CN111963611B - 一种能够自适应调节减振效果的汽车 - Google Patents

一种能够自适应调节减振效果的汽车 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种能够自适应调节减振效果的汽车，属于汽车技术领域。包括车架、四个车轮和连接在车架和每个车轮之间的减振器，减振器包括阻尼缸和套设在阻尼缸外的减振弹簧，减振弹簧为内部具有阻尼孔的中空弹簧，阻尼孔内穿设若干第一导线，各第一导线并联后连接一第二导线，储液腔的上端滑动连接有一调压活塞，上安装座上固定设置有一位于调压活塞上方的衔铁块，第二导线同向缠绕在衔铁块上，调压活塞内埋设有磁极方向与衔铁块上第二导线通电后形成的电磁结构的磁极方向处于同一直线上的第一永磁条；永磁组包括周向均匀分布在缸体轴线之外的若干第二永磁条。本发明具有能够自适应调整汽车减振器的刚性等优点。

Description

一种能够自适应调节减振效果的汽车
技术领域
本发明属于汽车技术领域，涉及一种能够自适应调节减振效果的汽车。
背景技术
汽车(包括其它交通工具)悬挂/减振器的减振效果一般都是被格式化的，也就是说制成和安装后的减振效果是不可主动调节的，而实际上，针对不同的行车路况，理想状态下的减振效果的要求是不同的，如通过减速带等地面凸起障碍时，最理想的状态是：在接触障碍的初始阶段就使车轮相对车身迅速靠近，以补偿地面凸起造成的车轮突然上移造成的车身纵向抬高，当越过凸起障碍最高点之后，希望车轮相对车身迅速远离(即迅速增大车轮与车身的高度)，以使车身的纵向位移变化较小，从而提高减振效果和乘车的舒适性；当然，如果减振器的刚性较差，车身与车轮之间发生纵向位移的灵敏度较高(俗称悬挂过软)，在转弯、刹车、加速等工况下的舒适性和安全性会降低，在通过起伏较小的路面障碍时车身晃动明显，舒适性也会降低。进而，汽车的悬挂(减振器)需要根据路况的实际情况进行调整，才能够达到较为理想的状态。
现有技术中有通过被动控制用于导向和阻力的液压缸的液压大小来调整阻尼大小，从而改变车辆的减振模式，但是这种方式要么不能够根据路况主动进行适应性调整，要么需要复杂的监测和控制系统，结构复杂、成本高。
现有的减振器还存在阻尼缸高温等影响实际阻力效果、影响阻尼缸使用寿命的散热问题。
由于车辆的悬挂系统所处环境恶劣、离地高度较低、因涉水和泥石造成的物理破坏较频繁，在悬挂的各部位设置和安装电子器件的可靠性、安全性都较低，不利于部件的布局，这也是悬挂系统难于实现智能控制的原因之一。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种能够自适应调节减振效果的汽车，本发明所要解决的技术问题是如何优化汽车的越障碍缓冲效果。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种能够自适应调节减振效果的汽车，其特征在于，包括车架、四个车轮和连接在车架和每个车轮之间的减振器，所述减振器包括阻尼缸、套设在阻尼缸外的减振弹簧、连接在减振弹簧上端的上安装座和连接在减振弹簧下端的下安装座，所述上安装座与车架相连，所述下安装架与车轮相连；
所述阻尼缸包括缸体和导杆，所述缸体的上端与上安装座固定相连，所述导杆的下端与下安装座固定相连，所述缸体上开设有下端开口的导向孔，所述导向孔位于缸体的下半段，所述缸体的上半段内开设有与导向孔相通的、直径大于导向孔的储液腔，所述导杆的上端插设在导向孔内，所述导杆上开设有一个连通导向孔的通液孔，所述减振弹簧为内部具有阻尼孔的中空弹簧，所述阻尼孔的上端连通所述储液腔，所述阻尼孔的下端连通所述通液孔；
所述阻尼孔内穿设有一线束，所述线束包括若干第一导线，各所述第一导线并联后连接一第二导线，所述储液腔的上端滑动连接有一调压活塞，所述调压活塞的下端与储液腔内壁之间连接有一预紧弹簧，所述上安装座上固定设置有一位于调压活塞上方的衔铁块，所述第二导线同向缠绕在衔铁块上，所述调压活塞内埋设有磁极方向与衔铁块上第二导线通电后形成的电磁结构的磁极方向处于同一直线上的第一永磁条；
所述缸体上纵向设置有若干永磁组，所述永磁组包括周向均匀分布在缸体轴线之外的若干第二永磁条，所述第二永磁条的磁极方向与缸体的径线平行；
所述减振弹簧内的第一导线向上切割第二永磁条时，第二导线和衔铁块形成与第一永磁条相吸的电磁结构；所述减振弹簧内的第一导线向下切割第二永磁条时，第二导线和衔铁块形成与第一永磁条相斥的电磁结构。
进一步的，所述第二永磁条分布在导向孔外侧的缸体上。
进一步的，各第二永磁条之间、第二永磁条与缸体外壁之间均通过填充固化的陶瓷材料或树脂材料相连。
下安装架与连接在车轮上的叉臂相连，由于本减振器的外廓结构并未超出现有技术中连接方式的范围，其连接方式与现有的连接方式相同。
不同之处在于：
第一：减振弹簧在上端所处位置不变的情况下发生压缩时，减振弹簧内的各第一导线切割第二永磁条、并在第一导线内形成电流，该电流叠加后实时通过第二导线，使第二导线和衔铁块组成的电磁结构能够吸附第一永磁条，拉伸预紧弹簧的同时，使调压活塞上移，储液腔内形成压力相对减小，驱使导杆与缸体之间被压缩的阻力减小，从而使减振弹簧被压缩所需的外力减小，减振弹簧的下端能够以较快速度向上端靠近；减振弹簧在上端所处位置不变的情况下发生拉伸或压缩后的恢复时，减振弹簧内的各第一导线切割第二永磁条、并在第一导线内形成与压缩时相反的电流，该电流叠加后实时通过第二导线，使第二导线和衔铁块组成的电磁结构能够排斥第一永磁条，压缩预紧弹簧的同时，使调压活塞下移，储液腔内形成压力相对增大，提供一定外力以驱使导杆与缸体互相远离，从而使减振弹簧的下端能够以较快速度向远离上端。
减振弹簧拉伸过程中，由于螺纹间距增大，对第二永磁条对应的磁场进行切割磁感线的第一导线的有效圈数减少，在第二导线内形成的电流相对较小，驱使减振弹簧拉伸的驱动力相对较小，减振弹簧压缩过程中，由于螺纹间距减小，对第二永磁条对应的磁场进行切割磁感线的第一导线的有效圈数增多，在第二导线内形成的电流相对较大，驱使储液腔形成负压的驱动力增大，这种方式可以使减振器缓慢复原、快速压缩；应用在车辆上时，越过凸起障碍较为柔和，越过凹陷路面障碍时刚性相对较大，因为车辆行驶过程中，凸起型的路面障碍对行车舒适性的影响更为突出，需要的缓冲灵敏度要求更高。
第二：储液腔、导线孔、通液孔和阻尼孔四者形成一液流循环结构，位于该液流循环结构内的液压油的流通路径延长的同时，液流通过位于缸体外侧的减振弹簧内的阻尼孔，大大增加了散热面积，且能够对第一导线进行浸泡、散热和保护，使整个减振器散热效果较好，液压油温度差异较大造成的减振效果发生变化的程度大大降低；减振弹簧呈螺旋状，液压油在呈螺旋状的阻尼孔内流通，由于路径崎岖，缓冲能力大部分在螺旋弹簧内以热量的形式被转换，而该部位散热效果较好，从而使吸能方式较现有方式发生转变，热量集中部位存在于减振弹簧上，有效的减少了缸体发热造成的漏油等不良现象，传统方式通过溢流孔的方式对液压油的流动形成阻力以实现缓冲和吸能，产生热量的部位非常集中，不利于部件的使用寿命和散热。
第三：第一导线、第二永磁条形成一磁生电的电磁结构，第二导线和第一永磁条形成一电生磁的电磁结构，利于应用场合的装配、安装和维护，尤其是应用在汽车上时，其安装方式与现有的方式相同，提高了它与现有汽车结构的匹配，提高了通用性，利于后期改装。两个电磁结构的协调配合，形成一个单独的、无需外接电源的调节结构，并能够实现减振器在发生压缩或拉伸的过程中实现灵敏度的调整。
具体应用场景：以汽车为例，在汽车越过减速带等上凸障碍时，由于车轮为在先接触障碍的部位，车架笨重且发生纵向位移存在延迟，可以在车轮刚开始接触上凸障碍时认为车身的纵向高度是不变化的，车轮接触上凸障碍瞬间上移，减振弹簧的下端相对上端发生上移，减振弹簧内的第一导线向上切割各第二永磁条，形成电流使衔铁块通磁，吸附第一永磁条，增大了储液腔容积，减小了储液腔内的压力，车轮上行阻力减小，车轮与车架之间以相对较小的压力可驱使减振弹簧被压缩，压缩的部分高度用于补偿车架，使车辆在越过上凸障碍时发生纵向上移的高度减小，进而缓冲效果更佳，乘坐人员感受到的冲击更小。
在汽车越过减速带等上凸障碍并开始下行时，由于车轮为在先失去承重，车架惯性较大且发生纵向位移存在延迟，可以在车轮刚开始脱离上凸障碍最高位置时认为车身的纵向高度是不变化的，车轮脱离上凸障碍瞬间下移，减振弹簧的下端相对上端发生下移，减振弹簧内的第一导线向下切割各第二永磁条，形成电流使衔铁块通磁，排斥第一永磁条，压缩储液腔容积，增大了储液腔内的压力，车轮下行驱动力增大，减振弹簧拉伸的部分高度用于补偿车架，使车辆在下行上凸障碍时发生纵向下移的高度减小，进而缓冲效果更佳，乘坐人员感受到的冲击更小。
在车辆通过低洼等凹陷路面障碍时，减振器实现优化缓冲效果的方式同上述方式原理相同，在此不予赘述。
这里列举应用场景时是以车架在车轮发生位移时车架保持不动的情况来说明的，这是为了更好的解释缓冲原理和调节缓冲力的过程，实际上车辆在行走过程中车轮与车身的相对运动是复合的、波动的，而受到冲击时的作用力也是相互的，但是这并不影响本减振器实现其功能，原因在于：当车架和车轮同步向减振弹簧的中部方向相互靠近或者同时相互远离时，由于第一导线切割第二永磁条形成的电流被部分抵消，能够在第二导线中形成的电流是较小的或者说微弱的，驱动调压活塞动作的驱动力也相对减弱，加之预紧弹簧的作用，使在第二导线内产生微弱电流对调压活塞的作用也是较小的，确保了车辆在平缓路面或较小障碍的路面行驶时，基本上不对减振弹簧的初始减振效果进行干预，避免主动干预造成的车架颠簸；另外，衔铁块对第一永磁条进行吸附或排斥时，由于两者之间存在初始间距，磁力作用相对较弱，不足以较大幅度的拉伸或压缩预紧弹簧，只有当减振弹簧发生急剧的形变时，第一导线才能够在切割各第二永磁条的情况下产生较大电流，以增大衔铁块对第一永磁条的吸附或排斥力，才能够对调压活塞进行控制，以干预阻尼效果；所以，本方案能够对急剧的、较大幅度的、可能显著的影响车架纵向高度的外部冲击力进行干预和优化缓冲。
为了实现衔铁块能够产生较大的、作用于第一永磁条的磁力，采用了增大电流的方式，一方面是通过多根第一导线并联，然后接入第一导线，使第一导线内的电流是个第一导线内电流之和，另一方面，增大第二导线在衔铁块上的缠绕圈数，以提高电生磁的强度。
各第二永磁条分布在减振弹簧初始状态下的中部，并略微靠近下安装座的位置，以使减振弹簧的下半段的动作能够快速的在第二导线中以电流的方式得到体现，也是减振弹簧有效形变圈所在的位置。
阻尼缸的缸体位于上安装座的一端，使第二导线、衔铁块、调压活塞等部件离地较高，第二导线在下安装座上的穿出线松弛的布置在阻尼缸外侧，可在上安装座和下安装座之间设置波纹管，用于对减振弹簧和其内的阻尼缸进行保护，第二导线的下安装座穿出线布置在波纹管上。
附图说明
图1是减振器沿缸体轴线所在平面为剖面下的剖视图。
图2是减振弹簧的平面结构示意图。
图3是减振器的平面结构示意图。
图4是图1中A-A方向的截面图。
图5是减振器的电路原理图。
图6是图1中局部B的放大图。
图中，1、阻尼缸；11、缸体；12、导杆；13、导向孔；14、储液腔；15、通液孔；2、减振弹簧；21、阻尼孔；31、上安装座；32、下安装座；41、第一导线；42、第二导线；43、调压活塞；44、预紧弹簧；45、衔铁块；46、第一永磁条；47、第二永磁条。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，包括车架、四个车轮和连接在车架和每个车轮之间的减振器，减振器包括阻尼缸1、套设在阻尼缸1外的减振弹簧2、连接在减振弹簧2上端的上安装座31和连接在减振弹簧2下端的下安装座32，上安装座31与车架相连，下安装架与车轮相连；
阻尼缸1包括缸体11和导杆12，缸体11的上端与上安装座31固定相连，导杆12的下端与下安装座32固定相连，缸体11上开设有下端开口的导向孔13，导向孔13位于缸体11的下半段，缸体11的上半段内开设有与导向孔13相通的、直径大于导向孔13的储液腔14，导杆12的上端插设在导向孔13内，导杆12上开设有一个连通导向孔13的通液孔15，减振弹簧2为内部具有阻尼孔21的中空弹簧，阻尼孔21的上端连通储液腔14，阻尼孔21的下端连通通液孔15；
阻尼孔21内穿设有一线束，线束包括若干第一导线41，各第一导线41并联后连接一第二导线42，储液腔14的上端滑动连接有一调压活塞43，调压活塞43的下端与储液腔14内壁之间连接有一预紧弹簧44，上安装座31上固定设置有一位于调压活塞43上方的衔铁块45，第二导线42同向缠绕在衔铁块45上，调压活塞43内埋设有磁极方向与衔铁块45上第二导线42通电后形成的电磁结构的磁极方向处于同一直线上的第一永磁条46；
缸体11上纵向设置有若干永磁组，永磁组包括周向均匀分布在缸体11轴线之外的若干第二永磁条47，第二永磁条47的磁极方向与缸体11的径线平行；
减振弹簧2内的第一导线41向上切割第二永磁条47时，第二导线42和衔铁块45形成与第一永磁条46相吸的电磁结构；减振弹簧2内的第一导线41向下切割第二永磁条47时，第二导线42和衔铁块45形成与第一永磁条46相斥的电磁结构。
进一步的，第二永磁条47分布在导向孔13外侧的缸体11上。
进一步的，各第二永磁条47之间、第二永磁条47与缸体11外壁之间均通过填充固化的陶瓷材料或树脂材料相连。
下安装架与连接在车轮上的叉臂相连，由于本减振器的外廓结构并未超出现有技术中连接方式的范围，其连接方式与现有的连接方式相同。
具体应用场景：以汽车为例，在汽车越过减速带等上凸障碍时，由于车轮为在先接触障碍的部位，车架笨重且发生纵向位移存在延迟，可以在车轮刚开始接触上凸障碍时认为车身的纵向高度是不变化的，车轮接触上凸障碍瞬间上移，减振弹簧2的下端相对上端发生上移，减振弹簧2内的第一导线41向上切割各第二永磁条47，形成电流使衔铁块45通磁，吸附第一永磁条46，增大了储液腔14容积，减小了储液腔14内的压力，车轮上行阻力减小，车轮与车架之间以相对较小的压力可驱使减振弹簧2被压缩，压缩的部分高度用于补偿车架，使车辆在越过上凸障碍时发生纵向上移的高度减小，进而缓冲效果更佳，乘坐人员感受到的冲击更小。
在汽车越过减速带等上凸障碍并开始下行时，由于车轮为在先失去承重，车架惯性较大且发生纵向位移存在延迟，可以在车轮刚开始脱离上凸障碍最高位置时认为车身的纵向高度是不变化的，车轮脱离上凸障碍瞬间下移，减振弹簧2的下端相对上端发生下移，减振弹簧2内的第一导线41向下切割各第二永磁条47，形成电流使衔铁块45通磁，排斥第一永磁条46，压缩储液腔14容积，增大了储液腔14内的压力，车轮下行驱动力增大，减振弹簧2拉伸的部分高度用于补偿车架，使车辆在下行上凸障碍时发生纵向下移的高度减小，进而缓冲效果更佳，乘坐人员感受到的冲击更小。
在车辆通过低洼等凹陷路面障碍时，减振器实现优化缓冲效果的方式同上述方式原理相同，在此不予赘述。
这里列举应用场景时是以车架在车轮发生位移时车架保持不动的情况来说明的，这是为了更好的解释缓冲原理和调节缓冲力的过程，实际上车辆在行走过程中车轮与车身的相对运动是复合的、波动的，而受到冲击时的作用力也是相互的，但是这并不影响本减振器实现其功能，原因在于：当车架和车轮同步向减振弹簧2的中部方向相互靠近或者同时相互远离时，由于第一导线41切割第二永磁条47形成的电流被部分抵消，能够在第二导线42中形成的电流是较小的或者说微弱的，驱动调压活塞43动作的驱动力也相对减弱，加之预紧弹簧44的作用，使在第二导线42内产生微弱电流对调压活塞43的作用也是较小的，确保了车辆在平缓路面或较小障碍的路面行驶时，基本上不对减振弹簧2的初始减振效果进行干预，避免主动干预造成的车架颠簸；另外，衔铁块45对第一永磁条46进行吸附或排斥时，由于两者之间存在初始间距，磁力作用相对较弱，不足以较大幅度的拉伸或压缩预紧弹簧44，只有当减振弹簧2发生急剧的形变时，第一导线41才能够在切割各第二永磁条47的情况下产生较大电流，以增大衔铁块45对第一永磁条46的吸附或排斥力，才能够对调压活塞43进行控制，以干预阻尼效果；所以，本方案能够对急剧的、较大幅度的、可能显著的影响车架纵向高度的外部冲击力进行干预和优化缓冲。
为了实现衔铁块45能够产生较大的、作用于第一永磁条46的磁力，采用了增大电流的方式，一方面是通过多根第一导线41并联，然后接入第一导线41，使第一导线41内的电流是个第一导线41内电流之和，另一方面，增大第二导线42在衔铁块45上的缠绕圈数，以提高电生磁的强度。
各第二永磁条47分布在减振弹簧2初始状态下的中部，并略微靠近下安装座32的位置，以使减振弹簧2的下半段的动作能够快速的在第二导线42中以电流的方式得到体现，也是减振弹簧2有效形变圈所在的位置。
阻尼缸1的缸体11位于上安装座31的一端，使第二导线42、衔铁块45、调压活塞43等部件离地较高，第二导线42在下安装座32上的穿出线松弛的布置在阻尼缸1外侧，可在上安装座31和下安装座32之间设置波纹管，用于对减振弹簧2和其内的阻尼缸1进行保护，第二导线42的下安装座32穿出线布置在波纹管上。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (3)

1.一种能够自适应调节减振效果的汽车，其特征在于，包括车架、四个车轮和连接在车架和每个车轮之间的减振器，所述减振器包括阻尼缸(1)、套设在阻尼缸(1)外的减振弹簧(2)、连接在减振弹簧(2)上端的上安装座(31)和连接在减振弹簧(2)下端的下安装座(32)，所述上安装座(31)与车架相连，所述下安装座 与车轮相连；
所述阻尼缸(1)包括缸体(11)和导杆(12)，所述缸体(11)的上端与上安装座(31)固定相连，所述导杆(12)的下端与下安装座(32)固定相连，所述缸体(11)上开设有下端开口的导向孔(13)，所述导向孔(13)位于缸体(11)的下半段，所述缸体(11)的上半段内开设有与导向孔(13)相通的、直径大于导向孔(13)的储液腔(14)，所述导杆(12)的上端插设在导向孔(13)内，所述导杆(12)上开设有一个连通导向孔(13)的通液孔(15)，所述减振弹簧(2)为内部具有阻尼孔(21)的中空弹簧，所述阻尼孔(21)的上端连通所述储液腔(14)，所述阻尼孔(21)的下端连通所述通液孔(15)；
所述阻尼孔(21)内穿设有一线束，所述线束包括若干第一导线(41)，各所述第一导线(41)并联后连接一第二导线(42)，所述储液腔(14)的上端滑动连接有一调压活塞(43)，所述调压活塞(43)的下端与储液腔(14)内壁之间连接有一预紧弹簧(44)，所述上安装座(31)上固定设置有一位于调压活塞(43)上方的衔铁块(45)，所述第二导线(42)同向缠绕在衔铁块(45)上，所述调压活塞(43)内埋设有磁极方向与衔铁块(45)上第二导线(42)通电后形成的电磁结构的磁极方向处于同一直线上的第一永磁条(46)；
所述缸体(11)上纵向设置有若干永磁组，所述永磁组包括周向均匀分布在缸体(11)轴线之外的若干第二永磁条(47)，所述第二永磁条(47)的磁极方向与缸体(11)的径线平行；
所述减振弹簧(2)内的第一导线(41)向上切割第二永磁条(47)时，第二导线(42)和衔铁块(45)形成与第一永磁条(46)相吸的电磁结构；所述减振弹簧(2)内的第一导线(41)向下切割第二永磁条(47)时，第二导线(42)和衔铁块(45)形成与第一永磁条(46)相斥的电磁结构。
2.根据权利要求1所述一种能够自适应调节减振效果的汽车，其特征在于，所述第二永磁条(47)分布在导向孔(13)外侧的缸体(11)上。
3.根据权利要求1或2所述一种能够自适应调节减振效果的汽车，其特征在于，各第二永磁条(47)之间、第二永磁条(47)与缸体(11)外壁之间均通过填充固化的陶瓷材料或树脂材料相连。
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