CN104565179A - 惯容系数可调式液压惯容器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种惯容系数可调式液压惯容器，包括双出杆液压缸，液压缸的缸体上端设置有液压缸罩壳，液压缸的活塞杆连接车轮接点，液压缸罩壳连接车身接点；液压缸的两个进出油端口分别接入整流回路，整流回路上设有两条相互并联的支路，第一支路上串联有两个面对面安装的第一液压单向阀和第二液压单向阀，第二支路上串联有两个背对背安装的第三液压单向阀和第四液压单向阀；第二支路的中端经管道连接单向变量液压马达的入口，单向变量液压马达的出口经管道连接第一支路的中端；单向变量液压马达的轴端连接飞轮。本发明所提供的主动可调式惯容器，能够根据汽车的行驶及道路状况，随时改变自身的参数，以适应汽车的最佳驾驶状态。

Description

惯容系数可调式液压惯容器

技术领域

本发明涉及一种惯容器，具体涉及一种惯容系数可调式液压惯容器。

背景技术

惯容器具有与电容相似的功能，即能够阻断低频信号的传递，这种特性使其在汽车悬架上具有重要的应用价值。现有的惯容器结构是定惯容系数的惯容装置，这种定量惯容器只能应用于汽车被动悬架当中，其无法根据路况主动改变自身的惯容系数，不具有良好的道路适应性。

采用液压单向桥整流回路的原因，是由于现有的液压惯容器一般采用双向定量马达，而汽车一般处于较平稳的行驶状况，此时液压缸产生的力F及活塞位移较小，而液压马达一般存在摩擦扭矩，当液压缸在平衡点附近来回振动时，将会导致液压马达的流量出现微小波动，并且使得马达处于频繁的正反向低速转动，马达将会产生粘滞、爬行等现象，使得惯容器的响应滞后，不能达到理想的惯容效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种惯容系数可调式液压惯容器，它可以应用于主动或半主动悬架中。

为解决上述技术问题，本发明惯容系数可调式液压惯容器的技术解决方案为：

包括双出杆液压缸，液压缸的缸体2上端设置有液压缸罩壳3，液压缸的活塞杆连接车轮接点1，液压缸罩壳3连接车身接点4；液压缸的两个进出油端口分别接入整流回路，整流回路上设有两条相互并联的支路，第一支路上串联有两个面对面安装的第一液压单向阀5和第二液压单向阀7，第二支路上串联有两个背对背安装的第三液压单向阀6和第四液压单向阀8；第二支路的中端经管道连接单向变量液压马达10的入口，单向变量液压马达10的出口经管道连接第一支路的中端；单向变量液压马达10的轴端连接飞轮9。

当所述液压缸处于压缩行程时，液压油由液压缸上端口流入单向桥组，液压油经过第三液压单向阀6进入单向变量液压马达10；经过单向变量液压马达10的液压油再次进入单向桥组，液压油通过第二液压单向阀7经液压缸下端口回流入液压缸；当所述液压缸处于拉伸行程时，液压油由液压缸下端口流入单向桥组，液压油经过第四液压单向阀8进入单向变量液压马达10；经过单向变量液压马达10的液压油再次进入单向桥组，液压油通过第一液压单向阀5经液压缸上端口回流入液压缸。

改变所述单向变量液压马达10的排量，以改变惯容系数。

所述惯容系数的改变方法为：减小单向变量液压马达10的排量，增大惯容系数；增大单向变量液压马达10的排量，减小惯容系数。

所述惯容系数的改变遵循以下公式：

$b=J\frac{{4\mathrm{\π}}^2*{\mathrm{\η}}_v}{{\mathrm{\η}}_m}*{\left(\frac{A}{V}\right)}^2$

其中，b为惯容系数，

J为飞轮9的转动惯量，

η_v为单向变量液压马达10的容积效率；

η_m为机械效率，

A为液压缸活塞的受力面积，

V为单向变量液压马达10的排量。

本发明可以达到的技术效果是：

本发明所提供的主动可调式惯容器，能够根据汽车的行驶及道路状况，随时改变自身的参数，以适应汽车的最佳驾驶状态。

本发明通过设置具有整流功能的单向桥组，能够使液压马达保持固定方向的转动，避免马达频繁地正反转动，从而达到良好的惯容效果。

本发明通过调整变量马达的排量，以改变惯容系数，从而能够应用于主动或半主动悬架中。

本发明控制简单，易于实现。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明惯容系数可调式液压惯容器的示意图。

图中附图标记说明：

1为车轮接点，               2为双出杆液压缸缸体，

3为液压缸罩壳，             4为车身接点，

5为第一液压单向阀，         6为第三液压单向阀，

7为第二液压单向阀，         8为第四液压单向阀，

9为飞轮，                   10为单向变量液压马达。

具体实施方式

如图1所示，本发明惯容系数可调式液压惯容器，包括双出杆液压缸，液压缸的缸体2的上端设置有液压缸罩壳3，液压缸的活塞杆连接车轮接点1，液压缸罩壳3连接车身接点4；

液压缸的两个进出油端口分别接入整流回路，整流回路上设有两条相互并联的支路(两条相互并联的支路组成单向桥组)，第一支路上串联有两个面对面安装的第一液压单向阀5和第二液压单向阀7(即第一液压单向阀5的流通方向为由下至上，第二液压单向阀7的流通方向为由上至下)，第二支路上串联有两个背对背安装的第三液压单向阀6和第四液压单向阀8(即第三液压单向阀6的流通方向为由上至下，第四液压单向阀8的流通方向为由下至上)；

第二支路的中端(即第三液压单向阀6与第四液压单向阀8之间)经管道连接单向变量液压马达10的入口，单向变量液压马达10的出口经管道连接第一支路的中端(即第一液压单向阀5与第二液压单向阀7之间)；

单向变量液压马达10的轴端连接飞轮9。

本发明惯容系数可调式液压惯容器的工作原理如下：

在汽车行驶过程中，随着汽车的振动，惯容器的两端(即车轮接点1和车身接点4)将产生作用力F，该作用力F导致液压缸的活塞两端产生压差ΔP，使得液压缸内的油液流入到整流回路中；

忽略液压缸活塞摩擦力、压力损失及活塞杆质量，则有：

液压缸受力:F＝ΔP*A                   式1

液压缸出油流量:                式2

其中，A为液压缸活塞的受力面积，

ΔP为活塞两端的压差，

为液压缸活塞的运动速度；

当液压缸处于压缩行程时，液压油由液压缸上端口流入单向桥组，此时第一液压单向阀5处于截止状态，第三液压单向阀6处于流通状态，第四液压单向阀8处于关闭状态，液压油经过第三液压单向阀6进入单向变量液压马达10；此时通过控制器(如车载ECU)改变单向变量液压马达10的排量，能够达到主动改变液压马达惯容系数目的；

经过单向变量液压马达10的液压油再次进入单向桥组，此时由于第一液压单向阀5的背压作用，第一液压单向阀5处于截止状态，液压油将通过第二液压单向阀7经液压缸下端口回流入液压缸；

当液压缸处于拉伸行程时，液压油则按照“液压缸下端口→第四液压单向阀8→单向变量液压马达10→第一液压单向阀5→液压缸上端口”的路径回流一圈。

本发明的液压缸无论处于压缩还是拉伸行程，在单向桥组的整流作用下，液压油始终由马达的上端流向马达的下端，从而将液压惯容器中的液压马达的双向转动变为单向运动。

通过改变单向变量液压马达10的排量来改变惯容系数的原理如下：

单向变量液压马达10的流量：          式3

其中，V为单向变量液压马达10的排量，

n为单向变量液压马达10的转速，

η_v为单向变量液压马达10的容积效率；

单向变量液压马达10的转矩：          式4

其中，ΔP为活塞杆两端的压差(即单向变量液压马达10两端压差)，

η_m为机械效率，

V为单向变量液压马达10的排量；

由式2、式3则有：                   式5

则飞轮： $T=J\stackrel{..}{\mathrm{\θ}}=\frac{{\mathrm{mr}}^2}{2}*\stackrel{..}{\mathrm{\θ}}$                       式6

其中，m为飞轮质量，

r为飞轮半径，

为飞轮角加速度；

则有： $\begin{array}{c}F=\frac{{2\mathrm{\π}}^2*m*r^2*{\mathrm{\η}}_v}{{\mathrm{\η}}_m}*{\left(\frac{A}{V}\right)}^2*\stackrel{..}{x}\\ =J\frac{{4\mathrm{\π}}^2*{\mathrm{\η}}_v}{{\mathrm{\η}}_m}*{\left(\frac{A}{V}\right)}^2*\stackrel{..}{x}\end{array}$                     式7

则液压惯容器的惯容系数为：

$b=J\frac{{4\mathrm{\π}}^2*{\mathrm{\η}}_v}{{\mathrm{\η}}_m}*{\left(\frac{A}{V}\right)}^2$

其中，b为惯容系数，

J为飞轮9的转动惯量，

η_v为单向变量液压马达10的容积效率；

η_m为机械效率，

A为液压缸活塞的受力面积，

V为单向变量液压马达10的排量；

可以看出，直接改变液压马达的排量V，即可达到改变惯容系数b的目的，实现对惯容器的主动可调控制。

当路况恶劣，汽车车身振动将明显加剧，此时，在液压缸出油流量Q一定的情况下，通过控制器减小单向变量液压马达10的排量，即可实现主动可控地增大惯容器惯容系数的目的，使得惯容器能够提供较大的惯容力，降低车身的振动；相反，在路况平滑的状况下，增大单向变量液压马达10的排量，使得惯容器与悬架刚度、减振器阻尼相匹配，使整个悬架工作在最优的状况下，达到良好的乘坐舒适性以及驾驶稳定性。

Claims (5)

1.一种惯容系数可调式液压惯容器，其特征在于：包括双出杆液压缸，液压缸的缸体(2)上端设置有液压缸罩壳(3)，液压缸的活塞杆连接车轮接点(1)，液压缸罩壳(3)连接车身接点(4)；

液压缸的两个进出油端口分别接入整流回路，整流回路上设有两条相互并联的支路，第一支路上串联有两个面对面安装的第一液压单向阀(5)和第二液压单向阀(7)，第二支路上串联有两个背对背安装的第三液压单向阀(6)和第四液压单向阀(8)；

第二支路的中端经管道连接单向变量液压马达(10)的入口，单向变量液压马达(10)的出口经管道连接第一支路的中端；

单向变量液压马达(10)的轴端连接飞轮(9)。

2.根据权利要求1所述的惯容系数可调式液压惯容器，其特征在于：当所述液压缸处于压缩行程时，液压油由液压缸上端口流入单向桥组，液压油经过第三液压单向阀(6)进入单向变量液压马达(10)；经过单向变量液压马达(10)的液压油再次进入单向桥组，液压油通过第二液压单向阀(7)经液压缸下端口回流入液压缸；

当所述液压缸处于拉伸行程时，液压油由液压缸下端口流入单向桥组，液压油经过第四液压单向阀(8)进入单向变量液压马达(10)；经过单向变量液压马达(10)的液压油再次进入单向桥组，液压油通过第一液压单向阀(5)经液压缸上端口回流入液压缸。

3.根据权利要求1所述的惯容系数可调式液压惯容器，其特征在于：改变所述单向变量液压马达(10)的排量，以改变惯容系数。

4.根据权利要求3所述的惯容系数可调式液压惯容器，其特征在于：所述惯容系数的改变方法为：减小单向变量液压马达(10)的排量，增大惯容系数；增大单向变量液压马达(10)的排量，减小惯容系数。

5.根据权利要求3所述的惯容系数可调式液压惯容器，其特征在于：所述惯容系数的改变遵循以下公式：

$b=J\frac{{4\mathrm{\π}}^2*{\mathrm{\η}}_v}{{\mathrm{\η}}_m}*{\left(\frac{A}{V}\right)}^2$

其中，b为惯容系数，

J为飞轮(9)的转动惯量，

η_v为单向变量液压马达(10)的容积效率；

η_m为机械效率，

A为液压缸活塞的受力面积，

V为单向变量液压马达(10)的排量。