CN210733738U - 一种轮毂电机驱动汽车用馈能式液压悬架 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种轮毂电机驱动汽车用馈能式液压悬架，包括液压缸、液压整流桥、液压马达和发电机，液压缸内部中空，其内中部设有活塞，且活塞将液压缸内部分隔为相互独立的上腔室和下腔室，下腔室内设有竖向分布的活塞杆，活塞杆的上端与活塞连接固定，其下端延伸至液压缸的下方并于液压缸滑动连接，液压缸固定安装在车身上，活塞杆的下端与车桥连接固定，上腔室和下腔室均通过液压整流桥与液压马达连通，液压马达与发电机传动连接，液压整流桥用于将上腔室和下腔室流出的液压油转换成单向液流。本申请所述液压悬架将汽车簧载质量和非簧载质量产生相对运动转换为液压马达的旋转运动，实现了电动汽车在振动能量的回收，减少能耗。

Description

一种轮毂电机驱动汽车用馈能式液压悬架

技术领域

本实用新型涉及电动汽车车辆悬架技术领域，特别涉及一种轮毂电机驱动汽车用馈能式液压悬架。

背景技术

汽车在道路上行驶时，由于地面不平以及发动机等振源激励会导致簧载质量和非簧载质量之间产生相对运动，减振器腔内的油液便反复地从一个腔经过不同的孔隙流入另一个腔内。此时孔壁与油液间的摩擦和油液分子间的内摩擦对震动形成阻尼力，使汽车振动能量转化为油液热能，再由减振器吸收散发到大气中。

轮毂电机汽车是新能源汽车的发展方向之一，电动汽车引入的轮毂电机增加了汽车的非簧载质量，影响了汽车的平顺性和操作稳定性，需要主动悬架系统来满足平顺性和操作稳定性的要求，而主动悬架系统能量消耗较为严重，导致电动汽车能耗升高，若汽车能将主动悬架系统消耗的能量加以回收，可有效地降低电动汽车的能耗。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种轮毂电机驱动汽车用馈能式液压悬架，旨在将电动汽车在行驶过程中产生的振动能量加以回收，从而降低车辆的能耗，并减小车辆的簧上质量垂直加速度和轮胎动载荷，有效衰减簧上质量的振动，提高了车辆的平顺性和乘坐舒适性，采用的技术方案为：

一种轮毂电机驱动汽车用馈能式液压悬架，包括液压缸、液压整流桥、液压马达和发电机，所述液压缸内部中空，其内中部设有活塞，且所述活塞将所述液压缸内部分隔为相互独立的上腔室和下腔室，所述上腔室和下腔室内分别装有液压油，所述下腔室内设有竖向分布的活塞杆，所述活塞杆的上端与所述活塞连接固定，其下端延伸至所述液压缸的下方并于所述液压缸滑动连接，所述液压缸固定安装在车身上，所述活塞杆的下端与车桥连接固定，所述上腔室和下腔室分别通过所述液压整流桥与所述液压马达连通，所述液压马达与所述发电机的转子传动连接，所述液压整流桥用于将所述上腔室和下腔室流出的液压油转换成单向液流，并驱动所述液压马达带动所述发电机转子转动并发电。

优选地，所述液压缸通过C形臂安装在所述车身上，所述C形臂水平设置，其上下两端分别与车身连接固定，且所述C形臂下端设有通孔，所述液压缸竖向设置在所述C形臂的两端之间，且其上下两端分别与所述C形臂的上下两端连接固定，所述液压缸的活塞杆穿过所述通孔。

优选地，所述液压整流桥包括第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀和第四单向阀，所述液压缸在靠近所述活塞的上方设有与所述上腔室连通的上油孔，所述液压缸上设有与所述下腔室连通的下油孔，所述上油孔与第一三通其中一个接口连通，所述第一三通余下的两个接口分别与所述第一单向阀的出口和所述第二单向阀的入口连通，所述下油孔与第二三通的其中一个接口连通，所述第二三通余下的两个接口分别与所述第三单向阀的出口和所述第四单向阀的入口连通，所述第二单向阀的出口和所述第四单向阀的出口分别与第三三通的两个接口连通，所述第三三通余下的一个接口与所述液压马达的进油口连通，所述第一单向阀的入口和所述第三单向阀的入口分别与第四三通的两个接口连通，所述第四三通余下的一个接口与所述液压马达的出油口连通。

优选地，所述第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀和第四单向阀均为管式单向阀。

优选地，所述第一单向阀、所述第二单向阀和所述第三单向阀为开启压力小于或等于0.03MPa。

优选地，所述第三三通和所述液压马达之间设有第一蓄能器，所述第四三通和所述液压马达之间设有第二蓄能器。

优选地，所述第一蓄能器和第二蓄能器均为气体加载式蓄能器。

电动汽车在行驶过程中，由于地面颠簸以及发动机等振动激励导致电动汽车簧载质量和非簧载质量产生相对运动，所述馈能式液压悬架将上述相对运动通过所述活塞的直线运动转换为液压马达的旋转运动，并带动发电机发电，实现了电动汽车在振动过程中振动能量的回收，减少了所述电动汽车的能耗；

所述电动汽车簧载质量和非簧载质量产生相对运动导致活塞上下运动，所述液压整流桥将活塞上下运动产生的不同流动方向的液压整流为单一流动方向的液压流，所述活塞的直线运动产生的液压流对所述液压马达连续做功，从而避免发电机转子在活塞杆在上下交替移动的过程中正反交替旋转，有利于提高所述发电机的发电效率。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述馈能式液压悬架系统的结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

以下结合附图1对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参照图1，提出本实用新型的的一实施例，本实施例所述馈能式液压悬架包括液压缸1、液压整流桥2、液压马达3和发电机4，所述液压缸1内部中空，其内中部设有活塞11，且所述活塞11将所述液压缸1内部分隔为相互独立的上腔室和下腔室，所述上腔室和下腔室内分别装有液压油，所述下腔室内设有竖向分布的活塞杆12，所述活塞杆12的上端与所述活塞11连接固定，其下端延伸至所述液压缸1的下方并于所述液压缸1滑动连接，所述液压缸1固定安装在车身上，所述活塞杆12的下端与车桥连接固定，所述上腔室和下腔室均通过所述液压整流桥2与所述液压马达3连通，所述液压马达3与所述发电机4的转子传动连接，所述液压整流桥2用于将所述上腔室和下腔室流出的液压油转换成单向液流，并驱动所述液压马达3带动所述发电机4转子转动并发电。

车身和车桥即簧载质量和非簧载质量在地面不平以及发动机激振的情况下发生相对运动，以使液压缸1和所述活塞杆12在垂直方向上产生相对运动，所述活塞杆12带动所述活塞11在液压缸1内上下往复移动，所述上腔室和下腔室内的液压油在活塞11的作用下流动至液压马达3，并对所述液压马达3做功，以使所述液压马达3驱动所述发电机4的转子转动，并将发电机4产生的电压用来为电动汽车的蓄电池充电，有利于减少对电动汽车动力电池的消耗，延长电动汽车的续驶里程，减小车辆的簧上质量垂直加速度和轮胎动载荷，有效衰减簧上质量的振动，改善了车辆的平顺性和乘坐舒适性；另一方面，可通过通过控制所述发电机4负载实现对悬架减振器阻尼的主动、半主动控制，能获得最佳的整车行驶平顺性。

在选择发电机4时，需要确定液压马达3的驱动轴最常出现的转速区间，并根据该转速区间选择发电机4，以保证发电机4的发电效率。

其中，本申请中的发电机4采用直流无刷式发电机4，具有响应快速的特点，且直流无刷式发电机4体积小、重量轻、效率高。

为提高所述馈能式液压悬架的馈能效果，要求直流无刷式发电机4的转子惯量低、铜损小；为保证所述馈能式液压悬架的减振效果，要求电机调速范围大。

所述液压马达3通过联轴器与所述的转子传动连接，在选择联轴器时，需要考虑所需传递的扭矩大小、联轴器的工作转速的高低、引起的离心力大小以及两轴相对位移的大小和方向，具体选择标准参考JB/T 9147-1999。本实施例中采用膜片联轴器。

所述液压马达3采用齿轮液压马达3，体积小，效率高。

优选地，所述液压缸1通过C形臂安装在所述车身上，所述C形臂水平设置，其上下两端分别与车身连接固定，且所述C形臂下端设有通孔，所述液压缸1竖向设置在所述C形臂的两端之间，且其上下两端分别与所述C形臂的上下两端连接固定，所述液压缸1的活塞杆12穿过所述通孔。

所述液压气缸通过所述C形臂固定安装在车身上，所述C形臂保证所述液压缸1处于竖直状态，从而保证所述活塞杆12在所述液压缸1内上下往复移动。

轮毂电机100安装在车轮101内，并位于所述车轮轮毂内的一侧，所述轮毂电机采用外转子盘式电机，其定子安装在所述车轮轮毂中部。所述C形臂伸入安装有所述轮毂电机的车轮内，并位于所述轮毂电机的一侧，所述活塞杆12与所述轮毂电机的中心轴连接固定，且所述液压缸1不随所述轮毂转动，并充分利用安装有轮毂电机车轮内的空间。

优选地，所述液压整流桥2包括第一单向阀21、第二单向阀22、第三单向阀23和第四单向阀24，所述液压缸1在靠近所述活塞11的上方设有与所述上腔室连通的上油孔，所述液压缸1上设有与所述下腔室连通的下油孔，所述上油孔与第一三通25其中一个接口连通，所述第一三通25余下的两个接口分别与所述第一单向阀21的出口和所述第二单向阀22的入口连通，所述下油孔与第二三通26的其中一个接口连通，所述第二三通26余下的两个接口分别与所述第三单向阀23的出口和所述第四单向阀24的入口连通，所述第二单向阀22的出口和所述第四单向阀24的出口分别与第三三通27的两个接口连通，所述第三三通27余下的一个接口与所述液压马达3的进油口连通，所述第一单向阀21的入口和所述第三单向阀23的入口分别与第四三通28的两个接口连通，所述第四三通28余下的一个接口与所述液压马达3的出油口连通。

所述活塞11向上移动时，所述下腔室内产生负压，所述上腔室内的液压油通过所述上油孔流出，所述上腔室内流出的油通过所述第一三通25、第二单向阀22和所述第三三通27后流向所述液压马达3的进油口并驱动所述液压马达3转动，所述液压马达3驱动所述发电机4的转子转动并发电，旋转发电机4工作时产生的反作用力时所述液压马达3对液压油产生阻尼作用，所述第三单向阀23的出口为负压，所述第三单向阀23开启，流过所述液压马达3的液压油经过所述第四三通28、第三单向阀23和所述第二三通26流入所述下腔室内，虽然第一单向阀21受流过所述液压马达3后的液压油的影响，但所述第一单向阀21的出口为正压，所述第一单向阀21关闭状态；

所述活塞11向下移动时，所述下腔室内产生正压，所述下腔室内的液压油通过所述第二三通26、第四单向阀24和所述第三三通27后流向所述液压马达3的进油口，所述上腔室内为负压，所述第一单向阀21开启，所述第三单向阀23关闭，流过所述液压马达3的液压油通过所述第四三通28、第一单向阀21和第一三通25后流入所述上腔室内。

所述第一单向阀21、第二单向阀22、第三单向阀23和第四单向阀24组成的液压整流桥2将所述活塞11的上下往复运动转化为单向液压流，以使液压流连续对所述液压马达3做功，从而液压油均通过液压马达3进油口流入，实现所述发电机4转子的单向旋转，避免发电机4转子随着活塞杆12的上下往复运动旋转方向正反交替切换的问题，避免了旋转发电机4的反转，改善了发电机4的工作效率。

优选地，所述第一单向阀21、第二单向阀22、第三单向阀23和第四单向阀24均为管式单向阀。

管式单向阀结构简单，成本低廉、阻流损失较小、无泄漏、无冲击、动态反应灵敏。

优选地，所述第一单向阀21、所述第二单向阀22和所述第三单向阀23为开启压力小于或等于0.03MPa。

所述第一单向阀21、所述第二单向阀22和所述第三单向阀23开启压力小于或等于0.03MPa时，有利于减少液压油在所述第一单向阀21、所述第二单向阀22和所述第三单向阀23的能量损失。

所述第四单向阀24应选择开启压力较大的管式单向阀，其开启压力的大小的选择取决于标准QC/T491-1999(2005)中活塞缸径及复原阻力等参数，从而保证所述液压缸1在汽车上使用时，复原阻力远大于压缩阻力，提高汽车的舒适度。

优选地，所述第二三通26和所述液压马达3之间设有第一蓄能器5，所述第四三通28和所述液压马达3之间设有第二蓄能器6。

所述第一蓄能器5和所述第二蓄能器6用以分别稳定其所在管路的油压，在所述上腔室和所述下腔室处于正压状态时，所述第一蓄能器5所在的管路油液压力升高，所述第一蓄能器5吸收油液稳压，避免因为地面不平度等因素出现峰值较高的激励，从而保证发电机4工作平顺；在所述上腔室和所述下腔室处于负压状态时，所述第二蓄能器6所在的管路油液压力降低，所述第二蓄能器6释放油液稳压，从而稳定回油压力和及时补充油液，防止活塞杆12筒内产生空程畸变的现象。

优选地，所述第一蓄能器5、所述第二蓄能器6均为气体加载式蓄能器。

所述气体加载式蓄能器反应灵敏。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本实用新型；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本实用新型的等效实施例；同时，凡依据本实用新型的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本实用新型的技术方案的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种轮毂电机驱动汽车用馈能式液压悬架，其特征在于，包括液压缸(1)、液压整流桥(2)、液压马达(3)和发电机(4)，所述液压缸(1)内部中空，其内中部设有活塞(11)，且所述活塞(11)将所述液压缸(1)内部分隔为相互独立的上腔室和下腔室，所述上腔室和下腔室内分别装有液压油，所述下腔室内设有竖向分布的活塞杆(12)，所述活塞杆(12)的上端与所述活塞(11)连接固定，其下端延伸至所述液压缸(1)的下方并于所述液压缸(1)滑动连接，所述液压缸(1)固定安装在车身上，所述活塞杆(12)的下端与车桥连接固定，所述上腔室和下腔室分别通过所述液压整流桥(2)与所述液压马达(3)连通，所述液压马达(3)与所述发电机(4)的转子传动连接，所述液压整流桥(2)用于将所述上腔室和下腔室流出的液压油转换成单向液流，并驱动所述液压马达(3)带动所述发电机(4)转子转动并发电。

2.根据权利要求1所述的轮毂电机驱动汽车用馈能式液压悬架，其特征在于，所述液压缸(1)通过C形臂安装在所述车身上，所述C形臂水平设置，其上下两端分别与车身连接固定，且所述C形臂下端设有通孔，所述液压缸(1)竖向设置在所述C形臂的两端之间，且其上下两端分别与所述C形臂的上下两端连接固定，所述液压缸(1)的活塞杆(12)穿过所述通孔。

3.根据权利要求1或2所述的轮毂电机驱动汽车用馈能式液压悬架，其特征在于，所述液压整流桥(2)包括第一单向阀(21)、第二单向阀(22)、第三单向阀(23)和第四单向阀(24)，所述液压缸(1)在靠近所述活塞(11)的上方设有与所述上腔室连通的上油孔，所述液压缸(1)上设有与所述下腔室连通的下油孔，所述上油孔与第一三通(25)其中一个接口连通，所述第一三通(25)余下的两个接口分别与所述第一单向阀(21)的出口和所述第二单向阀(22)的入口连通，所述下油孔与第二三通(26)的其中一个接口连通，所述第二三通(26)余下的两个接口分别与所述第三单向阀(23)的出口和所述第四单向阀(24)的入口连通，所述第二单向阀(22)的出口和所述第四单向阀(24)的出口分别与第三三通(27)的两个接口连通，所述第三三通(27)余下的一个接口与所述液压马达(3)的进油口连通，所述第一单向阀(21)的入口和所述第三单向阀(23)的入口分别与第四三通(28)的两个接口连通，所述第四三通(28)余下的一个接口与所述液压马达(3)的出油口连通。

4.根据权利要求3所述的轮毂电机驱动汽车用馈能式液压悬架，其特征在于，所述第一单向阀(21)、第二单向阀(22)、第三单向阀(23)和第四单向阀(24)均为管式单向阀。

5.根据权利要求4所述的轮毂电机驱动汽车用馈能式液压悬架，其特征在于，所述第一单向阀(21)、所述第二单向阀(22)和所述第三单向阀(23)为开启压力小于或等于0.03MPa。

6.根据权利要求3所述的轮毂电机驱动汽车用馈能式液压悬架，其特征在于，所述第三三通(27)和所述液压马达(3)之间设有第一蓄能器(5)，所述第四三通(28)和所述液压马达(3)之间设有第二蓄能器(6)。

7.根据权利要求6所述的轮毂电机驱动汽车用馈能式液压悬架，其特征在于，所述第一蓄能器(5)和第二蓄能器(6)均为气体加载式蓄能器。

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