一種客車用的半主動懸架及客車的制作方法
【專利摘要】一種客車用的半主動懸架，包括可調節減振器，所述可調節減振器設在簧載質量組件上，所述可調節減振器包括本體、GMM組件和液壓缸組件，所述GMM組件設在本體內，所述GMM組件設有可伸縮的GMM棒，所述GMM棒與液壓缸組件之間通過擋板連接，所述GMM棒伸縮使液壓缸組件產生壓力差，所述液壓缸組件內伸出可移動輸出桿與非簧載質量組件連接，所述液壓缸組件產生壓力差使所述輸出桿帶動非簧載質量組件移動，所述彈性件的阻尼對應發生變化。本發明基于GMM棒的設計，通過控制GMM棒伸縮使液壓缸組件產生壓力差，進而來控制車身的升降過程。具有驅動方式簡單、高速相應的優點，能夠根據車輛行駛路面狀況，控制車身的升降，達到提升車輛行駛平順性和穩定性的效果。
【專利說明】
一種客車用的半主動懸架及客車
技術領域
[0001]本發明涉及車輛半主動懸架的技術領域，尤其涉及一種基于GMM的客車用的半主動懸架及客車。
【背景技術】
[0002]現代汽車正朝著安全、智能化和清潔化的方向發展。懸架系統智能化解決了傳統被動懸架存在的舒適性和穩定性不能兼顧的問題，并能適應變化的行駛工況和任意道路激勵，代表了懸架系統發展的方向。主動懸架能獲得一個優質的隔振系統，實現理想懸架的控制目標，但能量消耗大，成本高，結構復雜。能量、成本和可靠性是限制主動懸架發展的瓶頸。半主動懸架通過改變減振器的阻尼特性適應不同的道路和行駛狀況的需要，改善乘坐舒適性和操縱穩定性。由于半主動懸架在控制品質上接近于主動懸架，且結構簡單、能量損耗小，目前在客車上得到廣泛應用。
[0003]半主動懸架包括連續可調式和可切換式兩類。常見的可切換阻尼式懸架一般設置2至3個級別，阻尼系數可在幾檔之間快速切換，切換的時間通常為10?20ms，控制方法通常根據車身的相對速度和絕對速度來改變系統阻尼的設置。但由于其響應速度較慢，阻尼變換檔數有限，使得其在適應汽車行駛工況和道路條件變化方面有很大的局限性。連續可調減振器的阻尼系數在一定范圍內可以連續變化，有兩種基本實現方式。一種是通過調節減振器節流閥的面積而改變阻尼特性的孔徑調節式，其孔徑的改變一般可由電磁閥或其它類似的機電式驅動閥來實現。另一種是電流變或磁流變可調阻尼器，其工作原理是通過改變電場或磁場強度來改變流變體的阻尼特性。但通過電磁閥或其他類似的機電式驅動閥來實現節流孔徑的調節的減振器結構復雜，成本高昂，磁流變可調阻尼器則存在耐久性、遲滯等問題。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種響應速度快、可靠性好的客車用的半主動懸架及客車。
[0005]為解決上述技術問題，本發明采用了以下技術措施:
一種客車用的半主動懸架，包括簧載質量組件、非簧載質量組件和彈性件，所述彈性件設在簧載質量組件和非簧載質量組件之間，用于將二者連接，還包括可調節減振器，所述可調節減振器設在簧載質量組件上，所述可調節減振器包括本體、GMM組件和液壓缸組件，所述GMM組件設在本體內，所述GMM組件設有可伸縮的GMM棒，所述GMM棒與液壓缸組件之間通過擋板連接，所述GMM棒伸縮使液壓缸組件產生壓力差，所述液壓缸組件內伸出可移動輸出桿與非簧載質量組件連接，所述液壓缸組件產生壓力差使所述輸出桿帶動非簧載質量組件移動，所述彈性件的阻尼對應發生變化。
[0006]本發明還可以通過以下技術措施進一步完善:
作為進一步改進，所述液壓缸組件包括， 左油路，其一端連接有左噴嘴，所述左噴嘴位于擋板的左側；
右油路，其一端連接有右噴嘴，所述右噴嘴位于擋板的右側；
滑閥組件，包括滑閥件和中空的滑閥腔室，所述滑閥件可左右移動的設在滑閥腔室內，所述滑閥腔室的左端與左油路連通，其右端與右油路連通，所述滑閥腔室中部設有中油道與左噴嘴、右噴嘴連接，所述滑閥腔室的左右兩側分別設有左出油道、右出油道；
減振器，包括中空的減振腔室、分隔板和輸出桿，所述分隔板將減振腔室分隔為左腔室與右腔室，所述輸出桿與分隔板連接，并伸出減振腔室與非簧載質量組件連接，所述左腔室與滑閥腔室通過左進油道連接，所述右腔室與滑閥腔室通過右進油道連接；
所述滑閥件左右移動時，控制油經過滑閥腔室進入左腔室或者進入右腔室，左腔室與右腔室形成壓力差，使輸出桿左右移動。
[0007]作為進一步改進，還設有油箱，所述本體與油箱之間設有連通的回油管，所述左油路、右油路分別與油箱連通，所述左出油道、右出油道分別與油箱連通，所述左油路與油箱之間設有油栗，所述右油路與油箱之間設有油栗。
[0008]作為進一步改進，所述滑閥件包括左擋塊、中擋塊和右擋塊，所述三個擋塊依次固定連接；當GMM棒處于初始狀態時，所述左油路與右油路的液壓相等，所述中擋塊堵住中油道，使油無法進入滑閥腔室內；當GMM棒伸長將擋板向右移動抵壓在右噴嘴上，所述右油路的液壓大于左油路的液壓，所述滑閥件左移使油從中油道進入，并從右進油道進入右腔室內，推動輸出桿左移，所述左腔室內的油依次從左進油道、左出油道流回油箱；當GMM棒縮短將擋板向左移動抵壓在左噴嘴上，所述右油路的液壓小于左油路的液壓，所述滑閥件右移使油從中油道進入，并從左進油道進入左腔室內，推動輸出桿右移，所述右腔室內的油依次從右進油道、右出油道流回油箱。
[0009]作為進一步改進，還包括控制單元，所述GMM組件包括驅動線圈和GMM棒，所述本體內設有收容腔室，所述驅動線圈設在收容腔室內，所述GMM棒穿設在驅動線圈中，所述GMM棒的一端固定在本體上，其另一端伸出驅動線圈與擋板固定連接，所述控制單元可改變驅動線圈中的電流大小，使驅動線圈中的磁場變化，所述GMM棒受磁場變化影響產生伸縮變化。
[0010]作為進一步改進，所述控制單元包括第一位移傳感器和GMM作動器驅動模塊，所述第一位移傳感器設在非簧載質量組件上，用于感測車身振幅，所述第一位移傳感器的檢測信號經A/D轉換后發送至客車上的ECU，所述ECU發送控制信號到GMM作動器驅動模塊，所述GMM作動器驅動模塊改變驅動線圈的電流大小，使GMM棒伸縮變化。
[0011]作為進一步改進，所述伸縮段上設有第二位移傳感器，用于感測伸縮段的伸縮量，所述第二位移傳感器將檢測到的信號反饋給ECU。
[0012]作為進一步改進，所述GMM棒包括伸縮段和伸出段，所述伸縮段的一端固定在本體上，其另一端連接伸出段，所述伸出段伸出驅動線圈與擋板固定連接，所述伸出段呈十字型，所述伸出段上設有彈性件。
[0013]作為進一步改進，所述擋板一端與本體鉸接，其另一端與擋塊連接，所述GMM棒設在擋板的中部。
[0014]本發明還提供一種客車，包括車身和車輪，還包括至少一個如權利要求1至9任一項所述的客車用的半主動懸架，所述客車用的半主動懸架彈性連接于車身和車輪之間，所述客車上設有ECU，所述ECU與客車用的半主動懸架連接，用于控制客車用的半主動懸架的工作。
[0015]與現有技術相比較，本發明具有以下優點:
1、通過在可調節減振器內設置GMM棒，在控制GMM棒伸縮使擋板對左噴嘴或右噴嘴產生壓力，進而使減振腔室的左腔室與右腔室產生壓力差。而這種壓力差會推動分隔板帶動輸出桿左右移動，也就使非簧載質量組件移動。具有驅動方式簡單、高速反應的優點，能夠根據車輛行駛路面狀況，控制車身的升降，達到提升車輛行駛平順性和穩定性的效果。
[0016]2、將GMM棒穿設在驅動線圈中，通過改變驅動線圈中的電流大小，使驅動線圈中的磁場變化，所述GMM棒受磁場變化影響產生伸縮變化。具有轉換效率高，能盡可能的減少工作過程中能量的耗損。
[0017]3、采用第一位移傳感器和GMM作動器驅動模塊的控制單元，通過數字控制GMM棒的位移量，達到改變作動器阻尼大小的效果。具有可連續調節、響應快速的優點，基本無遲滯現象。
[0018]4、在GMM棒上設置第二位移傳感器，將GMM棒形變量反饋給ECU，并對結果進行分析判斷是否達到預期的阻尼變化。這樣，還可以根據阻尼變化結果加以判斷，是否做出補償，進一步保證阻尼變化的準確性。
[0019]5、通過設置滑閥組件來控制油進出左腔室或者右腔室，使GMM棒的伸縮變化能更直接明顯的反應到輸出桿的移動。
【附圖說明】
[0020]附圖1是本發明客車用的半主動懸架的總裝示意圖；
附圖2是附圖1所述客車用的半主動懸架中GMM組件的示意圖；
附圖3是附圖1所述客車用的半主動懸架的控制系統原理圖；
附圖4是本發明客車的總裝示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖與【具體實施方式】對本發明作進一步詳細描述。
[0022]請參考圖1至圖4，一種客車用的半主動懸架100，包括簧載質量組件3、非簧載質量組件I和彈性件2，所述彈性件2設在簧載質量組件3和非簧載質量組件I之間，用于將二者連接。還包括可調節減振器，所述可調節減振器設在簧載質量組件3上，所述可調節減振器包括本體、GMM組件4和液壓缸組件5。所述GMM組件4設在本體內，所述GMM組件4設有可伸縮的GMM棒41，所述GMM棒41與液壓缸組件5之間通過擋板6連接。所述GMM棒41伸縮使液壓缸組件5產生壓力差，所述液壓缸組件5內伸出可移動輸出桿531與非簧載質量組件I連接，所述液壓缸組件5產生壓力差使所述輸出桿531帶動非簧載質量組件I移動，所述彈性件2的阻尼對應發生變化。
[0023]基于GMM棒41的設計，通過控制GMM棒41伸縮使液壓缸組件5產生壓力差，進而來控制車身的升降過程。具有驅動方式簡單、高速相應的優點，能夠根據車輛行駛路面狀況，控制車身的升降，達到提升車輛行駛平順性和穩定性的效果。其中，GMM(超磁致伸縮材料)是一種具有極大的磁致伸縮系數的磁致伸縮材料，在常溫下由于磁化狀態的改變，其長度和體積會發生較大變化。這種材料具有很高的耐熱溫度，抗壓強度和承載能力大，磁致伸縮性能強。在室溫下，機械能和電能之間的轉換率高、能量密度大、響應速度快、可靠性好、驅動方式簡單。因此將GMM運用于車輛的懸架系統中，它可以彌補現有車輛懸架系統結構復雜、制作成本高，使懸架系統輕便、易于控制。
[0024]還包括控制單元，所述GMM組件4包括驅動線圈42和GMM棒41，所述本體內設有收容腔81室，所述驅動線圈42設在收容腔81室內，所述GMM棒41穿設在驅動線圈42中，所述GMM棒41的一端固定在本體上，其另一端伸出驅動線圈42與擋板6固定連接，所述控制單元可改變驅動線圈42中的電流大小，使驅動線圈42中的磁場變化，所述GMM棒41受磁場變化影響產生伸縮變化。所述擋板6—端與本體鉸接，其另一端與擋塊連接，所述GMM棒41設在擋板6的中部。所述控制單元控制GMM棒41的伸縮時間和伸縮量。驅動線圈42是一種驅動的磁力線圈，通過改變驅動線圈42中的電流大小，使驅動線圈42中的磁場變化，所述GMM棒41受磁場變化影響產生伸縮變化。具有轉換效率高，能盡可能的減少工作過程中能量的耗損。
[0025]實施例中，所述控制單元包括第一位移傳感器91和GMM作動器驅動模塊，所述第一位移傳感器91設在非簧載質量組件I上，用于感測車身振幅，所述第一位移傳感器91的檢測信號經A/D轉換后發送至客車上的ECU，所述ECU發送控制信號到GMM作動器驅動模塊，所述GMM作動器驅動模塊改變驅動線圈42的電流大小，使GMM棒41伸縮變化。其中，ECU為設在客車上的“車載電腦”，ECU包括輸入接口、輸出接口、CPU、存儲器等模塊。采用第一位移傳感器91和GMM作動器驅動模塊的控制單元，通過數字控制GMM棒的位移量，達到改變作動器阻尼大小的效果。具有可連續調節、響應快速的優點，基本無遲滯現象。
[0026]所述伸縮段411上設有第二位移傳感器92，用于感測伸縮段411的伸縮量，所述第二位移傳感器92將檢測到的信號反饋給E⑶。在GMM棒41上設置第二位移傳感器92，將GMM棒41形變量反饋給ECU，并對結果進行分析判斷是否達到預期的阻尼變化。這樣，還可以根據阻尼變化結果加以判斷，是否做出補償，進一步保證阻尼變化的準確性。
[0027]所述GMM棒41包括伸縮段411和伸出段412，所述伸縮段411的一端固定在本體上，其另一端連接伸出段412，所述伸出段412伸出驅動線圈42與擋板6固定連接。即將伸縮段411設在驅動線圈42內，使伸縮段411基本只受到驅動線圈42內的磁場大小的影響，有利于保證伸縮段411的伸縮響應更加準確。所述伸出段412呈十字型，所述伸出段412上設有彈簧件43，彈簧件43用于給GMM棒41施加一個預應力，增大GMM棒41的伸縮量。
[0028]所述液壓缸組件5包括，左油路51，其一端連接有左噴嘴511，所述左噴嘴511位于擋板6的左側；
右油路52，其一端連接有右噴嘴521，所述右噴嘴521位于擋板6的右側;滑閥組件54，包括滑閥件542和中空的滑閥腔室541，所述滑閥件542可左右移動的設在滑閥腔室541內。所述滑閥腔室541的左端與左油路51連通，其右端與右油路52連通，所述滑閥腔室541中部設有中油道與左噴嘴511、右噴嘴521連接，所述滑閥腔室541的左右兩側分別設有左出油道544、右出油道543;減振器5，包括中空的減振腔室、分隔板532和輸出桿531，所述分隔板532將減振腔室分隔為左腔室535與右腔室536。所述輸出桿531與分隔板532連接，并伸出減振腔室與非簧載質量組件I連接，所述左腔室535與滑閥腔室541通過左進油道533連接，所述右腔室536與滑閥腔室541通過右進油道534連接;所述滑閥件542左右移動時，控制油經過滑閥腔室541進入左腔室535或者進入右腔室536，左腔室535與右腔室536形成壓力差，使輸出桿531左右移動。
[0029]還設有油箱7，所述本體與油箱7之間設有連通的回油管，所述左油路51、右油路52分別與油箱7連通，所述左出油道544、右出油道543分別與油箱7連通，所述左油路51與油箱7之間設有油栗71，所述右油路52與油箱7之間設有油栗71。所述滑閥件542包括左擋塊、中擋塊和右擋塊，所述三個擋塊依次固定連接。
[0030]工作狀態:(I)當GMM棒41處于初始狀態時，所述左油路51與右油路52的液壓相等，所述中擋塊堵住中油道，使油無法進入滑閥腔室541內。初始狀態指:左油路51與右油路52的液壓相同，閥體處于零位。而此時彈性件2施加預應力，GMM棒41在預先輸入的初始電流作用下產生一定的預伸出量。此時擋板6處于零位，兩噴嘴控制腔內沒有壓力差；(2)當GMM棒41伸長將擋板6向右移動抵壓在右噴嘴521上，所述右油路52的液壓大于左油路51的液壓，所述滑閥件542左移使油從中油道進入，并從右進油道534進入右腔室536內，推動輸出桿531左移，所述左腔室535內的油依次從左進油道533、左出油道544流回油箱7; (3)當GMM棒41縮短將擋板6向左移動抵壓在左噴嘴511上，所述右油路52的液壓小于左油路51的液壓，所述滑閥件542右移使油從中油道進入，并從左進油道533進入左腔室535內，推動輸出桿531右移，所述右腔室536內的油依次從右進油道534、右出油道543流回油箱7。
[0031]請參考圖4，一種客車包括車身300和車輪200，還包括至少一個上述的客車用的半主動懸架100，所述客車用的半主動懸架100彈性連接于車身300和車輪200之間。所述客車上設有ECU，所述ECU與客車用的半主動懸架100連接，用于控制客車用的半主動懸架100的工作。本發明的車輛通過采用上述的客車用的半主動懸架100以及ECU的控制，能夠根據車輛行駛路面狀況控制車身300的升降，達到提升車輛行駛平順性和穩定性的效果。使車內的乘客可以更舒適的乘車，滿足現在多少人舒適乘車的需求。
[0032]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明保護的范圍之內。
【主權項】
1.一種客車用的半主動懸架，包括簧載質量組件、非簧載質量組件和彈性件，所述彈性件設在簧載質量組件和非簧載質量組件之間，用于將二者連接，其特征在于:還包括可調節減振器，所述可調節減振器設在簧載質量組件上，所述可調節減振器包括本體、GMM組件和液壓缸組件，所述GMM組件設在本體內，所述GMM組件設有可伸縮的GMM棒，所述GMM棒與液壓缸組件之間通過擋板連接，所述GMM棒伸縮使液壓缸組件產生壓力差，所述液壓缸組件內伸出可移動輸出桿與非簧載質量組件連接，所述液壓缸組件產生壓力差使所述輸出桿帶動非簧載質量組件移動，所述彈性件的阻尼對應發生變化。2.根據權利要求1所述的客車用的半主動懸架，其特征在于:所述液壓缸組件包括， 左油路，其一端連接有左噴嘴，所述左噴嘴位于擋板的左側； 右油路，其一端連接有右噴嘴，所述右噴嘴位于擋板的右側； 滑閥組件，包括滑閥件和中空的滑閥腔室，所述滑閥件可左右移動的設在滑閥腔室內，所述滑閥腔室的左端與左油路連通，其右端與右油路連通，所述滑閥腔室中部設有中油道與左噴嘴、右噴嘴連接，所述滑閥腔室的左右兩側分別設有左出油道、右出油道； 減振器，包括中空的減振腔室、分隔板和輸出桿，所述分隔板將減振腔室分隔為左腔室與右腔室，所述輸出桿與分隔板連接，并伸出減振腔室與非簧載質量組件連接，所述左腔室與滑閥腔室通過左進油道連接，所述右腔室與滑閥腔室通過右進油道連接； 所述滑閥件左右移動時，控制油經過滑閥腔室進入左腔室或者進入右腔室，左腔室與右腔室形成壓力差，使輸出桿左右移動。3.根據權利要求2所述的客車用的半主動懸架，其特征在于:還設有油箱，所述本體與油箱之間設有連通的回油管，所述左油路、右油路分別與油箱連通，所述左出油道、右出油道分別與油箱連通，所述左油路與油箱之間設有油栗，所述右油路與油箱之間設有油栗。4.根據權利要求2所述的客車用的半主動懸架，其特征在于:所述滑閥件包括左擋塊、中擋塊和右擋塊，所述三個擋塊依次固定連接；當GMM棒處于初始狀態時，所述左油路與右油路的液壓相等，所述中擋塊堵住中油道，使油無法進入滑閥腔室內；當GMM棒伸長將擋板向右移動抵壓在右噴嘴上，所述右油路的液壓大于左油路的液壓，所述滑閥件左移使油從中油道進入，并從右進油道進入右腔室內，推動輸出桿左移，所述左腔室內的油依次從左進油道、左出油道流回油箱；當GMM棒縮短將擋板向左移動抵壓在左噴嘴上，所述右油路的液壓小于左油路的液壓，所述滑閥件右移使油從中油道進入，并從左進油道進入左腔室內，推動輸出桿右移，所述右腔室內的油依次從右進油道、右出油道流回油箱。5.根據權利要求1所述的客車用的半主動懸架，其特征在于:還包括控制單元，所述GMM組件包括驅動線圈和GMM棒，所述本體內設有收容腔室，所述驅動線圈設在收容腔室內，所述GMM棒穿設在驅動線圈中，所述GMM棒的一端固定在本體上，其另一端伸出驅動線圈與擋板固定連接，所述控制單元可改變驅動線圈中的電流大小，使驅動線圈中的磁場變化，所述GMM棒受磁場變化影響產生伸縮變化。6.根據權利要求5所述的客車用的半主動懸架，其特征在于:所述控制單元包括第一位移傳感器和GMM作動器驅動模塊，所述第一位移傳感器設在非簧載質量組件上，用于感測車身振幅，所述第一位移傳感器的檢測信號經A/D轉換后發送至客車上的E⑶，所述E⑶發送控制信號到GMM作動器驅動模塊，所述GMM作動器驅動模塊改變驅動線圈的電流大小，使GMM棒伸縮變化。7.根據權利要求6所述的客車用的半主動懸架，其特征在于:所述伸縮段上設有第二位移傳感器，用于感測伸縮段的伸縮量，所述第二位移傳感器將檢測到的信號反饋給ECU。8.根據權利要求5所述的客車用的半主動懸架，其特征在于:所述GMM棒包括伸縮段和伸出段，所述伸縮段的一端固定在本體上，其另一端連接伸出段，所述伸出段伸出驅動線圈與擋板固定連接，所述伸出段呈十字型，所述伸出段上設有彈性件。9.根據權利要求1所述的客車用的半主動懸架，其特征在于:所述擋板一端與本體鉸接，其另一端與擋塊連接，所述GMM棒設在擋板的中部。10.—種客車，包括車身和車輪，其特征在于:還包括至少一個如權利要求1至9任一項所述的客車用的半主動懸架，所述客車用的半主動懸架彈性連接于車身和車輪之間，所述客車上設有ECU，所述ECU與客車用的半主動懸架連接，用于控制客車用的半主動懸架的工作。
【文檔編號】B60G17/08GK105904926SQ201610384208
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月2日
【發明人】劉顯貴, 宗煜, 姜夢平, 侯攀
【申請人】廈門理工學院