CN109367343A - 一种馈能悬架系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种馈能悬架系统，该悬架系统的防尘罩内轴向安装有活塞杆，活塞杆上部为丝杆结构，丝杆结构外周套有丝杠螺母，丝杠螺母上下端安装有挡块，丝杠螺母外周安装有永磁铁架，永磁铁架内安装有永磁铁，永磁铁架与丝杠螺母之间安装有线圈绕组，贮油桶外圈固连有支架缸筒用于支撑永磁铁架，活塞杆底端安装有活塞，活塞上设置有伸张阀和流通阀，工作缸下部安装有端板，端板上安装有压缩阀和补偿阀，压缩阀位于伸张阀正下方，补偿阀位于流通阀正下方。解决了现有技术的馈能悬架无法高效回收振动能量，同时隔振性能不好的问题，提供一种馈能悬架系统，可高效实现悬架振动能量回收，同时具备优良的隔振性能，提升车辆操纵稳定性和行驶平顺性。
Description
技术领域
本发明涉及一种馈能悬架系统，属于汽车悬架技术领域。
背景技术
近年来，国内外学者不仅注重于提升悬架的隔振性能，更加关注悬架在振动过程中的能量回收，馈能悬架的概念在此背景下应运而生。
馈能悬架系统中的“馈能”指的是能量回收的概念，其不仅仅可以有效阻隔振动的传递，同时可以回收振动过程中的能量。但是对于馈能悬架的研究仍处于理论研究与试验测试阶段，还没有一款馈能悬架投入到商业市场运行。尤其是电磁式馈能悬架，其具有稳定，传动效率高等优点，如果能够将电磁式馈能悬架投入到实际使用中，将会极大的节约能源，并提高汽车性能。因此，研究馈能悬架的课题符合节能减排的国际化发展方向，对提升我国汽车工业水平具有重要意义。
发明内容
本发明是解决了现有技术的馈能悬架无法高效回收振动能量，同时个证性能不好的问题，提供一种馈能悬架系统，区别于现有的馈能悬架系统，可高效地实现悬架振动能量的回收，同时具备优良的隔振性能，提升车辆的操纵稳定性和行驶平顺性。
为达此目的，本发明提出一种馈能悬架系统包括上吊环、防尘罩、永磁铁架、线圈绕组、活塞杆、活塞、密封盖、贮油桶、伸张阀、压缩阀、底盖、下吊环、补偿阀、流通阀、工作缸、导向器、油封、支架缸筒、挡块、丝杠螺母、永磁铁和丝杆；所述防尘罩的上方安装有上吊环，所述防尘罩内的轴向中间位置安装有活塞杆，所述活塞杆的上部设置为丝杆结构，所述丝杆结构外周套有丝杠螺母，所述丝杠螺母的上下端安装有挡块，所述丝杠螺母外周安装有永磁铁架，所述永磁铁架内安装有永磁铁，所述永磁铁架与丝杠螺母之间安装有线圈绕组，所述活塞杆的下部外周套有油封，所述密封盖覆盖在油封的上方，所述导向器套在活塞杆的外周且位于油封的下方，所述导向器的下部外周套有工作缸，所述密封盖的下部外周套有贮油桶，所述贮油桶的外圈固连有支架缸筒用于支撑永磁铁架，所述贮油桶的底端安装有底盖，所述底盖的下方安装有下吊环；所述活塞杆的底端安装有活塞，所述活塞的一侧设置有伸张阀，另一侧设置有流通阀，所述工作缸的下部安装有端板，所述端板上安装有压缩阀和补偿阀，所述压缩阀位于伸张阀的正下方，所述补偿阀位于流通阀的正下方。
优选地，所述永磁铁架为环形结构，内部均匀分布有六块永磁铁。
优选地，所述永磁铁的方向与丝杆互相平行。
优选地，所述馈能悬架系统还包括滚珠环槽，所述挡块与丝杠螺母接触面设置有滚珠环槽，所述滚珠环槽内有滚珠滚动，将丝杠螺母旋转过程中与挡块的滑动摩擦转化为滚动摩擦。
优选地，所述丝杆结构的直径为d0＝16mm。
优选地，所述支架缸筒采用冷轧精密无缝钢管材料制成，长度为162mm。
本发明所述的馈能悬架系统的工作原理为：
所述一种馈能悬架系统，在传统的双向筒式减振器基础上进行改进设计，增添滚珠丝杠、永磁铁和线圈绕组等部件，运用滚珠丝杠运动转换的工作原理，将减振器螺杆的上下直线平动转化为丝杆螺母的旋转运动，在螺母外圈加设线圈绕组，并置于均匀分布的永磁铁的永磁铁架中，使得线圈做切割磁感线运动，将产生的交流电流作为进行储存，达到振动能量回收的效果。
本发明以法拉第电磁感应原理作为基础，利用滚珠丝杠装置的运动转换结构特点，即可将悬架的垂向直线运动转换为螺母及从属部件的旋转运动，实现悬架振动能量的回收。
本发明所述的馈能悬架系统的有益效果为：
1、本发明所述的馈能悬架系统采用能量回收的装置设计，该设计以法拉第电磁感应原理作为基础，利用滚珠丝杠装置的运动转换结构特点，即可将悬架的垂向直线运动转换为螺母及从属部件的旋转运动，实现悬架振动能量的回收，达到了节能的效果，同时具备优良的隔振性能。
2、本发明所述的馈能悬架系统，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，同时提升了车辆的操纵稳定性和行驶平顺性。
附图说明
图1为本发明所述的馈能悬架系统的结构示意图；
图2为本发明所述的馈能悬架系统的永磁铁架的结构示意图；
图3为本发明所述的馈能悬架系统的丝杠螺母和线圈绕组的局部放大结构示意图；
图4为本发明所述的馈能悬架系统的丝杠螺母的结构示意图；
图中：1-上吊环，2-防尘罩，3-永磁铁架，4-线圈绕组，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；23-活塞。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：
具体实施方式一：参见图1-图4说明本实施方式。本实施方式所述的馈能悬架系统包括上吊环1、防尘罩2、永磁铁架3、线圈绕组4、活塞杆6、活塞23、密封盖7、贮油桶8、伸张阀9、压缩阀10、底盖11、下吊环12、补偿阀13、流通阀14、工作缸15、导向器16、油封17、支架缸筒18、挡块19、丝杠螺母20、永磁铁21和滚珠丝杠22；所述防尘罩2的上方安装有上吊环1，所述防尘罩2内的轴向中间位置安装有活塞杆6，所述活塞杆6的上部设置为丝杆结构22，所述丝杆结构22外周套有丝杠螺母20，所述丝杠螺母20的上下端安装有挡块19，所述丝杠螺母20外周安装有永磁铁架3，所述永磁铁架3内安装有永磁铁21，所述永磁铁架3与丝杠螺母20之间安装有线圈绕组4，所述活塞杆6的下部外周套有油封17，所述密封盖7覆盖在油封17的上方，所述导向器16套在活塞杆6的外周且位于油封17的下方，所述导向器16的下部外周套有工作缸15，所述密封盖7的下部外周套有贮油桶8，所述贮油桶8的外圈固连有支架缸筒18用于支撑永磁铁架3，所述贮油桶8的底端安装有底盖11，所述底盖11的下方安装有下吊环12；所述活塞杆6的底端安装有活塞23，所述活塞23的一侧设置有伸张阀9，另一侧设置有流通阀14，所述工作缸15的下部安装有端板，所述端板上安装有压缩阀10和补偿阀13，所述压缩阀10位于伸张阀9的正下方，所述补偿阀13位于流通阀14的正下方。
本发明采用双筒式减振器设计，双筒式减振器主要包含内筒与外筒，即工作缸15和储油桶8。其中，工作缸15中的活塞23上设有伸张阀9与流通阀14，其与压缩阀10和补偿阀13相互配合，完成油液在流动过程中的压力补偿。
流通阀14和补偿阀13是一般的单向阀，其弹簧很弱，当阀上的油压作用力与弹簧力同向时，阀处于关闭状态，完全不通液流；而当油压作用力与弹簧力反向时，只要有很小的油压，阀就开启；压缩阀10和伸张阀9是泄压阀，其弹簧较强，预紧力较大，只有当油压升高到一定程度时，阀才能开启；而当油压降低到一定程度时，阀自行关闭。
压缩行程：汽车车轮经过凸起和滚出凹坑时，车轮移近车身，减振器受压缩，减振器活塞下移。活塞下面的腔室容积减小，油压升高，油液经流通阀14流到活塞上面的腔室，由于上腔被活塞杆占去了一部分容积，上腔增加的容积小于下腔减少的容积，因此有一部分液压油推开压缩阀10流回到储液筒8，这些阀对油液的节流形成了对悬架压缩运动的阻尼力。
伸张行程：汽车车轮滚进凹坑起和滚出凸起时，车轮相对车身移开，减振器受拉伸。此时减振器活塞向上移动，活塞上腔油液升高，流通阀14关闭，上腔内的液压油推开伸张阀9流入下腔。由于活塞杆的存在，自上腔流来的液压油不足以充满下腔增加的容积，下腔内产生一定的真空度，储液筒的油液推开补偿阀13进入下腔进行补充，此时这些阀的节流作用形成对悬架伸张运动的阻尼力。
本发明采用在减振器活塞杆6部分设计为丝杆结构22与丝杠螺母20配合，滚珠丝杠严格按照国家标准，取d0＝16mm，利用滚珠丝杠原理，将活塞杆6的上下振动转化为丝杠螺母20的旋转运动，在丝杠螺母20外圈环绕的线圈绕组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，可通回收电路进行回收，贮存。
本发明采用能量回收的装置设计，该设计以法拉第电磁感应原理作为基础，利用滚珠丝杠装置的运动转换结构特点，即可将悬架的垂向直线运动转换为螺母及从属部件的旋转运动，实现悬架振动能量的回收。
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位于永磁铁架3与丝杠螺母20之间，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。
本发明采用永磁铁结构，所述永磁铁架3为环形结构，内部均匀分布有六块永磁铁21，永磁铁架为非密封结构，因此可在内部产生磁场，使得螺母外圈的线圈绕组4在运动中作切割磁感线运动。
所述永磁铁架3所用材料为20钢，与支撑缸筒18之间采用焊接工艺。
本发明设计了磁铁架内挡块。在工作过程中，丝杆螺母20随丝杆结构22的上下直线平动会产生上下运动的趋势，会越过永磁铁架3的上下两端，影响正常工作，因此，在丝杆螺母20两端加设挡块19两枚，可以防止越过永磁铁架3，材料采用20钢。
本发明所述的支架缸筒18采用冷轧精密无缝钢管材料制成，总长162mm，下端与贮油桶8，上端与永磁铁架3的连接均采用焊接工艺，使得通过支架缸筒18将永磁铁架3及内部的丝杆螺母20固定在一定的行程内，确保振动能量回收的有效运行。
由于丝杆结构22存在密封问题，在减振器活塞杆6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振器的行程要求，同时不影响减振器的正常工作。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明。所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，还可以是上述各个实施方式记载的特征的合理组合，凡在本发明精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种馈能悬架系统，其特征在于，包括上吊环(1)、防尘罩(2)、永磁铁架(3)、线圈绕组(4)、活塞杆(6)、活塞(23)、密封盖(7)、贮油桶(8)、伸张阀(9)、压缩阀(10)、底盖(11)、下吊环(12)、补偿阀(13)、流通阀(14)、工作缸(15)、导向器(16)、油封(17)、支架缸筒(18)、挡块(19)、丝杠螺母(20)和永磁铁(21)；
所述防尘罩(2)的上方安装有上吊环(1)，所述防尘罩(2)内的轴向中间位置安装有活塞杆(6)，所述活塞杆(6)的上部设置为丝杆结构(22)，所述丝杆结构(22)外周套有丝杠螺母(20)，所述丝杠螺母(20)的上下端安装有挡块(19)，所述丝杠螺母(20)外周安装有永磁铁架(3)，所述永磁铁架(3)内安装有永磁铁(21)，所述永磁铁架(3)与丝杠螺母(20)之间安装有线圈绕组(4)，
所述活塞杆(6)的下部外周套有油封(17)，所述密封盖(7)覆盖在油封(17)的上方，所述导向器(16)套在活塞杆(6)的外周且位于油封(17)的下方，所述导向器(16)的下部外周套有工作缸(15)，所述密封盖(7)的下部外周套有贮油桶(8)，所述贮油桶(8)的外圈固连有支架缸筒(18)用于支撑永磁铁架(3)，所述贮油桶(8)的底端安装有底盖(11)，所述底盖(11)的下方安装有下吊环(12)；
所述活塞杆(6)的底端安装有活塞(23)，所述活塞(23)的一侧设置有伸张阀(9)，另一侧设置有流通阀(14)，所述工作缸(15)的下部安装有端板，所述端板上安装有压缩阀(10)和补偿阀(13)，所述压缩阀(10)位于伸张阀(9)的正下方，所述补偿阀(13)位于流通阀(14)的正下方。
2.根据权利要求1所述的馈能悬架系统，其特征在于，所述永磁铁架(3)为环形结构，内部均匀分布有六块永磁铁(21)。
3.根据权利要求1所述的馈能悬架系统，其特征在于，所述永磁铁(21)的方向与丝杆(22)互相平行。
4.根据权利要求1所述的馈能悬架系统，其特征在于，所述馈能悬架系统还包括滚珠环槽(5)，所述挡块(19)与丝杠螺母(20)接触面设置有滚珠环槽(5)，所述滚珠环槽(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。
5.根据权利要求1所述的馈能悬架系统，其特征在于，所述丝杆结构(22)的直径为d0＝16mm。
6.根据权利要求1所述的馈能悬架系统，其特征在于，所述支架缸筒(18)采用冷轧精密无缝钢管材料制成，长度为162mm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190222 |