專利名稱：葉片式能量回收減振器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及減振器，特別是涉及一種用于履帶車輛懸架系統(tǒng)的葉片式能量回收減振器，并具有將部分振動能量回收的功能，還可以實現(xiàn)對懸架系統(tǒng)的主動或半主動控制。
背景技術：
車輛在路面上行駛時，路面的顛簸以及車輛的加減速、轉向等操作會導致簧載質(zhì)量與非簧載質(zhì)量之間產(chǎn)生相對振動，減振器以摩擦的形式將這部分機械能轉變?yōu)闊崮芎纳⒌?，從而衰減車輛的振動。如果能夠將這些能量加以回收利用，則可以降低車輛能耗，從而實現(xiàn)節(jié)約能源的目的。本發(fā)明正是基于這樣一種思想，即用具有能量回收功能的減振器替代傳統(tǒng)的減振器，將原本被減振器所耗散的能量回收，實現(xiàn)一條新的節(jié)能途徑?，F(xiàn)有的通過發(fā)電機回收振動能量的饋能式減振器的形式多樣，但都存在一定缺陷。如中國專利ZL00232651. 5描述的是將直線電機利用到減振器中，將直線運動機械能直接轉換成電能或將電能直接轉換成直線運動機械能，而不需要任何中間轉換機構的傳動裝置，能抵消道路沖擊的同時回收部分能量。其缺點是直線電機較旋轉電機的漏磁通大，阻尼力小，不能適用于重型車輛；其功率因素及效率等電氣性能較低，能量回收效率一般；直線電機減振器的支撐結構復雜且易失效，結構可靠性一般；直線電機的價格昂貴，支撐結構復雜，制造成本高。中國專利ZL02203432. 3描述的是在傳統(tǒng)懸架系統(tǒng)中加了一套曲柄連桿機構，將車輪的上下振動轉變成電機的旋轉運動。中國專利ZL200620090847. 4描述的是用電機和齒輪齒條機構取代減振器，用連桿機構將電動/發(fā)電機固定在簧載質(zhì)量上，齒條直接連接在非簧載質(zhì)量上，齒輪與電動/發(fā)電機轉子相連。齒輪與齒條哨合后，電動/發(fā)電機及齒輪齒條機構整體構成饋能懸架的饋能元件。這兩項技術均為汽車產(chǎn)生一個往復振動，該裝置只拾取約一半的能量，因為有一半的時間用于裝置的部件復位，能量回收效率低；而且上述兩項技術的裝置體積和質(zhì)量都比較大，安裝時有難度。中國專利公開號1626370A描述的是采用滾珠絲杠機構，將簧載質(zhì)量與非簧載質(zhì)量之間的直線運動轉變成電機轉子的轉動。電機與滾珠絲杠機構組成饋能元件，將回收的能量輸送給充電電路及電池。車輛行駛過程中，饋能減振器隨路面不平作伸張和壓縮運動，滾珠螺母沿軸向作上下平動，帶動滾珠螺桿和電機轉子作正反轉動，電機根據(jù)控制指令工作于電動或制動狀態(tài)，從而主動緩沖和衰減由路面不平引起的、并由車輪傳導至車身的沖擊和振動，并回收能量。齒輪齒條式或滾珠絲桿式等用機械裝置將直線運動轉變?yōu)檗D動的能量回收系統(tǒng)，缺點是受傳動系內(nèi)部間隙的影響，系統(tǒng)對高頻信號的頻響函數(shù)不為零。如滾珠絲桿式在低頻范圍內(nèi)且地面激勵幅度大時，其能量回收效率和懸架特性較好；而當系統(tǒng)頻率較高時，其懸架特性還不如被動懸架，也無法回收能量，導致系統(tǒng)整體效率較低。以上將直線運動轉變?yōu)檗D動的技術中，電機與傳動系統(tǒng)都是固態(tài)連接，這導致電機會隨著系統(tǒng)振動不斷改變旋轉方向和反復電機轉速由0_>加速_>減速_>電機轉速O的循環(huán)，產(chǎn)生大量“慣量損失”。這不僅會極大的縮短發(fā)電機壽命，也會使得發(fā)電機在整個振動過程中只有很少的時間或完全沒有時間進行發(fā)電，造成整個饋能系統(tǒng)效率低下，以至于不能適用于實際應用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種應用于履帶車輛的高效的、便于安裝、便于維護、能適應惡劣路況的葉片式能量回收減振器。本發(fā)明解決其技術問題采用以下的技術方案
本發(fā)明提供的葉片式能量回收減振器，是以傳統(tǒng)履帶車輛葉片式減振器為基礎，外力口一套能量回收機構，以改善履帶車輛的燃油經(jīng)濟性和駕駛平順性。所述能量回收機構包括發(fā)電機、液壓馬達、氣囊式蓄能器、機械式蓄能器和液壓回路系統(tǒng)，其中發(fā)電機通過聯(lián)軸器 與液壓馬達相連；液壓回路系統(tǒng)設于減振器中的隔板的內(nèi)部，其由液壓管路與單向閥系統(tǒng)組成；氣囊式蓄能器布置在減振器外殼的出油口與液壓馬達之間；機械式蓄能器布置在減振器外殼的出油口與液壓馬達之間。所述單向閥系統(tǒng)可以至少有四個單向閥，其中第一單向閥的出口端與第二單向閥的出口端相連接，第二單向閥的進口端與第三單向閥的出口端相連接，第三單向閥的進口端與第四單向閥的進口端相連接，第四單向閥的出口端與第一單向閥的進口端相連接。所述第一單向閥和第二單向閥可以與液壓馬達的進油口相連接；所述第三單向閥和第四單向閥可以與液壓馬達的出油口相連接。所述四個單向閥均可以采用鋼球加定位彈簧結構。所述能量回收機構至少還有用于防止漏液的三個密封裝置，其中第一密封裝置設于減振器外殼與葉片之間；第二密封裝置設于隔板與葉片軸之間；第三密封裝置設于葉片軸與隔板之間。所述三個密封裝置均為油封裝置。所述機械式蓄能器可以由活塞和彈簧組成，且初始壓力可調(diào)節(jié)的機械式蓄能器。所述發(fā)電機可以為稀土永磁無刷發(fā)電機。所述液壓馬達可以為軸向柱塞式液壓馬達。本發(fā)明提供的上述葉片式能量回收減振器，其在履帶車輛懸架系統(tǒng)中的應用。在履帶車輛行駛時，其在路面的顛簸以及包括車輛的加減速、轉向操作會導致懸掛系統(tǒng)簧載質(zhì)量與非簧載質(zhì)量之間產(chǎn)生相對振動的能量，由所述葉片式能量回收減振器替代傳統(tǒng)的葉片式減振器實現(xiàn)對所述懸架系統(tǒng)的主動或半主動控制，并提供阻尼力和回收利用該能量。該葉片式能量回收減振器所需的阻尼力主要由發(fā)電機工作時產(chǎn)生的反電動勢的反作用力提供，通過控制發(fā)電機負載實現(xiàn)對所述阻尼力的主動或半主動控制，并將由地面不平引起的懸掛系統(tǒng)簧載質(zhì)量與非簧載質(zhì)量之間的直線運動轉變成方向不變的液壓流驅動液壓馬達旋轉，由液壓馬達帶動發(fā)電機發(fā)電，從而將振動機械能轉化為電能予以回收利用。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下主要的優(yōu)點
其一.能充分回收利用履帶車輛振動產(chǎn)生的能量。采用機-電-液的混合系統(tǒng)，利用液壓系統(tǒng)的靈活性和電磁系統(tǒng)的高效性，將車輛在行駛過程中由于振動產(chǎn)生的能量予以回收，工作過程中發(fā)電機可持續(xù)發(fā)電，不會產(chǎn)生反轉現(xiàn)象，能量回收效率較高。其二 .結構簡單，零部件較少，可在不改變原有葉片式減振器安裝空間的條件下進行改裝，實現(xiàn)節(jié)能減排。其三.可通過控制發(fā)電機負載實現(xiàn)對減振器阻尼力的主動或半主動控制，提高駕駛舒適性。


圖I是本發(fā)明的基本原理圖。圖2是本發(fā)明的結構示意圖。圖中1.發(fā)電機；2.聯(lián)軸器；3.液壓馬達；4.氣囊式蓄能器；5.葉片；6.減振器外殼；7.第一單向閥；8.第二單向閥；9.隔板；10.連接臂；11.連接臂鉸接點；12.機械式蓄能器；13.葉片軸；14.第三單向閥；15.第四單向閥；16.油封；17.導油盤；18.液壓馬達柱塞；19.液壓馬達斜盤；20.液壓回路系統(tǒng)；21.進油口； 22.出油口。
具體實施例方式下面結合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步說明，但并不局限于下面所述內(nèi)容。本發(fā)明提供的葉片式能量回收減振器，以傳統(tǒng)履帶車輛葉片式減振器為基礎，夕卜加一套能量回收機構，可在不改變原車輛結構的前提下，增加能量反饋功能和阻尼力控制功能，以改善履帶車輛的燃油經(jīng)濟性和駕駛平順性。所述能量回收機構如圖I和圖2所示,包括發(fā)電機I、液壓馬達3、液壓回路系統(tǒng)20、氣囊式蓄能器4、機械式蓄能器12。這種特殊的履帶車輛減振器可將由地面不平引起的懸掛系統(tǒng)簧載質(zhì)量與非簧載質(zhì)量之間的直線運動轉變成方向不變的液壓流驅動液壓馬達3旋轉，由液壓馬達3帶動發(fā)電機I發(fā)電，從而將振動機械能轉化為電能予以回收利用。液壓回路系統(tǒng)20由液壓管路與單向閥系統(tǒng)構成，它們設于減振器外殼6中的隔板9內(nèi)部；單向閥系統(tǒng)通過液壓管路連接至液壓馬達3。本減振器所需的阻尼力主要由發(fā)電機I工作時產(chǎn)生的反電動勢的反作用力提供，并可通過控制發(fā)電機I負載實現(xiàn)對所述阻尼力的主動或半主動控制。氣囊式蓄能器4布置在減振器外殼6的出油口與液壓馬達3之間，機械式蓄能器12布置在減振器外殼6的出油口與液壓馬達3之間。所述發(fā)電機I可以采用稀土永磁無刷發(fā)電機。所述液壓馬達3為一軸向柱塞式液壓馬達，其通過聯(lián)軸器2與發(fā)電機I相連。該液壓馬達設有導油盤17、液壓馬達柱塞18和液壓馬達斜盤19。所述減振器外殼6設有與導油盤17匹配的進油口 21和出油口 22，減振器外殼6和導油盤17通過螺栓和密封圈方式密封連接。所述單向閥系統(tǒng)至少含有四個單向閥，均采用鋼球加定位彈簧結構。其中第一單向閥7的出口端與第二單向閥8的出口端相連接，并連接至所述液壓馬達3的一端；第二單向閥8的進口端與第三單向閥14的出口端相連接。第三單向閥14的進口端與第四單向閥15的進口端相連接，并連接至所述液壓馬達3的另一端。第四單向閥15的出口端與第一單向閥7的進口端相連接。所述葉片式減振器由葉片5、減振器外殼6、隔板9和與葉片5相連的葉片軸13組成。為了防止漏液，在葉片5與減 振器外殼6之間設有一個密封裝置，在葉片軸13與隔板9之間設有兩個密封裝置。所述密封裝置均為油封16。葉片軸13的一端與連接臂10的一端相連，該連接臂的另一端通過連接臂鉸接點11與車身相連。所述蓄能器由兩個蓄能器構成，其中第一蓄能器為氣囊式蓄能器4，置于減振器外殼6的出油口端21與液壓馬達3進油口之間。第二蓄能器為機械式蓄能器12，由活塞和彈簧組成且初始壓力可調(diào)節(jié)，置于減振器外殼6的進油口端22與液壓馬達3出油口之間。這兩個蓄能器均可集成在減振器外殼6上。所述傳統(tǒng)履帶車輛葉片式減振器，其結構是設有葉片5、減振器外殼6、隔板9、連接臂10.、連接臂鉸接點11和葉片軸13等。本發(fā)明的工作過程是車輛行駛過程中振動時，連接臂10帶動葉片5做往復旋轉運動，當葉片5做如圖I箭頭所示逆時針轉動時，圖I中的靠近第二單向閥8和第三單向閥14的兩個較大的扇形腔為高壓腔，而靠近第一單向閥7和第四單向閥15的兩個較小的扇形腔為低壓腔，各腔通過相互連接的液壓管路達到壓力平衡。在液壓油壓力的作用下，第二單向閥8和第四單向閥15開啟，而第一單向閥7和第三單向閥14關閉，液壓油經(jīng)過第二單向閥8和第一級蓄能器即氣囊式蓄能器4整流濾波后驅動液壓馬達3轉動，液壓馬達3帶動發(fā)電機I發(fā)電，發(fā)電機I工作時產(chǎn)生的反作用力使液壓馬達3相對液壓油產(chǎn)生阻尼作用，液壓油通過液壓馬達3后經(jīng)第二級蓄能器即機械式蓄能器12增壓，然后通過第四單向閥15返回兩個低壓腔；而當連接臂10帶動葉片5順時針轉動時，兩個較小的扇形腔為高壓腔，而兩個較大的扇形腔為低壓腔，此時第一單向閥7和第三單向閥14開啟，而第二單向閥8和第四單向閥15關閉，形成液壓止回油路，液壓油由第一單向閥7流出，由第三單向閥14返回，其工作方式與葉片5逆時針旋轉時類似。在軸向柱塞式液壓馬達底部，有進油和排油窗口，與液壓止回油路的兩個出入油口連接，因此，無論旋轉葉片5是順時針還是逆時針轉動時，經(jīng)過液壓馬達3的液流方向都不會發(fā)生改變。
權利要求
1.一種葉片式能量回收減振器，其特征是以傳統(tǒng)履帶車輛葉片式減振器為基礎，外力口一套能量回收機構，以改善履帶車輛的燃油經(jīng)濟性和駕駛平順性；所述能量回收機構包括發(fā)電機(I)、液壓馬達(3)、氣囊式蓄能器(4)、機械式蓄能器(12)和液壓回路系統(tǒng)(20)，其中發(fā)電機(I)通過聯(lián)軸器與液壓馬達(3)相連；液壓回路系統(tǒng)(20)設于減振器中的隔板(9)的內(nèi)部，其由液壓管路與單向閥系統(tǒng)組成；氣囊式蓄能器(4)布置在減振器外殼(6)的出油口與液壓馬達(3)之間；機械式蓄能器(12)布置在減振器外殼(6)的出油口與液壓馬達(3)之間。
2.根據(jù)權利要求I所述的葉片式能量回收減振器，其特征在于所述單向閥系統(tǒng)至少有四個單向閥，其中第一單向閥(7)的出口端與第二單向閥(8)的出口端相連接，第二單向閥(8 )的進口端與第三單向閥(14)的出口端相連接，第三單向閥(14)的進口端與第四單向閥(15)的進口端相連接，第四單向閥(15)的出口端與第一單向閥(7)的進口端相連接。
3.根據(jù)權利要求2所述的葉片式能量回收減振器，其特征在于所述第一單向閥(7)和第二單向閥(8)與液壓馬達(3)的進油口相連接；所述第三單向閥(14)和第四單向閥(15)與液壓馬達(3)的出油口相連接。
4.根據(jù)權利要求3所述的葉片式能量回收減振器，其特征在于所述四個單向閥均采用鋼球加定位彈簧結構。
5.根據(jù)權利要求I所述的葉片式能量回收減振器，其特征在于所述能量回收機構至少還有用于防止漏液的三個密封裝置(16)，其中第一密封裝置設于減振器外殼(6)與葉片(5)之間；第二密封裝置設于隔板(9)與葉片軸(13)之間；第三密封裝置設于葉片軸(13)與隔板(9)之間。
6.根據(jù)權利要求5所述的葉片式能量回收減振器，其特征在于所述三個密封裝置(16)均為油封裝置。
7.根據(jù)權利要求I所述的葉片式能量回收減振器，其特征在于所述機械式蓄能器(12)由活塞和彈簧組成且初始壓力可調(diào)節(jié)的機械式蓄能器。
8.根據(jù)權利要求I所述的葉片式能量回收減振器，其特征在于所述發(fā)電機(I)為稀土永磁無刷發(fā)電機；所述液壓馬達(3)為軸向柱塞式液壓馬達。
9.權利要求I至8中任一權利要求所述葉片式能量回收減振器的應用，其特征在于該葉片式能量回收減振器在履帶車輛懸架系統(tǒng)中的應用，在履帶車輛行駛時，其在路面的顛簸以及包括車輛的加減速、轉向操作會導致懸掛系統(tǒng)簧載質(zhì)量與非簧載質(zhì)量之間產(chǎn)生相對振動的能量，由所述葉片式能量回收減振器替代傳統(tǒng)的葉片式減振器實現(xiàn)對所述懸架系統(tǒng)的主動或半主動控制，并提供阻尼力和回收利用該能量。
10.根據(jù)權利要求9所述葉片式能量回收減振器的應用，其特征是在于該減振器所需的阻尼力主要由發(fā)電機(I)工作時產(chǎn)生的反電動勢的反作用力提供，通過控制發(fā)電機(I)負載實現(xiàn)對所述阻尼力的主動或半主動控制，并將由地面不平引起的懸掛系統(tǒng)簧載質(zhì)量與非簧載質(zhì)量之間的直線運動轉變成方向不變的液壓流驅動液壓馬達(3)旋轉，由液壓馬達(3 )帶動發(fā)電機(I)發(fā)電，從而將振動機械能轉化為電能予以回收利用。
全文摘要
本發(fā)明是一種葉片式能量回收減振器，它采用機-電-液的混合系統(tǒng)，其包括發(fā)電機、液壓馬達、蓄能器、液壓止回油路、葉片式減振器總成，這種減振器可將由地面不平引起的懸掛系統(tǒng)簧載質(zhì)量與非簧載質(zhì)量之間的直線運動轉變成方向不變的液壓流驅動液壓馬達旋轉，由液壓馬達帶動發(fā)電機發(fā)電，從而將振動機械能轉化為電能予以回收利用；液壓止回油路由液壓管路與止回閥系統(tǒng)構成；減振器系統(tǒng)所需的阻尼力主要由發(fā)電機工作時產(chǎn)生的反電動勢的反作用力提供，并可通過控制發(fā)電機負載實現(xiàn)對減振器阻尼力的主動或半主動控制。本發(fā)明可替換傳統(tǒng)的葉片式減振器應用于履帶車輛，特別適用于有較大電負荷的履帶車輛，在提高駕駛舒適性的同時回收振動能量。
文檔編號F03G7/08GK102926956SQ201210413740
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月26日 優(yōu)先權日2012年10月26日
發(fā)明者過學迅, 徐琳, 資小林, 張 杰, 方志剛, 袁龍, 宋濤, 張成才, 楊波 申請人:武漢理工大學, 萬向錢潮股份有限公司