设备为多连杆悬架机构，自发电液压-电磁减震器10上端通过簧上安装部分100与簧上承载位置进行安装，下端通过簧下安装部分102与多连杆悬架安装位置进行安装。

所述的液压阻尼装置60包括阻尼器壳体18、密封缸体套、油缸体、活塞杆64和活塞78；所述阻尼器壳体18与所述密封缸体套滑动连接；所述油缸体位于密封缸体套内，且所述油缸体由与所述外壁70对应的两平行内壁86和分别位于所述内壁86两端的上端盖94和下端盖92构成，内壁86与外壁70形成有储液室84；在所述上端盖94上设置有有上端盖阀口68，在所述下端盖92上设置有下端盖阀口82；所述活塞杆64一端与阻尼器壳体18上端固接，所述活塞杆64另一端连接活塞78，使活塞78能够在所述内壁86内移动，所述活塞78将油缸体分为上室72和下室74，在所述活塞78上设置有单向的流通阀76和伸张阀88，且所述流通阀76和伸张阀88方向相反；在所述下端盖92上设置有单向的压缩阀80和补偿阀90，且所述压缩阀80和补偿阀90以所述下端盖阀口82为间隔反向设置。工作流体通过阻尼器下端盖阀口82以及上端盖处阀口68实现随着活塞78的推动在上室72、下室74之间流动，或通过伸张阀88以及流通阀76实现上室72与下室74的流通。

所述液压马达装置40包括位于液压马达壳体16内的液压马达44、所述液压马达44一端的第一进/出油口48和第二进/出油口46，所述液压马达44另一端的旋转中轴42；所述液压马达壳体16下端与所述阻尼器壳体18上端连接，所述液压马达壳体16上端与所述电磁阻尼壳体14下端连接，所述的液压马达壳体16不能转动或移动；所述下端盖阀口82出口通过第一油路66与所述第一进/出油口48连接，所述上端盖阀口68出口通过第二油路62与所述第二进/出油口46连接，使工作流体流经所述第一进/出油口48和所述第二进/出油口46驱动液压马达44转动。

所述的自发电电磁阻尼装置20包括沿着电磁阻尼壳体14的内壁面固定地布置在圆周上的多个定子线圈22、转子28、多个永磁体24；所述的转子28与所述旋转中轴42固接，所述永磁体24固定布置在转子28的外周，所述定子线圈22面向所述永磁体24呈圆周布置，定子线圈22与转子28同轴，定子线圈22与永磁体24间隙为1-2毫米，且定子线圈22连接可调负载为闭合回路；依靠所述液压马达44带动所述永磁体24转动，使所述定子线圈22做切割磁感线运动产生电流，同时在所述电流的作用下，所述转子28将受到与转动方向相反的转矩。

汽车在行驶过程中，在车辆遇到外界干扰时，例如在车辆遇到路面不平或者转弯过程中，车身相对于车轮会产生相对运动。

如图2所示，在车辆遇到的振动频率为低频时，活塞78上伸张阀88、流通阀76以及下端盖92上的压缩阀80、补偿阀90设置为闭合且失效的不工作状态，上端盖阀口68和下端盖阀口82为工作状态。

当车身靠近车轮时，簧上安装部分与簧下安装部分相对运动，相对运动转换为减震器的压缩工况。此时，活塞杆64推动活塞78在液压阻尼装置中向下移动，推动下室74内的工作流体通过下端盖阀口经第一油路66流向第一进/出油口48（此时第一进/出油口48为进油口），工作流体在液压马达转动下从第二进/出油口46流出（此时第二进/出油口46为出油口），经第二油路62进入上端盖阀口68流回液压阻尼装置的上室72。液压马达装置40中由于工作流体流通带动液压马达44工作，旋转中轴42转动，假如此时旋转方向为正方向，则电磁阻尼装置20中的转子28与旋转中轴42同步转动，转子28上永磁体24与定子线圈22发生磁通量变化，定子线圈22产生电动势，进而连有可调负载的定子线圈22产生电流，而负载大小则根据减震器的相向加速度以及冲程而定，产生所需要的电流值。根据楞次定律可知，由于定子线圈22有电流，转子28则受到与正方向相反的转矩，阻碍减震器的上下端相对移动，则该转矩作用使簧上安装部分和簧下安装部分相背移动减弱阻尼力。

如图2所示，当车身远离车轮时，簧上安装部分与簧下安装部分相背运动，相背运动转换为减震器的伸张工况。此时，活塞杆64拉动活塞78在液压阻尼装置中向上移动，推动上室72内的工作流体通过上端盖阀口68经第二油路62流向第二进/出油口46（此时第二进/出油口46为进油口），工作流体在液压马达转动下从第一进/出油口48流出（此时第一进/出油口48为出油口），经第一油路66进入下端盖阀口82流回液压阻尼装置的下室74。液压马达装置40中由于工作流体流通带动液压马达44工作，旋转中轴42转动，假如此时旋转方向为负方向，则电磁阻尼装置20中的转子28与旋转中轴同速度转动，转动方向为负方向，则电磁阻尼装置20中的转子28与旋转中轴42同步转动，转子28上永磁体24与定子线圈22发生磁通量变化，定子线圈22产生电动势，进而连有可调负载的定子线圈22产生电流，而负载大小则根据减震器的相向加速度以及冲程而定，产生所需要的电流值。根据楞次定律可知，由于定子线圈22有电流，转子28则受到与负方向相反的转矩，阻碍减震器的上下端相背移动，则该转矩作用使簧上安装部分和簧下安装部分相对移动减弱阻尼力。

如上所述，自发电液压-电磁减震器10在车辆遇到外界低频干扰时，无论在相对或是相背运动，均可产生所需要的阻尼力。

当车辆受到的振动频率高到一定程度时，即电磁阻尼装置20中转子改变旋转方向的频率高到一定程度，由于电磁效应等方面的影响，产生的阻尼力将会不稳定，在此状态下，减震器中电磁阻尼装置20将失效，这时将启用液压阻尼装置。

当车辆受到高频振动时，活塞78上的伸张阀88、流通阀76以及下端盖92上的压缩阀80、补偿阀90采用电磁阀设置为工作状态，上端盖阀口68和下端盖阀口82采用电磁阀设置为关闭状态。当车身与车轮相向运动时，减震器呈压缩工况，活塞杆64推动活塞78向下运动，下室74压强增大，上室72压强减小，工作流体通过流通阀76流到活塞78上面的上室72。上室被活塞杆64占去了一部分空间，因而上室72增加的容积小于下室74减小的容积，一部分工作流体于是推开压缩阀80，流回储油室84；阀对工作流体的节流形成减震器呈压缩工况的阻尼力。

当车身与车轮相背运动时，减震器呈伸张工况，活塞杆64拉动活塞78向上运动，上室72压强增大，下室74压强减小，工作流体通过伸张阀88流到活塞78下面的下室74，由于活塞杆64的存在，自上室72流来的工作流体不足以充满下室74增加的容积，这时储油室84内的工作流体推开补偿阀90进入下室74进行补充；阀对工作流体的节流形成减震器呈伸张工况的阻尼力。

自发电液压-电磁减震器10通过上述工作方式，实现车辆遇到高频振动或低频振动时，产生车辆所需要的阻尼力。

Claims (6)

1.一种自发电液压-电磁减震器，其特征在于，包括布置在减震器壳体（12）内的液压阻尼装置（60）、液压马达装置（40）和自发电电磁阻尼装置（20）；所述的液压阻尼装置（60）位于减震器壳体（12）的下部，所述液压马达装置（40）位于减震器壳体（12）的中部，所述自发电电磁阻尼装置（20）位于减震器壳体（12）的上部；所述的液压阻尼装置（60）包括密封缸体套、油缸体、活塞杆（64）和活塞（78）；所述密封缸体套与下部的减震器壳体（12）滑动连接；所述油缸体位于密封缸体套内，所述油缸体包括上端盖（94）和下端盖（92）；所述活塞杆（64）一端与下部的减震器壳体（12）上端固接，所述活塞杆（64）另一端连接位于油缸体内的活塞（78）；所述液压马达装置（40）包括液压马达（44）、所述液压马达（44）一端的第一进/出油口（48）和第二进/出油口（46）、所述液压马达（44）另一端的旋转中轴（42）；所述的自发电电磁阻尼装置（20）包括转子（28）、多个永磁体（24）、多个定子线圈（22）；所述的转子（28）与所述旋转中轴（42）固接，所述永磁体（24）固定布置在转子（28）的外周，所述定子线圈（22）面向所述永磁体（24）呈圆周布置，且为闭合回路；在所述下端盖（92）上设置有下端盖阀口（82），所述下端盖阀口（82）出口通过第一油路（66）与所述第一进/出油口（48）连接，在所述上端盖（94）上设置有上端盖阀口（68），所述上端盖阀口（68）出口通过第二油路（62）与所述第二进/出油口（46）连接，使工作流体流经所述第一进/出油口（48）和所述第二进/出油口（46）驱动液压马达（44），所述定子线圈（22）将产生使所述转子（28）受到与转子转动方向相反转矩的电流。

2.根据权利要求1所述的自发电液压-电磁减震器，其特征在于：所述活塞（78）将油缸体分为上室（72）和下室（74），在所述活塞（78）上设置有单向的流通阀（76）和伸张阀（88），且所述流通阀（76）和伸张阀（88）方向相反；在所述下端盖（92）上设置有单向的压缩阀（80）和补偿阀（90），且所述压缩阀（80）和补偿阀（90）以所述下端盖阀口（82）为间隔反向设置。

3.根据权利要求1所述的自发电液压-电磁减震器，其特征在于：所述减震器壳体（12）包括分别与所述液压阻尼装置（60）、液压马达装置（40）和自发电电磁阻尼装置（20）一一对应的阻尼器壳体（18）、液压马达壳体（16）和电磁阻尼壳体（14）；所述液压马达壳体（16）下端与所述阻尼器壳体（18）上端连接，所述液压马达壳体（16）上端与所述电磁阻尼壳体（14）下端连接。

4.根据权利要求1所述的自发电液压-电磁减震器，其特征在于：所述定子线圈（22）与转子（28）同轴，且所述定子线圈（22）与永磁体（24）间隙为1-2毫米。

5.根据权利要求1所述的自发电液压-电磁减震器，其特征在于：所述定子线圈（22）连接可调负载。

6.根据权利要求3所述的自发电液压-电磁减震器，其特征在于：所述的液压马达壳体（16），不能转动或移动。