一種具有發電功能的液壓式可變阻尼減震器的制作方法

本發明涉及一種具有發電功能的液壓式可變阻尼減震器，屬于汽車減震器的結構技術領域。

背景技術：

磁流變阻尼減震器，減震器內采用一種稱作電磁液的特殊液體，它是由合成碳氫化合物以及3至10微米大小的磁性顆粒組成。一旦控制單元發出脈沖信號，線圈內便會產生電壓，從而形成一個磁場，并改變粒子的排列方式。這些粒子馬上會按垂直于壓力的方向排列，阻礙油在活塞通道內流動的效果，從而提高阻尼系數。

這種減震器器內部結構復雜；使用特殊的電磁液，價格昂貴；為了產生某一阻尼效果，需要實時控制電流的大小，功耗大。

技術實現要素：

本發明目的是：提供一種具有發電功能的液壓式可變阻尼減震器，其不使用電磁液，結構簡單，便于維修，使用和維護成本低，且在指定的控制環境下可以產生電能。

本發明的技術方案是：一種具有發電功能的液壓式可變阻尼減震器，用于車輛減震，包括減震器外殼、設于減震器外殼內的減震器活塞和與減震器活塞相連并伸出減震器外殼的減震器桿，其特征在于所述減震器外殼為一種密閉殼體，其內部充滿工作油液，而減震器活塞是一種轉動活塞，包括活塞外殼和設于活塞外殼內的無刷電機及星型齒輪減速機構，所述活塞外殼包括用于固定無刷電機和減震器桿的活塞上蓋，及與無刷電機外壁藉由軸承轉動連接的活塞轉動套，所述活塞轉動套的外壁設有螺旋紋，內壁則設置內齒圈；所述無刷電機的輸出軸與星型齒輪減速機構的中心齒軸相連，而星型齒輪減速機構的外圍行星齒輪與所述內齒圈嚙合，無刷電機的引出線與車輛控制器相連；所述轉動活塞將密閉殼體分隔成上、下兩個油室，該轉動活塞能夠藉由自轉改變上、下油室容積以驅動自身上下活動。

進一步的，本發明中所述工作油液優選防凍液。

進一步的，本發明中所述密閉殼體的頂部開有供減震器桿穿過的開孔，開孔內設有減震器外殼密封圈。

進一步的，本發明中所述減震器桿為中空構件，所述無刷電機的引出線從所述減震器桿內部引出而與所述車輛控制器連接。實際的引出線包含無刷電機供電線路（電源線），無刷電機作為發電機時的引出線路，以及無刷電機與車載控制器的控制線路。

進一步的，本發明中所述軸承優選滾動軸承。

進一步的，本發明中所述活塞外殼還包括與活塞轉動套底部固定或一體設計的活塞下蓋，該活塞下蓋與所述行星齒輪之間設置有若干滾動鋼珠，滾動鋼珠的設置能夠提高機構傳動時的流暢性。

進一步的，本發明中所述活塞上蓋和活塞轉動套在結合處設置有活塞密封圈，防止油液侵入活塞內部破壞無刷電機。

本發明的工作原理如下：當減震器桿受到外力帶動轉動活塞在工作油液中向下或者向上運動時，活塞都會擠壓上下油室，改變減震器外殼內部的壓力平衡環境，使得工作油液沖擊活塞轉動套外部的螺旋紋表面，對轉動活塞施加切向的驅動力，驅使活塞轉動套轉動。當轉動活塞轉動時就會帶動內部的行星齒輪運動，進而由這些齒輪帶動中心齒軸轉動，從而使無刷電機運轉起來，且由于采用星型齒輪減速機構，活塞轉動套運動微小的距離，都會被放大，使得無刷電機以更高的轉速轉動起來進行發電。

這里無刷電機有兩種工作狀態：

轉動：無刷電機在電力驅動下轉動時，能夠帶動轉動活塞（活塞轉動套）一起轉動。而轉動活塞的轉動能夠改變上、下油室容積，打破減震器外殼內部壓力平衡，從而驅動轉動活塞上下活動。因此，當需要減震器桿上下運動時，只需要調整無刷電機的正反轉就能實現減震器桿的上下運動。且減震器桿上下運動速度的快慢可以通過控制無刷電機轉速的提高或者降低來實現。

發電：根據前面的工作原理分析可知，無刷電機在減震器桿受到外力（車身隨運行而震動）作用時會轉動產生電能，且轉速越快，產生的電能越多。而無刷電機轉動的快慢與減震器桿受到的外力作用的時間和距離有關，其產生的電能通過控制電路可以存儲或者供給車上的用電設備。

變阻尼的實現方法，按照本設計，變阻尼即是要求在某一外力的情況下，藉由減震器桿上下運動速度的快慢來決定阻尼的大小。在外力相同的情況下，減震器桿向上或者向下運動的速度快，即是阻尼系數小；減震器桿向上或者向下運動的速度慢，即是阻尼系數大。因此，只需要改變無刷電機的轉速即可改變減震器阻尼的大小。了解了以上原理，就可以知道本設計可以有兩種變阻尼的方法。

一種是無刷電機在作為發電裝置下，通過更改負載（例如將產生的電能用于充電，只需要調整充電電流的大小，充電電流增大，負載變大，阻尼變大，充電電流減小，負載減小，阻尼減小）的大小，可以改變阻尼；另外一種方法是無刷電機在受到驅動控制的情況下，通過改變無刷電機運動方向或者轉速的快慢來改變阻尼（大小及施力方向）。

當然需要說明本發明中轉動活塞外殼表面的螺紋的升角和螺距間隙決定減震器的固有阻尼，螺紋升角和螺距大，阻尼小；相反的，螺紋升角和螺距小，阻尼大。

本發明的優點是：

1、本發明提供的這種減震器，其與常規使用電磁液的磁流變減震器相比，實現原理不同，不需要特殊的電磁液介質，內部結構更加簡單，設計巧妙，可維護性強；同時生產成本降低，并且使用時無需一直供電，能夠節約企業生產成本。

2、本發明提供的這種減震器，其在不需要大阻尼工作的情況下能夠產生電能，通過電路控制可以將電能存儲或者供給車上的用電設備，為用戶節省能源。

3、本發明提供的這種減震器，其進一步在無刷電機上安裝了編碼器，用于間接檢測車身高度，簡化了原本的結構，能夠節省空間，提高產品的兼容性。

附圖說明

下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述：

圖1為本發明的結構主剖視圖；

圖2為轉動活塞的結構主剖視圖；

圖3為圖2的A-A剖面圖。

其中：1、減震器外殼；1a、上油室；1b、下油室；2、減震器活塞；3、減震器桿；4、無刷電機；4a、輸出軸；5、活塞上蓋；6、軸承；7、活塞轉動套；7a、螺旋紋；7b、內齒圈；8、中心齒軸；9、行星齒輪；10、引出線；11、開孔；12、減震器外殼密封圈；13、活塞下蓋；14、滾動鋼珠；15、活塞密封圈。

具體實施方式

實施例：結合圖1~圖3所示，對本發明提供的這種具有發電功能的液壓式可變阻尼減震器，進行解釋如下：其用于車輛減震，具有減震器外殼1、設于減震器外殼1內的減震器活塞2和與減震器活塞2相連的減震器桿3。

本發明的重點改進在于減震器外殼1和減震器活塞2。其中減震器外殼1是由上蓋、中間筒體和下蓋固定而成的密閉殼體，其內部充滿工作油液，即防凍液；而減震器活塞2是一種轉動活塞，這種轉動活塞包括活塞外殼和設于活塞外殼內的無刷電機4及星型齒輪減速機構，所述活塞外殼由用于固定無刷電機4和減震器桿3的活塞上蓋5、與無刷電機4外壁藉由軸承6（滾動軸承）轉動連接的活塞轉動套7以及與所述活塞轉動套7底部固定的活塞下蓋13共同構成，具體見圖2所示。

所述活塞轉動套7的外壁設有螺旋紋7a，內壁則設置內齒圈7b。本實施例中所述星型齒輪減速機構由中心齒軸8和與中心齒軸8嚙合并圍繞它均勻間隔分布的三個行星齒輪9共同構成。所述無刷電機4的輸出軸4a與星型齒輪減速機構的中心齒軸8相連，而星型齒輪減速機構外圍的行星齒輪9均與所述內齒圈7b嚙合，具體結合圖3所示。

從圖1可以看出，本發明中所述轉動活塞將密閉殼體分隔成上、下兩個油室1a、1b，該轉動活塞能夠藉由自轉改變上、下油室1a、1b容積以驅動自身上下活動。

本實施例中所述減震器外殼1（密閉殼體）的頂部（上蓋）開有供減震器桿3穿過的開孔11，開孔11內設有減震器外殼密封圈12，防止灰塵和水氣進入減震器外殼1內部，保證其密閉性。

本實施例中所述減震器桿3為中空構件，所述無刷電機4的引出線10從所述減震器桿3內部引出而與所述車輛控制器連接，如圖1所示。實際的引出線包含無刷電機供電線路（電源線），無刷電機4作為發電機時的引出線路，以及無刷電機4與車載控制器的控制線路。

如圖2所示，本實施例中所述活塞下蓋13與所述行星齒輪9之間設置有若干滾動鋼珠14，滾動鋼珠14的設置能夠提高機構傳動時的流暢性。

本實施例中所述活塞上蓋5和活塞轉動套7在結合處設置有活塞密封圈15，防止油液侵入活塞內部破壞無刷電機4。

本發明的工作原理如下：當減震器桿3受到外力帶動轉動活塞在工作油液中向下或者向上運動時，活塞都會擠壓上、下油室1a、1b，改變減震器外殼1內部的壓力平衡環境，使得工作油液沖擊活塞轉動套7外部的螺旋紋7a表面，對轉動活塞施加切向的驅動力，驅使活塞轉動套7轉動。當轉動活塞轉動時就會帶動內部的行星齒輪9運動，進而由這些齒輪帶動中心齒軸8轉動，從而使無刷電機4運轉起來，且由于采用星型齒輪減速機構，活塞轉動套7運動微小的距離，都會被放大，使得無刷電機4以更高的轉速轉動起來進行發電。

這里無刷電機有兩種工作狀態：

轉動：無刷電機4在電力驅動下轉動時，能夠帶動轉動活塞（活塞轉動套7）一起轉動。而轉動活塞的轉動能夠改變上、下油室1a、1b容積，打破減震器外殼內部壓力平衡，從而驅動轉動活塞上下活動。因此，當需要減震器桿3上下運動時，只需要調整無刷電機4的正反轉就能實現減震器桿3的上下運動。且減震器桿3上下運動速度的快慢可以通過控制無刷電機4轉速的提高或者降低來實現。

發電：根據前面的工作原理分析可知，無刷電機4在減震器桿3受到外力（車身隨運行而震動）作用時會轉動產生電能，且轉速越快，產生的電能越多。而無刷電機4轉動的快慢與減震器桿3受到的外力作用的時間和距離有關，其產生的電能通過控制電路可以存儲或者供給車上的用電設備。

變阻尼的實現方法，按照本設計，變阻尼即是要求在某一外力的情況下，藉由減震器桿3上下運動速度的快慢來決定阻尼的大小。在外力相同的情況下，減震器桿3向上或者向下運動的速度快，即是阻尼系數小；減震器桿3向上或者向下運動的速度慢，即是阻尼系數大。因此，只需要改變無刷電機4的轉速即可改變減震器阻尼的大小。了解了以上原理，就可以知道本設計可以有兩種變阻尼的方法。

一種是無刷電機4在作為發電裝置下，通過更改負載（例如將產生的電能用于充電，只需要調整充電電流的大小，充電電流增大，負載變大，阻尼變大，充電電流減小，負載減小，阻尼減小）的大小，可以改變阻尼；另外一種方法是無刷電機4在受到驅動控制的情況下，通過改變無刷電機4運動方向或者轉速的快慢來改變阻尼（大小及施力方向）。

當然上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人能夠了解本發明的內容并據以實施，并不能以此限制本發明的保護范圍。凡根據本發明主要技術方案的精神實質所做的修飾，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。