一种自传感磁流变车辆悬架阻尼器

1.本发明涉及车辆悬架减振技术领域，具体是一种自传感磁流变车辆悬架阻尼器。


背景技术：

2.车辆悬架阻尼器是汽车悬挂系统中的重要组成部分，它可以有效的吸收和缓冲汽车行驶过程中的冲击和高频振动，提高车辆行驶的平顺性和操纵的稳定性。磁流变阻尼器是一种性能优异的半主动控制装置，它阻尼特性在电流的作用下是连续可控的，响应时间小于10ms。基于磁流变阻尼器阻尼连续可调、响应范围大响应速度快、结构简单以及不需要巨大的外部能源等优点，磁流变式车辆悬架阻尼器可以克服传统的被动式车辆悬架阻尼器无法根据路面情况调节阻尼力以及主动式车辆悬架阻尼器结构复杂需要巨大外部作动能源等缺点，实现对汽车悬架的智能调节。
3.为了充分利用磁流变车辆悬架阻尼器的动态阻尼特性，实现对汽车悬架智能控制。需要获取磁流变车辆悬架阻尼器的动态响应信息并将其反馈到系统控制器。目前获取磁流变车辆悬架阻尼器状态信息的途径主要有两种：将相关传感器集成到车辆悬架阻尼器上和利用电磁感应原理实现车辆悬架阻尼器的自传感。然而这两种自传感方案均存在些许不足，集成外部传感器来实现磁流变车辆悬架阻尼器自传感的方案，会提高磁流变阻尼器系统的复杂性和占用更多的安装空间，导致车辆悬架阻尼器的实际应用受限。基于电磁感应原理的自传感磁流变车辆悬架阻尼器在高频段着令人满意的自传感性能，但在中低频段自传感效果不太理想。当前汽车悬挂系统的阻尼器安装空间有限，限制了基于集成传感器的自传感磁流变阻尼器的应用，且汽车在运动过程中，其振动频段比较宽，因此，基于电磁感应原理的自传感磁流变阻尼器也并不适合应用在汽车的减振系统中。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种自传感磁流变车辆悬架阻尼器，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种自传感磁流变车辆悬架阻尼器，包括减震缓冲部以及与所述减震缓冲部连接的自传感装置；
7.所述减震缓冲部包括减震弹簧、阻尼器，所述阻尼器内设有阻尼器活塞，所述阻尼器活塞与阻尼器活塞杆固定连接，所述自传感装置与所述阻尼器固定连接；
8.所述自传感装置包括与所述阻尼器活塞杆固定连接金属电极、与金属电极滑动布置的圆筒。
9.作为本发明进一步的方案：所述减震弹簧为空气弹簧，所述空气弹簧下端与所述阻尼器上端固定连接，所述阻尼器活塞杆顶端通过紧固螺母与所述空气弹簧顶端固定连接。
10.作为本发明进一步的方案：所述阻尼器为磁流变阻尼器，所述磁流变阻尼器包括
阻尼器活塞、阻尼器活塞杆、阻尼器缸体、密封上端盖和密封下端盖，所述阻尼器下端与所述自传感装置固定连接。
11.作为本发明进一步的方案：所述阻尼器上端设有密封上端盖，所述阻尼器下端设有密封下端盖，所述阻尼器活塞杆两端分别穿过所述密封上端盖、密封下端盖延伸到所述减震弹簧、自传感装置内。
12.作为本发明进一步的方案：所述阻尼器内设有励磁线圈，所述励磁线圈套接于所述阻尼器活塞上。
13.作为本发明进一步的方案：所述阻尼器活塞杆下端穿过所述磁流变阻尼器并延伸到所述自传感装置内与所述金属电极顶端固定连接。
14.作为本发明进一步的方案：所述金属电极为铜材质，所述圆筒为聚四氟乙烯材质。
15.作为本发明进一步的方案：所述金属电极包括两组交错布置的光栅状电极组，所述圆筒为栅状圆筒，所述栅状圆筒上的栅格周期与所述金属电极上的光栅电极周期一致。
16.作为本发明进一步的方案：所述自传感装置下端设有阻尼器固定端。
17.作为本发明进一步的方案：所述阻尼器活塞杆、阻尼器活塞、阻尼器缸体均为高磁导率的软磁材料。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本技术通过在阻尼器下端设有自传感装置，而且本技术的自传感装置可以通过阻尼器活塞杆的运动来带动自传感装置的金属电极相对栅状圆筒相对滑动，进而可以输出与磁流变车辆悬架阻尼器运动状态相关的电信号，可以实现磁流变车辆悬架阻尼器运动状态信息的自传感，车辆悬架系统取得了良好的减振效果，而且本技术简化了磁流变车辆悬架阻尼器结构，减小了磁流变车辆悬架阻尼器尺寸且在全频段上有着较好的自传感性能。
附图说明
19.图1为本实施例结构示意图；
20.图2为本实施例剖视图；
21.图3为本实施例自传感装置结构示意图；
22.图4为本实施例自传感技术电极结构示意图；
23.图5为本实施例自传感装置原理示意图。
24.图中：1
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紧固螺母、2
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定位弹簧、3
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阻尼器活塞杆、4
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密封上端盖、5
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阻尼器活塞、6
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励磁线圈、7
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阻尼器缸体、8
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密封上端盖、9
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自传感装置、10
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金属电极、11
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栅状圆筒、12
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阻尼器固定端。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.请参阅图1
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2，本发明实施例中，一种自传感磁流变车辆悬架阻尼器，包括减震缓冲部，减震缓冲部包括减震弹簧、阻尼器，所述减震弹簧为空气弹簧2，所述阻尼器为磁流变
阻尼器，减震缓冲部连接有自传感装置9，空气弹簧2下端与磁流变阻尼器连接，上端和阻尼器活塞杆3通过紧固螺母1固接，空气弹簧2可以为车辆悬架阻尼器提供合适的刚度。
27.磁流变阻尼器部分包括阻尼器活塞杆3、密封上端盖4、阻尼器活塞5、阻尼器缸体7、励磁线圈6和密封下端盖8，阻尼器活塞杆3、阻尼器活塞5和阻尼器缸体7均为高磁导率的软磁材料，其余阻尼器部件材料为铝合金，阻尼器缸体7与密封上端盖4和密封下端盖8的轴向密封为静密封，励磁线圈6与磁流变阻尼器的内壁形成环形节流通道，磁流变阻尼器内设有磁流变液，阻尼器活塞杆3的一端贯穿密封上端盖4与空气弹簧2固接，另一端贯穿密封下端盖8延伸到自传感装置9中，阻尼器活塞杆3与密封上端盖4和密封下端盖8的轴向密封为滑动密封，自传感装置9包括金属电极10和栅状圆筒11，金属电极11通过螺纹连接的方式与阻尼器活塞杆3连接在一起。
28.阻尼器固定端12一端连接车辆悬架，另一端连接车辆悬架阻尼器。车辆悬架阻尼器可以在有效的减振范围内，实现对车辆悬架的智能减振，在本实施例中，动密封采用的是u型圈进行密封，静密封采用的是o型圈进行密封。
29.参见图3和图4，自传感装置包括金属电极10与圆筒，圆筒为栅状圆筒11，自传感装置9中的金属电极10和栅状圆筒11的材料选择了摩擦极性相差很多铜和聚四氟乙烯，金属电极10由两组交错的光栅状电极组成，且金属电极10栅格的周期与栅状圆筒11的栅格周期一致，阻尼器活塞杆3位于磁流变阻尼器内，一端与空气弹簧2连接，另一端延伸至自传感装置9，阻尼器活塞杆3在来回往复运动过程中，阻尼器活塞杆3会带动金属电极10与栅状圆筒11发生相对运动，根据摩擦纳米发电的原理，自传感装置9会输出与阻尼器活塞杆3运动速度相关的电信号。从而实现磁流变车辆悬架阻尼器的自传感。
30.在本实施例中，自传感装置主要包括带有光栅状结构的独立式摩擦电层和两组交错的金属电极，根据摩擦电序列，选择聚四氟乙烯作为独立摩擦层的材料，并且选择金属铜作为金属电极的材料，每段独立摩擦层的长度是3mm,每个光栅单元长度是8mm，且相邻的两个金属电极的距离为1mm，两组交错的光栅状金属电极均包含7个光栅单元，其有效长度均为56mm。
31.参见图5，本实施例自传感装置的工作原理可以概括为接触带电电荷和面内滑动感应电荷的共同作用。最初，光栅状聚四氟乙烯独立式摩擦层与互补的光栅状金属电极的位置重合图5.i，由于聚四氟乙烯的摩擦极性和铜摩擦极性相差很多，当二者表面接触摩擦时，负电荷会在聚四氟乙烯表面聚集，而正电荷会在光栅状电极组1eg1上集聚，且正负电荷量相等，当前状态处于静电平衡状态，因此两电极间没有发生电荷转移。
32.当金属电极层开始向右滑动时，聚四氟乙烯独立摩擦层将会相对的向左滑动，逐渐从eg1重合的位置滑向eg2图5.ii，此时在这种状态下两光栅状电极组之间将产生电势差并驱动正电荷从eg1流向eg2，从而在外接负载上形成一个瞬态电流。一旦聚四氟乙烯独立摩擦层和eg2重合图5.iii，所有的正电荷将全部转移到eg2上，实现另一个静电平衡态，当金属电极继续向右移动时图5.iv，聚四氟乙烯独立摩擦层将相对的继续向左滑动，此时正电荷将会被吸引流回eg1，在回路中产生一个反向的电流，至此完成了一个发电的循环，如果金属电极向左滑动，与上面的发电原理相同，但回路中产生的电流的方向相反。
33.由于该自传感结构输出的电流，来源于滑动作用下的摩擦电荷分离，因此自传感结构的输出可以由滑动运动的参数来表征。因此通过分析该自传感结构的输出电信号，就
可以得到阻尼器的运动状态信息，据此可以实现磁流变车辆悬架阻尼器的自传感
34.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
35.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。