一种八级阻尼自动调节减震器

摘要

本发明公开了一种八级阻尼自动调节减震器，涉及汽车技术领域，其包括：阻尼桶、活塞组件、控制阀芯、控制阀芯轴、电机、机械阀芯、机械阀芯轴、定位组件、第一控制组件、第二控制组件、限位片和控制齿轮；本发明解决了现有技术中存在的汽车减震器阻尼固定而无法调节的问题。

权利要求

1.一种八级阻尼自动调节减震器，其特征在于，包括：阻尼桶（1）、活塞组件（2）、控制阀芯（3）、控制阀芯轴（4）、电机（5）、机械阀芯（6）、机械阀芯轴（7）、定位组件（8）、第一控制组件（9）、第二控制组件（10）、限位片（11）和控制齿轮（12）；

所述控制阀芯轴（4）的一端与电机（5）固定连接，其一端穿过机械阀芯轴（7）与控制阀芯（3）固定连接；所述机械阀芯轴（7）的一端伸入阻尼桶（1）内与机械阀芯（6）固定连接，其另一端穿过定位组件（8）与控制齿轮（12）固定连接；所述第一控制组件（9）位于阻尼桶（1）的一侧，所述第二控制组件（10）位于阻尼桶（1）的另一侧；所述限位片（11）用于固定阻尼桶（1）、第一控制组件（9）和第二控制组件（10）；所述活塞组件（2）的一端嵌入阻尼桶（1），其另一端穿过限位片（11）位于阻尼桶（1）外;所述活塞组件（2）包括：活塞（201）、活塞杆（202）和阻尼孔（203）；

所述活塞杆（202）的一端设有多个阻尼孔（203），并伸入阻尼桶（1）中，与阻尼桶（1）中的活塞（201）固定连接，其另一端穿过限位片（11）伸出阻尼桶（1）外；所述活塞杆（202）内有控制阀芯（3）和机械阀芯（6）；

所述活塞杆（202）在机械阀芯（6）控制部位沿着圆周方向均匀布置了2个不同的阻尼孔（203），所述活塞杆（202）在控制阀芯（3）控制部位沿着圆周方向均匀布置了4个不同的阻尼孔（203），用于阻尼器工作过程中的阻尼切换。

2.根据权利要求1所述的八级阻尼自动调节减震器，其特征在于，所述阻尼桶（1）外的一侧设有第一耳畔固定件（101），其相对的另一侧设有第二耳畔固定件（102）。

3.根据权利要求2所述的八级阻尼自动调节减震器，其特征在于，所述第一控制组件（9）包括：第一丝杠（901）、第一螺母（902）、第一棘爪（903）和第一棘轮（904）；

所述第一丝杠（901）的一端设有左旋螺纹与第一耳畔固定件（101）固定连接，其另一端与第一螺母（902）固定连接；所述第一螺母（902）与第一棘爪（903）固定连接；所述第一棘轮（904）固定在第一棘爪（903）处，与第一棘爪（903）配合。

4.根据权利要求2所述的八级阻尼自动调节减震器，其特征在于，所述第二控制组件（10）包括：第二丝杠（1001）、第二螺母（1002）、控制盘（1003）、第二棘轮（1004）、第一磁块（1005）、第二磁块（1006）、第三磁块（1007）、第四磁块（1008）、第五磁块（1009）和第二棘爪（1010）；

所述第二丝杠（1001）的一端设有右旋螺纹与第二耳畔固定件（102）固定连接，其另一端与第二螺母（1002）固定连接；所述第一磁块（1005）与第二螺母（1002）的外表面固定连接；所述第二磁块（1006）与控制盘（1003）的内表面固定连接；所述第三磁块（1007）与控制盘（1003）的外表面固定连接；所述第四磁块（1008）和第五磁块（1009）分别与第二棘轮（1004）的内表面固定连接；所述第二棘爪（1010）与控制盘（1003）外表面固定连接，其与第二棘轮（1004）配合。

5.根据权利要求4所述的八级阻尼自动调节减震器，其特征在于，所述第三磁块（1007）和第四磁块（1008）间的磁力大于第一磁块（1005）和第二磁块（1006）间的磁力。

6.根据权利要求1所述的八级阻尼自动调节减震器，其特征在于，所述定位组件（8）包括：两根定位杆（801）和定位件（802）；

一根定位杆（801）与机械阀芯轴（7）的一侧固定连接，另一根定位杆（801）与机械阀芯轴（7）的相对一侧固定连接；所述两根定位杆（801）位于定位件（802）的腔体内。

7.根据权利要求1所述的八级阻尼自动调节减震器，其特征在于，所述控制齿轮（12）的轮齿夹角大于90°。

说明书

一种八级阻尼自动调节减震器

技术领域

[0001] 本发明涉及汽车技术领域，具体涉及一种八级阻尼自动调节减震器。

背景技术

[0002] 汽车的平顺性能与悬架系统的设计有很大关系。传统汽车的悬架多为被动悬架，悬架系统中阻尼的参数是固定的，这就造成了汽车在载重增加以及在行驶过程中，当行驶速度变快或行驶路面不平度发生变化时，车内的舒适性会下降，甚至有的载货汽车也会因此而造成货物损坏。目前市面上的高档汽车多采用全主动悬架，这种悬架可以根据汽车的运动和路面状况适当的调节悬架刚度和阻尼，使其处于最佳减震状态。但这类悬架设计起来复杂，且造价很高，因而只适合于高档汽车。

[0003] 设计成本较低，平顺性好的半自动悬架阻尼可调减震器是汽车企业的必然需求。

发明内容

[0004] 针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种八级阻尼自动调节减震器解决了现有技术中存在的汽车减震器阻尼固定而无法调节的问题。

[0005] 为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种八级阻尼自动调节减震器，包括：阻尼桶、活塞组件、控制阀芯、控制阀芯轴、电机、机械阀芯、机械阀芯轴、定位组件、第一控制组件、第二控制组件、限位片和控制齿轮；

[0006] 所述控制阀芯轴的一端与电机固定连接，其一端穿过机械阀芯轴与控制阀芯固定连接；所述机械阀芯轴的一端伸入阻尼桶内与机械阀芯固定连接，其另一端穿过定位组件与控制齿轮固定连接；所述第一控制组件位于阻尼桶的一侧，所述第二控制组件位于阻尼桶的另一侧；所述限位片用于固定阻尼桶、第一控制组件和第二控制组件；所述活塞组件的一端嵌入阻尼桶，其另一端穿过限位片位于阻尼桶外。

[0007] 进一步地，阻尼桶外的一侧设有第一耳畔固定件，其相对的另一侧设有第二耳畔固定件。

[0008] 进一步地，第一控制组件包括：第一丝杠、第一螺母、第一棘爪和第一棘轮；

[0009] 所述第一丝杠的一端设有左旋螺纹与第一耳畔固定件固定连接，其另一端与第一螺母固定连接；所述第一螺母与第一棘爪固定连接；所述第一棘轮固定在第一棘爪处，与第一棘爪配合。

[0010] 进一步地，第二控制组件包括：第二丝杠、第二螺母、控制盘、第二棘轮、第一磁块、第二磁块、第三磁块、第四磁块、第五磁块和第二棘爪；

[0011] 所述第二丝杠的一端设有右旋螺纹与第二耳畔固定件固定连接，其另一端与第二螺母固定连接；所述第一磁块与第二螺母的外表面固定连接；所述第二磁块与控制盘的内表面固定连接；所述第三磁块与控制盘的外表面固定连接；所述第四磁块和第五磁块分别与第二棘轮的内表面固定连接；所述第二棘爪与控制盘外表面固定连接，其与第二棘轮配合。

[0012] 进一步地，第三磁块和第四磁块间的磁力大于第一磁块和第二磁块间的磁力。

[0013] 进一步地，活塞组件包括：活塞、活塞杆和阻尼孔；

[0014] 所述活塞杆的一端设有多个阻尼孔，并伸入阻尼桶中，与阻尼桶中的活塞固定连接，其另一端穿过限位片伸出阻尼桶外；所述活塞杆内有控制阀芯和机械阀芯。

[0015] 进一步地，定位组件包括：两根定位杆和定位件；

[0016] 一根定位杆与机械阀芯轴的一侧固定连接，另一根定位杆与机械阀芯轴的相对一侧固定连接；所述两根定位杆位于定位件的腔体内。

[0017] 进一步地，控制齿轮的轮齿夹角大于90°。

[0018] 综上，本发明的有益效果为：

[0019] （1）、能够根据汽车的载质量及行驶车速，实现悬架系统阻尼值的自动调节，提高汽车行驶中的平顺性。

[0020] （2）、能够根据汽车车载质量以及行驶车速，来回切换悬架系统的阻尼值，通过机械阀芯阻尼值的四级切换和控制阀芯阻尼值的二级切换相互配合，最终实现八级阻尼的最优调节。

附图说明

[0021] 图1为一种八级阻尼自动调节减震器的结构示意图；

[0022] 图2为第一控制组件的结构示意图；

[0023] 图3为第二控制组件的结构示意图；

[0024] 图4为第二控制组件的平面结构示意图；

[0025] 图5为活塞组件的结构示意图；

[0026] 图6为定位组件的结构示意图；

[0027] 图7为控制阀芯、控制阀芯轴和电机的连接关系图；

[0028] 图8为机械阀芯的结构示意图；

[0029] 图9为电机控制系统的系统框图；

[0030] 其中，1、阻尼桶；2、活塞组件；3、控制阀芯；4、控制阀芯轴；5、电机；6、机械阀芯；7、机械阀芯轴；8、定位组件；9、第一控制组件；10、第二控制组件；11、限位片；12、控制齿轮；101、第一耳畔固定件；102、第二耳畔固定件；201、活塞；202、活塞杆；203、阻尼孔；801、定位杆；802、定位件；901、第一丝杠；902、第一螺母；903、第一棘爪；904、第一棘轮；1001、第二丝杠；1002、第二螺母；1003、控制盘；1004、第二棘轮；1005、第一磁块；1006、第二磁块；1007、第三磁块；1008、第四磁块；1009、第五磁块；1010、第二棘爪；601、槽。

具体实施方式

[0031] 下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

[0032] 本发明运用机械原理实现因载重变化而改变悬架系统阻尼器阻尼系数大小，运用控制原理实现因速度变化而改变悬架系统阻尼器阻尼系数大小。

[0033] 如图1所示，一种八级阻尼自动调节减震器，包括：阻尼桶1、活塞组件2、控制阀芯3、控制阀芯轴4、电机5、机械阀芯6、机械阀芯轴7、定位组件8、第一控制组件9、第二控制组件10、限位片11和控制齿轮12；

[0034] 所述控制阀芯轴4的一端与电机5固定连接，其一端穿过机械阀芯轴7与控制阀芯3固定连接；所述机械阀芯轴7的一端伸入阻尼桶1内与机械阀芯6固定连接，其另一端穿过定位组件8与控制齿轮12固定连接；所述第一控制组件9位于阻尼桶1的一侧，所述第二控制组件10位于阻尼桶1的另一侧；所述限位片11用于固定阻尼桶1、第一控制组件9和第二控制组件10；所述活塞组件2的一端嵌入阻尼桶1，其另一端穿过限位片11位于阻尼桶1外。

[0035] 阻尼桶1外的一侧设有第一耳畔固定件101，其相对的另一侧设有第二耳畔固定件102。

[0036] 如图2所示，第一控制组件9包括：第一丝杠901、第一螺母902、第一棘爪903和第一棘轮904；

[0037] 所述第一丝杠901的一端设有左旋螺纹与第一耳畔固定件101固定连接，其另一端与第一螺母902固定连接；所述第一螺母902与第一棘爪903固定连接；所述第一棘轮904固定在第一棘爪903处，与第一棘爪903配合。

[0038] 如图3 4所示，第二控制组件10包括：第二丝杠1001、第二螺母1002、控制盘1003、~第二棘轮1004、第一磁块1005、第二磁块1006、第三磁块1007、第四磁块1008、第五磁块1009和第二棘爪1010；

[0039] 所述第二丝杠1001的一端设有右旋螺纹与第二耳畔固定件102固定连接，其另一端与第二螺母1002固定连接；所述第一磁块1005与第二螺母1002的外表面固定连接；所述第二磁块1006与控制盘1003的内表面固定连接；所述第三磁块1007与控制盘1003的外表面固定连接；所述第四磁块1008和第五磁块1009分别与第二棘轮1004的内表面固定连接；所述第二棘爪1010与控制盘1003外表面固定连接，其与第二棘轮1004配合。

[0040] 如图5所示，活塞组件2包括：活塞201、活塞杆202和阻尼孔203；

[0041] 所述活塞杆202的一端设有多个阻尼孔203，并伸入阻尼桶1中，与阻尼桶1中的活塞201固定连接，其另一端穿过限位片11伸出阻尼桶1外；所述活塞杆202内有控制阀芯3和机械阀芯6。

[0042] 如图6所示，定位组件8包括：两根定位杆801和定位件802；

[0043] 一根定位杆801与机械阀芯轴7的一侧固定连接，另一根定位杆801与机械阀芯轴7的相对一侧固定连接；所述两根定位杆801位于定位件802的腔体内。

[0044] 本装置的八级阻尼自动调节减震器简称阻尼器，阻尼器在压缩过程中，阻尼器受压部位分别是阻尼桶1的上端面和活塞杆202的下端面，此时阻尼器上腔油液通过控制阀芯3和机械阀芯6流向阻尼器下腔，而当阻尼器受拉力时则相反，如图5所示，该活塞杆202在机械阀芯6和控制阀芯3控制部位分别沿着圆周方向均匀布置了2个和4个不同的阻尼孔203，用于阻尼器工作过程中的阻尼切换。如图6所示，当控制齿轮12转动时，通过空心的机械阀芯轴7转动，进而控制机械阀芯6的转动。定位杆801固定在机械阀芯轴7上，定位件802固定不动，其作用是当定位杆801在定位件802中相对转过90°时能够在力的作用下自动转到
180°。因此为了达到控制效果，机械阀芯6所控制的活塞杆202上的阻尼孔203采用2级调节，其夹角为180°，控制齿轮12的轮齿夹角应大于90°，为了使阻尼转换过程中阻尼孔203不被堵塞，机械阀芯6上的槽601开度也应大于90°，如图8所示。

[0045] 机械左端控制装置如图2所示，图中第一丝杠901是左旋螺纹，第一棘爪903与第一丝杠901配合；第一棘轮904与第一棘爪903配合，第一棘轮904的外部加工成齿轮与控制齿轮12配合，其作用是当悬架系统的阻尼桶1压缩时，第一丝杠901随其下压带动第一棘爪903顺时针转动，带动第一棘轮904转动，进而带动控制齿轮12转动，最终实现机械阀芯6所控制的阻尼调节。而当悬架系统的阻尼桶1被拉伸过程中，第一丝杠901带动第一棘爪903逆时针转动，此时第一棘轮904不动。

[0046] 机械右端控制装置如图3 4所示，第二控制组件的第二丝杠1001为右旋螺纹，第二~丝杠1001与第二螺母1002配合，第二螺母1002与控制盘1003之间通过磁力接合，第二棘轮
1004固定不动，控制盘1003与第二棘轮1004通过磁力接合，第三磁块1007和第四磁块1008间的磁力大于第一磁块1005和第二磁块1006间的磁力。控制盘1003上带有第二棘爪1010，与第二棘轮1004配合。其工作过程是当阻尼桶1压缩时，第二螺母1002逆时针转动，在磁力作用下，第三磁块1007和第四磁块1008分离，带动控制盘1003转动。转到相应角度时，第三磁块1007和第五磁块1009吸合，同时第一磁块1005和第二磁块1006分离，使得第二螺母
1002和控制盘1003作相对运动。在整个压缩过程中由于第二棘爪1010逆时针转动，因此而当阻尼桶1被拉伸过程中，首先第二螺母1002顺时针转动使第一磁块1005和第二磁块1006吸合，接着第三磁块1007和第五磁块1009分离，控制盘1003旋转带动第二棘轮1004转动，进而带动控制齿轮12转动，最终实现机械阀芯6所控制的阻尼调节。

[0047] 在本装置中，加磁块的目的是为了实现分级调节，否则机械阀芯6就会无休止的来回转动，就无法实现分级调节。

[0048] 在本实施例中，电机控制系统的系统框图如图9所示，该系统由0804A/D转化器、89C51芯片和UMP2803驱动电路组成，0804A/D转化器用于采集模拟信号，该模拟信号可为汽车的压力传感器信号或者角速度传感器信号。

[0049] 以角速度传感器为例，当车速增加时，角速度传感器的输出电压值就会增大。0804A/D转化器具有8位分辨率，将角速度传感器输出的电压信号转化成具有数字量的数字信号，通过数字量的变化反映出压力和车速的变化。89C51单片机控制A/D转化器的启动，并对输入的数字信号进行处理。ULN2803为步进电机提供一个12V的驱动电压。

[0050] 0804A/D转化器具有8位分辨率，在本实施中速度调节分为四个等级，因而只将A/D转化器输出数字信号的高两位引脚与89C51芯片相连。该A/D转化器的比较电压为VREF/2(2.5V)，即可对输入电压信号进行分辨的区间为0‑‑VREF/2(2.5V)；输入信号与输出信号之间转化公式为：

[0051]

[0052] 公式括号内从左往右依次为0804A/D的8位输出，当A/D转化器的高两位引脚输出数字信号分别为(0,0)、(0,1)、(1,0)、(1,1)时，输入的模拟信号对应为：

[0053]

[0054]

[0055]

[0056]

[0057] 由此得出，0804A/D转化器的输入信号与输出信号之间的关系为：

[0058]

[0059] 选择线性度好的压力传感器和角速度传感器，通过放大电路使其满足以下关系：

[0060]

[0061] 当汽车启动后，将汽车运动速度的变化量转化成电压信号，通过0804A/D转化器将其转化为数字信号，并将该数字信号输入89C51芯片，89C51芯片根据数字信号的大小，控制步进电机的旋转角度和方向，进而控制阻尼器的动作。

[0062] 如图7所示，该阻尼器的阻尼调节是通过电机5带动控制阀芯轴4进而带动控制阀芯3的旋转实现的。当控制阀芯3每转过90°时，实现阻尼孔203的一次切换。

[0063] 阻尼器的机械调节过程：

[0064] 载重分为两级，初始状态下，如图1所示，第一控制组件9中的第一棘轮904与控制齿轮12处于刚刚啮合的位置。随着载重逐渐增大，第一控制组件9中第一棘轮904的旋转角度增大，机械阀芯6控制的阻尼值保持不变，当载重增大，第一控制组件9中的第一棘轮904旋转角大于90°时，机械阀芯6在定位组件8的作用下逆时针转过180°，机械阀芯6所控制的阻尼由1级便切换到了2级，当重力继续增大或在行驶过程中发生颠簸阻尼筒压缩时，第一控制组件9中的第一棘轮904将空转，不会对阻尼值造成影响。同样的，第二控制组件10在切换过程中如图4所示，第二棘轮1004固定不动，第三磁块1007和第四磁块1008分离，通过传动比计算好第三磁块1007和第五磁块1009磁铁的距离，当阻尼由1级切换到2级的瞬间，第三磁块1007和第五磁块1009磁铁刚好吸合。当重力继续增大或在行驶过程中发生颠簸阻尼筒压缩时，第一磁块1005和第二磁块1006分离（通过第一磁块1005和第二磁块1006分离距离表达颠簸导致阻尼桶1压缩距离），第二控制组件10内的第二棘轮1004不转动，颠簸过后阻尼桶1回伸，第一磁块1005和第二磁块1006慢慢靠近，第二棘轮1004不转动。若汽车载重减小，如图1所示，第一控制组件9中的第一棘轮904（内棘轮）由于与其配合的第一棘爪903逆时针转动，则第一棘轮904保持不动，同样的，第二控制组件10如图4所示，第一磁块1005和第二磁块1006会慢慢靠近，第二棘轮1004依然不转动。当汽车载重达到1、2级阻尼切换的临界值时，第一磁块1005和第二磁块1006吸合。第二棘轮1004固定不动，第三磁块1007和第五磁块1009分离，载重从临界值继续减轻时，控制盘1003会带着第二棘轮1004做顺时针转动，此时控制齿轮12作逆时针转动，当转角大于90°时，在定位件作用下，机械阀芯6控制的阻尼值便会由2级切换到1级，因此，为了使阻尼值切换尽可能的靠近载重临界值，第二丝杠1001和第二螺母1002传动比应在满足不自锁的情况下尽可能的大，这里可以减小第二丝杠
1001的直径。当载重继续减小到0时，第三磁块1007和第四磁块1008吸合，整个系统回归初始状态。