CN110667364B - 具有能量回收装置的悬置系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有能量回收装置的悬置系统，属于汽车设计和制造。本发明的具有能量回收装置的悬置系统包括悬置软垫和悬置支架，悬置支架上设置有能量回收装置，能量回收装置由球销机构、液力装置、涡轮机构和单向阀组成；液力装置包括筒体，筒体内设置有活塞，活塞的杆体沿着Z向设置；筒体的外壁上还设置有与筒体内部连通的第一和第二管路，涡轮机构设置在第一管路和第二管路的中部之间，第二管路的下端设置有单向阀，球销机构的一端与悬置支架连接，另一端与活塞杆的杆体连接。本发明的悬置系统将不规则运动转换为Z向运动，不仅能提高了能量回收利用效率，而且减少了能量回收装置本身的X、Y向振动，也提高了系统的可靠性。

Description

具有能量回收装置的悬置系统
技术领域
本发明涉及汽车设计和制造，更具体地说，本发明涉及一种具有能量回收装置的悬置系统。
背景技术
图1示出了现有技术中无能量回收装置的悬置系统结构，其主要由悬置软垫总成1及悬置支架2两部分组成。悬置系统主要作用是衰减动力总成与车身或车架之间的振动，对于振动这部分能量并没有进行回收，造成能量的浪费。为了回收行驶过程中的振动能量，武汉理工大学在CN102926956A公开了一种叶片式能量回收减振器，为了不产生反转现象，其中采用了四个单向阀，并且采用了机械式蓄能器、气囊式蓄能器等，结构复杂，占用空间大，难以推广利用。CN1030099956A公开了一种带有振动能量回收的蓄能悬架装置，其中借助于弹簧的传动来实现能量回收，其中采用了三个单向阀，不仅降低了振动能量的回收效率，而且结构也相对复杂，其中的液压缸直接位于车身与车轮（即簧上质量与簧下质量）之间，经验证会导致液压缸的X向和Y向振动较大，系统的可靠性也较差。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种具有能量回收装置的悬置系统。
本发明的具有能量回收装置的悬置系统，包括悬置软垫和悬置支架，所述悬置软垫设置在动力总成上，而所述悬置支架与所述悬置软垫连接，所述悬置支架上设置有能量回收装置，所述能量回收装置由球销机构、液力装置、涡轮机构和单向阀组成；所述液力装置包括设置有液体的筒体，所述筒体内设置有活塞，所述活塞的杆体伸出所述筒体的上端，并且所述杆体沿着Z向设置；所述筒体的外壁上还设置有第一管路和第二管路，所述第一管路和第二管路的上端和下端分别与所述筒体的内部连通；所述涡轮机构设置在所述第一管路的中部和第二管路的中部之间，在所述第二管路的下端设置有单向阀，所述单向阀仅允许液体从下端流入所述筒体内；所述球销机构的一端与所述悬置支架连接，所述球销机构的另一端与所述活塞杆的杆体连接，所述球销机构将所述悬置支架的不规则运动转换为所述杆体的Z向运动。
其中，所述球销机构包括主动支架、被动支架和球销，所述主动支架的外端通过紧固件与悬置支架的双头螺柱中的其中一个紧固连接；所述主动支架的内端与球销通过主动侧球销套和主动侧下球销套配合连接，被动支架的内端与球销通过被动侧球销套配合连接，而所述被动支架的外端通过紧固件与所述活塞杆的杆体紧固连接。
其中，所述主动支架和被动支架水平设置，所述球销与所述主动支架和被动支架垂直。
其中，所述主动支架的外端还设置有防止所述主动支架与所述悬置支架相对转动的限位块，所述限位块卡在所述悬置软垫的水平支架外端的限位槽内。
其中，所述单向阀包括进液端、出液端和位于所述进液端和出液端之间的中间腔体，所述腔体内设置有阀球，而在所述阀球与所述出液端之间设置有弹簧。
其中，所述出液端内加工有凸台，所述弹簧的一端固定在阀球上，所述弹簧的另一端固定在所述凸台上。
其中，所述进液端、出液端和中间腔体为一体加工形成。
其中，所述涡轮机构包括与第一管体中部连接的进液管，和与第二管体中部连接的出液管，在所述进液管和出液管之间设置有涡轮，所述涡轮包括涡轮轴和设置在涡轮轴上的多个涡轮叶片，所述涡轮叶片在液体的流动下转动，并通过转轴与发电机连接。
其中，所述第一管体的中部和第二管体的中部均设置有连接管，所述第一管体的连接管与所述进液管连接，而所述第二管体的连接管与所述出液管连接。
其中，所述筒体的外壁或底壁上还设置有连接臂。
与现有技术相比，本发明的具有能量回收装置的悬置系统具有以下有益效果：
（1）通过球销机构将不规则运动转换为Z向运动，不仅能提高了能量回收利用效率，而且减少了能量回收装置本身的X、Y向振动，也提高了系统的可靠性。
（2）液力装置仅采用了两条管路和一个单向阀即保证了涡轮的单向旋转，也提高了Z向能量的利用效率（减少了流路中的能量损耗）。
（3）能量回收装置可以总成一个模块件，且占用空间小，便于与不同车型相匹配，有利于减少开发成本，并且便于后期维护。
附图说明
图1为现有技术中的悬置系统结构示意图。
图2为本发明的具有能量回收装置的悬置系统的结构示意图。
图3为本发明的悬置系统中的悬置软垫的结构示意图。
图4为图3沿着E-E方向的截面结构示意图。
图5为本发明的悬置系统中的悬置支架的结构示意图。
图6为本发明的悬置系统中的能量回收装置的结构示意图。
图7为能量回收装置中的球销机构的俯视图。
图8为图7沿着A-A方向的截面结构示意图。
图9为能量回收装置中的液力装置的俯视图。
图10为图9沿着B-B方向的截面结构示意图。
图11为能量回收装置中的单向阀的俯视图。
图12为图11沿着C-C方向的截面结构示意图。
图13为能量回收装置中的涡轮机构的俯视图。
图14为图13沿着D-D方向的截面结构示意图。
图15为球销机构下压时的水路图。
图16为球销机构上移时的水路图。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明的具有能量回收装置的悬置系统做进一步的阐述，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
实施例1
为了把动力总成的不规则运动转化成单向往复运动，以减少振动和噪音并进行能量回收，以及减少能源浪费，本实施例提供一种如图2-14所示的悬置系统，其包括悬置软垫10和悬置支架20，所述悬置软垫10设置在动力总成（图中未示出）上，而所述悬置支架20与所述悬置软垫10连接，所述悬置支架20上设置有能量回收装置30。
如图3-4所示，所述悬置软垫10包括上支架13和下支架11，在所述上支架13和下支架11之间设置有外壳体12，所述外壳体12的中间设置有水平支架16，所述水平支架16的外端伸出所述外壳体12外，而所述水平支架16的内端包覆有内衬套17，而所述内衬套17的外部包覆有橡胶本体15，而所述橡胶本体15与所述外壳体12的上壁之间以及所述橡胶本体15与所述外壳体12的下壁之间设置有外衬套14。如图5所示，所述悬置支架20包括支架本体21和设置在支架本体21上的双头螺柱22，所述悬置软垫10的水平支架16与所述悬置支架20通过所述双头螺柱22连接并通过螺栓打紧。采用上述悬置软垫10和悬置支架20可将动力总成的X和Y向运动消解。如图6所示，所述能量回收装置30由球销机构40、液力装置50、涡轮机构70和单向阀60组成（单向阀位于管道内，图6中未示出）。如图9-10所示，所述液力装置50包括设置有液体的筒体51，所述筒体51内设置有活塞53，所述活塞53的杆体52伸出所述筒体51的上端，所述活塞53与所述筒体51的内壁配合做活塞运动，从而能够驱动筒体内的液体例如水，在所述筒体、管路以及涡轮机构之间流动，所述杆体52沿着Z向设置。所述筒体51的外壁和/或底壁上还设置有连接臂54，通过所述连接臂54可将该液力装置50固定在车身或车内的其他部件上，根据安装位置，该连接臂54可以设置为多个，并且连接臂的位置也可根据需要进行设计。结合图6可知，在所述筒体51的外壁上还设置有第一管路80和第二管路90，所述第一管路80和第二管路90的上端和下端分别与所述筒体51的内部连通，而所述涡轮机构70设置在所述第一管路80的中部和第二管路的中部之间，在第二管路90的下端设置有单向阀。如图11-12所示，所述单向阀60包括进液端61、出液端62和位于所述进液端61和出液端62之间的中间腔体63，所述中间腔体63内设置有阀球64，而在所述阀球64与所述出液端62之间设置有弹簧65。出液端62内加工有凸台66，弹簧65的一端固定在阀球64上，所述弹簧65的另一端固定在凸台66上，该单向阀仅允许液体从下端流入所述筒体内。
在本发明中，球销机构40的作用是将悬置支架20的不规则运动转换成整车Z向运动。球销机构30的一端与悬置支架20的双头螺柱22中的其中一个连接并通过螺栓大紧，球销机构30的另一端与所述活塞杆63的杆体连接。如图7-8所示，所述球销机构40包括主动支架41、被动支架42和球销47。所述主动支架41的外端通过紧固件与悬置支架20的双头螺柱22中的其中一个紧固连接。主动支架41的内端与球销47通过主动侧球销套43和主动侧下球销套44配合连接，被动支架42的内端与球销47通过被动侧球销套45配合连接。所述主动侧下球销套44的下方设置有主动侧球销底座46，所述被动侧球销套45的上方设置有被动侧球销底座48。球销47可以在被动侧球销套35、主动侧球销套43及主动侧下球销套44内转动，用以消除整车X向、Y向及旋转运动。而被动支架的外端通过紧固件与活塞杆53的杆体52紧固连接。主动支架41和被动支架42水平设置，球销47与主动支架41和被动支架42垂直。在现有技术中通常采用弹簧、扭簧或者悬挂件将能量回收装置与动力总成连接，而本实施例通过悬置软垫和球销机构的连接，不仅能够将不规则的运动转换成Z向运动，提高了能量回收利用效率，而且减少了能量回收装置本身的X、Y向振动，也提高了系统的可靠性。另外，为了防止所述主动支架与悬置支架相对转动，主动支架的外端还设置有限位块49，限位块49卡在水平支架16外端的限位槽内（图中未示出）内。
在本实施例中，如图13-14所示，涡轮机构70包括与第一管体80中部连接的进液管71，和与第二管体90中部连接的出液管72，在进液管71和出液管72之间设置有涡轮，涡轮包括涡轮轴73和设置在涡轮轴上的多个涡轮叶片74、75，所述涡轮叶片74、75在液体的流动下转动，并通过转轴与发电机（图中未示出）连接。所述第一管体的中部和第二管体的中部均设置有连接管，所述第一管体的连接管与所述进液管连接，而所述第二管体的连接管与所述出液管连接。在本实施例中，通过在第二管路的下端设置单向阀60，使得球销连接机构转换而成的Z向运动，无论是向上，还是向下，都能够保证涡轮的单向旋转，其中的液体流动示意图如图15-16所示。
在本实施例中，通过球销机构把动力总成复杂的不规则运动整合成单向往复运动，推动涡轮带动发电机进行能量回收，减少能源浪费。通过调节管路的横截面积或发电机磁感应强度，实现刚度与阻尼的变化，从而在样车试验阶段增加振动与噪音优化方案，缩短优化周期，减少试验成本的投入。对于整个悬置系统而言，整车Z向刚度即发生改变，为NV优化提供解决方案，缩短试验周期，减少工程人员的工作量。能量回收装置可做成一个总成件，便于与不同车型匹配，减少开发成本，同时便于后期维护。
对于本领域的普通技术人员而言，具体实施例只是对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有能量回收装置的悬置系统，包括悬置软垫和悬置支架，所述悬置软垫设置在动力总成上，而所述悬置支架与所述悬置软垫连接，所述悬置支架上设置有能量回收装置，所述能量回收装置由球销机构、液力装置、涡轮机构和单向阀组成；所述液力装置包括设置有液体的筒体，所述筒体内设置有活塞，所述活塞的杆体伸出所述筒体的上端，并且所述杆体沿着Z向设置；所述筒体的外壁上还设置有第一管路和第二管路，所述第一管路和第二管路的上端和下端分别与所述筒体的内部连通；所述涡轮机构设置在所述第一管路的中部和第二管路的中部之间，在所述第二管路的下端设置有单向阀，所述单向阀仅允许液体从下端流入所述筒体内；所述球销机构的一端与所述悬置支架连接，所述球销机构的另一端与活塞杆的杆体连接，所述球销机构将所述悬置支架的不规则运动转换为所述杆体的Z向运动；所述球销机构包括主动支架、被动支架和球销，所述主动支架的外端通过紧固件与悬置支架的双头螺柱中的其中一个紧固连接；所述主动支架的内端与球销通过主动侧球销套和主动侧下球销套配合连接，被动支架的内端与球销通过被动侧球销套配合连接，而所述被动支架的外端通过紧固件与所述活塞杆的杆体紧固连接；所述筒体的外壁或底壁上还设置有连接臂。
2.根据权利要求1所述的具有能量回收装置的悬置系统，其特征在于：所述主动支架和被动支架水平设置，所述球销与所述主动支架和被动支架垂直。
3.根据权利要求1所述的具有能量回收装置的悬置系统，其特征在于：所述主动支架的外端还设置有防止所述主动支架与所述悬置支架相对转动的限位块，所述限位块卡在所述悬置软垫的水平支架外端的限位槽内。
4.根据权利要求1所述的具有能量回收装置的悬置系统，其特征在于：所述单向阀包括进液端、出液端和位于所述进液端和出液端之间的中间腔体，所述腔体内设置有阀球，而在所述阀球与所述出液端之间设置有弹簧。
5.根据权利要求4所述的具有能量回收装置的悬置系统，其特征在于：所述出液端内加工有凸台，所述弹簧的一端固定在阀球上，所述弹簧的另一端固定在所述凸台上。
6.根据权利要求4所述的具有能量回收装置的悬置系统，其特征在于：所述进液端、出液端和中间腔体为一体加工形成。
7.根据权利要求1所述的具有能量回收装置的悬置系统，其特征在于：所述涡轮机构包括与第一管体中部连接的进液管，和与第二管体中部连接的出液管，在所述进液管和出液管之间设置有涡轮，所述涡轮包括涡轮轴和设置在涡轮轴上的多个涡轮叶片，所述涡轮叶片在液体的流动下转动，并通过转轴与发电机连接。
8.根据权利要求7所述的具有能量回收装置的悬置系统，其特征在于：所述第一管体的中部和第二管体的中部均设置有连接管，所述第一管体的连接管与所述进液管连接，而所述第二管体的连接管与所述出液管连接。
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