CN105644295B - 一种主动液压互联式馈能悬架 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种主动液压互联式馈能悬架，左右悬架通过连接管路实现反向互联，互联管路上装有液压马达。被动模式下，系统中油液流动，液压马达通过齿轮传动机构将油液的动能转化为直线电机初级的机械能，直线电机初级在次级中来回运动切割磁感线，产生电流，电流通过馈能电路储存在车载电池中。另外，馈能控制模块的ECU通过位移传感器采集的数据可以对悬架作用力实现主动控制。通过两种工作模式的切换，既改善了车辆乘坐舒适性，又回收了部分振动能量，实现节能减排的功能。

Description

一种主动液压互联式馈能悬架
技术领域
本发明涉及一种主动液压互联式馈能悬架，属于车辆悬架技术领域。
背景技术
在重心较高的重型车上一般安有液压互联悬架，与传统独立式悬架相比不仅可以降低车辆的固有频率，还可以有效改善车辆的操纵稳定性。如采用液压反向互联式悬架的车辆，在转向时，侧倾角要小于其他车辆，从而提高行车安全性。
互联悬架虽然可以改善车辆性能，但油液在系统管道的传动过程中，油液与管壁之间存在摩擦，油液分子间存在内摩擦，管道方向、断面积的改变都会造成系统压力的损失。随着车速的提高，路面等级变差，互联悬架功耗占发动机输出功率比重也会不断增大。
中国专利CN201410555080公开提供了一种并联式液电馈能悬架系统；该发明可将由路面引起的振动能量部分转化为电能，且悬架系统中引入了液压整流桥，使得液压马达维持单向转动，从而提高了馈能的效率。但由于液压整流桥的引入，使得悬架系统的主动控制效果大大减弱，因为单向阀的止回作用使得其下游的油液很难对上游的流态产生影响，并且大量单向阀的引入也使得系统的压力损失进一步增大，设备安装和维护的成本也相应增加。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种主动液压互联式馈能悬架，该系统可以有效回收由路面激励产生的振动能量，并可以通过驱动电路对悬架实施主动控制。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
一种主动液压互联式馈能悬架，其特征在于，包括两个悬架系统，所述悬架系统包括第一双作用液压缸、第二双作用液压缸、弹簧、液压马达、齿轮、双齿齿轮齿条、上吊耳、直线电机固定板、直线电机、位移传感器、馈能控制模块，所述第一双作用液压缸、第二双作用液压缸分别与弹簧并联，并联后的上端与簧载质量铰接，下端与簧下质量铰接，所述第一双作用液压缸、第二双作用液压缸内均设置有活塞，所述活塞固定在活塞杆内，所述第一双作用液压缸、第二双作用液压缸分别设置在悬架系统的左右两侧，第一双作用液压缸的上腔与第二双作用液压缸的下腔、第一双作用液压缸的下腔与第二双作用液压缸的上腔分别通过一连接管路连通，所述两条连接管路上各安有一个液压马达，每个液压马达均通过传动轴与一个齿轮同轴连接，两个齿轮之间设有一双齿齿轮齿条，所述双齿齿轮齿条与两个齿轮啮合、且其上部与直线电机初级相连；所述直线电机外壳的上端固定于直线电机固定板下部，所述直线电机固定板上端与上吊耳连接；第一双作用液压缸、第二双作用液压缸的上部分别安装有位移传感器；
所述馈能控制模块包括ECU，以及分别与ECU相连的车载电源、馈能电路、驱动电路，所述馈能电路还与车载电源相连，所述直线电机通过电路与馈能控制模块的馈能电路相连，两个所述位移传感器与馈能控制模块的ECU相连，分别用于采集左右悬架上端点位移信息，并将采集到的位移信息输入到馈能控制模块的ECU中；所述ECU根据位移信息与预设阀值信息的比照，输出控制指令控制驱动电路和馈能电路的闭合和开断；所述馈能电路用于将直线电机产生的电能传输到车载电源中；所述驱动电路用于将车载电源中的电能传输到直线电机中，从而驱动直线电机产生主动控制力。
进一步地，所述双齿齿轮齿条与两个齿轮圆心的连线相垂直。
进一步地，所述直线电机外壳的下端安有防尘罩及缓冲块。
进一步地，所述齿轮、双齿齿轮齿条置于防尘罩的空腔内，且齿轮转动及齿条上下移动均不会与防尘罩发生接触。
进一步地，所述缓冲块中间设有圆形开孔，所述双齿齿轮齿条穿过缓冲块。
所述主动液压互联式馈能悬架具有主动减震、被动馈能两种模式；当车辆在平坦的路面上行驶时，馈能控制模块中ECU根据位移传感器采集到的位移信息与预设阀值信息进行对比，如果低于阀值且持续时间超过预设时长，则ECU导通馈能电路、断开驱动电路，此时主动液压互联式馈能悬架处于馈能模式，油液在连接管路中流动，流动的油液驱动位于连接管路上的液压马达转动，由于本新型悬架连接方式采用反向互联结构，同一悬架系统的两个液压马达的转速大小相等、方向相反，液压马达通过传动轴带动齿轮转动，两个齿轮与双齿齿轮齿条啮合，使得双齿齿轮齿条上下移动，带动直线电机初级在次级中来回运动切割磁感线，产生电流，电流通过馈能电路储存在车载电池中，从而实现活塞上下往复的机械能至电池中电能的转化。当车辆在较差路面上行驶时，馈能控制模块中ECU根据位移传感器采集到的位移信息与预设阀值信息进行对比，如果高于阀值或低于阀值的持续时间短于预设时长，则ECU导通驱动电路，断开馈能电路，此时主动液压互联式馈能悬架处于主动模式，同时ECU根据采集信息按照设计的控制逻辑计算出悬架所需的控制力，并输出相应的控制指令调节直线电机的运动状态，直线电机带动左右液压马达同步转动，从而改变系统的阻尼力，实现缓冲和衰减车身振动的主动控制。
本发明与现有技术相比具有以下的主要优点：
其一，结构简单紧凑，馈能效率高。
所述新型悬架具有主动减震、被动馈能两种模式。被动模式下，左右悬架共用一台直线电机馈能，可以有效降低生产成本。同时，所述新型悬架避免了整流装置的引入，一定程度上减少了系统中油液的局部损失，从而提高馈能效率。
其二，方便实现对悬架的主动控制。
主动模式下，位移传感器实时将采集到的位移信息传递给ECU，由ECU根据采集信息按照设计的控制逻辑计算出悬架所需的控制力，并输出相应的控制指令调节直线电机的运动状态，直线电机带动左右液压马达同步转动，从而改变系统的阻尼力，实现缓冲和衰减车身振动的主动控制。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为馈能控制模块示意图。
图中：1-簧载质量；2-上吊耳；3-直线电机固定板；4-直线电机；5-直线电机次级；6-缓冲块；7-位移传感器；8-活塞杆；9-活塞；10-第一双作用液压缸；11-齿轮；12-液压马达；13-双齿齿轮齿条；14-防尘罩；15-连接管路；16-轮胎等效弹簧；17-簧下质量；18-弹簧；19-第二双作用液压缸；20-馈能控制模块；21-直线电机初级。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1所示，本发明所述的主动液压互联式馈能悬架，包括前悬和后悬，所述前悬和后悬的结构相同，现以后悬的结构为例来说明主动液压互联式馈能悬架的结构。后悬包括上吊耳2、直线电机固定板3、直线电机4、缓冲块6、位移传感器7、活塞杆8、活塞9、第一双作用液压缸10、齿轮11、液压马达12、双齿齿轮齿条13、防尘罩14、连接管路15、弹簧18、第二双作用液压缸19、馈能控制模块20。
第一双作用液压缸10内设置有活塞9；所述活塞9固定在活塞杆8内。两个双作用液压缸，即第一双作用液压缸10、第二双作用液压缸19，分别设置在悬架系统的左右两侧，活塞杆8与弹簧18并联，并联后的上端与簧载质量1铰接，下端与簧下质量17铰接。第一双作用液压缸10、第二双作用液压缸19上下腔通过两条连接管路15进行反向互联，即第一双作用液压缸10的上腔与第二双作用液压缸19的下腔、第一双作用液压缸10的下腔与第二双作用液压缸19的上腔分别通过一连接管路15连通。所述两条连接管路15上各安有一个液压马达11，每个液压马达12均通过传动轴与一个齿轮11同轴连接。两个齿轮11之间设有一双齿齿轮齿条13，所述双齿齿轮齿条13与两个齿轮11圆心的连线相垂直。所述双齿齿轮齿条13与两个齿轮11啮合、且其上部与直线电机初级21相连；所述直线电机4外壳的上端固定于直线电机固定板3下部，所述直线电机固定板3上端与上吊耳2连接。上吊耳2的上端与簧载质量1铰接，第一双作用液压缸10、第二双作用液压缸19的上部分别安装有位移传感器7。所述馈能控制模块20包括ECU，以及分别与ECU相连的车载电源、馈能电路、驱动电路，所述馈能电路还与车载电源相连，所述直线电机4通过电路与馈能控制模块20的馈能电路相连，两个所述位移传感器7与馈能控制模块20的ECU相连，分别用于采集左右悬架上端点位移信息，并将采集到的位移信息输入到馈能控制模块的ECU中；所述ECU根据位移信息与预设阀值信息的比照，输出控制指令控制驱动电路和馈能电路的闭合和开断；所述馈能电路用于将直线电机4产生的电能传输到车载电源中；所述驱动电路用于将车载电源中的电能传输到直线电机4中，从而驱动直线电机4产生主动控制力。
所述直线电机4外壳的下端安有防尘罩14及缓冲块6。所述齿轮11、双齿齿轮齿条13置于防尘罩14的空腔内，齿轮11转动及齿条13上下移动均不会与防尘罩14发生接触。所述缓冲块6中间设有圆形开孔，所述双齿齿轮齿条13穿过缓冲块6。
下面结合附图对本发明具体实施过程作进一步说明。
本发明提供的主动液压互联式馈能悬架，其工作过程是：车辆在行驶时，第一双作用液压缸10、第二双作用液压缸19内的活塞杆8随路面激励上下移动，由于第一双作用液压缸10、第二双作用液压缸19采用反向互联结构，左右活塞杆8的运动保持同步，假设左右活塞杆8同时向下运动，第一双作用液压缸10、第二双作用液压缸19下腔内油液均处于高压状态，第一双作用液压缸10下腔的油液通过连接管路15进入第二双作用液压缸19上腔，同时第二双作用液压缸19下腔的油液通过连接管路15进入第一双作用液压缸10上腔，通过油液的交互，使左右轮原本独立的运动产生相互干涉，有效减小了左右悬架的动行程差，从而提高防侧倾性能。
当车辆在较好路面上行驶时，采用被动馈能模式。馈能控制模块中，馈能电路导通，驱动电路断开。油液在系统中的流动，从而驱动液压马达转动，由于本新型悬架连接方式采用反向互联结构，左右液压马达12转速大小相等，方向相反，液压马达12通过传动轴带动齿轮11转动，左右齿轮11与双齿齿轮齿条13啮合，使得双齿齿轮齿条13上下移动，直线电机初级16与双齿齿轮齿条12相连，直线电机初级21在直线电机次级5中来回运动切割磁感线，产生电流，电流通过馈能电路储存在车载电池中，从而实现活塞9上下往复的机械能至电池中电能的转化。
当车辆在较差路面上行驶时，采用主动模式。馈能控制模块20中，馈能电路断开，驱动电路导通，位移传感器实时将采集到的位移信息传递给ECU，由ECU根据采集信息按照设计的控制逻辑计算出悬架所需的控制力，并输出相应的控制指令调节直线电机4的运动状态，直线电机4带动左右液压马达12同步转动，从而改变系统的阻尼力，实现缓冲和衰减车身振动的主动控制。
本发明专利在反向互联悬架的基础上引入了直线电机和液压马达，使得悬架具备了被动馈能和主动控制两种工作模式，通过两种工作模式的切换，既改善了车辆乘坐舒适性，同时回收了部分振动能量，实现节能减排的功能。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种主动液压互联式馈能悬架，其特征在于，包括两个悬架系统，所述悬架系统包括第一双作用液压缸(10)、第二双作用液压缸(19)、液压马达(12)、齿轮(11)、双齿齿轮(11)齿条、上吊耳(2)、直线电机固定板(3)、直线电机(4)、位移传感器(7)、馈能控制模块(20)，所述上吊耳(2)上端与簧载质量(1)铰接，所述第一双作用液压缸(10)、第二双作用液压缸(19)分别与弹簧(18)并联，并联后的上端与簧载质量(1)铰接，下端与簧下质量(17)铰接，所述第一双作用液压缸(10)、第二双作用液压缸(19)内均设置有活塞(9)；所述活塞(9)固定在活塞杆(8)内所述第一双作用液压缸(10)、第二双作用液压缸(19)分别设置在悬架系统的左右两侧，第一双作用液压缸(10)的上腔与第二双作用液压缸(19)的下腔、第一双作用液压缸(10)的下腔与第二双作用液压缸(19)的上腔分别通过一连接管路(15)连通，所述两条连接管路(15)上各安有一个液压马达(12)，每个液压马达(12)均通过传动轴与一个齿轮(11)同轴连接，两个齿轮(11)之间设有一双齿齿轮(11)齿条，所述双齿齿轮(11)齿条与两个齿轮(11)啮合、且其上部与直线电机初级(21)相连；所述直线电机(4)外壳的上端固定于直线电机固定板(3)下部，所述直线电机固定板(3)上端与上吊耳(2)连接；第一双作用液压缸(10)、第二双作用液压缸(19)的上部分别安装有位移传感器(7)；
所述馈能控制模块(20)包括ECU，以及分别与ECU相连的车载电源、馈能电路、驱动电路，所述馈能电路还与车载电源相连，所述直线电机(4)通过电路与馈能控制模块(20)的馈能电路相连，两个所述位移传感器(7)与馈能控制模块(20)的ECU相连，分别用于采集左右悬架上端点位移信息，并将采集到的位移信息输入到馈能控制模块(20)的ECU中；所述ECU根据位移信息与预设阀值信息的比照，输出控制指令控制驱动电路和馈能电路的闭合和开断；所述馈能电路用于将直线电机(4)产生的电能传输到车载电源中；所述驱动电路用于将车载电源中的电能传输到直线电机(4)中，从而驱动直线电机(4)产生主动控制力。
2.如权利要求1所述的主动液压互联式馈能悬架，其特征在于：所述双齿齿轮(11)齿条与两个齿轮(11)圆心的连线相垂直。
3.如权利要求1所述的主动液压互联式馈能悬架，其特征在于：所述直线电机(4)外壳的下端安有防尘罩(14)及缓冲块(6)。
4.如权利要求3所述的主动液压互联式馈能悬架，其特征在于：所述齿轮(11)、双齿齿轮(11)齿条置于防尘罩(14)的空腔内，且齿轮(11)转动及齿条上下移动均不会与防尘罩(14)发生接触。
5.如权利要求4所述的主动液压互联式馈能悬架，其特征在于：所述缓冲块(6)中间设有圆形开孔，所述双齿齿轮(11)齿条穿过缓冲块(6)。
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