一种液压主动式减震器的制作方法

本发明涉及一种液压主动式减震器，属于减震器技术领域。

背景技术：

随着电动汽车技术的发展，轮毂电机成为效率更高可操作性更强的一种驱动方式，但是轮毂电机也有其缺点，那就是簧下质量过大。簧下质量过大就造成了汽车的平顺性不好。因此如何减小簧下质量对车辆的影响成为难题。

人们生活水平的提高，对舒适性要求越来越高，尤其是自动驾驶技术的发展，解放了人的双手。人们可以在车内做一些其他事情，例如喝茶、看书、写字等，因此对车辆的平顺性要求进一步提高。

被动减震器由于其工作的原理，不能兼顾平顺性和操控性，且簧下质量对其影响很大。

半主动悬架减震器在一定程度上能够改善平顺性和操控性，但其的频率响应范围和能够实现的功能是有限的。簧下质量对其影响也很大。

新能源汽车尤其是电动车对能耗要求十分严格。对悬架系统不但要求能够解决平顺性也要求能耗低。

传统的主动液压减震器系统需要复杂的外部管路和液压系统，并通过电磁阀来控制油液的流量或者方向。系统相对复杂，控制要求较高，可靠性相对较差。

丝杆电机结构的主动减震器系统虽然执行效率较高，但是也有其弊端，例如丝杆结构在旋转时噪音相对较大。单电机丝杆结构在实现主动减震器的同时，对安装系统的固定点要求能够拟制减震器的自转动，会对悬臂提出过高要求；双电机丝杆结构能够解决自转动问题，单因其结构复杂，体积庞大，造成簧下质量过大。由于丝杆结构的原因其制造成本相对较高。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种液压主动式减震器。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种液压主动式减震器，包括液压工作室，所述液压工作室内设置有活塞和与活塞相连的活塞杆，还包括与液压工作室相连的双向变量液压泵，所述双向变量液压泵一端连接液压工作室，另一端连接有油液储存室，所述液压工作室连接有液压附加工作室或气压工作室，所述活塞位于液压工作室和液压附加工作室或气压工作室之间。

所述的一种液压主动式减震器，所述液压工作室和气压工作室共同为一筒状结构，其内设置有活塞，活塞上方为液压工作室，活塞下方为气压工作室，筒状结构外设置有同轴的外筒状结构，所述外筒状结构与筒状结构之间形成油液储存室，所述液压工作室具有密封上盖和密封下盖，所述密封下盖处设置有内腔流通孔和外腔流通孔，所述双向变量液压泵通过两根导流管分别与内腔流通孔和外腔流通孔连通。

所述的一种液压主动式减震器，活塞杆上设有导向滑环，并在液压工作室的上部设有限位弹簧。

所述的一种液压主动式减震器，所述液压工作室和液压附加工作室为一筒状结构，其内设置有活塞，活塞上方为液压附加工作室，下方为液压工作室，其外设置有同轴的外筒状结构，所述外筒状结构与筒状结构之间形成油液储存室，所述油液储藏室和液压附加工作室之间还设置有中筒，中筒、液压附加工作室以及液压工作室内部充满油液；所述液压工作室具有密封上盖和密封下盖，所述密封下盖处设置有内腔流通孔，所述油液储存室上设置有外腔流通孔，所述双向变量液压泵通过两根导流管分别与内腔流通孔和外腔流通孔连通。

所述的一种液压主动式减震器，活塞杆上设有导向滑环，并在液压工作室的上部设有限位弹簧。

所述的一种液压主动式减震器，所述液压工作室为一筒状结构，其内设置有活塞，所述液压工作室底部设置有下盖，活塞杆穿过下盖位于气压工作室内，所述气压工作室同样为筒状结构，所述液压工作室外设置有有同轴的外筒状结构，所述外筒状结构与筒状结构之间形成油液储存室，所述气压工作室与油液存储室密封连接，油液存储室可在所述气压工作室内部上下滑动；所述液压工作室和油液存储室之间还具有中筒，所述下盖上设有减震器下盖液体导流孔，减震器下盖液体导流孔连接中筒以及油液存储室。

所述的一种液压主动式减震器，一液压导流上盖连接所述液压工作室、中筒和双向变量液压泵，并将油液储存室上部密封。

所述的一种液压主动式减震器，所述液压工作室为一筒状结构，其内设置有活塞，所述液压工作室底部设置有下盖，所述下盖上设置有液体导流孔，所述气压工作室同样为筒状结构，所述液压工作室外设置有有同轴的外筒状结构，所述外筒状结构与筒状结构之间形成油液储存室，所述气压工作室与油液存储室密封连接，油液存储室可在所述气压工作室内部上下滑动；所述液压工作室和油液存储室之间还具有中筒，所述活塞杆的下部通过液体导流孔连接中筒以及油液存储室的下部。

所述的一种液压主动式减震器，一液压导流上盖连接所述液压工作室、中筒和双向变量液压泵，并将油液储存室上部密封。

本发明所达到的有益效果：

本发明的减震器结构简单，通过双向变量液压泵来改变流入或流出液压工作室中的流量来改变阻尼；通过改变双向变量液压泵向液压工作室内压入或抽出油液可以使减震器杆主动的压缩或伸长。

本发明的减震器与悬架的弹性元件配合使用，能够降低了主动悬挂系统执行部件的能耗，甚至可以产生电能。液路系统中没有使用单向阀，单向阀也会对减震器产生一定的影响，减震器中全部的流量控制和液压方向的控制都是通过双向变量泵来实现的系统零部件少，使系统的可靠性更容易把控。

本发明的减震器与主动悬挂控制器配合使用，能够大大降低簧下质量对车辆平顺性的影响，使车辆兼顾平顺性和操控性。

本发明的液压主动式减震器，能够减少液压系统的管路设置，与传统液压主动式减震器相比减少了液压泵、电磁阀以及相关管路的设置，能够大大减少系统的复杂程度，使控制系统更加灵活，更容易在不同车型上实现配置。

附图说明

图1是本发明的结构组成图。

图2是本发明另一个结构组成图。

图3是本发明应用时的结构示意图。

图4是实施例1的结构示意图。

图5是实施例2的结构示意图。

图6是实施例3的结构示意图。

图7是实施例4的结构示意图。

图8是双向变量液压泵的结构示意图。

图9是双向变量液压泵的另一结构示意图。

图10是本发明使用时的结构示意图。

图11是本发明另一种使用方法的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，液压主动减震器的结构组成由：

双向变量液压泵1、液压工作室2、油液储存室3、减震器活塞4、减震器活塞杆5、液压附加工作室6；

如图2所示，该结构与图1中原理相同，其组成由：双向变量液压泵1、液压工作室2、油液储存室3、减震器活塞4、减震器活塞杆5、气压工作室6；

以上两种结构的原理都是通过双向变量液压泵1来改变减震器的阻尼或使减震器杆主动伸长压缩的。阻尼的大小与液体的流量和流速有关，因此可以通过调整双向变量液压泵1的流量和或流向来改变减震器的阻尼；当液压工作室的压力2大于减震器活塞4传递上来的力时，双向变量液压泵1会推动减震器杆向下运动，致使减震器主动伸长；同理，当液压工作室2中的内部压力小于减震器活塞4传递上来的压力时，减震器杆会主动压缩。

即当双向变量液压泵将油液由油液储存室3被压缩进液压工作室2中时，进入液压工作室的油液会作用在减震器活塞4上，此时就增加了减震器的压缩阻尼或减小回弹阻尼也可以使减震器活塞杆5主动伸长；当双向变量液压泵将油液由液压工作室2压缩进入油液存储室3中时，液压工作室2中的油液被抽出后由于油液的减少，作用在减震器活塞4上的力会减小甚至由于液压泵的吸力能够将减震器活塞4向上拉起，致使减小了减震器的压缩阻尼或增大回弹阻尼也可以使减震器活塞杆主动压缩。通过以上原理描述，可以知道，通过改变双向变量液压泵的流量或者方向来改变减震器的阻尼或使减震器杆主动的伸长或压缩。

在图1中，当液压工作室2的液压增加时会推动减震器活塞向下运动，液压附加工作室6内的油液会被压缩进入油液存储室3中；当液压工作室2的液压减小时，减震器活塞4向上运动，液压附加工作室6变大，会将油液存储室内的油液抽取到液压附加工作室中。

在图2中，减震器活塞4的下部为空气腔，即气压工作室。当液压工作室2的液压增加时会推动减震器活塞向下运动，气压工作室6被压缩，内部压力增加；当液压工作室2的液压减小时，减震器活塞4向上运动，气压工作室6被拉伸，内部压力减小。

本发明的主动式减震器需要与弹性元件配合使用能够减小系统的功耗，并且在某些情况下也能实现发电的功能。

以图2结构与悬架系统的弹性元件相结合如示意图3中所示，弹性元件可以是传统钢制弹簧也可以是空气弹簧。弹性元件7分别连接减震器的两端。在悬挂系统上的负载稳定时（静态），双向变量液压泵不工作，主动减震器不耗电。由胡克定律f=k*x，我们知道，在k值不变的情况下，系统稳定后只要通过双向变量液压泵改变作用在减震器两端一点点力(f)就能够实现悬架高度(x)的改变。如果没有弹性元件，则减震器需要提供非常大的力才能支撑簧上质量,即需系统的功耗将非常大。

通过与弹性元件7的配合使用，主动式减震器由两种工作状态，一种是被动变阻尼状态，另外一种是主动变阻尼状态。两种状态的阻尼范围不一样，使用情况不一样、能耗不一样。

被动变阻尼状态时，减震器可以产生电能，通过控制电路可以将电能存储起来。如图3中所示，当弹性元件带动减震器活塞4上下运动时会对液压工作室2产生压缩和拉伸，进而造成液压工作室2内部的油液会对双向变量液压泵1产生力的作用，如果双向变量液压泵是螺杆或者齿轮式会推动螺杆或齿轮运动进而带动驱动电机的旋转，进而产生电能。

主动变阻尼，即减震器活塞杆的主动减震功能，该功能下为耗电。如图3中所示，通过配合主动悬架控制器，检测路面轮廓或通过检测双向变量液压泵的电机的反向电动势来检测路面状态，可以通过控制双向变量液压泵的流量来实现减震器的阻尼变化，通过控制注入到液压工作室2油液的量和压力来控制减震器杆的主动伸长或者压缩，即主动控制减震器的阻尼。

实施例1

如示意图4中所示：减震器的组成主要有减震器杆1-1、减震器密封上盖1-2、限位弹簧1-3、导向滑环1-5、减震器活塞1-6、减震器内筒1-7、减震器外筒1-8、减震器密封下盖1-10以及导流管1-13和双向变量液压泵1-14组成。

其中减震器杆1-1穿过减震器密封上盖1-2，减震器杆的下部设有减震器活塞1-6，减震器杆位于减震器内筒1-7中，减震器杆1-1上设有导向滑环1-5，并在减震器内筒的上部设有限位弹簧1-3。

其中减震器活塞1-6的上部为空气腔，减震器活塞1-6的下部与减震器液压工作室1-9相连，减震器液压工作室内部充满油液。

其中减震器外腔1-4位于减震器内筒1-7与减震器外筒1-8中，减震器外腔作为油液存储室，下部为油液，上部为气体。

其中在减震器密封下盖1-10上设有内腔流通孔1-12以及外墙流通孔1-11，其中内腔流通孔与减震器液压工作室1-9相连，外腔流通孔与减震器外腔1-4相连。

其中减震器液压工作室1-9以及减震器外腔1-4通过导流管1-13与双向变量液压泵1-14连接在一起。

实施例2

如图5中所示：减震器的组成主要有减震器杆2-1、减震器密封上盖2-2、限位弹簧2-3、导向滑环2-5、减震器活塞2-6、减震器内筒2-7、减震器中筒2-8、减震器外筒2-9、减震器密封下盖2-15以及导流管2-16和双向变量液压泵2-17组成。

其中减震器杆2-1穿过减震器密封上盖2-2，减震器杆的下部设有减震器活塞2-6，减震器杆位于减震器内筒2-7中，减震器杆2-1上设有导向滑环2-5，并在减震器内筒的上部设有限位弹簧2-3。

其中减震器活塞2-6的上部为减震器附加工作室2-11，减震器活塞2-6的下部与减震器液压工作室2-14相连，减震器附加工作室2-11通过减震器密封上盖2-2上设置的孔道与减震器中腔2-10相连接。减震器中腔位于减震器内同2-7以及减震器中筒2-8之间。减震器中腔、减震器附加工作室以及减震器液压工作室内部充满油液。

其中减震器外腔2-4位于减震器中筒2-8与减震器外筒2-9中，减震器外腔作为油液存储室，下部为油液，上部为气体。

其中在减震器密封下盖2-15上设有孔道，分别用于连接内腔流通孔2-13以及外腔流通孔2-12。其中减震器中腔2-10与减震器外腔2-4是通过减震器密封下盖上设置的孔道连接在一起的。其中内腔流通孔与减震器液压工作室2-14相连，外腔流通孔与减震器外腔2-4相连。

其中减震器液压工作室2-14以及减震器外腔2-4通过导流管2-16与双向变量液压泵2-17连接在一起。

实施例1和实施例2，是分别按照图2和图1的原理而得到的具体减震器结构的示意图。减震器的布置都在减震器的内、外腔流通孔通过导流管与双向变量液压泵相连接。该布置方式可以将双向变量液压泵放在车架上，可以有效减小簧下质量。因实际车辆悬架布置的需要，因此减震器的内、外腔流通孔的布置位置以及减震器下盖会有所区别。用于空间相对较小的布置方式。也可用于弹性元件与减震器分离使用的场合。另外，如果在该原理结构的应用上如果只考虑被动变阻尼控制方式，则双向变量液压泵的体积和质量也会减小，这样，就可以按照设计将双向变量液压泵设置在减震器筒的外部。本发明在实现上和实际使用上相对较灵活。

实施例3

如图6中所示：减震器的组成主要由双向变量液压泵3-1、液压导流上盖3-2、减震器外筒3-5、减震器中筒3-6、减震器内筒3-7、减震器活塞3-8、导向滑环3-9、减震器杆3-10、减震器下盖3-11、减震器下筒3-12以及限位弹簧3-14组成。

其中减震器杆3-10穿过减震器密封下盖3-11，减震器杆的上部设有减震器活塞3-8，减震器杆位于减震器内筒3-7中，减震器杆上设有导向滑环3-9，并在减震器杆的下部设有限位弹簧3-14。

其中减震器活塞3-8的上部为液压工作室3-15，减震器活塞3-8的下部与通过减震器下盖3-11上的气孔与减震器气压工作室3-13通过气体相连。

其中减震器下盖3-11上设有减震器下盖液体导流孔3-11-1，减震器下盖液体导流孔连接减震器中腔3-4以及减震器外腔3-3。减震器下盖3-11与减震器外筒3-5密封连接。

其中减震器下筒3-12与减震器外筒3-5密封连接，且减震器外筒能够在减震器下筒内部上下自由滑动。

其中减震器外腔3-3作为油液存储室，下部为油液，上部为气体。

其中液压导流上盖3-2用于液压工作室3-15和减震器中腔3-4与双向变量液压泵3-1的连接。液压导流上盖下部将减震器外腔3-3上部密封，同时通过内部孔道分别连接液压工作室3-15和液压减震器中腔3-4。液压导流上盖的上部与双向变量液压泵3-1密封连接。

实施例4

如图7中所示：减震器的组成主要由双向变量液压泵4-1、液压导流上盖4-2、减震器外筒4-5、减震器中筒4-6、减震器内筒4-7、减震器活塞4-8、导向滑环4-9、减震器杆4-10、减震器下盖4-11、减震器下筒4-12以及限位弹簧4-14组成。

其中减震器杆4-10穿过减震器密封下盖4-11位于减震器下筒4-12内，减震器杆的上部设有减震器活塞4-8，减震器杆位于减震器内筒4-7中，减震器杆上设有导向滑环4-9，并在减震器杆的下部设有限位弹簧4-14。

其中减震器活塞4-8的上部为液压工作室4-15，减震器活塞3-8的下部与通过减震器下盖4-11上的减震器下盖液体导流孔4-11-1与减震器中腔4-4以及减震器外腔4-3的下部相连。

其中减震器下盖4-11与减震器杆4-10密封连接，且减震器杆能够在其中自由滑动，所述减震器下盖4-11与减震器下筒4-12之间形成气室4-13。

其中减震器下筒4-12与减震器外筒4-5密封连接，且减震器外筒能够在减震器下筒内部上下自由滑动。

其中减震器外腔4-3作为油液存储室，下部为油液，上部为气体。

其中液压导流上盖4-2用于液压工作室4-15和减震器中腔4-4与双向变量液压泵4-1的连接。液压导流上盖下部将减震器外腔4-3上部密封，同时通过内部孔道分别连接液压工作室4-15和液压减震器中腔4-4。液压导流上盖的上部与双向变量液压泵4-1密封连接。

实施例3和实施例4分别按照图1和图2而得到的具体减震器结构的示意图。减震器的布置时都是将减震器筒身通过液压导流上盖与双向变量液压泵相连接，双向变量液压泵设置在减震器的上部，在安装时，双向变量液压泵的上部与车辆底盘固定连接，因此双向变量液压泵的重量归为簧上质量，该设置方式可以有效减小簧下质量，且减震器的集成化增加，更有利于模块化的设计，可以使液压泵在功率上、质量上、体积上相对较灵活。

以上几种减震器结构中的双向变量液压泵的结构实现可以是齿轮结构也可以是蜗杆结构，本发明中优选齿轮结构。因为该结构更容易实现密封，且技术成熟，结构相对简单。

双向变量液压泵的主要液压工作部分如下：

如图8和图9中所示：液压工作部分由液压传动轮主轮（1-1-1、1-2-1）、液压传动轮辅轮（1-1-2、1-2-2）、液压工作室外壳（1-1-3、1-2-3）、液体进出口a（1-1-4、1-2-4）以及液体进出口b（1-1-5、1-2-5）组成。

两种结构的齿轮形状分别为圆形齿轮和椭圆型齿轮，两者各有特点，结构原理以及工作原理相同。

其中液压传动轮的主轮与双向变量液压泵的永磁电机相连接。当改变永磁电机的转速或者转向时就会改变液体进出口a与液体进出口b之间的流量或者流向，即通过电机的转速和转向能够实现减震器的阻尼或者减震器杆运动方向的调整。

如图8或者图9中所示，当液体由液体进出口a流向液体由液体进出口b或者液体由液体进出口b流向液体由液体进出口a的时，液体会也会驱动液压传动轮的转动，而液压传动轮的转动会带动永磁电机的转动，永磁电机旋转会产生电能，产生电能的大小与液体进出口a、b之间的流速和时间有关。永磁电机产生电能所带的负载又会影响液体进出口a、b之间的流速和流量，即通过控制双向液压泵永磁电机产生电能所带的负载的大小可以控制减震器阻尼的大小。

以上减震器的结构中减震器内部液体工作腔通过导流管或者液压导流上盖与双向变量液压泵的液体进出口a和液体进出口b连接。

在实际使用过程中本发明的主动式减震器与悬架弹性元件配合使用有多种结构，可以应用与麦弗逊式悬架结构，也可以用于多连杆悬架结构，传统减震能够使用的结构，在空间允许的情况下，本发明的减震器都可以使用。以下举例2种布置方式，分别为主动式减震器与传统弹簧、主动式减震器与空气弹簧.

如图10中所示：传统的弹簧主动式减震器总成由减震器顶胶5-1、减震器5-2、弹簧5-3、弹簧盘5-4以及弹簧固定卡5-5组成。

其中减震器顶胶5-1上设有减震器固定螺栓5-1-1、顶胶橡胶5-1-2和顶胶下支撑座5-1-3。顶胶的上部为金属的安装盘，用于减震器的安装。顶胶下支撑座5-1-3的中心设有安装孔。该按装孔用于安装减震器5-2。

其中减震器5-2为本发明的液压主动式减震器，因为主动式减震器的双向变量液压泵5-2-2体积相对较大，因此将其与减震器顶胶5-1相结合在一起。减震器顶胶5-1通过其顶胶下支撑座5-1-3与减震器双向变量液压泵5-2-2上的固定座连接在一起，连接方式可以是卡簧也可以是螺纹连接。在减震器5-2的上部设有减震器引出线5-2-1。

其中减震器5-2的减震器筒身部分位于弹簧5-3的内部，减震器筒5-2-3上设有弹簧安装盘，用于安装弹簧的下部，同时，因为减震器5-2的体积和形状的原因，在弹簧盘的下部设有弹簧盘固定卡5-5。弹簧5-3的上部与减震器双向变量液压泵5-2-2的下部压紧连接。

如图11中所示：主动式减震器与空气弹簧总成由减震器顶胶6-1、减震器6-2、固定卡簧6-3、上盖o型密封圈6-4、空气弹簧上盖6-5、气囊防护罩6-6、空气弹簧气囊6-7、空气弹簧上扣环6-8、空气弹簧下扣环6-9、空气弹簧下活塞6-10、防尘套6-11以及下活塞卡箍6-12组成。

其中减震器顶胶6-1上设有减震器固定螺栓6-1-1、顶胶橡胶6-1-2。顶胶的上部为金属的安装盘，顶胶内部设有减震器安装孔用于安装减震器6-2。顶胶与减震器过盈配合连接，并通过固定卡簧6-3卡紧。

其中在减震器双向变量液压泵6-2-2的下部设有空气弹簧安装卡座6-2-3，空气弹簧安装卡座与空气弹簧上盖6-5通过上盖o型密封圈6-4密封连接。

其中在空气弹簧上盖6-5上设有空气弹簧进气口6-5-1，用于空气弹簧的充放气。

其中气囊防护罩6-6的上部与空气弹簧上盖6-5压紧连接，气囊防护罩与防尘套6-11的上部通过卡箍连接。防尘套的下部与下活塞固定座6-12卡紧连接。

其中在气囊防护罩6-6的内部设有空气弹簧6-7，空气弹簧气囊的上部通过空气弹簧上扣环6-8与空气弹簧上盖6-5压紧连接。空气弹簧的下部与空气弹簧下活塞6-10通过空气弹簧下口簧6-9压紧连接。

其中空气弹簧下活塞6-10通过o型圈与下活塞固定座6-12密封压紧连接。

其中下活塞固定座6-12与减震器6-2的下部密封卡紧连接。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。