CN104859619A - 一种汽车减振与制动系统及汽车减振与制动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车减振与制动系统以及汽车减振与制动方法。所述汽车减振与制动系统包括：减振器和制动装置，所述减振器能够将汽车的振动动能转化为势能，所述势能用作所述制动装置的动力源。本发明的系统和方法将汽车减振的动能转化为势能用做制动的动力源，解决了液压减振器高温失效的问题，还可以再回收能源用于制动工况，实现了汽车节能减排的功能。

Description

一种汽车减振与制动系统及汽车减振与制动方法
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别是涉及一种汽车减振与制动系统及汽车减振与制动方法。
背景技术
传统的减振器一般都是依靠密封腔内液压油的阻尼作用减振，将震动的动能转化为热能，当工作剧烈时，液压油会因为压力过高而发生泄漏。制动系统采用气压模式制动时，通常仅仅使用发动机动力制造高压空气，浪费了许多的能源。
因此希望有一种具有减振与能源再利用功能的制动系统来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的一个或多个。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有减振与能源再利用功能的制动系统来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的一个或多个。
为实现上述目的，本发明提供一种汽车减振与制动系统，所述汽车减振与制动系统包括：减振器和制动装置，所述减振器能够将汽车的振动动能转化为势能，所述势能用作所述制动装置的动力源。
优选地，所述减振器为气压式减振器，其一端与车轴连接，另一端与车架连接，所述气压式减振器在受到挤压时做功，将汽车的振动动能转化为高压气体势能储存在制动装置的储气罐内。
优选地，所述气压式减振器包括：减振气缸和车轴连接推杆，
所述减振气缸的缸体相对于车架固定，所述减振气缸的活塞与车轴连接推杆连接，所述减振气缸的无杆腔通过高压气体单向阀与储气罐连通，以将无杆腔内产生的高压气体单向地输送至所述储气罐内；所述减振气缸的无杆腔进一步通过进气单向阀与大气连通，从而在所述无杆腔内的压力低于大气压时，单向地从大气吸入空气。
优选地，所述进气单向阀设置在所述减振气缸的活塞上。
优选地，所述气压式减振器进一步包括预压弹簧，所述预压弹簧设置在所述缸体与所述车轴连接推杆之间，用于使气压式减振器在受压后快速复位。
优选地，所述制动装置包括制动器、制动气缸、空气压缩机和所述储气罐，
所述制动器用于提供制动力；
所述制动气缸与所述储气罐连通，用于产生制动推力而驱动所述制动器；
所述空气压缩机用于为所述储气罐补充压缩气体。
优选地，所述汽车减振与制动系统进一步包括储气罐限压阀，以限制所述储气罐内的最高压力。
优选地，储气罐压力传感器和压缩机控制装置，所述储气罐压力传感器用于检测所述储气罐内的压力并与所述空气压缩机控制装置相关联，在检测到的压力低于或等于第一阈值时，所述空气压缩机控制装置使得所述空气压缩机工作向所述储气罐提供压缩气体，直至储气罐中的压力等于或高于第二阈值，其中，所述第二阈值大于所述第一阈值，且小于所述最高压力。
本发明还提供一种汽车减振与制动方法，所述汽车减振与制动方法包括：
在减振时，利用减振器将汽车的振动动能转化为势能，并将所述势能用作制动装置在制动时的动力源。
优选地，所述减振器为气压式减振器，其一端与车轴连接，另一端与车架连接，所述气压式减振器在受到挤压时做功，将汽车的振动动能转化为高压气体势能储存在制动装置的储气罐内。
优选地，采用储气罐限压阀限制所述储气罐内的最高压力。
优选地，利用空气压缩机为所述储气罐补充压缩气体。
优选地，检测所述储气罐内的压力，在检测到的压力低于或等于第一阈值时，使得所述空气压缩机工作向所述储气罐提供压缩气体，直至储气罐中的压力等于或高于第二阈值，其中，所述第二阈值大于所述第一阈值，且小于所述最高压力。
本发明的系统和方法将汽车减振的动能转化为势能用做制动的动力源，解决了液压减振器高温失效的问题，还可以再回收能源用于制动工况，实现了汽车节能减排的功能。
附图说明
图1是根据本发明一实施例的减振与制动系统的示意图。
图2是根据本发明一实施例的减振与制动系统的控制策略示意图。
附图标记：
1 车轴连接推杆 11 进气控制阀
2 减振气缸 12 排气控制阀
3 进气单向阀 13 推力块杆组件
4 高压气体单向阀 14 制动器
5 预压弹簧 15 空气压缩机
6 防尘罩 16 空气压缩机控制装置
7 密封块 18 储气罐限压阀
8 高压气体导管 20 储气罐压力传感器
9 储气罐 21 制动气缸
10 气体导管 22 制动气缸内回位弹簧
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
根据本发明一宽泛实施例的汽车减振与制动系统包括：减振器和制动装置，所述减振器能够将汽车的振动动能转化为势能，所述势能用作所述制动装置的动力源。优选地，所述减振器为气压式减振器，其一端与车轴连接，另一端与车架连接，所述气压式减振器在受到挤压时做功，将汽车的振动动能转化为高压气体势能储存在制动装置的储气罐内。
与之相类似，根据本发明一宽泛实施例的汽车减振与制动方法包括：在减振时，利用减振器将汽车的振动动能转化为势能，并将所述势能用作制动装置在制动时的动力源。优选地，所述减振器为气压式减振器，其一端与车轴连接，另一端与车架连接，所述气压式减振器在受到挤压时做功，将汽车的振动动能转化为高压气体势能储存在制动装置的储气罐内。
上述宽泛实施例的系统和方法将汽车减振的动能转化为势能用做制动的动力源，解决了液压减振器高温失效的问题，还可以再回收能源用于制动工况，实现了汽车节能减排的功能。
图1是根据本发明一实施例的减振与制动系统的示意图。图2是根据本发明一实施例的减振与制动系统的控制策略示意图。
图1所示的减振与制动系统包括气压式减振器和制动装置。气压式减振器包括：车轴连接推杆1、减振气缸2、进气单向阀3、高压气体单向阀4、预压弹簧5、防尘罩6、密封块7、高压气体导管8。
减振气缸2的缸体相对于车架固定，减振气缸2的活塞（密封块7）与车轴连接推杆1连接。所述减振气缸的无杆腔通过高压气体单向阀4经高压气体导管8与储气罐9连通，以将无杆腔内产生的高压气体单向地输送至所述储气罐内。所述减振气缸的无杆腔进一步通过进气单向阀与大气连通，从而在所述无杆腔内的压力低于大气压时（无杆腔吸气时），单向地从大气吸入空气。
可以理解的是，减振气缸的构造不限于图示的实施例。例如，在一未图示的实施例中，减振气缸2的缸体与车轴连接推杆1连接，减振气缸2的活塞（密封块7）相对于车架固定，从而对减振气缸2的无杆腔位于有杆腔的下方。
减振器增加了防尘罩6可以过滤空气，防止颗粒进入减振系统，引起管路堵塞。从而提高整个系统的运行可靠性。
气压式减振器减振原理与能源再回收原理如下。车轮受上行路面激励后，将振动载荷传递给车轴，车轴连接车轴连接推杆1，车轴连接推杆2向上推动密封块7（即减振气缸2的活塞）。密封块7挤压减振气缸2的无杆腔内的空气，无杆腔内形成高压空气（根据需要也可以采用惰性气体，但需要设置惰性气体供应装置，结构比较复杂）。所述高压空气通过高压气体单向阀4排入高压气体导管8。高压气体从高压气体导管8进入储气罐9，从而将车轴激振力转化为空气势能储存起来。所述气压式减振器能够消减振动，并将振动动能转化为势能储存，使汽车运行更加平稳。当车轮受到下行路面激励后，车轴下移，预压弹簧5推动车轴连接推杆1与车轴一起快速下移，密封块7上安装的进气单向阀3打开，高压气体单向阀4关闭，外界环境气体进入减振气缸2，使汽车行驶更加平稳。有利的是，预压弹簧5设置在减振气缸2的缸体与车轴连接推杆1之间，用于使气压式减振器在受压后快速复位。需要指出的是，所述预压弹簧也可以吸收部分车辆的振动，能够起到辅助减振的作用。
本发明利用这样一个系统将汽车减振的动能转化为制动的高压气体势能。因为气压式减振器将大量振动动能转化为势能而非热能，从而在很大程度上解决了液压减振器等常规减振器的高温失效问题，又可以再回收能源用于制动工况，起到了汽车的节能减排的目的。更有利的是，气压式减振器采用全金属设计，也就是说，只要情况允许，气压式减振器的相关构件尽可能采用金属材料，从而承受的温度高，能够更好地避免减振器高温失效的问题。
图1所示的减振与制动系统中的制动装置包括：储气罐9、气体导管10、进气控制阀11、排气控制阀12、推力块杆组件13、制动器14、空气压缩机15、空气压缩机控制装置16、储气罐限压阀18、储气罐压力传感器20、制动气缸21、制动气缸内回位弹簧22。
制动器14用于提供制动力。制动器14可以为盘式制动器、鼓式制动器等任何适当的制动器。制动气缸21与储气罐9连通，用于利用储气罐9内的压力气体产生制动推力而驱动制动器14。空气压缩机15用于为储气罐9补充压缩气体。
储气罐9上设置有储气罐限压阀18，以限制所述储气罐内的最高压力。在储气罐9内的压力超出所述最高压力时，储气罐限压阀18打开，将储气罐内的压力泻压至所述最高压力。所述最高压力等于或低于保证减振器的正常运行所需的最大容许压力。
储气罐压力传感器20用于检测储气罐9内的压力并与空气压缩机控制装置16相关联，在检测到的压力低于或等于第一阈值时，所述空气压缩机控制装置使得所述空气压缩机工作向所述储气罐提供压缩气体，直至储气罐中的压力等于或高于第二阈值，其中，所述第二阈值大于所述第一阈值，且小于所述最高压力。
也就是说，本发明的减振与制动系统与方法有一套可靠的控制策略，在保证系统可以满足汽车正常制动的同时，还实现高效的减振作用。在储气罐压力低于制动最低需求时，控制系统控制空气压缩机工作，将储气罐内压力维持在一个较低的压力水平（第一阈值与第二阈值之间，不低于第一阈值）。剩下的增压空间（第二阈值与最高压力之间的增压空间；或第一阈值与最高压力之间的增压空间），依靠气压式减振器提供的高压空气提供。当储气罐内的压力高于气压式减振器的工作需要时，储气罐限压阀18部分地释放储气罐9内的压力，保证减振器装置的正常运行。
高压气体系统控制原理如下。汽车刚启动时，空气压缩机控制装置16将来自发动机的动力传递给空气压缩机15，空气压缩机15将高压气体排入气体导管10，再充入储气罐9。储气罐9气体充到可以维持汽车制动的较低水平时，储气罐压力传感器20工作将信号传递给空气压缩机控制装置16切断发动机动力与空气压缩机15的连接。储气罐9的剩余储气能力由减振器提供。
减振器提供高压气体过多时，储气罐限压阀18开启，储气罐9气压降低。储气罐9气压低于汽车制动中需要时，储气罐压力传感器20启动，将信号传递给空气压缩机控制装置16，实现发动机动力轴与空气压缩机16的连接。空气压缩机16产生高压气体，再通过气体导管10，将储气罐9内的气压维持到较低使用水平。然后，储气罐压力传感器20启动，将信号传递给空气压缩机控制装置16，切断发动机动力轴与16空气压缩机的连接。这项设计可以保证汽车有足够的制动高压气体。
制动系统工作原理如下。制动时，进气控制阀11控制打开，使得储气罐9的高压空气进入制动气缸21，高压气体推动推力块杆组件13将推力传递给制动器进行制动。制动器制动的工况制动完毕，排气控制阀12打开，制动气缸内回位弹簧22推动推力块杆组件13回位。制动器制动力解除对汽车的制动作用。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (13)

1.一种汽车减振与制动系统，其特征在于，包括：减振器和制动装置，所述减振器能够将汽车的振动动能转化为势能，所述势能用作所述制动装置的动力源。
2.如权利要求1所述的汽车减振与制动系统，其特征在于，所述减振器为气压式减振器，其一端与车轴连接，另一端与车架连接，所述气压式减振器在受到挤压时做功，将汽车的振动动能转化为高压气体势能储存在制动装置的储气罐内。
3.如权利要求1所述的汽车减振与制动系统，其特征在于，所述气压式减振器包括：减振气缸和车轴连接推杆，
所述减振气缸的缸体相对于车架固定，所述减振气缸的活塞与车轴连接推杆连接，所述减振气缸的无杆腔通过高压气体单向阀与储气罐连通，以将无杆腔内产生的高压气体单向地输送至所述储气罐内；所述减振气缸的无杆腔进一步通过进气单向阀与大气连通，从而在所述无杆腔内的压力低于大气压时，单向地从大气吸入空气。
4.根据权利要求3所述的汽车减振与制动系统，其特征在于，所述进气单向阀设置在所述减振气缸的活塞上。
5.如权利要求4所述的汽车减振与制动系统，其特征在于，所述气压式减振器进一步包括预压弹簧，所述预压弹簧设置在所述缸体与所述车轴连接推杆之间，用于使气压式减振器在受压后快速复位。
6.如权利要求1-5中任一项所述的汽车减振与制动系统，其特征在于，所述制动装置包括制动器、制动气缸、空气压缩机和所述储气罐，
所述制动器用于提供制动力；
所述制动气缸与所述储气罐连通，用于产生制动推力而驱动所述制动器；
所述空气压缩机用于为所述储气罐补充压缩气体。
7.如权利要求6所述的汽车减振与制动系统，其特征在于，进一步包括储气罐限压阀，以限制所述储气罐内的最高压力。
8.如权利要求7所述的汽车减振与制动系统，其特征在于，储气罐压力传感器和压缩机控制装置，所述储气罐压力传感器用于检测所述储气罐内的压力并与所述空气压缩机控制装置相关联，在检测到的压力低于或等于第一阈值时，所述空气压缩机控制装置使得所述空气压缩机工作向所述储气罐提供压缩气体，直至储气罐中的压力等于或高于第二阈值，其中，所述第二阈值大于所述第一阈值，且小于所述最高压力。
9.一种汽车减振与制动方法，其特征在于，包括：
在减振时，利用减振器将汽车的振动动能转化为势能，并将所述势能用作制动装置在制动时的动力源。
10.如权利要求9所述的汽车减振与制动方法，其特征在于，所述减振器为气压式减振器，其一端与车轴连接，另一端与车架连接，所述气压式减振器在受到挤压时做功，将汽车的振动动能转化为高压气体势能储存在制动装置的储气罐内。
11.如权利要求10所述的汽车减振与制动方法，其特征在于，采用储气罐限压阀限制所述储气罐内的最高压力。
12.如权利要求11所述的汽车减振与制动方法，其特征在于，利用空气压缩机为所述储气罐补充压缩气体。
13.如权利要求12所述的汽车减振与制动方法，其特征在于，检测所述储气罐内的压力，在检测到的压力低于或等于第一阈值时，使得所述空气压缩机工作向所述储气罐提供压缩气体，直至储气罐中的压力等于或高于第二阈值，其中，所述第二阈值大于所述第一阈值，且小于所述最高压力。
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