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CN104963981A - 一种采用两个单向阀管路的液电馈能式减振器 - Google Patents

一种采用两个单向阀管路的液电馈能式减振器 Download PDF

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CN104963981A CN201510330250.6A CN201510330250A CN104963981A CN 104963981 A CN104963981 A CN 104963981A CN 201510330250 A CN201510330250 A CN 201510330250A CN 104963981 A CN104963981 A CN 104963981A
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张�杰
邹俊逸
龚边
林光钟
石伯妹
舒伟才
过松涛
白宇
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Wanxiang Qianchao Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种采用两个单向阀管路的液电馈能式减振器，主要是由液压工作缸、第一单向阀和第二单向阀、蓄能器、液压马达、发电机、液压管路组成的液电馈能系统以及由储油缸筒、压缩阀和补偿阀组成的补油装置构成，所述的液压工作缸的下吊耳与车轮相连，上吊耳与车身相连；第一单向阀和第二单向阀、蓄能器、液压马达通过液压管路相连，该液压管路分别连通液压工作缸两边的有杆腔所设置的伸张行程出油口及无杆腔所设置的压缩行程出油口，构成一个液压馈能回路，该液压馈能回路布置于液压工作缸外；所述的液压马达与发电机直连。本发明有益的效果：本发明具有占用空间较小，零部件较少，结构简单，能够将汽车悬架振动产生的能量用于做功，有效的转化为电能。

Description

一种采用两个单向阀管路的液电馈能式减振器
技术领域
本发明属于车辆悬架减振器系统技术领域，尤其涉及一种采用两个单向阀管路的液电馈能式减振器。
背景技术
车辆在行驶过程中，由于路面不平度和车辆的加减速、转向以及制动等操作会引起簧载质量与非簧载质量之间产生相对振动，传统的车用减振器则将此振动机械能转化为油液的热能耗散掉，起到衰减振动提高车辆平顺性的作用。如果能够将这一部分耗散掉的能量回收起来，并加以利用，则可以提高能量利用效率、降低燃油消耗，达到节约能源的目的。本发明正是基于这样一种创新思想，即利用具有回收能量功能的减振器替代传统的减振器，将耗散掉的能量回收，实现节约能源的目标。现有的通过发电机回收振动能量的馈能式减振器有很多形式的，但是都存在一定的缺陷，本发明通过进一步改进液压回路来提高能量回收效率，达到节约能量的目的。
中国专利201020117853.0描述的是一种集成式的液电馈能减振器，它主要包括液压回路、工作室和活塞，其中工作室由隔板分隔为活塞工作腔和蓄能发电腔两部分，活塞推杆在活塞工作腔中作往复运动，液压马达在蓄能发电腔中，通过旋转运动带动外接发电机旋转发电，蓄能器位于蓄能发电腔中，液压回路和多个单向阀构成液压整流桥，液压回路采用在活塞外布置外接管路或将活塞设计成内外腔的形式。但是此液电馈能减振器由于将馈能腔集成于液压缸筒内，能量回收效率不高，经常会发生漏油现象，故不能很好地起到馈能的作用。
中国专利公开号1626370A描述的馈能减振器采用的是滚珠丝杠机构，将簧载质量与非簧载质量之间的直线运动转变成电机转子的旋转运动。滚珠丝杠机构与电机组成馈能部件，将回收的能量输出。在车辆行驶过程中，减振器中的活塞随路面不平度作伸张和压缩运动，滚珠螺母沿轴向作上下运动，带动滚珠螺杆和电机转子作正反旋转运动，电机按照控制指令于电动和制动两种工作状态间进行切换，从而主动缓冲和衰减由路面不平度引起的冲击和振动，并回收能量。齿轮齿条式或滚珠丝杠式等采用机械装置将直线运动转变为旋转运动的能量回收系统的缺点是受传动系统内部间隙的影响，馈能效率较低。
中国专利ZL00232651.5描述的是在减振器中利用直流电机，将直线运动产生的机械能直接转换成电能或将电能直接转换成直线运动机械能，而不需要任何中间转换机构，在衰减道路冲击的同时也可以回收部分能量。它的缺点是直线电机的漏磁量较大，阻尼力小，不适合重型车辆；它的电气性能较低，能量回收效率一般；直线电机减振器的支撑结构较为复杂，而且容易失效，结构可靠性一般，制造成本较高。
中国专利201010250105.4描述的一种液电馈能减振器，它主要由活塞、液压止回桥、蓄能器、液压马达和旋转发电机组成，减振器腔体由活塞及活塞推杆分为无杆腔和有杆腔，这两部分腔体各有一个出油口和一个进油口，每个出油口和进油口均设置一个单向阀，单向阀和与之连接的管路构成液压止回桥；蓄能器并联在两个出油口与液压马达进油口之间的连接管上；在液压马达出油口与减振器腔体两个进油口之间的管路上并联有容积变换桥，该容积变换桥由两个单向阀和与之相连的油箱组成。但是此系统的液压整流桥结构较为复杂，成本较高，馈能效率不高；由于液压缸有杆腔和无杆腔的体积变化不同，造成压缩行程的阻尼力大于伸张行程，不符合车辆对于液力减振器外特性的基本要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种高效、实用、便于安装与维护的采用两个单向阀管路的液电馈能式减振器，能够有效衰减悬架振动，同时还能够回收一部分振动能量，转化为电能，可以将此振动能量作为悬架系统的主动控制或半主动控制的能量来源；此减振器系统能够基于传统的双筒液压减振器进行改造而成，可以应用于所有车型或其它机动车。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。这种采用两个单向阀管路的液电馈能式减振器，主要是由液压工作缸、第一单向阀和第二单向阀、蓄能器、液压马达、发电机、液压管路组成的液电馈能系统以及由储油缸筒、压缩阀和补偿阀组成的补油装置构成，所述的液压工作缸的下吊耳与车轮相连，上吊耳与车身相连；第一单向阀和第二单向阀、蓄能器、液压马达通过液压管路相连，该液压管路分别连通液压工作缸两边的有杆腔所设置的伸张行程出油口及无杆腔所设置的压缩行程出油口，构成一个液压馈能回路，该液压馈能回路布置于液压工作缸外；所述的补油装置设在液压工作缸的外部或内置，该补油装置内的压缩阀位于压缩行程出油口侧，补偿阀位于伸张行程出油口侧；所述的液压马达与发电机直连。所述的液压工作缸包括活塞杆、工作缸筒、活塞，所述的活塞固定于活塞杆的下端，并位于工作缸筒内，活塞杆的上端固定有上吊耳，该上吊耳位于上防尘罩的上方，上防尘罩套于储油缸筒外；所述的工作缸筒的上端通过导向座套有储油缸筒，该导向座与储油缸筒间放置有油封和弹簧；工作缸筒的下端固定有支承座盖，该支承座盖的下方有支撑座，支撑座位于下防尘罩上，该下防尘罩的下方设置有下吊耳，在该支承座盖的中心位置上连接有压缩阀杆，在该支撑座内设置有压缩阀和补偿阀。
作为优选，所述的导向座上开设有一个油道，该油道的一端与内置油管相通，油道的另一端相通于工作缸筒，该内置油管上安装转接头作为伸张行程出油口，此构成的有杆腔将油液引出至外部的液压管路；储油缸筒及工作缸筒上开设一个贯穿的小孔，将两者打通并安装转接头作为压缩行程出油口，此构成的无杆腔将油液引出至外部的液压管路。
作为优选，所述的第一单向阀和第二单向阀均采用钢球加定位弹簧结构的单向阀。
作为优选，所述的压缩阀和补偿阀均采用圆形阀片弹簧组合的阀体。
作为优选，所述的蓄能器采用的是活塞弹簧式蓄能器。
本发明的有益效果为：
其一，简化了以往液电复合馈能技术方案，将一般的采用四个单向阀的液压整流桥结构，缩减为两个单向阀的结构，提高了系统响应速度；并且零部件较少，占用空间体积小；基于该种形式建立的悬架系统，具有节能环保、改善车辆平顺性的优势；
其二，液压工作缸可在传统双筒液压减振器基础上改造而成，可取消活塞上的流通阀和伸张阀，利用原有的压缩阀和补偿阀，从而减少了零部件，优化了减震器结构；
其三，在减振器液压缸筒下部一侧将工作缸壁和储油缸壁打通，开一小孔，作为压缩行程出油口；在此出油口相对的另一侧，在储油缸内安装一油管，连接有杆腔，出口作为伸张行程出油口；由此能加快液压流动速度，提高振动能量的回收效率。
附图说明
图1是本发明的基本原理图。
图2是本发明的具体结构示意图。
附图中的标号分别为：1、活塞杆；2、上吊环；3、油封；4、弹簧；5、导向座；6、防尘罩；7、储油缸筒；8、内置油管；9、工作缸筒；10、活塞，11、补偿阀；12、支承座盖；13、伸张行程出油口；14、下吊耳；15、防尘罩，16、支撑座；17、压缩阀；18、压缩行程出油口；19、压缩阀杆；20、第二单向阀；21、第一单向阀；22、液压马达；23、发电机；24、蓄能器；25、液压工作缸；26、油道；27、小孔。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做详细的介绍：如附图1、2所示，本发明主要是由液压工作缸25、第一单向阀21和第二单向阀20、蓄能器24、液压马达22、发电机23、液压管路组成的液电馈能系统以及由储油缸筒7、压缩阀17和补偿阀11组成的补油装置构成，其特征在于：所述的液压工作缸25的下吊耳14与车轮相连，上吊耳2与车身相连；第一单向阀21和第二单向阀20、蓄能器24、液压马达22通过液压管路相连，该液压管路分别连通液压工作缸25两边的有杆腔所设置的伸张行程出油口13及无杆腔所设置的压缩行程出油口18，构成一个液压馈能回路，该液压馈能回路布置于液压工作缸25外；所述的补油装置设在液压工作缸25的外部或内置，该补油装置内的压缩阀17位于压缩行程出油18口侧，补偿阀11位于伸张行程出油口13侧；所述的液压马达22与发电机23直连，两者中间也可以增加调速机构，液压马达22旋转带动发电机23发电，起到馈能的作用；该液压马达22采用的是内啮合齿轮马达，发电机23采用的是永磁直流无刷电机。
所述的液压工作缸25包括活塞杆1、工作缸筒9、活塞10，所述的活塞10固定于活塞杆1的下端，并位于工作缸筒9内，活塞10可作上下往复运动；活塞杆1的上端固定有上吊耳2，该上吊耳2位于上防尘罩6的上方，上防尘罩6套于储油缸筒7外；所述的工作缸筒9的上端通过导向座5套有储油缸筒7，该导向座5与储油缸筒7间放置有油封3和弹簧4；工作缸筒9的下端固定有支承座盖12，该支承座盖12的下方有支撑座16，支撑座16位于下防尘罩15上，该下防尘罩15的下方设置有下吊耳14，在该支承座盖12的中心位置上连接有压缩阀杆19，在该支撑座16内设置有压缩阀17和补偿阀11。
所述的导向座5上开设有一个油道26，该油道26的一端与内置油管8相通，油道26的另一端相通于工作缸筒9，该内置油管8上安装转接头作为伸张行程出油口13，此构成的有杆腔将油液引出至外部的液压管路；储油缸筒7及工作缸筒9上开设一个贯穿的小孔27，将两者打通并安装转接头作为压缩行程出油口18，此构成的无杆腔将油液引出至外部的液压管路。
所述的第一单向阀21和第二单向阀20均采用钢球加定位弹簧结构的单向阀；所述的压缩阀17和补偿阀11均采用圆形阀片弹簧组合的阀体；所述的蓄能器24采用的是活塞弹簧式蓄能器。
本发明的工作原理是将由路面不平度引起的簧载质量和非簧载质量的相对直线运动转变成液压马达22的旋转运动，再由液压马达22带动发电机23发电，从而将振动机械能转化为电能回收起来，并为悬架的主动控制或半主动控制提供能量。整个系统主要包括液压工作缸25、第一单向阀21和第二单向阀20、蓄能器24、液压马达22、发电机23、液压管路组成的液电馈能系统以及由储油缸筒7、压缩阀17和补偿阀11组成的补油装置。在汽车振动时，活塞10作往复运动，通过做功将机械能转化为液压能。液压管路由油管、第一单向阀21和第二单向阀20、蓄能器24、液压马达22组成，并且连接减振器液压缸的伸张和压缩行程出油口，构成一个完整的液压回路，其中没有阻尼孔，可以有效减少液体流动过程中产生的热量损失。这种形式既可以将振动时的伸张和压缩的液压能充分利用，又可避免发电机23反转带来的惯量损失，增大发电机23的发电效率，延长发电机的寿命。减振器系统所需的阻尼力主要由液压马达22和发电机23工作时产生的反电动势的作用力提供。
本发明的用途为：在汽车或其它机动车行驶时，由路面的不平度以及车辆的加减速、转向、制动等操作所引起的簧载质量与非簧载质量之间产生的相对振动的能量，由上述液电馈能式减振器代替传统的减振器回收利用此振动能量，并衰减振动。本减振器通过液压回路将由路面不平度引起的簧载质量和非簧载质量的相对直线运动转变成液压马达22的旋转运动，由液压马达22带动发电机23发电，从而将振动机械能转化为电能。本减振器所需的阻尼力由液压马达22和发电机23工作时产生的反电动势的反作用力提供。本发明与一般的液压减振器最大的不同在于：传统液压减振器依靠液体通过小阀口时液体分子之间的相互摩擦产生减振器所需的阻尼力；而液电馈能式减振器则是依靠液压马达22旋转和发电机23工作时产生的反电动势产生减振器所需的阻尼力，为了能够充分回收振动能量，液体到达液压马达之前所受的阻尼力越小越好。
本发明的工作过程如下：
汽车在行驶过程中，由于路面不平度以及汽车加减速、转向及制动等操作产生振动，此时，减振器液压缸内的活塞在缸筒内作往复运动。当液电馈能式减振器处于压缩行程时，无杆腔的容积减小，油液压力升高，由于活塞上没有了伸张阀和流通阀，无杆腔的油液通过压缩行程出油口18(出油口A)进入液压管路，在B点第一单向阀21开启，第二单向阀20关闭，一部分油液通过第一单向阀21沿着液压管路，在D处流入有杆腔的伸张行程出油口13；由于活塞杆1引起的容积减少，一小部分油液从C口分流进入蓄能器24中；此外无杆腔的油液另一部分推开压缩阀17，进入储油缸筒7之中。
当液电馈能式减振器处于伸张行程时，有杆腔的容积减小，油液压力升高，由于活塞上没有了伸张阀和流通阀，油液从有杆腔的伸张行程出油口13流出，在D处第一单向阀21关闭，油液沿液压管路流向液压马达22，从而使得液压马达22带动发电机23旋转发电，起到馈能作用；油液经过液压马达22后，第二单向阀20开启，沿着液压管路从压缩行程出油口18(A处)流入无杆腔；由于活塞杆1引起的容积减少，储油缸筒7的部分油液推开补偿阀11流入无杆腔。
可以理解的是，对本领域技术人员来说，对本发明的技术方案及发明构思加以等同替换或改变都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种采用两个单向阀管路的液电馈能式减振器，主要是由液压工作缸(25)、第一单向阀(21)和第二单向阀(20)、蓄能器(24)、液压马达(22)、发电机(23)、液压管路组成的液电馈能系统以及由储油缸筒(7)、压缩阀(17)和补偿阀(11)组成的补油装置构成，其特征在于：所述的液压工作缸(25)的下吊耳(14)与车轮相连，上吊耳(2)与车身相连；第一单向阀(21)和第二单向阀(26)、蓄能器(24)、液压马达(22)通过液压管路相连，该液压管路分别连通液压工作缸(25)两边的有杆腔所设置的伸张行程出油口(13)及无杆腔所设置的压缩行程出油口(18)，构成一个液压馈能回路，该液压馈能回路布置于液压工作缸(25)外；所述的补油装置设在液压工作缸(25)的外部或内置，该补油装置内的压缩阀(17)位于压缩行程出油(18)口侧，补偿阀(11)位于伸张行程出油口(13)侧，所述的液压马达(22)与发电机(23)直连；所述的液压工作缸(25)包括活塞杆(1)、工作缸筒(9)、活塞(10)，所述的活塞(10)固定于活塞杆(1)的下端，并位于工作缸筒(9)内，活塞杆(1)的上端固定有上吊耳(2)，该上吊耳(2)位于上防尘罩(6)的上方，上防尘罩(6)套于储油缸筒(7)外；所述的工作缸筒(9)的上端通过导向座(5)套有储油缸筒(7)，该导向座(5)与储油缸筒(7)间放置有油封(3)和弹簧(4)；工作缸筒(9)的下端固定有支承座盖(12)，该支承座盖(12)的下方有支撑座(16)，支撑座(16)位于下防尘罩(15)上，该下防尘罩(15)的下方设置有下吊耳(14)，在该支承座盖(12)的中心位置上连接有压缩阀杆(19)，在该支撑座(16)内设置有压缩阀(17)和补偿阀(11)。
2.根据权利要求1所述的采用两个单向阀管路的液电馈能式减振器，其特征在于：所述的导向座(5)上开设有一个油道(26)，该油道(26)的一端与内置油管(8)相通，油道(26)的另一端相通于工作缸筒(9)，该内置油管(8)上安装转接头作为伸张行程出油口(13)，此构成的有杆腔将油液引出至外部的液压管路；储油缸筒(7)及工作缸筒(9)上开设一个贯穿的小孔(27)，将两者打通并安装转接头作为压缩行程出油口(18)，此构成的无杆腔将油液引出至外部的液压管路。
3.根据权利要求1所述的采用两个单向阀管路的液电馈能式减振器，其特征在于：所述的第一单向阀(21)和第二单向阀(20)均采用钢球加定位弹簧结构的单向阀。
4.根据权利要求1所述的采用两个单向阀管路的液电馈能式减振器，其特征在于：所述的压缩阀(17)和补偿阀(11)均采用圆形阀片弹簧组合的阀体。
5.根据权利要求1所述的采用两个单向阀管路的液电馈能式减振器，其特征在于：所述的蓄能器(24)采用的是活塞弹簧式蓄能器。
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