一種被動式雙偏頻變阻尼減振器的製作方法

2023-06-01 16:53:36 2

本發明涉及一種用於汽車懸架上的減振器，具體的說是一種阻尼特性隨激勵頻率而變化的被動式雙偏頻變阻尼減振器。

背景技術：

隨著汽車技術的發展，人們愈來愈重視對行駛平順性的改善。乘坐舒適性好的車輛往往被定位成高端、高品質和先進技術的象徵，既能帶給顧客良好的駕乘感覺，又可以為企業帶來可觀的經濟效益。

汽車的行駛平順性主要取決於懸架參數與整車性能的匹配，尤其是減振器阻尼特性的合理設置。平順性的三個評價指標：車身加速度、懸架動撓度和輪胎動載荷隨懸架相對阻尼係數的變化趨勢是不同的，因此單純的增阻或降阻無法實現三個評價指標的同時改善。目前廣泛應用於汽車懸架上的普通減振器，阻尼力僅取決於車身與車輪間的相對運動速度，無法根據車輛的不同行駛工況和路面激勵調節其阻尼特性，因而難以實現汽車平順性三個評價指標的同時提高。

近年來興起的主動懸架技術可以根據汽車的運動和路面狀況，適時地調節懸架的剛度和阻尼，使其始終處於最佳減振狀態。但是，此種技術需要在車輛上安裝複雜的傳感器測試裝置、執行機構和控制器。與普通被動懸架相比，其成本高昂，結構複雜，難以普及。

技術實現要素：

針對上述現有技術存在的缺點，本發明的目的是，提供一種阻尼特性可隨激勵頻率變化的被動式雙偏頻變阻尼減振器，它可以辨識出使車身與車輪振動最為劇烈的激勵頻率，進而增大減振器阻尼，使車身加速度、懸架動撓度和輪胎動載荷三個評價指標都有所降低，從而最大程度地提高整車的行駛平順性。

本發明所採用的技術方案是，一種被動式雙偏頻變阻尼減振器，該減振器包括：上端蓋、骨架油封、導向器、內缸筒、外缸筒、活塞總成、底閥總成、吊耳，其特徵在於：所述減振器還包括置於內缸筒中的活塞杆、與活塞杆螺紋連接的套杆、套在所述套杆外圍的內質量塊、安裝在套杆與內質量塊之間的內上彈簧、套在內質量塊外圍的外質量塊、安裝在套杆與外質量塊之間的外上彈簧、與套杆螺紋連接的活塞安裝座、安裝在活塞安裝座與內質量塊之間的內下彈簧、安裝在活塞安裝座與外質量塊之間的外下彈簧，緊固螺母將活塞總成固定在活塞安裝座上。

進一步地，在上述一個優選的方案中，所述內質量塊與內上彈簧、內下彈簧構成第一振動系統，該第一振動系統具有與車身共振偏頻相同的共振頻率；所述外質量塊與外上彈簧、外下彈簧構成第二振動系統，該第二振動系統具有與車輪共振偏頻相同的共振頻率。

進一步地，在上述一個優選的方案中，在所述外質量塊上開設有第一流通孔、在所述內質量塊上開設有第二流通孔、在所述套杆上開設有第三流通孔、在活塞安裝座上開設有第四流通孔及阻尼小孔，各個所述流通孔在車輛靜止時軸線重合，在車輪或車身接近共振時錯位。

進一步地，在上述一個優選的方案中，所述活塞杆為斷開式活塞杆，其將所述內缸筒分為有杆腔和無杆腔，所述減振器在復原行程時，有杆腔中的部分油液經過活塞總成上的節流通道流入無杆腔，部分油液經底閥總成上的補償閥從儲油腔流入無杆腔。

進一步地，在上述一個優選的方案中，所述減振器在壓縮行程時，無杆腔中的部分油液經活塞總成上的節流通道流入有杆腔，部分油液經活塞杆下端的阻尼通道流入有杆腔，無杆腔中的部分油液還經底閥總成上壓縮閥流入儲油腔中。

與現有技術相比，本發明所述的一種被動式雙偏頻變阻尼減振器，達到了如下技術效果：

1.本發明在對阻尼特性進行調節時，利用了雙質量塊結構，該結構隨著車輛振動頻率的變化，自動調節減振器阻尼特性，尤其在車身或車輪達到共振頻率時，質量塊與活塞杆的相對位移最大，流通面積最小，從而產生最大的阻尼力，使車輛迅速減振，提高了車輛的行駛平順性。

2.本發明結構簡單，由普通雙筒減振器改造而成，巧妙的利用雙質量塊結構就達到了隨著車輛振動頻率的變化調節減振器阻尼的特徵，容易製造，且製造成本低。

3.該減振器結構在一定程度上化解了行駛安全性與乘坐舒適性的矛盾，使減振器匹配多了一個可調的維度。可在一定程度上使車輛行駛安全性與乘坐舒適性都得到優化，即用一種被動減振器的結構，在一定程度上實現了半主動減振器可實現的效果。

附圖說明

圖1是本發明所述的被動式雙偏頻變阻尼減振器的整體結構的剖面示意圖。

圖2是分別在三種減振器作用下，車身加速度對路面激勵的幅頻特性曲線圖。

圖3是分別在三種減振器作用下，輪胎動載荷對路面激勵的幅頻特性曲線圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明作進一步詳細說明，但不作為對本發明的限定。

本發明的目的是要提供一種與車輛振動頻率相關的減振器結構方案，使減振器的阻尼特性隨車輛行駛過程中激勵頻率的變化而相應改變。具體地說，就是減振器在車身或車輪接近共振時會增大阻尼力，從而抑制車身或車輪的劇烈振動，使車輛快速減振的效果，從而提高車輛的行駛平順性。

如圖1所示，本發明實施例公開了一種被動式雙偏頻變阻尼減振器，該減振器的結構包括：上端蓋1、骨架油封2、導向器3、內缸筒4、外缸筒5、活塞總成13、底閥總成15、吊耳16。油封2的作用主要是將傳動部件中需要潤滑的部件與出力部件隔離，不至於讓潤滑油滲漏。本發明的減震器採用雙筒式的結構，具有內外兩個筒，由於活塞杆的進入與抽出，內筒中油的體積隨之增大與收縮，因此要通過與外筒進行交換來維持內筒中油的平衡。此外，它還包括一種斷開式的活塞杆6，與活塞杆6螺紋連接的套杆7、套在套杆7外圍的內質量塊11、安裝在套杆7與內質量塊11之間的內上彈簧9、套在內質量塊11外圍的外質量塊10、安裝在套杆7與外質量塊之間的外上彈簧8、與套杆7螺紋連接的活塞安裝座12、安裝在活塞安裝座12與內質量塊之間的內下彈簧21、安裝在活塞安裝座12與外質量塊之間的外下彈簧22，活塞總成13通過緊固螺母14固定在活塞安裝座12上。其中，上述斷開式的活塞杆6是指活塞杆6的其中一端不直接與底部的底閥總成15相連接，二者之間具有一段間隔。

內質量塊11與內上彈簧9、內下彈簧21構成第一振動系統，該第一振動系統的共振頻率與車身共振偏頻相同(通過合理匹配內上彈簧9、內下彈簧21的剛度與內質量塊11的質量，可實現第一振動系統的共振頻率與車身共振偏頻相同)。外質量塊10與外上彈簧8、外下彈簧22構成第二振動系統，該第二振動系統的共振頻率與車輪共振偏頻相同(通過合理匹配外上彈簧8、外下彈簧22的剛度與外質量塊10的質量，可實現第二振動系統的共振頻率與車輪共振偏頻相同)。車身接近共振時，會引起內質量塊11的振動加劇；車輪接近共振時，會引起外質量塊10的振動加劇。

作為本發明一個優選的實施方式，該減振器還包含一種流通面積隨激勵頻率而變化的阻尼通道。具體來說，該阻尼通道由外質量塊上的第一流通孔19、內質量塊上的第二流通孔20、套杆7上的第三流通孔18、活塞安裝座12上的第四流通孔23及阻尼小孔24構成。該阻尼通道的特點是：車輛靜止時，流通孔18、19、20的軸線重合，阻尼通道的流通面積最大；當車身或車輪接近共振時，會引起兩個質量塊10、11的振動加劇，從而使外、內質量塊上的兩個流通孔19、20與套杆上的第三流通孔18錯位增加，進而減小阻尼通道的流通面積，增加減振器的阻尼。其中，第四流通孔23和阻尼小孔24使經過流通孔18、19、20的油液可以在有杆腔A和無杆腔B之間流動，阻尼小孔24可以對流通面積隨激勵頻率而變化的阻尼通道的阻尼範圍進行調節。

當減振器在復原行程(也即減振器為拉伸行程)時，有杆腔A體積減小，壓力增大，無杆腔B體積增大，壓力減小。此時，有杆腔A中的一部分油液經過活塞總成13上的節流通道流入無杆腔B，另一部分油液經活塞杆下端的流通面積隨激勵頻率而變化的阻尼通道(即由第一流通孔19、第二流通孔20、第三流通孔18、第四流通孔23和阻尼小孔24組成的此阻尼通道)流入無杆腔B。流通面積隨激勵頻率而變化的阻尼通道在車身、車輪兩個共振偏頻時，流通面積最小，減振器阻尼力最大，車身或車輪的振動衰減最快。

由於有杆腔A流入無杆腔B的油液不足以填補無杆腔B的體積增大，還有一部分油液經底閥總成15上的補償閥由儲油腔C流入無杆腔B。其中，導向器3上開設有回油孔17，使導向器3與油封2之間的油液回到儲油腔C中。

當減振器在壓縮行程時，有杆腔A體積增大，壓力減小，無杆腔B體積減小，壓力增大。無杆腔B中的一部分油液經過活塞總成13上的節流通道流入有杆腔A，另一部分油液經活塞杆下端的流通面積隨激勵頻率而變化的阻尼通道(即由第一流通孔19、第二流通孔20、第三流通孔18、第四流通孔23和阻尼小孔24組成的此阻尼通道)流入有杆腔A。流通面積隨激勵頻率而變化的阻尼通道在車身、車輪兩個共振偏頻時，流通面積最小，減振器阻尼力最大，車身或車輪的振動衰減最快。此時，無杆腔B中的油液不止流入有杆腔A，還有一部分油液經底閥總成15上的壓縮閥流入儲油腔C。需要說明的是，上述補償閥、壓縮閥以及節流通道在現有的減振器結構中屬於常規設置，故在本發明中不作具體解釋。

如圖2所示，圖2為分別在三種減振器作用下，車身加速度對路面激勵的幅頻特性曲線圖。圖2中，橫坐標表示激勵頻率，縱坐標表示車身加速度對路面激勵的幅頻特性值，由圖中可以看出，採用本發明所述的被動式雙偏頻變阻尼減振器在車輛的兩個共振頻率附近產生高阻尼，在非共振頻率產生低阻尼，從而使整個幅頻特性所覆蓋的面積最小，即傳遞到車身的振動幅度最小，因而提高了整車的舒適性。

如圖3所示，圖3為分別在三種減振器作用下，輪胎動載荷對路面激勵的幅頻特性曲線圖。圖3中，橫坐標表示激勵頻率，縱坐標表示輪胎動載荷對路面激勵的幅頻特性值，由圖中可以看出，採用本發明所述的被動式雙偏頻變阻尼減振器在車輛的兩個共振頻率附近產生高阻尼，在非共振頻率產生低阻尼，從而使整個幅頻特性所覆蓋的面積最小，即輪胎跳離地面的機率最小，因而提高了整車的安全性。

綜上，本發明所公開的被動式雙偏頻變阻尼減振器能夠使車身加速度、懸架動撓度和輪胎動載荷三個評價指標都有所降低，從而最大程度地提高整車的行駛平順性和安全性。

值得注意的是，以上所述僅為本發明的較佳實施例，並非因此限定本發明的專利保護範圍，本發明還可以對上述各種零部件的結構進行等效的改進。故凡運用本發明的說明書及圖示內容所作的等效結構變化，或直接或間接運用於其他相關技術領域均同理皆包含在本發明所涵蓋的範圍內。