一种客车用的半主动悬架及客车的制作方法
【专利摘要】一种客车用的半主动悬架，包括可调节减振器，所述可调节减振器设在簧载质量组件上，所述可调节减振器包括本体、GMM组件和液压缸组件，所述GMM组件设在本体内，所述GMM组件设有可伸缩的GMM棒，所述GMM棒与液压缸组件之间通过挡板连接，所述GMM棒伸缩使液压缸组件产生压力差，所述液压缸组件内伸出可移动输出杆与非簧载质量组件连接，所述液压缸组件产生压力差使所述输出杆带动非簧载质量组件移动，所述弹性件的阻尼对应发生变化。本发明基于GMM棒的设计，通过控制GMM棒伸缩使液压缸组件产生压力差，进而来控制车身的升降过程。具有驱动方式简单、高速相应的优点，能够根据车辆行驶路面状况，控制车身的升降，达到提升车辆行驶平顺性和稳定性的效果。
【专利说明】
一种客车用的半主动悬架及客车
技术领域
[0001]本发明涉及车辆半主动悬架的技术领域，尤其涉及一种基于GMM的客车用的半主动悬架及客车。
【背景技术】
[0002]现代汽车正朝着安全、智能化和清洁化的方向发展。悬架系统智能化解决了传统被动悬架存在的舒适性和稳定性不能兼顾的问题，并能适应变化的行驶工况和任意道路激励，代表了悬架系统发展的方向。主动悬架能获得一个优质的隔振系统，实现理想悬架的控制目标，但能量消耗大，成本高，结构复杂。能量、成本和可靠性是限制主动悬架发展的瓶颈。半主动悬架通过改变减振器的阻尼特性适应不同的道路和行驶状况的需要，改善乘坐舒适性和操纵稳定性。由于半主动悬架在控制品质上接近于主动悬架，且结构简单、能量损耗小，目前在客车上得到广泛应用。
[0003]半主动悬架包括连续可调式和可切换式两类。常见的可切换阻尼式悬架一般设置2至3个级别，阻尼系数可在几档之间快速切换，切换的时间通常为10?20ms，控制方法通常根据车身的相对速度和绝对速度来改变系统阻尼的设置。但由于其响应速度较慢，阻尼变换档数有限，使得其在适应汽车行驶工况和道路条件变化方面有很大的局限性。连续可调减振器的阻尼系数在一定范围内可以连续变化，有两种基本实现方式。一种是通过调节减振器节流阀的面积而改变阻尼特性的孔径调节式，其孔径的改变一般可由电磁阀或其它类似的机电式驱动阀来实现。另一种是电流变或磁流变可调阻尼器，其工作原理是通过改变电场或磁场强度来改变流变体的阻尼特性。但通过电磁阀或其他类似的机电式驱动阀来实现节流孔径的调节的减振器结构复杂，成本高昂，磁流变可调阻尼器则存在耐久性、迟滞等问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种响应速度快、可靠性好的客车用的半主动悬架及客车。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术措施:
一种客车用的半主动悬架，包括簧载质量组件、非簧载质量组件和弹性件，所述弹性件设在簧载质量组件和非簧载质量组件之间，用于将二者连接，还包括可调节减振器，所述可调节减振器设在簧载质量组件上，所述可调节减振器包括本体、GMM组件和液压缸组件，所述GMM组件设在本体内，所述GMM组件设有可伸缩的GMM棒，所述GMM棒与液压缸组件之间通过挡板连接，所述GMM棒伸缩使液压缸组件产生压力差，所述液压缸组件内伸出可移动输出杆与非簧载质量组件连接，所述液压缸组件产生压力差使所述输出杆带动非簧载质量组件移动，所述弹性件的阻尼对应发生变化。
[0006]本发明还可以通过以下技术措施进一步完善:
作为进一步改进，所述液压缸组件包括， 左油路，其一端连接有左喷嘴，所述左喷嘴位于挡板的左侧；
右油路，其一端连接有右喷嘴，所述右喷嘴位于挡板的右侧；
滑阀组件，包括滑阀件和中空的滑阀腔室，所述滑阀件可左右移动的设在滑阀腔室内，所述滑阀腔室的左端与左油路连通，其右端与右油路连通，所述滑阀腔室中部设有中油道与左喷嘴、右喷嘴连接，所述滑阀腔室的左右两侧分别设有左出油道、右出油道；
减振器，包括中空的减振腔室、分隔板和输出杆，所述分隔板将减振腔室分隔为左腔室与右腔室，所述输出杆与分隔板连接，并伸出减振腔室与非簧载质量组件连接，所述左腔室与滑阀腔室通过左进油道连接，所述右腔室与滑阀腔室通过右进油道连接；
所述滑阀件左右移动时，控制油经过滑阀腔室进入左腔室或者进入右腔室，左腔室与右腔室形成压力差，使输出杆左右移动。
[0007]作为进一步改进，还设有油箱，所述本体与油箱之间设有连通的回油管，所述左油路、右油路分别与油箱连通，所述左出油道、右出油道分别与油箱连通，所述左油路与油箱之间设有油栗，所述右油路与油箱之间设有油栗。
[0008]作为进一步改进，所述滑阀件包括左挡块、中挡块和右挡块，所述三个挡块依次固定连接；当GMM棒处于初始状态时，所述左油路与右油路的液压相等，所述中挡块堵住中油道，使油无法进入滑阀腔室内；当GMM棒伸长将挡板向右移动抵压在右喷嘴上，所述右油路的液压大于左油路的液压，所述滑阀件左移使油从中油道进入，并从右进油道进入右腔室内，推动输出杆左移，所述左腔室内的油依次从左进油道、左出油道流回油箱；当GMM棒缩短将挡板向左移动抵压在左喷嘴上，所述右油路的液压小于左油路的液压，所述滑阀件右移使油从中油道进入，并从左进油道进入左腔室内，推动输出杆右移，所述右腔室内的油依次从右进油道、右出油道流回油箱。
[0009]作为进一步改进，还包括控制单元，所述GMM组件包括驱动线圈和GMM棒，所述本体内设有收容腔室，所述驱动线圈设在收容腔室内，所述GMM棒穿设在驱动线圈中，所述GMM棒的一端固定在本体上，其另一端伸出驱动线圈与挡板固定连接，所述控制单元可改变驱动线圈中的电流大小，使驱动线圈中的磁场变化，所述GMM棒受磁场变化影响产生伸缩变化。
[0010]作为进一步改进，所述控制单元包括第一位移传感器和GMM作动器驱动模块，所述第一位移传感器设在非簧载质量组件上，用于感测车身振幅，所述第一位移传感器的检测信号经A/D转换后发送至客车上的ECU，所述ECU发送控制信号到GMM作动器驱动模块，所述GMM作动器驱动模块改变驱动线圈的电流大小，使GMM棒伸缩变化。
[0011]作为进一步改进，所述伸缩段上设有第二位移传感器，用于感测伸缩段的伸缩量，所述第二位移传感器将检测到的信号反馈给ECU。
[0012]作为进一步改进，所述GMM棒包括伸缩段和伸出段，所述伸缩段的一端固定在本体上，其另一端连接伸出段，所述伸出段伸出驱动线圈与挡板固定连接，所述伸出段呈十字型，所述伸出段上设有弹性件。
[0013]作为进一步改进，所述挡板一端与本体铰接，其另一端与挡块连接，所述GMM棒设在挡板的中部。
[0014]本发明还提供一种客车，包括车身和车轮，还包括至少一个如权利要求1至9任一项所述的客车用的半主动悬架，所述客车用的半主动悬架弹性连接于车身和车轮之间，所述客车上设有ECU，所述ECU与客车用的半主动悬架连接，用于控制客车用的半主动悬架的工作。
[0015]与现有技术相比较，本发明具有以下优点:
1、通过在可调节减振器内设置GMM棒，在控制GMM棒伸缩使挡板对左喷嘴或右喷嘴产生压力，进而使减振腔室的左腔室与右腔室产生压力差。而这种压力差会推动分隔板带动输出杆左右移动，也就使非簧载质量组件移动。具有驱动方式简单、高速反应的优点，能够根据车辆行驶路面状况，控制车身的升降，达到提升车辆行驶平顺性和稳定性的效果。
[0016]2、将GMM棒穿设在驱动线圈中，通过改变驱动线圈中的电流大小，使驱动线圈中的磁场变化，所述GMM棒受磁场变化影响产生伸缩变化。具有转换效率高，能尽可能的减少工作过程中能量的耗损。
[0017]3、采用第一位移传感器和GMM作动器驱动模块的控制单元，通过数字控制GMM棒的位移量，达到改变作动器阻尼大小的效果。具有可连续调节、响应快速的优点，基本无迟滞现象。
[0018]4、在GMM棒上设置第二位移传感器，将GMM棒形变量反馈给ECU，并对结果进行分析判断是否达到预期的阻尼变化。这样，还可以根据阻尼变化结果加以判断，是否做出补偿，进一步保证阻尼变化的准确性。
[0019]5、通过设置滑阀组件来控制油进出左腔室或者右腔室，使GMM棒的伸缩变化能更直接明显的反应到输出杆的移动。
【附图说明】
[0020]附图1是本发明客车用的半主动悬架的总装示意图；
附图2是附图1所述客车用的半主动悬架中GMM组件的示意图；
附图3是附图1所述客车用的半主动悬架的控制系统原理图；
附图4是本发明客车的总装示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步详细描述。
[0022]请参考图1至图4，一种客车用的半主动悬架100，包括簧载质量组件3、非簧载质量组件I和弹性件2，所述弹性件2设在簧载质量组件3和非簧载质量组件I之间，用于将二者连接。还包括可调节减振器，所述可调节减振器设在簧载质量组件3上，所述可调节减振器包括本体、GMM组件4和液压缸组件5。所述GMM组件4设在本体内，所述GMM组件4设有可伸缩的GMM棒41，所述GMM棒41与液压缸组件5之间通过挡板6连接。所述GMM棒41伸缩使液压缸组件5产生压力差，所述液压缸组件5内伸出可移动输出杆531与非簧载质量组件I连接，所述液压缸组件5产生压力差使所述输出杆531带动非簧载质量组件I移动，所述弹性件2的阻尼对应发生变化。
[0023]基于GMM棒41的设计，通过控制GMM棒41伸缩使液压缸组件5产生压力差，进而来控制车身的升降过程。具有驱动方式简单、高速相应的优点，能够根据车辆行驶路面状况，控制车身的升降，达到提升车辆行驶平顺性和稳定性的效果。其中，GMM(超磁致伸缩材料)是一种具有极大的磁致伸缩系数的磁致伸缩材料，在常温下由于磁化状态的改变，其长度和体积会发生较大变化。这种材料具有很高的耐热温度，抗压强度和承载能力大，磁致伸缩性能强。在室温下，机械能和电能之间的转换率高、能量密度大、响应速度快、可靠性好、驱动方式简单。因此将GMM运用于车辆的悬架系统中，它可以弥补现有车辆悬架系统结构复杂、制作成本高，使悬架系统轻便、易于控制。
[0024]还包括控制单元，所述GMM组件4包括驱动线圈42和GMM棒41，所述本体内设有收容腔81室，所述驱动线圈42设在收容腔81室内，所述GMM棒41穿设在驱动线圈42中，所述GMM棒41的一端固定在本体上，其另一端伸出驱动线圈42与挡板6固定连接，所述控制单元可改变驱动线圈42中的电流大小，使驱动线圈42中的磁场变化，所述GMM棒41受磁场变化影响产生伸缩变化。所述挡板6—端与本体铰接，其另一端与挡块连接，所述GMM棒41设在挡板6的中部。所述控制单元控制GMM棒41的伸缩时间和伸缩量。驱动线圈42是一种驱动的磁力线圈，通过改变驱动线圈42中的电流大小，使驱动线圈42中的磁场变化，所述GMM棒41受磁场变化影响产生伸缩变化。具有转换效率高，能尽可能的减少工作过程中能量的耗损。
[0025]实施例中，所述控制单元包括第一位移传感器91和GMM作动器驱动模块，所述第一位移传感器91设在非簧载质量组件I上，用于感测车身振幅，所述第一位移传感器91的检测信号经A/D转换后发送至客车上的ECU，所述ECU发送控制信号到GMM作动器驱动模块，所述GMM作动器驱动模块改变驱动线圈42的电流大小，使GMM棒41伸缩变化。其中，ECU为设在客车上的“车载电脑”，ECU包括输入接口、输出接口、CPU、存储器等模块。采用第一位移传感器91和GMM作动器驱动模块的控制单元，通过数字控制GMM棒的位移量，达到改变作动器阻尼大小的效果。具有可连续调节、响应快速的优点，基本无迟滞现象。
[0026]所述伸缩段411上设有第二位移传感器92，用于感测伸缩段411的伸缩量，所述第二位移传感器92将检测到的信号反馈给E⑶。在GMM棒41上设置第二位移传感器92，将GMM棒41形变量反馈给ECU，并对结果进行分析判断是否达到预期的阻尼变化。这样，还可以根据阻尼变化结果加以判断，是否做出补偿，进一步保证阻尼变化的准确性。
[0027]所述GMM棒41包括伸缩段411和伸出段412，所述伸缩段411的一端固定在本体上，其另一端连接伸出段412，所述伸出段412伸出驱动线圈42与挡板6固定连接。即将伸缩段411设在驱动线圈42内，使伸缩段411基本只受到驱动线圈42内的磁场大小的影响，有利于保证伸缩段411的伸缩响应更加准确。所述伸出段412呈十字型，所述伸出段412上设有弹簧件43，弹簧件43用于给GMM棒41施加一个预应力，增大GMM棒41的伸缩量。
[0028]所述液压缸组件5包括，左油路51，其一端连接有左喷嘴511，所述左喷嘴511位于挡板6的左侧；
右油路52，其一端连接有右喷嘴521，所述右喷嘴521位于挡板6的右侧;滑阀组件54，包括滑阀件542和中空的滑阀腔室541，所述滑阀件542可左右移动的设在滑阀腔室541内。所述滑阀腔室541的左端与左油路51连通，其右端与右油路52连通，所述滑阀腔室541中部设有中油道与左喷嘴511、右喷嘴521连接，所述滑阀腔室541的左右两侧分别设有左出油道544、右出油道543;减振器5，包括中空的减振腔室、分隔板532和输出杆531，所述分隔板532将减振腔室分隔为左腔室535与右腔室536。所述输出杆531与分隔板532连接，并伸出减振腔室与非簧载质量组件I连接，所述左腔室535与滑阀腔室541通过左进油道533连接，所述右腔室536与滑阀腔室541通过右进油道534连接;所述滑阀件542左右移动时，控制油经过滑阀腔室541进入左腔室535或者进入右腔室536，左腔室535与右腔室536形成压力差，使输出杆531左右移动。
[0029]还设有油箱7，所述本体与油箱7之间设有连通的回油管，所述左油路51、右油路52分别与油箱7连通，所述左出油道544、右出油道543分别与油箱7连通，所述左油路51与油箱7之间设有油栗71，所述右油路52与油箱7之间设有油栗71。所述滑阀件542包括左挡块、中挡块和右挡块，所述三个挡块依次固定连接。
[0030]工作状态:(I)当GMM棒41处于初始状态时，所述左油路51与右油路52的液压相等，所述中挡块堵住中油道，使油无法进入滑阀腔室541内。初始状态指:左油路51与右油路52的液压相同，阀体处于零位。而此时弹性件2施加预应力，GMM棒41在预先输入的初始电流作用下产生一定的预伸出量。此时挡板6处于零位，两喷嘴控制腔内没有压力差；(2)当GMM棒41伸长将挡板6向右移动抵压在右喷嘴521上，所述右油路52的液压大于左油路51的液压，所述滑阀件542左移使油从中油道进入，并从右进油道534进入右腔室536内，推动输出杆531左移，所述左腔室535内的油依次从左进油道533、左出油道544流回油箱7; (3)当GMM棒41缩短将挡板6向左移动抵压在左喷嘴511上，所述右油路52的液压小于左油路51的液压，所述滑阀件542右移使油从中油道进入，并从左进油道533进入左腔室535内，推动输出杆531右移，所述右腔室536内的油依次从右进油道534、右出油道543流回油箱7。
[0031]请参考图4，一种客车包括车身300和车轮200，还包括至少一个上述的客车用的半主动悬架100，所述客车用的半主动悬架100弹性连接于车身300和车轮200之间。所述客车上设有ECU，所述ECU与客车用的半主动悬架100连接，用于控制客车用的半主动悬架100的工作。本发明的车辆通过采用上述的客车用的半主动悬架100以及ECU的控制，能够根据车辆行驶路面状况控制车身300的升降，达到提升车辆行驶平顺性和稳定性的效果。使车内的乘客可以更舒适的乘车，满足现在多少人舒适乘车的需求。
[0032]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
【主权项】
1.一种客车用的半主动悬架，包括簧载质量组件、非簧载质量组件和弹性件，所述弹性件设在簧载质量组件和非簧载质量组件之间，用于将二者连接，其特征在于:还包括可调节减振器，所述可调节减振器设在簧载质量组件上，所述可调节减振器包括本体、GMM组件和液压缸组件，所述GMM组件设在本体内，所述GMM组件设有可伸缩的GMM棒，所述GMM棒与液压缸组件之间通过挡板连接，所述GMM棒伸缩使液压缸组件产生压力差，所述液压缸组件内伸出可移动输出杆与非簧载质量组件连接，所述液压缸组件产生压力差使所述输出杆带动非簧载质量组件移动，所述弹性件的阻尼对应发生变化。2.根据权利要求1所述的客车用的半主动悬架，其特征在于:所述液压缸组件包括， 左油路，其一端连接有左喷嘴，所述左喷嘴位于挡板的左侧； 右油路，其一端连接有右喷嘴，所述右喷嘴位于挡板的右侧； 滑阀组件，包括滑阀件和中空的滑阀腔室，所述滑阀件可左右移动的设在滑阀腔室内，所述滑阀腔室的左端与左油路连通，其右端与右油路连通，所述滑阀腔室中部设有中油道与左喷嘴、右喷嘴连接，所述滑阀腔室的左右两侧分别设有左出油道、右出油道； 减振器，包括中空的减振腔室、分隔板和输出杆，所述分隔板将减振腔室分隔为左腔室与右腔室，所述输出杆与分隔板连接，并伸出减振腔室与非簧载质量组件连接，所述左腔室与滑阀腔室通过左进油道连接，所述右腔室与滑阀腔室通过右进油道连接； 所述滑阀件左右移动时，控制油经过滑阀腔室进入左腔室或者进入右腔室，左腔室与右腔室形成压力差，使输出杆左右移动。3.根据权利要求2所述的客车用的半主动悬架，其特征在于:还设有油箱，所述本体与油箱之间设有连通的回油管，所述左油路、右油路分别与油箱连通，所述左出油道、右出油道分别与油箱连通，所述左油路与油箱之间设有油栗，所述右油路与油箱之间设有油栗。4.根据权利要求2所述的客车用的半主动悬架，其特征在于:所述滑阀件包括左挡块、中挡块和右挡块，所述三个挡块依次固定连接；当GMM棒处于初始状态时，所述左油路与右油路的液压相等，所述中挡块堵住中油道，使油无法进入滑阀腔室内；当GMM棒伸长将挡板向右移动抵压在右喷嘴上，所述右油路的液压大于左油路的液压，所述滑阀件左移使油从中油道进入，并从右进油道进入右腔室内，推动输出杆左移，所述左腔室内的油依次从左进油道、左出油道流回油箱；当GMM棒缩短将挡板向左移动抵压在左喷嘴上，所述右油路的液压小于左油路的液压，所述滑阀件右移使油从中油道进入，并从左进油道进入左腔室内，推动输出杆右移，所述右腔室内的油依次从右进油道、右出油道流回油箱。5.根据权利要求1所述的客车用的半主动悬架，其特征在于:还包括控制单元，所述GMM组件包括驱动线圈和GMM棒，所述本体内设有收容腔室，所述驱动线圈设在收容腔室内，所述GMM棒穿设在驱动线圈中，所述GMM棒的一端固定在本体上，其另一端伸出驱动线圈与挡板固定连接，所述控制单元可改变驱动线圈中的电流大小，使驱动线圈中的磁场变化，所述GMM棒受磁场变化影响产生伸缩变化。6.根据权利要求5所述的客车用的半主动悬架，其特征在于:所述控制单元包括第一位移传感器和GMM作动器驱动模块，所述第一位移传感器设在非簧载质量组件上，用于感测车身振幅，所述第一位移传感器的检测信号经A/D转换后发送至客车上的E⑶，所述E⑶发送控制信号到GMM作动器驱动模块，所述GMM作动器驱动模块改变驱动线圈的电流大小，使GMM棒伸缩变化。7.根据权利要求6所述的客车用的半主动悬架，其特征在于:所述伸缩段上设有第二位移传感器，用于感测伸缩段的伸缩量，所述第二位移传感器将检测到的信号反馈给ECU。8.根据权利要求5所述的客车用的半主动悬架，其特征在于:所述GMM棒包括伸缩段和伸出段，所述伸缩段的一端固定在本体上，其另一端连接伸出段，所述伸出段伸出驱动线圈与挡板固定连接，所述伸出段呈十字型，所述伸出段上设有弹性件。9.根据权利要求1所述的客车用的半主动悬架，其特征在于:所述挡板一端与本体铰接，其另一端与挡块连接，所述GMM棒设在挡板的中部。10.—种客车，包括车身和车轮，其特征在于:还包括至少一个如权利要求1至9任一项所述的客车用的半主动悬架，所述客车用的半主动悬架弹性连接于车身和车轮之间，所述客车上设有ECU，所述ECU与客车用的半主动悬架连接，用于控制客车用的半主动悬架的工作。
【文档编号】B60G17/08GK105904926SQ201610384208
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月2日
【发明人】刘显贵, 宗煜, 姜梦平, 侯攀
【申请人】厦门理工学院