汽车及其ECU、悬架系统、弹簧减振装置、控制系统的制作方法

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种汽车及其ECU、悬架系统、弹簧减振装置、控制系统。

背景技术：

悬架系统是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称，其功能是传递作用在车轮和车架之间的力和力矩，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并衰减由此引起的振动，以保证汽车平顺行驶。悬架系统应有的功能是支持车身，改善乘坐的感觉。

悬架系统包括弹簧减振器，弹簧减振器包括螺旋弹簧及装在螺旋弹簧内的减振器，其中螺旋弹簧的两端及减振器的两端分别连接至车轮和车架，其中，在经过不平路面时，螺旋弹簧可以吸收来自路面的振动，但螺旋弹簧自身还会有往复运动，减振器主要用来抑制螺旋弹簧吸振后反弹时的振荡及来自路面的冲击，保证汽车平稳性。

但是，现有弹簧减振器中，减振器的减振性能受限于其本身尺寸及内部流体的可流动空间，如果要获取较佳的减振性能，需要增加减振器本身尺寸以增加流体的可流动空间，这无疑会增加成本及布局空间的困难性。

技术实现要素：

本发明解决的问题是，现有悬架系统中的弹簧减振器中，减振器的减振性能受限于其本身尺寸及内部流体的可流动空间，如果要获取较佳的减振性能，需要增加减振器本身尺寸以增加流体的可流动空间，这无疑会增加成本及布局空间的困难性。

为解决上述问题，本发明提供一种弹簧减振装置，包括：螺旋弹簧及减振器；

所述螺旋弹簧的弹簧线内形成有沿螺旋方向延伸至弹簧线两端的弹簧内腔；

减振器，包括具有活塞腔的工作缸、可滑动地位于所述活塞腔内的活塞及连接所述活塞且具有导向杆腔的导向杆，所述活塞腔被所述活塞分隔为第一腔及第二腔，所述第一腔为所述活塞及导向杆所围成，所述导向杆腔或第二腔与所述第一腔连通；

所述弹簧内腔沿所述螺旋方向包括至少一个工作段，在所述工作段外设有连接至所述弹簧线的所述减振器，所述导向杆的长度方向平行于所述螺旋弹簧的轴向，所述导向杆腔及第二腔分别连通所述工作段；

在所述工作段内可流动地设有流体。

可选地，所述弹簧内腔包括沿所述螺旋方向贯穿所述弹簧线的一个所述工作段，所述弹簧线的一端连接所述导向杆且另一端连接所述工作缸。

可选地，所述弹簧内腔沿所述螺旋方向包括至少两个工作段，所述弹簧线在每个所述工作段具有沿螺旋弹簧的轴向相对的第一段及第二段，所述导向杆连接所述第一段且所述工作缸连接所述第二段。

可选地，所述弹簧内腔内设有沿所述螺旋方向分布的若干隔断阀，相邻两个所述隔断阀之间的弹簧内腔部分作为闭合的所述工作段。

可选地，在所述导向杆设有连通所述导向杆腔和第一腔的若干阻尼孔。

可选地，在所述活塞设有连通所述第二腔和第一腔的若干通孔。

可选地，在所述工作段设有具有过流阀门的电控阻尼阀，所述电控阻尼阀固定在所述螺旋弹簧的弹簧线，用于通过调节过流阀门开口大小来调节所述工作段内的流体流量。

可选地，所述电控阻尼阀包括：具有输出转轴的驱动机构及阀片，所述阀片作为所述过流阀门；

所述输出转轴伸入所述工作段内；

所述阀片位于所述工作段内且连接所述输出转轴，所述阀片可在所述输出转轴带动下绕所述输出转轴自转。

本发明还提供一种与上述任一所述的弹簧减振装置相配合的控制系统，所述控制系统用于：根据所述工作段内流体的目标流量控制所述电控阻尼阀 中过流阀门的开口大小，其中所述过流阀门的开口越大，所述流体流量越大。

可选地，所述控制系统包括：

第一接收单元，用于接收目标流量；

第一存储单元，用于存储所述过流阀门的开口大小及对应所述开口大小的所述工作段内的流体流量；

指令单元，用于获取所述第一接收单元接收到的目标流量及所述第一存储单元存储的对应该目标流量的所述过流阀门的开口大小，之后向所述电控阻尼阀发送控制指令。

可选地，所述控制系统集成于汽车ECU。

可选地，所述控制系统能够与汽车ECU通信，所述控制系统从所述汽车ECU接收所述工作段内流体的目标流量。

可选地，所述控制系统还包括：

第二存储单元，用于存储汽车的各种行驶工况及对应所述行驶工况的所述流体的目标流量；

所述第一接收单元与汽车ECU通信，用于获取汽车ECU发送的汽车行驶工况信号和所述第二存储单元存储的对应该汽车行驶工况的所述工作段内流体的目标流量；

所述汽车的行驶工况包括：颠簸行驶及平坦行驶。

本发明还提供一种汽车ECU，用于：获取汽车行驶工况并根据所述行驶工况转化得到所述的弹簧减振装置中所述工作段内流体的目标流量，之后将所述目标流量发送给上述任一所述的控制系统；

所述汽车行驶工况包括：颠簸行驶和平坦行驶。

可选地，所述汽车ECU包括：

第二接收单元，用于接收汽车行驶工况信号；

第二存储单元，用于存储汽车的各种行驶工况及对应所述行驶工况的所述工作段内流体的目标流量；

发送单元，用于获取所述第二接收单元接收到的汽车行驶工况信号和所述第二存储单元中存储的对应该行驶工况信号的所述工作段内流体的目标流量，之后将所述流体的目标流量发送给所述控制系统。

本发明还提供一种汽车悬架系统，包括：上述任一所述的弹簧减振装置，所述螺旋弹簧用于：一端连接至车架且另一端连接至车轮。

本发明还提供一种汽车，其包括：上述汽车悬架系统。

可选地，所述汽车还包括：上述任一所述的控制系统。

可选地，所述控制系统还包括：

第二存储单元，用于存储汽车的各种行驶工况及对应所述行驶工况的所述流体的目标流量；

所述第一接收单元与汽车ECU通信，用于获取汽车ECU发送的汽车行驶工况信号和所述第二存储单元存储的对应该汽车行驶工况的所述工作段内流体的目标流量；

所述汽车的行驶工况包括：颠簸行驶及平坦行驶。

可选地，所述汽车还包括：上述所述的汽车ECU。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本技术方案的弹簧减振装置中，螺旋弹簧的螺旋线中形成有弹簧内腔，将减振器集成在螺旋弹簧，减振器的可流动空间从减振器扩大到了弹簧内腔的相应工作段中，这增加了减振器的可流动空间。一方面，这突破了对减振器本身尺寸要求的限制，较小尺寸的减振器就能够使本技术方案的弹簧减振装置具有良好的缓冲减振效果，降低了生产成本。而且，减振器尺寸较小，减振器不会增加弹簧减振装置在悬架系统的布局困难性，弹簧减振装置的布局更简单。另一方面，螺旋弹簧不仅能对来自路面的振动起到缓冲作用，还起到一定的减振作用，增加了产品利用率。而且，螺旋弹簧和减振器集成在一起，结构紧凑，集成程度高。

进一步地，本技术方案的弹簧减振装置还包括有电控阻尼阀，并在汽车中设有控制系统主动控制螺旋弹簧的工作段内流体流量，以适应汽车各种行 驶工况，实现对弹簧减振装置的减振性能的精确控制。

附图说明

图1是本发明具体实施例的弹簧减振装置的立体图；

图2是图1所示弹簧减振装置中减振器的分解图；

图3是图1所示弹簧减振装置中减振器沿导向杆长度方向的剖面图；

图4是图1所示弹簧减振装置中螺旋弹簧的一个工作段与减振器内的流体在螺旋弹簧的压缩行程中的流动示意图，箭头表示流体的流动方向；

图5是图1所示弹簧减振装置中螺旋弹簧的一个工作段与减振器内的流体在螺旋弹簧的拉伸行程中的流动示意图，箭头表示流体的流动方向；

图6是本发明一个变形例的弹簧减振装置的立体图；

图7是图1所示螺旋弹簧中一个工作段与电控阻尼阀安装在一起的示意图；

图8是本发明具体实施例的与图7所示电控阻尼阀相配合的控制系统的结构示意图；

图9是本发明具体实施例的汽车ECU和与图7所示电控阻尼阀相配合的一个变形例的控制系统的电连接示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

参照图1～图3，本实施例提供一种弹簧减振装置，包括：螺旋弹簧1及减振器2；

螺旋弹簧1的弹簧线内形成有沿螺旋方向延伸至弹簧线两端的弹簧内腔10；

减振器2，包括具有活塞腔30的工作缸3、可滑动地位于活塞腔30内的活塞4及连接活塞4且具有导向杆腔50的导向杆5，活塞腔30被活塞4分隔为第一腔31及第二腔32，导向杆5连接在活塞4位于第一腔31的一端伸出 第一腔31外，导向杆腔50或第二腔32与第一腔31连通；

弹簧内腔10沿螺旋方向包括至少一个工作段11，在工作段11外设有连接至弹簧线的减振器2，导向杆5的长度方向平行于螺旋弹簧1的轴向，导向杆腔50及第二腔32分别连通工作段11；

在工作段11内可流动地设有流体。

与现有技术相比，本技术方案的弹簧减振装置中，螺旋弹簧1的螺旋线内形成有弹簧内腔10，将减振器2集成在螺旋弹簧1，减振器2的可流动空间从减振器2扩大到了弹簧内腔10的相应工作段11中，这增加了减振器2的可流动空间。一方面，这突破了对减振器2本身尺寸要求的限制，较小尺寸的减振器2就能够使弹簧减振装置具有良好的缓冲减振效果，降低了生产成本。而且，减振器2的尺寸较小，减振器2不会增加弹簧减振装置在悬架系统的布局困难性，弹簧减振装置的布局更简单。另一方面，螺旋弹簧1不仅能对来自路面的振动起到缓冲作用，还起到一定的减振作用，增加了产品利用率。而且，螺旋弹簧1和减振器2集成在一起，结构紧凑，集成程度高。

另一方面，以导向杆腔50和第一腔31连通为例，本技术方案的弹簧减振器的工作原理是：

参照图1和参照图4，在车轮行驶在不平路面而遭受来自路面的冲击时，螺旋弹簧1被压缩以缓冲振动，导向杆5及工作缸3均受到来自弹簧线施加的压力，且所受压力方向相反，使得导向杆5会携带活塞4相对工作缸3沿螺旋弹簧1的轴向向第二腔32内运动，活塞4在运动时会挤压第二腔32内的流体依次经工作段11、导向杆腔50流入第一腔31；

参照图1和图5，在车轮行驶在不平路面而遭受来自路面的冲击时，螺旋弹簧1被压缩后反弹而被拉伸，使得导向杆5会携带活塞4相对工作缸3沿螺旋弹簧1的轴向向第一腔31内运动，活塞4在运动时会挤压第一腔31内的流体依次经导向杆腔50、工作段11、流入第一腔31。

一者，在螺旋弹簧1压缩及拉伸行程中，流体流动能够抑制螺旋弹簧1的形变量，这能够减轻螺旋弹簧1压缩后反弹及拉伸后反弹时的振荡，避免螺旋弹簧1发生剧烈振荡而造成汽车过度侧倾，保持汽车行驶平稳性；二者， 流体在导向杆腔50和第一腔31之间流动的过程中，将振动产生的能量耗散掉。因此，流体在导向杆腔50和第一腔31之间流动的过程中，对振动具有吸收作用，吸收了来自路面的冲击，具有减振功能，减轻汽车车身所受到的冲击，极好地确保乘车舒适性。

在本实施例中，参照图3～图5，在导向杆5设有连通导向杆腔50和第一腔31的若干阻尼孔51，阻尼孔51使得流体能够在导向杆腔50和第一腔31之间流通，流体在从导向杆腔50流入阻尼孔51的过程中或从第一腔31流入阻尼孔51的过程中，过流面积突然减小，流体流速减慢，流量减小，阻尼孔51起到阻尼作用，这可抑制螺旋弹簧1(参照图1)的形变量，并且流体在流经阻尼孔51时将振动产生的能量耗散掉。所有阻尼孔51的过流面积之和较小时，流体对螺旋弹簧1的形变抑制作用越好，但流体流动性减弱对振动产生的能量的耗散减少；反之，如果所有阻尼孔51的过流面积之和较大时，流体对螺旋弹簧1的形变抑制作用不佳，但流体流动性增强，可以更有效地耗散掉振动产生的能量。因此，应根据具体需要合理设计所有阻尼孔51的过流面积之和，例如改变单个阻尼孔51的孔径和/或阻尼孔51的数量，同时满足抑制螺旋弹簧1形变过大及有效耗散振动产生的能量的需求。

除了在导向杆5中开设阻尼孔51之外，作为一种变形例，还可以是：在活塞设有连通第二腔和第一腔的若干通孔。此时，在螺旋弹簧压缩过程中，第二腔内的流体会经通孔流入第一腔内；在螺旋弹簧拉伸过程中，第一腔内的流体会经通孔流入第二腔内。

参照图1，弹簧内腔10沿螺旋方向包括3个工作段11，弹簧线在每个工作段11具有沿螺旋弹簧1的轴向相对的第一段111及第二段112，导向杆5连接第一段111且工作缸3连接第二段112，其中连接方式可以是焊接。这是考虑到减振器2在装入螺旋弹簧1时，导向杆5要平行于螺旋弹簧1的轴向，假如将减振器2安装在弹簧线沿螺旋弹簧1的轴向隔开的两段之间，这两段之间的弹簧线会对减振器2造成干涉而无法装配。

在图1中，每个工作段11安装有1个减振器2，作为一种变形例，每个工作段11可安装至少两个减振器2，具体可根据安装场合及减振器2和要达到的缓冲减振效果进行设计。

进一步地，对于弹簧内腔10沿螺旋方向可设计的工作段11的数量，不受本实施例技术方案的限制，可设计为至少两个，具体数量可根据安装场合和要达到的缓冲减振效果进行设计。

参照图1，在弹簧内腔10内设有沿螺旋方向分布的4个隔断阀6，相邻两个隔断阀6之间的弹簧内腔部分作为闭合的工作段11。此时，相邻两个工作段11之间不会发生流体流动，在每个工作段11内，流体在工作段11及其中的减振器2之间循环流动，每个工作段11作为一个循环单元。在其他实施例中，隔断阀6的数量要根据待形成的工作段11的数量进行设计，因此隔断阀6的数量不限于本实施例。

作为一种变形例，还可以是：参照图6，弹簧内腔包括沿螺旋方向贯穿所述弹簧线的一个工作段11'，弹簧线的一端连接导向杆5且另一端连接工作缸3。此时，流体在整个弹簧内腔和减振器2之间流动。此时，可以是：螺旋弹簧1'的两端分别连接至车轮和车架，或减振器2中导向杆5和工作缸3分别连接至车轮和车架，使螺旋弹簧1'通过减振器2连接至车轮和车架。

继续参照图1、图4、图5及图7，在工作段11设有具有过流阀门70的电控阻尼阀7，电控阻尼阀7固定在螺旋弹簧1的弹簧线，用于通过调节过流阀门70的开口大小来调节该工作段11内的流体流量。具体地，电控阻尼阀7通过调节过流阀门70的开口大小来调节过流面积，控制工作段11内的流体流量，改变自身阻尼大小。在螺旋弹簧1压缩或拉伸过程中，同时控制电控阻尼阀7调整工作段11内的流体流量，可进一步实现对弹簧减振装置的减振特性的精确调节与控制。

参照图1和图7，电控阻尼阀7包括：具有输出转轴72的驱动机构71及阀片73，阀片73作为过流阀门70，驱动机构71固定在螺旋弹簧1的弹簧线，其中图7未示出驱动机构71的具体结构，此处仅示出了其与螺旋弹簧1的位置关系；

输出转轴72伸入工作段11内；

阀片73位于工作段11内且连接输出转轴72，阀片73可在输出转轴72的带动下绕输出转轴72自转。

阀片73位于流体流动路径上，通过驱动机构71改变输出转轴72的旋转角度及旋转方向，可调节阀片73表面与螺旋弹簧1的弹簧线横截面12之间的夹角，调节电控阻尼阀7的过流面积，实现对工作段11内的流体流量的调节目的。其中，横截面12为弹簧线经过阀片73的横截面。具体地，当阀片73表面和螺旋弹簧1的弹簧线横截面12平行时，电控阻尼阀7具有最小过流面积，工作段11内的流体流量较小，弹簧减振装置的减振性能不佳；当阀片73表面和螺旋弹簧1的弹簧线横截面12垂直时，电控阻尼阀7具有最大过流面积，工作段11内的流体流量较大，弹簧减振装置的减振性能最好。

本实施例的电控阻尼阀7体积小，能较为可行地安装在弹簧线，具体安装方式可以是：在弹簧线上设置安装支架来安装驱动机构71。

以上仅示出了电控阻尼阀7的一种结构，但不限于此。在其他实施例中，还可以选择其他具有自身过流阀门开口大小可调功能的电控阻尼阀，例如一些电控节流阀或电磁节流阀等。

最后，对于弹簧内腔内的流体类型，可以是液体或气体，液体为液压油或磁流变液体。

应用本技术方案具有电控阻尼阀7的弹簧减振装置，配合相应的控制系统，可以根据汽车行驶工况所对应的工作段11内流体的目标流量，来适时调节电控阻尼阀7的过流面积，最终实现对弹簧减振装置减振特性进行主动调节，使得弹簧减振装置能适应汽车行驶工况。

参照图7和图8，本实施例提供一种与弹簧减振装置相配合的控制系统8，控制系统8用于：根据工作段11内流体的目标流量控制过流阀门70的开口大小，其中过流阀门的开口越大，流体流量越大。其中该目标流量与汽车行驶工况对应，可以根据汽车行驶工况设定特定的目标流量范围。汽车行驶工况包括：颠簸行驶和平坦行驶，在汽车颠簸行驶时，设定目标流量较大以实现有效减振，在汽车平坦行驶时，设定目标流量较小，以保证汽车行驶速度平稳。

为实现上述功能，控制系统8包括：

第一接收单元80，用于接收目标流量；

第一存储单元81，用于存储过流阀门70的开口大小及对应该开口大小的工作段内的流体流量；

指令单元82，用于第一接收单元80接收到的目标流量及第一存储单元81存储的对应该目标流量的过流阀门70的开口大小，之后向电控阻尼阀7发送控制指令。其中，目标流量可以是来自于预先设定，可通过设置在驾驶室内的控制按钮来选择，驾驶员可以自行根据行驶工况控制。

除上述方案外，本实施例还提供一种更智能化的控制策略，控制系统8能够与汽车ECU 9通信，控制系统8从所述汽车ECU 9接收工作段11内流体的目标流量。

具体地，控制系统8还包括：

第二存储单元83，用于存储汽车的各种行驶工况及对应行驶工况的流体的目标流量；

第一接收单元80与汽车ECU 9通信，用于获取汽车ECU 9发送的汽车行驶工况信号和第二存储单元83存储的对应该汽车行驶工况的工作段11内流体的目标流量；

所述汽车的行驶工况包括：颠簸行驶及平坦行驶。其中汽车ECU 9通过设置在各个车轮位置的传感器来获取汽车行驶工况，例如通过传感器监控车轮的速度、加速度及位移信号，这些信号用于表征汽车行驶工况。这可针对各个车轮的行驶工况适时调整车轮所对应的弹簧减振装置的减振特性，实现主动且智能调整。

除此之外，还可以是，参照图9，本发明提供一种汽车ECU 100，用于获取汽车行驶工况并根据该行驶工况转化得到弹簧减振装置中工作段内流体的目标流量，之后将目标流量发送给控制系统8'。

为实现上述功能，该汽车ECU 100包括：

第二接收单元101，用于接收汽车行驶工况信号；

第二存储单元102，用于存储汽车的各种行驶工况及对应行驶工况的工作段内流体的目标流量；

发送单元103，用于获取第二接收单元101接收到的汽车行驶工况信号和第二存储单元102中存储的对应该行驶工况信号的所述工作段内流体的目标流量，之后将所述目标流量发送给控制系统8'。此时控制系统8'不包括第二存储单元，发送单元103将目标流量直接发送给控制系统8'的第一接收单元80'。

本技术方案的控制系统可以单独设置，也可集成在汽车ECU中。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。