专利名称：电流变阀外置的电流变液体减振器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种汽车用减振装置，具体地是一种电流变阀外置的电流变流液体减振器。
背景技术：
随着社会需求的不断增长和科学技术发展的推动，现代高速度、高舒适性、高安全性汽车成为发展趋势。提高汽车行驶速度的同时，解决汽车的振动问题已成为汽车设计、制造和使用部门的一个重要课题。
汽车行驶时，由于路面不平等因素激起汽车的振动，这种振动影响着人的舒适性、工作效能和身体健康，甚至损坏汽车的零部件和运载的货物。因此保持汽车的平顺性和安全稳定性显得尤为重要。汽车振动的衰减主要是由汽车悬挂来实现的。车辆悬挂系统是指车身和车轮之间的全部零、部件的总成，主要包括弹性元件、阻尼元件和导向机构三部分。阻尼元件即减振器，它与弹性元件协调工作以满足车辆行驶平顺性和操纵稳定性要求。性能优越的减振器是车辆悬挂工程水平的一项重要标志。
车辆悬挂分为三种被动悬挂、半主动悬挂和主动悬挂。被动悬挂广泛采用的是筒式液力减振器，其阻尼系数是个常数，它是根据车辆结构参数和性能指标要求设计的常规减振器，不能按实际工况和路况的随机信息来调节减振器的阻尼特性。因此，不能与车辆悬挂系统实现最优匹配，协调一致地满足车辆行驶平顺性和安全性要求。这样主动悬挂和能提供主动阻尼的半主动悬挂便应运而生。主动悬挂也称为有源悬挂，它没有固定的弹簧刚度和固定的阻尼元件，而是由执行机构和控制系统组成的。主动悬挂能同时满足车辆平顺性和稳定性要求，但是其结构复杂、技术性高、成本昂贵，而且其工作时需要大量来自发动机的动力，这样就存在“性能和效率”之间的矛盾。半主动悬架是无源的，它通过调节悬架的阻尼参数以达到最佳减振性能。所以，它采用的可调阻尼的减振器又称为主动减振器。半主动悬架可以产生近似于主动悬架的性能，但却只需要很少的外部动力，并且结构简单、成本低，因而成为目前悬挂发展的主导方向。
自从Grosby和Karnop提出半主动悬架系统的概念以来，一些先进的工业国家对半主动悬架及其减振器进行了大量的研究工作。目前主要依据下述原则进行主动减振器的设计(1)根据外部信号改变减振器各节流阀的通流面积，控制减振器的阻尼力；(2)通过改变减振器工作液的粘度控制减振器的阻尼力。目前，国内外对前一种的研究较多。从国内外节流孔可调阻尼减振器的发展可以看出，节流孔的开度是由机械机构执行的，因此，其响应速度较慢，阻尼力不能较快的调节到最佳值。由于其阻尼力是有级调节的易使车体受到冲击。此外，机械摩擦摩损，机构复杂，易泄漏都是其难以避免的缺点。
将电流变技术、机械设计方法用于汽车减振器的设计，构造出原理全新的汽车电流变液体减振器，为悬挂减振实时控制技术和工程实用化提出了一种切实可行的新方法。
电流变液体减振器是以电流变效应为基础具有高科技特征的一种新型减振器，对电流变液体减振器的研究包括电流变液体减振器的结构、电流变液体的性能、控制系统等。其中，以阀为核心的电流变液体减振器的结构设计是该项研究的关键，我们通过电流变阀实现汽车振动的控制。车辆行驶过程中，由传感器采集路面条件信息转换后传送到控制器，控制器根据路面条件信息以及相应的控制算法确定高压电源的电压，高压电源将相应的电压加在电流变液体减振器上，随着外加电场的变化，电流变液体的表观粘度随之变化。因此，减振器提供的阻尼力也发生相应的改变。该系统可根据工况和路面条件的不同实现汽车悬挂的最优控制，以满足汽车平顺性和操纵安全性稳定性要求。在我国汽车工业产业和技术政策转入“以轿车为主”时期，如何使现代轿车满足高舒适性，高安全性的要求，已成为人们普遍关心的问题。此外，赛车、军用车辆等都对解决悬挂振动问题提出了更高的要求。因此，采用电流变技术设计的新型电流变液减振器具有广阔的应用前景和市场价值，对提高我国汽车的整车水平具有重要意义。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能解决汽车振动主动控制问题的性能优越的电流变阀外置的电流变流液体减振器。
本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是一种电流变阀外置的电流变流液体减振器由减振主体和置于主体外的电流变阀组成，减振主体由导向器、活塞杆、活塞、底阀系、缸筒、贮油缸和密封圈组成。活塞将减振主体分为上、下两个腔，上腔通过导向器上的孔与电流变阀相连，底阀系将下腔与外置的电流变阀相连，底阀座下的密封圈将底阀座与贮油缸分隔开。
外置的电流变阀为同心环状间隙结构，由铜棒心和同轴园筒形外壳组成，两端有绝缘头。
底阀系由螺母、补偿阀限器、压缩阀垫片、补偿阀弹簧、补偿阀流通片、压缩阀座、压缩阀阀杆、压缩阀节流片、压缩阀阻尼、压缩阀垫片组成。
导向器具有连接上腔与电流变阀的小孔。
当减振器处于压缩行程时，活塞向下移动，活塞下腔液压升高，在液压的作用下，液体经底阀系阀杆上的小孔(普通减振器底阀阀杆无孔)流入电流变阀，由电流变阀通过导向器上的小孔流入减振器的上腔。由于上腔被活塞杆占据了一部分容积，上腔增加的容积小于下腔减少的容积，故还有一部分液体经压缩阀的节流小孔流回贮油腔，开阀时，则推开压缩阀流回贮油腔。当减振器处于复原行程时，减振器受拉伸，上腔液压增大，液体经电流变阀流入下腔，由于上腔活塞杆的退出，此时，补偿阀打开，油液从贮油缸经补偿阀补油给下腔。外置的电流变阀由铜棒芯和同轴园筒形外壳组成，铜棒芯作为内电极，加正电压，由绝缘材料与外壳绝缘，同时两端有良好的固定措施，园筒形外壳接地。当减振器受力时，电流变液体以不同的流动方向和速度通过环形通道，电极加电时，液体表观粘度随电场的变化而变化，实现了减振器阻尼力的无级调节。
电流变液体减振器结构设计是以阀、孔和电场控制设计为核心的结构设计。我们利用两固定的同心圆筒构成的同心环状间隙形成电流变阀，铜棒芯作为内电极，加正电压，同轴园筒形外壳为负电极接地，尼龙绝缘材料与外壳绝缘，同时两端有良好的固定措施。
底阀系的压缩过程下腔油液经底阀阀杆上的孔流入电流变阀，为了减小其节流作用，将阀杆上的孔尽可能设计得大一些。这是电流变液体减振器底阀与普通底阀的不同之处。另一部分油液，经阀座上的环行小孔，在开阀前，油液经压缩阀节流片上的微小间隙流入贮油缸，这些微小间隙即作为底阀上的常通孔，开阀后，压缩阀阀片变形形成一定的开度，油液经推开的压缩阀阀片注入贮油腔。由此抵消活塞杆进入所占据的空间。复原过程油液经电流变阀以及底阀杆上的小孔进入下腔；同时贮油缸内的油液推开补偿阀进入下腔抵消由于活塞杆退出造成的体积空缺。补偿阀的节流作用很弱，对油压的影响可以忽略。
我们按照“中华人民共和国机械工业部部标准——汽车筒式减振器”中的QC/T，545/99台架试验方法进行示功试验，试验结果(见表1)表明，本实用新型设计的电流变阀外置的电流变液体减振器其阻尼力的变化幅度，已能满足汽车实际应用要求，处于国内领先水平。
表1 电流变液体减振器的外特性试验数据 h＝1mm 行程S＝0.08m速度 电压 复原阻力 压缩阻力 复原功 压缩功总功 平均复原力 平均压缩力 平均力 等效线性(m/s) (V) (N) (N) (NM)(NM) (NM) (N) (N) (N)阻尼系数0 114 -83 5.705.90 11.6071.25 73.75 72.50 18471000116 -91 5.896.59 12.4873.63 82.38 78.00 19870.05 1500131 -120 6.746.86 13.6084.25 85.75 85.00 21661800242 -189 13.08 11.8624.94163.50 148.25155.8839710 168 -143 7.818.70 16.5197.63 108.75103.1913141000166 -140 7.438.35 15.7892.88 104.3898.63 12560.11500163 -147 7.759.30 17.0596.88 116.25106.5613571800272 -202 14.38 14.2328.61179.75 177.88178.8122770 205 -138 8.748.94 17.68109.25 111.75110.50938500 215 -147 8.919.24 18.15113.38 115.50113.409630.15 1000205 -157 8.529.28 17.80106.50 116.00111.259451500205 -167 9.3410.0119.35116.75 125.13120.9410271800353 -221 17.64 15.9233.56220.50 199.00209.7517810 250 -152 8.819.37 18.18110.13 117.13113.63724500 230 -147 9.009.76 18.76112.50 122.00117.257470.21000245 -155 8.749.52 18.26105.00 119.00114.137271500232 -184 8.9110.9919.90111.25 137.38124.387921800425 -244 18.69 17.3336.02233.63 216.63225.1314340 309 -194 12.25 11.4723.72153.13 143.38148.25630500 314 -189 11.85 11.3323.18148.13 141.63144.886150.31000299 -197 12.15 11.5923.74151.88 144.88148.386301500343 -199 13.28 12.2925.57166.00 153.63159.816791800545 -281 24.14 19.8543.99301.75 248.13274 1168本用新型减振器具有如下特点1.具有足够大的电致阻尼力变化范围，其最大阻尼力是零电场的两倍，满足了汽车工程的实际需要，该项指标处于国内领先水平；2.具有足够大的行程，其行程为80mm；3.充分考虑了我国减振器生产的状况，结构设计合理可靠，生产工艺简单；4.电流变阀外置的电流变液体减振器散热快；5.其表观粘度随温度的变化小；6.具有连续可控的性能；7.主要工作构件无磨损、寿命长；8.工作柔和，噪声低；9.响应速度快；10.控制过程中的能源消耗低；11.易与计算机结合，实现智能控制；12.加电方便；由于电流变阀外置的电流变液体减振器的这些特点，及其在性能上、制造上、使用上的明显优势和市场竞争能力，该减振器具有广阔的应用前景和市场价值。
图1为本实用新型整体结构示意图图2为本实用新型电流变阀结构示意图图3为本实用新型底阀系结构示意图图4为本实用新型导向器结构示意图具体实施方式
如图1、2、3和4所示，本实用新型为一种电流变阀外置的电流变流液体减振器，所述减振器由减振主体和置于主体外的电流变阀组成，减振主体由活塞杆6、活塞7、底阀系9、导向器1、缸筒2、贮油缸3和密封圈10组成，外置的电流变阀4为同心环状间隙结构，由铜棒芯13和同轴园筒形外壳11组成，两端有绝缘头12。底阀系由螺母14、补偿阀限位器15、压缩阀垫片16、补偿阀弹簧17、补偿阀流通片18、压缩阀座19、压缩阀阀杆20、压缩阀节流片21、压缩阀阻尼22、压缩阀垫片23依次连接组成，活塞将减振主体分为上、下两个腔5、8，上腔5通过导向器1上的孔24与电流变阀4相连，底阀系的空心螺杆将下腔与外置的电流变阀相连，底阀座下的密封圈将底阀座与贮油缸分隔开。
权利要求1.一种电流变阀外置的电流变流液体减振器，其特征在于所述减振器由减振主体和置于主体外的电流变阀组成，减振主体由活塞杆、活塞、底阀系、导向器、缸筒、贮油缸和密封圈组成，活塞将减振主体分为上、下两个腔，上腔通过导向器上的孔与电流变阀相连，底阀系将下腔与外置的电流变阀相连，底阀座下的密封圈将底阀座与贮油缸分隔开。
2.如权利要求1所述的减振器，其特征在于所述的外置的电流变阀为同心环状间隙结构，由铜棒芯和同轴园筒形外壳组成，两端有绝缘头。
3.如权利要求1所述的减振器，其特征在于所述的底阀系由螺母、补偿阀限位器、压缩阀垫片、补偿阀弹簧、补偿阀流通片、压缩阀座、压缩阀阀杆、压缩阀节流片、压缩阀阻尼、压缩阀垫片、空心螺杆依次连接组成。
4.如权利要求1所述的减振器，其特征在于所述的导向器具有连接电流变阀和减振主体上腔的小孔。
专利摘要一种电流变阀外置的电流变流液体减振器,其特征在于所述减振器由减振主体和置于主体外的电流变阀组成,减振主体由活塞杆、活塞、底阀系、导向杆、缸筒、贮油缸和密封圈组成,活塞将减振主体分为上、下两个腔,上腔通过导向器上的孔与电流变阀相连,底阀系将下腔与外置的电流变阀相连,底阀座下的密封圈将底阀座与贮油缸分隔开。本实用新型能解决汽车振动的主动控制问题,具有源头创新性,可广泛应用于轿车、赛车及军用车辆。
文档编号B60G17/06GK2496700SQ0125030
公开日2002年6月26日 申请日期2001年8月7日 优先权日2001年8月7日
发明者张仲甫, 刘小英 申请人:张仲甫, 刘小英