CN105276063B - 阻尼力可精确控制的馈能液压减震器系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阻尼力大小可精确控制的液压减震器，可用于主动悬架或半主动悬架，通过控制单元来实现阻尼力大小的精确控制，同时对悬架簧载质量在车辆行驶中产生的震动能量进行回收和再利用。本液压减震系统包括：减震液压缸（5），控制液压油进出液压缸方向的四个单向阀（1、2、3、4），液压油箱（13），液压储能器（6），液压储能器（9），油压传感器（7），电控顺序阀（用步进电机控制的先导性顺序阀），流量控制阀（12），液压马达（10），连接液压油管及管接头，控制单元（8）等。现有减震器阻尼力大小虽然可以调节，但不能准确计算出阻尼力大小，所以不能进行精确控制；另外，现有减震器消耗的振动能量最终都转变为热能，被消耗掉，没有有效利用和回收，浪费能源，本发明针对上述问题和缺陷，发明了精确控制阻尼力大小的馈能液压减震器，使车辆在任何工况下都能得到最佳最有效的减震效果，从而提高车辆舒适性和稳定性。

Description

阻尼力可精确控制的馈能液压减震器系统

技术领域

本发明涉及到液压传动领域；主动悬架及减震器阻尼力精确计算和控制；振动能量回收和转化。

背景技术

汽车等机动车辆在行驶过程中，由于道路的高低不平，加减速和转弯都能引起车辆的震动，从而给乘客和驾驶人员以及货物造成颠簸和冲击，影响舒适性、平顺性和稳定性。为了消除振动和冲击，就需要用减震器来消耗振动能量，从而使震动快速停下来。

现有减震器主要是利用减震器在伸缩过程中，液压油流过内部阻尼孔来消耗振动能量，这样减震器在使用过程中把消耗的振动能变为热能，使减震器和液压油温度升高，从而使液压油的粘度降低，造成阻尼力大小不断发生变化；另外，随着使用时间延长，阻尼孔孔径会因磨损变大，阻尼力也会进一步减少，影响减震效果。

现有主动悬架，虽然可以调节减震器阻尼力大小，但它是通过改变阻尼孔大小来实现，而且不能准确计算出阻尼力大小，只是根据工况来改变阻尼力大小，这样调节准确度较差，效果有限。

现有减震器消耗的振动能量最终都转变为热能 被消耗掉，没有有效的利用和回收，浪费能源，本发明针对上述问题和缺陷，发明了精确控制阻尼力大小的馈能液压减震器，利用液压传动、电控技术及传感技术来实现。

发明内容

本发明公开了一种阻尼力大小可精确控制的液压减震器，可用于主动悬架或半主动悬架，通过控制单元来实现，同时对悬架簧载质量在车辆行驶中产生的震动能量进行回收和再利用。

本液压减震系统包括：减震液压缸（5），控制液压油进出减震液压缸（5）方向的单向阀A（1）、单向阀B（2）、单向阀C（3）、单向阀D（4），液压油箱（13），液压储能器A（6），液压储能器B（9），油压传感器（7），电控顺序阀（用步进电机控制的先导性顺序阀），流量控制阀（12），液压马达（10），连接液压油管及管接头，控制单元（8）等。

现有减震器阻尼力大小虽然可以调节，但不能准确计算出阻尼力大小，所以不能进行精确控制，本发明可在任何工况下计算出减震器阻尼力的大小，并可通过控制单元加以控制调节阻尼力大小，使车辆在任何工况下都能达到最佳的减震效果，从而提高车辆舒适性和稳定性。

本系统包括减震机构，馈能回路，控制回路。

本液压减震系统组成及连接关系：如图所示，减震液压缸（5）两端各有一个油口，每个油口通过一个三通把油液分成两路，每一液压回路分别串联一个单向阀，方向如图所示，单向阀B（2）、单向阀D（4）这两个油路连接液压油箱（13），单向阀A（1）、单向阀C（3）这两个油路通过三通连在一起，然后通过液压油管和管接头分别连接液压储能器A（6）、油压传感器（7）、电控顺序阀（11）进油口，电控顺序阀（11）出油口通过液压管和管接头连接液压储能器B（9）和电控流量控制阀（12）进油口，电控流量控制阀（12）出油口通过液压管和管接头连接液压马达（10）的进油口，液压马达（10）出油口通过液压管和管接头与液压油箱（13）相通。液压马达（10）输出轴连接发电机构或其他动力机构（14）。

减震原理：减震过程中，当减震液压缸（5）活塞下移时，活塞下腔的液压油通过单向阀A（1）流向液压储能器A（6）、油压传感器（7）、电控顺序阀（11），这时，单向阀B（2）、单向阀C（3）关闭，下腔油压不断升高，当液压油压力大于电控顺序阀（11）调定压力时，电控顺序阀（11）开启，液压油进入馈能回路；液压油压力大小有电控顺序阀控制和调节，减震液压缸阻尼力大小等于活塞截面积乘以液压油压力，活塞截面积一定，液压油压力大小有油压传感器（7）测得并把测得的电信号传给控制单元（8）；减震液压缸（5）上腔由于活塞下移，容积变大，产生负压，在大气压力作用下，液压油箱（13）中的液压油通过单向阀D（4）进入减震液压缸（5）上腔进行补油。

当减震液压缸（5）活塞上移时，单向阀C（3）开启，单向阀D（4）、单向阀A（1）关闭，减震液压缸（5）产生的阻尼力大小等于减震液压缸（5）上腔有效截面积乘上液压油压力；当液压油压力大于电控顺序阀（11）调定压力时，电控顺序阀（11）开启，液压油进入馈能回路。减震液压缸（5）下腔由于活塞上移容积变大，产生负压，在大气压力作用下，液压油箱（13）中的液压油通过单向阀B（2）进入减震液压缸（5）下腔进行补油。

液压储能器A（6）的作用是稳定液压油压力，确保在电控顺序阀开、闭过程中减震液压缸油压稳定，从而提高控制精度。

每一个循环减震液压缸（5）消耗的能量等于阻尼力大小乘上活塞有效行程。

馈能回路：在减震过程中，减震液压缸（5）把簧载质量的震动能量先转变为液压能，液压能再通过电控顺序阀进入馈能回路，馈能回路包括：液压储能器B（9），流量控制阀（12），液压马达（10），发电机构（14）等组成；液压储能器B（9）作用是储存液压能并稳定馈能回路油压；流量控制阀（12）作用是控制供给液压马达（10）流量大小，从而控制和调节液压马达（10）的转速；液压马达（10）是把液压能转变为机械能；发电机组（14）是把液压马达产生的机械能再变成电能储存起来供用电设备使用。

控制回路包括传感元件、执行元件、控制单元（8）。

传感元件包括油压传感器（7），车速传感器，加速度传感器，悬架位移传感器等。

执行元件是电控顺序阀（11）上的步进电机。

电控顺序阀（11）是由一般的先导式顺序阀和步进电机组成，它是通过步进电机的转动来调节先导顺序阀的调压手柄，从而来控制和调节顺序阀的压力大小，步进电机的转动角度大小和转动方向，由控制单元（8）发出的脉冲信号来控制。

在汽车行驶过程中，车速传感器、加速度传感器、悬架位移传感器等把汽车的运行状况和环境等信息通过电信号传给控制单元（8），控制单元（8）通过对以上信号分析计算可得出所需要的减震阻尼力大小，同时油压传感器把液压系统中油液压力信号传送给控制单元（8），控制单元（8）再根据已知的活塞截面积大小算出实际的阻尼力大小，如果这两个阻尼力大小不等，控制单元（8）会计算出差值大小，控制单元（8）根据差值大小来发出脉冲电信号给步进电机，步进电机根据脉冲信号正、负，大小来实现正转或反转以及转动相适应角度；从而达到减震液压缸（5）所需要的油压。这样就实现了对减震器阻尼力大小的精确控制，使车辆在各种工况下都能得到最佳的阻尼力匹配，从而使汽车在行驶过程中更加平顺稳定。

附图说明：附图1是本发明总体布置原理示意图。

附图1各标号为：1—单向阀A，2—单向阀B，3—单向阀C，4—单向阀D，5—减震液压缸，6—液压储能器A，7—油压传感器，8—控制单元，9—液压储能器B，10—液压马达，11—电控顺序阀，12—流量控制阀，13—液压油箱，14—发电装置。

Claims (2)

1.阻尼力可精确控制的馈能液压减震器系统，其特征是，它包括减震回路、馈能回路、控制回路；所述减震回路包括减震液压缸（5）、单向阀A（1）、单向阀B（2）、单向阀C（3）、单向阀D（4）、液压油箱（13）、液压储能器A（6）、电控顺序阀（11），所述减震液压缸（5）上腔与单向阀C（3）的进油口和单向阀D（4）的出油口相通、下腔与单向阀A（1）的进油口和单向阀B（2）的出油口相通，所述单向阀B（2）和单向阀D（4）的进油口与液压油箱（13）相通，所述单向阀A（1）和单向阀C（3）的出油口与液压储能器A（6）和电控顺序阀（11）的进油口相通，所述电控顺序阀（11）的出油口与馈能回路相通；所述馈能回路包括液压储能器B（9）、流量控制阀（12）、液压马达（10）、发电装置（14），所述流量控制阀（12）的进油口与电控顺序阀（11）的出油口相通、出油口与液压马达（10）进油口相通，所述液压马达（10）出油口与液压油箱（13）相通、液压马达（10）的输出轴与发电装置(14)装配；所述液压储能器B（9）与流量控制阀（12）的进油口相通。

2.根据权利要求1所属的阻尼力可精确控制的馈能液压减震器系统，其特征是，所述的控制回路包括控制单元（8）、油压传感器（7）、电控顺序阀（11）；所述的油压传感器（7）安装在减震回路中，油压传感器（7）的液压油口与电控顺序阀（11）进油口相通。