一种液电一体式车辆悬架阻抗控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于汽车领域，尤其涉及一种由液力平动式质量放大元件的惯性阻抗与直 线电机耦合作用而成电学阻抗共同形成的液电一体式车辆悬架阻抗控制装置。
【背景技术】
[0002] 车辆悬架的性能优劣对汽车的行驶平顺性、操纵稳定性及行驶安全性有 着重要的影响。近年来涌现出多种多样的车辆悬架结构，由"惯容器-弹簧-阻 尼"（Inerter-Spring-Damper)三类两端点机械元件组成的车辆ISD悬架具有较好的隔振 潜力，已得到诸多学者的关注。惯容器的提出完善了以"力-电流"为基础的机电相似性 理论，使得机械网络中的惯容器、弹簧、阻尼与电学网络中的电容、电感、电阻实现了完全对 应。因此，电学网络中的研宄理论与分析方法可直接应用于机械网络，国内外学者纷纷采用 电学网络原理进行车辆ISD悬架的结构设计尝试，剑桥大学的Smith教授最早介绍了运用 网络综合理论设计ISD机械网络的一般方法，然而以目标传递函数的网络正实综合得到的 车辆ISD悬架结构较为复杂，由于工程应用中悬架的安装及使用空间有限，网络综合得到 的复杂阻抗形式难以实现。
[0003] 美国专利US2010/0148463A1公开了一种机电惯质悬架系统，利用滚珠丝杠式惯 容器在运动中旋转的丝杠带动电机动子转动产生感应电动势与感应电流，并通过改变外端 电路的阻抗实现改变悬架阻抗特性的效果。然而，滚珠丝杠副的背隙、摩擦力等非线性因素 对其实用性能影响较大，悬架的阻抗特性较为复杂，不能够较好的实现电学阻抗与机械阻 抗的有效耦合。因此，工程上迫切需要一种能够实现复杂阻抗形式的车辆悬架阻抗控制装 置，使得汽车的行驶平顺性、操纵稳定性得到改善。
【发明内容】
[0004] 为了克服现有技术存在的机械式悬架阻抗不可变的不足，本发明提出一种由液力 平动式质量放大元件与直线电机耦合而成的液电一体式车辆悬架阻抗控制装置。由于机械 阻抗结构固结不可改变，采用改变电学阻抗的方案实现对悬架复合阻抗的调整，且其作用 机理简单，受非线性因素影响较小，性能稳定。
[0005] 本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
[0006] 一种液电一体式车辆悬架阻抗控制装置，包括电机缸筒、电机工作腔、动子轴、支 撑端面、内缸筒工作腔、内缸筒端面和外缸筒端面；所述电机缸筒上部设有上吊耳；所述电 机缸筒内侧壁沿径向固定设有电机定子，所述电机定子内均布有绕组，所述绕组与外端控 制电路相连；所述电机定子的中部设有动子轴；所述动子轴的一端伸至电机工作腔的顶 部，另一端经支撑端面上的开孔与内缸筒端面固定连接；所述动子轴上固定有多个动子磁 极与动子磁轭组件；所述支撑端面的上端面固定连接电机缸筒下端面；所述支撑端面下端 面分别与内缸筒端面和外缸筒端面的上端面之间设有可沿轴向伸缩的密封装置；所述内缸 筒端面位于支撑端面与外缸筒端面之间，且对应于支撑端面所开孔的位置；所述外缸筒端 面下部固定连接下吊耳。
[0007] 进一步的，所述可沿轴向伸缩的密封装置为内缸筒皮碗和外缸筒皮碗，所述内缸 筒皮碗两端分别与支撑端面和内缸筒端面连接；所述外缸筒皮碗分别与支撑端面和外缸筒 端面连接。
[0008] 进一步的，所述动子轴位于电机定子的中轴线上，且支撑端面的中心开有与动子 轴相对应的孔。
[0009] 进一步的，所述上吊耳与电机缸筒焊接为一体，所述下吊耳和外缸筒端面焊接为 一体。
[0010] 进一步的，所述支撑端面上端与电机缸筒焊接为一体。
[0011] 本发明的有益效果是：
[0012] 本发明通过设置可沿轴向压缩或拉伸的密封装置、支撑端面、内缸筒端面、外缸筒 端面、连接动子磁极与动子磁轭的动子轴、均布绕组的电机定子等装置，实现由机械惯性阻 抗与电学阻抗共同作用而成的悬架系统阻抗控制装置，避免了通过滚珠丝杠副、齿轮齿条 等运动转换机构产生惯性阻抗中受间隙、摩擦力影响因素较大等不足，同时无需考虑电机 结构本身的摩擦力等因素影响。本发明所述的液电一体式车辆悬架阻抗控制装置通过改变 外端负载电路的阻抗形式，可实现任意形式的高阶阻抗表达，具备更优越的动态特性，工作 机构原理简单，结构性能稳定，且一体式结构方案易于安装。
【附图说明】
[0013] 下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0014] 图1是一种液电一体式车辆悬架阻抗控制装置示意图。
[0015] 图2是图1中A处的局部放大图。
[0016] 附图标记说明如下：
[0017] 1-上吊耳，2-电机缸筒，3-绕组，4-动子磁极，5-内缸筒工作腔，6-内缸筒皮碗， 7-外缸筒端面，8-下吊耳，9-外缸筒工作腔，10-内缸筒端面，11-外缸筒皮碗，12-支撑端 面，13-动子磁轭，14-电机定子，15-电机工作腔，16-动子轴。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，需要指出的是，下面仅 以一种最优化的技术方案对本发明的技术方案以及设计原理进行详细阐述，但本发明的保 护范围并不限于此。
[0019] 如图1所不，一种液电一体式车辆悬架阻抗控制装置，包括电机缸筒2、内缸筒工 作腔5、电机工作腔15、动子轴16、支撑端面12、内缸筒端面10和外缸筒端面7。其中，上吊 耳1与电机缸筒2焊接为一体，电机缸筒2的内侧壁沿径向固定有电机定子14,电机定子14 内均布有绕组3,动子磁极4与动子磁轭13均固定在动子轴16上，动子轴16从电机工作腔 15经由支撑端面12伸入内外缸筒工作腔9,并与其内部的内缸筒端面10相固结，动子轴16 可在电机定子14中部上下运动。所述支撑端面12上端与电机缸筒2焊接为一体，所述支 撑端面12下端与内缸筒皮碗6及外缸筒皮碗11相固结，外缸筒工作腔9内布满不可压缩 油液，内缸筒皮碗6及外缸筒皮碗11均可做径向压缩与拉伸运动，且严格密封。外缸筒皮 碗11下端与外缸筒端面7相连接，外缸筒端面7与下吊耳8焊接为一体。上吊耳1与车身 相铰接，下吊耳8与车轮相铰接，由此完成一种液电一体式车辆悬架阻抗控制装置的安装。
[0020] 工作过程：当上吊耳1与下吊耳8之间产生相对运动时，下吊耳8与外缸筒端面7 推压外缸筒皮碗11使之向上或向下运动，由于外缸筒工作腔9内布满的油液不可压缩，因 此内缸筒端面10受油液的压力作用推动动子轴16上下运动，固结在动子轴16上的动子磁 轭13与动子磁极4在电机工作腔15内与电机定子14中的绕组3产生相对运动，生成感应 电动势与外端电路相连。
[0021] 由液压缸工作原理可知：
[0022] (V2-V1)S1= (Va-V1)S2 ⑴
[0023] 式中，Sn S2分别为外缸筒端面7与内缸筒端面10的面积，V p V2分别为上吊耳1、 下吊耳8的速度，^为动子轴16的速度。由能量守恒定律可得：
[0024] f(v:-V1) = IUV1(V11-V1) (2)
[0025] 其中，f为施加在上吊耳1与下吊耳8之间的作用力，m为动子轴16的质量，九为 动子轴16的加速度。
[0026] 对（1)式两边求导并代入（2)式可得：
【主权项】
1. 一种液电一体式车辆悬架阻抗控制装置，其特征在于，包括电机缸筒（2)、电机工作 腔（15)、动子轴（16)、支撑端面（12)、内缸筒工作腔（5)、内缸筒端面（10)和外缸筒端面 (7);所述电机缸筒⑵上部设有上吊耳⑴；所述电机缸筒⑵内侧壁沿径向固定设有电 机定子（14)，所述电机定子（14)内均布有绕组（3)，所述绕组⑶与外端控制电路相连；所 述电机定子（14)的中部设有动子轴（16);所述动子轴（16)的一端伸至电机工作腔（15)的 顶部，另一端经支撑端面（12)上的开孔与内缸筒端面（10)固定连接；所述动子轴（16)上 固定有多个动子磁极（4)与动子磁轭（13)组件；所述支撑端面（12)的上端面固定连接电 机缸筒⑵下端面；所述支撑端面（12)下端面分别与内缸筒端面（10)和外缸筒端面（7) 的上端面之间设有可沿轴向伸缩的密封装置；所述内缸筒端面（10)位于支撑端面（12)与 外缸筒端面（7)之间，且对应于支撑端面（12)所开孔的位置；所述外缸筒端面（7)下部固 定连接下吊耳（8)。
2. 根据权利要求1所述的液电一体式车辆悬架阻抗控制装置，其特征在于，所述可沿 轴向伸缩的密封装置为内缸筒皮碗（6)和外缸筒皮碗（11)，所述内缸筒皮碗（6)两端分别 与支撑端面（12)和内缸筒端面（10)连接；所述外缸筒皮碗（11)分别与支撑端面（12)和 外缸筒端面（7)连接。
3. 根据权利要求1或2所述的液电一体式车辆悬架阻抗控制装置，其特征在于，所述动 子轴（16)位于电机定子（14)的中轴线上，且支撑端面（12)的中心开有与动子轴（16)对 应的孔。
4. 根据权利要求1或2所述的液电一体式车辆悬架阻抗控制装置，其特征在于，所述上 吊耳⑴与电机缸筒⑵焊接为一体，所述下吊耳⑶和外缸筒端面⑵焊接为一体。
5. 根据权利要求1或2所述的液电一体式车辆悬架阻抗控制装置，其特征在于，所述支 撑端面（12)上端与电机缸筒（2)焊接为一体。
【专利摘要】本发明提供了一种液电一体式车辆悬架阻抗控制装置，包括电机缸筒、电机工作腔、动子轴、支撑端面、内缸筒工作腔、内缸筒端面和外缸筒端面，电机缸筒上部设置上吊耳，外缸筒端面下部连接下吊耳；电机缸筒内侧壁沿径向设有均布绕组的电机定子，绕组与外端控制电路相连；电机缸筒下端固定连接开孔的支撑端面；支撑端面分别与内缸筒端面和外缸筒端面之间设有可沿轴向压缩或拉伸的密封装置；动子轴的一端伸至电机工作腔的上部，另一端经支撑端面与内缸筒端面固定连接；动子轴上设有动子磁极与动子磁轭。本发明所述阻抗控制装置通过改变外端负载电路的阻抗，可实现任意形式的高阶阻抗表达，具备更优越的动态特性，原理简单，结构性能稳定。
【IPC分类】F16F15-023, B60G17-015, F16F15-03, B60G13-14
【公开号】CN104626912
【申请号】CN201510054640
【发明人】杨晓峰, 沈钰杰, 杨军, 刘雁玲, 汪若尘
【申请人】江苏大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年2月2日