CN222407878U - 一种基于直线电机的主动式电磁悬架 - Google Patents

Abstract

本实用新型公布了一种基于直线电机的主动式电磁悬架，涉及电磁悬架技术领域，包括上连接总成，上连接总成下端设置减震部，减震部下部连接下安装支架，下安装支架下部连接下摆臂，下摆臂一端连接的转向节与上摆臂连接，减震部包括直线电机，直线电机外部设置弹簧托盘，弹簧托盘与上连接总成之间设置螺旋弹簧。本实用新型提供一种基于直线电机的主动式电磁悬架，通过直线电机电磁悬架来实现大幅度、宽范围、高响应度的阻尼力主动调节和输出，有效实时监测和吸收路面颠簸的振动能量，保证车轮与路面的附着度，大幅度提高整车乘坐舒适性和行驶稳定性，解决现有被动式、半主动式以及主动式悬架存在的振动频带宽窄、控制系统逻辑复杂的技术问题。

Description

一种基于直线电机的主动式电磁悬架

技术领域

本实用新型涉及电磁悬架技术领域，具体为一种基于直线电机的主动式电磁悬架。

背景技术

现代汽车悬架系统种类繁多，根据不同的悬架执行器结构设计，目前主流悬挂主要有液压式电控悬架和气囊式电控悬架。根据悬架的控制方式，汽车悬架又可分为被动式、半主动式以及全主动式。无论是哪一种悬架，它们的基本原理和设计目的都一致，即通过提供刚度和阻尼力来吸收和分散由不平整路面引起振动和冲击能量，来保证车轮与地面的良好接触，从而提升车辆乘坐舒适性和行驶稳定性。

被动式液压悬架由于其结构简单、成本较低的特点，目前被应用得最广泛，但固定的阻尼力和刚度设计，使其减震性能往往只能兼顾部分频率范围内的路面工况，对路面的适应性较差，无法覆盖大部分路面场景。

半主动式液压悬架通过可调阀门流量的方式，根据对路况变化的实时探测和控制计算，在几毫秒内实现对阻尼力的调节(可分为分段和连续调节)，实现在一定范围内对车身振动幅度的控制。相比被动式液压悬架，半主动式能够提供更宽泛的振动频带宽，但提供的阻尼力可调范围有限，并且刚度不可调，提升效果不明显，同时成本较高。

全主动式液压悬架通过外置的电驱动液压泵，对减震油压压力进行调节，电驱动液压泵又可分为内啮合齿轮泵和轴向柱塞泵。相较于半主动式，全主动式液压悬挂提供更宽泛的阻尼力调节范围，响应速度更快，同时通过配合气囊式弹簧调节刚度，提升车辆悬架对不同路面振动频率的适应性。由于全主动式液压悬架包含了液压泵、液压减震、气囊式弹簧等一系列组件，结构复杂，质量更重，占用空间大，成本和能耗也更高，并且对刚度和阻尼力调节的控制复杂度更高，同时气囊式弹簧采用橡胶材料，随着工作时间增长和恶劣工况增加，存在橡胶老化漏气的问题，使用寿命较短，耐用度不理想。

全主动式气囊悬架与半主动式液压悬架相同，通常使用可调阀门来控制悬架运动过程中油液的流量，从而实现阻尼力调节，刚度则通过气囊弹簧的充其量调节。阻尼力亦可通过外置式电驱动液压泵调节，搭配气囊弹簧，全主动式气囊悬架与全主动式液压悬架可以视作同一产品，两者基本原理和优缺点相同。

因此，本司技术部门研发了一种基于直线电机的主动式电磁悬架，解决现有被动式、半主动式以及主动式悬架存在的振动频带宽窄、控制系统逻辑复杂、结构设计复杂、对路面状况适应性差的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对以上问题，提供一种基于直线电机的主动式电磁悬架，通过直线电机电磁悬架来实现大幅度、宽范围、高响应度的阻尼力主动调节和输出，有效实时监测和吸收路面颠簸的振动能量，保证车轮与路面的附着度，大幅度提高整车乘坐舒适性和行驶稳定性，解决现有被动式、半主动式以及主动式悬架存在的振动频带宽窄、控制系统逻辑复杂、结构设计复杂、对路面状况适应性差的技术问题。

为实现以上目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种基于直线电机的主动式电磁悬架，包括上连接总成，上连接总成下端设置减震部，减震部下部连接下安装支架，下安装支架下部连接下摆臂，下摆臂一端连接的转向节与上摆臂连接，减震部包括直线电机，直线电机外部设置弹簧托盘，弹簧托盘与上连接总成之间设置螺旋弹簧。

作为上述方案的进一步改进，所述减震部外部设置稳定杆支架，稳定杆支架上设置安装孔。

作为上述方案的进一步改进，所述减震部外部设置的第一连接杆下端部连接稳定杆。

作为上述方案的进一步改进，所述弹簧托盘套设于直线电机外部，弹簧托盘托住螺旋弹簧的下端。

作为上述方案的进一步改进，所述螺旋弹簧设置于直线电机内的第二连接杆外部，螺旋弹簧的顶部触压上连接总成下表面的缓冲顶胶。

作为上述方案的进一步改进，所述缓冲顶胶为高刚度橡胶块制成的圆块结构。

作为上述方案的进一步改进，所述转向节下方且于下弯臂上方设置位置传感器，位置传感器电性连接MCU控制器，控制器MCU接收电磁悬架位置传感器和加速度传感器的信号反馈，计算出阻尼力需求量，并将需求量信号发送至电机驱动器MD，电机驱动器MD发送电流信号至直线电机，从而输出阻尼力来吸收路面振动能量。

作为上述方案的进一步改进，所述减震部下方设置冷却机构，冷却机构包括冷却泵和冷却液罐。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：通过直线电机电磁悬架来实现大幅度、宽范围、高响应度的阻尼力主动调节和输出，有效实时监测和吸收路面颠簸的振动能量，保证车轮与路面的附着度，大幅度提高整车乘坐舒适性和行驶稳定性，解决现有被动式、半主动式以及主动式悬架存在的振动频带宽窄、控制系统逻辑复杂、结构设计复杂、对路面状况适应性差的技术问题。

附图说明

图1为本实用新型立体结构示意图。

图2为本实用新型另一视角下立体结构示意图。

图3为本实用新型俯视结构示意图。

图4为本实用新型减震部位置处剖视结构示意图。

图5为本实用新型缓冲顶胶位置好处剖视结构示意图。

图6为本实用新型位置传感器与MCU控制器的逻辑控制框图。

图中所述文字标注表示为：1、上摆臂；2、减震部；3、转向节；4、第一连接杆；5、下摆臂；6、稳定杆；7、下安装支架；8、稳定杆支架；9、上连接总成；10、下弯臂；11、位置传感器；12、冷却机构；201、螺旋弹簧；202、弹簧托盘；203、直线电机；204、第二连接杆；205、缓冲顶胶。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解技术方案，下面结合实施例对本实用新型进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本实用新型的保护范围有任何的限制作用。

如图1-6所示，本实施例具体方案为：一种基于直线电机的主动式电磁悬架，包括上连接总成9，上连接总成9下端设置减震部2，减震部2下部连接下安装支架7，下安装支架7下部连接下摆臂5，下摆臂5一端连接的转向节3与上摆臂1连接，减震部2包括直线电机203，直线电机203外部设置弹簧托盘202，弹簧托盘202与上连接总成9之间设置螺旋弹簧201。

具体的，本申请采用直线电机电磁悬架集成式结构设计，直线电机203为执行机构，安装方式与被动式、半主动式和主动式悬架一致，通过与车架悬架塔顶和摆臂连接进行安装，直线电机203内部设计有高强度连杆，连杆由磁轴组成，通过连杆上端螺纹与缓冲顶胶205进行安装固定，缓冲顶胶205内设计为高刚度橡胶块；当连杆与缓冲顶胶205连接固定时，缓冲顶胶205会向下压缩螺旋弹簧201，对螺旋弹簧201施加预压力，使螺旋弹簧201在缓冲顶胶205和弹簧托盘202之间形变；缓冲顶胶205留有安装螺纹孔，通过螺母与车辆悬架塔顶连接，完成直线电机电磁悬架整体与悬架塔顶的连接。

在车辆行驶过程中，车轮通过一段突起路面时会被抬升，同时带动直线电机电磁悬架进行运动，造成螺旋弹簧201压缩，螺旋弹簧201在压缩过程中将路面冲击能量转化为压缩势能，当车轮通过突起路面最高点后开始下降时，螺旋弹簧201进行拉升运动，将压缩势能释放，直线电机203通过主动施加阻尼力，来实时分散消耗路面冲击能量，达到减震的效果。

当车辆通过颠簸路面过程中，悬架高度位置和加速度变化信息由位置传感器11和加速度传感器采集，电机控制器MCU接收电磁悬架位置传感器11和加速度传感器的信号反馈，基于内置Skyhook天棚阻尼控制算法，计算出相应的阻尼力需求量，并将需求量信号发送至电机驱动器MD，由电机驱动器MD发送相应电流信号至直线电机203，输出合适的阻尼力来吸收路面振动能量，传感器信号和控制信号通过高速CAN总线进行传输，在几毫秒内完成信号传输和执行，实现电磁悬架对路面状况的实时监测和响应。

如图1所示，作为上述实施例的优选方式，减震部2外部设置稳定杆支架8，稳定杆支架8上设置安装孔。

具体的，直线电机203外部设计有下安装支架7和弹簧托盘202，下安装支架7与汽车摆臂衬套连接，弹簧托盘202用以放置和承载螺旋弹簧201。下安装支架7上预留防倾杆安装孔用以安装悬架防倾杆。

如图1所示，作为上述实施例的优选方式，减震部2外部设置的第一连接杆4下端部连接稳定杆6。

如图1所示，作为上述实施例的优选方式，弹簧托盘202套设于直线电机203外部，弹簧托盘202托住螺旋弹簧201的下端。

具体的，弹簧托盘202用以放置和承载螺旋弹簧201。底部安装支架上预留防倾杆安装孔用以安装悬架防倾杆。

如图1所示，作为上述实施例的优选方式，螺旋弹簧201设置于直线电机203内的第二连接杆204外部，螺旋弹簧201的顶部触压上连接总成9下表面的缓冲顶胶205。

具体的，直线电机203内部设计有高强度连杆，连杆由磁轴组成，通过连杆上端螺纹与缓冲顶胶205进行安装固定，缓冲顶胶205内设计为高刚度橡胶块。

如图1所示，作为上述实施例的优选方式，缓冲顶胶205为高刚度橡胶块制成的圆块结构。

如图1所示，作为上述实施例的优选方式，转向节3下方且于下弯臂10上方设置位置传感器11，位置传感器11电性连接MCU控制器，控制器MCU接收电磁悬架位置传感器11和加速度传感器的信号反馈，计算出阻尼力需求量，并将需求量信号发送至电机驱动器MD，电机驱动器MD发送电流信号至直线电机203，从而输出阻尼力来吸收路面振动能量。

如图1所示，作为上述实施例的优选方式，减震部2下方设置冷却机构12，冷却机构12包括冷却泵和冷却液罐。

本实用新型具体工作原理：

当车辆通过颠簸路面过程中，悬架高度位置和加速度变化信息由位置传感器11和加速度传感器采集，电机控制器MCU接收电磁悬架位置传感器11和加速度传感器的信号反馈，基于内置Skyhook天棚阻尼控制算法，计算出相应的阻尼力需求量，并将需求量信号发送至电机驱动器MD，由电机驱动器MD发送相应电流信号至直线电机203，输出合适的阻尼力来吸收路面振动能量，传感器信号和控制信号通过高速CAN总线进行传输，在几毫秒内完成信号传输和执行，实现电磁悬架对路面状况的实时监测和响应。

需要说明的是，在本文中，术语包括、包含或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。本文中应用了具体个例对本实用新型技术方案的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于直线电机的主动式电磁悬架，其特征在于，包括上连接总成（9），上连接总成（9）下端设置减震部（2），减震部（2）下部连接下安装支架（7），下安装支架（7）下部连接下摆臂（5），下摆臂（5）一端连接的转向节（3）与上摆臂（1）连接，减震部（2）包括直线电机（203），直线电机（203）外部设置弹簧托盘（202），弹簧托盘（202）与上连接总成（9）之间设置螺旋弹簧（201）。

2.根据权利要求1所述的一种基于直线电机的主动式电磁悬架，其特征在于，所述减震部（2）外部设置稳定杆支架（8），稳定杆支架（8）上设置安装孔。

3.根据权利要求1所述的一种基于直线电机的主动式电磁悬架，其特征在于，所述减震部（2）外部设置的第一连接杆（4）下端部连接稳定杆（6）。

4.根据权利要求1所述的一种基于直线电机的主动式电磁悬架，其特征在于，所述弹簧托盘（202）套设于直线电机（203）外部，弹簧托盘（202）托住螺旋弹簧（201）的下端。

5.根据权利要求1所述的一种基于直线电机的主动式电磁悬架，其特征在于，所述螺旋弹簧（201）设置于直线电机（203）内的第二连接杆（204）外部，螺旋弹簧（201）的顶部触压上连接总成（9）下表面的缓冲顶胶（205）。

6.根据权利要求5所述的一种基于直线电机的主动式电磁悬架，其特征在于，所述缓冲顶胶（205）为高刚度橡胶块制成的圆块结构。

7.根据权利要求1所述的一种基于直线电机的主动式电磁悬架，其特征在于，所述转向节（3）下方且于下弯臂（10）上方设置位置传感器（11），位置传感器（11）电性连接MCU控制器，控制器MCU接收电磁悬架位置传感器（11）和加速度传感器的信号反馈，计算出阻尼力需求量，并将需求量信号发送至电机驱动器MD，电机驱动器MD发送电流信号至直线电机（203），从而输出阻尼力来吸收路面振动能量。

8.根据权利要求1所述的一种基于直线电机的主动式电磁悬架，其特征在于，所述减震部（2）下方设置冷却机构（12），冷却机构（12）包括冷却泵和冷却液罐。