CN106763440A - 一种矩阵串并联毛细管可变系统固有频率的减振器 - Google Patents

一种矩阵串并联毛细管可变系统固有频率的减振器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种矩阵串并联毛细管可变系统固有频率的减振器；在上油仓和下油仓输油口之间的管路上，自上而下依次连接有毛细管串联式阻尼关联段、毛细管并联式系统固有频率关联段。毛细管串联式阻尼关联段包括四根依次串联的毛细管，其每根毛细管的两端均并联有电磁阀。毛细管并联式系统固有频率关联段包括并联的四路毛细管；这四路毛细管均串联有电磁阀。调频段最小毛细管的直径远大于调阻段毛细管的直径。在矩阵式的工作状态表中，依据情况选取调频段电磁阀的组态值Smn，通过改变质量的方式，即可解决汽车液压减振器系统固有频率不可调或者是可调范围很小的问题。

Description

一种矩阵串并联毛细管可变系统固有频率的减振器
技术领域
本发明涉及液压式汽车减振器领域，尤其涉及一种矩阵(式)串并联毛细管可变系统固有频率的减振器。
背景技术
汽车的减振方式主要有液压式、气压式、电磁式。液压式是目前用得最广泛的汽车减振方式。液压式减振器的系统固有频率是汽车减振器的重要性能指标，目前液压式减振器性能的一个缺点是减振器的系统固有频率不可调或者是可调范围很小。
液压式汽车减振器系统固有频率的品质将直接影响到行车的振动幅度、舒适性和平顺性。
众所周知，对于理想的弹簧振子，如图1所示，其系统的固有频率与弹簧振子小球质量的平方根成反比；也就是说，当改变小球的质量时，系统的固有频率会发生改变。小球的质量越小则系统的固有频率越高，小球的质量越大则系统的固有频率越低。
如图2所示，四路毛细管分别是毛细管R8、R4、R2、R1；它们截面积相等且分别并联电磁阀VR8、VR4、VR2、VR1。这4路毛细管的长度之比是8:4:2:1；即它们的长度是按照8421的二进制编码规则来排列的。
如图2中，减振器根据阻尼要求将确定电磁阀VR8、VR4、VR2、VR1的组态SRn(n的取值范围：0、1、2、….、15。其中SR0表示电磁阀VR8、VR4、VR2、VR1全部关闭。SR1表示VR8、VR4、VR2、VR1中仅VR1开通，其余关闭。SR2表示仅VR2开通，其余关闭。SR3表示仅VR2、VR1开通，其余关闭。以此类推SR4至SR15的意义)。当组态SRn确定，则减振器中参与振荡进行减振的流体的质量MRn也确定了。与弹簧振子比较，质量MRn类似于弹簧振子的小球质量；所以，此时减振器系统的固有频率则是确定的，因此固有频率在确定的组态SRn下是不可调的。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种矩阵串并联毛细管可变系统固有频率的减振器，达到改善液压式汽车减振器的系统固有频率特性的目的。
本发明通过下述技术方案实现：
一种矩阵串并联毛细管可变系统固有频率的减振器，包括车架11、车轴17和液压缸13；所述液压缸13的上端通过其活塞杆连接车架11，液压缸13的下端缸体连接车轴17；液压缸13内的活塞15将液压缸13分为上油仓14和下油仓16；
所述上油仓14和下油仓16输油口之间的管路上，自上而下依次连接有毛细管串联式阻尼关联段、毛细管并联式系统固有频率关联段；即，毛细管串联式阻尼关联段的F油口连接上油仓14的A油口，毛细管串联式阻尼关联段的E油口连接毛细管并联式系统固有频率关联段的G油口，毛细管并联式系统固有频率关联段的H油口连接下油仓16的B油口。
所述毛细管串联式阻尼关联段包括四根依次串联的毛细管，其中，每根毛细管的两端均并联有电磁阀；该电磁阀的作用是控制毛细管的通断；
所述毛细管并联式系统固有频率关联段包括并联的四路毛细管；这四路毛细管均串联有电磁阀；该电磁阀的作用是控制毛细管的通断。
所述毛细管并联式系统固有频率关联段的毛细管并联端为G油口，电磁阀的并联端为H油口。
所述毛细管并联式系统固有频率关联段的四根毛细管长度相等。
所述毛细管并联式系统固有频率关联段的四根毛细管的截面积之比是8:4:2:1；即它们的截面积是按照8421的二进制编码规则来排列的。
毛细管并联式系统固有频率关联段的四根毛细管中，最小毛细管m1的直径dm1比串联式阻尼关联段的毛细管直径dR大一倍以上。
毛细管串联式阻尼关联段和毛细管并联式系统固有频率关联段中的毛细管，均盘成“M”字形状、“S”形状或者螺旋形状。
毛细管串联式阻尼关联段和毛细管并联式系统固有频率关联段中的电磁阀还与毛细管控制系统连接；毛细管控制系统用于控制各电磁阀的通断。
车架11与车轴17之间设有弹簧12。
本发明矩阵串并联毛细管可变系统固有频率的减振器运行方法，包括如下步骤：
当车架和车轴之间产生相对运动时，活塞会相应的产生或上或下的移动，此时液压缸13内的油性液体会经过A油口、B油口之间的毛细管串联式阻尼关联段和毛细管并联式系统固有频率关联段，进而从上油仓14流向下油仓16，或者从下油仓16流向上油仓14；
由于缸体内的油性液体的粘性作用，当油性液体流经毛细管串联式阻尼关联段时，毛细管串联式阻尼关联段中工作的毛细管会对油性液体的流动产生阻尼，从而形成对活塞移动的阻力；该阻力的大小由毛细管控制系统通过电磁阀的组态SRn控制，进而实现毛细管串联式阻尼关联段的调阻；
当油性液体流经毛细管并联式系统固有频率关联段时，通过毛细管控制系统改变电磁阀的组态Smn，则可调节减振器的系统固有频率，进而实现毛细管并联式系统固有频率关联段的调频。
下面对本发明的减振器运行方法作进一步说明：
当车架和车轴之间产生相对运动时，活塞会相应的产生或上或下的移动，此时液压缸13内的油性液体会经过A油口、B油口之间的毛细管串联式阻尼关联段(以下简称调阻段)和毛细管并联式系统固有频率关联段(以下简称调频段)，进而从上油仓14流向下油仓16，或者从下油仓16流向上油仓14。
由于缸体内的油性液体的粘性作用，当油性液体流经调阻段时，调阻段的毛细管会对油性液体的流动产生阻尼，从而形成对活塞移动的阻力；该阻力的大小由毛细管控制系统通过电磁阀的组态SRn控制，进而实现调阻段的调阻。
在减振器根据阻尼要求将调阻段的组态SRn确定下来后，减振器再根据固有频率的要求将确定调频段的电磁阀Vm8、Vm4、Vm2、Vm1的组态Smn。Smn中，n的取值范围为0、1、2、….、15；其中Sm0表示电磁阀Vm8、Vm4、Vm2、Vm1全部关闭；Sm1表示Vm8、Vm4、Vm2、Vm1中仅Vm1开通，其余关闭；Sm2表示仅Vm2开通，其余关闭；Sm3表示仅Vm2、Vm1开通，其余关闭。以此类推Sm4至Sm15。
当调频段的组态Smn确定，则调频段中参与振荡的流体的质量Mmn也就确定了；从而减振器中参与振荡进行减振的流体的质量则为MRn+Mmn(此处MRn为调阻段中参与振荡的流体的质量)。与弹簧振子比较，质量MRn、Mmn的合成质量则类似于弹簧振子的小球质量；我们通过改变Mmn来改变MRn、Mmn的合成质量从而改变减振器系统的固有频率。
因为调频段的最小毛细管的直径都远大于调阻段的毛细管的直径，所以，调频段的压头损失就远小于调阻段的压头损失。这样，减振器的阻尼主要就是调阻段的阻尼，因此，将毛细管串联式阻尼关联段也简称为调阻段。又因为调频段对阻尼的影响很小，而它又能改变减振器的系统固有频率，所以，将毛细管并联式系统固有频率关联段简称为调频段。又因为调阻段用串联式毛细管调节、调频段用并联式毛细管调节，所以，本系统就是串并联毛细管减振器(第一个“串”表示调阻段的工作方式是串联方式，第二个“并”表示调频段的工作方式是并联方式)。
因为调频段的阻尼很小、调频段毛细管的直径比较大，所以我们可以很容易通过加长调频段毛细管的长度将Mmn做得远大于MRn，从而可以将减振器系统固有频率的调节范围做得很大。
减振器的调阻段、调频段串联工作，调阻段的状态由组态SRn确定，调频段的状态由组态Smn确定；所以，减振器的工作状态可以用下表表示。
减振器的理论工作状态表：
可以将上面表格中的取值内容看成是16×16的矩阵，该矩阵的元素就是(SRn，Smn)。因此，本发明将减振器的理论工作状态用矩阵的方式简单清晰地表示了出来，所以本发明的系统称作一种矩阵串并联毛细管可变系统固有频率的汽车减振器。
调阻段和调频段中的各电磁阀的组态SRn、Smn均由减振器的毛细管控制系统控制。
在上面的矩阵中，实际运行时应该尽量减少Sm0的状态出现；因为这些状态对减振器的使用寿命影响比较大。
因为调频段的Mmn的调节范围很大，所以减振器系统固有频率改变的范围也很大；从而解决了液压减振器系统固有频率不可调或者是可调范围很小的问题。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
本发明通过改变调频段电磁阀的组态Smn解决了液压减振器系统固有频率不可调或者是可调范围很小的问题。
本发明构思巧妙、造价低廉、技术手段简便易行。本发明用简单的机械结构构造出了数字化调节减振器系统固有频率的执行机构，并将减振器的理论工作状态用矩阵的方式简单清晰地表示了出来；极大地提升了液压减振器的系统固有频率的品质，对现代汽车减振技术的发展，具有积极、突出的有益效果。
附图说明
图1为现有弹簧振子示意图。
图2为现有串联毛细管可变阻尼的汽车减振器的结构示意图。
图3为本发明矩阵串并联毛细管可变系统固有频率的减振器结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例
图1、图2相关内容见背景技术部分。
如图3所示。调阻段包括四根毛细管分别是R8、R4、R2、R1；它们截面积相等且分别并联电磁阀VR8、VR4、VR2、VR1控制其工作。这四根毛细的长度之比是8:4:2:1；它们的直径均为dR。
调频段包括四根毛细管分别是m8、m4、m2、m1；它们等长(均为Lm)且分别串联电磁阀Vm8、Vm4、Vm2、Vm1控制其工作。在本实施例中，这四根毛细管的长度Lm等于调阻段最长毛细管R8的长度LR8。这四根毛细管的截面积之比是8:4:2:1。这四根毛细管中最小毛细管的直径dm1等于4倍dR。
在减振器根据阻尼要求将调阻段的组态SRn确定下来后，减振器再根据固有频率的要求将确定调频段的电磁阀Vm8、Vm4、Vm2、Vm1的组态Smn；当调频段的组态Smn确定，则调频段中参与振荡的流体的质量Mmn也就确定了；从而减振器中参与振荡进行减振的流体的质量则为MRn+Mmn(此处MRn为调阻段中参与振荡的流体的质量)。与弹簧振子比较，质量MRn、Mmn的合成质量则类似于弹簧振子的小球质量；我们通过改变Mmn来改变MRn、Mmn的合成质量从而改变减振器系统的固有频率。
在本实施例中，因为直径dm1＝4dR，Lm＝LR8；所以，调频段的压头损失就远小于调阻段的压头损失。又因为直径dm1＝4dR，Lm＝LR8；所以调频段的Mmn远大于调阻段的MRn，从而使得减振器系统固有频率的调节范围很大。
如上所述，便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种矩阵串并联毛细管可变系统固有频率的减振器，包括车架(11)、车轴(17)和液压缸(13)；所述液压缸(13)的上端通过其活塞杆连接车架(11)，液压缸(13)的下端缸体连接车轴(17)；液压缸(13)内的活塞15将液压缸(13)分为上油仓(14)和下油仓(16)；其特征在于：
所述上油仓(14)和下油仓(16)输油口之间的管路上，自上而下依次连接有毛细管串联式阻尼关联段、毛细管并联式系统固有频率关联段；即，毛细管串联式阻尼关联段的F油口连接上油仓(14)的A油口，毛细管串联式阻尼关联段的E油口连接毛细管并联式系统固有频率关联段的G油口，毛细管并联式系统固有频率关联段的H油口连接下油仓(16)的B油口。
2.根据权利要求1所述矩阵串并联毛细管可变系统固有频率的减振器，其特征在于：所述毛细管串联式阻尼关联段包括四根依次串联的毛细管，其中，每根毛细管的两端均并联有电磁阀；
所述毛细管并联式系统固有频率关联段包括并联的四路毛细管；这四路毛细管均串联有电磁阀。
3.根据权利要求2所述矩阵串并联毛细管可变系统固有频率的减振器，其特征在于：所述毛细管并联式系统固有频率关联段的毛细管并联端为G油口，电磁阀的并联端为H油口。
4.根据权利要求2所述矩阵串并联毛细管可变系统固有频率的减振器，其特征在于：所述毛细管并联式系统固有频率关联段的四根毛细管长度相等。
5.根据权利要求2所述矩阵串并联毛细管可变系统固有频率的减振器，其特征在于：毛细管并联式系统固有频率关联段的四根毛细管的截面积之比是8:4:2:1；即它们的截面积是按照8421的二进制编码规则来排列的。
6.根据权利要求5所述矩阵串并联毛细管可变系统固有频率的减振器，其特征在于：毛细管并联式系统固有频率关联段的四根毛细管中，最小毛细管m1的直径dm1比串联式阻尼关联段的毛细管直径dR大一倍以上。
7.根据权利要求1至6中任一项所述矩阵串并联毛细管可变系统固有频率的减振器，其特征在于：毛细管串联式阻尼关联段和毛细管并联式系统固有频率关联段中的毛细管，均盘成“M”字形状、“S”形状或者螺旋形状。
8.根据权利要求7所述矩阵串并联毛细管可变系统固有频率的减振器，其特征在于：毛细管串联式阻尼关联段和毛细管并联式系统固有频率关联段中的电磁阀还与毛细管控制系统连接；毛细管控制系统用于控制各电磁阀的通断。
9.根据权利要求7所述矩阵串并联毛细管可变系统固有频率的减振器，其特征在于：车架(11)与车轴(17)之间设有弹簧(12)。
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