阻尼力可精確控制的饋能液壓減震器系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到液壓傳動(dòng)領(lǐng)域；主動(dòng)懸架及減震器阻尼力精確計(jì)算和控制；振動(dòng)能量回收和轉(zhuǎn)化。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車等機(jī)動(dòng)車輛在行駛過(guò)程中，由于道路的高低不平，加減速和轉(zhuǎn)彎都能引起車輛的震動(dòng)，從而給乘客和駕駛?cè)藛T以及貨物造成顛簸和沖擊，影響舒適性、平順性和穩(wěn)定性。為了消除振動(dòng)和沖擊，就需要用減震器來(lái)消耗振動(dòng)能量，從而使震動(dòng)快速停下來(lái)。
[0003]現(xiàn)有減震器主要是利用減震器在伸縮過(guò)程中，液壓油流過(guò)內(nèi)部阻尼孔來(lái)消耗振動(dòng)能量，這樣減震器在使用過(guò)程中把消耗的振動(dòng)能變?yōu)闊崮埽箿p震器和液壓油溫度升高，從而使液壓油的粘度降低，造成阻尼力大小不斷發(fā)生變化；另外，隨著使用時(shí)間延長(zhǎng)，阻尼孔孔徑會(huì)因磨損變大，阻尼力也會(huì)進(jìn)一步減少，影響減震效果。
[0004]現(xiàn)有主動(dòng)懸架，雖然可以調(diào)節(jié)減震器阻尼力大小，但它是通過(guò)改變阻尼孔大小來(lái)實(shí)現(xiàn)，而且不能準(zhǔn)確計(jì)算出阻尼力大小，只是根據(jù)工況來(lái)改變阻尼力大小，這樣調(diào)節(jié)準(zhǔn)確度較差，效果有限。
[0005]現(xiàn)有減震器消耗的振動(dòng)能量最終都轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮鼙幌牡簦瑳](méi)有有效的利用和回收，浪費(fèi)能源，本發(fā)明針對(duì)上述問(wèn)題和缺陷，發(fā)明了精確控制阻尼力大小的饋能液壓減震器，利用液壓傳動(dòng)、電控技術(shù)及傳感技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明公開(kāi)了一種阻尼力大小可精確控制的液壓減震器，可用于主動(dòng)懸架或半主動(dòng)懸架，通過(guò)控制單元來(lái)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)對(duì)懸架簧載質(zhì)量在車輛行駛中產(chǎn)生的震動(dòng)能量進(jìn)行回收和再利用。
[0007]本液壓減震系統(tǒng)包括:減震液壓缸(5)，控制液壓油進(jìn)出減震液壓缸(5)方向的四個(gè)單向閥(1、2、3、4)，液壓油箱(13)，液壓儲(chǔ)能器(6)，儲(chǔ)能器(9)，油壓傳感器(7)，電控順序閥(用步進(jìn)電機(jī)控制的先導(dǎo)性順序閥)，流量控制閥(12)，液壓馬達(dá)(10)，連接液壓油管及管接頭，控制單元(8)等。
[0008]現(xiàn)有減震器阻尼力大小雖然可以調(diào)節(jié)，但不能準(zhǔn)確計(jì)算出阻尼力大小，所以不能進(jìn)行精確控制，本發(fā)明可在任何工況下計(jì)算出減震器阻尼力的大小，并可通過(guò)控制單元加以控制調(diào)節(jié)阻尼力大小，使車輛在任何工況下都能達(dá)到最佳的減震效果，從而提高車輛舒適性和穩(wěn)定性。
[0009]本系統(tǒng)包括減震機(jī)構(gòu)，饋能回路，控制回路。
[0010]本液壓減震系統(tǒng)組成及連接關(guān)系:如圖所示，減震液壓缸(5)兩端各有一個(gè)油口，每個(gè)油口通過(guò)一個(gè)三通把油液分成兩路，每一液壓回路分別串聯(lián)一個(gè)單向閥，方向如圖所示，單向閥(2、4)這兩個(gè)油路連接液壓油箱(13)，單向閥(1、3)這兩個(gè)油路通過(guò)三通連在一起，然后通過(guò)液壓油管和管接頭分別連接液壓儲(chǔ)能器(6)、油壓傳感器(7)、電控順序閥(11)進(jìn)油口，電控順序閥(11)出油口通過(guò)液壓管和管接頭連接液壓儲(chǔ)能器(9 )和電控流量控制閥(12)進(jìn)油口，電控流量控制閥(12)出油口通過(guò)液壓管和管接頭連接液壓馬達(dá)(10)的進(jìn)油口，液壓馬達(dá)(10)出油口通過(guò)液壓管和管接頭與液壓油箱(13)相通。液壓馬達(dá)(10)輸出軸連接發(fā)電機(jī)構(gòu)或其他動(dòng)力機(jī)構(gòu)(14)。
[0011]減震原理:減震過(guò)程中，當(dāng)減震液壓缸(5)活塞下移時(shí)，活塞下腔的液壓油通過(guò)單向閥(1)流向液壓儲(chǔ)能器(6)、油壓傳感器(7)、電控順序閥(11)，這時(shí)，單向閥(2、3)關(guān)閉，下腔油壓不斷升高，當(dāng)液壓油壓力大于電控順序閥(11)調(diào)定壓力時(shí)，電控順序閥(11)開(kāi)啟，液壓油進(jìn)入饋能回路；液壓油壓力大小有電控順序閥控制和調(diào)節(jié)，減震液壓缸阻尼力大小等于活塞截面積乘以液壓油壓力，活塞截面積一定，液壓油壓力大小有油壓傳感器(7)測(cè)得并把測(cè)得的電信號(hào)傳給控制單元(8);減震液壓缸(5)上腔由于活塞下移，容積變大，產(chǎn)生負(fù)壓，在大氣壓力作用下，液壓油箱(13)中的液壓油通過(guò)單向閥(4)進(jìn)入減震液壓缸(5)上腔進(jìn)行補(bǔ)油。
[0012]當(dāng)減震液壓缸(5)活塞上移時(shí)，單向閥(3)開(kāi)啟，單向閥(4、1)關(guān)閉，減震液壓缸
(5)產(chǎn)生的阻尼力大小等于減震液壓缸(5)上腔有效截面積乘上液壓油壓力；當(dāng)液壓油壓力大于電控順序閥(11)調(diào)定壓力時(shí)，電控順序閥(11)開(kāi)啟，液壓油進(jìn)入饋能回路。減震液壓缸(5)下腔由于活塞上移容積變大，產(chǎn)生負(fù)壓，在大氣壓力作用下，液壓油箱(13)中的液壓油通過(guò)單向閥(2)進(jìn)入減震液壓缸(5)下腔進(jìn)行補(bǔ)油。
[0013]液壓儲(chǔ)能器(6)的作用是穩(wěn)定液壓油壓力，確保在電控順序閥開(kāi)、閉過(guò)程中減震液壓缸油壓穩(wěn)定，從而提高控制精度。
[0014]每一個(gè)循環(huán)減震液壓缸(5)消耗的能量等于阻尼力大小乘上活塞有效行程。
[0015]饋能回路:在減震過(guò)程中，減震液壓缸(5)把簧載質(zhì)量的震動(dòng)能量先轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗?，液壓能再通過(guò)電控順序閥進(jìn)入饋能回路，饋能回路包括:液壓儲(chǔ)能器(9)，流量控制閥
(12)，液壓馬達(dá)(10)，發(fā)電機(jī)構(gòu)(14)等組成；液壓儲(chǔ)能器(9)作用是儲(chǔ)存液壓能并穩(wěn)定饋能回路油壓；流量控制閥(12)作用是控制供給液壓馬達(dá)(10)流量大小，從而控制和調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)(10)的轉(zhuǎn)速；液壓馬達(dá)(10)是把液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能；發(fā)電機(jī)組(14)是把液壓馬達(dá)產(chǎn)生的機(jī)械能再變成電能儲(chǔ)存起來(lái)供用電設(shè)備使用。
[0016]控制回路包括傳感元件、執(zhí)行元件、控制單元(8 )。
[0017]傳感元件包括油壓傳感器(7)，車速傳感器，加速度傳感器，懸架位移傳感器等。
[0018]執(zhí)行元件是電控順序閥(11)上的步進(jìn)電機(jī)。
[0019]電控順序閥(11)是由一般的先導(dǎo)式順序閥和步進(jìn)電機(jī)組成，它是通過(guò)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)先導(dǎo)順序閥的調(diào)壓手柄，從而來(lái)控制和調(diào)節(jié)順序閥的壓力大小，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度大小和轉(zhuǎn)動(dòng)方向，由控制單元(8)發(fā)出的脈沖信號(hào)來(lái)控制。
[0020]在汽車行駛過(guò)程中，車速傳感器、加速度傳感器、懸架位移傳感器等把汽車的運(yùn)行狀況和環(huán)境等信息通過(guò)電信號(hào)傳給控制單元(8)，控制單元(8)通過(guò)對(duì)以上信號(hào)分析計(jì)算可得出所需要的減震阻尼力大小，同時(shí)油壓傳感器把液壓系統(tǒng)中油液壓力信號(hào)傳送給控制單元(8)，控制單元(8)再根據(jù)已知的活塞截面積大小算出實(shí)際的阻尼力大小，如果這兩個(gè)阻尼力大小不等，控制單元(8)會(huì)計(jì)算出差值大小，控制單元(8)根據(jù)差值大小來(lái)發(fā)出脈沖電信號(hào)給步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)根據(jù)脈沖信號(hào)正、負(fù)，大小來(lái)實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)以及轉(zhuǎn)動(dòng)相適應(yīng)角度；從而達(dá)到減震液壓缸(5)所需要的油壓。這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)減震器阻尼力大小的精確控制，使車輛在各種工況下都能得到最佳的阻尼力匹配，從而使汽車在行駛過(guò)程中更加平順?lè)€(wěn)定。
[0021]【附圖說(shuō)明】:附圖1是本發(fā)明總體布置原理示意圖。
[0022]附圖1各標(biāo)號(hào)為:1 一單向閥，2—單向閥，3—單向閥，4一單向閥，5—減震液壓缸，6—液壓儲(chǔ)能器，7—油壓傳感器，8—控制單元，9一液壓儲(chǔ)能器，10—液壓馬達(dá)，11 一電控順序閥，12—流量控制閥，13—液壓油箱，14 一發(fā)電裝置。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可精確控制阻尼力大小的饋能液壓減震系統(tǒng)，基本組成包括:減震液壓缸(5)，控制液壓油進(jìn)出液壓缸方向的四個(gè)單向閥(1、2、3、4)，液壓油箱(13)，液壓儲(chǔ)能器(6)，液壓儲(chǔ)能器(9 )，油壓傳感器(7 )，電控順序閥(用步進(jìn)電機(jī)控制的先導(dǎo)性順序閥)，流量控制閥(12)，液壓馬達(dá)(10)，連接液壓油管及管接頭，控制單元(8)等。2.使用電控順序閥(11)來(lái)控制液壓系統(tǒng)液壓油壓力。3.電控順序閥(11)是由一般的先導(dǎo)式順序閥和步進(jìn)電機(jī)組成，它是通過(guò)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)先導(dǎo)順序閥的調(diào)壓手柄，從而來(lái)控制和調(diào)節(jié)順序閥的壓力大小，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度大小和轉(zhuǎn)動(dòng)方向，由控制單元(8)發(fā)出的脈沖信號(hào)來(lái)控制。4.減震液壓缸(5)在減震過(guò)程中，把震動(dòng)能量先轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗芡ㄟ^(guò)電控順序閥進(jìn)入饋能回路。5.饋能技術(shù):饋能回路包括液壓儲(chǔ)能器(9)、流量控制閥(12)、液壓馬達(dá)(10)、發(fā)電機(jī)構(gòu)(14)等組成；液壓儲(chǔ)能器(9)用來(lái)儲(chǔ)存液壓能并穩(wěn)定饋能回路油壓；流量控制閥(12)作用是控制供給液壓馬達(dá)(10)流量大小，從而控制和調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)(10)的轉(zhuǎn)速；液壓馬達(dá)(10)是把液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，發(fā)電機(jī)組(14)是把液壓馬達(dá)產(chǎn)生的機(jī)械能再變成電能儲(chǔ)存起來(lái)供用電設(shè)備使用。6.阻尼力精確控制技術(shù):在汽車行駛過(guò)程中，車速傳感器、加速度傳感器、懸架位移傳感器等把汽車的運(yùn)行狀況和環(huán)境等信息通過(guò)電信號(hào)傳給控制單元(8)，控制單元(8)通過(guò)對(duì)以上信號(hào)分析計(jì)算可得出所需要的減震阻力大小，同時(shí)油壓傳感器把液壓系統(tǒng)的油液壓力信號(hào)傳給控制單元(8)，控制單元(8)根據(jù)已知的活塞截面積大小算出現(xiàn)在的阻尼力大小，如果這兩個(gè)阻尼力大小不等，控制單元(8)會(huì)計(jì)算出差值，根據(jù)差值大小來(lái)發(fā)出脈沖電信號(hào)給步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)根據(jù)脈沖信號(hào)正、負(fù)，大小來(lái)實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)以及轉(zhuǎn)動(dòng)相適應(yīng)角度；從而達(dá)到所需要的油壓。7.通過(guò)四個(gè)單向閥(1、2、3、4)來(lái)控制減震液壓缸的進(jìn)油和補(bǔ)油，從而滿足減震液壓缸的連續(xù)工作需要。8.使用液壓儲(chǔ)能器(6)防止減震液壓缸油壓波動(dòng)，從而到精確穩(wěn)定控制的目的。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種阻尼力大小可精確控制的液壓減震器，可用于主動(dòng)懸架或半主動(dòng)懸架，通過(guò)控制單元來(lái)實(shí)現(xiàn)阻尼力大小的精確控制，同時(shí)對(duì)懸架簧載質(zhì)量在車輛行駛中產(chǎn)生的震動(dòng)能量進(jìn)行回收和再利用。本液壓減震系統(tǒng)包括：減震液壓缸（5），控制液壓油進(jìn)出液壓缸方向的四個(gè)單向閥（1、2、3、4），液壓油箱（13），液壓儲(chǔ)能器（6），液壓儲(chǔ)能器（9），油壓傳感器（7），電控順序閥（用步進(jìn)電機(jī)控制的先導(dǎo)性順序閥），流量控制閥（12），液壓馬達(dá)（10），連接液壓油管及管接頭，控制單元（8）等?，F(xiàn)有減震器阻尼力大小雖然可以調(diào)節(jié)，但不能準(zhǔn)確計(jì)算出阻尼力大小，所以不能進(jìn)行精確控制；另外，現(xiàn)有減震器消耗的振動(dòng)能量最終都轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽幌牡?，沒(méi)有有效利用和回收，浪費(fèi)能源，本發(fā)明針對(duì)上述問(wèn)題和缺陷，發(fā)明了精確控制阻尼力大小的饋能液壓減震器，使車輛在任何工況下都能得到最佳最有效的減震效果，從而提高車輛舒適性和穩(wěn)定性。
【IPC分類】F16F9/32, F15B1/04, F16F9/34
【公開(kāi)號(hào)】CN105276063
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510699358
【發(fā)明人】張中元, 劉運(yùn)妙, 劉瑞昌
【申請(qǐng)人】青島理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年1月27日
【申請(qǐng)日】2015年10月26日