一种单筒式阻尼可调混合悬架作动器技术领域
本发明属于车辆新型悬架技术领域，具体涉及一种单筒式阻尼可调混合悬架作动
器。
背景技术
传统的被动悬架参数一经选定就很难改变。因此在设计过程中，只能寻找一个最
佳的折中方案来确定参数。也就是说，只有在特定的工况下，车辆的性能才是最佳的，车辆
行驶工况一旦改变(例如路面状况以及车辆行驶时的加速、制动、转向等的变化)，其性能将
会恶化。因而传统被动悬架不能同时满足舒适性和安全性的要求，这就限制了车辆性能的
进一步提高。
主动悬架能够满足汽车在不同工况下行驶时对舒适性和操稳性的要求，但是主动
悬架需要消耗大量的能量，使得其工程实用受到了限制。同时，主动悬架的作动器也是限制
其商业化应用的重要因素，目前，电磁直线式作动器由于响应快、无需中间运动转化机构、
效率高等优势受到了学者和汽车工业研究人员的重视，但是其容量小、峰值推力低的缺陷
无法满足整车在全工况下对悬架系统隔振力的要求。
另一方面，现今全球环境问题和能源问题日益突出，如何有效地减小汽车能源消
耗和尾气排放也成为了汽车工程亟待解决的关键问题。传统被动悬架将振动能量通过油液
阻尼以热能的行驶耗散掉，如果能对这部分振动能量进行回收，能有效地提高汽车燃油经
济性、降低对环境的污染。对悬架振动能量进行回收时的关键技术之一是如何有效地协调
悬架振动回收能量与悬架隔振性能。因此，需要研究新型车辆悬架技术，使其能够有效地回
收悬架振动能量，并协调悬架的动力学性能和馈能性能，使其满足整车全工况下的复杂控
制要求，实现馈能的最大化和耗能的最小化。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：在汽车行驶过程中，能够实现对悬架振动能量的
回收，而在对悬架动力学性能要求较高时，能够实现对悬架的主动控制，并有效地降低悬架
在不同工况下主动控制时的控制能耗，与此同时，能够降低对电磁直线式作动器峰值推力
的要求。
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种单筒式阻尼可调混合悬架作动器，包
括馈能装置、阻尼调节装置和单筒式液压减振器；
所述单筒式液压减振器包括工作缸，所述工作缸内部被浮动活塞分成工作腔B及
气室，所述工作腔B内部设有活塞杆，所述活塞杆上端通过凸台设有缓震和限位装置，所述
活塞杆下端固定有活塞(302)，所述活塞上开有轴向的常通孔，所述活塞将工作腔B上部隔
出工作腔A；所述工作缸的外侧焊接有储液筒，工作缸与储液筒形成储液腔，储液腔内设有
分腔块，分腔块将所在储液腔分成储液腔A和储液腔B；所述工作缸的一侧侧壁沿径向开有
小孔C和小孔D，保证小孔C和小孔D位于活塞的上下两侧，同时小孔C和小孔D还位于分腔块
的上下两侧；所述储液筒的侧壁沿径向开有小孔E和小孔F，保证小孔E和小孔F位于分腔块
的上下两侧；
所述单筒式液压减振器一侧焊接有阻尼调节装置，所述阻尼调节装置的最外层为
阀体，所述阀体靠近储液筒一侧沿径向开有小孔A小孔B，使得小孔A与小孔E对齐，小孔B与
小孔F对齐；所述阀体两端的内部分别固定有电磁线圈A、电磁线圈B，所述阀体内部设有类
似于“工”字形结构的阀芯，且阀芯上开有“U”形通路，所述阀芯与电磁线圈A、电磁线圈B之
间分别设有限位弹簧A、限位弹簧B；
所述储液筒顶端设有馈能装置，所述馈能装置包括定子、电枢绕组和永磁体；所述
永磁体嵌在储液筒外侧，且沿轴向排列；所述定子套在活塞杆上且与活塞杆同轴布置，所述
定子内侧嵌有沿定子内侧轴向排列的电枢绕组，所述电枢绕组与永磁体同轴设置。
进一步，所述工作缸顶端通过密封盖进行密封，工作缸底端焊接有下吊耳。
进一步，所述缓震和限位装置由上压盖、缓冲垫及下压盖叠压而成，所述上压盖与
活塞杆的上端螺纹连接，所述下压盖和定子通过活塞杆上的凸台进行轴向限位，防止定子
沿活塞杆轴向移动。
进一步，所述阀体两端通过螺纹分别连接阀盖A、阀盖B。
进一步，所述电磁线圈A与阀体之间、电磁线圈B与阀体之间分别安装有密封圈A、
密封圈B。
进一步，所述阀芯一侧的凸台与电磁线圈A上的凸台对限位弹簧A两端进行径向限
位，阀芯另一侧的凸台与电磁线圈B上的凸台对限位弹簧B两端进行径向限位。
进一步，所述小孔C用于实现工作腔A和储液腔A的连通，所述小孔D用于实现工作
腔B和储液腔B的连通；在作动器工作过程中，小孔D的位置始终位于浮动活塞上方，避免储
液腔B和气室连通。
进一步，所述阻尼调节装置为圆柱形结构。
进一步，所述定子为圆筒形结构。
本发明的有益效果为：
1、馈能装置可以工作在被动模式和半主动模式以实现对悬架振动能量的回收，也
可以工作在主动模式以满足悬架不同控制力作用力的需求，满足悬架系统在复杂工况下的
对能量消耗、整车悬架舒适性和操稳性的协调。
2、阻尼调节装置可以实现对作动器油液阻尼的调节，从而调节馈能装置的工作
点，有效提高馈能装置在被动和半主动模式下的振动能量回收效率，降低馈能装置在主动
模式下的能量消耗。
附图说明
图1为一种单筒式阻尼可调混合悬架作动器的结构示意图；
图2为阻尼调节装置的结构示意图；
图3为不同工作模式下阻尼调节装置中油液流通路径图，图3(a)为硬阻尼模式下
阻尼调节装置中油液流通路径图，图3(b)为中阻尼模式下阻尼调节装置中油液流通路径
图，图3(c)为软阻尼模式下阻尼调节装置中油液流通路径图。
图中：10-馈能装置，101-定子，102-电枢绕组，103-永磁体，20-阻尼调节装置，
201-阀盖A，202-阀盖B，203-电磁线圈A，204-电磁线圈B，205-密封圈A，206-密封圈B，207-
限位弹簧A，208-限位弹簧B，209-阀体，2091-小孔A，2092-小孔B，210-阀芯，2101-“U”形通
路，30-单筒式液压减振器，301-活塞杆，302-活塞，303-工作缸，3031-小孔C，3032-小孔D，
304-密封盖，305-储液筒，3051-小孔E，3052-小孔F，306-分腔块，307-浮动活塞，308-下吊
耳，309-上压盖，310-缓冲垫，311-下压盖，312-工作腔A，313-工作腔B，314-气室，315-储液
腔A，316-储液腔B。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
如图1所示，一种单筒式阻尼可调混合悬架作动器，包括馈能装置10、阻尼调节装
置20和单筒式液压减振器30；
单筒式液压减振器30包括工作缸303，工作缸303顶端通过密封盖304进行密封，工
作缸303底端焊接有下吊耳308；工作缸303内部被浮动活塞307分成工作腔B313及气室314，
工作腔B313内部设有活塞杆301，活塞杆301上端通过凸台设有缓震和限位装置，活塞杆301
下端固定有活塞302，活塞302上开有轴向的常通孔，活塞302将工作腔B 313上部隔出工作
腔A 312；工作缸303的外侧焊接有储液筒305，工作缸303与储液筒305形成储液腔，储液腔
内设有分腔块306，分腔块306将所在储液腔分成储液腔A 315和储液腔B 316；工作缸303的
一侧侧壁沿径向开有小孔C 3031和小孔D 3032，保证小孔C 3031和小孔D 3032位于活塞
302的上下两侧，同时小孔C 3031和小孔D 3032还位于分腔块306的上下两侧，小孔C 3031
用于实现工作腔A 312和储液腔A 315的连通，小孔D 3032用于实现工作腔B 313和储液腔B
316的连通，在作动器工作过程中，小孔D 3032的位置始终位于浮动活塞307上方，避免储液
腔B 316和气室314连通；储液筒305的侧壁沿径向开有小孔E 3051和小孔F 3052，保证小孔
E 3051和小孔F 3052位于分腔块306的上下两侧；
单筒式液压减振器30一侧焊接有圆柱形结构的阻尼调节装置20，如图2所示，阻尼
调节装置20的最外层为阀体209，阀体209靠近储液筒305一侧沿径向开有小孔A 2091小孔B
2092，使得小孔A 2091与小孔E 3051对齐，小孔B 2092与小孔F 3052对齐；阀体209两端通
过螺纹分别连接阀盖A 201、阀盖B 202；阀体209两端的内部分别固定有电磁线圈A 203、电
磁线圈B 204，电磁线圈A 203与阀体209之间、电磁线圈B 204与阀体209之间分别安装有密
封圈A 205、密封圈B 206；阀体209内部设有类似于“工”字形结构的阀芯210，且阀芯210上
开有“U”形通路2101，阀芯210与电磁线圈A 203、电磁线圈B 204之间分别设有限位弹簧A
207、限位弹簧B 208；阀芯210一侧的凸台与电磁线圈A 203上的凸台对限位弹簧A 207两端
进行径向限位，阀芯210另一侧的凸台与电磁线圈B 204上的凸台对限位弹簧B 208两端进
行径向限位；
储液筒305顶端设有馈能装置10，馈能装置10包括圆筒形结构的定子101、电枢绕
组102和永磁体103；永磁体103嵌在储液筒305外侧，且沿轴向排列；定子101套在活塞杆301
上且与活塞杆301同轴布置，定子101内侧嵌有沿定子101内侧轴向排列的电枢绕组102，电
枢绕组102与永磁体103同轴设置；当活塞杆301与工作缸303相对运动时，电枢绕组102切割
永磁体103的磁感应线，电枢绕组102中产生感应电流，实现馈能；当由电源对电枢绕组102
供电时，也能够对电枢绕组102和永磁体103间的相互作用力进行主动调节，从而实现对作
动器的主动控制；
缓震和限位装置由上压盖309、缓冲垫310及下压盖311叠压而成，上压盖309与活
塞杆301的上端螺纹连接，下压盖311和定子101通过活塞杆301上的凸台进行轴向限位，防
止定子101沿活塞杆301轴向移动。
下面结合附图对本发明具体实施过程作进一步说明。
馈能装置10可以工作在被动、半主动和主动三种工作模式。
当馈能装置10无电源供电且无控制时，活塞杆301与工作缸303在激励下相对运
动，电枢绕组102切割永磁体103的磁感应线，使得电枢绕组102中产生感应电流，并将电枢
绕组102中产生的电能通过馈能回路存储到储能元件中，若馈能回路不可控，则馈能装置10
仅工作在被动模式实现对能量的回收；若馈能回路可控，可以通过对馈能回路的控制调节
电枢绕组102内的电流，从而改变永磁体103和电枢绕组102之间的电磁阻尼力，即馈能装置
10的电磁阻尼系数可以根据悬架性能要求实时调节，此时，馈能装置10工作在半主动模式。
但是，当馈能装置10工作在半主动模式时，其电磁阻尼系数的最大值受到电枢绕组102和永
磁体103之间相对运动速度的限制。本发明申请不涉及馈能回路以及控制系统，因此不做过
多阐述。当馈能装置10有外界电源供电时，电枢绕组102中的电流可以根据性能要求进行主
动控制，即永磁体103和电枢绕组102之间的相对作动力可以实时调节，馈能装置10工作在
主动模式。
阻尼调节装置20实现对作动器油液阻尼的调节，通过对电磁线圈A 203和电磁线
圈B 204中绕组电流的控制，可以实现对电磁线圈A 203和电磁线圈B 204的电磁力的调节，
阀芯210在电磁线圈A 203和电磁线圈B 204电磁力的共同作用下，相对阀体209运动，通过
调节阀体209和阀芯210的相对位置可以实现三种档位的阻尼状态：硬阻尼模式、中阻尼模
式和软阻尼模式，不同阻尼模式下阻尼调节装置20中的油液流通路径如图3所示。
当不给电磁线圈A 203和电磁线圈B 204通电时，电磁线圈A 203和电磁线圈B 204
均不对阀芯210产生电磁吸引力，阀芯210在限位弹簧A 207和限位弹簧B 208的共同作用
下，使作动器工作在中阻尼模式，此时工作腔A312和工作腔B313之间的油液流通存在两条
路径，一条路径是通过活塞302上的常通孔实现，即工作腔A312—活塞302上的常通孔—工
作腔B 313；另一条路径为工作腔A 312—小孔C 3031—储液腔A 315—小孔E 3051—小孔B
2092—“U”形通路2101—小孔A 2091—小孔F 3052—储液腔B 316—小孔D 3032—工作腔B
313。
当给电磁线圈A 203和电磁线圈B 204同时通电时，阀芯210在电磁线圈A 203和电
磁线圈B 204电磁力的共同作用下，使作动器工作在硬阻尼模式，此时阀体209上的孔A
2091被阀芯210堵住，工作腔A 312和工作腔B 313之间的油液流通仅通过活塞302上的常通
孔实现，油液流通路径仅为工作腔A 312—活塞302上的常通孔—工作腔B 313。
当仅给电磁线圈A 203通电时，阀芯210在电磁线圈A 203的电磁吸引力作用下使
作动器工作在软阻尼模式，此时工作腔A 312和工作腔B 313之间的油液流通存在两条路
径，一条路径是通过活塞302上的常通孔实现，即工作腔A 312—活塞302上的常通孔—工作
腔B 313；另一条路径为工作腔A 312—小孔C 3031—储液腔A 315—小孔E 3051—小孔B
2092—小孔A 2091—小孔F 3052—储液腔B 316—小孔D 3032—工作腔B 313，油液不再通
过阀芯210上的“U”形通路2101。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精
神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。