CN109305008B - 一种悬浮型主动悬架作动器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种悬浮型主动悬架作动器，包括活塞杆、上封盖、缸筒、电磁体控制电极杆、保持架、永磁体活塞、永磁体、电磁体、下封盖和电极刷，上封盖位于缸筒的上端，下封盖位于缸筒的下端，永磁体活塞位于缸筒的内部，活塞杆穿设于上封盖与永磁体活塞相连，永磁体活塞的上端依次设有电磁体和永磁体，永磁体活塞的下端依次设有电磁体和永磁体，电磁体和永磁体之间通过保持架相连，电磁体和永磁体活塞之间通过保持架相连，电磁体控制电极杆穿设于电磁体和永磁体活塞，电极刷对称的分布在电磁体控制电极杆的两边。
Description
技术领域
本发明属于汽车系统及结构设计与磁悬浮技术领域，具体涉及一种悬浮型主动悬架作动器。
背景技术
随着汽车产业的发展及人民生活水平的提高，人们对汽车悬架的功能提出了更高要求例如：需要实现悬架刚度特性及阻尼特性的实时可调性，从而显著提升汽车在各种车况的的整车平顺性及可操纵的稳定性。目前提供可变刚度特性的执行系统主要为空气弹簧或直线电机，其系统结构复杂，不易维护，成本难以控制，能耗高，不具备Fail-Saft特性，因此严重制约了技术性能提升与产品推广应用。
在现有的技术方案中，一种刚度可调的半主动悬架(专利申请号：201610009523.1，授权公告号：CN 105584310 A)，包括上连接环、下连接环、弹簧上支座、弹簧下支座和刚度可调装置；上连接环下端面固定有弹簧上支座，下连接环上端面固定有弹簧下支座；刚度可调装置包括活塞杆、动子、定子和套筒；动子和定子位于套筒内部，且三者同轴；活塞杆穿过动子、定子和套筒的中心；活塞杆固定在上连接环下端；动子固定在活塞杆外壁；定子固定在套筒内壁上，定子上固定有励磁线圈；动子和定子的工作表面之间留有间隙，且沿工作表面轴向分布有等距等宽的小齿；励磁线圈连接控制器；该半主动悬架可以实现刚度、阻尼的分别控制，能够提高车辆的平顺性与舒适性、衰减振动；当悬架控制部分失效时，仍能达到被动悬架的减振性能。该技术方案中的作动器内结构比较复杂，制造成本比较高。
在现有技术方案中，一种伸缩式磁力撑杆(专利申请号：201320736685.7，授权公告号：CN 203685955 U)，包括：活塞筒、置于活塞筒内的磁力弹簧、置于活塞筒内的活塞及一端与活塞固连的活塞杆；磁力弹簧为内套式包括至少两组同名磁极相对的磁力元件；磁力弹簧可沿活塞筒轴向运动；在活塞筒的首端有首端封头，在活塞筒的尾端有尾端封头，其中首端封头端部有孔，活塞杆由此孔伸出；在尾端封头内侧及活塞端面上固定有软铁片；处于活塞筒内两端的磁力元件以磁力吸附方式分别连接在尾端封头内侧和活塞端面上；所述磁力元件是单个永磁体或由不少于两个异名磁极相对的永磁体叠加而成。该技术作动器结构单一，结构内磁体间无支撑结构及导向机构，仅靠永磁结构提供力学特性，难以满足更高要求的应用场景，且无源的结构也无法实现主动控制。
发明内容
本发明的目的是解决上述问题，提供一种结构简单，使用方便，能够实现悬架刚度特性的实时调节的悬浮型主动悬架作动器。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种悬浮型主动悬架作动器，包括活塞杆、上封盖、缸筒、电磁体控制电极杆、保持架、永磁体活塞、永磁体、电磁体、下封盖和电极刷，上封盖位于缸筒的上端，下封盖位于缸筒的下端，永磁体活塞位于缸筒的内部，活塞杆穿设于上封盖与永磁体活塞相连，永磁体活塞的上端依次设有电磁体和永磁体，永磁体活塞的下端依次设有电磁体和永磁体，电磁体和永磁体之间通过保持架相连，电磁体和永磁体活塞之间通过保持架相连，电磁体控制电极杆穿设于电磁体和永磁体活塞，电极刷对称的分布在电磁体控制电极杆的两边。
优选地，所述永磁体、电磁体均为环形状结构，永磁体包括结构相同的第一永磁体和第二永磁体，第一永磁体和第二永磁体对称的分布在永磁体活塞的两端；电磁体包括结构相同的第一电磁体和第二电磁体，第一电磁体和第二电磁体对称地分布在永磁体活塞的两端；活塞杆依次穿过第一永磁体和第一电磁体与永磁体活塞固连。
优选地，所述第一永磁体的“N”极端靠近上封盖，第一永磁体的“S”极端与保持架相连，第一永磁体的“S”极端与电磁体的“S”极端关于保持架对称。
优选地，所述永磁体活塞为具有磁性的圆柱体活塞，永磁体活塞的“N”极端与活塞杆相连。
优选地，所述保持架为蝶式保持架，保持架包括结构相同的第一保持架片和第二保持架片，第一保持架片和第二保持架片交叉相连，第一保持架片上设有第一保持架片活塞孔和第一保持架电极孔，第一保持架电极孔的数量为二且对称的分布在第一保持架片活塞孔的两边，第一保持架片活塞孔为椭圆形结构。
优选地，所述上封盖为圆柱体结构，上封盖上设有上封盖活塞孔和上封盖电极孔，上封盖电极孔的数量为二且对称分布在上封盖活塞孔的两边。
优选地，所述永磁体活塞为圆柱体结构，活塞杆的端部与永磁体活塞端面的中心相连，活塞杆的另一端为阶梯状且设有螺纹。
优选地，所述下封盖包括下封盖主体，下封盖主体上设有数量为二的下封盖电极孔，下封盖电极孔为通孔结构，电磁体控制电极杆穿设于下封盖电极孔与外部控制电路相连。
优选地，所述下封盖主体上设有柱体结构的吊环装置，吊环装置的截面为环形状。
本发明的有益效果是：
1、本发明所提供的一种悬浮型主动悬架作动器，结构简单，便于布置，能够实现悬架刚度特性的实时调节。
2、主动悬架所需的可调刚度或力特性由一体化结构获得，摆脱了复杂的空气弹簧结构，节约了成本。
3、本发明适配性好，通过所设计磁悬浮作动器与所并联悬架结构的有效协同，以及磁体所具有的与悬架理想刚度曲线相契合的力学特性，增强作动器的适配性。
4、本发明能耗低，永磁体可在电磁体未工作的情况下提供一定的力值，减少电磁体能耗；同时在结构中加入呈碟片形状的保持架，提供结构的基础支撑，也可减少电磁体能耗。
5、本发明具备Fail-Safe性能，当磁悬浮作动器出现故障、发生失效时，悬架依然可以保持被动悬架的性能。
附图说明
图1是本发明一种悬浮型主动悬架作动器的断面结构总成示意图；
图2是本发明俯视的结构示意图；
图3是本发明电磁体的结构示意图；
图4是本发明保持架的结构示意图。
附图标记说明：1、活塞杆；2、上封盖；3、缸筒；4、电磁体控制电极杆；5、保持架；6、永磁体活塞；7、永磁体；8、电磁体；9、下封盖；10、电极刷；21、上封盖活塞孔；22、上封盖电极孔；51、第一保持架片；52、第二保持架片；53、第一保持架片活塞孔；54、第一保持架电极孔；71、第一永磁体；72、第二永磁体；81、第一电磁体；82、第二电磁体；83、电磁线圈；84、永磁片；91、下封盖主体；92、下封盖电极孔；93、吊环装置。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明：
如图1到图4所示，本发明提供的一种悬浮型主动悬架作动器，包括活塞杆1、上封盖2、缸筒3、电磁体控制电极杆4、保持架5、永磁体活塞6、永磁体7、电磁体8、下封盖9和电极刷10，上封盖2位于缸筒3的上端，下封盖9位于缸筒3的下端，永磁体活塞6位于缸筒3的内部，活塞杆1穿设于上封盖2与永磁体活塞6相连，永磁体活塞6的上端依次设有电磁体8和永磁体7，永磁体活塞6的下端依次设有电磁体8和永磁体7，电磁体8和永磁体7之间通过保持架5相连，电磁体8和永磁体活塞6之间通过保持架5相连，电磁体控制电极杆4穿设于电磁体8和永磁体活塞6，电极刷10对称的分布在电磁体控制电极杆4的两边。
永磁体7、电磁体8均为环形状结构，在本实施例中，永磁体7为高性能永磁体，永磁体7的表面经过适当的表面处理，增强永磁体7的使用性能，增强永磁体7的结构硬度以及抗氧化的能力。在实际使用过程中，永磁体7和电磁体8数量为多个并可根据实际的使用环境进行适当的增减。单个的永磁体7和单个的电磁体8通过跌建形成永磁/电磁交联结构。相邻的永磁体7和电磁体8的极性相对，根据不同的悬架挠度需求进行匹配相应数量的永磁/电磁交联结构。在图1中，图中的字母“S”和字母“N”为磁极的代号。
永磁体7包括结构相同的第一永磁体71和第二永磁体72，第一永磁体71和第二永磁体72对称的分布在永磁体活塞6的两端；电磁体8包括结构相同的第一电磁体81和第二电磁体82，第一电磁体81和第二电磁体82对称地分布在永磁体活塞6的两端；活塞杆1依次穿过第一永磁体71和第一电磁体81与永磁体活塞6固连。
永磁体活塞6为圆柱体结构，活塞杆1的端部与永磁体活塞6端面的中心相连，活塞杆1的另一端为阶梯状且设有螺纹。活塞杆1中带有螺纹的端部可与外部设备相连，大大增加了本发明的实用性。
第一电磁体81包括电磁线圈83和永磁片84，永磁片84的数量为二，且对称的分布在电磁线圈83的上下两端，电磁线圈83为现有的成熟技术设备。
通过在电磁体8结构的电磁线圈83上下层叠加永磁片84的方式，以及在电磁体8与环形永磁体7之间增加保持架5，保证作动器在电磁体未通电状态下的仍能提供一定的刚度特性。即就是形成Fail-Saft特性。
第一永磁体71的“N”极端靠近上封盖2，第一永磁体71的“S”极端与保持架5相连，第一永磁体71的“S”极端与电磁体8的“S”极端关于保持架5对称。
永磁体活塞6为具有磁性的圆柱体活塞，永磁体活塞6的“N”极端与活塞杆1相连。
保持架5为蝶式保持架，保持架5包括结构相同的第一保持架片51和第二保持架片52，第一保持架片51和第二保持架片52交叉相连，第一保持架片51上设有第一保持架片活塞孔53和第一保持架电极孔54，第一保持架电极孔54的数量为二且对称的分布在第一保持架片活塞孔53的两边，第一保持架片活塞孔53为椭圆形结构。
本发明中的保持架5由两片相同结构的碟片以交叉的形式构成的方式，易于批量制造及装配。相较传统的弹簧支撑，除了提供电磁体8与永磁体7间的基础结构支撑作用外，由于碟片材料为可导磁材料，可一定程度上增强磁体间的磁场利用率。
通过在永磁与电磁之间增加保持架5，以此避免当永磁/电磁交联结构内无电流输入时产生空程，造成相邻磁体间的刚性接触。并将多组永磁/电磁交联结构相串联，由多组永磁/电磁交联式组件间的保持架提供悬架工作时所需动挠度，结构中永磁/电磁交联结构数量根据实际悬架动挠度需求进行匹配，以增加使用的范围和适用性。
上封盖2为圆柱体结构，上封盖2上设有上封盖活塞孔21和上封盖电极孔22，上封盖电极孔22的数量为二且对称分布在上封盖活塞孔21的两边。
下封盖9包括下封盖主体91，下封盖主体上设有数量为二的下封盖电极孔92，下封盖电极孔92为通孔结构，电磁体控制电极杆4穿设于下封盖电极孔92与外部控制电路相连。
下封盖主体91上设有柱体结构的吊环装置93，吊环装置93的截面为环形状。
本发明在实际工作过程中有下面两个工况：
一、复原行程：
活塞杆1带动永磁体活塞6相对于缸筒3进行拉伸运动，永磁体活塞6带动位于永磁体活塞6和活塞杆1之间的永磁/电磁交联结构进行压缩运动，带动永磁体活塞6另一端的永磁/电磁交联结构进行伸张运动。
二、压缩行程：
活塞杆1带动永磁体活塞6相对于缸筒3进行压缩运动，永磁体活塞6带动位于永磁体活塞6和活塞杆1之间的永磁/电磁交联结构进行伸张运动，带动永磁体活塞6另一端的永磁/电磁交联结构进行压缩运动。
通过将多组永磁/电磁交联结构进行串联式的连接在一起，并合理调控多个电磁体8的磁场强度及方向，改变磁体间的磁浮力大小，使永磁/电磁交联结构磁浮力与活塞杆1端螺纹所连接的簧上质量和下封盖9所连接的簧下质量之间所需作动力有效协同，获得所需的悬架动态刚度/力特性。
由于磁体之间随着气隙的变化，磁体间磁力所呈现的非线性特性，与悬架所需的理想刚度特性曲线相契合，因此本发明所设计的磁悬浮悬架作动器与传统的电控悬架相比，能在能耗更小的情况下达到同等的控制效果。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种悬浮型主动悬架作动器，包括活塞杆(1)、上封盖(2)、缸筒(3)、电磁体控制电极杆(4)、保持架(5)、永磁体活塞(6)、永磁体(7)、电磁体(8)、下封盖(9)和电极刷(10)，上封盖(2)位于缸筒(3)的上端，下封盖(9)位于缸筒(3)的下端，永磁体活塞(6)位于缸筒(3)的内部，其特征在于：活塞杆(1)穿设于上封盖(2)与永磁体活塞(6)相连，永磁体活塞(6)的上端依次设有电磁体(8)和永磁体(7)，永磁体活塞(6)的下端依次设有电磁体(8)和永磁体(7)，电磁体(8)和永磁体(7)之间通过保持架(5)相连，电磁体(8)和永磁体活塞(6)之间通过保持架(5)相连，电磁体控制电极杆(4)穿设于电磁体(8)和永磁体活塞(6)，电极刷(10)对称的分布在电磁体控制电极杆(4)的两边。
2.根据权利要求1所述的一种悬浮型主动悬架作动器，其特征在于：所述永磁体(7)、电磁体(8)均为环形状结构，永磁体(7)包括结构相同的第一永磁体(71)和第二永磁体(72)，第一永磁体(71)和第二永磁体(72)对称的分布在永磁体活塞(6)的两端；电磁体(8)包括结构相同的第一电磁体(81)和第二电磁体(82)，第一电磁体(81)和第二电磁体(82)对称地分布在永磁体活塞(6)的两端；活塞杆(1)依次穿过第一永磁体(71)和第一电磁体(81)与永磁体活塞(6)固连。
3.根据权利要求2所述的一种悬浮型主动悬架作动器，其特征在于：所述第一永磁体(71)的“N”极端靠近上封盖(2)，第一永磁体(71)的“S”极端与保持架(5)相连，第一永磁体(71)的“S”极端与电磁体(8)的“S”极端关于保持架(5)对称。
4.根据权利要求1所述的一种悬浮型主动悬架作动器，其特征在于：所述永磁体活塞(6)为具有磁性的圆柱体活塞，永磁体活塞(6)的“N”极端与活塞杆(1)相连。
5.根据权利要求1所述的一种悬浮型主动悬架作动器，其特征在于：所述保持架(5)为蝶式保持架，保持架(5)包括结构相同的第一保持架片(51)和第二保持架片(52)，第一保持架片(51)和第二保持架片(52)交叉相连，第一保持架片(51)上设有第一保持架片活塞孔(53)和第一保持架电极孔(54)，第一保持架电极孔(54)的数量为二且对称的分布在第一保持架片活塞孔(53)的两边，第一保持架片活塞孔(53)为椭圆形结构。
6.根据权利要求1所述的一种悬浮型主动悬架作动器，其特征在于：所述上封盖(2)为圆柱体结构，上封盖(2)上设有上封盖活塞孔(21)和上封盖电极孔(22)，上封盖电极孔(22)的数量为二且对称分布在上封盖活塞孔(21)的两边。
7.根据权利要求1所述的一种悬浮型主动悬架作动器，其特征在于：所述永磁体活塞(6)为圆柱体结构，活塞杆(1)的端部与永磁体活塞(6)端面的中心相连，活塞杆(1)的另一端为阶梯状且设有螺纹。
8.根据权利要求1所述的一种悬浮型主动悬架作动器，其特征在于：所述下封盖(9)包括下封盖主体(91)，下封盖主体上设有数量为二的下封盖电极孔(92)，下封盖电极孔(92)为通孔结构，电磁体控制电极杆(4)穿设于下封盖电极孔(92)与外部控制电路相连。
9.根据权利要求8所述的一种悬浮型主动悬架作动器，其特征在于：所述下封盖主体(91)上设有柱体结构的吊环装置(93)，吊环装置(93)的截面为环形状。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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