CN105422720A - 一种馈能式隔振装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于汽车节能减排领域的一种馈能式隔振装置，该装置包括缸筒、滚珠丝杠式活塞杆、主锥齿轮、副锥齿轮和储能装置；所述滚珠丝杠式活塞杆内部沿轴向均匀分布缠绕电磁线圈的凹槽；所述电磁线圈与所述储能装置的输入端电连接；所述缸筒内壁一周沿轴向交替布置永磁体与铁芯；所述主锥齿轮通过内螺纹与滚珠丝杠结构啮合；所述主锥齿轮的两侧通过外齿纹分别与所述副锥齿轮啮合。本发明通过滚珠丝杠结构将悬架的垂直运动转化为旋转运动，从而通过运动状态的转换达到汽车隔振的目的。永磁体与闭合电磁线圈做相对运动时，电磁线圈绕组将产生感应电流，从而产生感应电动势，将振动能量进行回收再利用可实现汽车的节能，达到节能减排的目的。

Description

一种馈能式隔振装置
技术领域
本发明汽车节能减排领域，具体涉及一种馈能式隔振装置。
背景技术
隔振装置是把机械或仪器安装在合适的弹性装置上以隔离振动是减震器的一种。减振器是汽车悬架上的一个至关重要的零部件，它性能的好坏直接影响汽车乘坐的舒适性和操控稳定性。目前，我们在被动悬架上通常采用的是传统的双筒液压减振器，如专利CN93202010.0公开的液压减振器，CN201020616405.5公开的可变阻尼减振器等，主要通过在油液反复从一个腔流入另一内腔的过程中液体分子之间以及其和孔壁的摩擦来形成振动阻尼力，但这种减振器将悬架振动能量以热能形式耗散掉，间接增加了车辆燃油消耗，不符合当今社会节能减排的主题。
同时，汽车在路面行驶时，由于路面的不平或更复杂的工况，汽车一部分的能量在悬架振动的过程中以热能形式消耗掉，如果将此能量回收，将从很大程度上降低油耗，具有较好的燃油经济性，因此，对于此块振动能量的回收具有十分重大的意义。
法拉第电磁感应定律，因磁通量变化产生感应电动势的现象，闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫电磁感应，产生的电流称为感应电流。将法拉第电磁感应定律利用到能量回收系统中具有成本低，输出功率大的优点。
本发明利用法拉第电磁感应定律通过回收车身与车轮相对运动产生的振动能量，并将其转换为电能，可实现悬架系统振动能量回收与隔振的有效统一。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题提供一种馈能式隔振装置，该装置通将悬架的垂直运动转化为齿轮的旋转运动，从而通过运动状态的转换达到汽车隔振的目的，并将其转换为电能，可实现悬架系统振动能量回收。
本发明的技术方案是：一种馈能式隔振装置，包括缸筒、滚珠丝杠式活塞杆、主锥齿轮、副锥齿轮和储能装置；
所述主锥齿轮的内圈设有内螺纹，所述滚珠丝杠式活塞杆设有滚珠丝杠结构的一端伸入所述缸筒内、且从所述主锥齿轮的中间穿过与活塞固定连接，所述主锥齿轮通过内螺纹与滚珠丝杠结构啮合；所述主锥齿轮上端开有环状凹槽，环状凹槽内置滑块，滑块与固定杆的一端相连，固定杆的另一端焊接在缸筒的内壁上；
所述主锥齿轮的外圈设有外齿纹；所述主锥齿轮的两侧通过外齿纹分别与所述副锥齿轮啮合，所述副锥齿轮通过支撑杆与轴承座连接，所述轴承座固结在缸筒的内壁上；
所述滚珠丝杠式活塞杆内部沿轴向均匀分布凹槽，所述凹槽内均匀缠绕电磁线圈，所述电磁线圈与所述储能装置的输入端电连接；所述滚珠丝杠式活塞杆外部为导体管；所述缸筒内壁沿轴向一周交替布置永磁体与铁芯。
上述方案中，所述活塞下方充满氮气。
进一步的，所述活塞外周装有O形密封圈。
上述方案中，还包括防尘罩，所述防尘罩套在所述缸筒的上端。
上述方案中，所述滚珠丝杠式活塞杆上还设有橡胶垫圈，所述橡胶垫圈位于所述主锥齿轮的上方。
上述方案中，还包括上吊耳，所述上吊耳与所述滚珠丝杠式活塞杆伸出缸筒的一端固定连接。
上述方案中，还包括下吊耳，所述下吊耳与所述缸筒的底部固定连接。
本发明的有益效果是：
1、本发明将主锥齿轮和副锥齿轮构成的齿轮传动机构运用到汽车减振器上，通过滚珠丝杠结构将悬架的垂直运动转化为齿轮的旋转运动，从而通过运动状态的转换达到汽车隔振的目的。
2、本发明所述活塞下方充满氮气，以齿轮间啮合力以及气室气体阻力形成振动阻尼力，达到双重减振效果。
3、本发明基于法拉第电磁感应定律，将电磁线圈和永磁体引用到减振器上，利用滚珠丝杠式活塞杆的上下运动来切割磁感线，永磁体与闭合线圈具有相对运动，线圈绕组中将产生感应电流，从而产生感应电动势，将该振动能量进行回收再利用可实现汽车的节能，达到节能减排的目的，该能量回收系统的优点是成本低，输出功率大。
4、本发明所述活塞外周装有O形密封圈，用以防止气体泄漏。
5、本发明所述防尘罩用以对此隔振装置隔尘。
6、本发明所述橡胶垫圈起到对滚珠丝杠结构和主锥齿轮之间的限位和缓冲的作用。
7、本发明通过所述上吊耳和下吊耳与汽车连接。
本发明通过回收车身与车轮相对运动产生的振动能量，并将其转换为电能，可实现悬架系统振动能量回收与隔振的有效统一。
附图说明
图1是本发明一实施方式的结构图。
图2是图1A处活塞杆以及齿轮间啮合细节图。
图3是本发明一实施方式的永磁体在缸筒壁上的分布细节图。
图中：1、上吊耳；2、防尘罩；3、滚珠丝杠式活塞杆；4、缸筒；5、固定杆；6、橡胶垫圈；7、滚珠丝杠结构；8、滑块；9、凹槽；10、主锥齿轮；11、轴承座；12、支撑杆；13、副锥齿轮；14、电磁线圈；15、永磁体；16、铁芯；17、O形密封圈；18、活塞；19、氮气；20、下吊耳；21、环状凹槽。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面结合附图具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。
当汽车行驶在不平路面上时，会产生振动，本发明通过回收车身与车轮相对运动产生的振动能量，并将其转换为电能，可实现悬架系统振动能量回收与隔振的有效统一。
图1所示为所述馈能式隔振装置的一种实施方式，所述馈能式隔振装置包括上吊耳1、防尘罩2、滚珠丝杠式活塞杆3、缸筒4、橡胶垫圈6、主锥齿轮10、副锥齿轮13、储能装置、和下吊耳20。
所述主锥齿轮10内圈设有内螺纹，所述滚珠丝杠式活塞杆3设有滚珠丝杠结构7的一端伸入所述缸筒4内、且从所述主锥齿轮10的中间穿过与活塞18固定连接，所述主锥齿轮10通过内螺纹与滚珠丝杠结构7啮合。
所述主锥齿轮10的外圈设有外齿纹；所述主锥齿轮10的两侧通过外圈齿纹分别与所述副锥齿轮13啮合，所述副锥齿轮13通过支撑杆12与轴承座11连接，所述轴承座11固结在缸筒4的内壁上。所述主锥齿轮10和副锥齿轮13构成齿轮传动机构，当滚珠丝杠式活塞杆3带动主锥齿轮10旋转时，主锥齿轮10上的外齿纹与副锥齿轮13齿纹的外啮合带动两边的副锥齿轮13转动。
所述直锥齿轮10上端开有环状凹槽21，环状凹槽21内置滑块8，滑块8与固定杆5的一端相连，固定杆5的另一端焊接在缸筒4的内壁上。当滚珠丝杠式活塞杆3上下运动时，滚珠丝杠式活塞杆3上的滚珠丝杠结构7与主锥齿轮10内圈的内螺纹的内啮合带动主锥齿轮10转动，此时滑块8在环形凹槽21内滑动，由于滑块8的大小和尺寸，以及固定杆5与缸筒4的固定焊接，保证了主锥齿轮10相对于缸筒4来说一直保持在一个平面上旋转转动。
所述滚珠丝杠式活塞杆3内部沿轴向均匀分布一系列凹槽9，所述凹槽9内均匀缠绕电磁线圈14，所述电磁线圈14与所述储能装置的输入端电连接；所述滚珠丝杠式活塞杆3外部为导体管；所述缸筒4内壁一周沿轴向交替布置永磁体15与铁芯16，使永磁体15的磁感线形成闭合回路。当滚珠丝杠式活塞杆3与缸筒4之间做相对直线运动时，基于法拉第电磁感应定律，电磁线圈14切割磁感线产生感应电动势，并通过储能装置将悬架振动能量转化为电能回收。
所述活塞18下方充满氮气19，所述活塞18外周装有O形密封圈17，用以防止所述活塞18下部的气体泄漏。氮气具有热膨胀系数低，热传导性低，升温慢，降低了气缸聚热的速度，不可燃也不助燃等特性，可大大地提高气缸工作的稳定性。
所述防尘罩2套在所述缸筒4的上端，用以对此隔振装置隔尘。
所述滚珠丝杠式活塞杆3上还设有橡胶垫圈6，所述橡胶垫圈6位于所述主锥齿轮10的上方，起到对滚珠丝杠结构7和主锥齿轮10之间的限位和缓冲的作用。
上吊耳1，所述上吊耳1与所述滚珠丝杠式活塞杆3伸出缸筒4的一端固定连接，下吊耳20，所述下吊耳20与所述缸筒4的底部固定连接，本发明通过所述上吊耳1和下吊耳20与汽车连接。
车辆在行驶过程中，由于路面不平或其他复杂的路况时会引起悬架系统的振动，使滚珠丝杆式活塞杆3上下移动，此时由于滚珠丝杆式活塞杆3表面有螺纹，带动主锥齿轮10旋转，又由于主锥齿轮10和副锥齿轮13的外啮合，两侧副锥齿轮13也跟着旋转；同时氮气19对活塞18起到缓冲减振的作用，则齿轮间的啮合力加上活塞18下氮气19的阻力构成此隔振装置的阻尼力，达到双重减振效果。
此外，由于使滚珠丝杆式活塞杆3内部沿纵向开有凹槽9，凹槽9上绕有电磁线圈14，当滚珠丝杆式活塞杆3上下移动时，电磁线圈14与缸筒4两侧内置的永磁体15之间产生相对运动，此时，电磁线圈14切割磁感线，产生感应电动势，将悬架的振动能量转换成电能储存起来再利用，可实现汽车节能减排的目的。
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。

Claims (7)

1.一种馈能式隔振装置，其特征在于，包括缸筒(4)、滚珠丝杠式活塞杆(3)、主锥齿轮(10)、副锥齿轮(13)和储能装置；
所述主锥齿轮(10)的内圈设有内螺纹，所述滚珠丝杠式活塞杆(3)设有滚珠丝杠结构(7)的一端伸入所述缸筒(4)内、且从所述主锥齿轮(10)的中间穿过与活塞(18)固定连接，所述主锥齿轮(10)通过内螺纹与滚珠丝杠结构(7)啮合；所述主锥齿轮(10)上端开有环状凹槽(21)，环状凹槽(21)内置滑块(8)，滑块(8)与固定杆(5)的一端相连，固定杆(5)的另一端焊接在缸筒(4)的内壁上；
所述主锥齿轮(10)的外圈设有外齿纹；所述主锥齿轮(10)的两侧通过外齿纹分别与所述副锥齿轮(13)啮合，所述副锥齿轮(13)通过支撑杆(12)与轴承座(11)连接，所述轴承座(11)固结在缸筒(4)的内壁上；
所述滚珠丝杠式活塞杆(3)内部沿轴向均匀分布凹槽(9)，所述凹槽(9)内均匀缠绕电磁线圈(14)，所述电磁线圈(14)与所述储能装置的输入端电连接；所述滚珠丝杠式活塞杆(3)外部为导体管；所述缸筒(4)内壁沿轴向一周交替布置永磁体(15)与铁芯(16)。
2.根据权利要求1所述的馈能式隔振装置，其特征在于，所述活塞(18)下方充满氮气。
3.根据权利要求2所述的馈能式隔振装置，其特征在于，所述活塞(18)外周装有O形密封圈(17)。
4.根据权利要求1所述的馈能式隔振装置，其特征在于，还包括防尘罩(2)，所述防尘罩(2)套在所述缸筒(4)的上端。
5.根据权利要求1所述的馈能式隔振装置，其特征在于，所述滚珠丝杠式活塞杆(3)上还设有橡胶垫圈(6)，所述橡胶垫圈(6)位于所述主锥齿轮(10)的上方。
6.根据权利要求1所述的馈能式隔振装置，其特征在于，还包括上吊耳(1)，所述上吊耳(1)与所述滚珠丝杠式活塞杆(3)伸出缸筒(4)的一端固定连接。
7.根据权利要求1所述的馈能式隔振装置，其特征在于，还包括下吊耳(20)，所述下吊耳(20)与所述缸筒(4)的底部固定连接。
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