CN103009950A - 一种带有振动能量回收的馈能悬架装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有振动能量回收的馈能悬架装置，属于汽车节能减排技术领域。本发明在传统的双筒式双向作用减震器基础上，于贮油桶和防尘罩之间加设振动能量回收装置。在贮油桶上焊接连接的支架缸筒，其上焊接连接有磁铁架，并在磁铁架上均布永磁铁，用于产生磁场。减震器的活塞杆位于该装置部分设计为丝杆结构，丝杠螺母的外圈缠绕线圈。本发明有利于改善被动悬架系统的性能和提高车辆的操纵稳定性及行驶平顺性。

Description

一种带有振动能量回收的馈能悬架装置

技术领域

本发明涉及一种带有振动能量回收的馈能悬架装置，属于汽车节能减排技术领域。

背景技术

悬架是车架与车桥之间的一切传力连接装置的总称。根据悬架系统刚度和阻尼是否可变将其分为主动悬架和被动悬架。主动悬架因面临着耗能过大等问题，其使用受到限制。现在在汽车上较为常用的仍是被动悬架。由于弹簧刚度和减振器阻尼系数不可调，不能随外部路面状况而改变，设计时只能保证在某种特定行驶工况下达到良好减振性能，而难以适应不同的道路状况，减振性能有限。

伴随着节能减排思想的日益深入人心，为解决主动悬架耗能过大的缺点。能量回馈是减低能耗和减少使用成本的一个重要手段。在此背景之下，馈能型主动悬架应运而生，其目标就是回收由不平路面激励引起的振动能量，供以主动减振之用。

从上个世纪70年代末，国内外的学者便进行了馈能式悬架可行性的分析，并取得了一系列的进展。目前，馈能悬架根据原理不同主要分为机械式和电磁式两种。

在机械式馈能悬架方面，再生泵装置、机械式可变线性传动装置以及再生作动器是比较典型的例子，虽然在馈能性能上，有些只适合某种特殊工况，但是在设计理念上已经着重突出了使用回收的能量来抑制振动或维持车身姿态的功效。

由于电机转换能量方面的优势，永磁电机被应用在馈能悬架上，电磁式馈能悬架开始迅速发展起来。其中，最具代表性的是Bose公司，其2005年研发出的直线电机电磁悬架系统表现出较好的减振效果和转弯姿态控制效果。然而，目前还没有一项电磁式馈能悬架投入到市场运营当中，因此，具备振动能量回收的馈能悬架装置设计具备十分重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：在汽车行驶过程中，随着悬架的上下运动，减震器的活塞杆上下振动，在不影响减震器工作效果的同时，对活塞杆的振动能量进行回收，以便后续使用。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：利用经典的法拉第电磁感应定律，通过在永磁铁架上均布永磁铁，使其在内部产生磁场。利用滚珠丝杠原理，将活塞杆的上下振动转化为丝杠螺母的旋转运动，同时在丝杠螺母外圈环绕的线圈，会随螺母在磁场中做切割磁感线运动，由此产生交变电流，通过回收电路进行回收，达到能量回收的初步设计。

本发明具体结构为，在双筒式双向作用减震器防尘罩与贮油桶之间加设能量回收装置，所述能量回收装置包括支撑缸筒、永磁铁架、永磁铁、丝杠螺母、线圈、挡块和滚珠环槽；贮油桶上部外圈设有支撑缸筒，所述支撑缸筒上方设有永磁铁架，所述永磁铁架为由圆筒状外侧壁和两个圆环状的上壁和下壁组成的内侧开口的圆筒状中空结构，所述永磁铁架内沿圆周均布永磁铁；减震器活塞杆中位于能量回收装置的部分为丝杆结构，丝杆结构与丝杠螺母之间为螺纹配合；丝杠螺母位于所述永磁铁架内，丝杠螺母外圈绕有线圈；挡块设于丝杠螺母与永磁铁架的下壁之间，在挡块与丝杠螺母之间设有滚珠环槽，滚珠环槽内设有滑动滚珠。。挡块与丝杠螺母的接触面设有滚珠环槽，其中加注润滑油，内有滚珠滚动，以减少螺母旋转时与挡块之间的摩擦。

本发明的有益效果是：保留了传统双筒式双向作用减震器结构，在此基础上加设振动能量回收装置。其减振效果不受影响，同时回收了部分振动能量，减少了能量损耗。回收的能量为后续的主动控制的研究创造了条件。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是一种带有振动能量回收的馈能悬架装置示意图。

图2是永磁铁架侧面示意图。

图3是永磁铁架安装永磁铁的局部视图。

图中，1.上吊环，2.防尘罩，3.永磁铁架，4.线圈，5.滚珠环槽，6.活塞杆，7.密封盖，8.贮油桶，9.伸张阀，10.压缩阀，11.底盖，12.下吊环，13.补偿阀，14.流通阀，15.工作缸，16.导向器，17.油封，18.支架缸筒，19.挡块，20.丝杠螺母，21.永磁铁，22.丝杆结构。

具体实施方式

在图1中，贮油桶8外圈焊接有支架缸筒18，用于支撑永磁铁架3。永磁铁架3为环形结构，如图（2）所示，内部均布有6块永磁铁21，永磁铁架为非密封结构，因此可在内部产生磁场。（见图3）

减震器活塞杆6部分设计为丝杆结构22。利用滚珠丝杠原理，将活塞杆的上下振动转化为丝杠螺母20的旋转运动。在丝杠螺母20外圈环绕的线圈4，与丝杠螺母20一起做旋转运动，由此可在永磁铁架3内部产生的磁场中做切割磁感线运动，由法拉第电磁感应定律可知，所产生的电流为交变电流，可通过回收电路进行回收，贮存。此为振动能量回收的初步设计。

由于丝杆结构22存在密封问题，在减震器工作过程中，丝杆结构22下端不得越过密封盖7中的油封17，因此，丝杆结构22的长度与行程应满足减震器的行程要求，同时不影响减震器的正常工作。

为提高振动能量回收效率，限制丝杠螺母20行程。在永磁铁架3内部设有上下挡块19，挡块19与丝杠螺母20接触面设有滚珠环槽5，内有滚珠滚动，将丝杠螺母20旋转过程中与挡块19的滑动摩擦转化为滚动摩擦，减少了能量损耗，提高了振动能量的回收效率。

通过这样一套简单的振动能量回收装置，对减震器工作过程中的振动能量进行回收，达到了节能的效果。同时，回收的能量有助于后续主动控制的使用，可改善悬架的综合性能，同时也极大的提升车辆的操纵稳定性和行驶平顺性。

Claims (1)

1.一种带有振动能量回收的馈能悬架装置，其特征在于，在双筒式双向作用减震器防尘罩（2）与贮油桶（8）之间加设能量回收装置，所述能量回收装置包括支撑缸筒（18）、永磁铁架（3）、永磁铁（21）、丝杠螺母（20）、线圈（4）、挡块（19）和滚珠环槽（5）；贮油桶（8）上部外圈设有支撑缸筒（18），所述支撑缸筒（18）上方设有永磁铁架（3），所述永磁铁架（3）为由圆筒状外侧壁和两个圆环状的上壁和下壁组成的内侧开口的圆筒状中空结构，所述永磁铁架（3）内沿圆周均布永磁铁（21）；减震器的活塞杆（6）中位于能量回收装置的部分为丝杆结构（22），丝杆结构（22）与丝杠螺母（20）之间为螺纹配合；丝杠螺母（20）位于所述永磁铁架（3）内，丝杠螺母（20）外圈绕有线圈（4）；挡块（19）设于丝杠螺母（20）与永磁铁架（3）的下壁之间，在挡块（19）与丝杠螺母（20）之间设有滚珠环槽（5），滚珠环槽（5）内设有滑动滚珠。

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