基于电子液压助力的地弹簧设计

　　地弹簧是一种安装在玻璃门下液压缓释式的闭门器，其压紧弹簧的装置为蜗轮，蜗轮可以作正反向旋转，所以地弹簧可以用于双向开启的门，而采用齿轮齿条作为压紧装置的闭门器则只能用于单向开启的门。

　　1 地弹簧结构组成

　　地弹簧的基本配置是天轴和地轴（或称地脚）。天轴是在上部连接门框和门扇的配件，由一个固定在门扇上的可以用螺栓调节的插销式的轴和一个固定在门扇的轴套组成，而地轴与地面平行。地弹簧的结构组成图如图1所示。

　　从制造的角度看，地弹簧的蜗轮结构使弹簧的压缩程度比齿轮齿条传动的闭门器小，地弹簧关门的力臂也短，所以地弹簧的质量对结构设计和加工精度的依赖性较高。另外，由于双向开门的门扇沿门扇平面对地弹簧有很大的作用力，因此不同档的地弹簧间使用寿命差距较大。同时，地弹簧的安装精度对其使用寿命影响很大。而弹簧在长期拉伸运动后不可避免的会使弹力减弱。

　　目前，地弹簧均为机械结构，从蜗轮到液压泵，没有任何电子系统，技术较成熟、适用范围广。缺点是制造较复杂，占用空间较大，制造成本较高。而由于门扇的运动会对地弹簧带来扭力，增大主轴与轴承之间的磨损，易造成地轴偏心、漏油等质量问题。

　　2 电子液压助力技术

　　电子液压助力系统克服了传统的机械液压助力系统的缺点。采用的液压泵不再靠机械外力驱动，而是采用电动泵，其工作状态由电子控制单元根据转矩、转向角度等信号计算输出。电子液压助力系统的主要构件为：储油罐、助力控制单元、电动泵、转向机、助力传感器等，其中助力控制单元和电动泵为整体结构。目前，电子液压助力技术广泛应用于汽车的转向助力系统中。

　　3 设计方案

　　本设计中，电子液压助力系统的转向油泵不再由人力来维持，而是由电动机来驱动，并且在原基础上加装了电控系统，使得转向辅助力根据转向、转矩等控制，控制流程图如图2所示。机械结构上增加了储油罐和液流分配阀，新增的电控系统包括转向传感器、转矩传感器、电动液压阀、ECU等。电子控制单元根据使用者推或拉的转向与转矩，控制电动机工作，而液压系统通过电动机供油，实现助力。闭门时，由于液压系统回油，此时复位弹簧将门回正，并通过单向阀的液体进行节流从而达到缓冲作用。具体结构简图如图3所示。

　　4 结语

　　该文结合电子液压助力的技术要求以及地弹簧应用的特点，提出了一种基于电子液压助力的地弹簧设计方案。基于电子液压助力的地弹簧，推或拉门能根据转向、转矩等参数自行调节，闭门过程通过复位弹簧、单向阀等部件使得回正动作平稳。由于引入了电子单元，其维修成本会相应增加，而若采用重型玻璃门或钢门与该地弹簧作配合，则对其承压能力提出更高要求。本课题组正在对此进行深入地相关研究。