本发明涉及车辆悬架技术领域，特别涉及一种悬架振动能量驱动制动系统。
背景技术：
近年来，各个行业的节能减排已经成为一个非常重要的问题。限制能量耗散的一种可用方法是回收那部分耗散的能量。车辆在行驶过程中，路面的不平度以及汽车加减速等原因均会导致汽车簧载质量与非簧载质量产生相对位移，从而产生一定的振动能量，传统悬架由于被动减振器的存在，会将这部分振动能量以热量的形式散发到大气中而流失了。目前比较常用的方法是利用电机(直线电机或者旋转电机)将振动的机械能转化为电能，存储于蓄电池或者超级电容当中，但是，目前的发电厂的发电效率也仅能达到40％-60％，在车辆上所设置的能量回收系统的效率与其相比，效率只会更低，更多的能量被耗散掉，目前的现有技术不能很好的实现节能。
车辆在平整路面行驶过程中，发动机所提供的能量主要用来驱动汽车行驶，但是当路面比较颠簸时，驱动车辆行驶的能量很大一部分都会耗散在减振器当中，路况较差的工况下，会有超过30％的能量因为颠簸而耗散，同时还会造成减振器温度的急剧上升以及车速的急剧下降。
在车辆制动过程中，车辆的俯仰运动会导致各个车轮受力不均，不能实现最佳的制动状态，并且车身的俯仰运动的振动能量最终被减振器所吸收，转化为热量耗散到空气中了。
剑桥大学学者simth于2002年提出了惯容器的思想，并设计出齿轮齿条式惯容器与滚珠丝杠式惯容器后，实现了机械与电子网络之间严格的对应，促进了机械网络的发展。机械与电子网络严格对应后，大量的电子网络理论和研究方法便可以应用于机械系统，包括汽车悬架系统、车辆转向系统、火车悬架系统、建筑隔振系统、直升机隔振系统、动力吸振装置等，并且发展出了齿轮齿条式惯容器，滚珠丝杠惯容器，液力发生式惯容器，杠杠质量惯容器，扭转惯容器，少齿差行星齿轮扭转惯容器，摆线钢球扭转惯容器等多种形式。惯容器可以使得车辆悬架在低频振动下具有更好的隔振效果。但是，在高频振动激励下，惯容器对于高频振动起不到隔振作用，飞轮上的能量将会被浪费掉，这与当今提倡的节能减排理念相悖。
液压传动和其它类型的传动相比，在同等功率条件下体积小、重量轻，因此惯性小、动作灵敏，可实现频繁启动和换向。并且容易实现过载保护，一般装有安全阀便可防止过载。运转平稳，容易吸收冲击和振动。液压传动能在各种方位传动，容易实现往复传动。由于其体积小、传递的功率大，可在较小的空间内传递复杂的运动形式。这些特点使液压传动在组合机床和自动线中应用十分普遍。
技术实现要素：
针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种悬架振动能量驱动制动系统，该系统利用惯容器的能量存储作用，可以直接将车辆的振动能量转化为驱动能量或者制动能量，使得能量无须进行多次转化，具有更高的效率，可以最大限度的回收振动能量，达到车辆节能减排的目的。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种悬架振动能量驱动制动系统，包括惯容器组件、液压马达耦合组件和驱动轴；所述惯容器组件安装在车身与摆臂之间；所述液压马达耦合组件包括液压马达和耦合器组件，所述液压马达的输入传动轴连接耦合器组件，所述耦合器组件输出端与驱动轴连接，用于传递扭矩；所述惯容器组件包含双活塞杆缸和若干单向阀组件；所述单向阀组件包括单向阀和换向开关，两个所述的单向阀并联连接，且两个所述的单向阀安装方向相反；两个所述的单向阀连接所述换向开关；所述双活塞杆缸的进口和出口分别连接单向阀组件一端，且单向阀组件另一端与液压马达进口连接；所述双活塞杆缸的进口和出口还分别连接另一单向阀组件一端，且另一单向阀组件另一端与液压马达出口连接。
进一步，还包括上吊耳、下吊耳和缸筒架；所述双活塞杆缸的活塞杆一端设有上吊耳，所述上吊耳与车身连接；所述双活塞杆缸的缸体的一端安装缸筒架，所述双活塞杆缸的活塞杆另一端位于缸筒架内；所述缸筒架底部设有下吊耳，所述下吊耳与摆臂连接。
进一步，还包括防撞装置，所述双活塞杆缸的活塞杆另一端设有防撞装置，用于限位保护缸筒架不被击穿。
进一步，所述耦合器组件包括输入传动轴、传动轮a、叶轮、传动轮b、油腔和传动轮c；所述输入传动轴一端与液压马达输出端相连，所述输入传动轴另一端与传动轮a相固结；所述输入传动轴内设有油腔，所述油腔连通液压马达的进口和传动轮c的内槽；所述传动轮c与输入传动轴间隙配合，且传动轮c可沿轴向滑动；所述叶轮位于传动轮c与传动轮b之间，且所述叶轮间隙配合在传动轮b内；所述传动轮b固结在驱动轴上。
进一步，还包括回位弹片，所述回位弹片位于输入传动轴和传动轮c之间，用于复位输入传动轴。
进一步，还包括弹簧元件和阻尼元件，所述弹簧元件和阻尼元件分别安装在车身与摆臂之间。
本发明的有益效果在于：
1.本发明所述的悬架振动能量驱动制动系统，可以直接将车辆的振动能量转化为驱动能量或者制动能量，使得能量无须进行多次转化，具有更高的效率，可以最大限度的回收振动能量，达到车辆节能减排的目的。
2.本发明所述的悬架振动能量驱动制动系统，通过设有惯容器组件、弹簧元件和阻尼元件，使得车辆悬架同时具备了弹性特性、阻尼特性与刚度特性，可以有效的过滤掉车辆行驶过程中的低频振动，相比于仅含有刚度特性和阻尼特性的传统悬架系统，显著提升了车辆的乘坐舒适性与操纵稳定性。
附图说明
图1为本发明所述的悬架振动能量驱动制动系统的布置示意图。
图2为本发明所述的惯容器组件结构示意图。
图3为本发明所述的耦合器组件结构图。
图中：
1-车身；2-弹簧元件；3-阻尼元件；4-惯容器组件；5-摆臂、6-液压马达耦合组件；7-驱动轴；8-车轮；9-上吊耳；10-活塞；11-缸筒；12-缸筒架；13-活塞杆；14-防撞装置；15-下吊耳；16-单向阀；171-第一换向开关；172-第二换向开关；173-第三换向开关；174-第四换向开关；18-液压马达、19-传动轮a、20-输入传动轴、21-叶轮、22-传动轮b、23-外壳、24-回位弹片、25-油腔、26-传动轮c。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1所示，本发明所述的悬架振动能量驱动制动系统，包括惯容器组件4、液压马达耦合组件6和驱动轴7；所述惯容器组件4、弹簧元件2和阻尼元件3分别安装在车身1与摆臂5之间；所述液压马达耦合组件6包括液压马达18和耦合器组件，所述液压马达18的输入传动轴20连接耦合器组件，所述耦合器组件输出端与驱动轴7连接，用于传递扭矩；所述驱动轴7与车轮8连接。
如图2所示，所述惯容器组件4包含双活塞杆缸和单向阀组件；所述双活塞杆缸内有活塞10，活塞10连接活塞杆13，所述双活塞杆缸的活塞杆13一端设有上吊耳9，所述上吊耳9与车身1连接；所述双活塞杆缸的缸体11的一端安装缸筒架12，所述双活塞杆缸的活塞杆13另一端位于缸筒架12内；所述缸筒架12底部设有下吊耳15，所述下吊耳15与摆臂5连接。所述双活塞杆缸的活塞杆13另一端设有防撞装置14，用于限位保护缸筒架12不被击穿。
如图2所示，所述单向阀组件包括单向阀16和换向开关，两个所述的单向阀16并联连接，且两个所述的单向阀16安装方向相反；两个所述的单向阀16连接所述换向开关；所述双活塞杆缸的进口和出口分别连接单向阀组件一端，且单向阀组件另一端与液压马达18进口连接；所述双活塞杆缸的进口和出口还分别连接另一单向阀组件一端，且另一单向阀组件另一端与液压马达18出口连接。具体为：所述单向阀组件有4个分别为第一单向阀组件、第二单向阀组件、第三单向阀组件和第四单向阀组件。所述第一单向阀组件包括第一换向开关171；所述第二单向阀组件包括第二换向开关172；第三单向阀组件包括第三换向开关173；第四单向阀组件包括第四换向开关174；所述双活塞杆缸的进口和出口处并联二路，第一路为所述第一单向阀组件和第二单向阀组件串联；第二路为所述第三单向阀组件和第四单向阀组件串联；所述第一单向阀组件和第二单向阀组件之间通过管路与液压马达18进口连接；所述第三单向阀组件和第四单向阀组件之间通过管路与液压马达18出口连接。
如图3所示，所述耦合器组件包括输入传动轴20、传动轮a19、叶轮21、传动轮b22、油腔25和传动轮c26；所述输入传动轴20一端与液压马达18输出端相连，所述输入传动轴20另一端与传动轮a19相固结；所述输入传动轴20内设有油腔25，所述油腔25连通液压马达18的进口和传动轮c26的内槽；所述传动轮c26与输入传动轴20间隙配合，且传动轮c26可沿轴向滑动；所述叶轮21位于传动轮c26与传动轮b22之间，且所述叶轮21间隙配合在传动轮b22内；所述传动轮b22固结在驱动轴7上。所述回位弹片24位于输入传动轴20和传动轮c26之间，用于复位输入传动轴20。工作过程：输入传动轴20内部有一油腔25，当液压马达18工作时会先将油腔25内充满充入不可压缩的油液，进而当其内部压力足够大时，油液会将传动轮c26推向叶轮21，使得二者相距较小的距离，传动轮c26能够通过传力介质调谐流体带动叶轮21旋转，输入传动轴20连接传动轮a19，当传动轮a19旋转时，其内部的传力介质调谐流体也被带动一起旋转，在离心力的作用下，调谐流体从传动轮a19内缘沿着中间的叶轮21向外缘流动，进而驱动传动轮b22转动，最后驱动力经输出传动轴24传递到车轮，外壳23起密封防尘作用。而当路面较为平整，悬架振动较小时，因为油液压力较小，不会将传动轮c26压向叶轮21，传动轮c26与叶轮21相距较远，不会进行传动，回位弹片24给传动轮c26提供回位力。
下面结合该装置的工作过程来进一步说明：
车辆在平整路面行驶过程中，惯容器起主要作用，弹簧在高频振动下的隔振效果较好，惯容器在低频振动下隔振效果较好，“弹簧-阻尼-惯容器”的结构使得车辆在全频域内都具有较好的乘坐舒适性与操纵稳定性。如图2所示，定单向阀组件中有2个方向相反的单向阀，设由上向下导通的单向阀为正向单向阀，由下向上导通的单向阀为反向单向阀；
当路面不平度较大，车辆开始颠簸，此时惯容器将会驱动液压马达耦合组件6工作，油门传感器将会检测到车辆处于行驶过程，并向换向开关发出控制信号，使得第一换向开关171与第一单向阀组件的反向单向阀连通，第四换向开关174与第四单向阀组件的反向单向阀连通，第二换向开关172与第二单向阀组件的正向单向阀连通，第三换向开关173与第三单向阀组件的正向单向阀连通，此时液压马达耦合组件6将车身振动的能量传递到驱动轴上驱动车轮。
当刹车减速时，车辆产生俯仰运动，此时惯容器将会驱动液压马达耦合组件6工作，制动踏板传感器将会识别出车辆处于制动状态，并向换向开关发出控制信号，得第一换向开关171与第一单向阀组件的正向单向阀连通，第四换向开关174与第四单向阀组件的正向单向阀连通，第二换向开关172与第二单向阀组件的反向单向阀连通，第三换向开关173与第三单向阀组件的反向单向阀连通，此时液压马达耦合组件6将车身振动的能量传递到驱动轴上制动车轮。
进一步的，换向开关之间具有互锁的结构关系，第一换向开关171和第四换向开关174只能同时与对应的正向单向阀或者反向单向阀连接，第二换向开关171和第三换向开关174只能同时与对应的正向单向阀或者反向单向阀连接。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。