CN204572904U - 汽车悬架系统压电阻尼装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种汽车悬架系统压电阻尼装置，包括缸体和活塞杆，所述活塞杆能够在缸体内往复运动，所述活塞杆上端设置有阻尼机构，该阻尼机构包括压电板和设置在该压电板上方的弹簧振子。所述压电板由多块具有差异的压电单元嵌套而成，上下两端分别设有上盖板和下盖板；弹簧振子包括弹簧组和振动块，所述弹簧组与压电单元相对应，各弹簧组共振频率与对应的压电单元相同；缸体连接有桥式整流电路，该桥式整流电路接入汽车电源管理系统中。本实用新型结构新颖，具有较宽的吸收振动工作带宽，适应了汽车在不同路况、车速下动荷载发生较大变化的情况，同时，还可以将吸收的振动能量转化成电能加以存储，能量转化率高。

Description

汽车悬架系统压电阻尼装置

技术领域

本实用新型涉及一种汽车悬架系统，尤其是汽车悬架系统压电阻尼装置。

背景技术

悬架系统是汽车的重要组成部分，其作用是保证车辆行驶平顺性和操纵稳定性，缓和路面传递给车架(或车身)的冲击载荷，并衰减由此引起的振动。

目前，汽车普遍采用的是由弹性元件和阻尼元件组成的传统悬架系统，这种悬架系统是针对特定路面状况和汽车运行状况设计的，其实质是借助弹性和阻尼元件消耗和缓和车辆行驶时有路面产生的振动，而系统动态特性固定不变，只能保证在设计条件下的减振效果。在车辆实际运行中，车辆因环境和车速的不同，所受的动力荷载变化很大，振动的频率也随之发生很大变化。

现有技术中，一些阻尼器能够通过改变自身参数，以适应不同动载荷条件下的减振要求，如美国专利US6311810和US6260675公开的“MAGNETORHEOLOGICALFLUID DAMPER”(磁流变液阻尼器)，但它们采用的磁场均为励磁线圈，并且为单向施加电流，需要外接的电源与复杂的控制系统。

为回收利用悬架系统产生的机械能，中国专利申请CN201010109914.3公开了一种“汽车发电减振器”，能够利用车辆振动产生的液压油流动带动液压马达和发电机进行发电，又如，中国专利申请CN200910063679.8公开的“一种利用车辆行驶时的振动能进行发电的装置”，利用安装在车辆减震弹簧伸缩端的发电装置发电，但是上述方案均需要安装较复杂的发电装置，并且能量转化率较低。

实用新型内容

为解决以上技术问题，本实用新型提供一种汽车悬架系统压电阻尼装置，能够在不调节自身参数的情况下，保持较宽的吸收振动工作带宽，从而适应汽车在不同路况、车速条件下动荷载发生较大变化的情况；同时，还可以将吸收的振动能量转化成电能加以存储。

其技术方案如下：

一种汽车悬架系统压电阻尼装置，包括缸体和活塞杆，所述活塞杆能够在缸体内往复运动，其下端穿出该缸体底部，所述活塞杆上端设置有阻尼机构，该阻尼机构包括压电板和设置在该压电板上方的弹簧振子。

所述压电板由至少三块环形压电单元嵌套而成，该压电单元由压电材料制成，其中任一压电单元的共振频率与其余压电单元的共振频率均具有差异，所述压电板上下两端分别设有上盖板和下盖板；

所述弹簧振子包括安装在上盖板上的弹簧组和连接在该弹簧组上端的振动块，所述弹簧组沿上盖板周向均匀分布，并与压电单元相对应，各弹簧组共振频率与对应的压电单元相同；

缸体连接有桥式整流电路，该桥式整流电路接入汽车电源管理系统中。

采用以上结构，由多组振动频率各不相同的弹簧组吸收振动，能够在不改变自身参数的情况下，保持较宽的吸收振动工作带宽，从而适应了汽车在不同路况、车速下动荷载发生较大变化的情况，在不设置控制装置与外接电源的情况下，能够在更广的使用条件下，维持汽车行驶的安全性和平顺性。

压电板与弹簧振子构成力电耦合系统，能够将吸收的振动能量转化成电能加以存储，由于压电单元的共振频率具有差异，采用多个压电单元能够覆盖多个外界激励导致的振动频率，使力电耦合系统最大限度接近共振状态，从而获得极高的能量转化率。

作为对本实用新型的进一步改进，所述桥式整流电路中设有电磁开关阀，方便控制充电电路通断，实现压电阻尼系统的闭锁功能。

为方便将该装置安装待车辆的车架与车桥(或车轴)之间，所述缸体上端设有上安装支耳，活塞杆下端设有下安装支耳。

有益效果：

本实用新型的汽车悬架系统压电阻尼装置，其结构新颖，具有较宽的吸收振动工作带宽，适应了汽车在不同路况、车速下动荷载发生较大变化的情况，同时，还可以将吸收的振动能量转化成电能加以存储，能量转化率高。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中压电板的分解结构示意图；

图3为本实用新型中弹簧组与上盖板安装的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示的一种汽车悬架系统压电阻尼装置，包括缸体4和活塞杆10，缸体4上端封闭，所述活塞杆10上端位于缸体4内，并能够在该缸体4内往复运动，活塞杆10下端穿出该缸体4底部，在其端部设置有下安装支耳10，缸体4上端设有上安装支耳3。

活塞杆10上端设置有阻尼机构，该阻尼机构位于缸体4内，包括压电板8和设置在该压电板8上方的弹簧振子。

结合图2可以看出，所述压电板8由多块环形压电单元8a沿水平方向叠加嵌套而成，为便于描述，本实施例以三块压电单元8a为例，分别是位于内层的第一压电单元8a1、位于外层的第二压电单元8a2和第三压电单元8a3，其中，第一压电单元8a1的外径等于第二压电单元8a2内径，第二压电单元8a2的外径等于第三压电单元8a3的内径。

该压电单元8a由压电材料制成，如压电陶瓷、压电晶体或有机压电材料等，本实施例中，优选为压电陶瓷，其中任一压电单元8a的共振频率与其余压电单元8a的共振频率均具有差异，即三个压电单元8a的共振频率各不相同，所述压电板8上下两端分别设有上盖板7和下盖板9，并通过铆钉(图中未示出)固定，上、下盖板形状与缸体4内腔截面形状相应，均为圆形板状结构。

所述弹簧振子包括安装在上盖板7上的弹簧组6和连接在该弹簧组6上端的振动块5。

请参照图3，弹簧组6连接在上盖板7的上表面上，并与各压电单元8a相对应，即组成弹簧组6的弹簧均位于对应压电单元8a的正上方，本实用新型中组成弹簧组6的弹簧共为9根，其中，对应第一压电单元8a1中心位置设置一根弹簧，在对应第二压电单元8a2和第三压电单元8a3位置分别设置4根弹簧，并沿上盖板7表面均匀分布，以保证该弹簧振子足够稳定，各弹簧组6与对应压电单元8a的共振频率相同，并且自振周期存在差异。

压电板8与弹簧振子构成力电耦合系统，能够将吸收的振动能量转化成电能，缸体4连接有桥式整流电路1，该桥式整流电路1接入汽车电源管理系统中，以便将交力电耦合系统产生的交流电转化为直流电加以储存，所述桥式整流电路1中设有电磁开关阀2，该电磁开关阀2由设置在方向盘附近的远程开关控制。

通过上安装支耳3和下安装支耳11，将本实用新型安装在汽车车架与车桥之间，当车辆在颠簸路面行驶时，由于各弹簧组6的振动频率不同，因此，具有较宽的吸收振动工作带宽，能够适应不同路况、车速下的减震需求。

同时，振动传递至由压电陶瓷与弹簧振子组成的力电耦合系统中，当活塞杆进行具有加速度的上下往复运动时，就会产生电流，传出缸体4，通过电磁开关阀2控制，流入电源管理系统中进行存储，由于压电元件8a的共振频率各不相同，且与对应弹簧组6的共振频率相同，因此能够响应多个外界激励导致的振动频率，容易使压电板8产生共振，从而获得较高的能量转化率。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本实用新型的优选实施例，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不违背本实用新型宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种汽车悬架系统压电阻尼装置，包括缸体(4)和活塞杆(10)，所述活塞杆(10)能够在缸体(4)内往复运动，其下端穿出该缸体(4)底部，其特征在于：所述活塞杆(10)上端设置有阻尼机构，该阻尼机构包括压电板(8)和设置在该压电板(8)上方的弹簧振子；

所述压电板(8)由至少三块环形压电单元(8a)嵌套而成，该压电单元(8a)由压电材料制成，其中任一压电单元(8a)的共振频率与其余压电单元(8a)的共振频率均具有差异，所述压电板(8)上下两端分别设有上盖板(7)和下盖板(9)；

所述弹簧振子包括安装在上盖板(7)上的弹簧组(6)和连接在该弹簧组(6)上端的振动块(5)，所述弹簧组(6)沿上盖板(7)周向均匀分布，并与压电单元(8a)相对应，各弹簧组(6)共振频率与对应的压电单元(8a)相同。

2.根据权利要求1所述的汽车悬架系统压电阻尼装置，其特征在于：所述缸体(4)上端设有上安装支耳(3)，活塞杆(10)下端设有下安装支耳(11)。