车辆磁流变油气悬架阻尼阀.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103758911 A (43)申请公布日 2014.04.30 CN 103758911 A (21)申请号 201410039202.7 (22)申请日 2014.01.27 F16F 9/34(2006.01) (71)申请人 安徽柳工起重机有限公司 地址 233010 安徽省蚌埠市柳工大道 18 号 (72)发明人 王勋 王充 (74)专利代理机构 蚌埠鼎力专利商标事务所有 限公司 34102 代理人 王琪 (54) 发明名称 车辆磁流变油气悬架阻尼阀 (57) 摘要 本发明给出了一种车辆磁流变油气悬架阻尼 阀， 包括内有空腔的阀体、 安装管和浮动活塞， 阀 。

2、体内固定放置有安装管， 安装管内设置有感应线 圈和绕线杆， 感应线圈缠绕在绕线杆外， 安装管上 安装有浮动活塞 ； 安装管外壁设置有上固定件、 中固定件和下固定件， 浮动活塞设置在上固定件 与中固定件之间， 浮动活塞与上固定件之间放置 有上限位组件， 浮动活塞与中固定件之间放置有 下限位组件， 安装管上还设置有固定阀芯。 阻尼阀 与速度传感器集成一体， 可靠性高。 该外置磁流变 油气悬架系统阻尼阀可以自动感知车轮相对于车 身的振动速度， 并根据感应线圈产生的电压大小 进行阻尼的相应调节。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产。

3、权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图4页 (10)申请公布号 CN 103758911 A CN 103758911 A 1/1 页 2 1. 一种车辆磁流变油气悬架阻尼阀， 包括内有空腔的阀体、 安装管和浮动活塞， 阀体内 固定放置有安装管， 安装管内设置有感应线圈和绕线杆， 感应线圈缠绕在绕线杆外， 并且感 应线圈两端引线伸出安装管外， 安装管上安装有浮动活塞， 其特征为 ： 安装管外壁从上至下依次设置有上固定件、 中固定件和下固定件， 浮动活塞设置在上 固定件与中固定件之间， 浮动活塞与上固定件之间放置有上限位组件， 上限位组件至少包 括上弹簧， 浮动活塞与中固定。

4、件之间放置有下限位组件， 下限位组件至少包括下弹簧 ； 安装管上还设置有固定阀芯， 且固定阀芯放置在中固定件与下固定件之间位置， 固定 阀芯与阀体内壁之间有空隙 ； 浮动活塞和固定阀芯将阀体内的空腔分为上腔、 中腔和下腔， 上腔侧壁上开有与外界 相通的蓄能器接口， 下腔侧壁上开有与外界相通的油缸接口 ； 所述的固定阀芯包括上压盘、 励磁线圈、 壳体和绝缘套， 壳体侧壁上部开有线圈凹槽， 励磁线圈缠绕在线圈凹槽内， 并且线圈凹槽外侧套有绝缘套， 上压盘固定在壳体上端面 ； 引线孔贯穿固定阀芯和安装管， 励磁线圈的两端引线通过引线孔伸出安装管外。 2. 根据权利要求 1 所述的车辆磁流变油气悬架阻。

5、尼阀， 其特征是 ： 所述的浮动活塞、 绕线杆和固定阀芯的壳体都采用高导磁材料制成 ； 固定阀芯的上压盘采用极低导磁材料制 成 ； 所述阀体上、 下端面采用极低导磁材料制成， 阀体的侧壁采用高导磁材料制成。 3. 根据权利要求 1 所述的车辆磁流变油气悬架阻尼阀， 其特征是 ： 所述的励磁线圈的 引线和感应线圈的引线涂有绝缘胶， 感应线圈上下两端分别设置有绝缘胶封。 4. 根据权利要求 1 所述的车辆磁流变油气悬架阻尼阀， 其特征是 ： 所述的上限位组件 还包括套在安装管外侧的上弹簧套和套在安装管外侧的上弹簧座， 上弹簧放置在上弹簧套 与上弹簧座之间 ； 所述的下限位组件还包括套在安装管外侧的。

6、下弹簧套和套在安装管外侧 的下弹簧座， 下弹簧放置在下弹簧套与下弹簧座之间。 5. 根据权利要求 1 所述的车辆磁流变油气悬架阻尼阀， 其特征是 ： 所述的上固定件由 与安装管配合的上卡环和上挡圈构成 ； 所述的中固定件为安装管外壁的外凸环 ； 所述的下 固定件由与安装管配合的下卡环和下挡圈构成。 权 利 要 求 书 CN 103758911 A 2 1/5 页 3 车辆磁流变油气悬架阻尼阀 技术领域 0001 本发明涉及汽车磁流变油气悬架系统的阻尼元件， 特别涉及一种车辆磁流变油气 悬架阻尼阀。 背景技术 0002 传统的油气悬架系统是根据某种特定的路面状况和车辆运行状态进行设计的， 其 阻。

7、尼特性是不可调的， 但是由于路面条件是复杂多变的， 固定阻尼特性的悬架系统无法根 据路面条件和车辆的状态相应调整其阻尼， 当路面条件和车辆状态超出其设计条件时， 悬 架的减振效果将大大降低， 影响车辆的平顺性和安全性。 0003 磁流变油气悬架是利用磁流变液的流变特性可被外加磁场控制的特性， 实现阻尼 系数的控制， 从而实现阻尼力的控制， 当车辆振动时， 悬架系统控制器根据传感器检测到的 车身和车轮相对运动状况做出相应的运算， 产生一控制信号， 通过电流驱动器给励磁线圈 加载驱动电流， 以调节磁场强度， 从而改变磁流变油气悬架中磁流变液的屈服应力大小， 达 到调节阻尼力的目的， 在这个闭环控制。

8、系统中， 车身与车轮性对运动速度是控制器最重要 的输入对象。 0004 对于目前的磁流变油气悬架来说， 由于油气悬架的油缸活塞面积较大， 因此， 通过 阻尼阀的液体流量会很大， 当阻尼阀内置时， 在坏路上行驶时就会遇到散热问题， 油液温度 过高会造成粘度降低， 影响到蓄能器内气体的性能， 并有可能损坏电磁线圈， 从而影响到油 气悬架的外特性， 而且在现有的车辆磁流变减振系统中， 实现车身与车轮性对运动速度传 感方式有两种， 相对位移方式和相对加速度方式， 相对位移方式需要在振动系统中配置一 个或者多个位移传感器， 而相对加速度方式需要在振动系统中配置一个或者多个加速度传 感器 ； 无论采用哪种。

9、方式， 单独配置传感器都会增加系统的成本， 而且传感器直接暴露于外 部环境中容易被损坏， 从而降低系统的可靠性。 0005 中国公布的 CN1593962A 号发明专利第一次预先公布了一种具有相对速度自传 感功能的车辆悬架减振器， 该发明从减振器出发， 利用磁流变油气悬架的特性， 在活塞头 上缠绕一励磁线圈， 活塞杆里安装一感应线圈， 当车辆振动时， 感应线圈的磁链发生相应 的变化， 电压信号反映振动的相对速度， 控制器根据感应线圈的电压信号对减振器做进一 步的调节， 然而， 当路面激励很大时， 通过活塞阻尼孔的油液流量会很大， 由于活塞内置， 其温度会上升的很快， 集成在活塞上的励磁线圈容易。

10、损坏， 此外励磁线圈和感应线圈的 引线要随着活塞运动伸长缩短， 引线易被拉断， 这也会降低减振器的可靠性 ； 中国公布的 CN101871502B 号发明专利第一次公布了一种油气悬架外置机械感应式可调阻尼阀， 该阻尼 阀是根据路面激励的振幅自动调节阻尼的装置， 但是其为机械控制， 一旦结构和参数设计 好之后， 阻尼特性无法改变， 况且其阻尼只有两级， 无法很好的满足多种路况和车辆状态的 需求。 发明内容 说 明 书 CN 103758911 A 3 2/5 页 4 0006 本发明所要解决的技术问题是提供一种可靠性高的车辆磁流变油气悬架阻尼阀， 该车辆磁流变油气悬架阻尼阀可以根据车身与车轮相对。

11、振动速度调节悬架的阻尼， 且阻尼 力为连续可调， 实现振动系统的半主动控制。 0007 为解决上述技术问题， 本发明提供了一种车辆磁流变油气悬架阻尼阀， 包括内有 空腔的阀体、 安装管和浮动活塞， 阀体内固定放置有安装管， 安装管内设置有感应线圈和绕 线杆， 感应线圈缠绕在绕线杆外， 并且感应线圈两端引线伸出安装管外， 安装管上安装有浮 动活塞 ； 安装管外壁从上至下依次设置有上固定件、 中固定件和下固定件， 浮动活塞设置在上 固定件与中固定件之间， 浮动活塞与上固定件之间放置有上限位组件， 上限位组件至少包 括上弹簧， 浮动活塞与中固定件之间放置有下限位组件， 下限位组件至少包括下弹簧 ； 。

12、安装管上还设置有固定阀芯， 且固定阀芯放置在中固定件与下固定件之间位置， 固定 阀芯与阀体内壁之间有空隙 ； 浮动活塞和固定阀芯将阀体内的空腔分为上腔、 中腔和下腔， 上腔侧壁上开有与外界 相通的蓄能器接口， 下腔侧壁上开有与外界相通的油缸接口 ； 所述的固定阀芯包括上压盘、 励磁线圈、 壳体和绝缘套， 壳体侧壁上部开有线圈凹槽， 励磁线圈缠绕在线圈凹槽内， 并且线圈凹槽外侧套有绝缘套， 上压盘固定在壳体上端面 ； 引线孔贯穿固定阀芯和安装管， 励磁线圈的两端引线通过引线孔伸出安装管外。 0008 为了更好的理解本发明的技术内容， 以下将本车辆磁流变油气悬架阻尼阀简称为 本阻尼阀。 0009 。

13、采用这样的结构后， 当车轮上、 下运动时， 在磁流变液的推动下， 浮动活塞沿着安 装管上下滑动 ； 浮动活塞的运动速度反映了车轮相对于车身的运动速度， 通过上限位组件 与下限位组件限定浮动活塞的相对位置， 使得浮动活塞在车轮停止跳动时自动回到平衡状 态 ； 工作时， 励磁线圈产生磁场， 固定阀芯与浮动活塞之间形成一闭合工作磁路， 励磁线圈 产生的磁场绝大部分磁通量通过该磁路， 形成传感器工作的主磁通， 感应线圈产生一同频 率交变电压信号， 由于闭合工作磁路的主磁通不变， 当路面激励时， 车轮与车身之间发生相 对运动， 浮动活塞沿着安装管上下运动， 使得感应线圈在闭合工作磁路中的线圈匝数相应 地。

14、发生变化， 感应线圈两端感应产生一电压信号， 该电压信号包含振动速度大小的信息， 感 应线圈的电压信号由感应线圈引线引出， 从而实现振动速度传感。 0010 固定阀芯被放置在中固定件与下固定件之间， 固定阀芯的位置固定， 避免励磁线 圈的引线拉扯， 增强可靠性 ； 本阻尼阀与速度传感器集成一体， 避免了传感器直接暴露于恶劣的外界环境中， 故可 靠性高。该外置磁流变油气悬架系统阻尼阀可以自动感知车轮相对于车身的振动速度， 并 根据感应线圈产生的电压大小进行阻尼的相应调节， 从而实现油气悬架的半主动控制。 0011 本阻尼阀具有外径较小、 阻尼力大、 所需电压低和耗能小， 而且外置装配便于散 热。。

15、 0012 本阻尼阀的浮动活塞、 绕线杆和固定阀芯的壳体都采用高导磁材料制成 ； 固定阀 芯的上压盘采用极低导磁材料制成 ； 所述阀体上、 下端面采用极低导磁材料制成， 阀体的侧 壁采用高导磁材料制成。 说 明 书 CN 103758911 A 4 3/5 页 5 0013 采用这样的结构后， 输入信号由励磁线圈引线送入励磁线圈， 此时励磁线圈产生 交变磁场， 便于在固定阀芯、 阀体、 浮动活塞、 安装管、 绕线杆中形成闭合工作磁路。 0014 本阻尼阀的励磁线圈的引线和感应线圈的引线涂有绝缘胶， 感应线圈上下两端分 别设置有绝缘胶封 ； 采用这样的结构后， 防止励磁线圈的引线和感应线圈的引线。

16、与外部元 件发生短路。 0015 本阻尼阀的上限位组件还包括套在安装管外侧的上弹簧套和套在安装管外侧的 上弹簧座， 上弹簧放置在上弹簧套与上弹簧座之间 ； 所述的下限位组件还包括套在安装管 外侧的下弹簧套和套在安装管外侧的下弹簧座， 下弹簧放置在下弹簧套与下弹簧座之间 ； 采用这种结构时， 上限位组件和下限位组件的结构更合理。 0016 本阻尼阀的上固定件由与安装管配合的上卡环和上挡圈构成 ； 所述的中固定件为 安装管外壁的外凸环 ； 所述的下固定件由与安装管配合的下卡环和下挡圈构成 ； 采用这种 结构时， 上固定件、 中固定件和下固定件的结构更合理。 附图说明 0017 图 1 是本阻尼阀实。

17、施例的结构示意图。 0018 图 2 是图 1 的 A 部放大图。 0019 图 3 是本阻尼阀实施例的使用状态图。 0020 图 4 是本阻尼阀实施例的电气工作原理图。 具体实施方式 0021 如图 1 至 2 所示 本阻尼阀包括阀体 1、 安装管 2、 浮动活塞 5、 上限位组件、 下限位组件、 上固定件、 固定 阀芯 8 和下固定件。 0022 阀体 1 包括上盖板 1a、 套筒 1b 和下盖板 1c， 上盖板 1a 与套筒 1b 之间设置有密封 圈 1d， 下盖板 1c 与套筒 1b 之间同样设置有密封圈 1d， 上盖板 1a 和下盖板 1c 都采用极低 导磁材料制成 ； 套筒 1b 。

18、采用高导磁材料制成。 0023 上盖板 1a 与下盖板 1c 之间固定有安装管 2， 安装管 2 内设置有感应线圈 2a 和绕 线杆 2b， 感应线圈 2a 缠绕在绕线杆 2b 外， 感应线圈 2a 上下两端分别设置有绝缘胶封 2c， 并且感应线圈 2a 两端感应线圈引线 2d 穿过上盖板 1a 伸出阀体 1 外， 感应线圈 2a 的感应 线圈引线2d涂有绝缘胶， 绕线杆2b采用高导磁材料制成 ； 安装管2外壁从上至下依次分布 有上卡簧凹槽、 外凸环 2e 和下卡簧凹槽。 0024 上固定件由上卡环3a和上挡圈3b构成， 上卡环3a与安装管2的上卡簧凹槽配合 ； 下固定件由下卡环 4a 和下挡。

19、圈 4b 构成， 下卡环 4a 与安装管 2 的下卡簧凹槽配合。 0025 安装管2上安装有浮动活塞5， 并且浮动活塞5设置在上固定件与外凸环2e之间， 浮动活塞 5 可以沿安装管 2 的轴向方向移动， 浮动活塞 5 采用高导磁材料制成。 0026 浮动活塞 5 与上固定件之间放置有上限位组件， 上限位组件包括套在安装管 2 外 侧的上弹簧套6a和套在安装管2外侧的上弹簧座6b， 上弹簧6c放置在上弹簧套6a与上弹 簧座 6b 之间， 上弹簧套 6a 的上端面抵靠在上固定件的上挡圈 3b， 上弹簧座 6b 的下端面抵 靠在浮动活塞 5 上。 说 明 书 CN 103758911 A 5 4/5。

20、 页 6 0027 浮动活塞 5 与外凸环 2e 之间放置有下限位组件， 下限位组件包括套在安装管 2 外 侧的下弹簧套7a和套在安装管2外侧的下弹簧座7b， 下弹簧7c放置在下弹簧套7a与下弹 簧座 7b 之间， 下弹簧套 7a 的下端面抵靠在外凸环 2e 上， 下弹簧座 7b 的上端面抵靠在浮动 活塞 5 上。 0028 安装管 2 上还安装有固定阀芯 8， 且固定阀芯 8 放置在外凸环 2e 与下固定件之间 位置， 固定阀芯 8 外壁与阀体 1 内壁之间有液流通道 9 ； 固定阀芯 8 包括上压盘 8a、 励磁线 圈8b、 壳体8c、 下压盘8d和绝缘套8f， 壳体8c侧壁上部开有线圈凹。

21、槽， 励磁线圈8b缠绕在 线圈凹槽内， 并且线圈凹槽外侧套有绝缘套 8f， 上压盘 8a 固定在壳体 8c 上端面， 上压盘 8a 的上端面抵靠在外凸环 2e 上， 下压盘 8d 固定在壳体 8c 的下端面上， 下压盘 8d 的下端面抵 靠在下固定件的下挡圈 4b， 壳体 8c 采用高导磁材料制成， 上压盘 8a 采用极低导磁材料制 成， 引线孔 8h 贯穿固定阀芯 8 的壳体 8c、 下压盘 8d 和安装管 2， 励磁线圈 8b 的两端励磁线 圈引线 8j 通过引线孔 8h 伸出安装管 2 外， 励磁线圈 8b 的励磁线圈引线 8j 分别穿过引线 孔 8h、 安装管 2 和上盖板 1a 伸出。

22、阀体 1 外， 励磁线圈 8b 的励磁线圈引线 8j 涂有绝缘胶。 0029 浮动活塞 5 和固定阀芯 8 将阀体 1 内的空腔分为上腔 10、 中腔 11 和下腔 12， 上腔 10、 中腔11和下腔12都充有磁流变液， 上腔10侧壁上开有与外界相通的蓄能器接口1f， 蓄 能器接口 1f 的位置处于浮动活塞 5 在向上最大位移处的上侧， 下腔 12 侧壁上开有与外界 相通的油缸接口1g， 上腔10与中腔11之间相互封闭， 中腔11与下腔12之间通过液流通道 9 相互连通。 0030 如图 3 至 4 所示 使用时， 将感应线圈 2a 的感应线圈引线 2d 与输出端子 15 连接， 输出端子 。

23、15 通过信号 预处理电路 19 与外部控制器 20 连通 ； 励磁线圈 8b 的励磁线圈引线 8j 与激励源 16 连接。 0031 本阻尼阀处于蓄能器 13 和油缸 14 之间， 通过蓄能器接口 1f 与蓄能器 13 相通， 通 过油缸接口 1g 与油缸 14 相通， 组成油气悬架系统的封闭液流通路。 0032 浮动活塞 5 将本阻尼阀内磁流变液分隔， 当车轮上下运动时， 在磁流变液的推动 下， 浮动活塞 5 沿着安装管 2 上下滑动， 因此， 浮动活塞 5 的运动速度反映了车轮相对于车 身的运动速度。 0033 当车轮上下运动时， 磁流变液通过固定阀芯 8 液流通道 9， 产生阻尼力， 。

24、当固定阀 芯 8 液流通道 9 有外加磁场作用时， 固定阀芯 8 液流通道 9 中的磁流变液 “固化” ， 磁流变液 发生粘塑性流动， 使阻尼力增大 ； 阻尼力的大小与外加磁场大小有关， 外加磁场大小与励磁 线圈 8b 中电流大小有关， 因此通过调节励磁线圈 8b 中的电流即可改变本阻尼阀的阻尼力 大小。 0034 上盖板 1a、 下盖板 1c 和上压盘 8a 均为极低导磁材料加工而成， 套筒 1b、 浮动活塞 5、 固定阀芯 8 和绕线杆 2b 由高导磁材料加工而成， 安装管 2 由低导磁材料加工。 0035 信号发生器 18 产生一正弦交变电压检测信号， 此检测信号作为激励源 16 输入信。

25、 号的一部分， 由励磁线圈引线 8j 送入励磁线圈 8b， 此时励磁线圈 8b 产生一同频率交变磁 场 ； 固定阀芯 8、 液流通道 9、 套筒 1b、 浮动活塞 5、 安装管 2、 绕线杆 2b 中形成一闭合工作磁 路 17， 励磁线圈 8b 产生的磁场绝大部分磁通量通过该磁路， 形成传感器工作的主磁通， 感 应线圈 2a 产生一同频率交变电压信号。 0036 由于闭合工作磁路 17 的主磁通不变， 当路面激励时， 车轮与车身之间发生相对运 说 明 书 CN 103758911 A 6 5/5 页 7 动， 浮动活塞 5 沿着安装管 2 上下运动， 使得感应线圈 2a 在闭合工作磁路 17 。

26、中的线圈匝数 相应地发生变化， 感应线圈 2a 两端感应产生一电压信号， 该电压信号包含振动速度大小的 信息， 感应线圈 2a 的电压信号由感应线圈引线 2d 引出， 输入到信号预处理电路 19， 送入外 部控制器 20， 从而实现振动速度传感。 0037 同时， 外部控制器20根据感应线圈2a感应到的振动速度大小信息， 进行相应的运 算后将控制信号转换为模拟信号并送入驱动电路 21， 驱动电路 21 产生一相应的电流， 并通 过加法耦合电路 22 与信号发生器 18 产生的检测信号合成， 作为励磁线圈 8b 的激励源 16 ； 通过调节驱动电路21的电流大小改变励磁线圈8b所产生的磁场强度，。

27、 该磁场是强磁场， 从 而改变液流通道 9 处磁流变液的阻尼比， 实现阻尼自动可调功能。 0038 该发明将阻尼阀与速度传感器集成一体， 避免了传感器直接暴露于恶劣的外界环 境中， 故可靠性高 ； 该外置磁流变油气悬架系统阻尼阀可以自动感知车轮相对于车身的振 动速度， 并根据感应线圈 2a 产生的电压大小进行阻尼的相应调节， 从而实现油气悬架的半 主动控制。 0039 上述高导磁材料 （即软磁材料） 通常选用市售的不锈钢材料 ； 上述极低导磁材料 （即不导磁材料） 通常选用市售的铝制材料。 0040 以上所述的仅是本发明的一种实施方式， 应当指出， 对于本领域的普通技术人员 来说， 在不脱离本发明原理的前提下， 还可以作出若干变型和改进， 这些也应视为属于本发 明的保护范围。 说 明 书 CN 103758911 A 7 1/4 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 103758911 A 8 2/4 页 9 图 2 说 明 书 附 图 CN 103758911 A 9 3/4 页 10 图 3 说 明 书 附 图 CN 103758911 A 10 4/4 页 11 图 4 说 明 书 附 图 CN 103758911 A 11 。