CN103727161A - 新型减震器及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了新型减震器及其实现方法，主要解决了现有减震器能量损耗大、设备磨损严重的问题。该新型减震器包括底部开口的减震器外壳和设置在减震器外壳顶部的上支环，呈中空结构且底部开口、设置于减震器外壳内并从动于减震器外壳的螺杆支撑柱，呈中空结构并套接于螺杆支撑柱开口端、可相对其滑动的主动活塞轴，设置在该主动活塞轴底部的下支环，位于减震器外壳内、与螺杆支撑柱同轴设置的转子组件，与转子组件配合发电并紧靠减震器外壳内壁的发电线圈，沿转子组件及螺杆支撑柱的中心轴线设置并穿过二者的螺杆运动转换机构；螺杆运动转换机构下端设有位于主动活塞轴内的定向活塞，上端设有位于转子组件内并与减震器外壳固定连接的反向旋转器。

Description

新型减震器及其实现方法

技术领域

本发明涉及一种减震器，具体的说，是涉及一种发电效率高、使用寿命长的新型减震器及其实现方法。

背景技术

减震器主要用来抑制弹簧吸震后反弹时的震荡及来自路面的冲击，在经过不平路面时，缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并衰减由此引起的震动，以保证汽车能平顺地行驶。冲击力本来是一种能量的形式，而在减震器起到的作用中把这部分能量浪费掉了，不能为人所用；进一步的，人们研发了基于减震器的发电技术，其原理一般是利用相对运动的特点和法拉第电磁感应定理，在相对运动的悬架和活塞加装线圈和永磁铁将机械能转变为电能，用于发电或为电动设备蓄能，如：专利号为201010219527.5的中国发明专利“电动自行车流体发电的减震器”；专利号为200720148111.2的中国发明专利“电动自行车流体发电的减震器”。

然而，目前的发电减震器还存着以下缺陷：转子的旋转方式为双向旋转，其随减震的伸缩改变正反转方向，弊端在于，在反向旋转的过程中首先会抵消一部分动能，再实现反向运动，这样会大大降低能量转化率；此外，现有产品的转子和螺杆为固定连接，极大地增加了主动旋转质量，旋转质量又建立在双向旋转的前提之下，而汽车在高速行驶中给减震器带来的震动振幅和频率是非常高的，因此，导致现有产品的零部件存着非常大的磨损，使产品寿命大大降低，使用效果和实用性相当差。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种结构简单、设计合理、高效节能的减震器。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种新型减震器，包括底部开口的减震器外壳和设置在减震器外壳顶部的上支环，还包括呈中空结构且底部开口、设置于减震器外壳内并从动于减震器外壳的螺杆支撑柱，呈中空结构并套接于螺杆支撑柱开口端、可相对其滑动的主动活塞轴，设置在该主动活塞轴底部的下支环，位于减震器外壳内、与螺杆支撑柱同轴设置的转子组件，与转子组件配合发电并紧靠减震器外壳内壁的发电线圈，沿转子组件及螺杆支撑柱的中心轴线设置并穿过二者的螺杆运动转换机构；该螺杆运动转换机构下端设有位于主动活塞轴内且具有流通阀的定向活塞，其上端还设有位于转子组件内并与减震器外壳固定连接的反向旋转器。

进一步的，所述转子组件包括与螺杆支撑柱同轴设置的永磁体安装轮，以及安装在永磁体安装轮上的条形永磁铁；其中，永磁体安装轮上部位于螺杆支撑柱的上方且内部中空，所述反向旋转器则位于其内部；永磁体安装轮下部呈开口的中空结构，螺杆支撑柱位于其内部并通过双向轴承与其连接。

再进一步的，所述螺杆运动转换机构包括直杆部、丝杆部和套接在丝杆部下端的滚珠螺母；其中，直杆部穿过永磁体安装轮的下端和螺杆支撑柱的上端，其与永磁体安装轮下端的连接处设有一级单向轴承，其与螺杆支撑柱上端的连接处上下各设有一个压力轴承。

在一种实施方案中，所述反向旋转器包括外壳以及四个设置在外壳内的扇齿；其中，扇齿包括上下对应的上扇齿和下扇齿，以及左右对应的左扇齿和右扇齿，左扇齿和右扇齿均与上扇齿和下扇齿啮合。

进一步的，反向旋转器通过“T”字型支柱与减震器外壳连接，且该“T”字型支柱的横轴用于连接反向旋转器，其竖轴穿过永磁体安装轮的上部后与减震器外壳连接；“T”字型支柱与永磁体安装轮的连接位置处设有二级单向轴承；在所述“T”字型支柱的竖轴上还套接有与上扇齿连接并保持同步运动的空心套筒，所述下扇齿与螺杆运动转换机构的直杆部上端连接并保持同步运动，“T”字型支柱的横轴与反向旋转器的左扇齿、右扇齿及外壳连接。

在另一种实施方案中，所述反向旋转器包括第一齿轮，与第一齿轮上端啮合的第二齿轮，与第一齿轮下端啮合的第六齿轮，与第二齿轮啮合的第三齿轮，与第二齿轮对称并与第三齿轮另一侧啮合的第四齿轮，与第一齿轮对称并同时与第四齿轮和第六齿轮啮合的第五齿轮；其中，第六齿轮套接在螺杆运动转换机构的直杆部上。

进一步的，反向旋转器通过组合支柱与减震器外壳连接，该组合支柱包括依次垂直连接并组合构成底部开口的“凹”字形的第一支柱、第二支柱、第三支柱、第四支柱、第五支柱、第六支柱、第七支柱，以及位于凹陷内一端与第四支柱垂直连接、另一端穿出永磁体安装轮与减震器外壳连接的第八支柱，且该第八支柱与永磁体安装轮的连接位置处设有二级单向轴承；反向旋转器中的第一齿轮套接在第一支柱上，第二齿轮套接在第二支柱上，第三齿轮套接在第八支柱上，第四齿轮套接在第五支柱上，第五齿轮套接在第七支柱上。

在第三种实施方案中，所述反向旋转器包括内壁带齿的外壳，三个以上且均匀设置于内壁带齿的外壳内并与其啮合的行星齿轮，以及位于内壁带齿的外壳内部中间并同时与所有行星齿轮啮合的主齿轮；螺杆运动转换机构的直杆部上端伸入内壁带齿的外壳内，所述主齿轮套接在直杆部上。

进一步的，反向旋转器通过连接支柱与减震器外壳连接，该连接支柱包括固定不动且用于安装行星齿轮的行星齿轮固定盘，与行星齿轮固定盘固定连接且上端穿出永磁体安装轮与减震器外壳连接的连接柱，且该连接柱与永磁体安装轮的连接位置处设有二级单向轴承。

上述新型减震器的实现方法，包括以下步骤：

新型减震器收缩

（1）减震器外壳带动其内部件下压，从而使得主动活塞轴相对于定向活塞向上移动；

（2）滚珠螺母与螺杆运动转换机构的丝杆部配合，将主动活塞轴的上下运动转换为直杆部和丝杆部的旋转运动，此为正向转动；

（3）螺杆运动转换机构通过一级单向轴承带动转子组件转动，其转动方向与直杆部和丝杆部的旋转方向相同；二级单向轴承在反向旋转器的作用下空转；

新型减震器舒张

（一）减震器外壳带动其内部件向上移动，从而使得主动活塞轴相对于定向活塞向下移动；

（二）滚珠螺母与螺杆运动转换机构的丝杆部配合，将主动活塞轴的上下运动转换为直杆部和丝杆部的旋转运动，此为反向转动；

（三）螺杆运动转换机构通过二级单向轴承在反向旋转器的作用下带动转子组件转动，其转动方向与直杆部和丝杆部的旋转方向相反；此时，一级单向轴承空转。

本发明的设计原理：利用电磁感应原理，采用转子组件作为本发明发电的执行部件，在此基础上，通过螺杆运动转换机构及反向旋转器将减震器收缩和舒张时的螺杆带动转子组件的转动方向维持在单向旋转状态，以避免双向转动的能力损耗和零部件磨损。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

（1）本发明通过螺杆运动转换机构及反向旋转器将减震器收缩和舒张时的螺杆带动转子组件的转动方向维持在单向旋转状态，螺杆和转子通过单向轴承链接，螺杆反向造成的磨损是建立在螺杆自身的质量和一小部分转子质量，一方面，让每一次压缩或者舒张带来的机械能都能充分利用，避免了转子双向转动的能量损耗；另一方面，极大地降低了零部件之间的磨损，延长了设备使用寿命。

（2）本发明与现有技术相比，不仅具备新颖性和创造性，结构简单、设计合理、实现方便，而且其材质均为普通材质，价格低廉，具备非常高的实用性和市场竞争力，为其大范围的推广应用，奠定了坚实的基础。

附图说明

图1为本发明-实施例1的结构示意图。

图2为本发明-实施例2的局部示意图。

图3为本发明-实施例3的局部示意图。

其中，附图标记所对应的名称：1-减震器外壳，2-螺杆支撑柱，3-发电线圈，4-下支环，5-主动活塞轴，6-定向活塞，7-永磁体安装轮，8-条形永磁铁，9-“T”字型支柱，10-空心套筒，11-二级单向轴承，12-直杆部，13-丝杆部，14-一级单向轴承，15-压力轴承，16-双向轴承，17-上支环，18-滚珠螺母，19-反向旋转器，191-第一齿轮，192-第二齿轮，193-第三齿轮，194-第四齿轮，195-第五齿轮，196-第六齿轮，201-第一支柱，202-第二支柱，203-第三支柱，204-第四支柱，205-第五支柱，206-第六支柱，207-第七支柱，208-第八支柱，31-内壁带齿的外壳，32-行星齿轮，33-主齿轮，41-行星齿轮固定盘，42-连接柱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例1

现有技术中，减震器在利用磁电感应发电时，永磁体相对于发电线圈转动的方式为双向转动，具体的说，在减震器收缩时，永磁体相对于发电线圈正向转动，在减震器舒张时，永磁体相对于发电线圈反向转动，在正向转动向反向转动，或反向转动向正向转动的过程中，会抵消大部分动能，同时，各零部件之间的磨损也非常严重，为了解决这一技术难题，本实施例提供了一种新型减震器，如图1所示，该新型减震器采用转子组件作为本发明发电的执行部件，在此基础上，通过螺杆运动转换机构及反向旋转器将减震器收缩和舒张时的螺杆带动转子组件的转动方向维持在单向旋转状态，以避免双向转动的能力损耗和零部件磨损。

本实施例中，新型减震器主要包括：减震器外壳1、上支环17、下支环4、主动活塞轴5、转子组件、发电线圈3、反向旋转器19、螺杆运动转换机构、螺杆支撑柱2、单向轴承等部件。

减震器外壳，顶部设有上支环，其底部开口内部为中空结构，用于安装转子组件、发电线圈、螺杆支撑柱等部件。

螺杆支撑柱，为下端开口的中空结构，由减震器外壳下端套接于减震器外壳内并从动于减震器外壳，减震器外壳下压时，带动螺杆支撑柱下行，一般地，二者保持同步运动。

主动活塞轴，套接在螺杆支撑柱下部并可相对于螺杆支撑柱滑动，其下端端部设有下支环。主动活塞轴同样为中空结构，内部构成供活塞滑动的腔。

转子组件，主要包括与螺杆支撑柱同轴设置的永磁体安装轮7，以及安装在永磁体安装轮上的条形永磁铁8，作为优选，条形永磁铁8为三个以上并沿永磁体安装轮7圆周均匀分布；其中，永磁体安装轮上部位于螺杆支撑柱2的上方且内部中空，所述反向旋转器则位于其内部；永磁体安装轮7下部呈开口的中空结构，螺杆支撑柱2位于其内部并通过双向轴承16与其连接。转子组件是发电的执行部件，永磁铁安装轮带动条形永磁铁相对于发电线圈转动，利用磁电感应原理发电。发电线圈紧靠减震器外壳的内壁。

螺杆运动转换机构，沿转子组件及螺杆支撑柱2的中心轴线设置并穿过二者，它包括直杆部12、丝杆部13和套接在丝杆部13下端的滚珠螺母18；其中，直杆部12穿过永磁体安装轮7的下端和螺杆支撑柱2的上端，其与永磁体安装轮7下端的连接处设有一级单向轴承14，其与螺杆支撑柱2上端的连接处上下各设有一个压力轴承15。丝杆部的底部设有定向活塞6，且该定向活塞具有流通阀并位于主动活塞轴内；直杆部上端还设有位于永磁体安装轮上部内并与减震器外壳1固定连接的反向旋转器19。

反向旋转器通过“T”字型支柱9与减震器外壳1连接，且该“T”字型支柱9的横轴用于连接反向旋转器，其竖轴穿过永磁体安装轮7的上部后与减震器外壳1连接；“T”字型支柱9与永磁体安装轮7的连接位置处设有二级单向轴承11。具体的时候，反向旋转器包括外壳以及四个设置在外壳内的扇齿；其中，扇齿包括上下对应的上扇齿和下扇齿，以及左右对应的左扇齿和右扇齿。

基于上述结构，反向旋转器与“T”字型支柱的具体连接方式如下：“T”字型支柱9的竖轴上还套接有与上扇齿连接并保持同步运动的空心套筒10，下扇齿与螺杆运动转换机构的直杆部上端连接并保持同步运动，“T”字型支柱9的横轴与反向旋转器的左扇齿、右扇齿及外壳连接。

新型减震器发电的实现包括两部分

其一

新型减震器收缩

（1）减震器外壳带动其内部件下压，从而使得主动活塞轴相对于定向活塞向上移动；

（2）滚珠螺母与螺杆运动转换机构的丝杆部配合，将主动活塞轴的上下运动转换为直杆部和丝杆部的旋转运动，此为正向转动；

（3）螺杆运动转换机构通过一级单向轴承带动转子组件转动，其转动方向与直杆部和丝杆部的旋转方向相同；二级单向轴承在反向旋转器的作用下空转。

其二

新型减震器舒张

（一）减震器外壳带动其内部件向上移动，从而使得主动活塞轴相对于定向活塞向下移动；

（二）滚珠螺母与螺杆运动转换机构的丝杆部配合，将主动活塞轴的上下运动转换为直杆部和丝杆部的旋转运动，此为反向转动；

（三）螺杆运动转换机构通过二级单向轴承在反向旋转器的作用下带动转子组件转动，其转动方向与直杆部和丝杆部的旋转方向相反；此时，一级单向轴承空转。

本发明通过螺杆运动转换机构及反向旋转器将减震器收缩和舒张时的螺杆带动转子组件的转动方向维持在单向旋转状态，避免了双向选择的能量损坏和零部件的磨损。

实施例2

如图2所示，本实施例与实施例1的不同点在于，反向旋转器结构及其与减震器外壳等的连接方式不同。

本实施例中，反向旋转器包括第一齿轮191，与第一齿轮191上端啮合的第二齿轮192，与第一齿轮191下端啮合的第六齿轮196，与第二齿轮192啮合的第三齿轮193，与第二齿轮192对称并与第三齿轮另一侧啮合的第四齿轮194，与第一齿轮191对称并同时与第四齿轮和第六齿轮啮合的第五齿轮195；其中，第六齿轮套接在螺杆运动转换机构的直杆部上。

基于上述结构，反向旋转器通过组合支柱与减震器外壳连接，该组合支柱包括依次垂直连接并组合构成底部开口的“凹”字形的第一支柱201、第二支柱202、第三支柱203、第四支柱204、第五支柱205、第六支柱206、第七支柱207，以及位于凹陷内一端与第四支柱垂直连接、另一端穿出永磁体安装轮7与减震器外壳连接的第八支柱208，且该第八支柱208与永磁体安装轮7的连接位置处设有二级单向轴承11；反向旋转器中的第一齿轮套接在第一支柱上，第二齿轮套接在第二支柱上，第三齿轮套接在第八支柱上，第四齿轮套接在第五支柱上，第五齿轮套接在第七支柱上。

实施例3

如图3所示，本实施例与上述实施例的不同点在于，反向旋转器结构及其与减震器外壳等的连接方式不同。

本实施例中，反向旋转器包括内壁带齿的外壳31，三个以上且均匀设置于内壁带齿的外壳31内并与其啮合的行星齿轮32，以及位于内壁带齿的外壳31内部中间并同时与所有行星齿轮32啮合的主齿轮33；螺杆运动转换机构的直杆部上端伸入内壁带齿的外壳31内，所述主齿轮33套接在直杆部上。

基于上述结构，反向旋转器通过连接支柱与减震器外壳连接，该连接支柱包括固定不动且用于安装行星齿轮的行星齿轮固定盘41，与行星齿轮固定盘41固定连接且上端穿出永磁体安装轮7与减震器外壳连接的连接柱42，且该连接柱42与永磁体安装轮7的连接位置处设有二级单向轴承11。

按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述设计原理的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明所公开的结构基础上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种新型减震器，包括底部开口的减震器外壳（1）和设置在减震器外壳（1）顶部的上支环（17），其特征在于，还包括呈中空结构且底部开口、设置于减震器外壳（1）内并从动于减震器外壳（1）的螺杆支撑柱（2），呈中空结构并套接于螺杆支撑柱（2）开口端、可相对其滑动的主动活塞轴（5），设置在该主动活塞轴底部的下支环（4），位于减震器外壳（1）内、与螺杆支撑柱（2）同轴设置的转子组件，与转子组件配合发电并紧靠减震器外壳（1）内壁的发电线圈（3），沿转子组件及螺杆支撑柱（2）的中心轴线设置并穿过二者的螺杆运动转换机构；该螺杆运动转换机构下端设有位于主动活塞轴（5）内且具有流通阀的定向活塞（6），其上端还设有位于转子组件内并与减震器外壳（1）固定连接的反向旋转器（19）。

2.根据权利要求1所述的一种新型减震器，其特征在于，所述转子组件包括与螺杆支撑柱（2）同轴设置的永磁体安装轮（7），以及安装在永磁体安装轮（7）上的条形永磁铁（8）；其中，永磁体安装轮（7）上部位于螺杆支撑柱（2）的上方且内部中空，所述反向旋转器则位于其内部；永磁体安装轮（7）下部呈开口的中空结构，螺杆支撑柱（2）位于其内部并通过双向轴承（16）与其连接。

3.根据权利要求2所述的一种新型减震器，其特征在于，所述螺杆运动转换机构包括直杆部（12）、丝杆部（13）和套接在丝杆部（13）下端的滚珠螺母（18）；其中，直杆部（12）穿过永磁体安装轮（7）的下端和螺杆支撑柱（2）的上端，其与永磁体安装轮（7）下端的连接处设有一级单向轴承（14），其与螺杆支撑柱（2）上端的连接处上下各设有一个压力轴承（15）。

4.根据权利要求3所述的一种新型减震器，其特征在于，所述反向旋转器包括外壳以及四个设置在外壳内的扇齿；其中，扇齿包括上下对应的上扇齿和下扇齿，以及左右对应的左扇齿和右扇齿，左扇齿和右扇齿均与上扇齿和下扇齿啮合。

5.根据权利要求4所述的一种新型减震器，其特征在于，反向旋转器通过“T”字型支柱（9）与减震器外壳（1）连接，且该“T”字型支柱（9）的横轴用于连接反向旋转器，其竖轴穿过永磁体安装轮（7）的上部后与减震器外壳（1）连接；“T”字型支柱（9）与永磁体安装轮（7）的连接位置处设有二级单向轴承（11）；在所述“T”字型支柱（9）的竖轴上还套接有与上扇齿连接并保持同步运动的空心套筒（10），所述下扇齿与螺杆运动转换机构的直杆部上端连接并保持同步运动，“T”字型支柱（9）的横轴与反向旋转器的左扇齿、右扇齿及外壳连接。

6.根据权利要求3所述的一种新型减震器，其特征在于，所述反向旋转器包括第一齿轮（191），与第一齿轮（191）上端啮合的第二齿轮（192），与第一齿轮（191）下端啮合的第六齿轮（196），与第二齿轮（192）啮合的第三齿轮（193），与第二齿轮（192）对称并与第三齿轮另一侧啮合的第四齿轮（194），与第一齿轮（191）对称并同时与第四齿轮和第六齿轮啮合的第五齿轮（195）；其中，第六齿轮套接在螺杆运动转换机构的直杆部上。

7.根据权利要求6所述的一种新型减震器，其特征在于，反向旋转器通过组合支柱与减震器外壳连接，该组合支柱包括依次垂直连接并组合构成底部开口的“凹”字形的第一支柱（201）、第二支柱（202）、第三支柱（203）、第四支柱（204）、第五支柱（205）、第六支柱（206）、第七支柱（207），以及位于凹陷内一端与第四支柱垂直连接、另一端穿出永磁体安装轮（7）与减震器外壳连接的第八支柱（208），且该第八支柱（208）与永磁体安装轮（7）的连接位置处设有二级单向轴承（11）；反向旋转器中的第一齿轮套接在第一支柱上，第二齿轮套接在第二支柱上，第三齿轮套接在第八支柱上，第四齿轮套接在第五支柱上，第五齿轮套接在第七支柱上。

8.根据权利要求3所述的一种新型减震器，其特征在于，所述反向旋转器包括内壁带齿的外壳（31），三个以上且均匀设置于内壁带齿的外壳（31）内并与其啮合的行星齿轮（32），以及位于内壁带齿的外壳（31）内部中间并同时与所有行星齿轮（32）啮合的主齿轮（33）；螺杆运动转换机构的直杆部上端伸入内壁带齿的外壳（31）内，所述主齿轮（33）套接在直杆部上。

9.根据权利要求8所述的一种新型减震器，其特征在于，反向旋转器通过连接支柱与减震器外壳连接，该连接支柱包括固定不动且用于安装行星齿轮的行星齿轮固定盘（41），与行星齿轮固定盘（41）固定连接且上端穿出永磁体安装轮（7）与减震器外壳连接的连接柱（42），且该连接柱（42）与永磁体安装轮（7）的连接位置处设有二级单向轴承（11）。

10.如权利要求1至9所述的新型减震器的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

新型减震器收缩

（1）减震器外壳带动其内部件下压，从而使得主动活塞轴相对于定向活塞向上移动；

（2）滚珠螺母与螺杆运动转换机构的丝杆部配合，将主动活塞轴的上下运动转换为直杆部和丝杆部的旋转运动，此为正向转动；

（3）螺杆运动转换机构通过一级单向轴承带动转子组件转动，其转动方向与直杆部和丝杆部的旋转方向相同；二级单向轴承在反向旋转器的作用下空转；

新型减震器舒张

（一）减震器外壳带动其内部件向上移动，从而使得主动活塞轴相对于定向活塞向下移动；

（二）滚珠螺母与螺杆运动转换机构的丝杆部配合，将主动活塞轴的上下运动转换为直杆部和丝杆部的旋转运动，此为反向转动；

（三）螺杆运动转换机构通过二级单向轴承在反向旋转器的作用下带动转子组件转动，其转动方向与直杆部和丝杆部的旋转方向相反；此时，一级单向轴承空转。

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