CN106103145B - 用于车辆的主动减振器系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆、尤其是机动车的主动减振器系统(1)，其包括减振器单元(2)，该减振器单元具有缸体(3)、在缸体(3)中被导向的活塞(4)和与活塞(4)连接的活塞杆(5)，所述活塞(4)将缸体(3)划分为第一室(6)和第二室(7)，并且减振器单元(2)构造用于设置在车辆的车身和车轮之间；泵(9)、优选液压泵，用于改变两个室(6、7)中的压力并且用于使活塞(4)移动；第一阀(11)和与第一阀(11)串联连接的第二阀(12)；第三阀(13)和与第三阀(13)串联连接的第四阀(14)；第一和第二阀(11、12)与第三和第四阀(13、14)并联连接；在第一阀(11)和第二阀(12)之间，导流的第一管路(15)通往第一室(6)；在第三阀(13)和第四阀(14)之间，导流的第二管路(16)通往第二室(7)；在第一阀(11)和第四阀(14)之间连接泵(9)的低压侧；在第二阀(12)和第三阀(13)之间连接泵(9)的压力侧；第一阀(11)、第二阀(12)、第三阀(13)和第四阀(14)可被切换，以便选择性地截止和释放流体流动；并且设有用于切换这四个阀(11、12、13、14)的控制单元(19)，从而在电动机式运行中和发电机式运行中泵(9)不仅在弹性缩入时而且在弹性伸出时在同一方向上转动。

Description

用于车辆的主动减振器系统
技术领域
本发明涉及一种用于车辆、尤其是机动车的主动减振器系统。
背景技术
用于车辆的减振器系统通常包括减振器单元，该减振器单元具有缸体和在缸体中被导向的活塞。缸体被填充液压油。附图6示出一种根据现有技术的用于回收减振器功率的布置结构。所示是一种减振器单元100，其上连接有四个止回阀101。这些止回阀101与泵102连接。在泵102上连接有用于产生电能的发电机103。通过这四个止回阀101实现：泵102和因此发电机103不仅在弹性缩入时而且在弹性伸出时仅具有一个转动方向。这具有下述优点：泵102和发电机103的旋转质量块不改变它们的转动方向并且因此基本上不限制系统动态。但这种结构方式不适用于活塞相对于缸体的主动调节并且因此不适用于主动减振，这是因为液压液始终通过相应的止回阀101回流至泵入口并且不能在减振器单元100中产生调节力。
图7示出根据现有技术的另一布置结构，其包括减振器单元100、泵105和电机104。泵105也可作为涡轮机运行。与此相应地，电机104不仅可用作电动机运行而且可用作发电机运行。借助根据图7的布置结构可实现活塞在缸体中的主动调节。但在此，电机104和泵105的旋转质量块改变它们的转动方向，因此限制了系统动态并且降低了回收效率。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种用于车辆的主动减振器系统，其在低成本制造和可靠运行的同时既能实现减振器单元的主动调节，也能实现效率最佳的回收。尤其是，主动减振器系统应能够在最大可能的回收能力下实现主动调节。应显著提高调节动态。
该任务通过如下特征来解决，即，用于车辆、尤其是机动车的主动减振器系统包括：减振器单元，该减振器单元具有缸体、在缸体中被导向的活塞和与活塞连接的活塞杆，所述活塞将缸体划分为第一室和第二室，并且减振器单元构造用于设置在车辆的车身和车轮之间；能被电机驱动的泵、优选液压泵，用于改变两个室中的压力并且用于使活塞移动，其中，电机能通过活塞的移动也作为发电机运行；四个阀和一个控制单元的布置系统，所述控制单元用于切换这四个阀，使得这四个阀截止或释放流体，其中，第一阀和与第一阀串联连接的第二阀与第三阀和与第三阀串联连接的第四阀并联连接，使得在第一阀和第二阀之间，导流的第一管路通往第一室，并且在第三阀和第四阀之间，导流的第二管路通往第二室；并且在第一阀和第四阀之间连接泵的一侧，在第二阀和第三阀之间连接泵的另一侧；其特征在于，第一阀、第二阀、第三阀和第四阀能被控制单元切换从而在所有运行情况下，亦即在电动机式运行和发电机式运行中，泵不仅在弹性缩入时而且在弹性伸出时在同一方向上转动。
因此，对于一种用于车辆、尤其是机动车的主动减振器系统，该任务得以解决。主动减振器系统包括减振器单元，该减振器单元具有缸体、在缸体中被导向的活塞和与活塞连接的活塞杆。所述活塞将缸体划分为第一室和第二室。在活塞中和/或在缸体底部中设有相应的减振器阀、尤其是节流阀。通过活塞在缸体中的移动使流体、尤其是液压油穿过减振器阀，从而实现减振。减振器单元设置在车辆的车身和车轮之间。
主动减振器系统还包括泵、优选液压泵，用以改变缸体的两个室中的压力并且因此用于使活塞移动。借助液压泵可相对于缸体调节活塞。该可调节性可独立于通过道路表面的激发。
因此涉及主动减振器系统，而非自适应减振器系统。此外，主动减振器系统包括第一阀和与第一阀串联连接的第二阀。此外，设有第三阀和与第三阀串联连接的第四阀。第一和第二阀与第三和第四阀并联设置。在第一阀和第二阀之间，导流的第一管路通往第一室。在第三阀和第四阀之间，导流的第二管路通往第二室。在第一阀和第四阀之间连接泵的低压侧。在第二阀和第三阀之间连接泵的压力侧。第一阀、第二阀、第三阀和第四阀可被切换，以便选择性地截止和释放流体流动。通过这四个阀的所述可切换性，泵可在所有运行情况下在同一方向上转动。因此，借助泵的一个转动方向不仅可调节减振器单元而且可回收能量。
有利地规定，第一阀和/或第二阀和/或第三阀和/或第四阀是可截止的止回阀。这些止回阀始终在它们的截止方向上截止。为此，通常在止回阀内设有阀体、如球，该阀体在截止方向上被流体压力压靠到阀座上。止回阀可被截止并且因此可被切换，使得在相应的切换操作下也逆着截止方向截止流体流动。通过将这四个阀构造为止回阀，可实现非常简单的结构方式，这是因为这些阀在未切换状态下在一个方向上截止并且为了也在相反方向上截止流体流动只须被切换。
主动减振器系统优选包括电机，该电机与泵作用连接。电机可作为电动机运行用以驱动泵。此外，该电机可作为发电机运行用以产生电能。泵在此作为涡轮机起作用。不仅泵而且电机在根据本发明的主动减振器系统中仅具有一个转动方向。
此外优选设有控制单元。该控制单元构造用于切换这四个阀。控制单元切换这四个阀，使得不仅在电动机式运行中而且在发电机式运行中泵和电机始终在同一方向上转动。
借助控制单元优选可分别成对地控制其中两个阀，从而第一阀和第三阀始终具有相同的切换位置并且第二阀和第四阀始终具有相同的切换位置。
在一优选的实施方式中，控制单元为了切换这四个阀而具有液压换向阀。该液压换向阀通过控制管路连接到这四个阀上。换向阀通过压力管路连接到泵的压力侧上。在一优选实施方式中，使用三位四通换向阀。代替使用换向阀，这四个阀也可通过四个单独的电磁式或机电式致动器来操作。
主动减振器系统优选在泵的压力侧和低压侧之间具有导流的直接连接。该导流的直接连接在绕开四个阀的情况下直接从泵的压力侧通往低压侧。有利的是，该直接连接可借助控制单元切换。在此尤其是规定，为了直接连接的可切换性而设置第一辅助阀。该第一辅助阀有利地是截止阀，该截止阀选择性地释放或截止所述直接连接。代替使用辅助阀，所述直接连接的可切换性也可集成到上面所描述的换向阀中。在此优选使用三位六通换向阀。
使用在压力侧和低压侧之间的该直接连接具有如下优点，泵可保持转速。流体流在此可至少部分地通过所述直接连接回流至低压侧。由此可灵敏且高动态地调节流体压力，因为泵无须从静止状态加速。在一特别优选的实施方式中，第一辅助阀或该第一辅助阀的集成到换向阀中的功能构造为比例阀，从而可相应持续调节流量。
作为替代方案，从泵的压力侧向泵的低压侧的回流也可通过第二和第一阀或第三和第四阀进行。为了该功能，将上面所描述的三位四通换向阀构造为比例阀。因此，通过相应调节该换向阀也可实现从压力侧向低压侧的回流。
有利的是，主动减振器系统包括连接在第一阀和第四阀之间的第一蓄压器。因此，第一蓄压器连接到泵的低压侧上。此外有利的是，设有连接在第二阀和第三阀之间的第二蓄压器。因此，第二蓄压器连接在泵的压力侧上。在第二蓄压器的入口上有利地设有用于控制第二蓄压器上的流入和流出的第二辅助阀。第二辅助阀尤其是具有第一切换位置和第二切换位置，在第一切换位置中，仅向第二蓄压器中的流体流动是可能的，在第二切换位置中，两个方向上的、有利地节流的流体流动是可以的。
主动减振器系统增设第一和第二蓄压器允许在主动模式下、即在电机的电动机式运行中暂时存储泵功率。由此可满足用于在大的减振器速度下用于调节大的减振器行程的负荷峰值。有利的是，第一和第二蓄压器大致一样大，从而体积可相应地在压力侧和低压侧之间移动。
此外有利的是，设有用于截止泵的压力侧的第三辅助阀。该第三辅助阀尤其是直接位于泵的压力侧上。第三辅助阀可截止泵出口。在减振器必须持续产生保持力的特定行驶情况下(如在长的转弯行驶时的摇摆支撑)，电机必须持续通电。这导致电机过热并且造成对车载电网的极大负荷。通过操作第三辅助阀并且因此通过截止泵的压力侧，可在这些情况下关停电机。在此，有利的是切换第二辅助阀，使得第二蓄压器尤其是通过节流阀接合到系统上并且作为支承弹簧起作用。在此，有利的节流阀在第二辅助阀中起衰减作用。
换向阀和/或第一辅助阀和/或第二辅助阀和/或第三辅助阀的操作有利地液压或电磁或机电地进行。
此外有利的是，设有另一蓄压器。所述另一蓄压器用于补偿在活塞杆弹性缩入时被挤出的体积。在双管减振器中，所述另一蓄压器可设置在双层缸体壁中。但所述另一蓄压器的功能也可集成到上述第一蓄压器中。
此外优选设有安全阀，该安全阀保护泵免于过高的压力冲击。
附图说明
本发明的其它细节、特征和优点由下述说明和附图给出。附图如下：
图1为根据第一种实施例的按照本发明的主动减振器系统；
图2为根据第二种实施例的按照本发明的主动减振器系统；
图3为根据第三种实施例的按照本发明的主动减振器系统；
图4为根据第四种实施例的按照本发明的主动减振器系统；
图5为根据第五种实施例的按照本发明的主动减振器系统；和
图6和7为根据现有技术的两种布置结构。
具体实施方式
下面参考图1至5说明用于机动车的主动减振器系统1的五种实施例。相同或功能相同的构件在所有实施例中设有相同附图标记。图1至5示意性简化示出主动减振器系统1。
根据图1，主动减振器系统1包括具有缸体3和在缸体3中被导向的活塞4的减振器单元2。活塞4与活塞杆5固定连接。活塞4将缸体3划分为第一室6和第二室7。活塞杆5延伸穿过第一室6。
减振器单元2在车辆中设置在车身和车轮之间，活塞杆5固定在车身侧。借助附图标记10表示活塞杆5在弹性伸出时的运动方向。减振作用优选通过泵9和电机8的所显示的连接和发电机式的运行来实现。
主动减振器系统1还包括泵9，该泵也可作为涡轮机运行。泵9与电机8作用连接。不仅电机8而且泵9仅在一个方向上运行。这在弹性缩入和弹性伸出时既适于电动机式运行也适于发电机运行。
此外，主动减振器系统1包括第一阀11、第二阀12、第三阀13和第四阀14。在所示实施例中，这四个阀11、12、13、14构造为可截止的止回阀。第一阀11和第二阀12串联连接。第三阀13和第四阀14也串联连接。第一和第二阀11、12并联于第三和第四阀13、14设置。在第一阀11和第二阀12之间分支出第一管路15。该第一管路通往第一室6。在第三阀13和第四阀14之间分支出第二管路16。该第二管路通往第二室7。
在第一阀11和第四阀14之间，低压管路17通往泵9的入口。在第二阀12和第三阀13之间，压力管路18通往泵9的压力侧。与切换状态无关，止回阀至少如下截止：第一阀11截止朝向第一室6方向的流体流动。第二阀12截止朝向泵9压力侧方向的流体流动。第三阀13截止朝向泵9压力侧方向的流体流动。第四阀14截止朝向第二室7方向的流体流动。
借助控制单元19可切换所述阀11、12、13、14，从而所述阀也在相反方向上截止流体流动。
在第一种实施例中，控制单元19包括换向阀20，该换向阀构造为三位四通换向阀。从该换向阀20起，第一控制管路21通往第一阀11和第三阀13，并且第二控制管路22通往第二阀12和第四阀14。所述阀11、12、13、14因此可经由控制管路21、22成对地切换。
三位四通换向阀20具有四个端口25、26、27、28。第一端口25和第二端口26与泵9的压力侧连接。通过换向阀20的三个切换位置a、b、c，第一端口25和第二端口26在不同位置中可被截止或可与第三端口27和第四端口28连接。在第三端口27和第四端口28上连接两个控制管路21、22。
在第二端口26和泵9的压力侧之间设有第一辅助止回阀23。该第一辅助止回阀23截止朝向换向阀20方向的流体流动。此外，第二端口26通过第二辅助止回阀24与泵9的低压侧连接。第二辅助止回阀24截止从低压侧朝向换向阀20方向的流体流动。
在换向阀20的切换位置b中，两个控制管路21、22是无压的，从而构造为止回阀的阀11、12、13、14仅在一个方向上截止。在该切换位置中，该功能相应于根据图6的传统系统。也就是说，泵9和作为发电机起作用的电机8可在一个转动方向上运行用以回收。
在切换位置a中，电机8以电动机方式运行。在此，第一控制导线21被加载压力，从而第一阀11和第三阀13截止两个方向上的流体流动。流体在此借助泵9被泵送通过第二阀12。因为第一阀11截止，所以流体不能回流到泵9，而是取而代之流入第一室6。从第二室7经由第四阀14向泵入口(低压侧)进行回流。减振器单元2在此主动地缩入。
在切换位置c中，第二控制导线22处于压力下。流向缸体3或流出缸体3的流体流与切换位置a相反，从而减振器单元2主动地伸出。
两个辅助止回阀23、24确保控制管路21、22根据需要“无压”地连接到泵9的低压侧22，以便释放阀11、12、13、14。
在根据图2的第二种实施例中，在泵9的压力侧和泵9的低压侧之间、即在泵出口和泵入口之间设有直接导流连接。在该直接连接中设有第一辅助阀29。借助该第一辅助阀29可选择性地截止或释放所述直接连接。在释放通过直接连接的流体流动时，泵9可保持转速。流体流可至少部分地通过第一辅助阀29回流至泵入口。由此能够灵敏且高动态地调节油压，因为泵9无须从静止状态加速。最佳地，第一辅助阀29构造为比例阀。
在根据图3的第三种实施例中，在泵出口和泵入口之间也存在直接导流连接。但在此，第一辅助阀29的功能集成到换向阀20中。为此，换向阀20构造为三位六通换向阀。尤其是所述换向阀是比例换向阀。为了换向阀20的这个构造，在换向阀20上附加地设有第五端口30和第六端口31。第五端口30与泵9的压力侧连接。第六端口31直接通往泵9的低压侧。在切换位置a和c中，在泵9的压力侧和低压侧之间直接连接。该直接连接在此尤其是可成比例地调节，从而可调节流量。
代替使用第一辅助阀29或将换向阀20构造为三位六通换向阀，也可将图1中所示的三位四通换向阀20构造为比例阀。在作为比例阀的这个构造中可以的是，能够实现从压力侧经由第一和第二阀11、12或第三和第四阀13、14向低压侧的直接回流。
根据图4的第四种实施例示出第一蓄压器32，该第一蓄压器连接到泵9的低压侧。第二蓄压器33连接到泵9的压力侧。在第二蓄压器33的入口上设有第二辅助阀35。在第二辅助阀35的第一切换位置中，一个止回阀截止从第二蓄压器33向压力管路18的流体流动。第二辅助阀35的第二切换位置能够实现在压力管路18和第二蓄压器33之间的流体流动。借助两个蓄压器32、33可暂时存储泵功率。这尤其是在负荷峰值时用于压力供应。
此外，图1至5示出另一蓄压器34。所述另一蓄压器34位于泵9的低压侧上。所述另一蓄压器34通常用于补偿在活塞杆5弹性缩入时被挤出的体积。
图5以第五种实施例示出第三辅助阀36，借助该第三辅助阀可截止泵入口。此外，在第二辅助阀35的第二切换位置中在此设有节流阀。在减振器单元2必须始终提供保持力的特定行驶情况下，可关闭电机8。同时，通过第三辅助阀36截止泵入口。通过第二辅助阀35中的节流阀，第二蓄压器33作为支承弹簧起作用，节流阀起衰减作用。第三辅助阀36也可用于其它实施例中。
附图标记列表
1 主动减振器系统
2 减振器单元
3 缸体
4 活塞
5 活塞杆
6 第一室
7 第二室
8 电机
9 泵
10 弹性伸出方向
11、12、13、14 阀(止回阀)
15 第一管路
16 第二管路
17 低压管路
18 压力管路
19 控制单元
20 换向阀
21 第一控制管路
22 第二控制管路
23 第一辅助止回阀
24 第二辅助止回阀
25 第一端口
26 第二端口
27 第三端口
28 第四端口
29 第一辅助阀
30 第五端口
31 第六端口
32 第一蓄压器
33 第二蓄压器
34 另一蓄压器
35 第二辅助阀
36 第三辅助阀
a、b、c 切换位置
100 根据现有技术的减振器单元
101 根据现有技术的止回阀
102 根据现有技术的泵
103 根据现有技术的发电机
104 根据现有技术的电机
105 根据现有技术的泵

Claims (13)

1.用于车辆的主动减振器系统(1)，包括：
减振器单元(2)，该减振器单元具有缸体(3)、在缸体(3)中被导向的活塞(4)和与活塞(4)连接的活塞杆(5)，所述活塞(4)将缸体(3)划分为第一室(6)和第二室(7)，并且减振器单元(2)构造用于设置在车辆的车身和车轮之间；
能被电机(8)驱动的泵(9)，用于改变两个室(6、7)中的压力并且用于使活塞(4)移动，其中，电机(8)能通过活塞(4)的移动也作为发电机运行；以及
四个阀(11、12、13、14)和一个控制单元(19)的布置系统，所述控制单元用于切换这四个阀，使得这四个阀截止或释放流体流，
其中，第一阀(11)和与第一阀(11)串联连接的第二阀(12)与第三阀(13)和与第三阀(13)串联连接的第四阀并联连接，使得在第一阀(11)和第二阀(12)之间，导流的第一管路(15)通往第一室(6)，并且在第三阀(13)和第四阀(14)之间，导流的第二管路(16)通往第二室(7)；
并且在第一阀(11)和第四阀(14)之间连接泵(9)的一侧，在第二阀(12)和第三阀(13)之间连接泵(9)的另一侧；
其特征在于，这四个阀能被控制单元(19)切换，使得在所有运行情况下，亦即在电动机式运行和发电机式运行中，泵(9)不仅在弹性缩入时而且在弹性伸出时在同一方向上转动。
2.根据权利要求1所述的主动减振器系统，其特征在于，在第一阀(11)和第四阀(14)之间连接泵(9)的低压侧，在第二阀(12)和第三阀(13)之间连接泵(9)的压力侧。
3.根据权利要求1或2所述的主动减振器系统，其特征在于，第一阀(11)和/或第二阀(12)和/或第三阀(13)和/或第四阀(14)是止回阀，它们能被选择性地截止和释放。
4.根据权利要求1或2所述的主动减振器系统，其特征在于，借助控制单元(19)能分别成对地控制两个阀，从而第一阀(11)和第三阀(13)始终具有相同的切换位置，并且第二阀(12)和第四阀(14)始终具有相同的切换位置。
5.根据权利要求2所述的主动减振器系统，其特征在于，所述控制单元(19)为了切换这四个阀(11、12、13、14)而具有换向阀(20)，该换向阀通过控制管路(21、22)连接到这四个阀(11、12、13、14)上并且通过压力管路连接到泵(9)的压力侧上。
6.根据权利要求2所述的主动减振器系统，其特征在于，在绕开这四个阀(11、12、13、14)的情况下，在泵(9)的压力侧和低压侧之间设有可借助控制单元(19)切换的导流的直接连接。
7.根据权利要求5所述的主动减振器系统，其特征在于，在绕开这四个阀(11、12、13、14)的情况下，在泵(9)的压力侧和低压侧之间设有可借助控制单元(19)切换的导流的直接连接。
8.根据权利要求7所述的主动减振器系统，其特征在于，所述直接连接的可切换性集成到换向阀(20)中，或者为所述直接连接的可切换性设有第一辅助阀(29)。
9.根据权利要求6所述的主动减振器系统，其特征在于，为所述直接连接的可切换性设有第一辅助阀(29)。
10.根据权利要求2所述的主动减振器系统，其特征在于，设有连接在第一阀(11)和第四阀(14)之间的第一蓄压器(32)和连接在第二阀(12)和第三阀(13)之间的第二蓄压器(33)。
11.根据权利要求10所述的主动减振器系统，其特征在于，设有用于控制第二蓄压器(33)上的流入和流出的第二辅助阀(35)和/或用于截止泵(9)的压力侧的第三辅助阀(36)。
12.根据权利要求1或2所述的主动减振器系统，其特征在于，所述车辆是机动车。
13.根据权利要求1或2所述的主动减振器系统，其特征在于，所述泵(9)是液压泵。
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