CN110513418B - 一种位移可调式馈能减振器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种位移可调式馈能减振器，包括滚珠丝杠机构、机械整流机构、电机、位移调节机构和可调变压器，滚珠丝杠机构的输出端与机械整流机构的输入端固定连接，电机的电机轴分别与位移调节机构的输入端和机械整流机构的输出端连接，电机轴与位移调节机构的输入端之间连接有第三单向轴承，电机轴与机械整流机构的输出端之间连接有切换啮合机构，滚珠丝杠机构的输入端与车轮轴连接，位移调节机构与车身悬架连接；电机的电路输出端通过可调变压器连接有负载电路。能够在两种功能模式之间进行自由切换，一种模式实现汽车悬架位移可调功能，另一种模式实现减振器的阻尼调节，从而适应不同路况，并将汽车行驶中的振动转化为电能。

Description

一种位移可调式馈能减振器

技术领域

本发明涉及汽车能量回收领域，具体涉及一种位移可调式馈能减振器。

背景技术

汽车在行驶过程中为了衰减车身振动所消耗在悬架部分的能量约占汽车发动机输出总能量的10%-20%，这意味着我国的汽车每年在道路上将耗散巨大的能量。而且随着人们对汽车行驶平顺性的要求越来越高，阻尼以及位移不可调的传统减振器已逐渐满足不了社会的需求，尤其在解决主动控制及半主动控制悬架的能耗问题上，更加刺激了国内外各大厂商对新能源技术的研发。因此，从汽车悬架入手，将这些本来被浪费的能量加以再生利用，不仅可以提高新能源汽车的续航里程，也可为主动悬架的能源消耗问题提供合理的解决方案。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种位移可调式馈能减振器，能够在两种功能模式之间进行自由切换，一种模式为位移调节模式，实现汽车悬架位移可调功能，另一种模式为车身减振发电模式，实现减振器的阻尼调节，从而适应不同路况，并将汽车行驶中的振动转化为电能，对能量加以再生利用，不仅可以提高新能源汽车的续航里程，也可为主动悬架的能源消耗问题提供合理的解决方案。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种位移可调式馈能减振器，其特征在于，包括滚珠丝杠机构、机械整流机构、电机、位移调节机构和可调变压器，滚珠丝杠机构的输出端与机械整流机构的输入端固定连接，电机的电机轴分别与位移调节机构的输入端和机械整流机构的输出端连接， 电机轴与位移调节机构的输入端之间连接有第三单向轴承，电机轴与机械整流机构的输出端之间连接有切换啮合机构，滚珠丝杠机构的输入端用于与车轮轴连接，位移调节机构的箱体用于与车身连接；所述电机的电路输出端通过可调变压器连接有负载电路。

按上述技术方案，所述的滚珠丝杠机构包括滚珠丝杆、滚珠丝杠螺母、活塞杆和壳体，滚珠丝杆一端与机械整流机构的输入端连接，滚珠丝杠螺母通过螺纹与滚珠丝杆套接，滚珠丝杠螺母固定于活塞杆上，所述活塞杆套设于滚珠丝杆外，活塞杆与壳体的内腔套接，活塞杆沿壳体内腔上下滑动。

按上述技术方案，切换啮合机构包括棘轮轴、分离电磁阀和分离棘轮，分离棘轮套设于分离电磁阀内，分离棘轮与电机轴套接，分离棘轮的上端连接有第一螺旋弹簧，棘轮轴布置于分离棘轮的下方，棘轮轴与机械整流机构的输出端连接。

按上述技术方案，机械整流机构包括整流箱箱体，和设置于整流箱箱体内的齿圈、行星轮、行星架、太阳轮、第一单向轴承和第二单向轴承，滚珠丝杠机构的输出端与齿圈连接，所述齿圈通过第一单向轴承与棘轮轴套接；太阳轮设置于齿圈内圈，太阳轮通过第二单向轴承与棘轮轴套接，太阳轮与齿圈之间分布有多个行星轮，行星轮分别与太阳轮和齿圈啮合，各行星轮通过行星架相连。

按上述技术方案，齿圈上固设有传动轴，传动轴通过联轴器与滚珠丝杠机构的输出端连接。

按上述技术方案，位移调节机构包括齿轮换向机构、梯形丝杠机构和位移调节箱体，电机轴通过齿轮换向机构与梯形丝杠机构连接，齿轮换向机构、梯形丝杠机构均设置于位移调节箱体内，电机与位移调节箱体连接固定，梯形丝杠机构与机械整流箱箱体连接。

按上述技术方案，齿轮换向机构包括正向传动齿轮组、反向传动齿轮组、换向棘轮和换向电磁阀，正向传动齿轮组和反向传动齿轮组通过轴承依次套设于电机轴上，换向棘轮设置于正向传动齿轮组和反向传动齿轮组之间，换向棘轮与正向传动齿轮组之间连接有第二螺旋弹簧，换向棘轮通过第三单向轴承与电机轴套接，换向棘轮套设于换向电磁阀内，正向传动齿轮组和反向传动齿轮组分别与梯形丝杠机构连接，换向棘轮通过换向电磁阀在正向传动齿轮组和反向传动齿轮组之间切换啮合连接，电机通过正向传动齿轮组或反向传动齿轮组驱动梯形丝杠机构正向或反向运转，使电机和位移调节箱体向上或向下移动。

按上述技术方案，梯形丝杠机构包括梯形丝杆和梯形丝杆螺母，梯形丝杆竖直固设于机械整流箱箱体上，梯形丝杆螺母通过螺纹套设于梯形丝杆上，分别与正向传动齿轮组的输出端和反向传动齿轮组的输出端连接，正向传动齿轮组带动梯形丝杆螺母正向转动，反向传动齿轮组带动梯形丝杆螺母反向转动。

按上述技术方案，正向传动齿轮组包括第一输入齿轮和第一输出齿轮，反向传动齿轮组包括第二输入齿轮、第二输出齿轮和惰轮，第一输入齿轮和第二输入齿轮通过轴承依次套装在电机轴上，换向棘轮设置于第一输入齿轮和第二输入齿轮之间，

第一输出齿轮设置于第一输入齿轮一侧，第一输入齿轮与第一输出齿轮啮合；第二输出齿轮设置于第二输入齿轮的一侧，第二输入齿轮通过惰轮与第二输出齿轮啮合；第一输出齿轮和第二输出齿轮分别与梯形丝杆螺母的两端连接。

按上述技术方案，梯形丝杠机构、第一输出齿轮和第二输出齿轮的个数为两个，两个梯形丝杠机构分布于电机轴的两侧，两个第一输出齿轮布置于第一输入齿轮的两侧，两个第二输出齿轮布置于第二输入齿轮的两侧，第二输入齿轮与两个第二输出齿轮之间均啮合有惰轮。

按上述技术方案，所述的滚珠丝杠机构输入端与车轮进行连接，所述位移调节机构与车身进行连接。

按上述技术方案，电机轴通过切换啮合机构与机械整流机构的输出端进入啮合连接状态，形成减振发电模式，滚珠丝杠机构将车轮振动转化为转动输出至机械整流机构，机械整流机构将双向转动转化为单向转动输出至电机，电机将转动机械能转化为电能，并通过可调变压器输出至负载电路，通过可调变压器改变负载电路电流，进而改变电机的电磁阻尼力，实现减振器的阻尼调节，从而适应不同路况。

按上述技术方案，所述的一种位移可调式馈能减振器的阻尼调节方法，包括位移调节和车身减震，具体包括以下步骤：步骤一：当处于位移调节功能时，所述机械整流机构与电机分离，所述电机切换至电动机功能，并驱动位移调节机构运动；步骤二：当处于车身减振发电功能时，所述机械整流机构与电机啮合，位移调节功能关闭，所述电机所产生的电磁阻尼力将传递给滚珠丝杠机构。

按上述技术方案，所述具体方案包括：当处于位移可调功能时，所述分离电磁阀通电，所述分离棘轮在所述分离电磁阀的作用下与所述棘轮轴分离，此时动力传递中断。所述电机切换至电动机功能，并驱动所述齿轮换向机构运动。所述电机驱动方向为逆时针旋转。当所述换向电磁阀断电时，所述换向棘轮与所述第二输入齿轮啮合，所述第二输入齿轮经所述惰轮以及所述第二输出齿轮将带动所述梯形丝杠螺母逆时针旋转，此时所述位移调节机构相对于所述机械整流机构向上运动。当所述换向电磁阀通电时，所述换向棘轮与所述第一输入齿轮啮合，所述第一输入齿轮经所述第二输出齿轮将带动所述梯形丝杠螺母顺时针旋转，此时所述位移调节机构相对于所述机械整流机构向下运动。最终实现车身位移调节功能。所述橡胶套筒可在位移调节过程中进行伸缩。

当所述分离棘轮与所述棘轮轴啮合时，位移调节功能关闭，此时所述电机所产生的电磁阻尼力将传递给滚珠丝杠螺母，进而在减振器直线位移方向产生阻尼力，以此来缓减车身振动。

本发明具有以下有益效果：

电机通过切换啮合机构在电动机模式和发电机模式之间切换，形成位移调节模式和车身减振发电模式时，能够在两种功能模式之间进行自由切换，在位移调节模式时电机作为电动机通过位移调节机构带动车身整体上下移动调节，实现汽车悬架位移可调功能，在车身减振发电模式时电机作为发电机通过切换啮合机构使电机轴与机械整流机构啮合，将悬架与车轮之间振动转化为电机单方向旋转运动，并利用汽车悬架振动能这一不规则特性，在不改变负载电阻的情况下，通过可调变压器改变负载电路中的电流值，进而改变发电过程中电机的电磁阻尼力，实现减振器的阻尼调节，从而适应不同路况，并将汽车行驶中的振动转化为电能，对能量加以再生利用，不仅可以提高新能源汽车的续航里程，也可为主动悬架的能源消耗问题提供合理的解决方案。

附图说明

图1是本发明实施例中位移可调式馈能减振器的结构示意图；

图2是图1的局部K示意图；

图3是图2的局部M示意图；

图4是本发明实施例中可调变压器的阻尼调节电路图；

图中，1-滚珠丝杠机构，11-滚珠丝杆，12-滚珠丝杠螺母，13-活塞杆，14-壳体，15-联轴器，2-机械整流机构，21-整流箱箱体，22-齿圈，23-行星轮，24-行星架，25-太阳轮，26-第一单向轴承，27-第二单向轴承，28-棘轮轴，3-位移调节机构，31-电机，311-电机轴，312-平键，32-齿轮换向机构，321-第一输入齿轮，322-第二输入齿轮，323-第一输出齿轮，324-第二输出齿轮，325-惰轮，326-第三单向轴承，327-换向棘轮，328-换向电磁阀，329-轴承，330-第二螺旋弹簧，33-梯形丝杠机构，331-梯形丝杆，332-梯形丝杆螺母，34-分离电磁阀，35-分离棘轮，36-第一螺旋弹簧，37-橡胶套筒，38-位移调节箱体，4-可调变压器，41-一次绕组端， 42-二次绕组端，43-负载电路，5-车轮，6-车身。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

参照图1~图4所示，本发明提供的一个实施例中的位移可调式馈能减振器，包括滚珠丝杠机构1、机械整流机构2、电机31、位移调节机构3和可调变压器4，滚珠丝杠机构1的输出端与机械整流机构2的输入端固定连接，电机的电机轴311分别与位移调节机构3的输入端和机械整流机构2的输出端连接， 电机轴311与位移调节机构3的输入端之间连接有第三单向轴承326，电机轴311与机械整流机构2的输出端之间连接有切换啮合机构，滚珠丝杠机构1的输入端用于与车轮轴连接，位移调节机构3的箱体用于与车身连接；所述电机31的电路输出正负极端通过可调变压器4连接有负载电路。

进一步地，电机通过切换啮合机构在电动机模式和发电机模式之间切换，形成位移调节模式和车身减振发电模式时，具有在两种功能模式之间进行自由切换；在位移调节模式时电机作为电动机，通过切换啮合机构使电机轴与机械整流机构2脱开，电机驱动位移调节机构3带动车身整体上下移动，本发明中的减振器作为车身悬架的一部分，在车身减振发电模式时电机作为发电机，通过切换啮合机构使电机轴与机械整流机构啮合，将悬架的相对运动转化为电机单方向旋转运动的同时，实现汽车悬架位移可调功能，并利用汽车悬架振动能这一不规则特性，在不改变负载电阻的情况下，通过调整变压器中的一次绕组和二次绕组之间的匝数比来改变一次绕组侧的电流值，进而改变电机的电磁阻尼力，实现减振器阻尼可调功能。

所述可调变压器4包括一次绕组端41和二次绕组端42，所述电机31的电路输出正负极端与一次绕组端41连接，所述一次绕组端41与二次绕组端42对应设置，所述二次绕组端42与负载电路43输入端连接。

进一步地，所述的滚珠丝杠机构1包括滚珠丝杆11、滚珠丝杠螺母12、活塞杆13和壳体14，滚珠丝杆11一端与机械整流机构2的输入端连接，滚珠丝杠螺母12通过螺纹与滚珠丝杆11上套接，滚珠丝杠螺母12固定于活塞杆13上，所述活塞杆13套设于滚珠丝杆11外，活塞杆13与壳体14的内腔套接，活塞杆13沿壳体14内腔上下滑动；在汽车振动过程中滚珠丝杠螺母12随活塞杆沿壳体14内腔上下滑动，带动滚珠丝杆11转动，滚珠丝杆11将转动输入至机械整流机构2。

进一步地，切换啮合机构包括棘轮轴28、分离电磁阀34和分离棘轮35，分离棘轮35套设于分离电磁阀34内，分离棘轮35与电机轴311套接，分离棘轮35的上端连接有第一螺旋弹簧36，棘轮轴28布置于分离棘轮35的下方，棘轮轴28与机械整流机构2的输出端连接；分离电磁阀34断电后，分离棘轮35在第一螺旋弹簧36的作用下，沿电机轴311下移并与棘轮轴28啮合，此时滚珠丝杠机构1通过机械整流机构2将动力传递给电机轴，分离电磁阀34通电后，分离棘轮35克服第一螺旋弹簧36作用力沿电机轴311上移，与棘轮轴28脱开，中断动力传递，分离棘轮可沿平键轴向移动，棘轮轴28的上端面和分离棘轮35的下端面均布置有锯齿状的凸缘，通过锯齿状的凸缘使棘轮轴28和分离棘轮35接触时相互啮合。

进一步地，切换啮合机构外套设有橡胶套筒37。

进一步地，机械整流机构2包括整流箱箱体21，和设置于整流箱箱体21内的齿圈22、行星轮23、行星架24、太阳轮25、第一单向轴承26和第二单向轴承27，滚珠丝杠机构1输出端与齿圈22连接，所述齿圈22通过第一单向轴承26与棘轮轴28套接；太阳轮设置于齿圈22内圈，太阳轮25通过第二单向轴承27与棘轮轴28套接，太阳轮与齿圈22之间分布有多个行星轮23，行星轮23分别与太阳轮25和齿圈22啮合，各行星轮23通过行星架24相连；所述整流箱箱体21包覆齿圈22、行星轮23、行星架24、太阳轮25、第一单向轴承26和第二单向轴承27，所述棘轮轴28穿出整流箱箱体21。

本发明中所述机械整流机构的设置，其利用单向轴承对单方向阻尼的特性，通过两组相对的单向轴承，可将悬架的相对运动转化为电机单方向旋转运动，对能量加以再生利用，不仅可以提高新能源汽车的续航里程，也可为主动悬架的能源消耗问题提供合理的解决方案；本发明中所述机械整流机构的设置，从减振器上方观看时，当所述齿圈顺时针旋转时，第一单向轴承处于啮合状态，第二单向轴承处于打滑状态，当所述齿圈逆时针旋转时，第二单向轴承处于啮合状态，第一单向轴承处于打滑状态。

进一步地，齿圈上固设有传动轴，传动轴通过联轴器与滚珠丝杆连接。

进一步地，位移调节机构3包括齿轮换向机构32、梯形丝杠机构33和位移调节箱体38，电机轴311通过齿轮换向机构32与梯形丝杠机构33连接，电机、齿轮换向机构32、梯形丝杠机构33均设置于位移调节箱体38内，电机与位移调节箱体38连接固定，梯形丝杠机构33与机械整流机构2的整流箱箱体连接，电机转动通过齿轮换向机构32带动整个位移调节箱体38沿梯形丝杠机构33上下移动。

进一步地，齿轮换向机构32包括正向传动齿轮组、反向传动齿轮组、换向棘轮327和换向电磁阀328，正向传动齿轮组和反向传动齿轮组通过轴承依次套设于电机轴311上，换向棘轮327设置于正向传动齿轮组和反向传动齿轮组之间，换向棘轮327与正向传动齿轮组之间连接有第二螺旋弹簧330，第二螺旋弹簧330套设于电机轴311上，换向棘轮327通过第三单向轴承326与电机轴311套接，换向棘轮327设置于换向电磁阀328内，正向传动齿轮组和反向传动齿轮组分别与梯形丝杠机构连接，梯形丝杠机构与机械整流机构2连接，换向棘轮327通过换向电磁阀328在正向传动齿轮组和反向传动齿轮组之间切换啮合连接，电机通过正向传动齿轮组或反向传动齿轮组驱动梯形丝杠机构正向或反向运转，使电机随位移调节箱体38向上或向下移动；当换向电磁阀328断电时，换向棘轮327在第二螺旋弹簧330的作用下，沿电机轴311下移与反向传动齿轮组啮合，并与正向传动齿轮脱开，当换向电磁阀328通电时，换向棘轮327克服 第二螺旋弹簧330的作用，沿电机轴311上移与正向传动齿轮组啮合，并与反向传动齿轮组脱开。

进一步地，梯形丝杠机构包括梯形丝杆331和梯形丝杆螺母332，梯形丝杆331竖直固设于机械整流箱盖211上，梯形丝杆螺母332通过螺纹套设于梯形丝杆331上，分别与正向传动齿轮组的输出端和反向传动齿轮组的输出端连接；电机轴311穿过位移调节箱体38依次与正向传动齿轮组的输入端、换向棘轮327和反向传动齿轮组的输入端连接，正向传动齿轮组带动梯形丝杆螺母332正向转动，反向传动齿轮组带动梯形丝杆螺母332反向转动。

进一步地，正向传动齿轮组包括第一输入齿轮321和第一输出齿轮323，反向传动齿轮组包括第二输入齿轮322、第二输出齿轮324和惰轮325，第一输入齿轮321和第二输入齿轮322通过轴承329依次套装在电机轴311上，换向棘轮327设置于第一输入齿轮321和第二输入齿轮322之间，第一输入齿轮321位于第二输入齿轮322的上方，

第一输出齿轮323设置于第一输入齿轮321一侧，第一输入齿轮与第一输出齿轮啮合；第二输出齿轮324设置于第二输入齿轮322的一侧，第二输入齿轮322通过惰轮325与第二输出齿轮324啮合；第一输出齿轮和第二输出齿轮分别与梯形丝杆螺母332的两端连接。

本发明中所述的第一输入齿轮与第二输入齿轮一端采用圆周分布的锯齿状的凸缘，两输入齿轮的凸缘相向安装；所述换向棘轮两端各有一圆周分布的锯齿状的凸缘，两端锯齿状凸缘可分别与第一输入齿轮和第二输入齿轮上的锯齿转凸缘啮合。

进一步地，梯形丝杠机构、第一输出齿轮和第二输出齿轮的个数为两个，两个梯形丝杠机构分布于电机轴的两侧，两个第一输出齿轮布置于第一输入齿轮的两侧，两个第二输出齿轮布置于第二输入齿轮的两侧，第二输入齿轮与两个第二输出齿轮之间均啮合有惰轮。

进一步地，电机轴的两侧均设有竖直布置的轴杆，两个惰轮分别套设于两个轴杆上。

进一步地，第一输出齿轮、梯形丝杆螺母和第二输出齿轮依次套设于梯形丝杆上。

进一步地，滚珠丝杠机构1输入端与车轮5轴连接，位移调节机构3与车身6悬架连接。

进一步地，电机为直流步进电机。

进一步地，电机轴通过切换啮合机构与机械整流机构2的输出端进入啮合连接状态，形成减振发电模式，滚珠丝杠机构1将车轮振动转化为转动输出至机械整流机构2，机械整流机构将双向转动转化为单向转动输出至电机，电机将转动机械能转化为电能，并通过可调变压器4输出至负载电路，通过可调变压器改变负载电路电流，进而改变电机的电磁阻尼力，实现减振器的阻尼调节，从而适应不同路况。

本发明的工作原理：

一种位移可调式馈能减振器及其阻尼调节方法，包括滚珠丝杠机构1、机械整流机构2、位移调节机构3、可调变压器4及电机31，滚珠丝杆11输出端与机械整流机构2的输入端固定连接，机械整流机构2的输出端通过分离棘轮35与电机轴311连接，电机轴311通过换向棘轮35及第三单向轴承326与位移调节机构3的输入端连接，电机31输出正负极端与可调变压器4的一次绕组端41连接，可调变压器4的二次绕组端42与负载电路43的输入端进行连接。

如图1所示，所述滚珠丝杠机构1包括滚珠丝杆11、滚珠丝杠螺母12、活塞杆13及壳体14，所述滚珠丝杠螺母12固定在所述活塞杆13上，所述活塞杆13及所述滚珠丝杠螺母12沿着所述壳体14内壁上下运动，进而带动所述滚珠丝杆11旋转。

所述活塞杆13与车轮5进行连接，所述位移调节机构3与车身6进行连接。

如图2和图3所示，所述机械整流机构2包括整流箱箱体21、齿圈22、行星轮23、行星架24、太阳轮25、第一单向轴承26、第二单向轴承27以及棘轮轴28。

所述齿圈22中心凸出一根轴，并通过联轴器15与所述滚珠丝杠11一端连接，用于将滚珠丝杠11的旋转运动传递给所述齿圈22，所述齿圈22中心内嵌有第一单向轴承26，所述太阳轮25中心内嵌有第二单向轴承27。从减振器上方观看时，当所述齿圈22顺时针旋转时，第一单向轴承26处于啮合状态，第二单向轴承27处于打滑状态，当所述齿圈22逆时针旋转时，第二单向轴承27处于啮合状态，第一单向轴承26处于打滑状态。

所述棘轮轴28其特征在于，其一端为一圆周分布的锯齿状的凸缘，另一端套装在所述第一单向轴承26的内圈上。

当所述滚珠丝杆螺母12向上运动时，从减振器上方观看，滚珠丝杆11顺时针旋转，并带动齿圈22旋转，此时内嵌在齿圈22上的第一单向轴承26处于啮合状态，内嵌在太阳轮25上的第二单向轴承27处于打滑状态，此时齿圈22带动棘轮轴28顺时针旋转。当所述滚珠丝杆螺母12向下运动时，滚珠丝杆11逆时针旋转，并带动齿圈22逆时针旋转，此时内嵌在齿圈22上的第一单向轴承26处于打滑状态，内嵌在太阳轮25上的第二单向轴承27处于啮合状态，此时齿圈22带动太阳轮25顺时针旋转，并通过第二单向轴承27带动棘轮轴28顺时针旋转。最终实现将减振器的往复运动转化为棘轮轴28的顺时针旋转运动。

所述位移调节机构3，包括电机31、齿轮换向机构32，梯形丝杠机构33、分离电磁阀34、分离棘轮35、第一螺旋弹簧36、橡胶套筒37以及承载上述部件的位移调节箱体38。

所述电机31为一直流步进电机。

所述电机轴311同心套装在位移调节箱体38中心孔上，所述电机轴311的端部通过平键312与分离棘轮35连接，分离棘轮35可沿平键312轴向移动。

所述分离棘轮35套筒一端与所述位移调节机构箱体38底端之间有一套装在电机轴311上的第一螺旋弹簧36，所述分离棘轮35设置在分离电磁阀34内孔处，所述分离电磁阀34固定安装在位移调节机构箱体38底端。

当分离电磁阀34断电时，在第一螺旋弹簧36的作用下，分离棘轮35的锯齿结构与所述机械整流机构2上的棘轮轴28啮合，此时动力将传递给电机轴311，带动电机轴311旋转。当分离电磁阀34通电时，分离棘轮35在所述分离电磁阀34的作用下向上移动与所述棘轮轴28脱离，中断动力传递。

本发明中所述位移调节机构的设置，能够对车身高度进行调节，提高了实用性。

所述梯形丝杠机构33包括梯形丝杆331和梯形丝杆螺母332，所述梯形丝杆331一端左右对称固定安装在机械整流箱盖211上，另一端穿过位移调节机构的箱体38上。

所述齿轮换向机构32包括第一输入齿轮321、第二输入齿轮322、第一输出齿轮323、第二输出齿轮324、惰轮325、第三单向轴承326、换向棘轮327以及换向电磁阀328。

所述梯形丝杆螺母332将第一输出齿轮321和第二输出齿轮324固定连接并套装在梯形丝杆331上。

所述第一输入齿轮321与第二输入齿轮322，其一端为一圆周分布的锯齿状的凸缘，所述第一输入齿轮321通过轴承329套装在电机轴311上，所述第二输入齿轮322通过轴承329套装在电机轴311上。两输入齿轮的凸缘相向安装。

所述换向棘轮327，两端各有一圆周分布的锯齿状的凸缘，两端锯齿状凸缘可分别与第一输入齿轮321和第二输入齿轮322上的锯齿转凸缘啮合。

所述换向棘轮327，其内孔通过第三单向轴承326与电机轴311同心安装，当从减振器上方观察电机轴311处于顺时针旋转时，第三单向轴承326处于打滑状态。

所述换向棘轮327一端与所述第一输入齿轮321之间有一套装在电机轴311上的第二螺旋弹簧330，所述换向棘轮327设置在换向电磁阀328内孔处，所述换向电磁阀328固定安装在所述位移调节机构箱体38底盖上，其中心孔与电机轴311同心。

初始状态下，换向棘轮327在第二螺旋弹簧330的作用下与第二输入齿轮322的锯齿凸缘啮合，当所述分离棘轮35与棘轮轴28啮合时，棘轮轴28带动电机轴311顺时针旋转，此时第三单向轴承326处于打滑状态，动力无法传递给所述齿轮换向机构3。

当处于位移可调功能时，所述分离电磁阀34通电，所述分离棘轮35在所述分离电磁阀34的作用下与所述棘轮轴28分离，此时动力传递中断。所述电机31切换至电动机功能，并驱动所述齿轮换向机构32运动。所述电机31驱动方向为逆时针旋转。当所述换向电磁阀328断电时，所述换向棘轮327与所述第二输入齿轮322啮合，所述第二输入齿轮322经所述惰轮325以及所述第二输出齿轮324将带动所述梯形丝杠螺母332逆时针旋转，此时所述位移调节机构3相对于所述机械整流机构2向上运动。当所述换向电磁阀328通电时，所述换向棘轮327与所述第一输入齿轮321啮合，所述第一输入齿轮321经所述第二输出齿轮324将带动所述梯形丝杠螺母332顺时针旋转，此时所述位移调节机构3相对于所述机械整流机构2向下运动。最终实现车身位移调节功能。所述橡胶套筒37可在位移调节过程中进行伸缩。

当所述分离棘轮35与所述棘轮轴28啮合时，位移调节功能关闭，此时所述电机31所产生的电磁阻尼力将传递给滚珠丝杠螺母12，进而在减振器直线位移方向产生阻尼力，以此来缓减车身振动。

如图4所示，所述电机31输出正负极端与所述可调变压器4的一次绕组端41连接，所述可调变压器4的二次绕组端42与负载电路43的输入端进行连接；利用振动位移不规则这一特征，通过调节所述可调变压器4一次绕组和二次绕组的匝数比，可保证在负载电路43不变的情况下，调节所述电机31回路电流大小，从而实现减振器阻尼可调功能。

本发明中所述馈能减振器的设置，其利用汽车悬架振动能这一不规则特性，在不改变负载电阻的情况下，通过可调变压器4中的一次绕组和二次绕组之间的匝数比来改变一次绕组侧的电流值，进而改变发电过程中电机的电磁阻尼力，依据振动大小实现实时调节阻尼功能。

综上所述，本发明中所述的一种位移可调式馈能减振器及其阻尼调节方法，其利用汽车悬架振动能这一不规则特性，在不改变负载电阻的情况下，通过调整变压器中的一次绕组和二次绕组之间的匝数比来改变一次绕组侧的电流值，进而改变电机的电磁阻尼力，实现减振器阻尼可调功能；本发明中所述的一种位移可调式馈能减振器及其阻尼调节方法，其利用单向轴承单方向阻尼的特性，通过两组相对的单向轴承，可将悬架的相对运动转化为电机单方向旋转运动，对能量加以再生利用，不仅可以提高新能源汽车的续航里程，也可为主动悬架的能源消耗问题提供合理的解决方案。

以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种位移可调式馈能减振器，其特征在于，包括滚珠丝杠机构（1）、机械整流机构（2）、电机（31）、位移调节机构（3）和可调变压器（4），滚珠丝杠机构（1）的输出端与机械整流机构（2）的输入端固定连接，电机的电机轴（311）分别与位移调节机构（3）的输入端和机械整流机构（2）的输出端连接， 电机轴（311）与位移调节机构（3）的输入端之间连接有第三单向轴承（326），电机轴（311）与机械整流机构（2）的输出端之间连接有切换啮合机构，滚珠丝杠机构（1）的输入端用于与车轮轴连接，位移调节机构（3）的箱体用于与车身连接；电机（31）的电路输出端通过可调变压器（4）连接有负载电路。

2.根据权利要求1所述的一种位移可调式馈能减振器，其特征在于，切换啮合机构包括棘轮轴（28）、分离电磁阀（34）和分离棘轮（35），分离棘轮（35）套设于分离电磁阀（34）内，分离棘轮（35）与电机轴（311）套接，分离棘轮（35）的上端连接有第一螺旋弹簧（36），棘轮轴（28）布置于分离棘轮（35）的下方，棘轮轴（28）与机械整流机构（2）的输出端连接。

3.根据权利要求2所述的一种位移可调式馈能减振器，其特征在于，机械整流机构（2）包括整流箱箱体（21），和设置于整流箱箱体（21）内的齿圈（22）、行星轮（23）、行星架（24）、太阳轮（25）、第一单向轴承（26）和第二单向轴承（27），滚珠丝杠机构（1）的输出端与齿圈（22）连接，所述齿圈（22）通过第一单向轴承（26）与棘轮轴（28）套接；太阳轮设置于齿圈（22）内圈，太阳轮（25）通过第二单向轴承（27）与棘轮轴（28）套接，太阳轮与齿圈（22）之间分布有多个行星轮（23），行星轮（23）分别与太阳轮（25）和齿圈（22）啮合，各行星轮（23）通过行星架（24）相连。

4.根据权利要求3所述的一种位移可调式馈能减振器，其特征在于，齿圈上固设有传动轴，传动轴通过联轴器与滚珠丝杠机构（1）的输出端连接。

5.根据权利要求1所述的一种位移可调式馈能减振器，其特征在于，位移调节机构（3）包括齿轮换向机构（32）、梯形丝杠机构（33）和位移调节箱体（38），电机轴（311）通过齿轮换向机构（32）与梯形丝杠机构（33）连接，齿轮换向机构（32）、梯形丝杠机构（33）均设置于位移调节箱体（38）内，电机与位移调节箱体（38）连接固定，梯形丝杠机构（33）与机械整流机构连接。

6.根据权利要求5所述的一种位移可调式馈能减振器，其特征在于，齿轮换向机构（32）包括正向传动齿轮组、反向传动齿轮组、换向棘轮（327）和换向电磁阀（328），正向传动齿轮组和反向传动齿轮组通过轴承依次套设于电机轴（311）上，换向棘轮（327）设置于正向传动齿轮组和反向传动齿轮组之间，换向棘轮（327）与正向传动齿轮组之间连接有第二螺旋弹簧（330），换向棘轮（327）通过第三单向轴承（326）与电机轴（311）套接，换向棘轮（327）套设于换向电磁阀（328）内，正向传动齿轮组和反向传动齿轮组分别与梯形丝杠机构连接，换向棘轮（327）通过换向电磁阀（328）在正向传动齿轮组和反向传动齿轮组之间切换啮合连接。

7.根据权利要求6所述的一种位移可调式馈能减振器，其特征在于，梯形丝杠机构包括梯形丝杆（331）和梯形丝杆螺母（332），梯形丝杆（331）竖直固设于机械整流机构上，梯形丝杆螺母（332）通过螺纹套设于梯形丝杆（331）上，分别与正向传动齿轮组的输出端和反向传动齿轮组的输出端连接，正向传动齿轮组带动梯形丝杆螺母（332）正向转动，反向传动齿轮组带动梯形丝杆螺母（332）反向转动。

8.根据权利要求7所述的一种位移可调式馈能减振器，其特征在于，正向传动齿轮组包括第一输入齿轮（321）和第一输出齿轮（323），反向传动齿轮组包括第二输入齿轮（322）、第二输出齿轮（324）和惰轮（325），第一输入齿轮（321）和第二输入齿轮（322）通过轴承（329）依次套装在电机轴（311）上，换向棘轮（327）设置于第一输入齿轮（321）和第二输入齿轮（322）之间，

第一输出齿轮（323）设置于第一输入齿轮（321）一侧，第一输入齿轮与第一输出齿轮啮合；第二输出齿轮（324）设置于第二输入齿轮（322）的一侧，第二输入齿轮（322）通过惰轮（325）与第二输出齿轮（324）啮合；第一输出齿轮和第二输出齿轮分别与梯形丝杆螺母（332）的两端连接。

9.根据权利要求8所述的一种位移可调式馈能减振器，其特征在于，梯形丝杠机构、第一输出齿轮和第二输出齿轮的个数为两个，两个梯形丝杠机构分布于电机轴的两侧，两个第一输出齿轮布置于第一输入齿轮的两侧，两个第二输出齿轮布置于第二输入齿轮的两侧，第二输入齿轮与两个第二输出齿轮之间均啮合有惰轮。

10.根据权利要求1所述的一种位移可调式馈能减振器，其特征在于，电机轴通过切换啮合机构与机械整流机构（2）的输出端进入啮合连接状态，形成减振发电模式，滚珠丝杠机构（1）将车轮振动转化为转动输出至机械整流机构（2），机械整流机构将双向转动转化为单向转动输出至电机，电机将转动机械能转化为电能，并通过可调变压器（4）输出至负载电路，通过可调变压器改变负载电路电流，进而改变电机的电磁阻尼力，实现减振器的阻尼调节，从而适应不同路况。

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