壓電饋能式減振器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種汽車減振器，特別是一種饋能式減振器。 技術(shù)背景
[0002] 汽車產(chǎn)業(yè)的持續(xù)高速發(fā)展在拉動經(jīng)濟、提高人民生活水平的同時，對環(huán)境的污染 日益嚴(yán)重，加劇了汽車可利用能源的短缺問題。節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境是汽車工業(yè)現(xiàn)在和將來 發(fā)展必須面對的兩個主題。因此，對汽車行駛過程中消耗的部分能量進(jìn)行回收利用具有重 要意義。
[0003] 懸架連接車橋和車身，它的功用是緩和路面激勵帶給車身的沖擊及衰減車身的振 動，保證汽車的行駛平順性和操縱穩(wěn)定性。懸架系統(tǒng)在路面和發(fā)動機等激勵下的隨機振動 能量被懸架減振器轉(zhuǎn)化為熱能形式消耗掉。如果將需要減振器消耗的能量進(jìn)行回收，將其 轉(zhuǎn)換為車輛可直接利用的能量形式如電能、液壓能等，并產(chǎn)生車輛減振需要的阻尼，就可以 在保證車輛行駛平順性的同時減少車輛的燃油消耗，達(dá)到節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的目的。
[0004] 目前汽車振動能量回收方法主要有機械式和電磁式。機械式饋能方法是利用液 (氣）壓儲能器，將振動能量以液壓能或氣壓能的形式儲存到該裝置，但是響應(yīng)速度較慢， 響應(yīng)頻率較低。電磁式饋能方法是利用電磁發(fā)電機，發(fā)電機的線圈切割磁感線，將機械能轉(zhuǎn) 化為電能，但是體積較大，容易發(fā)生電磁干擾和漏磁等問題。
[0005] 壓電材料具有壓電效應(yīng)，壓電效應(yīng)是壓電材料將機械能和電能相互轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象。 利用壓電材料的正壓電效應(yīng)將外界環(huán)境的振動能量轉(zhuǎn)化為電能并進(jìn)行儲存的理論已經(jīng)成 為目前的研究熱點，適合于車輛振動能量的回收。相對電磁原理、靜電原理和液壓原理，壓 電能量轉(zhuǎn)換裝置體現(xiàn)在機電轉(zhuǎn)換性能好，不僅具有結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點，還包括無發(fā)熱、無電磁 干擾、慣性小和容易實現(xiàn)集成化等諸多優(yōu)點。
[0006]目前關(guān)于車輛振動能量回收壓電裝置的專利文獻(xiàn)中，壓電裝置都是力驅(qū)動的，沒 有考慮激勵頻率和壓電裝置固有頻率的關(guān)系，無法做到激勵頻率和壓電裝置的固有頻率相 近，因此無法充分發(fā)揮壓電裝置的性能。并且只考慮了壓電裝置發(fā)電的特性，并沒有考慮其 阻尼特性，如果用壓電裝置取代原車輛減振器，壓電裝置的阻尼遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到車輛所需的阻 尼，如果在原車輛減振器的基礎(chǔ)上安裝壓電裝置，將會改變車輛的阻尼特性，這都會使車輛 的平順性和舒適性下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)④囕v振動能量轉(zhuǎn)化為電能、同時產(chǎn)生車輛減振 所需的阻尼的壓電饋能式減振器。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0009] 本發(fā)明包括減振器本體、萬向傳動軸和壓電機構(gòu)，萬向傳動軸兩端分別通過十字 軸萬向節(jié)與減振器本體的齒輪軸和壓電機構(gòu)的凸輪軸連接。
[0010] 所述壓電機構(gòu)主要包括殼體、壓電梁、凸輪、凸輪軸和固定端。在殼體外的軸向表 面兩側(cè)分別設(shè)有兩個相對應(yīng)的殼體吊耳，壓電機構(gòu)通過四個吊耳與車身連接；在箱體內(nèi)，凸 輪軸穿過箱體軸向中心線，該凸輪軸通過設(shè)在箱體兩側(cè)軸承座上的深溝球軸承固定在箱體 上，軸承端蓋通過螺栓固定在軸承外的箱體上，用于密封軸承端；所述凸輪軸的一端伸出箱 體與萬向傳動軸連接，凸輪通過鍵安裝在凸輪軸上，在凸輪兩側(cè)的凸輪軸上分別設(shè)有凸輪 卡環(huán)，該凸輪兩側(cè)均設(shè)有直槽，該直槽兩槽壁的展開圖為相互平行的波浪形曲面，凸輪上的 這種直槽可以增加壓電梁的激勵頻率；在軸承座的上下箱體兩側(cè)內(nèi)壁上分別設(shè)有固定端， 15-30個壓電梁的一端分別固定在固定端上，該壓電梁的另一端通過滾針軸承安置在上述 凸輪的直槽內(nèi)。
[0011] 所述壓電梁的中間部分共分為三層，中間一層為金屬基板，上下二層均是由壓電 陶瓷材料制成的壓電片，在壓電梁的上下兩側(cè)各設(shè)有一個電極，通過引線與外部設(shè)備或能 量儲存裝置連接，達(dá)到能量的回收利用功能。壓電梁的一端為固定塊，通過環(huán)氧樹脂將壓電 梁中間部分與固定塊粘結(jié)到一起，并通過螺栓使固定塊與壓電機構(gòu)上的固定端連接。壓電 梁的另一端與轉(zhuǎn)軸粘結(jié)，轉(zhuǎn)軸和凸輪機構(gòu)之間通過滾針軸承間隙配合?？咳f向傳動軸一側(cè) 的壓電梁的長度是另一側(cè)壓電梁長度的3/5。
[0012] 所述減振器本體主要包括：齒輪、齒條、內(nèi)套筒、外套筒、活塞、浮動活塞、壓縮閥、 伸縮閥、導(dǎo)向座、液壓油、齒輪軸、吊耳。在內(nèi)套筒的頂端設(shè)有上吊環(huán)，在內(nèi)套筒頂部設(shè)有密 封氣室，在密封氣室的下面的液壓油面上設(shè)有浮在油面帶密封圈的浮動活塞，密封氣室內(nèi) 充滿氮氣；在浮動活塞的下面設(shè)有活塞，該活塞上設(shè)有上下兩個圓孔，壓縮閥設(shè)在上圓孔 內(nèi)，伸張閥設(shè)在下圓孔內(nèi)，活塞上還設(shè)有活塞外圈，用于防止上下兩腔體內(nèi)的液壓油通過內(nèi) 壁相互流動；外套筒的下端設(shè)有下吊環(huán)，內(nèi)套筒的下端套在外套筒內(nèi)，齒條上端通過螺栓與 活塞固連，該齒條的下端與外套筒固連，內(nèi)套筒的下端設(shè)有密封圈，在內(nèi)套筒和齒條下端之 間設(shè)有導(dǎo)向座，齒條通過導(dǎo)向座和活塞的導(dǎo)向與內(nèi)套筒之間產(chǎn)生相對直線運動；在內(nèi)套筒 靠近齒條齒的位置設(shè)有一個腔體，腔體內(nèi)設(shè)有齒輪座、軸承和齒輪，軸承和齒輪設(shè)在與萬向 傳動軸相連的齒輪軸上，在齒輪兩側(cè)和軸承兩側(cè)分別設(shè)有卡環(huán)，該齒輪與齒條齒相嚙合，開 口上設(shè)有密封蓋，該密封蓋與內(nèi)套筒固連。在內(nèi)套筒的浮動活塞下面充入液壓油，液壓油通 過壓縮閥和伸張閥在活塞上下的油腔之間流動產(chǎn)生阻尼；浮動活塞的上面充入氮氣構(gòu)成密 封氣室來補償活塞上下油腔體積變化的差異。
[0013] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：
[0014] 1、將汽車振動能量轉(zhuǎn)換為電能的同時，可產(chǎn)生的阻尼衰減車身振動，利用減振器 本體和壓電機構(gòu)的阻尼衰減車輛的振動，不會降低車輛的平順性和舒適性。
[0015] 2、通過設(shè)置齒輪齒條的傳動比和增加凸輪凸角個數(shù)的方法使激勵頻率接近壓電 梁的一階固有頻率，采用多種結(jié)構(gòu)尺寸的壓電梁、一個凸輪周圍布置多個壓電梁和凸輪軸 上布置多個凸輪等措施使壓電梁的固有頻率覆蓋地面激勵的頻率，有效提高壓電機構(gòu)的發(fā) 電量和效率，減少車輛發(fā)動機的燃油消耗，起到節(jié)約能源和減小車輛對環(huán)境污染的作用。
【附圖說明】
[0016] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意簡圖。
[0017] 圖2是本發(fā)明壓電機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意簡圖。
[0018] 圖3是本發(fā)明壓電機構(gòu)中凸輪的結(jié)構(gòu)示意簡圖。
[0019] 圖4是圖3的縱剖視圖。
[0020] 圖5是本發(fā)明壓電機構(gòu)中壓電梁的主視示意簡圖。
[0021] 圖6是圖5的俯視圖。
[0022] 圖7是本發(fā)明從動件滾針軸承的推程運動曲線圖。
[0023] 圖8是本發(fā)明從動件滾針軸承與凹槽的關(guān)系圖。
[0024] 圖9是本發(fā)明凸輪機構(gòu)凹槽與滾針軸承的運動關(guān)系圖。
[0025] 圖10是本發(fā)明減振器本體的結(jié)構(gòu)示意簡圖。
[0026] 圖11是圖10的A-A剖視圖。
[0027] 圖中，1.壓電機構(gòu)、2.萬向傳動軸、3.減振器本體、101.凸輪軸、102.深溝球軸承、 103.軸承端蓋、104.殼體、105.固定端、106.壓電梁、107.滾針軸承、108.凸輪、109.壓電 梁、110.殼體吊耳、111.螺栓、112.軸承端蓋、113.固定塊、114.金屬基板、115.電極引線、 116.壓電片、117.轉(zhuǎn)軸、118.通孔、119.凹槽、120.鍵槽、301.軸承、302.卡環(huán)、303.齒輪 軸、304.密封蓋、305.齒輪、306.內(nèi)套筒、307.齒條、308.壓縮閥、309.浮動活塞、310.上吊 環(huán)、311.密封氣室、312.密封圈、313.伸張閥、314.活塞、315.活塞外圈、316.液壓油、317. 外套筒、318.導(dǎo)向座、319.密封擋圈、320.下吊環(huán)。
【具體實施方式】
[0028] 在圖1所示的壓電饋能式減振器示意圖中，萬向傳動軸2兩端分別通過十字軸萬 向節(jié)與減振器本體3的齒輪軸和壓電機構(gòu)1的凸輪軸連接。
[0029] 如圖2所不，所述壓電機構(gòu)的殼體104外的軸向表面兩側(cè)分別設(shè)有兩個相對應(yīng)的 殼體吊耳110,壓電機構(gòu)通過四個吊耳與車身連接；在箱體內(nèi)，凸輪軸101穿過箱體軸向中 心線，該凸輪軸通過設(shè)在箱體兩側(cè)軸承座上的深溝球軸承102固定在箱體上，軸承端蓋103 通過螺栓固定在軸承外的箱體上，用于密封軸承端；所述凸輪軸的一端伸出箱體與萬向傳 動軸連接，如圖3和圖4所示，凸輪108通過鍵槽121和內(nèi)鍵安裝在凸輪軸上，在凸輪兩側(cè) 的凸輪軸上分別設(shè)有凸輪卡環(huán)，該凸輪兩側(cè)均設(shè)有直槽119,該直槽兩槽壁的展開圖為相互 平行的波浪形曲面，凸輪上的這種直槽可以增加壓電梁的激勵頻率；在軸承座的上下箱體 兩側(cè)內(nèi)壁上分別設(shè)有固定端105,30個壓電梁106的一端分別固定在固定端上，該壓電梁的 另一端通過滾針軸承107安置在上述凸輪的直槽內(nèi)。
[0030] 如圖5和圖6所示，所述壓電梁的中間部分共分為三層，中間一層為金屬基板114， 上下二層均是由壓電陶瓷材料制成的壓電片116,在壓電梁的上下兩側(cè)各設(shè)有一個電極引 線115,通過引線與外部設(shè)備或能量儲存裝置連接，達(dá)到能量的回收利用功能。壓電梁的一 端為固定塊，用環(huán)氧樹脂將壓電梁中間部分與固定塊1