一種汽車懸架自供電磁流變阻尼器裝置的製作方法

2023-05-24 06:15:06

本發明屬於汽車懸架零部件
技術領域：
，更具體地說，是涉及一種汽車懸架自供電磁流變阻尼器裝置。
背景技術：
：目前，汽車懸架的分類一共有三種：被動懸架、半主動懸架、主動懸架。其中磁流變阻尼器作為一種半主動懸架減振器，具有改善車輛平穩性，操作精確，反應迅速的特點，但其也有著一些亟待改進的地方，在實際工程應用中，磁流變阻尼器工作時需要外部設備供電的特點給振動系統的設計增加了難度，也給電動汽車續駛裡程的提高帶來了負擔，另外，阻尼器工作時產生的熱量會影響內部的磁流變液性能，給車輛的操控帶來了不確定因素。因此，為了解決磁流變阻尼器工作時的供能問題，同時考慮到冷卻、增大阻尼器調節範圍等因素，需要提出一種新型的汽車懸架自供電磁流變阻尼器裝置。技術實現要素：本發明所要解決的技術問題是：針對現有技術不足，提供一種結構簡單，能夠根據不同路面狀況改變阻尼力大小，有效提高減震器減震效果，同時能夠依靠自身裝置產生電力，並為減震器的電磁線圈提供電力，從而改變阻尼器裝置本身阻尼力大小，從而節約成本的汽車懸架自供電磁流變阻尼器裝置。要解決以上所述的技術問題，本發明採取的技術方案為：本發明為一種汽車懸架自供電磁流變阻尼器裝置，所述的汽車懸架自供電磁流變阻尼器裝置包括裝置筒體，所述的裝置筒體內安裝穿過裝置筒體上端和下端的活塞杆，活塞杆上安裝活塞，活塞側面和裝置筒體內壁之間存在間隙部，活塞側面安裝電磁線圈，中空結構的裝置筒體內設置磁流變液，所述的裝置筒體上還設置有溫差發電片，溫差發電片與電量回收部件連接，電量回收部件與控制部件連接，電磁線圈與控制部件連接。所述的裝置筒體包括裝置上筒體和裝置下筒體，活塞、磁流變液位於裝置上筒體內部，活塞側面和裝置上筒體內壁之間存在間隙部，活塞杆穿過裝置上筒體上端和裝置下筒體下端，位於裝置下筒體內的活塞杆上安裝泡沫金屬阻尼片，裝置下筒體內設置阻尼液，溫差發電片設置在裝置上筒體上。所述的金屬阻尼片包括上金屬阻尼片和下金屬阻尼片，位於裝置下筒體內的活塞杆上套裝阻尼調節套筒，阻尼調節套筒上端與上金屬阻尼片連接，阻尼調節套筒下端延伸出裝置下筒體下端，阻尼調節套筒與能夠帶動阻尼調節套筒轉動的驅動部件連接，所述的驅動部件與控制部件連接。所述的上金屬阻尼片包括多塊扇形結構的上泡沫金屬和多塊扇形結構的上普通金屬，每塊上泡沫金屬和每塊上普通金屬交替排列，上泡沫金屬和上普通金屬組成圓形的上金屬阻尼片；所述的下金屬阻尼片包括多塊扇形結構的下泡沫金屬和多塊扇形結構的下普通金屬，每塊下泡沫金屬和每塊下普通金屬交替排列，下泡沫金屬和下普通金屬組成圓形的下金屬阻尼片。所述的裝置上筒體上端設置筒體上端面，位於裝置上筒體內的活塞上設置多個凸出的冷卻片，筒體上端面上設置與冷卻片數量和位置一一對應的開槽，活塞向上運動時，每個冷卻片設置為能夠穿過一個開槽延伸到裝置上筒體外部的結構。所述的驅動部件包括嚙合齒輪Ⅰ和嚙合齒輪Ⅱ，嚙合齒輪Ⅰ與和阻尼調節套筒花鍵動連接的外接套筒連接，嚙合齒輪Ⅰ和嚙合齒輪Ⅱ嚙合連接，嚙合齒輪Ⅱ與電機連接，電機與能夠控制電機啟停和轉速大小的控制部件連接。所述的裝置筒體下端設置功能箱體，功能箱體內設置發電齒輪組，發電齒輪組包括軸Ⅰ、軸Ⅱ，軸Ⅰ通過發條Ⅰ與活塞杆下端連接，軸Ⅱ通過發條Ⅱ與活塞杆下端連接，軸Ⅰ通過齒輪Ⅰ與軸Ⅲ上的齒輪Ⅱ嚙合，軸Ⅱ與軸Ⅳ之間設置行星輪系，軸Ⅱ與行星輪系的行星輪連接，軸Ⅳ與行星輪系的太陽輪連接，軸Ⅲ上的齒輪Ⅲ與行星輪系的齒圈嚙合連接。所述的軸Ⅳ和軸Ⅴ之間設置輸出行星輪系，軸Ⅳ與輸出行星輪系的輸出太陽輪連接，軸Ⅴ與軸Ⅳ之間設置棘輪機構Ⅰ，軸Ⅴ與輸出行星輪系的輸出齒圈之間設置棘輪機構Ⅱ。採用本發明的技術方案，能得到以下的有益效果：本發明所述的汽車懸架自供電磁流變阻尼器裝置，裝置筒體內布置磁流變液，這樣，活塞在裝置筒體內上下移動時，會受到磁流變液的阻力，從而產生阻尼力，而溫差發電片的設置，溫差發電片熱面朝向裝置筒體內部一側，阻尼器裝置工作時，將外部振動的動能吸收，轉化為熱能，使阻尼器裝置的裝置筒體內部發熱，從而與裝置筒體外部的環境溫度之間產生溫差，這樣，溫差發電片就能夠產生電力，並將電力輸送到電量回收部件內，而電力回收部件和電磁線圈分別與控制部件連接，這樣，控制部件不僅能夠控制電力回收部件向電磁線圈供電，而且能夠根據減震器工作路況調整為電磁線圈供電的電力大小，裝置筒體內的磁流變液的粘度會因周圍磁場強度的變化而變化，而活塞上的電磁線圈通電時會產生的磁場，其磁場的強度會因線圈中電流大小的變化而改變，從而控制著磁流變液的粘度，實現調節阻尼力大小的目的。本發明所述的汽車懸架自供電磁流變阻尼器裝置，結構簡單，能夠根據不同路面狀況改變阻尼力大小，有效提高減震器減震效果，同時能夠依靠自身裝置產生電力，並為減震器的電磁線圈提供電力，從而改變阻尼器裝置本身阻尼力大小，從而節約成本。附圖說明下面對本說明書各附圖所表達的內容及圖中的標記作出簡要的說明：圖1為本發明所述的汽車懸架自供電磁流變阻尼器裝置的內部結構示意圖；圖2為本發明所述的汽車懸架自供電磁流變阻尼器裝置與功能箱體連接的結構示意圖；圖3為本發明所述的汽車懸架自供電磁流變阻尼器裝置的裝置下筒體內各部件的結構示意圖；圖4為本發明所述的汽車懸架自供電磁流變阻尼器裝置的活塞的結構示意圖；圖5為本發明所述的汽車懸架自供電磁流變阻尼器裝置的活塞杆與驅動部件連接的結構示意圖；圖6為本發明所述的汽車懸架自供電磁流變阻尼器裝置的發電齒輪組與活塞杆連接的結構示意圖；圖7為本發明所述的汽車懸架自供電磁流變阻尼器裝置的發電齒輪組的傳動路徑示意圖；圖8為本發明所述的汽車懸架自供電磁流變阻尼器裝置的輸出行星輪系的結構示意圖；圖9為本發明所述的汽車懸架自供電磁流變阻尼器裝置的輸出行星輪系的傳動路徑示意圖；附圖中標記分別為：1、裝置筒體；2、活塞杆；3、活塞；4、間隙部；5、電磁線圈；6、溫差發電片；7、電量回收部件；8、控制部件；9、裝置上筒體；10、裝置下筒體；11、泡沫金屬阻尼片；12、上金屬阻尼片；13、下金屬阻尼片；14、阻尼調節套筒；15、驅動部件；16、上泡沫金屬；17、上普通金屬；18、下泡沫金屬；19、下普通金屬；20、筒體上端面；21、冷卻片；22、開槽；23、嚙合齒輪Ⅰ；24、嚙合齒輪Ⅱ；25、外接套筒；26、電機；27、功能箱體；28、發電齒輪組；29、軸Ⅰ；30、軸Ⅱ；31、發條Ⅰ；32、發條Ⅱ；33、齒輪Ⅰ；34、軸Ⅲ；35、軸Ⅳ；36、行星輪系；37、行星架；38、太陽輪；39、齒輪Ⅲ；40、齒圈；41、軸Ⅴ；42、輸出行星輪系；43、輸出太陽輪；44、齒輪Ⅱ；45、棘輪機構Ⅰ；46、輸出齒圈；47、棘輪機構Ⅱ；48、輸出行星架；49、傳遞路線Ⅰ；50、傳遞路線Ⅱ；具體實施方式下面對照附圖，通過對實施例的描述，對本發明的具體實施方式如所涉及的各構件的形狀、構造、各部分之間的相互位置及連接關係、各部分的作用及工作原理等作進一步的詳細說明：如附圖1—附圖3所示，本發明為一種汽車懸架自供電磁流變阻尼器裝置，所述的汽車懸架自供電磁流變阻尼器裝置包括裝置筒體1，所述的裝置筒體1內安裝穿過裝置筒體1上端和下端的活塞杆2，活塞杆2上安裝活塞3，活塞3側面和裝置筒體1內壁之間存在間隙部4，活塞3側面安裝電磁線圈5，中空結構的裝置筒體1內設置磁流變液，所述的裝置筒體1上還設置有溫差發電片6，溫差發電片6與電量回收部件7連接，電量回收部件7與控制部件8連接，電磁線圈5與控制部件8連接。上述結構設置，裝置筒體內布置磁流變液，磁流變液作為一種新型智能材料，主要由磁性粒子、載液和添加劑三個部分組成，是一種由軟磁性顆粒均勻彌散在非導磁的載液中形成的懸浮體系，在無外加磁場時，該體系表現為牛頓流體，外部加入磁場後，均勻分散在媒介中的軟磁性顆粒便瞬間被磁化，顆粒相互靠攏成為有序排列，在毫秒量級的響應時間內從液態轉變為類固態，從而使體系的粘度呈指數增加。活塞在裝置筒體內上下移動時，會受到磁流變液的阻力，從而產生阻尼力，而溫差發電片的設置，溫差發電片熱面朝向裝置筒體內部一側，阻尼器裝置工作時，將外部振動的動能吸收，轉化為熱能，使阻尼器裝置的裝置筒體內部發熱，從而與裝置筒體外部的環境溫度之間產生溫差，這樣，溫差發電片就能夠產生電力，並將電力輸送到電量回收部件內，而電力回收部件和電磁線圈分別與控制部件連接，這樣，控制部件不僅能夠控制電力回收部件向電磁線圈供電，而且能夠根據減震器工作路況調整為電磁線圈供電的電力大小，裝置筒體內的磁流變液的粘度會因周圍磁場強度的變化而變化，而活塞上的電磁線圈通電時會產生的磁場，其磁場的強度會因線圈中電流大小的變化而改變，從而控制著磁流變液的粘度，實現調節阻尼力大小的目的。本發明的汽車懸架自供電磁流變阻尼器裝置，結構簡單，能夠根據不同路面狀況改變阻尼力大小，有效提高採用汽車懸架自供電磁流變阻尼器裝置的減震器的減震效果，同時依靠自身裝置產生電力，並為減震器的電磁線圈提供電力，從而改變阻尼器裝置本身阻尼力大小，從而節約成本。所述的裝置筒體1包括裝置上筒體9和裝置下筒體10，活塞3、磁流變液位於裝置上筒體9內部，活塞3側面和裝置上筒體9內壁之間存在間隙部4，活塞杆2穿過裝置上筒體9上端和裝置下筒體10下端，位於裝置下筒體10內的活塞杆2上安裝泡沫金屬阻尼片11，裝置下筒體10內設置阻尼液，溫差發電片6設置在裝置上筒體9上。上述結構，裝置上筒體和裝置下筒體之間為串聯，裝置上筒體為磁流變阻尼器結構，裝置筒體內為磁流變液，活塞與裝置筒體內壁之間留有一定縫隙，當活塞運動時，磁流變液會在活塞與裝置筒體內壁之間的縫隙中流動，由於該縫隙所產生的節流作用，從而使得磁流變液對運動中的活塞產生阻力，最終表現為汽車懸架減震器上的阻尼力。裝置下筒體中充滿了高粘度的阻尼液體(阻尼液體材料採用聚矽氧烷液體油狀物，甲基矽油)，泡沫金屬阻尼片隨著活塞杆而上下運動，在此過程中，高粘度的阻尼液體可以穿過泡沫金屬阻尼片，但穿透泡沫金屬阻尼片的過程會受到很大的阻力，從而產生阻尼力，也體現為汽車懸架減震器上的阻尼力。所述的金屬阻尼片11包括上金屬阻尼片12和下金屬阻尼片13，位於裝置下筒體10內的活塞杆2上套裝阻尼調節套筒14，阻尼調節套筒14上端與上金屬阻尼片12連接，阻尼調節套筒14下端延伸出裝置下筒體10下端，阻尼調節套筒14與能夠帶動阻尼調節套筒14轉動的驅動部件15連接，所述的驅動部件15與控制部件8連接。這樣的結構設置，上金屬阻尼片與阻尼調節套筒之間固定連接，這樣，當阻尼調節套筒轉動時，上金屬阻尼片會隨著轉動，而下金屬阻尼片13通過其扇形結構的下泡沫金屬18邊緣的凸起部分可在下筒體10內壁相應的凹槽中上下滑動，但繞軸心的轉動被固定。因為阻尼液穿過泡沫金屬時會受到阻力，從而產生阻尼力，當需要改變阻尼力大小時，阻尼調節套筒14的轉動帶動上金屬阻尼片12轉動，而此時下泡沫金屬片位置不會發生變化，這樣，當上泡沫金屬片轉動時，其與下泡沫金屬片的泡沫金屬的重合部分不斷改變，從而不斷改變阻尼器阻尼力的大小，這樣就能夠根據需要調節阻尼力大小的目的。所述的上金屬阻尼片12包括多塊扇形結構的上泡沫金屬16和多塊扇形結構的上普通金屬17，每塊上泡沫金屬16和每塊上普通金屬17交替排列，上泡沫金屬16和上普通金屬17組成圓形的上金屬阻尼片12；所述的下金屬阻尼片13包括多塊扇形結構的下泡沫金屬18和多塊扇形結構的下普通金屬19，每塊下泡沫金屬18和每塊下普通金屬19交替排列，下泡沫金屬18和下普通金屬19組成圓形的下金屬阻尼片13。這樣的結構設置，當上金屬阻尼片相對於下金屬阻尼片轉動時，上金屬阻尼片的上泡沫金屬16與下金屬阻尼片的下泡沫金屬18之間的重合部分的大小不斷變化，因為阻尼液穿過泡沫金屬時會受到阻力，從而產生阻尼力，這樣，阻尼液穿過泡沫金屬時會受到阻力會變化。如附圖4所示，所述的裝置上筒體9上端設置筒體上端面20，位於裝置上筒體9內的活塞3上設置多個凸出的冷卻片21，筒體上端面20上設置與冷卻片21數量和位置一一對應的開槽22，活塞3向上運動時，每個冷卻片21設置為能夠穿過一個開槽22延伸到裝置上筒體9外部的結構。這樣的結構設置，活塞上連接有冷卻片，冷卻片為環形，共四片，各片之間留有一定空隙供磁流變液流動，當阻尼器裝置工作時，活塞在裝置筒體筒內做上下往復運動，冷卻片也隨這活塞的上下運動而不斷進出裝置筒體，當冷卻片進入裝置筒體內時，可以吸收阻尼器裝置的裝置筒體內部的熱量，當冷卻片延伸出裝置筒體外部時，可以將裝置筒體內的熱量帶出到裝置筒體外部，從而給減振器降溫。如附圖5所示，所述的驅動部件15包括嚙合齒輪Ⅰ23和嚙合齒輪Ⅱ24，嚙合齒輪Ⅰ23與和阻尼調節套筒14花鍵動連接連接的外接套筒25連接，嚙合齒輪Ⅰ23和嚙合齒輪Ⅱ24嚙合連接，嚙合齒輪Ⅱ24與電機26連接，電機26與能夠控制電機26啟停和轉速大小的控制部件8連接。上述結構設置，阻尼液穿過泡沫金屬時會受到阻力，從而產生阻尼力，當需要改變阻尼力大小時，上泡沫金屬片轉動時，控制部件控制電機啟停，電機依次通過嚙合齒輪Ⅱ24、嚙合齒輪Ⅰ23傳力到外接套筒25，最終再通過阻尼調節套筒14傳力到上金屬阻尼片12，帶動上金屬阻尼片12轉動，而此時下泡沫金屬片位置不會發生變化，這樣，當上泡沫金屬片轉動時，其與下泡沫金屬片的泡沫金屬重合部分不斷改變，從而改變阻尼器阻尼力的大小，這樣就能滿足調節阻尼力大小的目的。如附圖6—附圖9，裝置筒體1下端設置功能箱體27，功能箱體27內設置發電齒輪組28，發電齒輪組28包括軸Ⅰ29、軸Ⅱ30，軸Ⅰ29通過發條Ⅰ31與活塞杆2下端連接，軸Ⅱ30通過發條Ⅱ32與活塞杆2下端連接，軸Ⅰ29通過齒輪Ⅰ33(齒輪G1)與軸Ⅲ34上的齒輪Ⅱ44(齒輪G2)嚙合，軸Ⅱ30與軸Ⅳ35之間設置行星輪系36，軸Ⅱ30與行星輪系36的行星架37連接，軸Ⅳ35與行星輪系36的太陽輪38連接，軸Ⅲ34上的齒輪Ⅲ39(齒輪G3)與行星輪系26的齒圈40嚙合。所述的軸Ⅳ35和軸Ⅴ41之間設置輸出行星輪系42，軸Ⅳ35與輸出行星輪系42的輸出太陽輪43連接，軸Ⅴ41與軸Ⅳ35之間設置棘輪機構Ⅰ45，軸Ⅴ41與輸出行星輪系42的輸出齒圈46之間設置棘輪機構Ⅱ47。上述結構設置，當阻尼器裝置工作時，活塞杆作上下運動，軸Ⅰ29通過發條Ⅰ31與活塞杆2下端連接，軸Ⅱ30通過發條Ⅱ32與活塞杆2下端連接，這樣，當活塞往復上下運動時，就不斷帶動軸Ⅰ29和軸Ⅱ30轉動，本發明的裝置中，以軸Ⅰ29與軸Ⅱ30作為輸入，而以軸Ⅳ35作為輸出。上述汽車懸架自供電磁流變阻尼器裝置中，齒圈(齒輪G4)、行星架(齒輪G5)、太陽輪(齒輪G6)組成差動輪系，該差動輪系的行星架37與軸Ⅱ30固定聯接。假設軸Ⅰ29、軸Ⅱ30速度分別為n1，n2，齒輪G1、G2、G3、G5、G6的齒輪齒數分別為Z1、Z2、Z3、Z5、Z6，齒輪G4的外齒數為Zw4，內齒數為Zn4。則軸Ⅲ34的轉速(n軸3)為：上面公式中，為傳動比。軸Ⅲ34的運動方向與軸Ⅰ29的運動方向相反。齒輪G4的轉速為：上面公式中，為傳動比。齒輪G4的運動方向與軸Ⅳ35轉向相反，即與軸Ⅰ29轉向相同。將連接行星輪系G5的行星架37記為H，轉速為nH，由於行星架37與軸Ⅱ30固定連接，則nH＝n2，根據行星架固定法將該行星差動輪系轉化行星架為靜止支架的轉化機構，在轉化機構中，齒圈G4、太陽輪G6，行星架(H)相對於行星架的轉速分別為可知系統轉化前後各零件轉速關係為：nG4H=nG4-nHnG6H=nG6-nHnHH=nH-nH=0---(3)]]>根據定軸輪系傳動比計算方法可知：iG4G6H=nG4HnG6H=-Z6Z4---(4)]]>結合(3)式，可得太陽輪G6的實際轉速(nG6)為：nG6=-Zn4Z6nG4+(1+Zn4Z6)nH---(5)]]>再結合(2)式，可得軸Ⅳ35的轉速(n軸4)為：軸Ⅰ29運動方向始終與軸Ⅱ30運動方向相反，則由式(6)可知，軸Ⅳ35輸出速度為軸Ⅰ29與軸Ⅱ30的轉速按一定的權重的代數疊加。軸Ⅱ30轉動方向為正時，軸Ⅳ35轉向為正，軸Ⅱ30轉動方向為負時，軸Ⅳ35轉向為負。本發明所述的汽車懸架自供電磁流變阻尼器裝置，還包括單向輸出部件(輸出行星輪系)，如圖6所示，單向輸出部件為輸出行星輪系，包括輸出齒圈(齒輪G7)、輸出行星架(齒輪G8)、輸出太陽輪(齒輪G9)，單向輸出部件還包括棘輪機構Ⅰ45和棘輪機構Ⅱ47，且兩個棘輪的有效傳動方向相反。單向輸出部件主要功能為實現無論軸Ⅳ35的轉速方向為正或負，軸Ⅴ41的輸出轉向保持不變。上述結構設置中，所述的軸Ⅴ41作為發電齒輪組28的最終輸出端，與發電機連接，通過軸Ⅴ41的高速單向旋轉運動，帶動發電機持續高效發電，從而將振動能量轉化為電能輸送至電量回收部件7中，實現能量回收的目的。上述結構，單向輸出部件(輸出行星輪系)的輸出行星架48固定設置，則此時輸出行星輪係為定軸輪系，且輸出太陽輪轉向始終與輸出齒圈的轉向相反。將軸Ⅴ41與輸出太陽輪G9聯接作為該部分的輸入，軸軸Ⅴ41的轉速方向不同時，通過兩個棘輪來實現兩條傳動路線的切換使軸Ⅴ41的轉向保持不變。假設需使軸Ⅴ41保持順時針轉動(設為正向)，取棘輪機構Ⅰ45為正向有效，棘輪機構Ⅱ47為反向有效，軸Ⅴ41轉向為正時，此時棘輪機構Ⅰ45有效，通過傳遞路線Ⅰ49將正向轉動直接傳至軸Ⅴ41輸出，輸出太陽輪與軸Ⅳ35相連，轉向為正，齒輸出圈轉向為負，棘輪機構Ⅱ47不起作用。軸Ⅳ35轉向為負時，此時棘輪機構Ⅰ45不起作用，輸出太陽輪轉向為負，輸出齒圈轉向為正，此時棘輪機構Ⅱ47有效，將輸出齒圈轉動傳至軸Ⅴ41，通過傳遞路線Ⅱ50使軸Ⅴ41保持正向運動。本發明所述的汽車懸架自供電磁流變阻尼器裝置，裝置筒體內布置磁流變液，這樣，活塞在裝置筒體內上下移動時，會受到磁流變液的阻力，從而產生阻尼力，而溫差發電片的設置，溫差發電片熱面朝向裝置筒體內部一側，阻尼器裝置工作時，將外部振動的動能吸收，轉化為熱能，使阻尼器裝置的裝置筒體內部發熱，從而與裝置筒體外部的環境溫度之間產生溫差，這樣，溫差發電片就能夠產生電力，並將電力輸送到電量回收部件內，而電力回收部件和電磁線圈分別與控制部件連接，這樣，控制部件不僅能夠控制電力回收部件向電磁線圈供電，而且能夠根據減震器工作路況調整為電磁線圈供電的電力大小，裝置筒體內的磁流變液的粘度會因周圍磁場強度的變化而變化，而活塞上的電磁線圈通電時會產生的磁場，其磁場的強度會因線圈中電流大小的變化而改變，從而控制著磁流變液的粘度，實現調節阻尼力大小的目的。本發明所述的汽車懸架自供電磁流變阻尼器裝置，結構簡單，能夠根據不同路面狀況改變阻尼力大小，有效提高減震器減震效果，同時能夠依靠自身裝置產生電力，並為減震器的電磁線圈提供電力，從而改變阻尼器裝置本身阻尼力大小，從而節約成本。上面結合附圖對本發明進行了示例性的描述，顯然本發明具體的實現並不受上述方式的限制，只要採用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種改進，或未經改進將本發明的構思和技術方案直接應用於其他場合的，均在本發明的保護範圍內。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp