CN106573520B - 电磁飞轮减震器及其方法 - Google Patents

Abstract

本披露涉及一种用于抑制与机动车辆相关联的车轮悬架部件的电磁旋转减振器。该电磁旋转减振器具有飞轮和至少一个阻尼器。该阻尼器具有与该飞轮可操作地相关联的、用于旋转地驱动飞轮的第一元件；以及与该车轮悬架部件可操作地相关联的第二元件。该阻尼器使用该飞轮的惯性来操作以抑制车轮悬架部件的相对运动。

Description

电磁飞轮减震器及其方法

相关申请的交叉引用

本披露要求于2015年7月14日提交的美国实用专利申请序号 14/799,179的优先权，并且还要求于2014年7月30日提交的美国临时专利申请序号62/030,752的权益，这二者的全部内容通过援引结合在本披露中。

技术领域

本披露涉及一种旋转阻尼器，并且更具体地，涉及一种用于车辆车轮悬架系统的电磁旋转阻尼器。

背景技术

此部分提供与本披露相关的背景信息，其并不一定是现有技术。

用于车辆的车轮悬架系统可以包括减小车轮处产生的车辆振动的电磁旋转阻尼器。该电磁旋转阻尼器包括具有转子和定子的电动机，该转子和定子连接到车身上。这样的阻尼器还被用作从车轮悬架系统的运动产生能量的能量收集器(energy harvester)。该电磁旋转阻尼器能够处理车轮悬架系统经受的低频扰动和高频扰动。

发明内容

一方面，本披露涉及一种用于抑制与机动车辆相关联的车轮悬架部件的电磁旋转减振器。电磁旋转减振器包括飞轮和至少一个阻尼器。阻尼器具有与该飞轮可操作地相关联的、用于旋转地驱动该飞轮的第一元件；以及与车轮悬架部件可操作地相关联的第二元件。该阻尼器使用飞轮的惯性来操作以抑制车轮悬架部件的相对运动。

另一方面，本披露涉及一种用于抑制与机动车辆相关联的车轮悬架部件的电磁旋转减振器。该电磁旋转减振器包括飞轮、阻尼器和电子控制器。该阻尼器被操作性地布置在飞轮与车轮悬架部件之间、并且使用飞轮的惯性来操作以抑制车轮悬架部件的相对运动。电子控制器被用于控制该阻尼器。

在又另一方面，本披露涉及一种用于抑制与机动车辆相关联的车轮悬架部件的方法。该方法包括提供呈具有转子和定子的电动机的形式的阻尼器。该方法进一步涉及操作性地将飞轮联接至转子使得该飞轮被该转子旋转地驱动。该方法还涉及操作性地将定子联接至车轮悬架部件，以及使用旋转飞轮的质量来抑制该车轮悬架部件的运动。

附图说明

在此描述的附图仅用于所选择实施例的而不是对所有可能实施方式的说明性目的，并且不旨在限制本披露的范围。

图1是用于车辆悬架系统的电磁旋转飞轮阻尼器(EF阻尼器) 的示意图；

图2A展示了车辆的车轮与被联接至EF阻尼器的定子的悬架连杆之间的连接；

图2B描绘了悬架连杆的角速度(ω1)以及转子的额定角速度 (ω2)；

图3展示了具有EF阻尼器、不带有离合器情况下的半主动系统的特性；并且

图4展示了具有EF阻尼器、带有离合器情况下的主动系统的特性。

贯穿附图的若干视图，相应的参考数字表明相应的部分。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述本披露。下面的描述在本质上仅仅是示例性的并且不旨在限制本披露、应用或用途。图1展示了用于车辆的悬架系统的电磁旋转飞轮阻尼器10(以下称为“EF阻尼器10”)。该车辆可以不受限地是任一类型的车辆，例如：汽车、厢式货车、轻型卡车、卡车或运动型多用途车(SUV)。

EF阻尼器10包含电动机12、飞轮14、第一和第二变速箱16 和18、以及离合器19。变速箱16和18可以是任何类型的倍速器(例如，谐波驱动器)。电动机12包含转子20和定子22。定子22经由第一变速箱 16与车辆的悬架连杆24相连接。转子20经由第二变速箱18连接至飞轮14。转子20和飞轮14相连接使得该转子和该飞轮独立于车身围绕一条轴线26 自由地自旋。转子20以最大电磁联接速度转动。飞轮14可以由钢或任何其他适合的材料制成。

转子20的轴承20a被连接至车辆的用于承载该悬架系统的力的底架28或者以其他方式由该底架部分地支撑。离合器19可以用于经由第二变速箱18将飞轮14联接至底架28。变速箱16和18是诸如行星齿轮的减速齿轮。第一变速箱16使悬架系统的相对运动增幅以用于提高转子20相对于定子22的运动的分辨率。

图2A展示了车轮30与悬架连杆24的连接，并且其中该悬架连杆被联接至定子22(以图解形式示出)。车轮30的运动被传递至悬架连杆 24作为角速度ω1。图2B描绘了悬架连杆24的角速度(ω1)以及转子20 的额定角速度(ω2)。图3展示了被放置在EF阻尼器10上的各种负载的、被绘制为电流或转矩对角速度的图表。

在静态操作中，电动机12的控制器控制该飞轮14来以设定的速度自旋。飞轮14的设定速度被定子22看作额定角速度ω2(即，转子20 的额定角速度)。悬架系统的运动被传递至定子22从而产生该定子的相对旋转(即，车轮活动)。更具体地说，悬架系统的相对运动被定子22看作转子 20速度的相对变化。取决于包含定子22与转子20之间的磁性联接强度、飞轮14的旋转速度、以及悬架运动的冲击能量的多个因素，相对运动的力使飞轮14加速或者作为力而作用在转子和/或飞轮(图3)上以略微地且暂时地减小飞轮14的角速度。这实际上是阻尼力。

对于半主动系统，EF阻尼器10消散能量。对于主动系统，EF 阻尼器10可以在一定时间上产生到车身上的主动竖直力。作为主动系统的一部分，EF阻尼器10包含用来改变飞轮14的旋转阻力的离合器。更具体地说，在主动模式中，与电动机12相关联的控制器(或逆变器)32(图1) 可以将飞轮14的速度调整为预选速度。电动机12可以通过改变负载线或阻力来产生更大的力。确切地讲，通过将离合器19接合在飞轮14与车辆的底架28之间来改变负载。控制器32控制着电动机12的转矩需求以及飞轮14 的速度调节。离合器可由来自控制器32的或来自不同控制器的电信号来控制。

图4展示了被实施为主动系统时，EF阻尼器10的性能。作为主动系统，通过转子20可见的阻力水平相对于定子22是通过接合离合器19 来移动(改变)的。因此，可以产生作用在悬架连杆24上的一定(控制)量的力。

在高频率时，转子20和飞轮14通过自由旋转来吸收能量而不是通过控制器32进行控制。控制器32有效地控制转子20，并且因此飞轮 14的角速度在低频带时可由控制器管理。在高频率时EF阻尼器10经受的扰动被转子20的惯性吸收。

EF阻尼器10包括至少一个阻尼器元件，该至少一个阻尼器元件用于抑制位于车轮悬架侧克服连接至由该车身支撑的快速自旋飞轮的惯性的第一质量的相对运动。EF阻尼器10的电动机12产生与飞轮的相对旋转运动相反的电磁阻力。由于飞轮14的惯性，悬架系统的不平顺运动不会转换成高峰值电流。总之，本披露的EF阻尼器10是悬架旋转阻尼器，该悬架旋转阻尼器包括结合有用于平顺不平顺性(harshness compliance)的飞轮系统的电磁马达。该EF阻尼器10在通过使用飞轮的电磁阻尼器系统操作过程中抑制峰值电流。

以上对各种实施例的描述是出于展示和描述的目的提供的。这些描述并不旨在是详尽的或限制本披露。具体实施例的单独的要素或特征通常并不局限于该具体实施例，而是在适用时是可互换的、并且可以用在甚至并未明确示出或描述的选定实施例中。也可以用多种方式来对其加以变化。这样的变化不应视作是脱离本披露，并且所有这样的改动都旨在包含在本披露的范围之内。

Claims (6)

1.一种用于抑制与机动车辆相关联的车轮悬架部件的电磁旋转减振器，该电磁旋转减振器包括：

飞轮；

至少一个阻尼器，该至少一个阻尼器包括电动机，该电动机具有经由变速箱与该飞轮可操作地相关联的、用于旋转地驱动该飞轮的转子；以及与该车轮悬架部件可操作地相关联的定子；该阻尼器使用该飞轮的惯性来操作以抑制该车轮悬架部件的相对运动；

离合器，该离合器可操作地且驱动地将该飞轮与机动车辆的底架互相连接；以及

电子控制器，该电子控制器控制该离合器，从而改变该机动车辆上的负载以及通过减震器改变力输出。

2.如权利要求1所述的电磁旋转减振器，其中该定子经由另一变速箱与该车轮悬架部件操作性地相联接。

3.如权利要求1所述的电磁旋转减振器，其中该车轮悬架部件包括该车辆的悬架连杆。

4.一种用于抑制与机动车辆相关联的车轮悬架部件的方法，该方法包括：

提供阻尼器，该阻尼器呈具有转子和定子的电动机的形式；

操作性地将飞轮联接至该转子以使得该飞轮被该转子旋转地驱动；

操作性地将该定子联接至该车轮悬架部件；

使用该旋转飞轮的质量来抑制该车轮悬架部件的运动；

操作性地将该飞轮经由离合器联接至该车辆的底架；以及

采用电子控制器控制该离合器，从而通过该阻尼器改变该机动车辆上的负载以及改变力输出。

5.如权利要求4所述的方法，进一步包括：

使用该电子控制器来控制该电动机的操作，并且因此控制该飞轮的旋转速度。

6.如权利要求4所述的方法，进一步包括：

使用第一变速箱来操作性地将该转子联接至该飞轮；以及

使用第二变速箱来操作性地将该定子联接至该车轮悬架部件。