[发明专利]一种刚度可变的半主动悬架

说明书

技术领域

本发明属于车辆悬架结构领域，尤其是涉及一种刚度可变的半主动悬架。

背景技术

悬架是车架与车轮之间的一切传力连接装置的总称，其主要作用是传递力和力扭，缓冲 由路面产生冲击力，并减少由此引起的振动，以保证汽车能平顺地行驶。目前，在车辆上广 泛使用的仍然是被动悬架，其刚度与阻尼不可调，只适用于单一的路面情况。

随着汽车产业的发展，人们提出了性能更加优越的半主动悬架和主动悬架。虽然主动悬 架和半主动悬架都可以根据不同的路面来优化车辆平顺性，但主动悬架需要消耗大量的能量， 在实际应用中受到一定的限制。半主动悬架介于被动悬架与主动悬架之间，其结构简单，几 乎不消耗车辆动力，并且能获得接近主动悬架的性能。但现有的半主动悬架主要进行悬架阻 尼系数的调节，对于悬架刚度调节局限在空气悬架和油气悬架的应用中。电磁弹簧是一种新 兴的电磁吸振技术，利用磁极的物理特性可以实现刚度的调节，其体积小、质量小、响应速 度快。

目前，全球环境问题与能源问题日益突出，节能减排成为了汽车产业的首要任务，传统 的被动悬架将振动能量通过热能消耗掉，大部分智能悬架还需要额外的能源进行控制。如果 能将振动能量进行回收并进行合理利用，不仅能有效提高汽车燃油经济性、降低环境污染， 还能抑制振动，改善车辆行驶平顺性。

中国专利20110457008.7公开了一种电磁弹簧减振器，利用电磁铁的引力与斥力抑制车 身振动、调节车身高度，但其刚度与阻尼控制耦合，不能分别进行控制，并且未能进行振动 能量回收，另外也没有考虑到悬架的“fail-safe”特性，当悬架控制单元出现故障时，悬架将 不能正常工作。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种刚度可变的半主动悬架，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；通过馈 能装置实现汽车行驶过程中回收部分振动能量；通过设置螺旋弹簧，当悬架控制部分失效时， 仍能达到被动悬架的减振性能。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种刚度可调的半主动悬架，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，所述上连接环连接车身，下连接环连接转向节；所述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；所述刚度可调装置位于上连接环和下连接环 之间；

所述刚度可调装置包括活塞杆、动子、定子和套筒；所述动子和定子位于套筒内部，且 三者同轴；所述活塞杆穿过动子、定子和套筒的中心；所述活塞杆固定在上连接环下端；所 述动子固定在活塞杆外壁；所述定子固定在套筒内壁上，所述定子上固定有励磁线圈；所述 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；所述励磁 线圈连接控制器。

进一步的，所述套筒上端口安装有与活塞杆配合的直线轴承。

进一步的，所述动子上下端面均紧贴有橡胶垫圈。

进一步的，所述动子和定子的工作表面间留有0.1mm的微小间隙。

进一步的，所述定子通过四个攻有螺纹的卡块和螺栓固定在套筒内壁上。

进一步的，所述刚度可调装置下部同轴设有馈能装置；所述活塞杆末端伸至馈能装置内 部；

所述馈能装置包括永磁体、电枢绕组和直线电机定子；所述永磁体贴在活塞杆外壁并随 其运动；所述直线电机定子固定在弹簧下支座上端面；所述励磁线圈和控制器之间连接馈能 电路，所述馈能电路连接电枢绕组；所述控制器还连接车身加速度传感器和车轮加速度传感 器。

进一步的，所述弹簧上支座和弹簧下支座之间还固定有螺旋弹簧，所述螺旋弹簧与刚度 可调装置并联构成悬架总刚度；所述螺旋弹簧的刚度小于等于车身最低振动频率所对应的悬 架整体刚度。

进一步的，所述套筒由非导磁材料制成。

本发明的有益效果：

(1)本发明所述的一种刚度可变的半主动悬架，设置刚度可调装置，通过调节励磁电流 大小实现悬架刚度可调，克服了一般半主动悬架无法调节系统刚度的缺点；设置馈能装置实 现了振动能量的回收与悬架阻尼系数可调，并通过馈能回路为刚度可调装置供电，提高了燃 油经济性；设置螺旋弹簧，当刚度可调装置失效时，螺旋弹簧仍能保证悬架的正常工作，满 足“fail-safe”特性。