CN108944313B - 一种可切换悬架及其减震馈能方法 - Google Patents

一种可切换悬架及其减震馈能方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可切换悬架及其减震馈能方法。现有的车辆悬架只是单独的独立悬架或非独立悬架。本发明一种可切换悬架，包括馈能减震机构、分合组件和减振器。分合组件包括锁合公块、电机、丝杠、第一轮轴和第二轮轴。馈能减震机构包括连接架、弹簧、保护盖、线圈、安装架、磁铁、活塞杆、缸体和支承座。活塞杆由一体成型的连接杆和活塞体组成。连接杆的底端与活塞体连接，顶端与连接架固定。连接架与汽车底盘铰接。连接杆与下支承座构成滑动副。弹簧的两端与连接架、下支承座分别固定。连接杆上绕有线圈。本发明与传统的被动悬架相比，不仅可以降低车辆的固有频率，还可以有效的改善车辆行驶平顺性和操纵稳定性。

Description

一种可切换悬架及其减震馈能方法
技术领域
本发明属于车辆悬架控制结构技术领域，具体涉及一种可切换悬架及其减震馈能方法。
背景技术
目前，全球环境问题与能源问题日益突出，节能减排成为了汽车产业的首要任务，传统的被动悬架将振动能量通过热能消耗掉，大部分主动悬架还需要额外的能源进行控制。如果能将振动能量进行回收并进行合理利用，不仅能有效提高汽车燃油经济性、降低环境污染，还能抑制振动，改善车辆行驶平顺性。为了更好的实行部分振动能量的回收，充分发挥每一部分的能量，馈能式主动悬架是一重大发展方向。
传统的被动悬架虽然结构简单、造价低廉且不消耗外部能源，但是，其参数固定，存在较大的局限性，已经不能满足人们对乘坐舒适性和操纵稳定性的要求。
在现有的车辆悬架中，可以满足车辆行驶的要求，在行驶的稳定性和操纵舒适性上还可以进一步的改善，并且现有的车辆悬架只是单独的独立悬架或非独立悬架，这样一辆车就不能同时兼有独立悬架和非独立悬架的优点了,在这方面还有很大的改善空间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可切换悬架及其减震馈能方法。
本发明一种可切换悬架，包括馈能减震机构、分合组件和减振器。所述的分合组件包括锁合公块、电机、丝杠、第一轮轴和第二轮轴。两个减振器的一端均与汽车底盘铰接，另一端与第一轮轴、第二轮轴分别铰接。所述的第一轮轴、第二轮轴上均固定有加速度传感器。第一轮轴上固定有电机。电机的输出轴与丝杠的一端固定。锁合公块的内端与第一轮轴构成滑动副。锁合公块与丝杠构成螺旋副。锁合公块的外端端部设置有锁合凸起。第二轮轴的内端设置有锁合母块。锁合母块的上开设有与锁合凸起形状对应的锁合凹槽。锁合公块与锁合母块相对设置。
所述的馈能减震机构包括连接架、弹簧、保护盖、线圈、安装架、磁铁、活塞杆、缸体和支承座。所述的活塞杆由一体成型的连接杆和活塞体组成。所述连接杆的底端与活塞体连接，顶端与连接架固定。所述的连接架与汽车底盘铰接。连接杆与下支承座构成滑动副。弹簧的两端与连接架、下支承座分别固定。所述的保护盖的底部与下支承座固定。连接杆穿过保护盖。保护盖内固定有两个安装架。两个安装架的相对侧面上均开设有n个磁铁安装槽，1≤n≤20。两个安装架的所有磁铁安装槽内均嵌有磁铁。其中一个安装架上所有磁铁朝向连接杆的那端均为N极。另一个安装架上的所有磁铁朝向连接杆的那端均为S极。连接杆上绕有线圈。线圈位于两个安装架之间。
所述缸体的顶部与下支承座的底部固定。缸体的侧壁上开设有第一油口和第二油口。活塞杆上的活塞体与缸体的内腔构成滑动副。缸体的底部与支承座固定。馈能减震机构共有两个。两个馈能减震机构内的支承座与第一轮轴、第二轮轴分别铰接。
进一步地，本发明一种可切换悬架还包括液压系统。所述的液压系统包括油箱、滤油器、溢流阀、液压泵、比例流量阀和电磁换向阀。所述的电磁换向阀为三位四通换向阀。所述液压泵的入油口与油箱通过滤油器连通，出油口与溢流阀及比例流量阀的入油口连通。溢流阀的出油口与油箱连通。两个电磁换向阀的进油口均与比例流量阀的出油口连通，回油口均与油箱连通。
所述的活塞杆、缸体和下支承座构成一个活塞缸。缸体的第一油口与该活塞缸的有杆腔连通。缸体的第二油口与该活塞缸的无杆腔连通。两个电磁换向阀的第一工作油口与两个馈能减震机构内缸体的第一油口分别连通，第二工作油口与两个馈能减震机构内缸体的第二油口分别连通。
进一步地，所述的分合组件具有独立悬架模式和非独立悬架模式。独立悬架模式下，锁合公块与锁合母块分离。非独立悬架模式下，锁合公块与锁合母块接合。初始状态下，分合组件处于非独立悬架模式。
进一步地，所述的第一轮轴与第二轮轴同轴设置。第一轮轴及第二轮轴的外端均支承有从动车轮。
进一步地，所述的丝杠采用梯形丝杠。
进一步地，所述的连接杆与下支承座的连接处设置有密封圈。
进一步地，保护盖顶部与连接杆通过第二直线轴承构成滑动副。
该可切换悬架的减震馈能方法具体如下：
步骤一、两个加速度传感器分别实时检测自身沿竖直方向的加速度c。若c的绝对值在t时间内连续三次达到A以上，2s≤t≤8s，1.2m/s2≤A≤1.6m/s2，则当前车辆行驶状态为颠簸路面状态，电机正转，锁合公块向远离锁合母块的方向运动，使得分合组件切换至独立悬架模式。否则，当前车辆行驶状态为平坦路面状态，分合组件保持非独立悬架模式。
步骤二、若车辆的刹车被踩下、两个加速度传感器均检测到自身沿水平方向的加速度绝对值大于b或当前车辆行驶状态为颠簸路面状态。1.2m/s2≤b≤1.6m/s2，则比例流量阀控制液压系统的液压油流量达到最大，电磁换向阀控制液压油从缸体的第二油口通入，使得车辆的底盘升高。否则，比例流量阀控制液压系统的液压油流量达到最小，电磁换向阀控制液压油从缸体的第一油口通入，使得车辆的底盘降低。
进一步地，在第一轮轴、第二轮轴上下振动的过程中，活塞杆与保护盖产生相对移动，使得活塞杆上的线圈切割磁感线产生电流。
本发明具有的有益效果是：
1、本发明与传统的被动悬架相比，不仅可以降低车辆的固有频率，还可以有效的改善车辆行驶平顺性和操纵稳定性。
2、本发明可以根据车辆行驶的路面状况，在独立悬架模式和非独立悬架模式之间切换，使车辆兼具独立悬架和非独立悬架的优点。
3、本发明在提高车辆的平顺性与舒适性、衰减振动的同时，能够回收部分振动的能量，提高能量利用率。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明中锁合公块与锁合母块对接的示意图；
图3为本发明中馈能减震机构的结构示意图；
图4为本发明中液压系统的油路图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种可切换悬架，包括液压系统、馈能减震机构、分合组件和减振器22。分合组件包括锁合公块21、电机24、丝杠26、第一轮轴、第二轮轴。第一轮轴与第二轮轴同轴设置。第一轮轴及第二轮轴的外端均支承有从动车轮1。丝杠26采用梯形丝杠。两个减振器22的一端均与汽车底盘5通过第一螺栓3铰接，另一端与第一轮轴、第二轮轴分别通过第一销钉2铰接。第一轮轴、第二轮轴上均固定有加速度传感器。第一轮轴的内端开设有安装孔。安装孔的底部固定有电机24。电机24的输出轴与丝杠26的内端通过联轴器25固定。锁合公块21的内端与第一轮轴上的安装孔构成滑动副。锁合公块21的内端端面开设有螺纹孔。锁合公块21内的螺纹孔与丝杠26构成螺旋副。锁合公块21的中心位置设置有锁合凸起。第二轮轴的内端设置有与第二轮轴一体成型的锁合母块20。锁合母块20的上开设有与锁合凸起形状对应的锁合凹槽。锁合公块21与锁合母块20相对设置。
如图1和2所示，分合组件具有独立悬架模式和非独立悬架模式。独立悬架模式下，锁合公块21与锁合母块20分离，两个减振器22各自工作，互不影响。非独立悬架模式下，锁合公块21与锁合母块20接合，两个减振器22互相牵制。如图2所示，当丝杠26推动锁合公块21，使得锁合公块21与锁合母块20接合时，分合组件由独立悬架模式切换至非独立悬架模式。由于梯形丝杠能够自锁，故能够保证第一轮轴与第二轮轴稳定锁合。初始状态下，分合组件处于非独立悬架模式。
如图1和3所示，馈能减震机构包括连接架、弹簧6、第二直线轴承7、保护盖8、线圈11、安装架10、磁铁9、活塞杆16、缸体17和支承座19。活塞杆16由一体成型的连接杆和活塞体组成。连接杆的底端与活塞体连接，顶端与连接架固定。连接架与汽车底盘通过第二螺栓4铰接。连接杆与下支承座14中心孔内的密封圈13构成滑动副。弹簧6的两端与连接架、下支承座14分别固定。保护盖8的底部与下支承座14固定。连接杆穿过保护盖8。保护盖8顶部的中心位置固定有第二直线轴承7。第二直线轴承7与连接杆构成滑动副。保护盖8内通过螺钉12固定有两个相对设置的安装架。两个安装架10的相对侧面上均开设有沿连接杆轴线方向等间距排列的n个磁铁安装槽，n＝7。两个安装架的所有磁铁安装槽内均嵌有磁铁9。其中一个安装架上所有磁铁9朝向连接杆的那端均为N极。另一个安装架上的所有磁铁朝向连接杆的那端均为S极。连接杆上绕有线圈11。线圈11位于两个安装架之间。当保护盖8上下运动时，线圈11将切割磁感线，从而产生电流。
缸体17的顶部开口处与下支承座14的底部固定。缸体17的侧壁处开设有第一油口15和第二油口18。活塞杆16上的活塞体与缸体17的内腔构成滑动副。活塞杆16、缸体17和下支承座14构成一个活塞缸。通过改变第一油口15和第二油口18处通入的油压，能够驱动缸体上下运动，实现主动避震。缸体17的底部与支承座19固定。馈能减震机构共有两个。两个馈能减震机构内的支承座19与第一轮轴、第二轮轴分别通过第二销钉27铰接。
如图1、3和4所示，液压系统包括油箱1710、滤油器1711、溢流阀1712、液压泵1713、比例流量阀1714和电磁换向阀1715。电磁换向阀1715为三位四通换向阀。液压泵1713的入油口与油箱1710通过滤油器1711连通，出油口与溢流阀1712及比例流量阀1714的入油口连通。溢流阀1712的出油口与油箱连通。两个电磁换向阀1715的进油口均与比例流量阀1714的出油口连通，回油口均与油箱连通，第一工作油口与两个馈能减震机构内缸体17的第一油口15分别连通，第二工作油口与两个馈能减震机构内缸体17的第二油口18分别连通。缸体17的第一油口15位于活塞杆16、缸体17、下支承座14所成活塞缸的有杆腔。缸体17的第二油口18位于活塞杆16、缸体17、下支承座14所成活塞缸的无杆腔。
该可切换悬架的减震馈能方法具体如下：
步骤一、车辆行驶在路面时。两个加速度传感器分别实时检测自身沿竖直方向的加速度c。若c的绝对值在6s内连续三次达到A以上，则当前车辆行驶状态为颠簸路面状态，电机正转，锁合公块21向远离锁合母块20的方向运动，使得分合组件切换至独立悬架模式。否则，当前车辆行驶状态为平坦路面状态，分合组件保持非独立悬架模式，A＝1m/s2。
若连续1分钟内加速度c的绝对值均低于A，在分合组件切换回非独立悬架模式。
步骤二、在第一轮轴、第二轮轴上下振动的过程中，活塞杆与保护盖8产生相对移动，使得活塞杆上的线圈切割磁感线产生电流，实现振动能量的回收。
若车辆的刹车被踩下、两个加速度传感器均检测到自身沿水平方向的加速度绝对值大于b或当前车辆行驶状态为颠簸路面状态，b＝1.5m/s2。则比例流量阀1714控制液压系统的液压油流量达到最大，电磁换向阀1715控制液压油从缸体17的第二油口18通入，使得车辆的底盘升高。否则，比例流量阀1714控制液压系统的液压油流量达到最小，电磁换向阀1715控制液压油从缸体17的第一油口15通入，使得车辆的底盘降低。

Claims (9)

1.一种可切换悬架，包括馈能减震机构、分合组件和减振器；两个减振器的一端均与汽车底盘铰接，另一端与第一轮轴、第二轮轴分别铰接；其特征在于：所述的分合组件包括锁合公块、电机、丝杠、第一轮轴和第二轮轴；所述的第一轮轴、第二轮轴上均固定有加速度传感器；第一轮轴上固定有电机；电机的输出轴与丝杠的一端固定；锁合公块的内端与第一轮轴构成滑动副；锁合公块与丝杠构成螺旋副；锁合公块的外端端部设置有锁合凸起；第二轮轴的内端设置有锁合母块；锁合母块的上开设有与锁合凸起形状对应的锁合凹槽；锁合公块与锁合母块相对设置；
所述的馈能减震机构包括连接架、弹簧、保护盖、线圈、安装架、磁铁、活塞杆、缸体和支承座；所述的活塞杆由一体成型的连接杆和活塞体组成；所述连接杆的底端与活塞体连接，顶端与连接架固定；所述的连接架与汽车底盘铰接；连接杆与下支承座构成滑动副；弹簧的两端与连接架、下支承座分别固定；所述的保护盖的底部与下支承座固定；连接杆穿过保护盖；保护盖内固定有两个安装架；两个安装架的相对侧面上均开设有n个磁铁安装槽，1≤n≤20；两个安装架的所有磁铁安装槽内均嵌有磁铁；其中一个安装架上所有磁铁朝向连接杆的那端均为N极；另一个安装架上的所有磁铁朝向连接杆的那端均为S极；连接杆上绕有线圈；线圈位于两个安装架之间；
所述缸体的顶部与下支承座的底部固定；缸体的侧壁上开设有第一油口和第二油口；活塞杆上的活塞体与缸体的内腔构成滑动副；缸体的底部与支承座固定；馈能减震机构共有两个；两个馈能减震机构内的支承座与第一轮轴、第二轮轴分别铰接。
2.根据权利要求1所述的一种可切换悬架，其特征在于：还包括液压系统；所述的液压系统包括油箱、滤油器、溢流阀、液压泵、比例流量阀和电磁换向阀；所述的电磁换向阀为三位四通换向阀；所述液压泵的入油口与油箱通过滤油器连通，出油口与溢流阀及比例流量阀的入油口连通；溢流阀的出油口与油箱连通；两个电磁换向阀的进油口均与比例流量阀的出油口连通，回油口均与油箱连通；
所述的活塞杆、缸体和下支承座构成一个活塞缸；缸体的第一油口与该活塞缸的有杆腔连通；缸体的第二油口与该活塞缸的无杆腔连通；两个电磁换向阀的第一工作油口与两个馈能减震机构内缸体的第一油口分别连通，第二工作油口与两个馈能减震机构内缸体的第二油口分别连通。
3.根据权利要求1所述的一种可切换悬架，其特征在于：所述的分合组件具有独立悬架模式和非独立悬架模式；独立悬架模式下，锁合公块与锁合母块分离；非独立悬架模式下，锁合公块与锁合母块接合；初始状态下，分合组件处于非独立悬架模式。
4.根据权利要求1所述的一种可切换悬架，其特征在于：所述的第一轮轴与第二轮轴同轴设置；第一轮轴及第二轮轴的外端均支承有从动车轮。
5.根据权利要求1所述的一种可切换悬架，其特征在于：所述的丝杠采用梯形丝杠。
6.根据权利要求1所述的一种可切换悬架，其特征在于：所述的连接杆与下支承座的连接处设置有密封圈。
7.根据权利要求1所述的一种可切换悬架，其特征在于：保护盖顶部与连接杆通过第二直线轴承构成滑动副。
8.如权利要求1所述的一种可切换悬架的减震馈能方法，其特征在于：
步骤一、两个加速度传感器分别实时检测自身沿竖直方向的加速度c；若c的绝对值在t时间内连续三次达到A以上，2s≤t≤8s，1.2m/s2≤A≤1.6m/s2，则当前车辆行驶状态为颠簸路面状态，电机正转，锁合公块向远离锁合母块的方向运动，使得分合组件切换至独立悬架模式；否则，当前车辆行驶状态为平坦路面状态，分合组件保持非独立悬架模式；
步骤二、若车辆的刹车被踩下、两个加速度传感器均检测到自身沿水平方向的加速度绝对值大于b或当前车辆行驶状态为颠簸路面状态；1.2m/s2≤b≤1.6m/s2，则比例流量阀控制液压系统的液压油流量达到最大，电磁换向阀控制液压油从缸体的第二油口通入，使得车辆的底盘升高；否则，比例流量阀控制液压系统的液压油流量达到最小，电磁换向阀控制液压油从缸体的第一油口通入，使得车辆的底盘降低。
9.根据权利要求8所述的一种可切换悬架的减震馈能方法，其特征在于：在第一轮轴、第二轮轴上下振动的过程中，活塞杆与保护盖产生相对移动，使得活塞杆上的线圈切割磁感线产生电流。
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