CN109681568B - 一种四臂电磁变阻尼的液压悬挂装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种四臂电磁变阻尼的液压悬挂装置及其使用方法，包括四个电磁变阻尼液压缸、连通装置、安装座、车轮，四个电磁变阻尼液压缸通过安装座固定，与车轮连接为一体；所述电磁变阻尼液压缸由吊耳、液压软管、导向套、螺线圈、磁流变液、端盖、缸筒、活塞、活塞杆、线圈电极构成；液压缸两端分别吊耳，液压缸的缸筒两侧分别设有端盖，缸筒内部设有活塞杆和磁流变液，活塞杆为中空结构，一端连接液压软管，另一端连接活塞，与磁流变液相通；活塞杆外侧设有螺线圈，螺线圈与线圈电极连通；磁流变液位于活塞、缸筒和第二端盖围成的腔体内。本发明解决了电动车轮及其悬挂装置在受到凸凹不平路面作用下四臂液压悬挂装置的不平衡问题。

Description

一种四臂电磁变阻尼的液压悬挂装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种四臂电磁变阻尼的液压悬挂装置，属于液压悬挂领域。

背景技术

车辆悬挂作为车身与车轮之间连接的传力机件，对车辆的安全性、舒适性、稳定性以及车轮与地面的附着性能都有着很大的影响，是保证车辆安全行驶的重要部件。

车辆的悬挂系统大体分为三类：一类是螺旋弹簧悬挂系统，一类是扭杆弹簧悬挂系统，再一类就是油气弹簧悬挂系统。

液气弹簧悬挂系统最大特点是悬挂特性为“非线性”的。所谓“非线性”是指弹性元件变形越大时，吸收的冲击能量就越大，呈非线性增加，这样就可以使坦克保持较高的平均行驶速度。但其价格昂贵，结构复杂，中弹后及其容易损坏。扭杆加液力减振器的悬挂系统结构简单，所占空间较小，但远远达不到液气弹簧悬挂的效果。

现有一种电磁悬挂，电磁悬挂是利用电磁反应的一种新型独立悬挂系统，它可以针对路面情况，在1毫秒时间内作出反应，抑制振动，保持车身稳定。常用的原理是采用液体通过一个小孔从一个缸体挤压到另一个缸体，通过电磁改变磁流变的阻尼实现磁流变减震器，显然这是被动悬挂。

本发明针对的是液压主动悬挂，以适应路面的凸凹变化；同时四臂液压缸连通，被动适应能够快速响应路面的变化，主被动复合是悬挂的良好方案。互相连通的四臂液压缸在电动车轮受到凸凹不平路面而发生扰动的情况下，四臂液压缸的活塞杆必然有的伸长、有的缩短，以适应路面的变化，同时四臂液压缸的活塞杆伸长或者缩短，导致液压悬挂的上支撑点与电动车轮的地面作用点不在一条直线上，电动车轮有了随动效果，这种不平衡是有利的，但是这种不平衡导致了不稳定，需要控制；为了控制四臂液压悬挂装置的不平衡问题，提出了一种四臂电磁变阻尼的液压悬挂装置及其使用方法。

发明内容

本发明旨在提供一种四臂电磁变阻尼的液压悬挂装置，与现有电磁变阻尼悬挂有所不同。

本发明提供了一种四臂电磁变阻尼的液压悬挂装置，包括四个电磁变阻尼液压缸、连通装置、安装座、车轮，四个电磁变阻尼液压缸通过安装座固定，

安装座主体为一个圆盘，圆盘的厚度为2cm，圆形大小具体为满足液压缸安装的大小，安装座下方有四个沿圆周方向均匀分布的吊耳装置用于和液压缸的吊耳装置铰接，同时安装座有四个均匀分布的螺纹通孔用于和车体连接；

安装座底部设有测距仪，测距仪上包含有摄像头，用于获取路面状况；

所述电磁变阻尼液压缸由吊耳、液压软管、导向套、螺线圈、磁流变液、端盖、缸筒、活塞、活塞杆、线圈电极构成；液压缸两端分别设有第一吊耳和第二吊耳，液压缸的缸筒两侧分别设有第一端盖和第二端盖，缸筒内部设有活塞杆和磁流变液，活塞杆为中空结构，一端连接液压软管（是为了通入或导出磁流变液），另一端连接活塞，与磁流变液相通；活塞杆外侧设有螺线圈，螺线圈与线圈电极连通；螺线圈与第一端盖平齐，螺线圈外侧靠近第一端盖处设有导向套；磁流变液位于活塞、缸筒和第二端盖围成的腔体内；四个液压缸的液压腔室装有拉线位移传感器，用于测量四臂液压活塞杆的伸长与缩短，

四个电磁变阻尼液压缸的上方与安装座的球铰连接，液压缸下方通过活塞杆底部的吊耳与轴承座球铰连接，四个液压缸之间采用连通装置连接，所述连通装置由带五通接口的小型存储器与电磁阀组成，四个液压缸内的液压油通过活塞杆下方的液压软管引出并分别连接到五通的四连接口上，四根液压软管分别连接在小型存储器的四个接口上，小型存储器的竖直方向接口用于连接总液压；液压软管连接到总液压，通过电磁阀控制液压油的通断；

车轮位于轴承座的底部，与轴承座固连；轴承座上设有陀螺仪，陀螺仪用于检测瞬时水平方向的倾斜变化。

上述装置中，第一吊耳与活塞杆固定连接，第二吊耳固定在第二端盖上；用于液压悬挂与其他零部件的连接。

上述装置中，活塞与缸筒内壁之间设有密封圈。

上述装置中，缸筒两端分别与第一端盖、第二端盖垂直固定连接。

本发明中，导向套与第一端盖固定连接，以实现活塞杆的直线运动；螺线圈套在活塞杆周围与活塞杆固连，以实现磁场变化，使磁流变液阻尼改变；密封圈与活塞固定连接，为防止磁流变液由高压腔向低压腔泄漏；活塞和密封圈固连，与第二端盖平行安装，位于整个缸体的正中间；活塞杆与活塞垂直固连，与缸筒平行。

本发明提供的电磁变阻尼的液压悬挂与普通液压缸体不同：

普通液压缸的工作原理就是液体内部压强处处相等。利用油泵产生一定内部压力的液态油，通过液压管路传送到液压执行元件，比如液压油缸，高压油作用在活塞上，使得活塞两端压力不平衡，于是活塞运动做功。液压系统就是传送压强的装置，液压油是压强传送的载体，具有一定压强的液体作用在一定大小的面积而产生作用力，该作用力驱动零件运动。

本发明中，通过线圈电极给螺线圈通电，使位于活塞杆中的磁流变液中金属粒子变化排列位置，使磁流变液变得粘稠，致使阻尼增加，通过精确控制电流大小，可以精确的控制阻尼，实现减振效果。

本发明中，四个电磁变阻尼的液压悬挂互相连通，连接为一个整体，并与电动车轮一起构成轮腿，用于支撑移动平台。它包含一个安装座、四臂电磁变阻尼液压缸、四臂连通装置、轴承座、车轮，四臂电磁变阻尼液压缸与球铰连接，这样可以承受一定的侧向力，而且极大地增强了该装置的载重能力。安装座结构具体为：圆盘厚度约有2cm，圆形大小具体为满足液压缸安装的大小，安装座下方有四个沿圆周方向均匀分布的吊耳装置用于和液压缸的吊耳装置球铰连接，同时安装座有四个均匀分布的螺纹通孔用于和车体连接，安装座的下方同时装有测距仪-摄像头，用于获取路面状况。四个电磁变阻尼液压缸之间上方与安装座球铰连接，下方与轴承座球铰连接，四个液压缸体上装有位移传感器，用于测量四臂液压活塞杆的伸长与缩短，四个液压缸之间采用连通装置连接，即为四根液压软管连接在一个有连通装置-五通接口的小型存储器，五通接口最上方接口通过电磁阀连接液压软管与总液压相连；车轮位于该装置的底部，与轴承座固连；轴承座上装有陀螺仪检测瞬时水平方向的倾斜变化。该装置适用于车辆的悬挂和多轮移动平台的悬挂。该装置采用四臂连通电磁液压悬挂，响应速度快，使车辆的安全性、舒适性大大提高。

本发明提供了上述四臂电磁变阻尼的液压悬挂装置的使用方法，包括以下步骤：

首先打开五通连接器上的每个电磁阀，通过装在车体下方安装座底部的测距仪准确获得路面的起伏程度，正常平坦路面上会控制电流大小使得磁流变液体阻尼系数为可以承受车体重力的值，如果检测到某一车轮前方为起伏路面，控制电流使得该车轮上方悬挂装置磁流变阻尼系数降到最低，此时悬挂装置跟随路面起伏程度被动复合，车身保持平稳，达到减震效果。

在高速行驶中轮腿必然有被撞歪的情况，为了防止撞击后偏移角度过大，通过液压悬挂装置下方轴承座上的陀螺仪检测瞬时水平方向的倾斜变化，从而控制线圈的电流，对伸长的液压缸上线圈的电流增大、对缩短的液压缸上线圈的电流减小，通过改变磁流变液体的阻尼系数实现四臂液压活塞杆的平衡。

也可以通过位移传感器来测量四臂液压活塞杆的伸长与缩短，来控制线圈的电流的信息输入。

本发明的有益效果：

（1）解决了电动车轮及其悬挂装置在受到凸凹不平路面作用下四臂液压悬挂装置的不平衡问题；

（2）提高了电动车轮及其悬挂装置在受到凸凹不平路面作用下的侧向受力问题。

附图说明

图1为单个电磁变阻尼液压缸的示意图。

图2为四臂电磁变阻尼的液压悬挂装置的三维示意图。

图3为四臂电磁变阻尼的液压悬挂装置的主视图。

图4为四臂连通装置-五通接口示意图。

图中：1-第一吊耳，2-液压软管，3-导向套，4-螺线圈，5-密封圈，6-磁流变液，7-第二端盖，8-第二吊耳，9-缸筒，10-活塞，11-活塞杆，12-第一端盖，13-线圈电极，14-车轮，15-连通装置，16-电磁变阻尼液压缸，17-测距仪，18-安装座，19-位移传感器，20-陀螺仪，21-轴承座，22-电磁阀。

具体实施方式

下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。

实施例1：

如图1~3所示，一种四臂电磁变阻尼的液压悬挂装置，包括四个电磁变阻尼液压缸、连通装置、安装座、车轮，四个电磁变阻尼液压缸通过安装座固定，

安装座18主体为一个圆盘，圆盘的厚度为2cm，圆形大小具体为满足液压缸安装的大小，安装座下方有四个沿圆周方向均匀分布的吊耳装置用于和液压缸的吊耳装置铰接，同时安装座有四个均匀分布的螺纹通孔用于和车体连接；

安装座18底部设有测距仪17，测距仪17上包含有摄像头，用于获取路面状况；

所述电磁变阻尼液压缸由吊耳、液压软管2、导向套3、螺线圈4、磁流变液6、端盖、缸筒9、活塞10、活塞杆11、线圈电极13构成；液压缸两端分别设有第一吊耳1和第二吊耳8，液压缸的缸筒9两侧分别设有第一端盖12和第二端盖7，缸筒9内部设有活塞杆11和磁流变液6，活塞杆11为中空结构，一端连接液压软管2（是为了通入或导出磁流变液），另一端连接活塞10，与磁流变液6相通；活塞杆11外侧设有螺线圈4，螺线圈4与线圈电极13连通；螺线圈4与第一端盖12平齐，螺线圈4外侧靠近第一端盖12处设有导向套3；磁流变液6位于活塞10、缸筒9和第二端盖7围成的腔体内；四个液压缸的液压腔室装有拉线位移传感器19，用于测量四臂液压活塞杆的伸长与缩短；

四个电磁变阻尼液压缸的上方与安装座18的球铰连接，液压缸下方通过活塞杆底部的吊耳与轴承座球铰连接，四个液压缸之间采用连通装置15连接，所述连通装置15由带五通接口的小型存储器与电磁阀22组成，四个液压缸内的液压油通过活塞杆11下方的液压软管2引出并分别连接到五通的四连接口上，四根液压软管分别连接在小型存储器的四个接口上，小型存储器的竖直方向接口用于连接总液压；液压软管2连接到总液压油藏中间，通过电磁阀22控制液压油的通断；

车轮14位于轴承座21的底部，与轴承座21固连；轴承座21上设有陀螺仪20。

上述装置中，第一吊耳1与活塞杆11固定连接，第二吊耳8固定在第二端盖7上；用于液压悬挂与其他零部件的连接。

上述装置中，活塞10与缸筒9内壁之间设有密封圈5。

上述装置中，缸筒9两端分别与第一端盖12、第二端盖7垂直固定连接。

本发明中，导向套3与第一端盖12固定连接，以实现活塞杆的直线运动；螺线圈4套在活塞杆11周围与活塞杆11固连，以实现磁场变化，使磁流变液阻尼改变；密封圈5与活塞10固定连接，为防止磁流变液6由高压腔向低压腔泄漏；活塞10与活塞杆11和密封圈5固连，与第二端盖7平行安装，位于整个缸体的正中间；活塞杆11与活塞10垂直固连，与缸筒9平行。

本发明提供的电磁变阻尼的液压悬挂与普通液压缸体不同：

普通液压缸的工作原理就是液体内部压强处处相等。利用油泵产生一定内部压力的液态油，通过液压管路传送到液压执行元件，比如液压油缸，高压油作用在活塞上，使得活塞两端压力不平衡，于是活塞运动做功。液压系统就是传送压强的装置，液压油是压强传送的载体，具有一定压强的液体作用在一定大小的面积而产生作用力，该作用力驱动零件运动。

本发明中，通过线圈电极给螺线圈通电，使位于活塞杆中的磁流变液中金属粒子变化排列位置，使磁流变液变得粘稠，致使阻尼增加，通过精确控制电流大小，可以精确的控制阻尼，实现减振效果。

本发明中，四个电磁变阻尼的液压悬挂互相连通，连接为一个整体，并与电动车轮一起构成轮腿，用于支撑移动平台。它包含一个安装座、四臂电磁变阻尼液压缸、四臂连通装置、轴承座、车轮，四臂电磁变阻尼液压缸与球铰连接，这样可以承受一定的侧向力，而且极大地增强了该装置的载重能力。安装座结构具体为：圆盘厚度约有2cm，圆形大小具体为满足液压缸安装的大小，安装座下方有四个沿圆周方向均匀分布的吊耳装置用于和液压缸的吊耳装置球铰连接，同时安装座有四个均匀分布的螺纹通孔用于和车体连接。四个电磁变阻尼液压缸之间上方与安装座球铰连接，下方与轴承座球铰连接，四个液压缸之间采用连通装置连接，即为四根液压软管连接在一个有五通接口的小型存储器；车轮位于该装置的底部，与轴承座固连。

该装置适用于车辆的悬挂和多轮移动平台的悬挂。该装置采用四臂连通电磁液压悬挂，响应速度快，使车辆的安全性、舒适性大大提高；

本发明提供了上述四臂电磁变阻尼的液压悬挂装置的使用方法，包括以下步骤：

首先打开五通连接器上的每个电磁阀，通过装在车体下方安装座底部的测距仪准确获得路面的起伏程度，正常平坦路面上控制电流大小使得磁流变液体阻尼系数为可以承受车体重力的值，如果检测到某一车轮前方为起伏路面，控制电流使得该车轮上方悬挂装置磁流变阻尼系数降到最低，此时悬挂装置跟随路面起伏程度被动复合，车身保持平稳，达到减震效果。

在高速行驶中轮腿必然有被撞歪的情况，为了防止撞击后偏移角度过大，通过液压悬挂装置下方轴承座上的陀螺仪检测瞬时水平方向的倾斜变化从而控制线圈的电流，对伸长的液压缸上线圈的电流增大、对缩短的液压缸上线圈的电流减小，通过改变磁流变液体的阻尼系数实现四臂液压活塞杆的平衡。

也可以通过位移传感器来测量四臂液压活塞杆的伸长与缩短来控制线圈的电流的信息输入。

Claims (9)

1.一种四臂电磁变阻尼的液压悬挂装置，其特征在于：包括安装座、四个电磁变阻尼液压缸、连通装置、轴承座、车轮、测距仪、陀螺仪、位移传感器；

安装座主体为一个圆盘，圆盘的厚度为2cm，圆形大小具体为满足液压缸安装的大小，安装座下方有四个沿圆周方向均匀分布的吊耳装置用于和液压缸的吊耳装置铰接，同时安装座有四个均匀分布的螺纹通孔用于和车体连接；

安装座底部设有测距仪，测距仪上包含有摄像头，用于获取路面状况；

所述电磁变阻尼液压缸由吊耳、液压软管、导向套、螺线圈、磁流变液、端盖、缸筒、活塞、活塞杆、线圈电极构成；液压缸两端分别设有第一吊耳和第二吊耳，液压缸的缸筒两侧分别设有第一端盖和第二端盖，缸筒内部设有活塞杆和磁流变液，活塞杆为中空结构，一端连接液压软管，另一端连接活塞，与磁流变液相通；活塞杆外侧设有螺线圈，螺线圈与线圈电极连通；螺线圈与第一端盖平齐，螺线圈外侧靠近第一端盖处设有导向套；磁流变液位于活塞、缸筒和第二端盖围成的腔体内；四个液压缸的液压腔室装有拉线位移传感器，用于测量四臂液压活塞杆的伸长与缩短；

四个电磁变阻尼液压缸的上方与安装座的球铰连接，液压缸下方通过活塞杆底部的吊耳与轴承座球铰连接，四个液压缸之间采用连通装置连接，所述连通装置由带五通接口的小型存储器与电磁阀组成，四个液压缸内的液压油通过活塞杆下方的液压软管引出并分别连接到五通的四连接口上，四根液压软管分别连接在小型存储器的四个接口上，小型存储器的竖直方向接口用于连接总液压；液压软管连接到总液压，通过电磁阀控制液压油的通断；

车轮位于轴承座的底部，与轴承座固连；轴承座上设有陀螺仪。

2.根据权利要求1所述的四臂电磁变阻尼的液压悬挂装置，其特征在于：第一吊耳与活塞杆固定连接，第二吊耳固定在第二端盖上。

3.根据权利要求1所述的四臂电磁变阻尼的液压悬挂装置，其特征在于：活塞与缸筒内壁之间设有密封圈；密封圈与活塞固定连接，防止磁流变液由高压腔向低压腔泄漏。

4.根据权利要求1所述的四臂电磁变阻尼的液压悬挂装置，其特征在于：缸筒两端分别与第一端盖、第二端盖垂直固定连接；导向套与第一端盖固定连接，以实现活塞杆的直线运动。

5.根据权利要求1所述的四臂电磁变阻尼的液压悬挂装置，其特征在于：线圈电极给螺线圈通电，螺线圈套在活塞杆周围与活塞杆固连，使活塞杆中的磁流变液的金属粒子变化排列位置，引起阻尼的改变。

6.根据权利要求1所述的四臂电磁变阻尼的液压悬挂装置，其特征在于：活塞和密封圈固连，与第二端盖平行安装，位于整个缸体的正中间；活塞杆与活塞垂直固连，与缸筒平行。

7.一种根据 权利要求1~6任一项所述的四臂电磁变阻尼的液压悬挂装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

首先打开五通连接器上的每个电磁阀，通过装在车体下方安装座底部的测距仪准确获得路面的起伏程度，正常平坦路面上控制电流大小使得磁流变液体阻尼系数为能承受车体重力的值，检测到某一车轮前方为起伏路面时，控制电流使得该车轮上方悬挂装置磁流变阻尼系数降到最低，此时悬挂装置跟随路面起伏程度被动适应，车身保持平稳，达到减震效果。

8.根据权利要求7所述的四臂电磁变阻尼的液压悬挂装置的使用方法，其特征在于：在高速行驶中轮腿必然有被撞歪的情况，为了防止撞击后偏移角度过大，通过液压悬挂装置下方轴承座上的陀螺仪检测瞬时水平方向的倾斜变化从而控制线圈的电流，对伸长的液压缸上线圈的电流增大、对缩短的液压缸上线圈的电流减小，通过改变磁流变液体的阻尼系数实现四臂液压活塞杆的平衡。

9.根据权利要求7所述的四臂电磁变阻尼的液压悬挂装置的使用方法，其特征在于：通过位移传感器来测量四臂液压活塞杆的伸长与缩短，来控制线圈的电流的信息输入。

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