一种惯质系数多级可调的惯容装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种惯质系数多级可调的惯容装置及其控制方法，所述惯容装置包括液压缸、液压马达、单向阀、飞轮箱、直线电机、ECU和传感器。所述飞轮箱内设有转动惯量不同的两个飞轮，ECU确定当前工况的惯质系数值，由惯质系数值差值较小值，发送命令给直线电机，直线电机驱动拨叉轴进行轴向运动，使接合套与惯质系数值差值较小的飞轮接合齿圈啮合或者不啮合，从而使液压马达输出轴带动不同的飞轮转动，进而改变整个惯容装置的惯质系数。本发明专利技术由于接合套与不同的飞轮接合齿圈啮合或者不啮合，使得惯容装置的惯质系数多级可调，提高车辆舒适性和稳定性。

A multi-level adjustable inertial device and its control method

【技术实现步骤摘要】
一种惯质系数多级可调的惯容装置及其控制方法
本专利技术属于油气悬架减振
，具体涉及一种惯质系数多级可调的惯容装置及其控制方法。
技术介绍
在工业领域机电一体化的发展潮流之下，机电相似理论得到了广泛的研究。在传统理论关于机械与电子的对应关系中，不管质量元件对应电感还是电容，都是不完全正确的；因为在电子网络中，电感、电阻、电容都具有两个自由、独立的端点，而质量元件并不是一个两端元件，它的一端必须机械接地；这使得机械网络无法与电子网络严格地对应起来，使得电子网络的大量理论与方法无法运用于电子网络中，极大地阻碍了人们对机电系统的研究。2004年剑桥大学的SMITH教授提出了惯容器的概念，并专利技术了齿轮齿条式惯容器和滚珠丝杠式惯容器，使机械网络与电子网络能够严格对应起来，即惯容器、阻尼、弹簧分别与电容、电阻、电感对应，促进了机械网络的发展。在车辆减振领域中，利用惯容器、弹簧、阻尼构成的新型悬架系统也改善了车辆悬架的性能。但是齿轮齿条式惯容器和滚珠丝杠式惯容器这类机械式惯容器存在响应滞后和机械磨损的问题。2013年剑桥大学SMITH等人提出液力式惯容器，由液压缸、活塞、螺旋管等构成的液力式惯容器封装了流体质量的惯性，由于液压缸和螺旋管中油液流量相等以及活塞面积远大于螺旋管截面面积，所以螺旋管中油液速度较快，油液具有较大动能，从而实现惯容器功能，并且液力式惯容器具有响应速度快、机械磨损小、承载能力强的优点。传统惯容器一经设计，其惯质系数不可改变，但是在主动与半主动悬架的研究中，车辆需要根据具体工况调整悬架性能，因此传统惯容器难以满足这一要求。
技术实现思路
为了解决传统惯容器惯质系数不可调的问题，本专利技术提供了一种惯质系数多级可调的惯容装置及其控制方法。本专利技术是利用以下技术手段达到上述目的的。一种惯质系数多级可调的惯容装置，包括液压缸、液压马达、飞轮箱和直线电机，液压缸的油口通过高压软管和单向阀与液压马达的油口连通，液压马达的输出轴与飞轮箱固定连接，飞轮箱中的拨叉轴与直线电机的电机轴固定连接，直线电机与ECU信号连接，ECU与传感器信号连接。上述技术方案，所述液压马达的油口通过整流油路与液压缸的油口连通。上述技术方案，所述输出轴上固定飞轮A和飞轮B，两飞轮之间的输出轴的凸台上套设同步器。上述技术方案，所述飞轮A和飞轮B的转动惯量不同。上述技术方案，所述同步器包括接合套，飞轮靠近同步器设有结合齿圈，接合套最多与一个接合齿圈啮合。上述技术方案，所述接合套与拨叉轴连接。一种惯质系数多级可调的惯容装置的控制方法，ECU结合车辆基本参数和车辆运行信息，得到适合当前工况惯容装置的惯质系数值B；进而ECU获取B与B1的差值Δ1、B与B2的差值Δ2、B与B3的差值Δ3，并判断Δ1、Δ2和Δ3的大小，由较小值确定第一结合齿圈还是第二结合齿圈与接合套啮合，或者两结合齿圈与接合套均不啮合；然后ECU控制直线电机驱动拨叉轴移动，使接合套与确定的接合齿圈啮合或者均不啮合；其中，B1为接合套和第一结合齿圈啮合时，惯容装置的惯质系数值；B2为接合套和第二结合齿圈啮合时，惯容装置的惯质系数值；B3为接合套与第一结合齿圈、第二结合齿圈均不啮合时，惯容装置的惯质系数值。进一步，所述惯容装置的惯质系数值为：其中：Jm为液压马达输出轴和液压马达中油液的总转动惯量，JA为飞轮A的转动惯量，D为液压马达的流量与角速度之比，ηv为液压马达的容积效率，A为活塞4横截面积。本专利技术的有益效果为：本专利技术惯质系数值差值由ECU分析得出，选择与当前工况惯质系数值较小的差值，控制直线电机工作，由直线电机驱动拨叉轴进行轴向运动，使接合套与惯质系数值差值较小的接合齿圈啮合或者不啮合，从而使液压马达输出轴带动不同的飞轮转动，进而改变整个惯容装置的惯质系数，改善车辆乘坐舒适性。附图说明下面结合附图和实例对本专利技术进行进一步说明。图1是本专利技术惯质系数多级可调的惯容装置结构示意图；图2是本专利技术惯质系数多级可调的惯容装置的飞轮箱结构图；图3是图2中飞轮箱内部的局部放大图；图4是本专利技术惯质系数多级可调的惯容装置运行流程图。图中：1-活塞杆，2-液压缸，3-腔A，4-活塞，5-腔B，6-油口B，7-第一单向阀，8-第一高压软管，9-第二单向阀，10-油口A，11-第二高压软管，12-传感器，13-ECU，14-第三单向阀，15-第三高压软管，16-第四单向阀，17-第四高压软管，18-液压马达，19-飞轮箱，20-直线电机，21-接合套，22-第一接合齿圈，23-锁止环，24-滚针轴承，25-液压马达输出轴，26-飞轮箱盖，27-壳体，28-飞轮A，29-拨叉轴，30-第二结合齿圈，31-飞轮B，32-定位销，33-滑块，34-弹簧，35-花键毂。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步说明，但是本专利技术的保护范围并不限于此。如图1所示，一种惯质系数多级可调的惯容装置，包括液压缸2、液压马达18、第一单向阀7、第二单向阀9、第三单向阀14、第四单向阀16、飞轮箱19、直线电机20、ECU13和传感器12。所述液压缸2中设有活塞4，活塞4把液压缸缸体分为腔A3和腔B5，活塞4与活塞杆1相连，腔A3内靠近缸体顶端设有油口A10，腔B5内靠近缸体底端设有油口B6。液压马达18的出油口一路通过第三高压软管15、第三单向阀14与油口A10连通，另一路通过第四高压软管17、第四单向阀16与油口B6连通；液压马达18的进油口一路通过第一高压软管8、第一单向阀7与油口B6连通，另一路通过第二高压软管11、第二单向阀9与油口A10连通。液压马达输出轴25与飞轮箱19固定连接，飞轮箱19中的拨叉轴29与直线电机20的电机轴固定连接，直线电机20与ECU13、ECU13与传感器12均为信号连接。如图2所示，飞轮箱19由壳体27与飞轮箱盖26通过螺栓固定而成，液压马达输出轴25穿过飞轮箱盖26后，穿入壳体27中，且液压马达输出轴25由轴承固定在飞轮箱盖26和壳体27上。液压马达输出轴25通过滚针轴承24固定飞轮A28和飞轮B31。两飞轮之间的液压马达输出轴25的凸台上套设同步器，如图3所示，同步器包括花键毂35、滑块33、锁止环23和接合套21；花键毂35套设在液压马达输出轴25的凸台上，花键毂35外部依次设有锁止环23、滑块33和接合套21，且锁止环23、滑块33和接合套21通过定位销32和弹簧34固定在花键毂35上。两飞轮可以独立在液压马达输出轴25上转动，且飞轮A28靠近同步器设有第一结合齿圈22、飞轮B31靠近同步器设有第二结合齿圈30，第一结合齿圈22、第二结合齿圈30可与接合套21啮合，接合套21最多只能与一个飞轮上的接合齿圈啮合。接合套21与拨叉轴29连接，拨叉轴29穿过壳体27与直线电机20的电机轴固定连接，直线电机20驱动拨叉轴29进行轴向运动。本实施例中，飞轮A28与飞轮B31的转动惯量不同本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种惯质系数多级可调的惯容装置，其特征在于：包括液压缸(2)、液压马达(18)、飞轮箱(19)和直线电机(20)，液压缸(2)的油口通过高压软管和单向阀与液压马达(18)的油口连通，液压马达(18)的输出轴(25)与飞轮箱(19)固定连接，飞轮箱(19)中的拨叉轴(29)与直线电机(20)的电机轴固定连接，直线电机(20)与ECU(13)信号连接，ECU(13)与传感器(12)信号连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种惯质系数多级可调的惯容装置，其特征在于：包括液压缸(2)、液压马达(18)、飞轮箱(19)和直线电机(20)，液压缸(2)的油口通过高压软管和单向阀与液压马达(18)的油口连通，液压马达(18)的输出轴(25)与飞轮箱(19)固定连接，飞轮箱(19)中的拨叉轴(29)与直线电机(20)的电机轴固定连接，直线电机(20)与ECU(13)信号连接，ECU(13)与传感器(12)信号连接。


2.根据权利要求1所述的惯质系数多级可调的惯容装置，其特征在于：所述液压马达(18)的油口通过整流油路与液压缸(2)的油口连通。


3.根据权利要求1所述的惯质系数多级可调的惯容装置，其特征在于：所述输出轴(25)上固定飞轮A(28)和飞轮B(31)，两飞轮之间的输出轴(25)的凸台上套设同步器。


4.根据权利要求1所述的惯质系数多级可调的惯容装置，其特征在于：所述飞轮A(28)和飞轮B(31)的转动惯量不同。


5.根据权利要求1所述的惯质系数多级可调的惯容装置，其特征在于：所述同步器包括接合套(21)，飞轮靠近同步器设有结合齿圈，接合套(21)最多与一个接合齿圈啮合。


6.根据权利要求1所述的惯质系数多级可调的惯容装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪若尘，朱志豪，杨霖，孟祥鹏，陈龙，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32