CN108757809A - 车辆振动能量回收式减振器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆振动能量回收式减振器，包括缸筒、以及与缸筒匹配的活塞，所述活塞的活塞杆端部伸出缸筒、并与发电机固定，所述活塞杆为中空管、活塞杆内同轴转动连接有输出轴，所述输出轴的一端与发电机的主轴传动连接，另一端与活塞连接，所述活塞包括管型壳体，所述管型壳体内由上至下依次设有环形膜片弹簧A、上阀座、环形膜片弹簧B、上侧板、叶片马达、下侧板、环形膜片弹簧C、下阀座和环形膜片弹簧D，所述叶片马达的转子与输出轴固定。从上述结构可知，本发明的车辆振动能量回收式减振器，通过活塞的特殊结构，使得活塞不管相对于缸筒是向上还是向下运动，缸筒内的油对于叶片马达的转子的作用方向都是一致的。

Description

车辆振动能量回收式减振器

技术领域

本发明涉及内置叶片马达式能量回收减振器的技术领域，具体涉及一种车辆振动能量回收式减振器。

背景技术

目前汽车上使用的减振器普遍是被动式减振器，当悬架相对车体往复运动时，减振器内的活塞相对缸筒也往复运动，迫使缸筒内的液压油从一个油腔通过活塞上的窄小空隙流入另一个油腔，这些空隙与油液的摩擦及液体分子内摩擦便形成对振动的阻尼力，将汽车振动产生的能量转化为油液的热能耗散到大气中，达到衰减振动的目的。这部分能量若能被有效回收利用，则可以降低汽车能耗，实现节约能源的目的。

如公开号CN101985965A的中国专利申请了一种汽车能量再生减振器，该再生减振器包括上、下两个工作缸，在上工作缸中设有一个发电机和一套行星齿轮、单向离合器组成的传动机构，在下工作缸设有一个运动转换机构，运动转换机构为一个滚珠丝杆副，它将汽车悬架振动引起的直线运动转换成旋转运动，并通过传动机构中的离合方向互为相反的单向离合器将上下运动转换成同一方向的旋转运动，通过发电机将能量转化成电能加以利用。但这种能量回收系统的缺点是系统对高频振动的响应较慢、寿命较低。

如中国专利CN203784182U描述的是将直线电机运用到减振器中，利用活塞杆与减振器缸筒之间相对直线运动的原理，在双筒减振器外壳上集成一个直线电机。通过传统减振器减振的同时，能够通过直线电机提供作动力或者回收悬架的振动能量，达到能量回收的目的。但这种直线电机式能量回收系统的漏磁通大，馈能效率低。

如公开号为CN101749353A专利申请的液电馈能式减振器，此发明包括液压回路、工作室和活塞，工作室由隔板分为活塞工作腔和蓄能发电腔两部分，液压马达位于蓄能发电腔，通过传动轴于外部的发电机相连，蓄能器位于蓄能发电腔中，液压回路有多个单向阀构成液压整流桥。压力升高侧油室的油液流经液压整流桥和液压马达，进入另一侧油室，油液驱动马达总是沿同一方向转动，将振动机械能转化为电能进行存储，实现节能。但此发明结构由于采用多个单向阀构成液压整流桥，能量利用率低。此外，采用的活塞弹簧式蓄能器当内部渗满液压油时，作用将会失效。

本申请人之前于2015年4月29提交了名为《内置叶片马达式能量回收减振器》的专利，解决了上述问题。但是该专利在实际使用中发现，由于其需要额外设置一个运动转换机构，不仅成本相对较高，而且由于叶片马达根据缸筒内的油的流动方向实现正反转动来带动发电机转动发电，所以当油的流动方向改变后，其对叶片马达的作用力需要先克服之前叶片马达的转动惯性，然后剩余的能量才能重新驱动叶片马达转动进行发电；实际上就是油在流动过程中的能量首先消耗在克服原先运动状态的叶片马达，然后才能发电，其发电效率很低；另外在车辆的实际装配过程中还发现，车辆的车架空间较为有限，运动转换机构的存在，还需要为运动转换机构留足空间，势必会导致缸筒内活塞的行程缩短或其他结构的改变，对于汽车零部件的设计会造成额外的负担。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种车辆振动能量回收式减振器，通过活塞的特殊结构，使得活塞不管相对于缸筒是向上还是向下运动，缸筒内的油对于叶片马达的转子的作用方向都是一致的，从而使得转子带动输出轴在活塞的往复运动中始终朝一个方向运动，进而缸筒内的油对于转子始终是起到的是加速作用，避免油往复作用时对转子的作用力相互抵消；活塞结构本身具有叶片马达保持转动方向一致的作用，从而使得减振器本身的结构紧凑，无需另外设置发电机的换向机构，所以也不会浪费有限的车辆空间；相比于传统结构中，输出轴随着缸筒内的油的正反方向流动而正反方向转动而言，缸筒内的油在对叶片马达作用时，由于正反方向流动的油对叶片的马达作用方向相同，所以无需克服之前的叶片转子的转动惯性，所以能量损失极小，能量利用率显然更高。

本发明所采取的技术方案是：

车辆振动能量回收式减振器，包括缸筒、以及与缸筒匹配的活塞，所述活塞的活塞杆端部伸出缸筒、并与发电机固定，所述活塞杆为中空管、活塞杆内同轴转动连接有输出轴，所述输出轴的一端与发电机的主轴传动连接，另一端与活塞连接，所述活塞包括管型壳体，所述管型壳体内由上至下依次设有环形膜片弹簧A、上阀座、环形膜片弹簧B、上侧板、叶片马达、下侧板、环形膜片弹簧C、下阀座和环形膜片弹簧D，所述叶片马达的转子与输出轴固定，所述发电机背向缸筒的一端设有安装环A，所述缸筒背向发电机的一端设有安装环B。

本发明进一步改进方案是，所述上阀座设有呈中心对称分布的通孔A、通孔B、通孔A’和通孔B’，所述环形膜片弹簧A的内侧对应于通孔B和通孔B’分别设有膜瓣O和膜瓣O’，所述环形膜片弹簧B的内侧对应于通孔A和通孔A’分别设有膜瓣C和膜瓣C’，所述上侧板的边沿、对应于通孔A、通孔B、通孔A’和通孔B’分别设有流通缺口A；下阀座设有呈中心对称分布的通孔G、通孔H、通孔G’和通孔H’，所述环形膜片弹簧C的内侧对应于通孔G和通孔G’分别设有膜瓣F和膜瓣F’，所述环形膜片弹簧D的内侧对应于通孔H和通孔H’分别设有膜瓣I和膜瓣I’，所述下侧板的边沿、对应于通孔G、通孔H、通孔G’和通孔H’分别设有流通缺口B。

本发明进一步改进方案是，所述叶片马达的转子上的叶片和定子的内壁形成了腔体D、腔体E、腔体D’和腔体E’；所述通孔A和通孔G分别与腔体D对应、通孔B和通孔H分别与腔体E对应、通孔A’和通孔G’分别与腔体D’对应、通孔B’和通孔H’分别与腔体E’对应。

本发明更进一步改进方案是，所述上阀座通过中心孔A套置于输出轴上、所述上侧板通过中心孔B套置于输出轴上、所述下侧板通过中心孔D套置于输出轴上、所述下阀座通过中心孔E套置于输出轴上。

本发明更进一步改进方案是，所述转子的中心孔C通过键固定于输出轴。

本发明更进一步改进方案是，所述叶片沿转子面向定子的侧壁上所设的槽口移动。

本发明更进一步改进方案是，所述管型壳体的顶部边沿向内设有翻边，所述管型壳体的内壁底部固定有卡环，所述环形膜片弹簧A、上阀座、环形膜片弹簧B、上侧板、叶片马达、下侧板、环形膜片弹簧C、下阀座和环形膜片弹簧D沿输出轴的轴向限位固定于翻边和卡环之间。

本发明更进一步改进方案是，所述通孔A、通孔B、通孔A’、通孔B’、通孔G、通孔H、通孔G’和通孔H’均位于翻边所形成的空腔A和卡环所形成的空腔B的范围内。

本发明更进一步改进方案是，所述卡环卡设于管型壳体内壁底部所设的环形槽内。

本发明更进一步改进方案是，所述管型壳体的外侧壁与缸筒内壁贴合，并且设有多个环形储油槽。

本发明更进一步改进方案是，所述输出轴通过螺母将活塞与活塞杆固定连接。

本发明更进一步改进方案是，所述活塞杆内的两端分别通过轴承与输出轴转动连接。

本发明更进一步改进方案是，所述缸筒内、面向发电机的一端固定有密封导向套，活塞杆的端部穿过密封导向套后与发电机固定。

本发明更进一步改进方案是，所述缸筒内、远离发电机的一端设有气囊，所述气囊面向活塞的一侧设有浮动活塞。

本发明更进一步改进方案是，所述活塞杆通过机座与发电机固定，所述发电机固定于机座内。

本发明的有益效果在于：

第一、本发明的车辆振动能量回收式减振器，通过活塞的特殊结构，使得活塞不管相对于缸筒是向上还是向下运动，缸筒内的油对于叶片马达的转子的作用方向都是一致的，从而使得转子带动输出轴在活塞的往复运动中始终朝一个方向运动，进而缸筒内的油对于转子始终是起到的是加速作用，避免油往复作用时对转子的作用力相互抵消。

第二、本发明的车辆振动能量回收式减振器，活塞结构本身具有叶片马达保持转动方向一致的作用，从而使得减振器本身的结构紧凑，无需另外设置发电机的换向机构，所以也不会浪费有限的车辆空间。

第三、本发明的车辆振动能量回收式减振器，相比于传统结构中，输出轴随着缸筒内的油的正反方向流动而正反方向转动而言，缸筒内的油在对叶片马达作用时，由于正反方向流动的油对叶片的马达作用方向相同，所以无需克服之前的叶片转子的转动惯性，所以能量损失极小，能量利用率显然更高。

附图说明：

图1为本发明的主视剖视示意图。

图2为图1中活塞部分的主视剖视放大示意图。

图3为活塞的管型壳体内的各零件的俯视示意图。

图4为环形膜片弹簧A的俯视放大示意图。

图5为上阀座的俯视放大示意图。

图6为环形膜片弹簧B的俯视放大示意图。

图7为上侧板的俯视放大示意图。

图8为叶片马达的俯视放大示意图。

图9为下侧板的俯视放大示意图。

图10为环形膜片弹簧C的俯视放大示意图。

图11为下阀座的俯视放大示意图。

图12为环形膜片弹簧D的俯视放大示意图。

具体实施方式：

结合图1~图12可知，本发明的车辆振动能量回收式减振器包括缸筒8、以及与缸筒8匹配的活塞9，所述活塞9的活塞杆6端部伸出缸筒8、并与发电机3固定，所述活塞杆6为中空管、活塞杆6内同轴转动连接有输出轴5，所述输出轴5的一端与发电机3的主轴传动连接，另一端与活塞9连接，所述活塞9包括管型壳体900，所述管型壳体900内由上至下依次设有环形膜片弹簧A901、上阀座902、环形膜片弹簧B903、上侧板904、叶片马达、下侧板907、环形膜片弹簧C908、下阀座909和环形膜片弹簧D910，所述叶片马达的转子906与输出轴5固定，所述发电机3背向缸筒8的一端设有安装环A1，所述缸筒8背向发电机3的一端设有安装环B12。

本发明进一步改进方案是，所述上阀座902设有呈中心对称分布的通孔A912、通孔B913、通孔A’912’和通孔B’913’，所述环形膜片弹簧A901的内侧对应于通孔B913和通孔B’913’分别设有膜瓣O911和膜瓣O’911’，所述环形膜片弹簧B903的内侧对应于通孔A912和通孔A’912’分别设有膜瓣C915和膜瓣C’915’，所述上侧板904的边沿、对应于通孔A912、通孔B913、通孔A’912’和通孔B’913’分别设有流通缺口A916；下阀座909设有呈中心对称分布的通孔G926、通孔H927、通孔G’926’和通孔H’927’，所述环形膜片弹簧C908的内侧对应于通孔G926和通孔G’926’分别设有膜瓣F925和膜瓣F’925’，所述环形膜片弹簧D910的内侧对应于通孔H927和通孔H’927’分别设有膜瓣I929和膜瓣I’929’，所述下侧板907的边沿、对应于通孔G926、通孔H927、通孔G’926’和通孔H’927’分别设有流通缺口B923。

所述叶片马达的转子906上的叶片920和定子905的内壁形成了腔体D921、腔体E922、腔体D’921’和腔体E’922’；所述通孔A912和通孔G926分别与腔体D921对应、通孔B913和通孔H927分别与腔体E922对应、通孔A’912’和通孔G’926’分别与腔体D’921’对应、通孔B’913’和通孔H’927’分别与腔体E’922’对应。

所述上阀座902通过中心孔A914套置于输出轴5上、所述上侧板904通过中心孔B917套置于输出轴5上、所述下侧板907通过中心孔D924套置于输出轴5上、所述下阀座909通过中心孔E928套置于输出轴5上。

所述转子906的中心孔C918通过键936固定于输出轴5。

所述叶片920沿转子906面向定子905的侧壁上所设的槽口919移动。

所述管型壳体900的顶部边沿向内设有翻边931，所述管型壳体900的内壁底部固定有卡环933，所述环形膜片弹簧A901、上阀座902、环形膜片弹簧B903、上侧板904、叶片马达、下侧板907、环形膜片弹簧C908、下阀座909和环形膜片弹簧D910沿输出轴5的轴向限位固定于翻边931和卡环933之间。

所述通孔A912、通孔B913、通孔A’912’、通孔B’913’、通孔G926、通孔H927、通孔G’926’和通孔H’927’均位于翻边931所形成的空腔A932和卡环933所形成的空腔B934的范围内。

所述卡环933卡设于管型壳体900内壁底部所设的环形槽935内。

所述管型壳体900的外侧壁与缸筒8内壁贴合，并且设有多个环形储油槽937。

所述输出轴5通过螺母930将活塞9与活塞杆6固定连接。

所述活塞杆6内的两端分别通过轴承4与输出轴5转动连接。

所述缸筒8内、面向发电机3的一端固定有密封导向套7，活塞杆6的端部穿过密封导向套7后与发电机3固定。

所述缸筒8内、远离发电机3的一端设有气囊11，所述气囊11面向活塞9的一侧设有浮动活塞10。

所述活塞杆6通过机座2与发电机3固定，所述发电机3固定于机座2内。

本发明安装的时候，将安装环A1与车辆的车架连接，将安装环B12与车辆的车轮连接。

当车轮远离车身、活塞9和缸筒8处于伸张行程时，缸筒8沿活塞杆6的轴线向下运动，减振器被拉伸，活塞9相对于缸筒8向上运动，缸筒8内的位于活塞9上方的上油腔压力升高，位于活塞9下方的下油腔压力降低，上、下油腔形成压力差；上油腔内的压力油将环形膜片弹簧A901的膜瓣O911和膜瓣O’911’压紧在上阀座902上的通孔B913和通孔B’913’，使上阀座902的通孔B913和通孔B’913’关闭；上油腔内的压力油通过上阀座902的通孔A912和通孔A’ 912’进入、并向下推开环形膜片弹簧B903与上阀座902的通孔A912和通孔A’ 912’对应的膜瓣C915和膜瓣C’915’，然后通过上侧板904的流通缺口A916进入叶片马达的由定子905、转子906和叶片920构成的腔体D921和腔体D’921’内，推动转子906带动输出轴5沿着俯视状态下为逆时针的方向转动，同时将腔体E922和腔体E’922’内的油压通过下侧板907的流通缺口B923、并继续将环形膜片弹簧C908的膜瓣F925和膜瓣F’925’压紧在下阀座909上的通孔G926和通孔G’926’，使下阀座909的通孔G926和通孔G’926’关闭；然后油液通过下阀座909的通孔H927和通孔H’927’向下流出，并向下推开环形膜片弹簧D910的膜瓣I929和膜瓣I’929’，从而从活塞9向下流出、进入下油腔。

当车轮靠近车身、活塞9和缸筒8处于压缩行程时，缸筒8沿活塞杆6的轴线向上运动，减振器被压缩，活塞9相对于缸筒8向下运动，缸筒8内的位于活塞9下方的下油腔压力升高，位于活塞9上方的上油腔压力降低，上、下油腔形成压力差；下油腔内的压力油将环形膜片弹簧D910的膜瓣I929和膜瓣I’929’压紧在下阀座909上的通孔H927和通孔H’927’，使下阀座909的通孔H927和通孔H’927’关闭；下油腔内的压力油通过下阀座909的孔G926和通孔G’926’进入、并向上推开环形膜片弹簧C908与下阀座909的通孔G926和通孔G’926’对应的膜瓣F925和膜瓣F’925’，然后通过下侧板907的流通缺口B923进入叶片马达的由定子905、转子906和叶片920构成的腔体D921和腔体D’921’内，推动转子906带动输出轴5沿着俯视状态下为逆时针的方向转动，同时将腔体E922和腔体E’922’内的油压通过上侧板904的流通缺口A916、并继续将环形膜片弹簧B903的膜瓣C915和膜瓣C’915’压紧在上阀座902上的通孔A912和通孔A’912’，使上阀座902的通孔A912和通孔A’912’关闭；然后油液通过上阀座902的通孔B913和通孔B’913’向上流出，并向上推开环形膜片弹簧A901的膜瓣O911和膜瓣O’911’，从而从活塞9向上流出、进入上油腔。

不关车轮是靠近车身还是远离车身，从而带动活塞9相对缸筒8向上还是向下移动，缸筒8内的油在流动过程中，始终是使叶片马达的转子906沿着俯视状态逆时针的方向转动，进而使与发电机传动带输出滁州5的转动方向也始终一致，即缸筒8内的油不管如何移动，施加于叶片马达的作用力始终都是同一个方向的。

Claims (10)

1.车辆振动能量回收式减振器，其特征在于：包括缸筒（8）、以及与缸筒（8）匹配的活塞（9），所述活塞（9）的活塞杆（6）端部伸出缸筒（8）、并与发电机（3）固定，所述活塞杆（6）为中空管、活塞杆（6）内同轴转动连接有输出轴（5），所述输出轴（5）的一端与发电机（3）的主轴传动连接，另一端与活塞（9）连接，所述活塞（9）包括管型壳体（900），所述管型壳体（900）内由上至下依次设有环形膜片弹簧A（901）、上阀座（902）、环形膜片弹簧B（903）、上侧板（904）、叶片马达、下侧板（907）、环形膜片弹簧C（908）、下阀座（909）和环形膜片弹簧D（910），所述叶片马达的转子（906）与输出轴（5）固定，所述发电机（3）背向缸筒（8）的一端设有安装环A（1），所述缸筒（8）背向发电机（3）的一端设有安装环B（12）。

2.如权利要求1所述的车辆振动能量回收式减振器，其特征在于：所述上阀座（902）设有呈中心对称分布的通孔A（912）、通孔B（913）、通孔A’（912’）和通孔B’（913’），所述环形膜片弹簧A（901）的内侧对应于通孔B（913）和通孔B’（913’）分别设有膜瓣O（911）和膜瓣O’（911’），所述环形膜片弹簧B（903）的内侧对应于通孔A（912）和通孔A’（912’）分别设有膜瓣C（915）和膜瓣C’（915’），所述上侧板（904）的边沿、对应于通孔A（912）、通孔B（913）、通孔A’（912’）和通孔B’（913’）分别设有流通缺口A（916）；下阀座（909）设有呈中心对称分布的通孔G（926）、通孔H（927）、通孔G’（926’）和通孔H’（927’），所述环形膜片弹簧C（908）的内侧对应于通孔G（926）和通孔G’（926’）分别设有膜瓣F（925）和膜瓣F’（925’），所述环形膜片弹簧D（910）的内侧对应于通孔H（927）和通孔H’（927’）分别设有膜瓣I（929）和膜瓣I’（929’），所述下侧板（907）的边沿、对应于通孔G（926）、通孔H（927）、通孔G’（926’）和通孔H’（927’）分别设有流通缺口B（923）。

3.如权利要求2所述的车辆振动能量回收式减振器，其特征在于：所述叶片马达的转子（906）上的叶片（920）和定子（905）的内壁形成了腔体D（921）、腔体E（922）、腔体D’（921’）和腔体E’（922’）；所述通孔A（912）和通孔G（926）分别与腔体D（921）对应、通孔B（913）和通孔H（927）分别与腔体E（922）对应、通孔A’（912’）和通孔G’（926’）分别与腔体D’（921’）对应、通孔B’（913’）和通孔H’（927’）分别与腔体E’（922’）对应。

4.如权利要求1所述的车辆振动能量回收式减振器，其特征在于：所述上阀座（902）通过中心孔A（914）套置于输出轴（5）上、所述上侧板（904）通过中心孔B（917）套置于输出轴（5）上、所述下侧板（907）通过中心孔D（924）套置于输出轴（5）上、所述下阀座（909）通过中心孔E（928）套置于输出轴（5）上。

5.如权利要求1所述的车辆振动能量回收式减振器，其特征在于：所述转子（906）的中心孔C（918）通过键（936）固定于输出轴（5）。

6.如权利要求1所述的车辆振动能量回收式减振器，其特征在于：所述管型壳体（900）的顶部边沿向内设有翻边（931），所述管型壳体（900）的内壁底部固定有卡环（933），所述环形膜片弹簧A（901）、上阀座（902）、环形膜片弹簧B（903）、上侧板（904）、叶片马达、下侧板（907）、环形膜片弹簧C（908）、下阀座（909）和环形膜片弹簧D（910）沿输出轴（5）的轴向限位固定于翻边（931）和卡环（933）之间。

7.如权利要求6所述的车辆振动能量回收式减振器，其特征在于：所述卡环（933）卡设于管型壳体（900）内壁底部所设的环形槽（935）内。

8.如权利要求1所述的车辆振动能量回收式减振器，其特征在于：所述缸筒（8）内、面向发电机（3）的一端固定有密封导向套（7），活塞杆（6）的端部穿过密封导向套（7）后与发电机（3）固定。

9.如权利要求1所述的车辆振动能量回收式减振器，其特征在于：所述缸筒（8）内、远离发电机（3）的一端设有气囊（11），所述气囊（11）面向活塞（9）的一侧设有浮动活塞（10）。

10.如权利要求1所述的车辆振动能量回收式减振器，其特征在于：所述活塞杆（6）通过机座（2）与发电机（3）固定，所述发电机（3）固定于机座（2）内。