一种电控液气支撑减振器的制作方法

本发明涉及一种液气支撑减振器，主要用于电控可变阻尼式液气支撑减振器，如磁流变减振器、电流变减振器、比例电磁铁式减振器等可变阻尼式减振器。

背景技术：

减振器技术直接关系到车辆行驶过程中的舒适性和安全性，不同用途的车辆对减振器有着不同的需求，减振器的阻尼控制则是减振器设计和使用过程中重点关注的功能，减振器的功能是否达到要求完全取决于阻尼控制能力。

申请号：201821209280.7，专利名称《一种支撑减振装置以及采用该支撑减振装置的车辆》，以及申请号：201821229111.x，专利名称《一种液气支撑减振装置以及采用此液气支撑减振装置的车辆》两份专利文档披露了几种根据支撑减振器的实时支撑力值控制减振器阻尼大小从而控制减振器支撑力值的方法，此方法使减振器支撑力值接近目标力值或接近减振器所支撑物重力，从而达到减振的目的。也披露了液气支撑减振器阻尼控制的几种方案。在已知的技术方案中，液气支撑减振器阻尼控制是两路控制即减振器液流来回所流经的路径中其中一段不是共用的，需要两组阻尼阀和两组辅助部件，即进出油路分别采用不同的阻尼阀来控制或分别采用不同的油路控制，其结构相对复杂，其中的单个的阻尼阀只能在拉伸阻尼控制或压缩阻尼控制两种中选择其中一种达到最优控制，即单个的阻尼阀只能做到单一最优控制拉伸时的阻尼或单一最优控制压缩时的阻尼。

本发明要解决的技术问题

一，单一液流路径或单个阻尼阀不能更好的对液压缸拉伸和压缩时的阻尼都起到最优的调节控制作用。即采用单一液流路径或单个阻尼阀不能使进入液压缸的液流阻尼和流出液压缸的液流阻尼都能达到最佳阻尼控制。

二，现有的方案不能检测液流方向，液流路径须要分为进液油路和出液油路，使得液压系统油路复杂，成本高。

三，现有的阻尼控制方法结构复杂，部件多，成本高。

本发明的技术方案

将液气储能器作为弹性储能元件，液压缸作为动能和势能转换执行元件，将电控阀连接在液压缸和液气储能器之间，液压缸内的压力即液压缸的支撑力值通过液气储能器和电控阀的阻尼值控制，液压缸和液气储能器之间设置检测液流流向的检测装置，用于检测实时液流方向是由液压缸流向液气储能器还是从液气储能器流向液压缸，用测力元件测量支撑减振器的实时支撑力值，控制组件将测力元件测得的支撑减振器的实时支撑力值与支撑减振器所需的最佳支撑力值(目标支撑力值)进行比较，并结合液流流向的检测装置检测到的流向信号双向控制电控阀的阻尼，以此控制支撑减振器的支撑力值，使之最大限度地接近于目标力值。

具体方案

方案1、一种带液流流向检测装置的电控液气支撑减振器包括：液气储能器、液流液向检测装置、液压缸、测力元件、电控阀、控制组件；其特征是：电控阀串接在液气储能器和液压缸之间，测力元件测量该液气支撑减振器对所支撑物的实时支撑力值，液流液向检测装置检测液流流向。控制组件将测力元件测得的支撑力值与目标力值进行比较，并结合液流液向检测装置测得的液流流向信号，输出控制信号双向控制电控阀的阻尼，即液流无论是从液压缸流向液气储能器还是从液气储能器流向液压缸，控制组件都能通过该电控阀实时双向控制液流阻尼，从而控制支撑减振器的支撑力大小，使支撑减振器的液压缸在压缩或拉伸时的支撑力值都能达到最佳支撑力值，即接近或达到目标支撑力值。

目标支撑力值：指支撑减振器所要达到的支撑力值，可以是根据支撑减振的实际需要设定的力值，也可以是支撑减振器所支撑物的近似重力值，支撑物的近似重力值可以通过测力元件测得，如将支撑减振器某一单位时段的平均支撑力值作为目标支撑力值或作为支撑减振器的所支撑物的近似重力值。

液气储能器：又称蓄能器或储能器，是以气体作为弹性介质的储能元件。

液流液向检测装置：用于检测液流流向，本文中液流液向检测装置用于检测或判定液流是从液压缸流向液气储能器还是从液气储能器流向液压缸。机械-电感应式流向测器、压差传感器、压力传感器等可以判定液流方向的装置都可以作为液流流向检测装置。压力传感器检测液流流向的方法是将两只压力传感器接在电控阀的两端，由于液流流过有阻尼的电控阀时，在电控阀的两端会形成压差，使两压力传感器的信号大小不一样，控制组件通过对两压力传感器的信号进行比较，液流流向一定是从压力高的流向压力低的，以此判定液流方向。

测力元件：指可以直接或间接测量压力或力值的部件，如压力传感器，力传感器等。压力传感器测量支撑减振器的支撑力值时需要结合液压缸的活塞面积等参数来计算。

电控阀：指受电流或电压控制且对液流或气流有阻尼作用或关断作用的部件，包括磁流变阻尼器、电流变阻尼器、电磁阀以及本文中的比例电磁铁式电控阀等。电控阀在支撑减振器中主要作用是对液流产生阻尼，从而调节支撑减振器的支撑力值。采用磁流变阻尼器或电流变阻尼器的电控阀对应的液流介质应为磁流变液或电流变液。

控制组件：本文中也称控制器，控制组件的功能是接收处理传感器的信号以及接收处理其它需要设定或处理的信号，并输出阻尼控制信号控制电控阀的阻尼值。接收测力元件测得的实时力值或实时压力值、接收液流流向检测装置测得的流向信号值等、计算和确定支撑减振器所支撑物的重力值以及目标力值或目标压力值、将实时测量值与目标值进行比较、根据比较结果结合液流流向信号按控制需求输出控制信号控制电控阀的阻尼等都是控制组件应具备的功能。

带液流液向检测装置的支撑减振器的阻尼控制方法：

当实时支撑力值小于目标力值，且流向检测为液气储能器流向液压缸时，则液气储能器内的液压力大于液压缸内的液压力，此时由控制组件输出控制信号减小电控阀的阻尼值，以此增大实时支撑力力值，液压缸为拉伸运动状态。

当实时支撑力值小于目标力值，且流向检测为液压缸流向液气储能器时，则液气储能器内的液压力小于液压缸内的液压力，此时由控制组件输出控制信号增大电控阀的阻尼值，以此增大实时支撑力力值，液压缸为收缩运动状态。

当实时支撑力值大于目标力值，且流向检测为液压缸流向液气储能器时，此时由控制组件输出控制信号减小电控阀的阻尼值，使液气储能器尽可能多地吸收能量，液压缸为收缩运动状态。

当实时支撑力值大于目标力值，且流向检测为液气储能器流向液压缸时，则液气储能器内的液压力大于液压缸内的液压力，此时由控制组件输出控制信号增大电控阀的阻尼值，以此减小实时支撑力力值，液压缸为拉伸运动状态。

方案2、如方案1所述的电控液气支撑减振器：其特征是：电控阀为比例电磁铁式电控阀，该电控阀包括：电控阀阀体、阀芯、比例电磁线圈、弹簧。

其工作原理是：

当电磁铁电流较小或无电流时，由于弹簧力的作用使电磁阀芯靠右，阻尼为最大值，当逐步增加电磁铁的电流时，电磁阀芯由于电磁力作用向左移动，电流越大，电磁阀阀芯左移量越大，阀的有效通径超大，阻尼越小，即阀的阻尼随着电流的增加逐步减小，以此控制电控阀的阻尼值。

方案3、如方案1所述的电控液气支撑减振器：其特征是：电控阀为磁流变阻尼器。

方案4、如方案1所述的电控液气支撑减振器，其特征是：该减振器的液流液向检测装置主要由永磁滑阀和流向检测阀阀体构成，流向检测阀阀体上有干簧管或霍尔元件，永磁滑阀向上或向下移动时，控制组件通过干簧管或霍尔元件的信号检测液流方向。

方案5、如方案1所述的电控液气支撑减振器，其特征是：测力元件主要由测量减振器支撑力的力传感器构成。

方案6、如方案1所述的电控液气支撑减振器，其特征是：测力元件主要由测量液流压力的压力传感器构成。

方案7、如方案1所述的电控液气支撑减振器，其特征是：该减振器的液流液向检测装置主要由连接在电控阀与液压缸之间的压力传感器和连接在电控阀与液气储能器之间的压力传感器构成，由控制组件根据压力传感器的测量值判定液流流向并控制电控阀的阻尼。

用压力传感器构成的流向检测装置检测液流流向的方法：将压力传感器分别连接在电控阀两端，即其中一只传感器接在液气储能器和电控阀之间，另一只传感器接在液压缸和电控阀之间。控制组件接收压力传感器信号，控制组件通过比较两压力传感器信号来计算电控阀两端压差以此判定液流流向，为了避免压力传感器的测量误差造成压差测量不准导致流向判定不准的情况发生，当控制组件检测到的压差信号小于某一设定值时(如0.02mpa)，且控制组件输出的控制信号使电控阀的阻尼值低于某一值时(如阻尼值低于最大阻尼的2%)，则由控制组件输出控信号增大减振器的阻尼值到某一设定值(如将阻尼值设为最大阻尼的的2%)，以维持压差判定的准确性，从而保障流向检测和阻尼控制的准确性。

方案8、如方案1所述的电控液气支撑减振器，其特征是：该减振器的液流液向检测装置主要由接于电控阀两端的压差传感器构成；压差传感器测量电控阀两端的压差值并将压差信号通过差压信号线传送压差信号给控制器，控制器根据压差信号判定液流流向。

为了避免压差传感器的测量误差造成压差测量不准导致流向判定不准的情况发生，和方案7采用的方法一样，当控制组件检测到的压差信号小于某一设定值时(如0.02mpa)，且控制组件输出的控制信号使电控阀的阻尼值低于某一值时(如阻尼值低于最大阻尼的的2%)，则由控制组件输出控信号增大减振器的阻尼值到某一设定值(如将阻尼值设为最大阻尼的的2%)，以维持压差判定的准确性，从而保障流向检测和阻尼控制的准确性。

本发明的有益效果

一、使单一液流路径或单个电控阀能够根据阻尼控制要求实现对液压缸拉伸和压缩时的阻尼都起到最优的调节控制作用。

二、通过液流流向检测，使液气支撑减振器能根据液流流向实时调节电控阀的阻尼以达到最优的阻尼控制要求。

三、使阻尼控制更为简单，实用，且更容易实现变阻尼控制，更容易实现阻尼自适应功能。

四、使液气支撑减振器结构更简单，部件更少，成本更低。

附图说明

图1：带流向检测装置的液气支撑减振器

图2：带差压式流向检测装置的液气支撑减振器

图3：以压力传感器作为流向检测装置的液气支撑减振器

图4：比例电磁铁式电控阀

图5：磁感应式液流流向检测装置(不适用于采用磁流变液的液气支撑减振器)

图6：图5磁感应式液流流向检测装置的阀体剖视图(a-a剖视图)

图示编号名称

1-储气室2-液气储能器3-储液室4-管道5-阻尼控制线6-控制器

7-差压信号线8-测力传感器信号线9-测力传感器10-液压缸

11-电控阀12-压差传感器13-压力传感器14-压力传感器信号线

15-液流流向检测装置16-流向检测信号线17-比例电磁线圈18-阀芯

19-电控阀阀体20-液流路径21-液路接口22-流向检测阀阀体

23-阀接头24-弹簧25-永磁滑阀26-干簧管或霍尔元件。

具体实施例

优选方案1.图1带流向检测装置的液气支撑减振器

该液气支撑减振器包括：液气储能器(2)、液流流向检测装置(15)、压力传感器(13)、液压缸(10)、电控阀(11)、控制器(6)。

流向检测装置可以采用图5，图6所示的磁感应式液流流向检测装置，该液流流向检测装置主要由：流向检测阀阀体(22)、永磁滑阀(25)、弹簧(24)、阀接头(23)、干簧管或霍尔元件(26)构成。当液流静止或向图示下方流动时，永磁滑阀(25)由弹簧力保持在中位或由液流力的作用将其推至图示下方，干簧管或霍尔元件(26)无信号；当液流向上流动时，液流力的作用将永磁滑阀(25)推至图示上方，干簧管或霍尔元件(26)检测到磁信号，并传给控制器(6)以确定液流方向。

工作原理：

液气储能器(2)和液压缸(10)之间串接液流流向检测装置(15)和电控阀(11)，电控阀(11)可以采用磁流变阻尼器，也可以采用图4所示的比例电磁铁式电控阀，压力传感器(13)接在液压缸(10)和电控阀(11)之间，压力传感器(13)测量液压缸(10)内的压力并将压力信号通过压力传感器信号线(14)传送压力信号给控制器(6)，液流流向检测装置(15)将液流流向信号通过流向检测信号线(16)将流向信号传送给控制器(6)。控制器(6)根据压力信号计算支撑减振器的实时支撑力值和单位时间内的平均支撑力值，将计算所得的单位时间内的平均支撑力值作为支撑减振器的目标支撑力值与实时支撑力值进行比较，并结合液流流向信号，输出控制信号控制电控阀(11)的阻尼值，使支撑减振器的支撑力值接近或等于目标支撑力值。

阻尼控制方法如下：

当实时支撑力值小于目标力值，且流向检测为液气储能器(2)流向液压缸(10)时，则液气储能器(2)内的液压力大于液压缸(10)内的液压力，此时由控制器(6)输出控制信号减小电控阀(11)的阻尼值，以此增大实时支撑力力值，液压缸(10)为拉伸运动状态。

当实时支撑力值小于目标力值，且流向检测为液压缸(10)流向液气储能器(2)时，则液气储能器(2)内的液压力小于液压缸(10)内的液压力，此时由控制器(6)输出控制信号增大电控阀(11)的阻尼值，以此增大实时支撑力力值，液压缸(10)为收缩运动状态。

当实时支撑力值大于目标力值，且流向检测为液压缸(10)流向液气储能器(2)时，此时由控制器(6)输出控制信号减小电控阀(11)的阻尼值，使液气储能器(2)尽可能多地吸收能量，液压缸(10)为收缩运动状态。

当实时支撑力值大于目标力值，且流向检测为液气储能器(2)流向液压缸(10)时，则液气储能器(2)内的液压力大于液压缸(10)内的液压力，此时由控制器(6)输出控制信号增大电控阀(11)的阻尼值，以此减小实时支撑力力值，液压缸(10)为拉伸运动状态。

比例电磁铁式电控阀(如图4所示)，该电控阀包括：电控阀阀体(19)、阀芯(18)、比例电磁线圈(17)、弹簧(24)。其工作原理是：当比例电磁线圈(17)的电流较小或无电流时，由于弹簧力的作用使电磁阀阀芯(18)靠右，阻尼为最大值，当逐步增加比例电磁线圈(17)的电流时，电磁阀阀芯(18)由于电磁力作用向左移动，电流越大，电磁阀阀芯(18)左移量越大，阀的有效通径越大，阻尼越小，即阀的阻尼随着电流的增加逐步减小，以此控制电控阀的阻尼值。

优选方案2.带差压式流向检测装置的液气支撑减振器

该液气支撑减振器包括：液气储能器(2)、由压差传感器(12)构成的流向检测装置、测力传感器(9)、液压缸(10)、电控阀(11)、控制器(6)。

工作原理：

液气储能器(2)和液压缸(10)之间串接电控阀(11)，压差传感器(12)接在电控阀(11)两侧，压差传感器(12)测量电控阀(11)两端的压差值并将压差信号通过差压信号线(7)传送压差信号给控制器(6)，测力传感器(9)将实时测量力值通过测力传感器信号线(8)传送给控制器(6)。控制器(6)根据测力传感器(9)的测量值计算实时支撑力值和单位时间内的平均支撑力值，将计算所得的单位时间内的平均支撑力值作为支撑减振器的目标支撑力值与实时支撑力值进行比较，并结合根据压差信号判别得到的流向信号控制电控阀(6)的阻尼值，使支撑减振器的支撑力值接近或等于目标支撑力值。

阻尼控制方法与优选方案1所采用的阻尼控制方法相同。

优选方案3.由压力传感器构成的流向检测装置的液气支撑减振器

该液气支撑减振器包括：液气储能器(2)、由压力传感器(13)构成的流向检测装置、液压缸(10)、电控阀(11)、控制器(6)。

工作原理：

液气储能器(2)和液压缸(10)之间串接电控阀(11)，压力传感器(13)分别接在电控阀(11)两侧，压力传感器(13)测量电控阀(11)两侧的压力值并将压力信号通过压力传感器信号线(14)传送给控制器(6)。控制器(6)根据压力传感器(13)的测量值计算实时支撑力值，计算单位时间内的平均支撑力值，判定液流流向；将计算所得的单位时间内的平均支撑力值作为支撑减振器的目标支撑力值与实时支撑力值进行比较，并结合液流流向控制电控阀的阻尼值，使支撑减振器的支撑力值接近或等于目标支撑力值。

阻尼控制方法与优选方案1所采用的阻尼控制方法相同。