CN105291748B - 一种液压互联式蓄能与馈能悬架及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压互联式蓄能与馈能悬架及其使用方法，通过馈能液压管路将蓄能悬架的左右液压缸上下腔正向互联。当汽车行驶在一般路面，优先考虑乘坐舒适性，通过切换电磁阀的工作油口，关闭互联馈能回路，悬架为液压蓄能悬架；当汽车行驶在较为崎岖的路面，切换电磁阀的工作油口，打开互联馈能回路，减少多余约束，从而达到消除车身扭转载荷的目的，同时将左右液压缸油液往复流动的能量通过馈能管路进行回收，转变为电能，供汽车电气设备使用。本发明有效地改善了多工况下悬架的工作性能，并实现了能量回收，具有广阔的使用前景。

Description

一种液压互联式蓄能与馈能悬架及其使用方法

技术领域

本发明涉及车辆悬架技术领域，特指一种液压互联式蓄能与馈能悬架及其使用方法。

背景技术

三元件ISD(惯容-弹簧-阻尼)悬架的提出，突破了传统机电相似理论的限制，实现“质量—弹簧—阻尼”与“电容—电感—电阻”的严格一一对应。弹簧具有相位滞后及“通低频，阻高频”的特性，惯性蓄能器具有相位超前及“通高频，阻低频”的特性，可见ISD悬架可在全频域范围内对由路面不平度引起的冲击和振动进行缓冲和衰减；四轮汽车由于存在多余约束，造成了过定位，在崎岖路面上，车身会承受较大的扭转载荷，不利于车身的零部件使用寿命；传统悬架的振动能量通常通过阻尼器以热能的形式耗散掉，造成了能量的浪费，而馈能悬架可以将这部分进行回收，节能环保。专利号为201420027645.X的实用新型专利：一种馈能式主动悬架主要涉及悬架的主动控制，实现车辆的行驶平顺性的改善，但是其耗能较高，不利于整个系统能量回收效率的提高。

发明内容

本发明提供一种液压互联式蓄能与馈能悬架及其使用方法，其目的在于：当汽车行驶在一般路面，利用蓄能悬架在全频域衰减振动的特性，提高乘坐舒适性；当汽车行驶在崎岖的路面，通过左右液压缸之间的互联消除多余约束，减少车身所受扭转载荷，同时实现了能量回收。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种液压互联式蓄能与馈能悬架包括簧上质量、液压缸a、液压缸b、减振器a、减振器b、弹簧a、弹簧b、簧下质量、电磁阀a、电磁阀、电磁阀c、电磁阀d、电磁阀e、电磁阀f、单向阀a、单向阀b、单向阀c、单向阀d、液压马达a、液压马达b、液压马达c、液压马达d、旋转电机a、旋转电机b、整流电路a、整流电路b、DC/DC变换器a、DC/DC变换器b、蓄电池。所述液压缸a、弹簧a及减振器a的上端并联后与簧上质量铰接，下端并联后与簧下质量铰接；所述液压缸b、弹簧b及减振器b的上端并联后与簧上质量铰接，下端并联后与簧下质量铰接；所述电磁阀a进出油口P1通过管路与液压缸a的上腔连接，工作油口A1通过管路与单向阀a的进油口连接，工作油口B1通过管路与液压马达a的上端连接；所述电磁阀b的进出油口P2通过管路与左侧液压缸a的下腔连接，工作油口A2通过管路与液压马达a的下端连接，工作油口B2通过管路与单向阀b的进油口连接；所述电磁阀c的进出油口P3通过管路与第五电磁阀e的工作油口B5连接，工作油口A3通过管路分别与单向阀a的出油口、液压马达c的左端连接，工作油口B3通过管路分别与液压马达c的右端、单向阀C的进油口连接；所述电磁阀d的进出油口P4通过管路与第六电磁阀f的工作油口A6连接，工作油口A4通过管路分别与液压马达d的右端、单向阀d的进油口连接，工作油口B4通过管路与分别与液压马达d的左端、单向阀b的出油口连接；所述单向阀C与单向阀D的出油口均与左侧液压缸a的下腔连接；所述电磁阀e的进出油口P5通过管路与右侧液压缸b的上腔连接，工作油口A5通过管路与液压马达B的上端连接，工作油口B5通过管路与第三电磁阀c的进出油口P3连接；所述电磁阀f的进出油口P6通过管路与右侧液压缸b的下腔连接，工作油口A6通过管路与第四电磁阀d的进出油口P4连接，工作油口B6通过管路与液压马达B的下端连接。

所述液压马达a、液压马达b、液压马达c、液压马达d为齿轮式液压马达，且液压马达a、液压马达b的输出端装有飞轮。

所述电磁阀a、电磁阀b、电磁阀c、电磁阀d、电磁阀e、电磁阀f均为两位三通阀，且电磁阀的工作油口切换由电控单元控制。

所述单向阀a、单向阀b、单向阀c、单向阀d均为直通式单向阀。

所述液压缸活塞的活动范围在其上下腔的过孔之间。

所述液压马达和旋转电机传动连接。

本发明还提供了一种液压互联式蓄能与馈能悬架的使用方法，包括如下过程：当汽车行驶在较平坦路面时，电磁阀a和电磁阀f线圈通电，电磁阀b和电磁阀e断电，此时，互联馈能管路不工作，悬架处于蓄能悬架模式，基于机电相似理论和蓄能悬架的反共振特性，蓄能悬架吸收振动能量通过液压马达将其转换为机械能释放掉，从而改善平顺性与乘坐舒适性；当汽车行驶在较为崎岖路面，电磁阀a和电磁阀f线圈断电，电磁阀b和电磁阀e通电，系统工作于馈能模式，液压马达c、液压马达d分别带动电机a和电机b发电，电机a和电机b发出的交流电分别经整流电路a、整流电路b整流、DC/DC变换器a、DC/DC变换器b稳压后存储于蓄电池中。整个过程中液压马达C始终沿同一个方向旋转，达到“滤波整流”的效果。

与现有技术相比，本发明的一种液压互联式蓄能与馈能悬架具有以下优点：

1.本发明实现了液压蓄能悬架与液压互联馈能悬架两种工作方式之间的切换，综合考虑了汽车的行驶工况，提高悬架的动力学性能的同时实现能量的回收，从而降低车辆油耗。

2.本发明将油液往复流动的能量进行回收，且整个过程中液压马达始终沿同一个方向旋转，降低由于电机换向冲击带来的损失，达到机械整流的效果，提高了馈能效率。

3.本发明通过控制电磁阀线圈通电情况实现油路变化，工作可靠，实现成本低，便于推广使用。

附图说明

图1为本发明的一种液压互联式蓄能与馈能悬架示意图。

图中，1-簧上质量；2-压缸a；3-减振器a；4-弹簧a；5-簧下质量；6-压缸2；7-电磁阀a；8-电磁阀b；9-电磁阀c；10-电磁阀d；11-电磁阀e；12-电磁阀f；13-单向阀a；14-单向阀b；15-单向阀c；16-单向阀d；17-液压马达a；18-液压马达b；19-液压马达c；20-液压马达d；21-旋转电机a；22-整流电路a；23-DC/DC变换器a；24-蓄电池；25-弹簧b；26-减振器b；27-电机b；28-整流电路b；29--DC/DC变换器b。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方案做进一步的阐述。

如图1所示：一种液压互联式蓄能与馈能悬架包括簧上质量1、液压缸a2、液压缸b6、减振器a3、减振器b26、弹簧a4、弹簧b25、簧下质量5、电磁阀a7、电磁阀b8、电磁阀c9、电磁阀d10、电磁阀e11、电磁阀f12、单向阀a13、单向阀b14、单向阀c15、单向阀d16、液压马达a17、液压马达b18、液压马达c19、液压马达d20、旋转电机a21、旋转电机b27、整流电路a22、整流电路b28、DC/DC变换器a23、DC/DC变换器b29、蓄电池24。

所述液压缸a2、弹簧a4及减振器a3的上端并联后与簧上质量1铰接，下端并联后与簧下质量5铰接；所述液压缸b6、弹簧b25及减振器b 26的上端并联后与簧上质量1铰接，下端并联后与簧下质量5铰接；

所述第一电磁阀7进出油口P1通过管路与液压缸a2的上腔连接，工作油口A1通过管路与单向阀a13的进油口连接，工作油口B1通过管路与液压马达a17的上端连接；

所述第二电磁阀b8的进出油口P2通过管路与左侧液压缸a2的下腔连接，工作油口A2通过管路与液压马达a17的下端连接，工作油口B2通过管路与单向阀b14的进油口连接；

所述第三电磁阀c9的进出油口P3通过管路与第五电磁阀e11的工作油口B5连接，工作油口A3通过管路分别与单向阀a13的出油口、液压马达c19的左端连接，工作油口B3通过管路分别与液压马达c19的右端、单向阀C15的进油口连接；

所述第四电磁阀d10的进出油口P4通过管路与第六电磁阀f12的工作油口A6连接，工作油口A4通过管路分别与液压马达d20的右端、单向阀d16的进油口连接，工作油口B4通过管路与分别与液压马达d20的左端、单向阀b14的出油口连接；所述单向阀C15与单向阀D16的出油口均与左侧液压缸a2的下腔连接；

所述第五电磁阀e11的进出油口P5通过管路与右侧液压缸b6的上腔连接，工作油口A5通过管路与液压马达B18的上端连接，工作油口B5通过管路与第三电磁阀c9的进出油口P3连接；

所述第六电磁阀f12的进出油口P6通过管路与右侧液压缸b6的下腔连接，工作油口A6通过管路与第四电磁阀d10的进出油口P4连接，工作油口B6通过管路与液压马达B18的下端连接。

所述液压马达a17、液压马达b18、液压马达c19、液压马达d20为齿轮式液压马达，且液压马达a17、液压马达b18的输出端装有飞轮。

所述电磁阀a7、电磁阀b8、电磁阀c9、电磁阀d10、电磁阀e11、电磁阀f12均为两位三通阀，且电磁阀的工作油口切换由电控单元控制。

所述单向阀a13、单向阀b14、单向阀c15、单向阀d16均为直通式单向阀。

所述液压缸活塞的活动范围在其上下腔的过孔之间。

所述液压马达和旋转电机传动连接。

本发明的工作原理及过程为：

当汽车行驶在较平坦路面时，电磁阀a7和电磁阀f12线圈通电，电磁阀b8和电磁阀e11断电，此时，互联馈能管路不工作，悬架处于蓄能悬架模式，基于机电相似理论和蓄能悬架的反共振特性，蓄能悬架吸收振动能量通过液压马达将其转换为机械能释放掉，从而改善平顺性与乘坐舒适性；

当汽车行驶在较为崎岖路面，电磁阀a7和电磁阀f12线圈断电，电磁阀b8和电磁阀e11通电，系统工作于馈能模式，液压马达c19、液压马达d20分别带动电机a21和电机b27发电，电机a21和电机b27发出的交流电分别经整流电路a22、整流电路b28整流、DC/DC变换器a23、DC/DC变换器b29稳压后存储于蓄电池24中。整个过程中液压马达C19始终沿同一个方向旋转，达到“滤波整流”的效果。

当汽车行驶在较为崎岖路面，第一电磁阀和第六电磁阀线圈断电，第二电磁阀和第五电磁阀通电，互联馈能管路工作：当液压缸a2上腔的压力高于液压缸b6上腔的压力时，电磁阀c9线圈通电，B3口通向P3口，A3口关闭，油液从液压缸a上腔依次经电磁阀a、单向阀a、液压马达c、电磁阀c及电磁阀e流入液压缸b上腔，驱动液压马达c旋转，从而带动旋转电机a旋转发电，电机发出的交流电经整流电路a整流、DC/DC变换器a稳压后存储于蓄电池24中；当液压缸a上腔的压力低于液压缸b上腔的压力时，电磁阀c9线圈断电，A3口通向P3口，B3口关闭，油液从液压缸b上腔经电磁阀e、电磁阀c、液压马达与单向阀流入液压缸a上腔，油液流动的能量同样被转换为电能供给蓄电池。整个过程中液压马达c始终沿同一个方向旋转，达到“滤波整流”的效果，提高了馈能效率。左侧液压缸下腔与右侧液压缸下腔之间互联馈能管路的工作方式与上述工作方式相同，在此不再赘述。

应理解上述施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种液压互联式蓄能与馈能悬架，其特征在于：包括簧上质量（1）、液压缸a（2）、液压缸b（6）、减振器a（3）、减振器b（26）、弹簧a（4）、弹簧b（25）、簧下质量（5）、电磁阀a(7)、电磁阀b(8)、电磁阀c(9)、电磁阀d(10)、电磁阀e(11)、电磁阀f(12)、单向阀a（13）、单向阀b（14）、单向阀c（15）、单向阀d（16）、液压马达a（17）、液压马达b（18）、液压马达c（19）、液压马达d（20）、旋转电机a（21）、旋转电机b（27）、整流电路a（22）、整流电路b（28）、DC/DC变换器a（23）、DC/DC变换器b（29）、蓄电池（24）；

所述液压缸a(2)、弹簧a（4）及减振器a(3)的上端并联后与簧上质量（1）铰接，下端并联后与簧下质量（5）铰接；所述液压缸b(6)、弹簧b（25）及减振器b (26)的上端并联后与簧上质量（1）铰接，下端并联后与簧下质量（5）铰接；

所述电磁阀a（7）进出油口P1通过管路与液压缸a（2）的上腔连接，工作油口A1通过管路与单向阀a（13）的进油口连接，工作油口B1通过管路与液压马达a（17）的上端连接；

所述电磁阀b(8)的进出油口P2通过管路与左侧液压缸a（2）的下腔连接，工作油口A2通过管路与液压马达a（17）的下端连接，工作油口B2通过管路与单向阀b（14）的进油口连接；

所述电磁阀c（9）的进出油口P3通过管路与第五电磁阀e（11）的工作油口B5连接，工作油口A3通过管路分别与单向阀a（13）的出油口、液压马达c（19）的左端连接，工作油口B3通过管路分别与液压马达c（19）的右端、单向阀C（15）的进油口连接；

所述电磁阀d（10）的进出油口P4通过管路与第六电磁阀f（12）的工作油口A6连接，工作油口A4通过管路分别与液压马达d（20）的右端、单向阀d（16）的进油口连接，工作油口B4通过管路与分别与液压马达d（20）的左端、单向阀b（14）的出油口连接；所述单向阀C（15）与单向阀D（16）的出油口均与左侧液压缸a（2）的下腔连接；

所述电磁阀e（11）的进出油口P5通过管路与右侧液压缸b（6）的上腔连接，工作油口A5通过管路与液压马达B（18）的上端连接，工作油口B5通过管路与第三电磁阀c（9）的进出油口P3连接；

所述电磁阀f（12）的进出油口P6通过管路与右侧液压缸b（6）的下腔连接，工作油口A6通过管路与第四电磁阀d（10）的进出油口P4连接，工作油口B6通过管路与液压马达B（18）的下端连接。

2.根据权利要求1所述的一种液压互联式蓄能与馈能悬架，其特征在于：所述液压马达a（17）、液压马达b（18）、液压马达c（19）、液压马达d（20）为齿轮式液压马达，且液压马达a（17）、液压马达b（18）的输出端装有飞轮。

3.根据权利要求1所述的一种液压互联式蓄能与馈能悬架，其特征在于：所述电磁阀a(7)、电磁阀b(8)、电磁阀c(9)、电磁阀d(10)、电磁阀e(11)、电磁阀f(12)均为两位三通阀，且电磁阀的工作油口切换由电控单元控制。

4.根据权利要求1所述的一种液压互联式蓄能与馈能悬架，其特征在于：所述单向阀a（13）、单向阀b（14）、单向阀c（15）、单向阀d（16）均为直通式单向阀。

5.根据权利要求1所述的一种液压互联式蓄能与馈能悬架，其特征在于：所述液压缸活塞的活动范围在其上下腔的过孔之间。

6.根据权利要求1所述的一种液压互联式蓄能与馈能悬架，其特征在于：液压马达和旋转电机传动连接。

7.一种液压互联式蓄能与馈能悬架的使用方法，其特征在于：

S1：当汽车行驶在较平坦路面时，电磁阀a（7）和电磁阀f（12）线圈通电，电磁阀b（8）和电磁阀e（11）断电，此时，互联馈能管路不工作，悬架处于蓄能悬架模式，基于机电相似理论和蓄能悬架的反共振特性，蓄能悬架吸收振动能量通过液压马达将其转换为机械能释放掉，从而改善平顺性与乘坐舒适性；

S2：当汽车行驶在较为崎岖路面，电磁阀a（7）和电磁阀f（12）线圈断电，电磁阀b（8）和电磁阀e（11）通电，系统工作于馈能模式，液压马达c（19）、液压马达d（20）分别带动电机a（21）和电机b（22）发电，电机a（21）和电机b（27）发出的交流电分别经整流电路a（22）、整流电路b（28）整流、DC/DC变换器a（23）、DC/DC变换器b（29）稳压后存储于蓄电池（24）中，整个过程中液压马达C（19）始终沿同一个方向旋转，达到“滤波整流”的效果。