下端面均紧贴有橡胶垫圈U，以缓冲撞击;励磁线圈10固定在定子7上，通过控制器12控制励磁电流大小。当励磁线圈10通电后，磁力线通过气隙在定子7与动子9间形成闭合磁路，当定子7与动子9的小齿对准时，磁力线垂直齿面，此时称为平衡位置，轴向磁拉力为零，只有垂直齿面的引力；当齿面间产生相对位移时，磁力线变形，产生与位移方向相反的磁拉力，磁拉力大小随着励磁电流大小和齿面偏移距离的改变而改变，直到齿面重新对准，回复到平衡位置，轴向磁拉力消失;通过改变励磁电流可以改变刚度。
[0028]所述刚度可调装置19下部同轴设有馈能装置20;所述活塞杆8末端伸至馈能装置20内部;所述馈能装置20包括永磁体16、电枢绕组15和直线电机定子14;所述永磁体16贴在活塞杆18外壁并随其运动;所述直线电机定子14固定在弹簧下支座17上端面;所述控制器12还连接有馈能电路，所述馈能电路连接电枢绕组15;车身加速度传感器和车轮加速度传感器分别用于检测车身加速度和车轮加速度，并将信号传递至控制器12处理。当车身受到不平路面激励时，此装置可以回收部分振动能量，通过馈能电路，回收的能量可以为刚度可调装置19供电，降低车身能耗;通过调节馈能电路，可以实现直线电机电磁阻尼力的调节，从而实现悬架的阻尼可调。
[0029]工作过程:
[0030]车辆行驶时，路面不平激励以及各类复杂的路况引起车身与车轮之间产生相对运动，从而使得活塞杆8相对于套筒5产生位移，进而使得动子9与定子7工作表面的小齿也产生相对位移，励磁线圈10通电，在气隙间形成闭合磁路的磁力线产生扭曲，从而产生与齿面位移方向相反的磁拉力，拉力大小随着励磁电流与偏移距离的增大而增大;受到磁拉力的影响，定子7与动子9的相对位移不断减少，直至回到平衡位置。另一方面，由于永磁体16固定在活塞杆8上，当活塞杆8作轴向运动时，永磁体16与电枢绕组15产生相对运动，电枢绕组15产生感应电动势，通过馈能电路，可以将电枢绕组15内产生的电能回收;控制器12可以调节馈能电路的阻尼，从而永磁体16与电枢绕组15间的电磁阻尼力也可控，即半主动悬架的阻尼系数可控。
[0031]如图2所示，从悬架的控制结构来看，受到路面不平激励导致车身振动时，车身加速度传感器和车轮加速度传感器将获取的车身加速度与轮胎加速度信号传递给控制器12，也就是ECU。直线电机将振动能量转化为电能，并传输给馈能电路，馈能电路将产生的感应电流数值也传送给ECU，ECU经过综合运算，得出最佳的刚度系数与阻尼系数，并通过控制信号改变馈能电路的阻尼大小;馈能电路将回收能量转化的电能传递给刚度可调装置19，通过改变刚度可调装置19的励磁电流，改变悬架的整体刚度。当刚度可调装置19失效，导致定子7与动子9偏移量过大，螺旋弹簧3仍能保证悬架的正常工作，橡胶垫圈11能够缓冲撞击。
[0032]所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种刚度可调的半主动悬架，其特征在于，包括上连接环(I)、下连接环(18)、弹簧上支座(2)、弹簧下支座(17)和刚度可调装置，所述上连接环(I)连接车身，下连接环(18)连接转向节;所述上连接环(I)下端面固定有弹簧上支座(2)，下连接环(18)上端面固定有弹簧下支座(17);所述刚度可调装置位于上连接环(I)和下连接环(18)之间； 所述刚度可调装置包括活塞杆(8)、动子(9)、定子(7)和套筒(5);所述动子(9)和定子(7)位于套筒(5)内部，且三者同轴;所述活塞杆(8)穿过动子(9)、定子(7)和套筒(5)的中心;所述活塞杆(8)固定在上连接环(I)下端;所述动子(9)固定在活塞杆(8)外壁;所述定子(7)固定在套筒(5)内壁上，所述定子(7)上固定有励磁线圈(10);所述动子(9)和定子(7)的工作表面之间留有间隙，且沿工作表面轴向分布有等距等宽的小齿;所述励磁线圈(10)连接控制器(12)。2.根据权利要求1所述的一种刚度可调的半主动悬架，其特征在于，所述套筒(5)上端口安装有与活塞杆(8)配合的直线轴承(4)。3.根据权利要求1所述的一种刚度可调的半主动悬架，其特征在于，所述动子(9)上下端面均紧贴有橡胶垫圈(11)。4.根据权利要求1所述的一种刚度可调的半主动悬架，其特征在于，所述动子(9)和定子(7)的工作表面间留有0.1mm的微小间隙。5.根据权利要求1所述的一种刚度可调的半主动悬架，其特征在于，所述定子(7)通过四个攻有螺纹的卡块(13)和螺栓(6)固定在套筒(5)内壁上。6.根据权利要求1所述的一种刚度可调的半主动悬架，其特征在于，所述刚度可调装置下部同轴设有馈能装置;所述活塞杆(8)末端伸至馈能装置内部； 所述馈能装置包括永磁体(16)、电枢绕组(15)和直线电机定子(14);所述永磁体(16)贴在活塞杆(18)外壁并随其运动;所述直线电机定子(14)固定在弹簧下支座(17)上端面；所述励磁线圈(10)和控制器(12)之间连接馈能电路，所述馈能电路连接电枢绕组(15);所述控制器(12)还连接车身加速度传感器和车轮加速度传感器。7.根据权利要求1所述的一种刚度可调的半主动悬架，其特征在于，所述弹簧上支座(2)和弹簧下支座(17)之间还固定有螺旋弹簧(3)，所述螺旋弹簧(3)与刚度可调装置并联构成悬架总刚度;所述螺旋弹簧(3)的刚度小于等于车身最低振动频率所对应的悬架整体刚度。8.根据权利要求1所述的一种刚度可调的半主动悬架，其特征在于，所述套筒(5)由非导磁材料制成。
【专利摘要】本发明提供了一种刚度可调的半主动悬架，包括上连接环、下连接环、弹簧上支座、弹簧下支座和刚度可调装置；上连接环下端面固定有弹簧上支座，下连接环上端面固定有弹簧下支座；刚度可调装置包括活塞杆、动子、定子和套筒；动子和定子位于套筒内部，且三者同轴；活塞杆穿过动子、定子和套筒的中心；活塞杆固定在上连接环下端；动子固定在活塞杆外壁；定子固定在套筒内壁上，定子上固定有励磁线圈；动子和定子的工作表面之间留有间隙，且沿工作表面轴向分布有等距等宽的小齿；励磁线圈连接控制器；该半主动悬架可以实现刚度、阻尼的分别控制，能够提高车辆的平顺性与舒适性、衰减振动；当悬架控制部分失效时，仍能达到被动悬架的减振性能。
【IPC分类】B60G17/06, B60G17/015
【公开号】CN105584310
【申请号】CN201610009523
【发明人】汪若尘, 余未, 丁仁凯, 陈龙
【申请人】江苏大学
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2016年1月7日