汽车悬架系统及其混合型执行器的制作方法

本实用新型涉及一种汽车悬架系统及其混合型执行器。
背景技术：
：目前先进车辆开始采用主动悬架，可实现在不同的行驶条件下悬架性能最优，显著改善车辆的行驶平顺性和操纵稳定性，主动悬架的减振器是实现主动控制的关键部件。目前，液力式主动悬架执行器已经广泛应用在高端乘用车和商用车上，但其缺点为成本较高、能耗大、结构复杂和附加系统(供油系统等)质量较大。性能介于被动悬架与主动悬挂之间的半主动悬架，采用阻尼可调的液力减振器（执行器），也能较好改善汽车性能，比主动悬架的结构更简单，更节能，成本更低，而且技术也已相对成熟，广泛应用于各类中高端车辆上。汽车传统液压减振器耗散了大量的振动能量，由于能量回馈是减低能耗和减少使用成本的一个重要手段，目前的主动或半主动悬架的液力减振器均无法回收这些能量，因此，电磁馈能型主动悬架应运而生，其目标是在保持传统悬架各项性能要求下尽可能回收由不平路面激励引起的振动能量，用以提供主动减振之用。电磁式馈能型悬架是指利用电磁感应定律通过悬架的伸长和拉伸切割磁力线产生感应电动势（即发电机原理），将悬架的振动能量转化为可储存和再利用的电能，同时也达到减振性能目标，实现半主动悬架功能。反过来，如果向此馈能电机供电，产生主动的电动力，干预车身与车轮的运动，两种方式综合起来则可以实现主动控制悬架功能。目前，电磁馈能主动悬架的电磁减振器在结构上可分为直线电机式和旋转电机式两类。其中，旋转电机式主要有采用“滚珠丝杠+旋转电机”式电磁作动器和“齿轮齿条+旋转电机”式电磁减振器。现有主动悬架电磁减振器设计主要存在以下问题：1）效率低。由于汽车行驶路况和工况的复杂性，乘用车减振器的最大阻尼力约在2000-3000N，最大耗散功率能达到2000W以上，但是大部分的行车路况下，减振器平均的耗散功率在100W以下，而馈能电机要满足减振能力必须按最大的功率要求来选择，即达到千瓦级别以上，致使馈能系统成本增加，而且馈能电机也无法在高效区进行能量回收。2）减振器尺寸及重量大幅增加。跟目前传统汽车的减振器相比，不管是采用直线电机的电磁减振器，还是采用旋转电机式的电磁减振器方案，要达到相同的减振能力（即1000W级别以上），减振器重量及尺寸均大幅增加，并且在短期内也无法实现小型化及轻量化，这给整车布置及节能带来新的难题。3）可靠性及耐久性差。采用旋转电机式的电磁减振器方案，还存在因摩擦力带来的馈能效率低，惯性质量大以及承受长期振动冲击的可靠性和耐久性较差等问题。技术实现要素：本实用新型为解决上述技术问题提供一种汽车悬架系统及其混合型执行器，其结构简单紧凑，能够实现多种适用于减振的工作模式，其高效、安全、可靠、耐久。为解决上述技术问题，本实用新型提供一种混合型执行器，包括：同一直线上排列的、且相互联动设置的直线电机及液压缸；所述液压缸包括被活塞分为第一腔室和第二腔室的缸体，所述缸体外壁设置有旁通管，所述旁通管两端分别连通至所述第一腔室和所述第二腔室，所述旁通管上设置有可调节所述旁通管的节流面积大小的电磁阀。进一步地，所述活塞上设置有与所述第一腔室和所述第二腔室连通的节流孔。进一步地，所述混合型执行器可选择性地实现电磁馈能、电磁主动、液力被动、液力半主动、或电磁力与液力混合全主动的工作模式。进一步地，所述活塞中心设置有向其两端延伸并可伸出所述缸体的活塞杆；所述直线电机包括筒状的壳体、固设于所述壳体内壁的定子、联接于所述壳体上端的安装座、以及支承于所述安装座上的动子，所述动子可以在所述壳体内与所述定子发生轴向相对运动；其中，所述动子远离所述安装座的一端与所述活塞杆一端相对固定连接，进而使得所述动子与所述活塞杆联动。进一步地，所述缸体两端供所述活塞杆伸缩的开口处分别安装有密封圈。进一步地，所述壳体内壁设置有用于检测所述动子相对于所述定子位移的位置传感器。为解决上述技术问题，本实用新型还提供一种汽车悬架系统，包括如上述任一项实施例所述的混合型执行器，还包括：控制终端；与所述控制终端电连接的驱动及蓄能控制电路；及与所述驱动及蓄能控制电路电连接的可充电电源；其中，所述驱动及蓄能控制电路分别与所述混合型执行器中的直线电机及电磁阀电连接。进一步地，所述汽车悬架系统包括悬架弹簧，所述悬架弹簧与所述混合型执行器并列设置、或者套设于所述混合型执行器外。进一步地，所述混合型执行器中液压缸的活塞杆远离所述直线电机的一端设置有用于与车轮连接的下连接销，所述直线电机远离所述液压缸的一端设置有用于与车身连接的上连接销。进一步地，所述控制终端是行车电脑，所述可充电电源是车载电源。本实用新型的汽车悬架系统及其混合型执行器，具有如下有益效果：通过联动设置直线电机和液压缸，并在液压缸的缸体外壁设置具有电磁阀的旁通管，并进一步通过对直线电机和电磁阀的单独或结合控制，使该悬架系统能够实现电磁馈能、电磁主动、液力半主动及电磁力与液力混合全主动的多模式控制功能。进一步，通过在液压缸的活塞上设置能够连通缸体的第一腔室和第二腔室的节流孔，还能够使该悬架系统可以实现液力被动的控制模式，以提高电子设备失效状态下汽车行驶的安全性能。并且，由于采用了直线电机与节流面积可调的液压缸的串联的结构，该混合执行器不仅结构简单紧凑，还使得该混合型执行器具备高效、安全、可靠、耐久的特点。附图说明图1是本实用新型混合型执行器的剖视结构示意图。图2是本实用新型汽车悬架系统的功能结构图。具体实施方式下面结合附图和实施方式对本实用新型进行详细说明。请参阅图1，本实用新型提供一种混合型执行器，该混合型执行器1包括：直线电机2和液压缸3。该直线电机2和液压缸3在同一直线上排列并相互联动。该直线方向与振动方向相同，进而实现后续的减振功能。在汽车悬架系统中，该直线方向即为竖直方向。在一应用实施例中，液压缸3包括被缸体31和滑设于缸体31内壁的活塞32，活塞32将缸体31分为第一腔室311和第二腔室312。进一步地，缸体31外壁设置有旁通管34，该旁通管34两端分别连通至第一腔室311和第二腔室312，旁通管34上设置有可调节旁通管34的节流面积大小的电磁阀35，通过对电磁阀35的控制，可调节节流面积的大小，进而对流量进行控制。活塞32滑动时，油液可通过旁通管34在第一腔室311和第二腔室312内流通交换。该实施例中，通过对直线电机2和电磁阀35的控制，可以实现电磁馈能、电磁主动、液力半主动、或电磁力与液力混合全主动的工作模式。较佳的，还可以在活塞32上设置与第一腔室311和第二腔室312连通的节流孔36。该实施例中，通过设置节流孔36，可以实现液力被动的工作模式，在直线电机2及电磁阀35均失效的状态下，也可以安全使用。上述实施例中，活塞32中心设置有向其两端延伸并可伸出缸体31的活塞杆33。直线电机2包括呈筒状的壳体25、固设于壳体25内壁的定子22（内含多个绕组）、联接(螺栓联接)于壳体25上端的安装座21、以及支承于安装座21上的动子23，动子23可以在壳体25内与定子22发生轴向相对运动。动子23远离安装座21的一端与活塞杆33一端相对固定连接，进而使得动子23与活塞杆33联动。在液压缸3的作用下，直线电机2的动子23相对定子22发生位移时，直线电机2发电，可以对直线电机2发电产生的电能进行蓄能，以在后续利用该储蓄的电能驱动直线电机2工作（即电动），使得动子23相对于定子22位移而产生对活塞杆33的推力或拉力。具体各工作模式所对应的直线电机2和电磁阀35的工作状态如下表所示：直线电机电磁阀工作模式不工作或失效工作（调节）液力半主动工作（发电）不工作（全开）电磁馈能工作（发电/电动）不工作（全开）电磁主动工作（发电/电动）工作（调节）电磁力与液力混合全主动失效失效（节流孔节流）液力被动简要描述如下：（1）直线电机2不工作或失效，电磁阀35工作，通过对电磁阀35的调节，能够实现液力半主动工作模式；（2）直线电机2工作并处于发电状态，电磁阀35不工作并处于全开状态，能够实现电磁馈能工作模式；（3）直线电机2工作并处于发电或电动状态，电磁阀35不工作并处于全开状态，能够实现电磁主动工作模式；（4）直线电机2工作并处于发电或电动状态，电磁阀35工作，通过对电磁阀35的调节，能够实现电磁力与液力混合全主动工作模式；（5）直线电机2失效，电磁阀35失效，通过节流孔36的节流，能够实现夜里被动工作模式。在一应用实施例中，通常可以在缸体31两端供活塞杆33伸缩的开口处分别安装密封圈37，以起到防止油液渗出的作用。较佳的，还可以在直线电机2中壳体25内壁设置位置传感器24，用于检测动子23相对于定子22的位移，从而有利于对整个混合型执行器1的控制，以实现较好的减振功能。本实用新型还提供一种汽车悬架系统。结合图1和图2进行参阅，该汽车悬架系统包括如上述任一项实施例的混合型执行器1，还包括：控制终端6；与控制终端6电连接的驱动及蓄能控制电路7；及与驱动及蓄能控制电路7电连接的可充电电源8；其中，驱动及蓄能控制电路7分别与混合型执行器1中的直线电机2及电磁阀35电连接。汽车悬架系统通常还包括悬架弹簧5，该悬架弹簧5可以与混合型执行器1并列设置，或者该悬架弹簧5可以套设于混合型执行器1外，以进一步缓冲和减振。当然，为了更好地适用于汽车的悬架，该混合型执行器1中液压缸3的活塞杆33远离直线电机2的一端设置有下连接销41以与车轮10进行连接，直线电机2中壳体25远离液压缸3的一端设置有上连接销42以与车身10进行连接。混合型执行器1中的位置传感器24通常与控制电脑电连接，位置传感器24获取的信息由控制电脑获取并分析后，对混合执行器的直线电机2和电磁阀35进行相应控制，选择较合理的工作模式。具体的，该控制终端6优选为行车电脑（ECU），该可充电电源8优选为车载电源，以与汽车自身部件良好复用，减少汽车内零部件的数量。当然，在其它实施例中，该控制终端6和可充电电源8也可以是相对于行车电脑和车载电源进行独立设置的部件。本实用新型的汽车悬架系统及其混合型执行器，具有如下有益效果：通过联动设置直线电机2和液压缸3，并在液压缸3的缸体31外壁设置具有电磁阀35的旁通管34，并进一步通过对直线电机2和电磁阀35的单独或结合控制，使该悬架系统能够实现电磁馈能、电磁主动、液力半主动及电磁力与液力混合全主动的多模式控制功能。进一步，通过在液压缸3的活塞32上设置能够连通缸体31的第一腔室311和第二腔室312的节流孔36，还能够使该悬架系统可以实现液力被动的控制模式，以提高电子设备失效状态下汽车行驶的安全性能。并且，由于采用了直线电机2与节流面积可调的液压缸3的串联的结构，该混合执行器不仅结构简单紧凑，还使得该混合型执行器1具备高效、安全、可靠、耐久的特点。本实用新型的汽车悬架系统及混合型执行器，其原理和结构不仅适用于汽车减振使用，还适用于桥梁或其它建筑物的减振。以上仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的
技术领域：
，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。当前第1页1 2 3