【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于减振和隔振，具体涉及一种被动式频率自适应流体惯容装置。
技术介绍
1、悬架是车轮(或车桥)和车身(或车架)之间连接和传力装置的总称，可以分为被动悬架、半主动悬架和主动悬架。
2、被动悬挂的参数根据经验或优化方法确定，在车辆行驶过程中悬挂参数不能随路况和车辆状态的动态变化而改变，很难适应各种复杂的工况。
3、为了解决被动悬挂参数不可调的问题，使其能够根据路况的变化而动态改变，以适应随机变化的路面，1973年，由美国加州大学戴维斯分校的d.a.crosby和d.c.karnopp首先提出了半主动悬挂的概念。半主动悬挂的工作原理是根据悬上质量相对车轮的速度响应、加速度响应等反馈信号按一定的控制规律调节悬挂的阻尼，或者由驾驶员根据“路感”对阻尼进行手动分级调节。半主动悬挂的减振性能有所提高，但相比于被动悬架，不仅需要采用复杂的阻尼可调减振器，还增加了运动状态采集和分析设备，对成本和可靠性都提出了更高的要求。
4、针对这种情况，本专利技术通过分析惯容和阻尼在频域内对车体振动加速度的影响规律，根据流体惯容器兼具阻尼力和惯性力的特点，提出了一种被动机械结构，使其根据激励频率的变化，自适应地调节惯性力和阻尼力的大小，不仅提升了减振效能，也有效地规避了半主动和主动悬挂在成本和可靠性方面的问题。
5、专利(cn201080035037.8)公开了一种流体惯容器，如图1所示，为了降低轴向尺寸，专利(cn202110887772.1)公开了一种双筒式流体惯容器，如图2所示。两种流体惯容器都以
技术实现思路
1、(一)要解决的技术问题
2、本专利技术要解决的技术问题是：提出一种被动式频率自适应流体惯容装置，用于使其兼顾被动悬挂的可靠性和可调悬挂的减振性能。
3、(二)技术方案
4、为解决上述技术问题，本专利技术提供一种被动式频率自适应流体惯容装置，包括：第一铰链11、缸筒12、第二铰链18、螺旋管15、活塞16、油缸21、第一阀芯35、第二阀芯38、第一弹簧36、第二弹簧34、活塞杆40；
5、所述缸筒12上方通过第一铰链11连接簧上质量1，所述缸筒12内部设有容杆腔26、油缸21；
6、所述容杆腔26与油缸21之间连接活塞杆40，通过活塞杆40下部活塞16将油缸21分为了上腔23及下腔20，所述活塞杆40下方通过第二铰链18连接簧下质量4；
7、所述油缸21内开设有油口a14和油口b17，油口a14和油口b17位于活塞16的上下两侧，油口a14与油口b17之间通过设置在缸筒12外部的螺旋管15连接；
8、所述第一阀芯35与第二阀芯38沿竖直方向同轴套装在活塞杆40侧壁上，并设置为可在活塞杆40上自由滑动，所述第一阀芯35与第二阀芯38之间设有第一弹簧36，第一阀芯35与活塞16上方之间设有第二弹簧34；
9、所述活塞杆40内部设有中心孔39，垂直于所述中心孔39开设有三组过油孔道，包括：下腔过油孔33、上腔过油孔a31以及上腔过油孔b37，当活塞杆40位于静止状态时所述上腔过油孔a31外部通过第一阀芯35密封，所述上腔过油孔b37外部通过第二阀芯38密封；
10、通过所述第一阀芯35及第二阀芯38带动三组过油孔道的开启或关闭，进而控制上腔23和下腔20在缸筒12内部的连通和中断；
11、当受到外界激励时，第一铰链11和第二铰链18产生相对运动带动活塞杆40在缸筒12内移动，当外部激励频率较低时所述第一阀芯35与第二阀芯38相对活塞杆40位移较小，上腔过油孔a31与上腔过油孔b37仍处于关闭状态，油液通过油口a14、油口b17和螺旋管15的油路在上腔23和下腔20之间往复流动，产生惯性力和阻尼力；
12、当外部激励频率较高时，所述第一阀芯35与第二阀芯38相对活塞杆40位移较大，上腔过油孔a31与上腔过油孔b37开启或其中一个开启，一部分油液通过油口a14、螺旋管15和油口b17的油路，另一部分油液通过上腔过油孔a31、上腔过油孔b37以及下腔过油孔33在上腔23和下腔20之间往复流动。
13、其中，所述上腔过油孔a31与上腔过油孔b37以及下腔过油孔33之间长度小于螺旋管15的长度，产生的惯性力和阻尼力远小于油液通过螺旋管15惯性力和阻尼力，通过第一阀芯35和第二阀芯38的开闭，完成惯性力和阻尼力的大小切换。
14、其中，所述活塞杆40顶部设有螺堵25，螺堵端部设有第一密封圈24；
15、所述活塞杆40上部与缸筒12内部接触处设有第二密封圈13，所述活塞16与缸体下腔20侧壁接触处设有第三密封圈22，通过所述密封圈密封使缸筒12内部油液在静止状态下无法自由流动。
16、其中，设定缸筒内油液对第一阀芯35与第二阀芯38的阻尼力分别转化为阻尼器46、阻尼器47，由第一阀芯35、第二阀芯38、第一弹簧36、第二弹簧34构建成二自由度弹簧振子模型，所述二自由度弹簧振子模型动力学方程为：
17、
18、式中：mf2为第二阀芯38的质量，mf1为第一阀芯35的质量，k2为第一弹簧36的刚度，k1为第二弹簧34的刚度，c2为阻尼器47的阻尼系数，c1为阻尼器46的阻尼系数，z1为簧下质量4的位移，即活塞杆40的位移，x2为第二阀芯38的位移，x1为第一阀芯35的位移，对方程进行整理得：
19、
20、方程两边进行拉普拉斯变换得：
21、
22、令a1＝mf2s2+c2s+k2，a2＝c2s+k2，a3＝mf1s2+c2s+k2+c1s+k1，a4＝c1s+k1，化简得：
23、
24、得到第一阀芯35位移x1对簧下质量4位移z1的传递函数为：
25、
26、第二阀芯38位移x2对簧下质量4位移z1的传递函数为：
27、
28、其中，所述簧下质量4位移z1的激励频率为第一阀芯35和第二阀芯38与活塞杆40的相对位移响应的函数，通过上腔过油孔a31和上腔过油孔b37的打开或关闭，完成油路的切换。
29、其中，当z1的激励频率较低时，第一阀芯35和第二阀芯38的位移传递率接近于1，第一阀芯35和第二阀芯38与z1接近同步，此时上腔过油孔a31和上腔过油孔b37关闭，油液通过螺旋管15，为悬架系统提供大惯质和大阻尼；
30、当z1的激励频率接近第一阀芯35的固有频率时，第一阀芯35相对z1的位移放大，上腔过油孔a31会频繁的开启，一部分油液通过下腔过油孔33、中心孔39和上腔过油孔a31往复上腔23和下腔20，减少了流经螺旋管15的油液本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种被动式频率自适应流体惯容装置，其特征在于，包括：第一铰链(11)、缸筒(12)、第二铰链(18)、螺旋管(15)、活塞(16)、油缸(21)、第一阀芯(35)、第二阀芯(38)、第一弹簧(36)、第二弹簧(34)、活塞杆(40)；
2.如权利要求1所述的被动式频率自适应流体惯容装置，其特征在于，所述上腔过油孔A(31)与上腔过油孔B(37)以及下腔过油孔(33)之间长度小于螺旋管(15)的长度，产生的惯性力和阻尼力远小于油液通过螺旋管(15)惯性力和阻尼力，通过第一阀芯(35)和第二阀芯(38)的开闭，完成惯性力和阻尼力的大小切换。
3.如权利要求1所述的被动式频率自适应流体惯容装置，其特征在于，所述活塞杆(40)顶部设有螺堵(25)，螺堵端部设有第一密封圈(24)；
4.如权利要求1所述的被动式频率自适应流体惯容装置，其特征在于，设定缸筒内油液对第一阀芯(35)与第二阀芯(38)的阻尼力分别转化为阻尼器(46)、阻尼器(47)，由第一阀芯(35)、第二阀芯(38)、第一弹簧(36)、第二弹簧(34)构建成二自由度弹簧振子模型，所述二自
5.如权利要求4所述的被动式频率自适应流体惯容装置，其特征在于，所述簧下质量(4)位移z1的激励频率为第一阀芯(35)和第二阀芯(38)与活塞杆(40)的相对位移响应的函数，通过上腔过油孔A(31)和上腔过油孔B(37)的打开或关闭，完成油路的切换。
6.如权利要求5所述的被动式频率自适应流体惯容装置，其特征在于，当z1的激励频率较低时，第一阀芯(35)和第二阀芯(38)的位移传递率接近于1，第一阀芯(35)和第二阀芯(38)与z1接近同步，此时上腔过油孔A(31)和上腔过油孔B(37)关闭，油液通过螺旋管(15)，为悬架系统提供大惯质和大阻尼；
...【技术特征摘要】
1.一种被动式频率自适应流体惯容装置，其特征在于，包括：第一铰链(11)、缸筒(12)、第二铰链(18)、螺旋管(15)、活塞(16)、油缸(21)、第一阀芯(35)、第二阀芯(38)、第一弹簧(36)、第二弹簧(34)、活塞杆(40)；
2.如权利要求1所述的被动式频率自适应流体惯容装置，其特征在于，所述上腔过油孔a(31)与上腔过油孔b(37)以及下腔过油孔(33)之间长度小于螺旋管(15)的长度，产生的惯性力和阻尼力远小于油液通过螺旋管(15)惯性力和阻尼力，通过第一阀芯(35)和第二阀芯(38)的开闭，完成惯性力和阻尼力的大小切换。
3.如权利要求1所述的被动式频率自适应流体惯容装置，其特征在于，所述活塞杆(40)顶部设有螺堵(25)，螺堵端部设有第一密封圈(24)；
4.如权利要求1所述的被动式频率自适应流体惯容装置，其特征在于，设定缸筒内油液对...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜甫，汪浒江，赵艳辉，刘鸿健，褚艳涛，郑凤杰，徐梦岩，
申请(专利权)人：中国北方车辆研究所，
类型：发明
国别省市：
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