电机蓄能式主动悬架制造技术

一种车辆主动悬架，在车轮和车身之间充当一个隔振或吸振器，使路面输入经车轮传导的随机振动机械能尽可能被抵消或吸收，以便阻碍振动机械能继续向车身传递；其特征是：总体结构主要由簧上质量（或车身）、簧下质量（或车轮）、悬架弹簧、电机作动器、驱动及蓄能电路、微处理器、悬架动挠度传感器、车载电源电路八大部分组成，其中的悬架弹簧、电机作动器和悬架动挠度传感器并联安装在车身与车轮间；工作原理是：将悬架动挠度传感器所得编码信号和电机转子位置传感器所得脉冲信号输入微处理器，经无刷电机换相逻辑、电磁蓄能控制算法和主动悬架控制律处理后，通过驱动及蓄能电路和车载电源电路，实时控制电机作动器的电动、反接制动或再生制动状态，以主动缓冲和衰减由路面不平引起的、并由车轮传导至车身的冲击和振动，同时还将再生制动电能回收再利用。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种车辆电控悬架，尤其是采用电机作动器并具有电磁蓄能作用的主动悬架。
技术介绍
车辆悬架从控制力的角度可分为被动、半主动和主动悬架三大类。目前汽车上普遍采用被动悬架，由于系统无外部能量输入，弹簧刚度和减振器阻尼系数不可调，不能随外部路面状况而改变，设计时只能保证在一种特定道路和速度下达到性能最优折中。由于这种固有的缺陷，使基于经典隔振理论的传统被动悬架很难适应各种不同的道路状况，因而减振性能有限。随着高速公路网的发展，汽车车速有了很大的提高，传统被动悬架限制了汽车性能的进一步提高。近来，利用电磁开关阀连续调节阻尼的电磁阀减振器技术在国外已得到较多的应用，但电磁阀的响应性、可靠性和噪声问题仍然是有待解决的问题。目前，国内外正在开展磁流变减振器的研究，它能通过电磁场直接改变磁流变液体的粘度来连续调节减振器阻尼，因而较以往电磁阀减振器响应迅速、工作可靠且噪声降低。但采用电磁阀减振器或磁流变减振器的阻尼可调式电控悬架本质上仍是半主动系统，由于没有主动控制力的输入，其控制律的设计将受到限制，从而必然影响到行驶平顺性和操纵稳定性的改善程度。采用主动悬架能保证在各种不同的行驶条件下悬架性能最优，从而明显改善各种行驶条件下的行驶平顺性和操纵稳定性。其实质就是在车轮和车身之间充当一个隔振或吸振器，使路面输入经车轮传导的随机振动机械能尽可能被抵消或吸收，以便阻碍振动机械能继续向车身传递。因此，主动悬架系统中作动器的设计是影响主动控制实现的重要环节，目前采用的主动悬架作动器大多为液力式结构，其工作原理是通过控制液压缸中的压力控制阀，使活塞两侧产生不同的压差，推动活塞产生抽动来跟踪车身的运动。其缺点是结构复杂、可靠性差、响应慢、能耗大、成本高，因而实用推广困难。Nissan公司根据蓄能减振原理开发了利用振动能量来压制振动的新型蓄能式减振器，象半主动悬架一样，它能大大减少额外功率的需求。其主要特征是压力控制阀同小型蓄能器和液压油缸相结合，不平路面的振动输入被蓄能器吸收，使系统所需流量相对减少，车身隔振由液力系统的主动阻尼和被动阻尼共同完成，因而能耗较以往有所降低。但这种系统由于采用液压结构，蓄能效率低，响应速度慢，且在液压油缸的缸筒与活塞环、活塞杆与油封之间都存在着较大的摩擦阻尼，因而减振效果受到限制。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是为克服现有液力式主动悬架存在的结构复杂、可靠性差、响应慢、能耗大、成本高等缺陷，考虑到电气执行机构的综合性能优于液压系统，故提供一种采用电机作动器并具有电磁蓄能作用的电机蓄能式主动悬架，以实现高性能、低功耗、稳定可靠、便于推广的目的。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是由于受车辆悬架安装空间的限制，要达到预定的推力和行程，直接采用永磁直流直线电机作动器显然难以实现。为提高推力体积比，宜采用滚珠螺旋传动式永磁直流无刷电机作动器，其主要特点是1)可直接将转动变为直线运动，传动比易于调节，推力体积比大；2)响应快，效率高，随动性好，可实现无刷无间隙运行；3)适应性强，抗振动冲击，工作稳定可靠，免维护长寿命；4)易于数字控制，输出特性受温度影响较小，可实现精确的位移、速度和加速度控制；5)散热快，可长时间堵转工作而不致烧坏，且能量易于回收利用；6)无电气接触火花，安全防爆，低噪声和电磁干扰。电机蓄能式主动悬架的工作原理是将悬架动挠度传感器所得编码信号和电机转子位置传感器所得脉冲信号输入微处理器，经无刷电机换相逻辑、电磁蓄能控制算法和主动悬架控制律处理后，通过驱动及蓄能电路和车载电源电路，实时控制电机作动器的电动、反接制动或再生制动状态，以主动缓冲和衰减由路面不平引起的、并由车轮传导至车身的冲击和振动，同时还将再生制动电能回收再利用。本专利技术的有益效果是主动悬架作动器采用电机传动系统代替液压传动系统，改善了原有液力式主动悬架的诸多缺陷，使主动悬架的推广应用成为可能。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术总体结构的单轮模型图。图2是本专利技术中电机作动器的装配结构图。图3是本专利技术中主动控制律的算法流程图。图4是本专利技术中电子控制系统的电路原理图。具体实施例方式以下将结合附图对本专利技术作进一步描述。1.在图1所示实施例中，本专利技术总体结构的单轮模型(二自由度的1/4车体模型)由簧上质量(或车身)(1)、簧下质量(或车轮)(2)、悬架弹簧(3)、电机作动器(4)、驱动及蓄能电路(5)、微处理器(6)、悬架动挠度传感器(7)、车载电源电路(8)等部分组成，其中悬架弹簧、电机作动器和悬架动挠度传感器并联安装在车身与车轮间。其工作原理是将悬架动挠度传感器所得编码信号和电机转子位置传感器所得脉冲信号输入微处理器，经无刷电机换相逻辑、电磁蓄能控制算法和主动悬架控制律处理后，通过驱动及蓄能电路和车载电源电路，实时控制电机作动器的电动、反接制动或再生制动状态，以主动缓冲和衰减由路面不平引起的、并由车轮传导至车身的冲击和振动，同时还将再生制动电能回收再利用。2.在图2所示实施例中，本专利技术中电机作动器的主要结构由永磁直流无刷电机(41)、滚珠丝杠(42)、螺母座(43)、螺母罩(44)、复原缓冲块(45)、压缩缓冲块(46)、缓冲块座(47)和吊环(48)等部分组成。其中永磁直流无刷电机(41)主要由螺杆顶盖(411)、角接触球轴承(412)、转子位置传感器(413)、圆筒机壳(414)、磁钢转子(415)、电枢定子(416)、轴承座(417)、I/O接口(418)等部分组成。螺杆顶盖的螺杆部分分段设有棱柱和螺纹头，顶盖下端凸缘过盈嵌入圆筒机壳上端口，与角接触球轴承外圈端面压紧，顶盖法兰在轴向通过数只沉孔螺钉与圆筒机壳上端联接，联接处采用粘接剂防松；角接触球轴承成对面对面排列，分别外套在磁钢转子的两端部，起支承磁钢转子作用；电枢定子铁心内嵌绕组并过盈嵌入圆筒机壳，电枢定子上端与角接触球轴承间为转子位置传感器，绕组和传感器的I/O接口导线通过圆筒机壳的出线孔引出；轴承座内嵌角接触球轴承，轴承座上端过盈嵌入圆筒机壳下端口，并在径向通过数只沉孔螺钉紧固，联接处采用粘接剂防松；轴承座下端与螺母罩上端口通过细牙螺纹联接，联接处采用粘接剂防松，使螺母罩上端面与机壳下端面保持压紧状态，以便将来自压缩缓冲块的冲击载荷直接传递给圆筒机壳和螺杆顶盖；磁钢转子的导磁轴外壁粘贴永磁瓦，转子与定子间为环状气隙层；螺母罩孔口下端设有凸角，与压缩缓冲块内孔上端的倒角相配，起导向作用；螺母座上端过盈嵌入转子下端口，并在径向通过数个沉孔螺钉紧固，螺母座法兰与滚珠螺母法兰在轴向通过数只螺钉紧固联接，联接处采用粘接剂防松；滚珠丝杠由滚珠螺母(421)和滚珠螺杆(422)组成，滚珠螺杆上端部设有螺纹孔，下端部分段设有棱柱和螺纹头，通过缓冲块座底部棱孔与弹簧垫圈和螺母联接紧固；复原缓冲块由橡胶体(451)和导向垫圈(452)组成，导向垫圈上端部凸缘嵌入腰鼓形橡胶体内孔，且接触端面处粘接成一体，联接螺钉通过复原缓冲块内孔与滚珠螺杆上端部螺纹孔联接，螺纹孔内设置起防松作用的弹簧垫圈，使导向垫圈下端面与滚珠螺杆上端面保持压紧状态；压缩缓冲块由橡胶体(461)和导向支承环(462)组成，圆台形橡胶体由两半部分粘接而成，橡胶体上端内孔设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曹民，杨玉珍，王熙，
申请(专利权)人：上海汇众汽车制造有限公司，杨玉珍，王熙，
类型：发明
国别省市：