[发明专利]串联型单筒磁流变油气弹簧

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车减振装置，尤其涉及可控阻尼的串联型单筒磁流变油气弹簧，它可以用于汽车悬架或其他振动抑制场合，并能实现半主动振动控制。

背景技术

汽车悬架对车辆的动力学性能具有重要影响，它通过弹簧和阻尼元件缓冲车辆振动，协调汽车的操纵稳定性和乘坐舒适性，历来被工程界重视。从被动悬架到主动悬架，再到半主动悬架的发展历程表明，对悬架系统参数施加控制以更好的实现振动抑制是重要的研究方向。

根据阻尼产生的基本原理，阻尼通道几何、工作介质特性以及运动状态决定了阻尼力的大小。通过电控阀门改变通道几何特性，人们研究了实时改变阻尼的可控悬架系统，但其结构复杂、成本高昂、可靠性低、频率响应不够。基于磁流变（电流变）体表观粘度可控机理开发的车辆悬架半主动控制系统，近年来得到了大力的发展，并在极少数的高级车辆上得到应用。至今为止，磁流变（电流变）可控阻尼器一般与螺旋弹簧联用形成减振装置，但它不能满足重型车辆等对悬架非线性刚度的需求。

为了获得非线性刚度特性，重载车辆等一般采用油气弹簧作为减振装置，它兼具阻尼特性和非线性刚度特性，但是现有的油气弹簧阻尼特性又不可控。另外，现有的油气弹簧有多种形式，按单缸蓄能器形式，分为单气室、双气室、两级压力式等；按车桥各悬架缸是否相连可分为独立式和连通式；按车辆行驶过程中，悬架控制是否需要外部能量输入分为被动、半主动和主动油气悬架；单气室型油气弹簧还有油气分隔式和油气不分隔式。

另外，虽然同样能实现可控阻尼特性，但与电流变体相比，磁流变体因为具有需要电压低不易击穿、屈服应力大、材料对杂质容忍度大、适用温度范围宽等特点而更具优势。同时，磁流变阻尼器有流动模式、剪切模式和挤压模式等三种基本工作模式，由于挤压模式不易于实现较大行程，车辆减振等场合一般使用流动模式、剪切模式或者它们的复合模式。从结构型式上看，磁流变阻尼器有单出杆和双出杆两种，单出杆型式由于活塞进出内腔将导致腔内容积变化，必须有相应的容积补偿装置，如蓄能器、浮动活塞气室或者浮动活塞弹簧等装置；而双出杆型式由于可以做到进入和退出内腔的容积相等，从而可以避免补偿问题，对于减小阻尼器的非线性特征，实现单纯的可控阻尼特性。

发明内容            

本发明所要解决的技术问题在于提供一种结构简单的串联型单筒磁流变油气弹簧，它兼具非线性刚度的和可控阻尼特性。

本发明的技术方案如下：一种串联型单筒磁流变油气弹簧，其关键在于：包括左端闭合、右端开口的缸体，在该缸体内从左往右依次装设气缸段活塞和阻尼活塞，其中气缸段活塞外固套有密封件，且气缸段活塞通过气缸段活塞杆与所述阻尼活塞相连，该气缸段活塞杆上套装有左密封组件；在所述阻尼活塞外绕制电磁线圈，且阻尼活塞与阻尼活塞杆的左端部相连，在阻尼活塞杆的右端部套装右密封组件，该右密封组件同时将所述缸体右端的开口密封；所述气缸段活塞、左密封组件和阻尼活塞将缸体的内腔分成四个腔室，从左往右依次为气腔、自由腔、左油腔和右油腔，其中气腔、自由腔和左油腔互不相通，左油腔和右油腔相通，且气腔处的缸体上装有充气阀，自由腔处的缸体上装有气阀。

本技术方案中的气缸活塞和阻尼活塞通过气缸活塞杆串联在一起，并装在同一个缸体内，气缸活塞和阻尼活塞可在缸体内一起左右移动。使用本油气弹簧之前，通过充气阀从气腔充入氮气或其它惰性气体，充气压力根据本发明所承受的静态载荷确定，同时将左、右油腔充满磁流变液， 而自由腔一般通过气阀与大气相通，且阻尼活塞杆的右端与外部振动控制部件相接。

当气缸活塞跟随气缸活塞杆向左移动时，可压缩氮气，由于气体的非线性压缩特性，进而使本油气弹簧具有非线性刚度特性，这与现有螺旋弹簧具有的线性刚度特性有明显区别。并且，对阻尼活塞上的电磁线圈施加不同的电磁激励时，可以改变流动间隙中磁流变液的表观粘度，从而改变阻尼力的大小，实现可控阻尼，这样就使本油气弹簧兼具非线性刚度特性和可控阻尼特性，且阻尼特性与刚度特性互不影响，完全解耦，结构简单、制造方便，能实现车辆悬架等的半主动振动控制，特别适合于重型车辆悬架振动抑制等场合，结合适当的控制算法可使重型汽车悬架的减振性能得到本质改善。

另外，只向气腔中充入氮气时，可将本发明当作单一的弹簧使用，只向左、右油腔内充入磁流变液时，可将本发明当作单一的阻尼器使用。

 

为了便于制造、安装和运输，特使所述长度较长的缸体由长度较短的气缸段和油缸段组成，且油缸段左端的外壁与气缸段右端的内壁过渡配合，并通过焊接固定。