專利名稱：一種慣容器與阻尼同軸串聯(lián)的一體式減震器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
—種慣容器與阻尼同軸串聯(lián)的一體式減震器裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種減震器裝置，尤其涉及一種用于車輛懸架的慣容器與阻尼同軸串聯(lián)的一體式減震器裝置。
背景技術(shù)：
[0002]機(jī)電一體化已經(jīng)成為新世紀(jì)工程領(lǐng)域的一個(gè)重要發(fā)展方向，歷史上曾提出過兩類不同的機(jī)電模擬理論。第一類機(jī)電模擬是以力與電壓相似，速度與電流相似為基礎(chǔ)，建立起機(jī)械系統(tǒng)的質(zhì)量、阻尼和彈簧元件分別與電路系統(tǒng)的電感、電阻和電容元件相對應(yīng)的模擬關(guān)系，并由此引出“機(jī)械阻抗”的概念；第二類機(jī)電模擬和“機(jī)械導(dǎo)納”的概念是以力與電流相似，速度與電壓相似為基礎(chǔ)，建立起機(jī)械系統(tǒng)的質(zhì)量、阻尼和彈簧元件分別與電路系統(tǒng)的電容、電阻和電感元件相對應(yīng)的模擬關(guān)系。由于使用上的方便，現(xiàn)在主要采用的是第二類機(jī)電模擬理論。[0003]在實(shí)際應(yīng)用過程中，人們發(fā)現(xiàn)機(jī)械系統(tǒng)中的質(zhì)量元件，根據(jù)牛頓第二運(yùn)動定律的定義，其加速度必須以慣性坐標(biāo)系為基礎(chǔ)(這就說明質(zhì)量元件屬于單端點(diǎn)元件)。這一特點(diǎn)使得質(zhì)量元件有別于其他元件均具有兩個(gè)獨(dú)立、自由的端點(diǎn)(即兩個(gè)端點(diǎn)均不受特定參考系的限制)，造成了機(jī)械網(wǎng)絡(luò)與電路網(wǎng)絡(luò)的不完全對等。從而，機(jī)電模擬理論在運(yùn)用上收到極大的限制。[0004]針對該現(xiàn)象，一種名為慣容器的機(jī)械裝置應(yīng)運(yùn)而生。如同機(jī)械系統(tǒng)中的彈簧和阻尼器一樣，這種裝置不需要以慣性坐標(biāo)系為參考系，是一種真正的兩端點(diǎn)元件，它兩端的受力正比于相應(yīng)兩端的加速度，其比例常數(shù)稱為“慣質(zhì)系數(shù)”，單位為千克。由于慣容器具有實(shí)現(xiàn)方法多樣，并能以較小質(zhì)量達(dá)到較大慣性質(zhì)量等特點(diǎn)，現(xiàn)已研究用于車輛懸架、火車懸架和建筑物防震系統(tǒng)中，結(jié)果顯示系統(tǒng)的性能得到顯著提高。[0005]慣容器在物理意義上，具有以較小實(shí)體質(zhì)量而實(shí)現(xiàn)較大慣性質(zhì)量(虛質(zhì)量)的作用。將這一特點(diǎn)應(yīng)用于車輛懸架設(shè)計(jì)，可以起到提高懸架簧載質(zhì)量的同時(shí)而又不增加車身自重的效果，從而提高車輛平順性、舒適性和穩(wěn)定性等一系列性能。[0006]慣容器是被動機(jī)械裝置，其實(shí)現(xiàn)方式多樣。在車輛懸架應(yīng)用方面，慣容器的布置需要克服許多工程實(shí)際問題，比如，底盤內(nèi)可供慣容器布置的空間較小、慣容器和阻尼的工作行程有限、汽車輕量化需求等。[0007]在目前的含慣容器車輛懸架被動機(jī)械網(wǎng)絡(luò)研究中，通過一定的控制算法(如線性矩陣不等式)和性能指標(biāo)函數(shù)，可以得到符合性能要求的目標(biāo)被動機(jī)械網(wǎng)絡(luò)傳遞函數(shù)(簡稱目標(biāo)函數(shù))。運(yùn)用機(jī)電模擬理論和電網(wǎng)絡(luò)綜合的方法，可以將該目標(biāo)函數(shù)實(shí)現(xiàn)為一個(gè)具體的被動機(jī)械網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即慣容器-彈簧-阻尼三種元件的混聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。而在工程實(shí)際中，考慮到車輛懸架系統(tǒng)的固有物理屬性，不是所有的混聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)都可以方便的布置于車輛底盤空間內(nèi)，尤其是慣容器的空間尺寸特點(diǎn)顯著，在布置中最為困難。發(fā)明內(nèi)容[0008]本實(shí)用新型的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，以解決慣容器元件和阻尼元件串聯(lián)結(jié)構(gòu)的一系列空間布置問題，使得被動機(jī)械網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中串聯(lián)的慣容器元件和阻尼元件一體化，形成新的具有等效動力學(xué)特性的一體式減震器裝置。[0009]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型提出一種慣容器與阻尼同軸串聯(lián)的一體式減震器裝置，包括慣容器工作腔和阻尼工作腔，其中慣容器工作腔和阻尼工作腔為上下同軸一體式結(jié)構(gòu)，兩者共用一根活塞桿，并以活塞桿為對稱軸，慣容器工作腔和阻尼工作腔位于該一體式減震器裝置的兩端，活塞桿位于慣容器工作腔內(nèi)的部分是絲桿結(jié)構(gòu)，滾珠絲桿螺母與絲桿相耦合于慣容器工作腔內(nèi)，飛輪同軸固定在滾珠絲桿螺母上，并隨滾珠絲桿螺母一同旋轉(zhuǎn)；其中阻尼工作腔內(nèi)設(shè)有活塞，活塞與活塞桿相連，活塞上部為復(fù)原腔，活塞下部為壓縮腔，活塞上設(shè)置有復(fù)原閥和流通閥，底閥上設(shè)置有壓縮閥和補(bǔ)償閥，底閥與補(bǔ)償室相連通。[0010]進(jìn)一步地，上述滾珠絲桿螺母與活塞桿的絲桿部分之間為螺紋配合。[0011]進(jìn)一步地，上述滾珠絲桿螺母僅繞絲桿在慣容器工作腔內(nèi)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。[0012]本實(shí)用新型的有益效果是，通過慣容器與阻尼同軸串聯(lián)的一體式設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)了慣容器與阻尼兩元件串聯(lián)形式的融合，解決了被動機(jī)械網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中慣容器元件和阻尼元件串聯(lián)的空間布置優(yōu)化問題，使得串聯(lián)的慣容器和阻尼元件化，便于多元件的被動機(jī)械網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在車輛底盤中的布置；將慣容器這一機(jī)械裝置運(yùn)用于車輛懸架設(shè)計(jì)，在不提高車身自重的同時(shí)實(shí)現(xiàn)增加簧載質(zhì)量的“虛慣性”效果，進(jìn)而可以提高車輛的行駛平順性和操縱穩(wěn)定性；通過將慣容器與阻尼同軸串聯(lián)的一體式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，相較兩元件采用傳統(tǒng)方法直接串聯(lián)而言，能夠壓縮兩種元件的總工作行程，克服車輛底盤內(nèi)布置空間的局限性，兼顧兩機(jī)械元件在工作行程上的要求，同時(shí)其一體式的設(shè)計(jì)，也便于在車輛工程領(lǐng)域的制造與應(yīng)用。


[0013]
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。[0014]圖1是一種慣容器與阻尼串聯(lián)的一體式減震器裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。[0015]圖中，1.慣容器工作腔，2.絲桿，3.滾珠絲桿螺母，4.飛輪，5.活塞桿，6.復(fù)原腔，7.流通閥，8.復(fù)原閥，9.補(bǔ)償閥，10.活塞，11.補(bǔ)償室，12.壓縮閥，13.阻尼工作腔，14.壓縮腔，15.底閥。
具體實(shí)施方式
[0016]如圖1所示為本實(shí)用新型一種慣容器與阻尼串聯(lián)的一體式減震器裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，該一體式減震器裝置包括慣容器工作腔I和阻尼工作腔13，兩者為上下同軸一體式結(jié)構(gòu)，兩者共用一根活塞桿5，并以活塞桿5為對稱軸，慣容器工作腔I和阻尼工作腔13位于該一體式減震器裝置的兩端，這樣的設(shè)計(jì)形式使得該一體式結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了慣容器與阻尼同軸串聯(lián)的效果，便于在車輛懸架中作為配件直接應(yīng)用。[0017]在慣容器工作腔I中，活塞桿5位于該工作腔內(nèi)的部分是絲桿2結(jié)構(gòu)，滾珠絲桿螺母3與絲桿2相耦合于該工作腔內(nèi)，滾珠絲桿螺母3限位于慣容器工作腔I內(nèi)僅能繞絲桿2旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，飛輪4同軸固定于滾珠絲桿螺母3上。隨著活塞桿5的軸向直線運(yùn)動，帶動固定為一體的滾珠絲桿螺母3和飛輪4旋轉(zhuǎn)，這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)便起到慣容器的功能。[0018]在阻尼工作腔13中設(shè)有活塞10，活塞10與活塞桿5相連，活塞10的上部為復(fù)原腔8，下部為壓縮腔14，活塞10上設(shè)置復(fù)原閥8和流通閥7，底閥15上設(shè)置壓縮閥12和補(bǔ)償閥9，底閥15與補(bǔ)償室11相聯(lián)通，阻尼工作腔的設(shè)計(jì)采用筒式雙向作用減震器結(jié)構(gòu)。[0019]本實(shí)用新型在慣容器工作腔I的設(shè)計(jì)中，采用滾珠絲桿結(jié)構(gòu)，通過限制滾珠絲桿螺母3的軸向平動，并將飛輪4固定在滾珠絲桿螺母3上，從而實(shí)現(xiàn)慣容器功能。為方便機(jī)電模擬理論在車輛懸架中的應(yīng)用，本實(shí)用新型采用結(jié)構(gòu)形式較為簡單的慣容器與阻尼直接串聯(lián)形式，并通過將慣容器工作腔I和阻尼工作腔13視為兩個(gè)端點(diǎn)，并共用一根活塞桿5的設(shè)計(jì)方法來實(shí)現(xiàn)慣容器與阻尼的串聯(lián)效果。[0020]下面結(jié)合該裝置的工作過程來進(jìn)一步說明，首先將一體式的慣容器工作腔I視為該裝置的一個(gè)端點(diǎn)，將阻尼工作腔13視為另一個(gè)端點(diǎn)；在工作過程中，兩端點(diǎn)發(fā)生壓縮(或拉伸)運(yùn)動，通過滾珠絲桿結(jié)構(gòu)，使得限位于慣容器工作腔I內(nèi)的滾珠絲桿螺母3產(chǎn)生繞絲桿2的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，并帶動飛輪4的旋轉(zhuǎn)，在該過程中實(shí)現(xiàn)慣容器的功能；同時(shí)活塞桿5推動(或拉伸)活塞10運(yùn)動，在該過程中實(shí)現(xiàn)慣容器與阻尼的同步串聯(lián)工作效果。[0021]本實(shí)用新型將慣容器結(jié)構(gòu)運(yùn)用到車輛懸架的設(shè)計(jì)當(dāng)中，能夠有效的改進(jìn)傳統(tǒng)被動懸架的工作性能，在實(shí)現(xiàn)慣容器與阻尼串聯(lián)的同時(shí)，通過一體式設(shè)計(jì)便于在車輛底盤中的布置和應(yīng)用，也有利于車輛工程領(lǐng)域的設(shè)計(jì)和制造。通過機(jī)電模擬理論對機(jī)械網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步參數(shù)的改進(jìn)，使得該裝置能夠接近或達(dá)到半主動懸架和主動懸架的工作性能，進(jìn)而省去半主動和主動懸架電控裝置設(shè)計(jì)的過程?？傮w上，該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單合理，布置方便，提高可靠性和節(jié)約能源的特點(diǎn)。
權(quán)利要求1.一種慣容器與阻尼同軸串聯(lián)的一體式減震器裝置，其特征在于，包括慣容器工作腔(I)和阻尼工作腔(13)，所述慣容器工作腔(I)和阻尼工作腔(13)為上下同軸一體式結(jié)構(gòu)，兩者共用一根活塞桿(5)，并以活塞桿(5)為對稱軸，慣容器工作腔(I)和阻尼工作腔(13)位于該一體式減震器裝置的兩端，活塞桿(5 )位于慣容器工作腔(I)內(nèi)的部分是絲桿(2 )結(jié)構(gòu)，滾珠絲桿螺母(3)與絲桿(2)相耦合于慣容器工作腔(I)內(nèi)，飛輪(4)同軸固定在滾珠絲桿螺母(3)上，并隨滾珠絲桿螺母(3) —同旋轉(zhuǎn)；所述阻尼工作腔(13)內(nèi)設(shè)有活塞(10)，活塞(10)與活塞桿(5)相連，活塞(10)上部為復(fù)原腔(6)，活塞(10)下部為壓縮腔(14)，活塞(10 )上設(shè)置有復(fù)原閥(8 )和流通閥(7 )，底閥(15 )上設(shè)置有壓縮閥(12 )和補(bǔ)償閥(9 )，底閥(15)與補(bǔ)償室(11)相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的慣容器與阻尼同軸串聯(lián)的一體式減震器裝置，其特征在于，所述滾珠絲桿螺母(3)與活塞桿(5)的絲桿(2)部分之間為螺紋配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的慣容器與阻尼同軸串聯(lián)的一體式減震器裝置，其特征在于所述滾珠絲桿螺母(3 )僅繞絲桿(2 )在慣容器工作腔(I)內(nèi)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種慣容器與阻尼同軸串聯(lián)的一體式減震器裝置。它是在傳統(tǒng)阻尼減震器的活塞桿之上，同軸一體式的設(shè)置慣容器工作腔，并對活塞桿位于慣容器工作腔的部分設(shè)計(jì)為絲桿結(jié)構(gòu)。在慣容器工作腔內(nèi)的絲桿上布置滾珠絲桿螺母，將飛輪同軸安裝于滾珠絲桿螺母上，慣容器工作腔將滾珠絲桿螺母限位于絲桿中段，并且螺母僅能繞絲桿作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。此結(jié)構(gòu)在實(shí)現(xiàn)慣容器功能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了慣容器與阻尼串聯(lián)的動力學(xué)效果。采用元件融合的方法，將串聯(lián)的慣容器元件和阻尼元件設(shè)計(jì)為一個(gè)等效的新減震器裝置，可以有效解決車輛懸架被動機(jī)械網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的慣容器和阻尼串聯(lián)的空間布置問題，具有結(jié)構(gòu)簡單合理，布置方便，提高可靠性和節(jié)約能源的特點(diǎn)。
文檔編號F16F13/00GK202971728SQ20122052729
公開日2013年6月5日 申請日期2012年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月15日
發(fā)明者楊曉峰, 陳龍, 沈鈺杰, 汪若塵 申請人:江蘇大學(xué)