一種少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)饋能懸架系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于汽車節(jié)能技術(shù)及新型懸架領(lǐng)域，主要涉及汽車懸架振動能量再生系統(tǒng)技術(shù)背景
[0002]懸架是汽車車架與車橋之間的一切傳力連接裝置的總稱?，F(xiàn)在汽車上常用的被動懸架，其彈簧剛度和減振器的阻尼系數(shù)不可調(diào)，不能隨外部路面狀況變化而隨時發(fā)生改變，只對特定工況下的路面輸入有良好的適應(yīng)能力，因此減振效果有限，且大部分振動能量都以熱能的形式耗散掉。
[0003]為了將汽車懸架振動產(chǎn)生的能量有效利用起來，人們提出了饋能懸架。饋能懸架是指利用能量回收裝置代替?zhèn)鹘y(tǒng)的減振器，將路面不平引起的的汽車懸架振動產(chǎn)生的能量加以回收利用的新型懸架系統(tǒng)。目前，饋能懸架根據(jù)其原理可分為機(jī)械式和電磁式，由于兩者的能量轉(zhuǎn)化裝置的機(jī)構(gòu)構(gòu)造過于復(fù)雜，其能量回收效率低、且成本高，因此應(yīng)用并不是很廣泛。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的主要目的是提出一種結(jié)構(gòu)簡單，剛度大，能量轉(zhuǎn)化效率高的新型饋能懸架，以提高懸架系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)能力，改善汽車行駛平順性。
[0005]為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)一種少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)饋能懸架系統(tǒng)，該系統(tǒng)所使用的裝置包括少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)、超級電容和蓄電池。所述少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)可以將車身的垂直振動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，所述機(jī)構(gòu)包括末端執(zhí)行平臺、旋轉(zhuǎn)動平臺和連接這兩個平臺的三條相同的支鏈，所述每一條支鏈的剛性連桿與末端執(zhí)行平臺和旋轉(zhuǎn)動平臺均通過球鉸副在各平臺的頂點(diǎn)處連接，三條支鏈連接處的球鉸副的軸線兩兩相互平行;所述末端執(zhí)行平臺通過移動副與簧載質(zhì)量連接，旋轉(zhuǎn)動平臺通過轉(zhuǎn)動副與旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)連接，所述末端執(zhí)行平臺移動副的軸線與旋轉(zhuǎn)動平臺轉(zhuǎn)動副的軸線在一條直線上;所述旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)的壓電盤安裝在少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)動平臺上，旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)的摩擦盤固連在軸間質(zhì)量上;所述旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)與超級電容連接之后，最后與蓄電池連接。上述少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)有兩個自由度，可以實(shí)現(xiàn)饋能機(jī)構(gòu)將垂直運(yùn)動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，供電機(jī)發(fā)電使用。
[0006]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)
[0007]1、整體結(jié)構(gòu)對稱、簡單，承載能力大，剛度質(zhì)量比大，各分支結(jié)構(gòu)簡單，互換性好，容易安裝與制造。
[0008]2、可用于汽車饋能懸架，動行程大，靈活性高，響應(yīng)速度快，對于懸架的低頻與高頻都有良的適應(yīng)能力，回收利用能量的效率高。
[0009]3、本發(fā)明的壓電材料不需要消耗任何能源，可靠性高，也無需更改原車動力傳動系統(tǒng)，便于改裝，且附加硬件的重量輕、成本低，使用中也不需要頻繁更換電池。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0011]1-末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)2-移動副3-球鉸副4-連桿5-轉(zhuǎn)動副6-球鉸副7_蓄電池8_超級電容9-超聲電機(jī)10-車軸質(zhì)量11-輪胎等效彈簧12-旋轉(zhuǎn)動平臺13-連桿14-懸架彈簧15-連桿16-簧載質(zhì)量
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合具體實(shí)例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明
[0013]圖1所述的新型少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)饋能懸架系統(tǒng)機(jī)構(gòu)原理圖，主要包括少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)(9)、超級電容(8)和蓄電池(7)等構(gòu)成的車用饋能懸架，所述少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)由末端執(zhí)行平臺(I)、旋轉(zhuǎn)動平臺(12)和三條相同的支鏈(4)、(13)、(15)組成;末端執(zhí)行平臺(I)和旋轉(zhuǎn)動平臺(12)均為正三角形，且兩平臺互相平行，其中心軸線在一條直線上;三條支鏈(4)、(13)、(15)均通過球鉸副(3)和球鉸副(6)與末端執(zhí)行平臺(I)和旋轉(zhuǎn)動平臺(12)鉸接，且位于兩平臺之間；上述末端執(zhí)行平臺(I)通過移動副(2)與簧上質(zhì)量(I6)鏈接;旋轉(zhuǎn)動平臺(I2)通過轉(zhuǎn)動副(5)與旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)(9)的壓電盤連接，所述旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)(9)的摩擦盤固連在車軸質(zhì)量(10)。
[0014]由于路面不平激勵或復(fù)雜道路工況引起的汽車懸架系統(tǒng)產(chǎn)生振動，上述振動作用在末端執(zhí)行平臺(I)，可以使旋轉(zhuǎn)動平臺(12)在空間發(fā)生正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，從而帶動旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)(9)發(fā)電。以旋轉(zhuǎn)動平臺(12)正轉(zhuǎn)為例，當(dāng)振動作用在末端執(zhí)行平臺(I)上時，所述末端執(zhí)行平臺(I)沿著兩平臺的中心軸線垂直向下運(yùn)動，上述連桿(4)、( 13)、( 15)在空間發(fā)生相對運(yùn)動，使末端執(zhí)行平臺(I)與旋轉(zhuǎn)動平臺(12)之間的空間距離減小，同時與其鉸接的旋轉(zhuǎn)動平臺(I2)在連桿(4)、(I3)、(I5)的帶動下做順時針旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，使正轉(zhuǎn)動平臺(12)帶動旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)(9)的壓電盤與固連在車軸質(zhì)量(10)上摩擦盤在摩擦力的作用下其材料表面發(fā)生形變，產(chǎn)生電能。以旋轉(zhuǎn)動平臺(12)反轉(zhuǎn)為例，當(dāng)懸架彈簧(14)舒展時，末端執(zhí)行平臺(I)在力的作用下向上運(yùn)動，上述連桿(4)、(13)、(15)的運(yùn)動方向即刻發(fā)生改變，向相反方向運(yùn)動，此時末端執(zhí)行平臺(I)與旋轉(zhuǎn)動平臺(12)之間的空間距離增大，同時與其鉸接的旋轉(zhuǎn)動平臺(12)在連桿(4)、(13)、(15)的帶動下做逆時針旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，同樣逆轉(zhuǎn)動平臺(12)也會帶動旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)(9)的壓電盤與固連在車軸質(zhì)量(10)摩擦盤在摩擦力的作用下，讓壓電盤表面的壓電材料發(fā)生形變，產(chǎn)生電能。當(dāng)上述振動不足以拉伸或壓縮懸架彈簧(14)時，不會產(chǎn)生電能，電能大小的變化隨著材料表面的變形而發(fā)生改變。
[0015]上述工作過程，車身振動的部分能量是可以通過饋能轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為電能，從而將這部分能量存儲起來，供給汽車使用，減少了車輛耗電系統(tǒng)對車載電源的依賴。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)饋能懸架系統(tǒng)，該系統(tǒng)所使用的裝置包括少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)、超級電容和蓄電池。所述少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)包括末端執(zhí)行平臺、旋轉(zhuǎn)動平臺和鏈接這兩個平臺的三條相同的支鏈，所述每一個支鏈的剛性連桿與末端執(zhí)行平臺和旋轉(zhuǎn)動平臺均通過球鉸副在各平臺的頂點(diǎn)處連接;所述末端執(zhí)行平臺通過移動副與簧載質(zhì)量連接，旋轉(zhuǎn)動平臺通過轉(zhuǎn)動副與旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)的壓電盤連接，所述旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)的摩擦盤固連在車軸質(zhì)量上;所述旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)與超級電容連接之后，最后與蓄電池連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述，少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)末端執(zhí)行平臺移動副的軸線與旋轉(zhuǎn)動平臺轉(zhuǎn)動副的軸線在一條直線上，且每條剛性連桿連接處的球鉸副軸線兩兩相互平行。3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述，少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)有兩個自由度，可以將車身的垂直振動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，供電機(jī)發(fā)電使用。4.根據(jù)權(quán)利要求1和3，所述旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)的壓電盤安裝在少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)動平臺上，旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)的摩擦盤固連在軸間質(zhì)量上，可以提高能轉(zhuǎn)化的效率。
【專利摘要】本發(fā)明屬于汽車節(jié)能技術(shù)及新型懸架領(lǐng)域，主要涉及汽車懸架振動能量再生系統(tǒng)。該新型饋能懸架系統(tǒng)所使用的裝置包括少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)、超級電容和蓄電池。新型饋能懸架系統(tǒng)通過少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)將汽車懸架的垂直振動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)超聲電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，該旋轉(zhuǎn)運(yùn)動使超聲電機(jī)壓電盤表面在摩擦力的作用下發(fā)生形變，產(chǎn)生電能。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，剛度大，靈敏度高，能量轉(zhuǎn)化效率高，可以有效的實(shí)現(xiàn)懸架振動能量的回收。
【IPC分類】H02K7/18, B60G13/14
【公開號】CN105667238
【申請?zhí)枴緾N201610204105
【發(fā)明人】柳江, 黎曉偉, 滕楊磊, 張業(yè), 陳朋
【申請人】青島理工大學(xué)
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年4月1日