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CN107150563A - 一种气压式馈能悬架系统 - Google Patents

一种气压式馈能悬架系统 Download PDF

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CN107150563A
CN107150563A CN201710308591.2A CN201710308591A CN107150563A CN 107150563 A CN107150563 A CN 107150563A CN 201710308591 A CN201710308591 A CN 201710308591A CN 107150563 A CN107150563 A CN 107150563A
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CN
China
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energy
vehicle
piston
ball screw
accumulator
Prior art date
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Pending
Application number
CN201710308591.2A
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English (en)
Inventor
王玉顺
张业
王政皓
柳江
滕杨磊
刘双双
黎晓伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qingdao University of Technology
Original Assignee
Qingdao University of Technology
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Publication date
Application filed by Qingdao University of Technology filed Critical Qingdao University of Technology
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Publication of CN107150563A publication Critical patent/CN107150563A/zh
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    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
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    • B60G13/14—Resilient suspensions characterised by arrangement, location or type of vibration dampers having dampers accumulating utilisable energy, e.g. compressing air
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
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    • B60G2202/20—Type of damper
    • B60G2202/25—Dynamic damper
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)

Abstract

为实现对车辆振动能量的回收，本发明提出一种新型的气压式馈能悬架系统。所述气压式馈能悬架系统主要包括滚珠丝杠机构、气压缸、蓄能器、储气筒。所述滚珠丝杠机构由丝杠和偏心安装的螺母组成。所述滚珠丝杠机构中的丝杠与车架焊接固定，螺母通过推力轴承和与车身螺钉连接固定。复位弹簧一端通过焊接在车身上的吊环固定在车身上，另一端通过活塞杆上的光孔固定在活塞上。气压缸通过其壳体上安装孔与车身螺栓连接，蓄能器和储气筒分别通过其壳体上的安装孔与车身螺栓连接。所述滚珠丝杠机构与活塞杆，复位弹簧共同作用，实现气缸活塞水平方向的往复运动；活塞的往复运动压缩气缸内的气体，利用缸体上单向阀将车辆振动压缩的高压气体输送给蓄能器。通过活塞压缩产生的高压气体经过蓄能器的保压，储存在储气筒中，用于车辆制动。

Description

一种气压式馈能悬架系统
技术领域
本发明属于汽车节能技术及新型悬架领域，主要涉及汽车悬架振动能量回收系统。
技术背景
悬架是汽车车架(或承载式车身)与车桥之(车轮)间的一切传力连接装置的总称。现在汽车上常用的被动悬架，其弹簧刚度和减振器的阻尼系数不可调，不能随外部实际路面起伏状况变化而随时发生改变，只能实现对某种特定工况下的路面输入有良好的适应能力，因被动悬架的减振效果有限，且大部分振动能量都动过减振器以热能的形式耗散掉。
馈能悬架的提出实现了对汽车振动方向能量的回收再利用。馈能悬架是指利用能量回收装置代替传统的减振器，将路面不平引起的的汽车悬架振动产生的能量加以回收利用的新型悬架系统。目前，馈能悬架按照转化能量的类型主要可分为动能式、液力式和电磁式。动能式多采用惯性飞轮，在大客车上应用较多；液力式多将悬架振动转化为液压势能，尽管比能量较高，但液压元器件高昂的制造成本限制了其应用推广；电磁式馈能悬架形式多样，但普遍存在能量回收效率不高，可靠性差等问题，因此目前市场化的工程应用较少。
发明内容
本发明的主要目的是解决传统型机械式馈能悬架存在的问题，提出一种结构简单，阻尼和刚度自动调节，高效率回收振动能量的新型馈能悬架。该发明可提高悬架系统的动态响应能力，改善汽车行驶平顺性。
本发明设计一种气压式馈能悬架系统，该系统所使用的装置包括螺母偏心安装的滚珠丝杠机构、气压缸、蓄能器、储气筒等。所述螺母偏心安装的滚珠丝杠机构可以将车身的垂直振动转化为偏心螺母的旋转运动，所述的偏心螺母相当于凸轮机构，利用复位弹簧与气缸活塞杆保持接触，将旋转运动转化为实现气缸活塞压缩气体的往复运动。利用该机构，实现了将车辆通过凹凸起伏路面时产生的垂向振动能量到气压能的转换。转化形成的气压能通过蓄能器，存储在汽车储气筒中，用于制动。
本发明与现有技术相比具有以下优点
1、所述气压式馈能悬架系统，利用气体介质进行能量回收再利用，具有更优的附加刚度阻尼特性。随路面状况不同，本系统可实现阻尼和刚度的自动调节，提高悬架系统的动态响应，改善汽车行驶平顺性。
2、所述螺母偏心安装的滚珠丝杠机构不仅起到了换向的作用，还具有增速的作用，提高振动能量回收效率。
3、所述气压式馈能悬架系统结构简单，气缸横置占用空间小，安装简单方便，便于维护。
附图说明
图1是本发明的结构原理图。
1-光孔 2-气压缸 3-蓄能器 4-车身 5-储气筒 6-活塞 7-丝杠 8-轮胎等效弹簧9-车架 10-悬架等效弹簧 11-推力轴承 12-螺母 13-推力轴承 14-吊环 15-复位弹簧
具体实施方式：
下面结合具体实例对本发明进行详细说明
图1所述的新型气压式馈能悬架系统原理图，主要包括滚珠丝杠机构、气压缸(2)、蓄能器(3)、储气筒(5)等构成的车用馈能悬架。所述滚珠丝杠机构由丝杠(7)和偏心安装的螺母(12)组成。滚珠丝杠机构中的丝杠(7)与车架(9)焊接固定，螺母(12)通过推力轴承(11)和(12)与车身(4)螺栓连接固定。复位弹簧(15)一端通过焊接在车身(4)上的吊环(14)固定在车身(4)上，另一端通过活塞(6)杆上的光孔(1)固定在活塞(6)上。气压缸(2)通过其壳体上安装孔与车身(4)螺栓连接，蓄能器(3)和储气筒(5)分别通过其壳体上的安装孔与车身(4)螺栓连接。
由于路面的凹凸不平或复杂的路况引起的车辆悬架振动，上述振动沿轴向作用在滚珠丝杠机构的丝杠(9)上，使得丝杠(9)产生垂直方向的上下位移，带动偏心螺母(1)产生在绕丝杠轴的旋转运动。由于螺母的偏心安装，与活塞杆和复位弹簧共同作用，实现气缸活塞水平方向的往复运动；活塞(2)的往复运动压缩气缸(6)内的气体，利用缸体上单向阀将车辆压缩的高压气体输送给蓄能器。通过活塞压缩产生的高压气体经过蓄能器(5)的保压，储存在储气筒(4)中，用于车辆制动。此外，本发明可以通过对滚珠丝杠的丝杠(9)导程的设计，实现变速，大大提高能量回收的效率。即在满足结构强度的基础上，丝杠(9)的导程越小，螺母(1)所转的圈数就越多，带动活塞(2)压缩气体产生的气压能亦越多，实现最大化的回收车辆振动能量。
上述工作过程中，车身振动能量可以通过本发明转化为气压势能，回收的气压能储存在储气筒中，部分替代汽车制动所需的发动机功率分流，降低了发动机油耗。

Claims (3)

1.所述气压式馈能悬架系统所使用的装置包括螺母偏心安装的滚珠丝杠机构、气压缸、蓄能器、储气筒等。所述气压式馈能悬架系统利用气体介质进行能量回收再利用，具有更优的附加刚度阻尼特性。随路面状况不同，本系统可实现阻尼和刚度的自动调节，提高悬架系统的动态响应，改善汽车行驶平顺性。
2.权利要求1的滚珠丝杠的结构特征是偏心安装，该机构不仅起到了换向的作用，还具有增速的作用，提高振动能量回收效率。
3.权利要求1的滚珠丝杠机构中的偏心安装的的螺母与活塞杆和复位弹簧共同作用，实现气缸活塞水平方向的往复运动，压缩气缸内的气体，实现了车辆的振动能量到气压能的转化。
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