新型振动能量主缸助力式汽车液压制动系统研究

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现今，汽车的舒适性和安全陛越来越受人们关注。并且随着高速公路网的发展，汽车车速有了很大程度的提高，现代汽车对悬架的要求除了能保证其基本陛能外，还致力于提高汽车的行驶安全性和乘坐舒适性，向高附加值、高性能和高质量的方向发展1]。目前，液压减振系统的原理是迫使减振器壳体内的油液反复地从-个内腔通过-些窄小的孔隙流人另-内腔，从而利用液体流动的阻力来使振动能量转化为油液和减振器壳体的热能。汽车振动会消耗车辆行驶的动能，从而增加油耗，降低乘坐舒适性。传统的液压减振系统将全部的振动能量转化成热能，不能加以回收利用。

2振动能量回收式液压减振系统概念设计2.1系统概念设计如图 1所示，包括四个减振器、-个蓄能器、-个储油罐和若干液压元件。减振器由氮气腔、活塞、活塞杆、减振器壳、伸张阀、压缩阀、进油管和出油管等组成；蓄能器没置了限压阀和回油管日。振动能量回收式液压减振系统申报了国家发明专利 (CN102152778A)，已于 2011年 8月公示。

22工作原理分析当汽车振动，减振器被压缩时(车轮靠近车架压缩悬架)时，活塞2下移，压缩其下的氮气腔 1使其压力升高，活塞上方油液腔 3容积加大，油压下降，储液罐 9中的油液经进油管 6、压缩阀5进入油液腔 3。压缩阀5对油液的节流造成对悬架压缩运动的阻尼力，由于压缩阀的特殊结构(弹簧较软，通道较小)，能使油液流动的阻尼力不致过大，所以在压缩行程时能使弹性元件充分它的缓冲作用。当悬架处于伸张行程(车轮离开车架、减振器被拉长)时，活塞 2上移使油液腔 3容积减小，油压升高，压缩阀5关闭，油液经伸张阀 17、出油管 l8、蓄能器进油管 15进入蓄能器20。由于伸张阀 17的刚度和预紧力比压缩阀5的大，且伸张行程时油液通道截面也比压缩行程小，所以减振器在伸张行程内产生的最大阻尼力远远超过了压缩行程内的最大阻尼力l引。随着蓄能器 2O内油压升高，增加了减振器出油阻力，使阻尼力进-步加大。减振器这时充分发挥减振作用，保护弹性元件不被拉大。活塞来稿日期：2012-04-20基金项目：国家科技部国际合作交流项目(2008DFA71270)；江西侍育厅科技项目(GJJ11237)作者简介：李滟泽，(1978-)，女，硕士，讲师，主要研究方向：汽车数字化设计与仿真，汽车安全244 李滟泽等：新型振动能量主缸助力式汽车液压制动系统研究 第2期下方的氮气腔 1内的高压氮气能减少车轮遇到冲击力时产生的高频振动，且有助于消除噪声，并有-定的缓冲作用 。

蓄能器 20接受并储存来自减振器 4、8、10、11的高压油，在车载的液压元件 16需要高压油时，储油罐内的油经加压元件提高压力从液压元件进油管 19进入液压元件，同时电磁单向阀 21打开，蓄能器20内的高压油经由蓄能器出油管 14和电磁单向阀2l进入液压元件 16(液压元件如制动轮缸、液压助力转向缸、离合器液压操纵缸等)，从而将高压油携带的振动能量转化成液压元件的输出功率。液压元件 16完成动作后，其内的油液返回储油罐9。蓄能器设置了限压阀12，当前内部的油压达到规定值时，多余的油液经限压阀 12和回油管返回储液罐。

1.氮气腔 2.活塞 3油 液腔 4.左后减振器 5.压缩阀 6.进油管 7.活塞杆8.左前减振器 9储油罐 l0.右前减振器 1 1.右后减振器 12服压阀13.回油管 14.蓄能器出油管 l5.蓄能器进油孑L 16.液压元件 17.伸张阀18.减振器出油管 19.液压元件进油管 2O.蓄能器 21.电磁单向阀图 1振动能量回收式液压减振系统Fig.1 Vibration Energy Recovery Type Hydraulic Damping System3新型振动能量助力式汽车液压制动系统概念设计3.1系统概念设计如图2所示 ，包括 4个减振器，4个蓄能器，液压助力器，储油罐，4个制动轮缸 ，4个电磁单向阀，制动主缸，真空助力器 、制动踏板和感载比例阀。减振器包括压缩阀及进油孔、伸张阀及出油孑L、活塞和氮气腔；蓄能器设置了限压阀和回油孔；电磁单向阀由制动踏板控制；液压助力器包括活塞、推杆、进油阀和回油阀等 。

3.2系统工作原理分析当汽车振动 ，减振器 2、21、26、31被压缩时(车轮靠近车架压缩悬架)时，活塞 3下移，压缩其下的氮气腔4使其压力升高，活塞上方油液腔容积加大，油压下降，储油罐 10中的油液经进油孔和压缩阀 1进入油液腔。当悬架处于伸张行程(车轮离开车架、减振器被拉长)时，活塞 3上移使油液腔容积减小，油压升高，压缩阀 1关闭，油液经伸张阀和出油孔 7、蓄能器进油管进入蓄能器 6、22、24、30。随着蓄能器 6、22、24、30内油压升高，增加了减振器出油阻力，使阻尼力进-步加大。活塞下方的氮气腔4内的高压氮气能减少车轮遇到冲击力时产生的高频振动，且有助于消除噪声，并有-定的缓冲作用 。蓄能器6、22、24、30接受并储存来自减振器2、21、26、31的高压油。当汽车需要制动，驾驶员踩下制动踏板 l8时，电磁单向阀9、20、23、29开启，蓄能器 6、22、24、30内的高压油经由蓄能器出油管和电磁单向阀 9、20、23、29进入制动轮缸 8、19、25、28，与此同时液压助力器 13内的推杆 l7关闭回油阀 14，打开进油阀 l6，蓄能器 6、22、24、30内的高压油经由蓄能器出油管进人液压助力器l3，助力缸活塞 15左腔通大气，右腔为高压油，左右腔的压力差对制动主缸推杆产生-向左的助力，加上真空助力器 12的助力，推动主缸活塞左移，产生高压油 ，经过感载比例阀 22也进入制动轮缸 8、19、25、28，促使各车轮制动器作用产生制动力，汽车减速。由于蓄能器6、22、24、30设置的靠近制动轮缸 8、14、19、23，故在制动主缸油压升高之前，制动轮缸 8、14、19、23能够建立压力，产生制动效果，从而缩短制动滞后时间。当松开制动踏板 18时，制动轮缸 8、14、19、23内的油经过感载比例阀22、制动主缸 l1返回储液罐 10；液压助力器l3内的推杆 l7右移，关闭进油阀 l6，开启回油阀 l4，液压助力器 13内的高压油经回油阀 l4和回油管返回储液罐 l0。蓄能器6、22、24、30设置了限压阀5和回油管，当其内部的油压达到规定值时，多余的油液经限压阀5和回油管返回储油罐 10。

1.压缩阀 2、21、26、31.减振器 3括塞 4.氮气腔 5.限压阀6、22、24、30.蓄能器 7.伸张阀 8、19、25、28.制动轮缸9、20、23、29.电磁单向阀 l0.储液罐 11.制动主缸 l2.真空助力器13.液压助力器 14.回油阀 15.助力缸活塞 16进油阀 17推杆18.制动踏板 27感载比例阀图2新型振动能量助力式汽车液压制动系统原理示意图Fig.2 Principle Diagram of New Vibration Energy PowerType Automobile Hydraulic Brake System3.3系统性能分析所述的振动能量助力式汽车液压制动系统能回收部分汽车的振动能量转化为液压能用于汽车助力制动，减小制动踏板力，降低驾驶疲劳度，缩短制动滞后时间，提高汽车制动安全l生能。与现有技术相比，其优 在于： (下转第247页)No.2Feb.2013 机 械设 计 与制 造 247根据