基于電子液壓助力的地彈簧設計

摘 要：地彈簧是一種應用廣泛的液壓式閉門器，其主要采用蝸輪作為壓緊裝置，且開門時需要使用者持續施加較大的推或拉力。為優化地彈簧結構，該文結合電子液壓助力技術與地彈簧應用的特點，設計了一種基于電子液壓助力的地彈簧。

關鍵詞：地彈簧 電子 液壓 助力

中圖分類號：TS914.3+1文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）04（b）-0035-01

地彈簧是一種安裝在玻璃門下液壓緩釋式的閉門器，其壓緊彈簧的裝置為蝸輪，蝸輪可以作正反向旋轉，所以地彈簧可以用于雙向開啟的門，而采用齒輪齒條作為壓緊裝置的閉門器則只能用于單向開啟的門。

1 地彈簧結構組成

地彈簧的基本配置是天軸和地軸（或稱地腳）。天軸是在上部連接門框和門扇的配件，由一個固定在門扇上的可以用螺栓調節的插銷式的軸和一個固定在門扇的軸套組成，而地軸與地面平行。地彈簧的結構組成圖如圖1所示。

從制造的角度看，地彈簧的蝸輪結構使彈簧的壓縮程度比齒輪齒條傳動的閉門器小，地彈簧關門的力臂也短，所以地彈簧的質量對結構設計和加工精度的依賴性較高。另外，由于雙向開門的門扇沿門扇平面對地彈簧有很大的作用力，因此不同檔的地彈簧間使用壽命差距較大。同時，地彈簧的安裝精度對其使用壽命影響很大。而彈簧在長期拉伸運動后不可避免的會使彈力減弱。

目前，地彈簧均為機械結構，從蝸輪到液壓泵，沒有任何電子系統，技術較成熟、適用范圍廣。缺點是制造較復雜，占用空間較大，制造成本較高。而由于門扇的運動會對地彈簧帶來扭力，增大主軸與軸承之間的磨損，易造成地軸偏心、漏油等質量問題。

2 電子液壓助力技術

電子液壓助力系統克服了傳統的機械液壓助力系統的缺點。采用的液壓泵不再靠機械外力驅動，而是采用電動泵，其工作狀態由電子控制單元根據轉矩、轉向角度等信號計算輸出。電子液壓助力系統的主要構件為：儲油罐、助力控制單元、電動泵、轉向機、助力傳感器等，其中助力控制單元和電動泵為整體結構。目前，電子液壓助力技術廣泛應用于汽車的轉向助力系統中。

3 設計方案

本設計中，電子液壓助力系統的轉向油泵不再由人力來維持，而是由電動機來驅動，并且在原基礎上加裝了電控系統，使得轉向輔助力根據轉向、轉矩等控制，控制流程圖如圖2所示。機械結構上增加了儲油罐和液流分配閥，新增的電控系統包括轉向傳感器、轉矩傳感器、電動液壓閥、ECU等。電子控制單元根據使用者推或拉的轉向與轉矩，控制電動機工作，而液壓系統通過電動機供油，實現助力。閉門時，由于液壓系統回油，此時復位彈簧將門回正，并通過單向閥的液體進行節流從而達到緩沖作用。具體結構簡圖如圖3所示。

4 結語

該文結合電子液壓助力的技術要求以及地彈簧應用的特點，提出了一種基于電子液壓助力的地彈簧設計方案。基于電子液壓助力的地彈簧，推或拉門能根據轉向、轉矩等參數自行調節，閉門過程通過復位彈簧、單向閥等部件使得回正動作平穩。由于引入了電子單元，其維修成本會相應增加，而若采用重型玻璃門或鋼門與該地彈簧作配合，則對其承壓能力提出更高要求。本課題組正在對此進行深入地相關研究。

參考文獻

[1]陳沃林，梁文鋒.地彈簧防火玻璃門的特性與應用[J].廣東建材，2010，26（12）：52-54.

[2] 解后循，高翔.電控/電動液壓助力轉向控制技術研究現狀與展望[J].農業機械學報，2007，38（11）：178-181.

[3] 顏榮慶，李自光，朱福民，等.現代工程機械液壓系統分析[M].北京：人民交通出版社，1998.