CN201575100U - 可控伸缩减振器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可控伸缩减振器，包括内层的工作缸、中间层的贮油缸、外层的外缸套、装在工作缸内将其分为上、下两个腔体的活塞、随活塞上下移动的活塞杆、位于工作缸顶/底端以连通或封闭工作缸与贮油缸的上/下电磁阀、位于上/下电磁阀与活塞之间的上/下单向阀、一端与贮油缸上端密封连接另一端与外缸套上端密封连接的减振弹簧，上/下单向阀通过开或关来连通或封闭贮油缸与工作缸上/下腔体；外缸套下端被端盖封闭，活塞杆伸出下电磁阀且与端盖固定连接以带动外缸套上下移动。本实用新型的可控伸缩减振器结构简单，成本低，且性能可靠，能够实现减振器自由伸缩、只伸不缩、只缩不伸、不可伸缩四种工作状态，满足乘坐舒适性和操纵稳定性两方面的要求。

Description

可控伸缩减振器

技术领域

本实用新型涉及减振器，更具体地说，涉及一种可控伸缩减振器。

背景技术

汽车已逐渐成为人们生活中的一部分，作为代步工具，人们希望汽车具有很好的舒适性，汽车悬架系统的优劣则担当着保障舒适性的重要角色。汽车悬架系统是连接车轮与车身的弹性结构，其主要部件为减振器。减振器起着缓冲、减振的作用，在汽车突然上、下运动或者急转、急停时其作用尤为明显。

而需要说明的是，汽车的舒适性与另一个汽车参数即操控性是本质上矛盾的：一方面，舒适性要求汽车在遇到突然上、下颠簸的情况下能够保持车身平稳，使车内的人体处于相对稳定的位置而不至于同样摇晃，这就要求减振器具有较小的刚度，从而使车轮迅速与路面接触，而车身滞后于车轮，其经过缓冲后逐渐移动；另一方面，操控性要求汽车在遇到急转、急停等突发情况时，车身能够同车轮一起迅速同步移动，而不至于反应滞后，因为反应滞后使车身继续按原来的方向前进而车轮已转向或停止，会造成车身翻转或者后部仰起的危险；在这种情况下，要求减振器具有很大的刚度，减振器能拉动车身随车轮一起迅速改变行车状态。显然，舒适性和操控性二者都是汽车驾驶和乘坐过程中必须同时保证的性能，因此，在不同情况下需要迅速实现舒适性和操控性的切换，也即减振器刚度小与刚度大的切换。

由此，传统的汽车被动悬架系统已不能满足人们的要求，应运而生的是半主动悬架系统和主动悬架系统。这两中悬架系统都能够根据不同的路面状况和汽车行驶状态自动调节，从而实现舒适性和操控性的切换。但主动悬架系统结构复杂，价格偏高，因此主要用于一些昂贵的车型，而中低档的汽车则主要选用半主动悬架系统。

半主动悬架的减振器以阻尼可调的类型为主，包括两类：一种是减振器里有节流阀，通过改变节流阀的通流面积来改变阻尼，但是节流阀结构复杂，制造成本较高；另一种是采用电流变液体，利用电流变液体再外加电场作用下其剪切强度、粘度系数等发生显著变化的特点，根据不同情况改变变流来改变减振器阻尼，但这类减振器同样存在结构复杂、成本高、能耗大、难于应用普通车型的缺点。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述阻尼减振器成本高、结构复杂的缺陷，提供一种结构简单、成本低、可实现舒适性和操控性迅速切换的可控伸缩减振器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种可控伸缩减振器，其特征在于，包括内层的工作缸、中间层的围住所述工作缸的贮油缸、外层的将所述贮油缸包围在内的外缸套、装在所述工作缸内将工作缸内部分为两个互不相通的上/下腔体的活塞、装在活塞上随其上下移动的活塞杆、分别位于所述工作缸顶/底端以通过通电或断电来连通或封闭所述工作缸与贮油缸的上/下电磁阀、分别位于上/下电磁阀与活塞之间的上/下单向阀、一端与所述贮油缸上端密封连接另一端与所述外缸套上端密封连接的减振弹簧，所述上/下单向阀通过开或关来连通或封闭所述贮油缸与工作缸的上/下腔体；所述上/下电磁阀采用先导式电磁阀；所述外缸套下端被端盖封闭，所述活塞杆伸出下电磁阀且与所述端盖固定连接以带动所述外缸套上下移动。

在本实用新型所述的可控伸缩减振器中，所述活塞与所述工作缸间隙配合，其圆柱侧面上依次开有两个环形槽，在所述环形槽上分别装有一个O型密封圈密封活塞与工作缸内壁之间的径向间隙。

在本实用新型所述的可控伸缩减振器中，所述活塞上、下端面各安装有一个便于定位的垫片，且上垫片用自锁螺母与所述活塞固定，下垫片的下方还安装有缓冲垫。

在本实用新型所述的可控伸缩减振器中，所述上/下单向阀包括密封垫座、密封垫和弹簧，所述密封垫座包括圆筒部分和位于圆筒前端的法兰圈，所述密封垫套在圆筒部分上且与法兰圈之间被弹簧隔开。

在本实用新型所述的可控伸缩减振器中，所述上/下单向阀还包括端阀，所述端阀装在上/下单向阀与相应的上/下电磁阀之间，且其上设有连通所述工作缸与贮油缸的油孔，所述油孔一端位于所述贮油缸内，一端位于工作缸内且被所述密封垫封闭。

在本实用新型所述的可控伸缩减振器中，所述上/下电磁阀包括电磁阀体、线圈、线圈骨架、导磁柱、电磁阀密封垫，所述电磁阀密封垫盖在所述电磁阀体的外侧端面上，所述电磁阀体内装有导磁柱，所述导磁柱上的线圈骨架上缠绕有所述线圈。

在本实用新型所述的可控伸缩减振器中，所述电磁阀密封垫与电磁阀体之间装有弹簧，弹簧将所述电磁阀密封垫与电磁阀阀体外侧端面之间隔开。

在本实用新型所述的可控伸缩减振器中，所述电磁阀体上开设有上下贯通的通孔，且所述通孔上端与所述贮油缸连通，下端与所述工作缸连通。

在本实用新型所述的可控伸缩减振器中，所述贮油缸上端有与所述贮油缸连通的气室，所述气室为由转接环和上端盖二者所密封的空腔，且所述转接环装配在所述贮油缸上端圆周外表面上，所述上端盖盖在所述转接环上端并通过紧固螺圈与转接环密封连接。

在本实用新型所述的可控伸缩减振器中，所述转接环的下端与外接环的上端密封连接，所述外接环的下端与减振弹簧连接，依次相连接的所述转接环、外接环、减振弹簧、外缸套、端盖和贮油缸之间围成的空腔为密闭空腔，内部为空气。

实施本实用新型的可控伸缩减振器，具有以下有益效果：本实用新型的可控伸缩减振器结构简单且性能可靠，其工作缸、贮油缸、活塞等均可采用标准件，可大大降低成本，采用减振弹簧和电磁阀来驱动活塞运动，能够达到现有的节流孔径调节的阻尼减振器和电/磁流变减振液的阻尼减振器的减振效果。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型可控伸缩减振器优选实施例的结构示意图；

图2是图1所示优选实施例的活塞结构示意图；

图3是图1所示优选实施例的电磁阀结构示意图。

各附图中的标号对应名称如下：

10工作缸，20贮油缸，21转接环，22外接环，23上端盖，24紧固镙圈，30外缸套，40上单向阀，50下单向阀，41密封垫座，42密封垫，43弹簧，44端阀，440油孔，60上电磁阀，70下电磁阀，61电磁阀体，62线圈，63线圈骨架，64导磁柱，65电磁阀密封垫，80活塞，81O型圈，82垫片，83缓冲垫，90活塞杆，100减振弹簧，200端盖。

具体实施方式

如图1所示的本实用新型优选实施例的可控伸缩减振器，包括工作缸10、贮油缸20、外缸套30、上单向阀40、下单向阀50、上电磁阀60、下电磁阀70、活塞80、活塞杆90、减振弹簧100等。

其中，结合图1、图2可知，活塞80采用实体结构，其上不设阻尼孔，装在工作缸10内从而将工作缸10分为上/下腔体两个部分。如图2所示，活塞80与工作缸10间隙配合，其上有两个O型密封圈81进行密封，保证工作缸内活塞80以上和以下两腔室之间的密封，也就是说，工作缸10上、下两腔室通过活塞80隔绝而无液体流动。活塞80上、下安装有便于定位的垫片82，且上垫片82用自锁螺母固定，下垫片82下方还安装有缓冲垫83。

结合图1、图3可知，分别安装在工作缸10顶端和底端的上单向阀40和下单向阀50均由端阀44、弹簧43、密封垫42和密封垫座41组成，所述密封垫座41包括圆筒部分和位于圆筒前端的法兰圈，密封垫42套在圆筒部分上且与法兰圈之间有一定距离，弹簧43位于密封垫42和法兰圈之间。圆筒部分的末端套在端阀44上，且端阀44上开有连通贮油缸20与工作缸10的油孔440，且密封垫42可盖住该油孔440。

当工作缸10和贮油缸20的内外油压相等，弹簧43将密封垫42顶在端阀44上从而将油孔440盖住，使工作缸10与贮油缸20油路断开；当贮油缸20的油压大于工作缸10内的油压并克服弹簧43的推力时，贮油缸20的油进入油孔440并推开密封垫42进入到工作缸10内，这意味着，油只能单向流动。

上/下单向阀40/50外端均装有上/下电磁阀60/70，在本实施例中，上/下电磁阀60/70均采用先导式电磁阀，用于通过电流的控制来控制相应上/下单向阀40/50的通断，从而控制油的流向。

结合图1、图3可知，上电磁阀60包括电磁阀体61、线圈62、线圈骨架63、导磁柱64、端阀密封盖45和电磁阀密封垫65，其中，端阀44一端装在单向阀的密封垫座41末端上，端阀44的另一端面装有端阀密封垫45，且所述端阀密封垫45中间有通孔与单向阀的密封垫座41中间的套筒中空部分连通，则工作缸10内的油可流经密封垫座41，然后通过端阀密封垫45的通孔流入端阀密封垫45与其上端的导磁柱64之间的间隙通道内。

由于端阀密封垫45与其上的导磁柱64之间安装有弹簧，在弹簧的作用下，端阀密封垫45可压在端阀44上。此处的弹簧采用倔强系数较小的弹簧。当工作缸10和贮油缸20油压相等液油可自由流动时，内外油压相等，液油可经端阀密封垫45与端阀44之间流进流出；当端阀密封垫45下表面油压大于上表面，则工作缸10内液油可从端阀密封垫45下表面经油孔440进入贮油缸20；当上表面油压大于下表面时，则端阀密封垫45压紧端阀44。此处也可不需要此弹簧，根据油压范围选择合适重量和面积的端阀密封垫45也可达到具有此小刚度弹簧所达到的密封效果。

所述端阀密封垫45上端装有导磁柱64，且导磁柱64的圆周外表面上套有垫圈骨架63，线圈骨架63上缠绕着线圈62。线圈62外围装有圆筒形的电磁阀体61。如图3所示，电磁阀体61上开有上下贯通的通孔610，且通孔610的下端开口与端阀密封垫45和导磁柱64之间的间隙通道连通，则工作缸10内的油可经端阀密封垫45流入电磁阀体61的通孔610内。

电磁阀体61的上端面上装有电磁阀密封垫65，导磁柱64的中心有凹孔放置一个连接上电磁阀密封垫65和导磁柱64的弹簧。在弹簧的作用下，正常情况下弹簧将上电磁阀密封垫65顶起而与电磁阀体61的上端面之间保持一定距离，使得电磁阀体61的通孔610没有被封闭，则工作缸10内的油经通孔610而流出。

上电磁阀60上端有与贮油缸20顶端连通的气室，此气室为装配在贮油缸20顶端圆周上的转接环21和与转接环21上端通过紧固螺圈24密封连接的上端盖23二者所包围的空腔。电磁阀体61的通孔610没有封闭时，则直接与气室连通。要保证贮油缸20内的油压大于工作缸10，必须贮油缸20内液位高于工作缸10顶部，故气室的一部分容积装有油。由此可见，气室容积必须大于工作缸10容积变化最大量。

在正常工作时，导磁柱64上的线圈62内无电流，以减少发热量，提高上电磁阀60的工作寿命，此时，在弹簧的作用下，电磁阀密封垫65被弹开与电磁阀体61的上端面之间保持一定距离，则通孔610的上端没有被电磁阀密封垫65封住，电磁阀体61与工作缸10、贮油缸20均相通，端阀密封垫45上、下表面油压相当，液油可从端阀密封垫45与端阀44之间流过流出。所有区域油压相等，油可自由流动，此时电磁阀为通路状态。

当线圈62通电时，电磁阀密封垫65被吸到电磁阀体61的上端面上从而将其通孔610密封，经过电磁阀的油路断开，端阀密封垫45上表面压力增加而压紧在端阀44上。

若此时工作缸10内压强大于贮油缸20内压强，单向阀的密封垫42被压紧到端阀44上使得此单向阀的油路断开，且工作缸10内油压越大，密封垫压紧力越大，密封越好；若贮油缸20的油压大于工作缸10油压，则贮油缸20内的液油克服上单向阀40的弹簧43弹力做功，推开密封垫42而进入到工作缸10内，上单向阀40为通路。

由于通孔610的面积远小于电磁阀密封垫65的面积，因此只需使用较小的电磁力即可驱动电磁阀密封垫65工作，工作阻力小，动作灵敏度高，且在允许范围内，压强越大，密封效果越好。

下电磁阀70工作原理同上电磁阀60，由于下部有活塞杆90通过，故结构作相应调整，如图1所示。

活塞杆90穿过下电磁阀70的相应电磁阀密封垫65，伸出下电磁阀70之外，其末端与端盖200紧固连接，使得活塞杆90上下移动可带动端盖200同时移动。在贮油缸20外层还有一个外缸套30，贮油缸20和工作缸10均共圆心同轴地位于外缸套30之内。端盖200的边缘即与外缸套30底端卡扣连接，使活塞杆90的上下移动转化为外缸套30的上下移动。

外缸套30的顶端是与减振弹簧100的末端连接的。本优选实施例的减振弹簧100选用空气弹簧。由上文已知，贮油缸20的顶端装有形成气室的转接环21。转接环21下方与一个外接环22相接，外接环22与减振弹簧100的始端相接，则减振弹簧100、外缸套30、外接环22、端盖200与贮气缸20共同围成一个封闭空腔，所述空腔内只有空气。当活塞杆90带动外缸套30随车轮上下运动时，减振弹簧100的内部空腔容积也会随之变化，产生弹性形变，将配合工作缸10和贮油缸20一起达到减振效果。

本实施例中，减振弹簧100采用刚度较低的空气弹簧，以提高减振性能，增强舒适性。本实用新型的减振弹簧100也可采用其它各种汽车弹簧，如螺旋弹簧、钢板弹簧、扭杆弹簧、油气弹簧等。为了充分发挥减振器的优越性，本实用新型采用空气弹簧并配合充气泵、气室及电磁阀进一步提高汽车悬架的总体性能，可通过改变空气弹簧的充气压力方便地改变车身高度，还可以通过电磁阀切断空气弹簧的气室，改变空气弹簧的工作容积，从而改变空气弹簧的刚度，以适合汽车不同工况的需要。

本实用新型的液油，优选粘度较小的阻尼油，使油液通过电磁阀的阻尼较小，提高灵敏度和舒适性。

本实用新型的可控伸缩减振器通常与汽车实时状态监测系统配合使用，其上、下电磁阀60、70在实际应用中通常都与加速度传感器相连，当加速度传感器测量到车身有向上的加速度，则通过一定的电控装置使下电磁阀70通电；反之，当测量到向下的加速度，则上电磁阀60通电。通过如此改变电磁阀的工作状态以控制工作缸内阻尼油的流动方向，从而控制减振器的伸缩状态，达到减振的目的。在具体应用中：

1)当路面平整、无高低起伏时，电磁阀处于正常工作状态，上/下电磁阀60/70均为通路，工作缸10上/下腔内阻尼油可自由流动，活塞80不受力的作用，为自由状态。车身的重量由减振弹簧100承担。

2)当路面凸起、车轮向上加速运动时，活塞80向上运动，上电磁阀60断电，下电磁阀70通电；则工作缸10上端为通路，油液可经通孔610和端阀密封垫45与端阀44之间间隙自由进出；下电磁阀60封闭，下单向阀50单向通路，油液只能进入不能流出。由于油孔440相对于通孔610来说横截面要大得多，使液油可以顺畅地流进流出，则活塞80可以以很小的阻尼向上运动。也就是说，整个减振器的刚度小，车轮能迅速随活塞80反应向上运动，而车身仅受到向上的弹簧力和很小的阻尼力，因而能够基本维持稳定，从而减轻了路面凸起带来的振动。

3)当路面凹陷、车轮加速向下运动时，活塞80向下运动，上电磁阀60通电，下电磁阀70断电；工作缸10上端为断路，上单向阀40单向通路，油液只能进入不能流出。下电磁阀70为通路，油液可经下电磁阀70的通孔610和端阀密封垫45与端阀44之间间隙自由进出。同样，由于液油可以自由进出，使活塞80向下运动时所受的阻尼力很小。也就是说，车轮受到弹簧力和很小的阻尼力，能够迅速下降以支撑车身，从而减缓路面凹陷带来的车身振动。

4)当车辆需要进行转向，加速或制动等操控动作时，车轮无加速度，车身受到惯性力作用，此时上、下电磁阀60、70均通电，工作缸10上下腔均为断路，单向阀单向通路，油液均只能流入，不能流出。此时活塞80不能移动，减振器刚度大，不会压缩或拉伸，避免由于低刚度弹簧和低粘度阻尼油造成的操控性能下降，改善弯道通过能力，保证加速和减速时车辆的稳定性，从而确保车身高度不变及在加速和减速时车辆的稳定性。同时，由于通孔610面积小，所需的电磁力小，只需很小的电流控制即可迅速完成减振器由刚度小、弹性好到刚度大、下盘稳的转变，灵敏度高，能耗低，且性能可靠。

因此，本实用新型的电控减振器是一种可控伸缩的减振器，有2个单向电磁阀和2个向工作缸补充油液的辅助单向阀，通过接通和切断通向2个单向电磁阀的电流，可以获得4种极端工作状态：1、自由伸缩；2、只伸不缩；3、只缩不伸；4、不可伸缩。

另外，本实用新型的电控减振器简单可靠，成本低，并且其电控系统只需加速度和车身高度两种传感器就可以决定电控减振器的伸缩状态，保证在获得良好操纵稳定性的同时也能获得很好的乘坐舒适性。其中活塞杆，贮油缸，工作缸，导向套，油封等部件等同于通用减振器，便于规模化生产，降低成本。其外形结构尺寸应与现有的阻尼减振器相当，这样也简化了系统的设计和方便安装。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (10)

1.一种可控伸缩减振器，其特征在于，包括内层的工作缸(10)、中间层的围住所述工作缸(10)的贮油缸(20)、外层的将所述贮油缸(20)包围在内的外缸套(30)、装在所述工作缸(10)内将工作缸(10)内部分为两个互不相通的上/下腔体的活塞(80)、装在活塞(80)上随其上下移动的活塞杆(90)、分别位于所述工作缸(10)顶/底端以通过通电或断电来连通或封闭所述工作缸(10)与贮油缸(20)之间油路的上/下电磁阀(60/70)、分别位于上/下电磁阀(60/70)与活塞(80)之间的上/下单向阀(40/50)、一端与所述贮油缸(20)上端密封连接另一端与所述外缸套(30)上端密封连接的减振弹簧(100)，

所述上/下单向阀(40/50)通过开或关来连通或封闭所述贮油缸(20)与工作缸(10)上/下腔体之间的油路；

所述上/下电磁阀(60/70)采用先导式电磁阀；

所述外缸套(30)下端被端盖(200)封闭，所述活塞杆(90)伸出下电磁阀(70)且与所述端盖(200)固定连接以带动所述外缸套(30)上下移动。

2.根据权利要求1所述的可控伸缩减振器，其特征在于，所述活塞(80)与所述工作缸(10)间隙配合，其圆柱侧面上依次开有两个环形槽，在所述环形槽上分别装有一个O型密封圈(81)密封活塞(80)与工作缸(10)内壁之间的径向间隙。

3.根据权利要求2所述的可控伸缩减振器，其特征在于，所述活塞(80)上、下端面各安装有一个便于定位的垫片(82)，且上面的垫片(82)用自锁螺母与所述活塞(82)固定，下面的垫片(82)的下方还安装有缓冲垫(83)。

4.根据权利要求1所述的可控伸缩减振器，其特征在于，所述上/下单向阀(40/50)包括密封垫座(41)、密封垫(42)和弹簧(43)，所述密封垫座(41)包括圆筒部分和位于圆筒前端的法兰圈，所述密封垫(42)套在圆筒部分上且与法兰圈之间被弹簧(43)隔开。

5.根据权利要求4所述的可控伸缩减振器，其特征在于，所述上/下单向阀(40/50)还包括端阀(44)，所述端阀(44)装在上/下单向阀(40/50)与相应的上/下电磁阀(60/70)之间，且其上设有连通所述工作缸(10)与贮油缸(20)的油孔(440)，所述油孔(440)一端位于所述贮油缸(20)内，另一端位于工作缸(10)内且被所述密封垫(42)封闭。

6.根据权利要求1所述的可控伸缩减振器，其特征在于，所述上/下电磁阀(60/70)包括电磁阀体(61)、线圈(62)、线圈骨架(63)、导磁柱(64)及电磁阀密封垫(65)，所述电磁阀密封垫(65)盖在所述电磁阀体(61)的外侧端面上，所述电磁阀体(61)内装有导磁柱(64)，所述导磁柱(64)上的线圈骨架(63)上缠绕有所述线圈(62)。

7.根据权利要求6所述的可控伸缩减振器，其特征在于，所述电磁阀密封垫(65)与电磁阀体(61)之间装有弹簧，弹簧将所述电磁阀密封垫(65)与电磁阀阀体(61)外侧端面之间隔开。

8.根据权利要求7所述的可控伸缩减振器，其特征在于，所述电磁阀体(61)上开设有上下贯通的通孔(610)，且所述通孔(610)上端与所述贮油缸(20)连通，下端与所述工作缸(10)连通。

9.根据权利要求8所述的可控伸缩减振器，其特征在于，所述贮油缸(20)上端有与所述贮油缸(20)连通的气室，所述气室为由转接环(21)和上端盖(23)二者所密封的空腔，且所述转接环(21)装配在所述贮油缸(20)上端圆周外表面上，所述上端盖(23)盖在所述转接环(21)上端并通过紧固镙圈(24)与转接环(21)密封连接。

10.根据权利要求9所述的可控伸缩减振器，其特征在于，所述转接环(21)的下端与外接环(22)的上端密封连接，所述外接环(22)的下端与减振弹簧(100)连接，依次相连接的所述转接环(21)、外接环(22)、减振弹簧(100)、外缸套(30)、端盖(200)和贮油缸(20)之间围成的空腔为密闭空腔，内部为空气。

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