CN103267081B - 一种用于工程机械或农用机械的压电发电式阻尼可调油气悬架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于工程机械或农用机械的压电发电式阻尼可调油气悬架，属于油气分离式油气悬架，属汽车装置领域。其由悬架缸（12）及其组件、蓄能器（1）及其组件组成，其特征为：在悬架缸（12）和蓄能器（1）之间通过液压阀组（7）连接；液压阀组（7）由电磁开关阀（10）、节流阀（8）、单向阀（9）组成，其中，节流阀（8）与开关阀（9）相连，然后与另一个节流阀（8）并联，并联后连接电磁开关阀(10)；悬架缸（12）内装有活塞杆（14），活塞杆（14）末端连接主活塞（13），并且在主活塞（13）工作面上或悬架缸（12）内腔顶部至少一处设有压电材料（3）和缓冲块（2）；蓄能器（1）内置有浮动活塞（4），并且浮动活塞（4）的上下表面至少一处设有压电材料（3）和缓冲块（2），蓄能器（1）上下两端分别开有孔，分别与充放油阀孔（18）和充放气阀孔（17）相连接。本发明能将振动能量充分转化为电能供车辆电子设备使用，既简单、节能、环保，而且对车辆又可以起到自然减振的作用。

Description

一种用于工程机械或农用机械的压电发电式阻尼可调油气悬架

技术领域

本发明属于一种自发电减振装置，具体涉及一种矿用胶轮车、矿用自卸车、工程机械和农用机械等减振用压电发电式阻尼可调油气悬架，属汽车装置领域。

背景技术

与在公路上行驶的小轿车、大客车、载重车等相比，矿用胶轮车、矿用自卸车、工程机械和农用机械等的振动尤为剧烈，不仅降低了主要承载部件的使用寿命，而且也严重影响了驾乘人员的身心健康，因此，此类车辆行驶的平顺性和乘坐舒适性有待提高。造成此类车辆剧烈振动的原因主要有两个方面：一是行驶路面状况复杂，车速相对较高；二是车辆本身悬架***配置较简陋。

利用车辆振动能量发电实现将物体运动中产生的无效能量转换成为取之不尽、用之不竭的清洁环保新能源，符合国家“十二五”规划对节能减排政策和发展方向，已受到越来越多的重视。目前相关文献涉及到：中国专利ZL200810198710.4利用车辆车架和驱动桥之间直接安装发电装置的方式实现发电，中国专利ZL201010109914.3利用车辆振动产生的液压油流动带动液压马达和发电机发电，中国专利ZL200910063679.8利用安装在车辆减震弹簧伸缩端的发电装置发电，这些技术都是需要安装较复杂的发电装置，利用液体的流动能量转化为电能，能量转化率较低；中国专利ZL201110121853.7利用压电发电空气弹簧实现能量的转换，但由于空气的可压缩性较大，车辆行驶过程中空气弹簧的压力变化较小，从而产生的电流较小，同时空气弹簧对车辆振动的阻尼作用不明显。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是在改善矿用胶轮车、矿用自卸车、工程机械和农用机械等车辆的行驶平顺性、乘坐舒适性的同时，实现将振动产生的无效能量高效转化为有用的电能。

为实现本发明目的，本发明技术方案如下：

本发明所述的压电发电式阻尼可调油气悬架由悬架缸12及其组件、蓄能器1及其组件组成，其特征为：在悬架缸12和蓄能器1之间通过液压阀组7连接；液压阀组7由电磁开关阀10、可调节流阀8、单向阀9组成，其中，可调节流阀8与单向阀9相连，然后与另一个可调节流阀8并联，并联后连接电磁开关阀10；悬架缸12内装有活塞杆14，活塞杆14顶端连接主活塞13，并且在主活塞13工作面上或悬架缸12内腔顶部至少一处设有压电材料3和圆形缓冲橡胶块2；蓄能器1内置有浮动活塞4，并且浮动活塞4的上下表面至少一处设有压电材料3和圆形缓冲橡胶块2，蓄能器1上下两端分别开有充放油阀孔18和充放气阀孔17，分别与充放油阀和充放气阀相连接。

也可以在上述方案的基础上在蓄能器1内腔顶部或底部设置压电材料3和圆形缓冲橡胶块2。

在上述方案的基础上优选如下技术方案：将电磁开关阀10与方向盘附近的远程控制开关连接。通过导线将压电材料3与储电装置或用电负载相连。悬架缸12上下两端设有安装耳11，便于与车架和车桥相连接。

压电材料3由一层或多层压电陶瓷组成。

圆形缓冲橡胶块2采用橡胶，为圆形，镶嵌在活塞上的圆孔中或压电材料3中心圆孔中。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：（1）本发明通过油气悬架***实现车辆减振，悬架***的刚度特性和阻尼特性具有非线性特性；（2）本发明中油气悬架的减振作用可以通过设在方向盘附件的远程控制开关实现闭锁，以便满足特殊作业下对于车辆整体刚度的要求。（3）本发明提供一种利用外置方法调节、控制油气悬架阻尼力的方式，简单有效；（4）采用本发明技术方案作用在压电材料（3）上的液压力和气压力都是均匀的，能够使得压电材料（3）产生持续的较大电流，从而将振动能量充分转化为电能供车辆电子设备使用。尤其是矿用胶轮车、矿用自卸车、工程机械和农用机械等车辆的行驶路况复杂，将车辆持续不断的无效振动能量转换为有用的电能，既简单、节能、环保，而且对车辆又可以起到自然减振的作用。

附图说明

图1为本发明压电发电式阻尼可调油气悬架结构示意图；

其中，1—蓄能器，2—圆形缓冲橡胶块，3—压电材料，4—浮动活塞，5—密封环，6—端盖，7—液压阀组，8—可调节流阀，9—单向阀，10—电磁开关阀，11—安装耳，12—悬架缸，13—主活塞，14—活塞杆，15—导向套，16—唇型密封圈，17—充放气阀孔，18—充放油阀孔，19—氮气腔，20—液压油腔。

具体实施方式

为了对本发明进行更好地说明，结合附图举实例如下：

本发明压电发电式阻尼可调油气悬架由悬架缸12及其组件、蓄能器1及其组件组成，其特征为：在悬架缸12和蓄能器1之间通过液压阀组7连接；液压阀组7由电磁开关阀10、可调节流阀8、单向阀9组成，其中，可调节流阀8与单向阀9相连，然后与另一个可调节流阀8并联，并联后连接电磁开关阀10，电磁开关阀10与方向盘附近的远程控制开关连接，实现油气悬架的闭锁功能；通过调节阀组中各可调节流阀8的过流面积，实现矿用胶轮车、矿用自卸车、工程机械和农用机械等在不同路面行驶或作业时油气悬架阻尼力的匹配。

悬架缸12内装有活塞杆14，活塞杆14顶端连接主活塞13，并且在主活塞13工作面上或悬架缸12内腔顶部至少一处设有压电材料3和圆形缓冲橡胶块2，主活塞13中部设有两个密封环5；悬架缸12上下两端设有安装耳11，便于与车架和车桥相连接；悬架缸12底部设有端盖6，端盖6密封处采用唇型密封圈16密封；悬架缸12与端盖6之间装有导向套15，防止活塞杆14在往复运动中发生偏斜。

蓄能器1内置有浮动活塞4，并且浮动活塞4的上下表面至少一处设有压电材料3和圆形缓冲橡胶块2，浮动活塞4上装有密封环5；蓄能器1上下两端由端盖6密封，并在端盖6顶部开有充放油阀孔18和充放气阀孔17，分别与充放油阀和充放气阀相连接。

通过导线将压电材料3与储电装置或用电负载相连。

压电材料3由一层或多层压电陶瓷组成。

圆形缓冲橡胶块2镶嵌在活塞上的圆孔中或压电材料3中心圆孔中。

使用本发明油气悬架时，通过两端的安装耳安装在车辆的车架与车桥（或车轴）之间。根据簧上质量，通过充放气阀、充放液阀调整液压油腔20和氮气腔19初始容积，使悬架缸主活塞和蓄能器浮动活塞处于合适的初始位置。当车轮滚上凸起或滚出凹坑时，车架（或车身）接近车桥（或车轴），油气悬架处于压缩行程，油液通过开关阀从悬架缸经单向阀组和可调阻尼阀两条油路同时流向蓄能器，压缩蓄能器内的氮气，由于此时阻尼力较小，油气悬架主要起弹簧作用；当车轮滚下凸起或滚进凹坑时，车架（或车身）远离车桥（或车轴），油气悬架处于还原行程，由于蓄能器压力高于悬架缸压力，油液在氮气的压力下只能经可调阻尼阀由蓄能器流向悬架缸，此时阻尼力较大，油气悬架主要起减振器作用；根据车辆工况（路面情况、车速等），通过调整两条油路中可调节流阀的过流面积，调整压缩行程和还原形成的阻尼力；当车辆在进行特殊作业，要求车辆整体刚度较大时，通过远程控制使液压阀组中的开关阀处于关闭状态，实现油气悬架的闭锁功能；无论悬架处于压缩行程还是处于还原行程，液压油和氮气室内的压力变化都会使压电材料产生电流，储存于蓄电装置或直接带动用电负载工作，并且作用在压电材料上的压力是均匀的。

Claims (4)

1.一种用于工程机械或农用机械的压电发电式阻尼可调油气悬架，由悬架缸（12）及其组件、蓄能器（1）及其组件组成，其特征为：

在悬架缸（12）和蓄能器（1）之间通过液压阀组（7）连接；

液压阀组（7）由电磁开关阀（10）、两个可调节流阀（8）、单向阀（9）组成，其中，一个可调节流阀（8）与单向阀（9）相连，然后与另一个可调节流阀（8）并联，并联后连接电磁开关阀(10)；

所述电磁开关阀（10）与方向盘附近的远程控制开关连接，实现油气悬架的闭锁功能；

悬架缸（12）内装有活塞杆（14），活塞杆（14）顶端连接主活塞（13），并且在主活塞（13）工作面上或悬架缸（12）内腔顶部至少一处设有压电材料（3）和圆形缓冲橡胶块（2）；

悬架缸（12）上下两端设有安装耳（11），分别与车架和车桥相连接；

蓄能器（1）内置有浮动活塞（4），并且浮动活塞（4）的上下表面至少一处设有压电材料（3）和圆形缓冲橡胶块（2），浮动活塞（4）上装有密封环（5）；蓄能器（1）上下两端由端盖密封，并在端盖顶部开有充放油阀孔（18）和充放气阀孔（17），分别与充放油阀和充放气阀相连接；

并且，蓄能器（1）内腔顶部或底部设有压电材料（3）和圆形缓冲橡胶块（2）；

压电材料（3）通过导线与储电装置或用电负载相连；

压电材料（3）由多层压电陶瓷组成；

圆形缓冲橡胶块（2）镶嵌在活塞上的圆孔中或压电材料（3）的中心圆孔中。

2.如权利要求1所述的用于工程机械或农用机械的压电发电式阻尼可调油气悬架，其特征为：主活塞（13）中部设有两个密封环(5)。

3.如权利要求1所述的用于工程机械或农用机械的压电发电式阻尼可调油气悬架，其特征为：悬架缸（12）底部设有端盖，悬架缸（12）底部的端盖密封处采用唇型密封圈(16)密封。

4.如权利要求1所述的用于工程机械或农用机械的压电发电式阻尼可调油气悬架，其特征为：悬架缸（12）与其底部的端盖之间装有导向套（15），防止活塞杆（14）在往复运动中发生偏斜。