CN108180243A - 一种单涡轮回收能量的并串联r式汽车减振器与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单涡轮回收能量的并串联R式汽车减振器与方法；在其上油仓和下油仓输油口之间的管路上，串联有并联的毛细管调阻段、串联的毛细管调频段、单涡轮能量回收段。单涡轮能量回收段包括：单向阀V6、单向阀V3、单向阀V4、单向阀V5、涡轮T和发电机G。当液压油由上油仓的A油口依次流经调阻段、调频段、单向阀V3、涡轮T、单向阀V4进入下油仓时；液压油推动涡轮T，涡轮T驱动发电机G发电；实现伸张行程的振荡耗能回收。相应地，减振器也可以实现压缩行程的振荡耗能回收。本发明解决了振荡耗能无法回收的问题。同时还可以降低液压油的运行温度、提高减振器的使用寿命。

Description

一种单涡轮回收能量的并串联R式汽车减振器与方法
技术领域
本发明涉及液压式汽车减振器领域，尤其涉及一种单涡轮回收能量的并串联R式汽车减振器与方法。
背景技术
汽车的减振方式主要有液压式、气压式、电磁式。液压式是目前用得最广泛的汽车减振方式。液压式减振器中的液压油在振荡过程中需要产生阻尼，而产生阻尼的过程是一个需要消耗能量的过程。我们将该振荡过程消耗掉的能量称为振荡耗能。目前，液压式减振器的振荡耗能是浪费掉的能量，其原因是液压减振器中没有振荡耗能回收装置。
如图1所示，这是一个矩阵并串联毛细管可变系统固有频率的减振器。它包括车架、弹簧、缸体、上油仓、活塞、下油仓、车轴、调阻段、调频段。
调阻段由并联的4路毛细管、电磁阀组成。这4路毛细管都盘成了M型。这4路毛细管分别是毛细管R8、R4、R2、R1；它们的长度相等且分别串联电磁阀VR8、VR4、VR2、VR1。这4路毛细管的面积之比是8:4:2:1；即它们的面积是按照8421的二进制编码规则来排列的。调节电磁阀VR8、VR4、VR2、VR1的组态SRn即可调节阻尼。
调频段由串联的4路毛细管、电磁阀组成。这4路毛细管都盘成了M型。这4路毛细管分别是毛细管m8、m4、m2、m1；它们的截面积相等且分别并联电磁阀Vm8、Vm4、Vm2、Vm1。这4路毛细管的长度之比是8:4:2:1；即它们的长度是按照8421的二进制编码规则来排列的。这四路毛细管的直径dm大于调阻段的最大毛细管直径dR8一倍以上。调节电磁阀Vm8、Vm4、Vm2、Vm1的组态Smn即可调节系统固有频率。
在如图1所示的液压式减振器中，因为没有振荡耗能回收装置，所以存在着振荡耗能无法回收的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种单涡轮回收能量的并串联R式汽车减振器与方法，解决振荡耗能无法回收的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种单涡轮回收能量的并串联R式汽车减振器，包括车架1、车轴7和液压缸3；所述液压缸3的上端通过其活塞杆连接车架1，液压缸3的下端缸体连接车轴7；液压缸3内的活塞5将液压缸3分为上油仓4和下油仓6；其所述上油仓4和下油仓6输油口之间的管路上，自上而下依次连接有调阻段、调频段、单涡轮能量回收段；即，调阻段的D油口连接上油仓4的A油口，调阻段的C油口连接调频段的I油口，调频段的J油口与下油仓6的B油口之间的油路上设置单涡轮能量回收段；
所述单涡轮能量回收段包括：单向阀V6、单向阀V3、单向阀V4、单向阀V5、涡轮T和发电机G；
所述涡轮T的进口通过O三通管分别连通单向阀V3的出口和单向阀V5的出口；
所述涡轮T的出口通过P三通管分别连通单向阀V6的进口和单向阀V4的进口；
所述单向阀V3的进口和单向阀V6的出口通过M三通管连通调频段的J油口；
所述单向阀V4的出口和单向阀V5的进口通过N三通管连通下油仓6的B油口；
涡轮T的传动轴与发电机的转子连接。
所述调阻段包括并联的四路毛细管；这四路毛细管均串联有电磁阀；
所述调频段包括串联的四路毛细管；这四路毛细管均并联有电磁阀。
所述调频段的两个接口端分别为I油口、J油口。
所述调频段的四路毛细管截面积相等。
所述调频段的四路毛细管的长度之比是8:4:2:1；即它们的长度是按照8421的二进制编码规则来排列的。
所述调频段的四路毛细管中，毛细管的直径dm比调阻段的最大毛细管R8的直径dR8大一倍以上。
所述调阻段和调频段中的毛细管，均盘成“M”形状、“S”形状或者螺旋形状。
所述调阻段和调频段中的电磁阀还与控制系统连接；控制系统用于控制各电磁阀的通断。
车架1与车轴7之间设有弹簧2。
本发明单涡轮回收能量的并串联R式汽车减振器的能量回收方法如下：
伸张行程的振荡耗能回收步骤：
液压油由上油仓4的A油口依次流经调阻段、调频段、单向阀V3、涡轮T、单向阀V4进入下油仓6；
所述液压油在流经涡轮T的同时，涡轮T驱动发电机G的转子运转发电；实现伸张行程的振荡耗能回收；
压缩行程的振荡耗能回收步骤：
液压油由下油仓6的B油口依次流经单向阀V5、涡轮T、单向阀V6、调频段、调阻段进入上油仓4；
所述液压油在流经涡轮T的同时，涡轮T驱动发电机G的转子运转发电；实现压缩行程的振荡耗能回收。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
本发明构思巧妙、造价低廉、技术手段简便易行。通过单向阀原理与涡轮的有机结合，推动发电机发电，解决了汽车减振器的振荡耗能无法回收的问题；同时，还可以降低液压油的运行温度、提高减振器的使用寿命。本发明对现代汽车减振技术的发展，具有积极、突出的有益效果。
附图说明
图1为现有矩阵并串联毛细管可变系统固有频率的减振器结构示意图。
图2为本发明结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例
如附图2所示。
调阻段包括的四路毛细管分别是R8、R4、R2、R1；它们长度相等且分别串联电磁阀VR8、VR4、VR2、VR1控制其工作。这四路毛细管的截面积之比是8:4:2:1；它们的长度均为LR。
调频段包括四路毛细管分别是m8、m4、m2、m1；它们截面积相等且分别并联电磁阀Vm8、Vm4、Vm2、Vm1控制其工作；这四路毛细管的长度之比是8:4:2:1。在本实施例中，这四路毛细管中最短毛细管m1的长度Lm1等于调阻段毛细管的长度LR的一半。这四路毛细管的直径dm等于4倍的调阻段最大毛细管R8的直径dR8。
单涡轮能量回收段包括单向阀V3、单向阀V4、单向阀V5、单向阀V6、涡轮T、发电机G。涡轮T的最大流量QTmax比减振器最大液压油流量QSmax大10％；即：QTmax＝1.1QSmax。
当车架和车轴之间产生相对运动时，活塞会相应的产生或上或下的移动；活塞向上移动行程为伸张行程，活塞向下移动的行程为压缩行程。此时液压缸3内的液压油会经过A油口、B油口之间的调阻段、调频段、单涡轮能量回收段，进而从上油仓4流向下油仓6，或者从下油仓6流向上油仓4。
由于缸体内液压油的粘性作用，当液压油流经调阻段时，调阻段中工作的毛细管会对液压油的流动产生阻尼，从而形成对活塞移动的阻尼；该阻尼的大小由控制系统通过电磁阀的组态SRn控制，进而实现调阻段的调阻；
当液压油流经调频段时，通过控制系统改变电磁阀的组态Smn，则可调节减振器的系统固有频率，进而实现调频段的调频；
当液压油经过单涡轮能量回收段时，根据液压油的流向，或者液压油从M三通管经过单向阀V3、涡轮T、单向阀V4流向下油仓6，同时涡轮T拖动发电机G发电，实现伸张行程的振荡耗能回收；或者液压油从下油仓6经过单向阀V5、涡轮T、单向阀V6流向M三通管，同时涡轮T拖动发电机G发电，实现压缩行程的振荡耗能回收；这样我们就解决了振荡耗能无法回收的问题。
现通过以下三点对本实施例作进一步说明。
1、关于单涡轮能量回收段的工作原理
当液压油需要从M三通管流向N三通管时，活塞向上移动，此行程为伸张行程，因为单向阀V5、V6的截止作用，液压油只能够从M三通管经过单向阀V3、涡轮T、单向阀V4流向下油仓6；同时液压油推动涡轮T的叶轮转动，涡轮T拖动发电机G发电，实现伸张行程的振荡耗能回收。
当液压油需要从N三通管流向M三通管时，活塞向下移动，此行程为压缩行程，因为单向阀V3、V4的截止作用，液压油只能够从N三通管经过单向阀V5、涡轮T、单向阀V6流向M三通管；同时液压油推动涡轮T的叶轮转动，涡轮T拖动发电机G发电，实现压缩行程的振荡耗能回收。
2、关于调阻段、调频段、单涡轮能量回收段的连接顺序
调阻段、调频段、单涡轮能量回收段的连接顺序除了按照如图2的顺序连接外，还可以按照调频段、单涡轮能量回收段、调阻段连接，当然，也可以按照单涡轮能量回收段、调阻段、调频段等顺序连接。
3、关于“单涡轮回收能量的并串联R式汽车减振器”的名称
在“单涡轮回收能量的并串联R式汽车减振器”的名称中，其“并串联”中第一个“并”表示调阻段用并联式毛细管调节、第二个“串”表示调频段用串联式毛细管调节。其“R式”表示的意义如下：
在毛细管的调阻段，用毛细管R8、R4、R2、R1及其对应的电磁阀在控制系统的控制下对减振器的阻力(Resistance)进行调节的方式。其特点是：在液压缸缸体以外，依据毛细管的阻力(Resistance)特性，将并联(或者串联)的多路(可以是四路也可以是非四路)毛细管依据特定的参数(比如：面积、或者长度、或者某个工况下液压油的流动阻力等)按照一定的规则(比如：8421等比的二进制编码规则、或者其它等比或者非等比规则)排列，通过控制系统对相应毛细管的电磁阀进行控制从而达到调节阻尼的目的。以上这些就是在调阻段的“R式”的意义。
在调频段，因为我们利用毛细管调节频率的结构与方式与上述毛细管调节阻尼的结构与方式有很多相似之处，所以我们将利用毛细管及电磁阀达到调节减振器系统固有频率的方式也称为“R式”。在调频段，“R式”的意义具体解释如下：
在毛细管的调频段，用毛细管m8、m4、m2、m1及其对应的电磁阀在控制系统的控制下对减振器系统固有频率进行调节的方式。其特点是：在液压缸缸体以外，利用毛细管管径大时其阻力(Resistance)小的特性，依据毛细管的容量特性，将串联(或者并联)的多路(可以是四路也可以是非四路)毛细管依据特定的参数(比如：面积、或者长度、或容积等)按照一定的规则(比如：8421等比的二进制编码规则、或者其它等比或者非等比规则)排列，通过控制系统对相应毛细管的电磁阀进行控制从而达到通过调节参与振荡的液压油的质量进而达到调节减振器系统固有频率的目的。
当减振器只要具有上述两个“R式”意义中的任意一个意义时，我们就将之称为R式减振器或者R式汽车减振器。在R式减振器中，当既有毛细管调阻段也有毛细管调频段时，其调阻段、调频段毛细管的路数可以相等，也可以不等。R式减振器的毛细管除加工成“M”形状外还可以加工成螺旋形状、“S”形状等其他形状。这几种形状仅为具体所列的几种形状，在实际应用中还可罗列出很多形状，可根据具体要求灵活而定。
另外，在R式减振器中，其毛细管不一定要多么细，所谓细就是指液压油流过毛细管时会产生阻力；也就是说，我们所说的毛细管就是液压油流过时会产生阻力的油管或者油路。
如上所述，便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种单涡轮回收能量的并串联R式汽车减振器，包括车架(1)、车轴(7)和液压缸(3)；所述液压缸(3)的上端通过其活塞杆连接车架(1)，液压缸(3)的下端缸体连接车轴(7)；液压缸(3)内的活塞(5)将液压缸(3)分为上油仓(4)和下油仓(6)；其特征在于：所述上油仓(4)和下油仓(6)输油口之间的管路上，自上而下依次连接有调阻段、调频段、单涡轮能量回收段；即，调阻段的D油口连接上油仓(4)的A油口，调阻段的C油口连接调频段的I油口，调频段的J油口与下油仓(6)的B油口之间的油路上设置单涡轮能量回收段；
所述单涡轮能量回收段包括：单向阀V6、单向阀V3、单向阀V4、单向阀V5、涡轮T和发电机G；
所述涡轮T的进口通过O三通管分别连通单向阀V3的出口和单向阀V5的出口；
所述涡轮T的出口通过P三通管分别连通单向阀V6的进口和单向阀V4的进口；
所述单向阀V3的进口和单向阀V6的出口通过M三通管连通调频段的J油口；
所述单向阀V4的出口和单向阀V5的进口通过N三通管连通下油仓(6)的B油口；
涡轮T的传动轴与发电机的转子连接。
2.根据权利要求1所述单涡轮回收能量的并串联R式汽车减振器，其特征在于：
所述调阻段包括并联的四路毛细管，这四路毛细管均串联有电磁阀；
所述调频段包括串联的四路毛细管；这四路毛细管均并联有电磁阀。
3.根据权利要求2所述单涡轮回收能量的并串联R式汽车减振器，其特征在于：所述调频段的两个接口端分别为I油口、J油口。
4.根据权利要求2所述单涡轮回收能量的并串联R式汽车减振器，其特征在于：所述调频段的四路毛细管截面积相等。
5.根据权利要求2所述单涡轮回收能量的并串联R式汽车减振器，其特征在于：所述调频段的四路毛细管的长度之比是8:4:2:1；即它们的长度是按照8421的二进制编码规则来排列的。
6.根据权利要求5所述单涡轮回收能量的并串联R式汽车减振器，其特征在于：所述调频段的四路毛细管中，毛细管的直径dm比调阻段的最大毛细管R8的直径dR8大一倍以上。
7.根据权利要求1至6中任一项所述单涡轮回收能量的并串联R式汽车减振器，其特征在于：所述调阻段和调频段中的毛细管，均盘成“M”形状、“S”形状或者螺旋形状。
8.根据权利要求7所述单涡轮回收能量的并串联R式汽车减振器，其特征在于：所述调阻段和调频段中的电磁阀还与控制系统连接；控制系统用于控制各电磁阀的通断。
9.根据权利要求7所述单涡轮回收能量的并串联R式汽车减振器，其特征在于：车架(1)与车轴(7)之间设有弹簧(2)。
10.权利要求7所述单涡轮回收能量的并串联R式汽车减振器的能量回收方法，其特征在于包括如下步骤：
伸张行程的振荡耗能回收步骤：
液压油由上油仓(4)的A油口依次流经调阻段、调频段、单向阀V3、涡轮T、单向阀V4进入下油仓(6)；
所述液压油在流经涡轮T的同时，涡轮T驱动发电机G的转子运转发电；实现伸张行程的振荡耗能回收；
压缩行程的振荡耗能回收步骤：
液压油由下油仓(6)的B油口依次流经单向阀V5、涡轮T、单向阀V6、调频段、调阻段进入上油仓(4)；
所述液压油在流经涡轮T的同时，涡轮T驱动发电机G的转子运转发电；实现压缩行程的振荡耗能回收。
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