CN106090111A - 一种带高度调节系统的可变阻尼汽车液压减振器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种带高度调节系统的可变阻尼汽车液压减振器，包括减振系统和高度调节系统；减振系统包括活塞杆、活塞头、弹簧组件、内筒、外筒和可变阻尼控制阀；高度调节系统包括空压机、空压机控制单元、前轴高度传感器、后轴高度传感器、压力传感器、信号控制中心、气缸头、气囊和气缸筒；内筒被活塞头分隔为有杆腔和无杆腔；外筒被内筒下端盖隔离为外筒储油腔和浮动活塞储油腔；可变阻尼控制阀的两个油口分别与外筒储油腔和无杆腔相通；浮动活塞隔离油液与空气弹簧室，油液通过可变阻尼控制阀和一系列的阻尼孔在无杆腔和有杆腔中来回循环，并配合高度调节系统在减振器被压缩或拉伸的同时做出相应的高度补偿，可获得良好的减振效果和乘用舒适性。

Description

一种带高度调节系统的可变阻尼汽车液压减振器
技术领域
本发明属于汽车用减震器研究领域，具体涉及一种带高度调节系统的可变阻尼汽车液压减振器。
背景技术
车辆悬架和减振控制系统是汽车车架与车桥之间的连接纽带，是车身质量的承载者和振动衰减环节。汽车行驶过程中若遇到路面不平的情况时，车辆悬架、减振器承受并传递垂直方向的载荷，限制车身、车轮的振动频率以及强度。
理想状态下，希望通过减振器活塞杆的往复运动限制车身的上下浮动来达到车身平稳行驶的效果，但是，实际上当路况较为恶劣或驾驶风格特殊时，活塞杆的浮动范围受到限制，车头就会出现“点头”或“翘首”的现象，对驾驶员的视线或车身避障造成影响。这时，对车辆悬架水平状态的调节就显得十分重要。
到目前为止，申请号为CN105196825A的中国专利提出了一种汽车机械式空气悬架高度控制系统，主要包括储油筒和高度阀，该专利主要通过机械连杆实现高度控制，结构简单但其控制精度不高；申请号为CN104534007A的中国专利提出了高度阀内置式弹簧减振器总成，主要包括空气弹簧和减振器，该专利将高度阀内置于空气弹簧中配合减振器控制，但其减振器无法实现阻尼可变控制，减振模式单一。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题提供一种带高度调节系统的可变阻尼汽车液压减振器，可以实现对车身高度的自动调节，同时实现阻尼系数的可变控制。
本发明的技术方案是：一种带高度调节系统的可变阻尼汽车液压减振器，包括减振系统和高度调节系统；所述减振系统包括活塞杆、活塞头、弹簧组件、内筒、外筒和可变阻尼控制阀；所述高度调节系统包括空压机、空压机控制单元、前轴高度传感器、后轴高度传感器、压力传感器、信号控制中心、气缸头、气囊和气缸筒；
所述活塞杆的一端与活塞头通过螺纹连接、且同轴的装在内筒中，活塞头与内筒过盈配合；所述内筒为筒式薄壁结构，一端通过内筒下端盖封堵，另一端通过内筒上端盖封堵；所述活塞杆另一端穿过内筒上端盖的中心孔伸出，且通过活塞导向及密封组件套在活塞杆位于内筒的内侧段上实现密封连接；所述弹簧组件位于内筒内、且同轴的套在活塞杆上，弹簧组件的一端抵在活塞头上，另一端抵在活塞导向及密封组件上；
所述外筒套在内筒的外面、且与内筒下端盖密封配合；由于内筒下端盖的直径比内筒大，外筒与内筒之间形成环形的外筒储油腔；
所述气缸筒为U形薄壁结构，下端套在外筒上，上端与气囊的内侧固定连接，气囊的外侧与气缸头的下端固定连接，气缸头上设有气阀接头；
所述气缸头为环形凹槽结构，环形凹槽内设有气缸头限位套，活塞头缓冲总成安装在气缸头限位套内，活塞杆伸在内筒外的一端依次穿过气缸头限位套和活塞头缓冲总成的中心孔与活塞头缓冲总成通过螺纹连接；
所述活塞头开设有阻尼孔e和阻尼孔d，有杆腔和无杆腔通过阻尼孔e和阻尼孔d相通；
所述可变阻尼控制阀与外筒靠近内筒下端盖段通过螺栓连接，且其上的阻尼孔c与外筒储油腔相通，阻尼孔b与无杆腔相通；内筒上靠近有杆腔侧开设有阻尼孔f，有杆腔与外筒储油腔通过阻尼孔f相通；
所述空压机与空压机控制单元集成安装在汽车悬架上，前轴高度传感器安装在车架前轴，后轴高度传感器安装在车架后轴，用以测得车架高度、且将高度信号传送给信号控制中心；压力传感器的信号输入端与空压机控制单元连接，信号输出端与信号控制中心连接，用于测量气囊的压力、并将压力信号传送到信号控制中心；信号处理中心向空压机控制单元和可变阻尼控制阀发出指令，空压机控制单元控制空压机工作，同时可变阻尼控制阀调节到所需的压缩阻尼系数上。
上述方案中，还包括浮动活塞；所述外筒的端部设有外筒堵头；所述浮动活塞安装在外筒内位于内筒下端盖与外筒堵头之间、且与外筒过盈配合；
所述内筒下端盖与浮动活塞之间形成补偿腔，内筒下端盖上设有多个与补偿腔相通的阻尼孔a；
浮动活塞与外筒堵头之间为空气弹簧。
进一步的，所述外筒堵头与所述外筒通过螺纹连接。
进一步的，所述外筒堵头上设有充气阀；所述充气阀通过螺纹拧紧在外筒堵头上。
上述方案中，所述活塞头两侧分别安装有阀片a和阀片b；所述阀片a和阀片b分别套在活塞杆上、且通过螺栓固定连接；
所述阻尼孔e被阀片a遮掩，所述阻尼孔d被阀片b遮掩。
上述方案中，还包括气囊保护罩；所述气囊保护罩的上端通过压扣与所述气缸头连接。
上述方案中，所述气缸筒外侧套有橡胶保护套。
上述方案中，还包括橡胶缓冲套；所述橡胶缓冲套套在活塞杆上，且位于内筒外侧，橡胶缓冲套的外部被U形外罩导向套管包围，所述U形外罩导向套管的小端套在活塞杆上、且顶在活塞头缓冲总成的下端。
上述方案中，还包括仪表显示器；所述仪表显示器与信号控制中心相接通，且可以实时显示各电气部分的检测数据。
上述方案中，所述阻尼孔e和阻尼孔d为倾斜形或者L形或者Z形。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明将空气气囊与减振器相集成，结构紧凑，安装方便，能够通过高度调节系统与减振器的组合使用，限制车身水平变化率，获得良好的乘用舒适性；本发明中的高度调节系统能够通过高度传感器自动的感应车架振动幅度和车身水平度，并根据需要自动的调节车身高度，可控性强，灵敏度高；本发明采用的可变阻尼控制阀配合空气弹簧使用，复合了液压油刚度大和空气弹簧压缩性好的双重性能，能够获得良好的减振效果；本发明在外筒端处设置带有充气阀的可拆卸外筒堵头，便于产品组装后充入惰性气体，加工制造工艺步骤更加合理，调试维护方便。
附图说明
图1为本发明一实施方式的带高度调节系统的可变阻尼汽车液压减振器结构示意图；
图2为本发明一实施方式的高度调节系统组成及连接示意图；
图3为本发明一实施方式的液压减振器被压缩状态下的油液流动示意图；
图4为本发明一实施方式的液压减振器被拉伸状态下的油液流动示意图。
图中：1、气阀接头；2、气缸头；3、气囊保护罩；4、气囊；5、气缸筒；6、内筒上端盖；7、橡胶保护套；8、内筒；9、活塞杆；10、弹簧组件；11、外筒；12、阀片a；13、阻尼孔d；14、阀片b；15、阻尼孔c；16、可变阻尼控制阀；17、阻尼孔b；18、内筒下端盖；19、浮动活塞；20、外筒堵头；21、充气阀；22、空气弹簧；23、补偿腔；24、阻尼孔a；25、无杆腔；26、外筒储油腔；27、活塞头；28、阻尼孔e；29、有杆腔；30、阻尼孔f；31、活塞导向及密封组件；32、橡胶缓冲套；33、外罩导向套管；34、气缸头限位套；35、活塞头缓冲总成；36、空压机；37、空压机控制单元；38、前轴传感器；39、后轴传感器；40、仪表显示器；41、压力传感器；42、信号处理中心。
具体实施方式
为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同或相似的部分。附图仅用于说明本发明，不代表本发明的实际结构和真实比例。
图1所示为本发明所述带高度调节系统的可变阻尼汽车液压减振器的一种实施方式，所述带高度调节系统的可变阻尼汽车液压减振器包括减振系统和高度调节系统。所述减振系统包括内筒8、活塞杆9、弹簧组件10、外筒11、阀片a12、阀片b14、可变阻尼控制阀16、内筒下端盖18、浮动活塞19、外筒堵头20、充气阀21、活塞头27、活塞导向及密封组件31等。高度调节系统包括空压机36、空压机控制单元37、前轴高度传感器38、后轴高度传感器39、压力传感器41、信号控制中心42、气缸头2、气囊4和气缸筒5等；
活塞头27通过螺纹与活塞杆9的一端连接在一起，并整体同轴的装在内筒8中，活塞头27的圆周上设置密封件与内筒8过盈配合，以防止两侧油液的相互窜流，这样活塞头27将内筒8分隔为两个腔，即有杆腔29和无杆腔25。所述内筒8为筒式薄壁结构，内筒8的一端与内筒下端盖18固定密封连接，另一端与内筒上端盖6固定密封连接，活塞杆9另一端穿过内筒上端盖6的中心孔，且通过活塞导向及密封组件31套在活塞杆9位于内筒8的内侧段上实现密封连接。弹簧组件10位于内筒8内侧，且同轴的套在活塞杆9上，弹簧组件10的一端抵在活塞头27上，另一端抵在活塞导向及密封组件31上；橡胶缓冲套32套在活塞杆9上，且位于内筒8外侧，橡胶缓冲套32外部被U形外罩导向套管33包围并限制其周向变形和径向位移；外筒11套在内筒8的外面、且与内筒下端盖18固定密封连接，由于内筒下端盖18的直径比内筒8大，外筒11与内筒8之间形成环形的外筒储油腔26；所述浮动活塞19安装在外筒11内位于内筒下端盖18与外筒堵头20之间、浮动活塞19圆周上设置密封件与外筒11过盈配合；所述内筒下端盖18与浮动活塞19之间形成补偿腔23，内筒下端盖18上设有多个与补偿腔23相通的阻尼孔a24；所述内筒下端盖18端面上开设有多个沟通两端面的阻尼孔a24，且所有阻尼孔a24均布于内筒8的环形面内，油液只能通过内筒下端盖18上的一系列阻尼孔a24进入补偿腔23；外筒11的端部设置带有螺纹的外筒堵头20进行螺纹密封连接，充气阀21采用螺纹拧紧在外筒堵头20上；浮动活塞19与外筒堵头20之间通过充气阀21充入压缩气体形成空气弹簧22。
所述气缸筒5为U形薄壁结构，气缸筒5下端套在外筒11上，采用焊接方式与外筒11连接在一起；气囊4的内侧与气缸筒5上端固定连接，外侧与气缸头2的下端固定连接，并设置气阀接头1拧紧在气缸头2上。气囊4外设有气囊保护罩3，所述气囊保护罩3的上端通过压扣与所述气缸头2连接。所述气缸筒5外侧套有橡胶保护套7，所述橡胶保护套为弹性件，直接套在气缸筒5外侧上面靠弹性连接。所述气缸头2为环形凹槽结构，U形薄壁气缸头2的环形凹槽内设有气缸头限位套34，活塞头缓冲总成35安装在气缸头限位套34内，活塞杆9另一端依次穿过气缸头限位套34和活塞头缓冲总成35的中心孔，并采用螺纹与活塞头缓冲总成35固定连接；所述活塞头27开设有阻尼孔e28和阻尼孔d13，有杆腔29和无杆腔25通过阻尼孔e28和阻尼孔d13相通；所述阻尼孔e28和阻尼孔d13为倾斜形或者L形或者Z形，或其它能够实现等效功能的结构。活塞头27的两侧分别安装有阀片a12和阀片b14；所述阀片a12和阀片b14分别套在活塞杆9上、且通过螺栓固定连接；活塞头27上开设的阻尼孔e28被阀片a12遮掩，阻尼孔d13被阀片b14遮掩；可变阻尼控制阀16与外筒11靠近内筒下端盖18段通过螺栓实现固定连接，且其上的阻尼孔c15与外筒储油腔26相通，阻尼孔b17与无杆腔25相通；内筒8上靠近有杆腔29侧开设有阻尼孔f30，有杆腔29与外筒储油腔26通过阻尼孔f30相通，可以使有杆腔29与外筒储油腔26中的油液循环流通。
所述空压机36与空压机控制单元37集成安装在汽车悬架上、且与信号控制中心42电连接，前轴高度传感器38安装在车架前轴，后轴高度传感器39安装在车架后轴，以准确测得车架高度，且与信号控制中心42电连接，并将高度信号传送给信号控制中心42；压力传感器41的信号输入端与空压机控制单元37电连接，信号输出端与信号控制中心42电连接，用于测量气囊4的压力、并将压力信号传送到信号控制中心42；信号控制中心42与可变阻尼控制阀16电连接；信号处理中心42向空压机控制单元37和可变阻尼控制阀16发出指令，空压机控制单元37控制空压机36工作，同时可变阻尼控制阀16调节到相应的压缩阻尼系数上；仪表显示器40与信号控制中心42电连接，用于实时显示各电气部分的检测数据。
本发明的工作原理如下：
如图2和3所示，当减振器被压缩时，无杆腔25中油液压力升高，高压油被分为三路排出：一路通过活塞头27上的阻尼孔e28顶开阀片12进入有杆腔29；另一路通过内筒下端盖18上的阻尼孔a24进入补偿腔23，并挤压浮动活塞19下移，压缩空气弹簧22；最后一路经过阻尼孔b17进入可变阻尼控制阀16，从可变阻尼控制阀16出来的油液经过阻尼孔c15进入外筒储油腔26，并经过内筒8上的阻尼孔f30最终进入有杆腔；由于前轮率先被压缩，前轴高度传感器38和后轴高度传感器39感应到“点头”，并将对应的高度信号传递给信号处理中心42，信号处理中心42向空压机控制单元37和可变阻尼控制阀16发出指令，空压机控制单元37控制空压机36工作向气囊4充气以抬高车头，同时可变阻尼控制阀16调节到相应的压缩阻尼系数上；
如图2和4所示，当减振器被拉伸时，有杆腔29中的油液经过两路流到无杆腔25。一路通过活塞头27上的阻尼孔d13顶开阀片14流入无杆腔25，另一路通过内筒8上的阻尼孔f30进入外筒储油腔26，再经过阻尼孔c15进入可变阻尼控制阀16，最终经过阻尼孔b17流入无杆腔25；同时，在空气弹簧22的压力作用下，浮动活塞19上移，补偿腔23中的油液经过内筒下端盖18上的阻尼孔a24被压入无杆腔25。此时，前轴高度传感器38和后轴高度传感器39感应到“翘首”，并将对应的高度信号传递给信号处理中心42，信号处理中心42向空压机控制单元37和可变阻尼控制阀16发出指令，空压机控制单元37连通气囊4的管路被排气以降低车头，同时可变阻尼控制阀16调节到相应的拉伸阻尼系数上。
气缸头2、气囊4和气缸筒5、内筒8和外筒11相连接组成密闭的空气压力室，并通过气阀及相关管路与空气压力调节系统相连接；内筒8被活塞头27分隔为有杆腔29和无杆腔25；外筒11固定套在内筒8上，并被内筒下端盖18隔离为外筒储油腔26和浮动活塞储油腔23；可变阻尼控制阀16通过过渡板与外筒11固定相连，其两个油口分别与外筒储油腔26和无杆腔25相通；浮动活塞19安装在外筒11内，隔离油液与空气弹簧室，并设置带有充气阀21的可拆卸外筒堵头20。油液通过可变阻尼控制阀15和一系列的阻尼孔在无杆腔25和有杆腔29中来回循环，并配合高度调节系统在减振器被压缩或拉伸的同时做出相应的高度补偿，可以获得良好的减振效果和乘用舒适性。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带高度调节系统的可变阻尼汽车液压减振器，其特征在于，包括减振系统和高度调节系统；所述减振系统包括活塞杆(9)、活塞头(27)、弹簧组件(10)、内筒(8)、外筒(11)和可变阻尼控制阀(16)；所述高度调节系统包括空压机(36)、空压机控制单元(37)、前轴高度传感器(38)、后轴高度传感器(39)、压力传感器(41)、信号控制中心(42)、气缸头(2)、气囊(4)和气缸筒(5)；
所述活塞杆(9)的一端与活塞头(27)通过螺纹连接、且同轴的装在内筒(8)中，活塞头(27)与内筒(8)过盈配合；所述内筒(8)为筒式薄壁结构，一端通过内筒下端盖(18)封堵，另一端通过内筒上端盖(6)封堵；所述活塞杆(9)另一端穿过内筒上端盖(6)的中心孔伸出，且通过活塞导向及密封组件(31)套在活塞杆(9)位于内筒(8)的内侧段上实现密封连接；所述弹簧组件(10)位于内筒(8)内、且同轴的套在活塞杆(9)上，弹簧组件(10)的一端抵在活塞头(27)上，另一端抵在活塞导向及密封组件(31)上；
所述外筒(11)套在内筒(8)的外面、且与内筒下端盖(18)密封配合；由于内筒下端盖(18)的直径比内筒(8)大，外筒(11)与内筒(8)之间形成环形的外筒储油腔(26)；
所述气缸筒(5)为U形薄壁结构，下端套在外筒(11)上，上端与气囊(4)的内侧固定连接，气囊(4)的外侧与气缸头(2)的下端固定连接，气缸头(2)上设有气阀接头(1)；
所述气缸头(2)为环形凹槽结构，环形凹槽内设有气缸头限位套(34)，活塞头缓冲总成(35)安装在气缸头限位套(34)内，活塞杆(9)伸在内筒(8)外的一端依次穿过气缸头限位套(34)和活塞头缓冲总成(35)的中心孔与活塞头缓冲总成(35)通过螺纹连接；
所述活塞头(27)开设有阻尼孔e(28)和阻尼孔d(13)，有杆腔(29)和无杆腔(25)通过阻尼孔e(28)和阻尼孔d(13)相通；
所述可变阻尼控制阀(16)与外筒(11)靠近内筒下端盖(18)段通过螺栓连接，且其上的阻尼孔c(15)与外筒储油腔(26)相通，阻尼孔b(17)与无杆腔(25)相通；内筒(8)上靠近有杆腔(29)侧开设有阻尼孔f(30)，有杆腔(29)与外筒储油腔(26)通过阻尼孔f(30)相通；
所述空压机(36)与空压机控制单元(37)集成安装在汽车悬架上，前轴高度传感器(38)安装在车架前轴，后轴高度传感器(39)安装在车架后轴，用以测得车架高度、且将高度信号传送给信号控制中心(42)；压力传感器(41)的信号输入端与空压机控制单元(37)连接，信号输出端与信号控制中心(42)连接，用于测量气囊(4)的压力、并将压力信号传送到信号控制中心(42)；信号处理中心(42)向空压机控制单元(37)和可变阻尼控制阀(16)发出指令，空压机控制单元(37)控制空压机(36)工作，同时可变阻尼控制阀(16)调节到所需的压缩阻尼系数上。
2.根据权利要求1所述的带高度调节系统的可变阻尼汽车液压减振器，其特征在于，还包括浮动活塞(19)；所述外筒(11)的端部设有外筒堵头(20)；所述浮动活塞(19)安装在外筒(11)内位于内筒下端盖(18)与外筒堵头(20)之间、且与外筒(11)过盈配合；
所述内筒下端盖(18)与浮动活塞(19)之间形成补偿腔(23)，内筒下端盖(18)上设有多个与补偿腔(23)相通的阻尼孔a(24)；
浮动活塞(19)与外筒堵头(20)之间为空气弹簧(22)。
3.根据权利要求2所述的带高度调节系统的可变阻尼汽车液压减振器，其特征在于，所述外筒堵头(20)与所述外筒(11)通过螺纹连接。
4.根据权利要求2所述的带高度调节系统的可变阻尼汽车液压减振器，其特征在于，所述外筒堵头(20)上设有充气阀(21)；所述充气阀(21)通过螺纹拧紧在外筒堵头(20)上。
5.根据权利要求1所述的带高度调节系统的可变阻尼汽车液压减振器，其特征在于，所述活塞头(27)两侧分别安装有阀片a(12)和阀片b(14)；所述阀片a(12)和阀片b(14)分别套在活塞杆(9)上、且通过螺栓固定连接；
所述阻尼孔e(28)被阀片a(12)遮掩，所述阻尼孔d(13)被阀片b(14)遮掩。
6.根据权利要求1所述的带高度调节系统的可变阻尼汽车液压减振器，其特征在于，还包括气囊保护罩(3)；所述气囊保护罩(3)的上端通过压扣与所述气缸头(2)连接。
7.根据权利要求1所述的带高度调节系统的可变阻尼汽车液压减振器，其特征在于，所述气缸筒(5)外侧套有橡胶保护套(7)。
8.根据权利要求1所述的带高度调节系统的可变阻尼汽车液压减振器，其特征在于，还包括橡胶缓冲套(32)；所述橡胶缓冲套(32)套在活塞杆(9)上，且位于内筒(8)外侧，橡胶缓冲套(32)的外部被U形外罩导向套管(33)包围，所述U形外罩导向套管(33)的小端套在活塞杆(9)上、且顶在活塞头缓冲总成(35)的下端。
9.根据权利要求1所述的带高度调节系统的可变阻尼汽车液压减振器，其特征在于，还包括仪表显示器(40)；所述仪表显示器(40)与信号控制中心(42)相接通，且可以实时显示各电气部分的检测数据。
10.根据权利要求1所述的带高度调节系统的可变阻尼汽车液压减振器，其特征在于，所述阻尼孔e(28)和阻尼孔d(13)为倾斜形或者L形或者Z形。
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