CN108980259B - 一种适用于电动汽车的自适应减摆器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于电动汽车的自适应减摆器。电动汽车由于采用轮毂电机，故车轮重量大，故行驶中容易产生较严重的摆振。本发明包括活塞杆、内缸筒、内筒端盖、隔磁侧管、外缸筒、外端盖、线圈组、电磁铁组、电液比例方向节流阀、油管和辅电控制模块。活塞杆由一体成型的活塞体和连接杆组成。活塞体内固定有永磁体。活塞体环与内缸筒构成滑动副。感应线圈组包括第一感应线圈和第二感应线圈。第一感应线圈及第二感应线圈均设置在内缸筒的外侧壁上。电磁铁组包括第一电磁铁和第二电磁铁。第一电磁铁、第二电磁铁与内缸筒封闭端外端壁、内筒端盖的外侧面分别固定。本发明通过感应线圈的电磁感应实现摆振剧烈程度的检测。

Description

一种适用于电动汽车的自适应减摆器
技术领域
本发明属于汽车减震技术领域，具体涉及一种适用于电动汽车的自适应减摆器。
背景技术
普通汽车转向系统在一定条件下会发生车轮绕着转向主销的持续摆动，从而引起车轮侧偏角的摆动。这种形式的振动会通过转向系统反馈回驾驶员操纵的方向盘上，进而引起车身的明显摆动，甚至使车辆蛇行，此种振动问题被定义为“摆振”。对于一般的乘用车系统，主要采用前轮转向，所以转向轮的摆振问题又称为“前轮摆振”。
现汽车基本上都采用动力转向的整体式转向器，其转向系统主要由上下控制臂、轮毂、转向拉杆、主销和防倾杆及连接杆等部分组成，该系统结构紧凑，管路短、接头少、性能较好。因此，发生摆振的概率比较小。但轮毂电机驱动的电动车由装在车辆轮毂内部的电机作为汽车的动力来源，电机直接控制车辆的转弯、加减速、制动等运动。轮圈内安装有转子、定子、轮轴轴承、线圈、电动组件、逆变器等装置，从而单个电机的质量就能达到30kg，这样就使车辆的簧下质量大大增加，从而对车辆的稳定性控制提出了很大的要求。
为了减少摆振，目前普遍采用油液式减摆器，主要的型式有活塞体式和叶片式。当前轮发生摆振时，其连接机构会带动活塞体在减摆器壳体内往复运动，迫使流体在经过节流孔来回流动过程中产生阻尼力，由此抑制摆振，并且使摆振产生的机械能转变成热能耗散，从而起到减摆的作用。此方法的减摆器通用性较差，阻尼工作范围小，且工作中阻尼力不可调，另外对于较大的摆振，必须通过减小节流孔和增大活塞体的形式来实现摆振控制，使得减摆器体积增大，同时因为节流孔很小，在长期使用中容易产生堵塞或失效等故障。
还有，目前的控制方法多采取被动控制，如被动式的油-气式减摆器，这种减摆器仅仅利用气体的压缩变形和油液通过阻尼器内部的小缝隙产生摩擦能来消耗外界引起的振动能量。由于没有控制系统的作用,被动控制方式的减震器对外界的干扰不会自动进行调节阻尼,使得当遇到较大的冲击载荷时,其减震效果非常差,常常出现过载现象。因此,这种减摆器只能对局部运动做出响应，而且无法做到自适应性的减摆，这就很难满足如今智能化汽车的减摆需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于电动汽车的自适应减摆器。
本发明包括活塞杆、内缸筒、内筒端盖、隔磁侧管、外缸筒、外端盖、线圈组、电磁铁组、电液比例方向节流阀、油管和辅电控制模块。所述外缸筒的一端开放，另一端封闭。外缸筒的开放端与外端盖固定。所述的内缸筒固定在外缸筒内。内缸筒的一端开放，另一端封闭。内缸筒的开放端与内筒端盖固定。外缸筒的封闭端上开设有第一外接孔。外端盖上开设有第二外接孔。内缸筒上开设有第一通液孔和第三外接孔。内筒端盖上开设有第二通液孔和第四外接孔。
所述的电液比例方向节流阀的第一工作油口与一根油管的一端连通，第二工作油口与另一根油管的一端连通。两根油管的另一端分别穿过外缸筒上的第一外接孔、外端盖上的第二外接孔，并与内缸筒上的第三外接孔、内筒端盖上的第四外接孔分别连通。
所述的活塞杆由一体成型的活塞体和连接杆组成。所述的连接杆穿过内筒端盖及外端盖。活塞体由一体成型的活塞体环、空管和活塞体端盖。活塞体环与空管外侧壁的中部连接。两个活塞体端盖与空管的两端分别连接。空管内固定有永磁体。活塞体环与内缸筒的内壁构成滑动副。其中一个活塞体端盖与连接杆的内端连接。
所述的线圈组包括第一感应线圈和第二感应线圈。所述的第一感应线圈及第二感应线圈均设置在内缸筒的外侧壁上。电磁铁组包括第一电磁铁和第二电磁铁。第一电磁铁、第二电磁铁与内缸筒封闭端外端壁、内筒端盖的外侧面分别固定。
所述的辅电控制模块包括电池、桥式整流器、第一继电器和第二继电器。所述的桥式整流器包括第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管。第一二极管的负极接第二二极管的正极。第二二极管的负极接第三二极管的负极。第三二极管的正极接第四二极管的负极。第四二极管的正极接第一二极管的正极。第一二极管的负极为桥式整流器的第一输入端。第三二极管的正极为桥式整流器的第二输入端。第二二极管的负极为桥式整流器的第一输出端。第四二极管的正极为桥式整流器的第二输出端。
所述的桥式整流器共有两个。其中一个桥式整流器的第一输入端、第二输入端与第一感应线圈的两端分别相连，第一输出端、第二输出端与第一继电器内电磁线圈的两端分别相连。另一个桥式整流器的第一输入端、第二输入端与第二感应线圈的两端分别相连，第一输出端、第二输出端与第二继电器内电磁线圈的两端分别相连。第一继电器及第二继电器内的其中一个触点均接电池的正极，另一个触点与第一电磁铁、第二电磁铁的一个接线端相连。第一电磁铁及第二电磁铁的另一个接线端均接电池的负极。
进一步地，所述电液比例方向节流阀的进油口与液压泵的输出口连通。电液比例方向节流阀的回油口及液压泵的输入口均与磁流变液箱连通。磁流变液箱内装有磁流变液。
进一步地，两根油管与外缸筒、外端盖之间分别设置有第一密封圈。
进一步地，所述的外端盖与连接杆之间设置有第二密封圈。
进一步地，所述的活塞体环上开设有多个主阻尼孔。活塞体端盖的直径大于空管的外径。活塞体端盖边缘处开设有多个辅阻尼孔。
进一步地，所述的外缸筒与汽车车桥铰接。所述连接杆的外端与汽车上的转向横拉杆铰接。
进一步地，所述内缸筒的外侧套置有隔磁侧管。隔磁侧管环住第一感应线圈和第二感应线圈。
进一步地，所述的第一感应线圈、第二感应线圈、第一电磁铁及第二电磁铁的外表面上均涂抹有环氧树脂。
本发明具有的有益效果是：
1、本发明通过感应线圈的电磁感应实现摆振剧烈程度的检测。此外，电磁感应所用到永磁体能够使磁流变液变得粘稠，增强摆振所受到的阻力。
2、本发明根据摆振的剧烈程度选择是否启动电磁铁，是否启动电液比例方向节流阀，从而分层级的进行摆振抑制，在保证使用者驾驶体验的同时，尽可能的降低能耗。
3、本发明在活塞杆上开设的主阻尼孔和辅阻尼孔在活塞杆运动时会产生阻尼力。
4、由于摆振的速度远大于转弯时车轮的翻转速度，故本发明的摆振检测不受车辆转弯的影响。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明拆去电液比例方向节流阀后的结构示意图；
图3为本发明中内缸筒的剖面示意图；
图4为本发明中内缸筒的立体图；
图5为本发明中活塞杆的剖面示意图；
图6为本发明中活塞杆的立体图；
图7为本发明中辅电控制模块的电路原理图。
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、2、3和4所示，一种适用于电动汽车的自适应减摆器，包括活塞杆、内缸筒7、内筒端盖3、隔磁侧管5、外缸筒10、外端盖2、线圈组、电磁铁组、电液比例方向节流阀15、油管14和辅电控制模块。外缸筒10呈一端开放，另一端封闭的圆筒状。外缸筒10的开放端与外端盖2固定。内缸筒7固定在外缸筒10内。内缸筒7呈一端开放，另一端封闭的圆筒状。外缸筒10与内缸筒7的开放端朝向同一侧。内缸筒7的开放端与内筒端盖3固定。外缸筒10的封闭端上开设有第一外接孔9。外端盖2上开设有第二外接孔13。内缸筒7上开设有第一通液孔19和第三外接孔16。内筒端盖3上开设有第二通液孔20和第四外接孔18。
电液比例方向节流阀15的进油口(P口)与液压泵的输出口连通。电液比例方向节流阀15的回油口及液压泵的输入口均与磁流变液箱连通。磁流变液箱内装有磁流变液。电液比例方向节流阀15的第一工作油口(A口)与一根油管14的一端连通，第二工作油口(B口)与另一根油管14的一端连通。两根油管14的另一端分别穿过外缸筒10上的第一外接孔9、外端盖2上的第二外接孔13，并与内缸筒7上的第三外接孔16、内筒端盖3上的第四外接孔18分别连通。两根油管14与外缸筒10、外端盖2之间分别设置有第一密封圈。
如图1、2、5和6所示，活塞杆由一体成型的活塞体4和连接杆1组成。连接杆1穿过内筒端盖3及外端盖2中心位置开设的滑孔，并与外端盖构成滑动副。外端盖2与连接杆1之间设置有第二密封圈21。活塞体4由一体成型的活塞体环4-1、空管4-2和活塞体端盖4-3。活塞体环4-1与空管4-2外侧壁的中部连接。两个活塞体端盖4-3与空管4-2的两端分别连接。空管4-2内固定有永磁体17。活塞体环4-1与内缸筒7的内壁构成滑动副。其中一个活塞体端盖4-3与连接杆1的内端连接。活塞体环4-1上开设有多个主阻尼孔4-4。活塞体端盖4-3的直径大于空管4-2的外径。活塞体端盖4-3边缘处开设有多个辅阻尼孔4-5。外缸筒10与汽车车桥铰接。连接杆1的外端与汽车上的转向横拉杆铰接。
线圈组包括第一感应线圈6和第二感应线圈11。第一感应线圈6及第二感应线圈11均设置在内缸筒7的外侧壁上。内缸筒7的外侧套置有隔磁侧管5。隔磁侧管5环住第一感应线圈6和第二感应线圈11。电磁铁组包括第一电磁铁8和第二电磁铁12。第一电磁铁8和第二电磁铁12均为环形电磁铁且与内缸筒7封闭端外端壁、内筒端盖3的外侧面分别固定。第一感应线圈6、第二感应线圈11、第一电磁铁8及第二电磁铁12的外表面上均涂抹有环氧树脂，以起到密封作用。
如图7所示，辅电控制模块包括电池22、桥式整流器23、第一继电器24和第二继电器25。桥式整流器23包括第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管。第一二极管的负极接第二二极管的正极。第二二极管的负极接第三二极管的负极。第三二极管的正极接第四二极管的负极。第四二极管的正极接第一二极管的正极。第一二极管的负极为桥式整流器23的第一输入端。第三二极管的正极为桥式整流器23的第二输入端。第二二极管的负极为桥式整流器23的第一输出端。第四二极管的正极为桥式整流器23的第二输出端。
桥式整流器23共有两个。其中一个桥式整流器23的第一输入端、第二输入端与第一感应线圈6的两端分别相连，第一输出端、第二输出端与第一继电器24内电磁线圈的两端分别相连。另一个桥式整流器23的第一输入端、第二输入端与第二感应线圈11的两端分别相连，第一输出端、第二输出端与第二继电器25内电磁线圈的两端分别相连。第一继电器24及第二继电器25内的其中一个触点均接电池22的正极，另一个触点与第一电磁铁8、第二电磁铁12的一个接线端相连。第一电磁铁8及第二电磁铁12的另一个接线端均接电池22的负极。
该适用于电动汽车的自适应减摆器的工作原理具体如下：
当车轮发生摆振时，活塞杆随车轮发生振动。活塞体4振动的过程中，内缸筒7内的磁流变液与内缸筒7内的磁流变液开始交互流动，内缸筒7内的磁流变液流过主阻尼孔4-4。磁流变液流动的过程中，将对活塞杆产生阻力，进而抑制车轮的摆振。
此外，活塞杆振动的过程中，活塞体4内的永磁体17与第一感应线圈6、第二感应线圈11产生相对运动。第一感应线圈6、第二感应线圈11切割磁感线，进而各自产生感应电动势。当第一感应线圈6上产生的感应电动势大于桥式整流器23的正向压降值时，第一继电器24的两个触点闭合，第一电磁铁通电。当第二感应线圈11上产生的感应电动势大于桥式整流器23的正向压降值时，第二继电器25的两个触点闭合，第二电磁铁通电。当第一电磁铁或第二电磁铁通电时将产生磁场，使得磁流变液变得更加粘稠，进而增大活塞杆振动过程中受到的阻力。
因此，本发明在车轮摆振较小时，能够在不消耗能量的情况下实现摆振的降低。当车轮摆振较大时，第一感应线圈、第二感应线圈能够通过电磁感应原理触发辅助电源。进而进一步增大对摆振的阻力。(在汽车转弯时，虽然车轮转动幅度大，但转动的速度低，因此不会使得第一电磁铁、第二电磁铁通电。)
在摆振过大时，电液比例方向节流阀15开启，使得内缸筒7内的压力发生增大，进而抑制摆振。此外，电液比例方向节流阀15能够在车辆转弯时，作为车轮摆转的辅助动力。

Claims (7)

1.一种适用于电动汽车的自适应减摆器，包括活塞杆、内缸筒、内筒端盖、隔磁侧管、外缸筒、外端盖、线圈组、电磁铁组、电液比例方向节流阀、油管和辅电控制模块；其特征在于：所述外缸筒的一端开放，另一端封闭；外缸筒的开放端与外端盖固定；所述的内缸筒固定在外缸筒内；内缸筒的一端开放，另一端封闭；内缸筒的开放端与内筒端盖固定；外缸筒的封闭端上开设有第一外接孔；外端盖上开设有第二外接孔；内缸筒上开设有第一通液孔和第三外接孔；内筒端盖上开设有第二通液孔和第四外接孔；
所述的电液比例方向节流阀的第一工作油口与一根油管的一端连通，第二工作油口与另一根油管的一端连通；两根油管的另一端分别穿过外缸筒上的第一外接孔、外端盖上的第二外接孔，并与内缸筒上的第三外接孔、内筒端盖上的第四外接孔分别连通；
所述的活塞杆由一体成型的活塞体和连接杆组成；所述的连接杆穿过内筒端盖及外端盖；活塞体由一体成型的活塞体环、空管和活塞体端盖组成；活塞体环与空管外侧壁的中部连接；两个活塞体端盖与空管的两端分别连接；空管内固定有永磁体；活塞体环与内缸筒的内壁构成滑动副；其中一个活塞体端盖与连接杆的内端连接；
所述的线圈组包括第一感应线圈和第二感应线圈；所述的第一感应线圈及第二感应线圈均设置在内缸筒的外侧壁上；电磁铁组包括第一电磁铁和第二电磁铁；第一电磁铁、第二电磁铁与内缸筒封闭端外端壁、内筒端盖的外侧面分别固定；
所述的辅电控制模块包括电池、桥式整流器、第一继电器和第二继电器；所述的桥式整流器包括第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管；第一二极管的负极接第二二极管的正极；第二二极管的负极接第三二极管的负极；第三二极管的正极接第四二极管的负极；第四二极管的正极接第一二极管的正极；第一二极管的负极为桥式整流器的第一输入端；第三二极管的正极为桥式整流器的第二输入端；第二二极管的负极为桥式整流器的第一输出端；第四二极管的正极为桥式整流器的第二输出端；
所述的桥式整流器共有两个；其中一个桥式整流器的第一输入端、第二输入端与第一感应线圈的两端分别相连，第一输出端、第二输出端与第一继电器内电磁线圈的两端分别相连；另一个桥式整流器的第一输入端、第二输入端与第二感应线圈的两端分别相连，第一输出端、第二输出端与第二继电器内电磁线圈的两端分别相连；第一继电器及第二继电器内的其中一个触点均接电池的正极，另一个触点与第一电磁铁、第二电磁铁的一个接线端相连；第一电磁铁及第二电磁铁的另一个接线端均接电池的负极。
2.根据权利要求1所述的一种适用于电动汽车的自适应减摆器，其特征在于：所述电液比例方向节流阀的进油口与液压泵的输出口连通；电液比例方向节流阀的回油口及液压泵的输入口均与磁流变液箱连通；磁流变液箱内装有磁流变液。
3.根据权利要求1所述的一种适用于电动汽车的自适应减摆器，其特征在于：两根油管与外缸筒、外端盖之间分别设置有第一密封圈。
4.根据权利要求1所述的一种适用于电动汽车的自适应减摆器，其特征在于：所述的外端盖与连接杆之间设置有第二密封圈。
5.根据权利要求1所述的一种适用于电动汽车的自适应减摆器，其特征在于：所述的活塞体环上开设有多个主阻尼孔；活塞体端盖的直径大于空管的外径；活塞体端盖边缘处开设有多个辅阻尼孔。
6.根据权利要求1所述的一种适用于电动汽车的自适应减摆器，其特征在于：所述的外缸筒与汽车车桥铰接；所述连接杆的外端与汽车上的转向横拉杆铰接。
7.根据权利要求1所述的一种适用于电动汽车的自适应减摆器，其特征在于：所述的第一感应线圈、第二感应线圈、第一电磁铁及第二电磁铁的外表面上均涂抹有环氧树脂。
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