[发明专利]一种新能源车用磁悬浮弹簧和电涡流阻尼器耦合的车辆半主动悬架

说明书

本发明公开了一种新能源车用磁悬浮弹簧和电涡流阻尼器耦合的车辆半主动悬架，包括电涡流阻尼产生结构、磁悬浮弹簧结构和磁流变液。利用移动永磁体和固定在下工作缸的线圈永磁体之间的吸引力支撑车身重量。悬架可根据安装在活塞内的加速度传感器的实时反馈，控制线圈永磁体和励磁线圈中电流，改变线圈永磁体和移动永磁体之间作用力的大小和磁流变液的粘度特性，从而实现悬架刚度和阻尼可调。当汽车行驶在道路环境恶劣的路面上时，线圈永磁体中产生的感应电流可通过外端电路进行回收。本发明解决了悬架刚度、阻尼难以控制的难题，同时通过单流通阀实现阻尼的分级可调，提升了车辆的行驶平顺性，且能回收部分振动能量，具有较好的实用价值。

技术领域

本发明涉及一种新能源车用磁悬浮弹簧和电涡流阻尼器耦合的车辆半主动悬架，属于车辆悬架减振技术领域。

背景技术

电涡流阻尼产生的基本原理是：当处于局部磁场中的导体板切割磁感线时会在导体板中产生电涡流，电涡流又会产生与原磁场方向相反的新磁场，从而在原磁场和导体之间形成阻碍二者相对运动的阻尼力，同时导体板的电阻效应将导体板获得的动能通过电涡流转换为热能耗散出去，如果将导体板和振动结构相连，就可以产生结构减振与耗能的作用，成为电涡流阻尼器。

悬架是汽车车架与车桥或车轮之间一切传力连接装置的总称，其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力矩，并且缓冲由路面不平度传给车架或车身的冲击力，并衰减由此引起的振动，以保证汽车能平顺行驶。典型的悬架结构由弹性元件、导向机构以及阻尼元件等组成，轿车通常采用的弹性元件为螺旋弹簧，起到缓冲振动的作用，常用的阻尼元件为减振器，起到衰减振动的目的。随着汽车工业的发展，人们对汽车悬架的功能提出了更高的要求，希望悬架刚度、阻尼可调。当车辆行驶在坏路面时要有良好的减振效果，也就是希望悬架“软”一些，从而达到在颠簸路面上行驶时仍然具有良好的乘车舒适性，不至于造成车辆过度左右摇摆；而在好路面上，则希望悬架“硬”一些，从而实现车辆良好的高速行驶性能或使得车辆具有良好的运动风格。专利2004200325236提出一种用于中、高档越野车和赛车的可调式减振器，通过改变螺旋弹簧以及相关机械结构，实现减振器拉伸阻尼力和弹簧刚度可变，从而改善不同路况的路面对汽车的振动和冲击。但在实际应用中，人为手工调节机械结构十分不便，且不适合用于一直在运行的机构中。专利CN109138207A提出一种能量回收式电涡流阻尼器，当主体结构发生轴线方向振动时，质量块由于惯性带动导向杆与内筒同时在水平方向上移动，内筒移动通过刚性杆拉动丝杆在水平方向上发生位移，由于固定在阻尼腔内壁上的定子外壳的限制，螺母和转子发生旋转，产生电涡流抑制螺母转动并减缓丝杆的轴向移动，最终实现控制结构振动的目的。但该发明体积较大，整体结构不紧凑，且其主要应用与控制高层建筑和高耸结构的振动响应，难以运用于汽车上。而目前的大部分的被动悬架与半主动悬架的隔振性能未能达到人们的期望；主动悬架耗能过大，即便是在静态状态时，力发生器装置仍然需要消耗能量以支撑车身载荷。面对现有车辆悬架结构耗能高、抗振性差等缺点及电涡流阻尼器结构良好的抗振性，工程上迫切需要一种能够同时实现阻尼与刚度连续可调，隔振性能良好，且在一定程度上减少能耗的半主动悬架。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种新能源车用磁悬浮弹簧和电涡流阻尼器耦合的车辆半主动悬架，既可以克服许多被动悬架及半主动悬架的刚度、阻尼连续可调难以实现的难题，同时在不同工况的路面下，可根据加速度传感器的实时反馈，灵活切换与线圈永磁体接通的电路，对部分振动能量进行回收，在一定程度上减少了能耗，且设计了结构紧凑的电涡流阻尼发生装置，提高了汽车的整体隔振性能，该悬架相对大部分主动悬架能耗较少，综合性能较优。

本发明采取的技术方案是，当汽车行驶在道路环境良好的路面上时，利用线圈永磁体和移动永磁体之间的吸引力支撑起车身，橡胶储液筒和活塞以下的下工作缸的部分含有磁流变液，且下工作缸的上外缘与橡胶储液筒之间严格密封，改变缠绕在橡胶储液筒外表面励磁线圈中的电流大小，则改变磁流变液的粘度特性，实现阻尼可调。改变线圈永磁体中电流可改变线圈永磁体和移动永磁体之间吸引力的大小，实现刚度可调。当线圈永磁体与外端电路相接时，可实现部分振动能量的回收。