专利名称：一种一体式减振器装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种减振器装置，特指用于车辆悬架的惯容器与阻尼同轴串联的一体式减振器装置。
背景技术：
根据机械系统与相应的电路系统在简谐激励条件下的数学模型(即描述它们的动态特性的微分方程或传递函数)具有相同的形式这一特点，历史上曾提出过两类不同的机电模拟理论。第一类机电模拟是以力与电压相似，速度与电流相似为基础，建立起机械系统的质量、阻尼和弹簧元件分别与电路系统的电感、电阻和电容元件相对应的模拟关系，并由此引出“机械阻抗”的概念；第二类机电模拟和“机械导纳”的概念是以力与电流相似，速度与电压相似为基础，建立起机械系统的质量、阻尼和弹簧元件分别与电路系统的电容、电阻和电感元件相对应的模拟关系。由于使用上的方便，现在主要采用的是第二类机电模拟理论。在实际应用过程中，人们发现机械系统中的质量元件，根据牛顿第二运动定律的定义，其加速度必须以惯性坐标系为基础(这就说明质量元件属于单端点元件)。这一特点使得质量元件有别于其他元件均具有两个独立、自由的端点(即两个端点均不受特定参考系的限制)，造成了机械网络与电路网络的不完全对等。从而，机电模拟理论在运用上收到极大的限制。针对该现象，一种名为惯容器的机械装置应运而生。如同机械系统中的弹簧和阻尼器一样，这种装置不需要以惯性坐标系为参考系，是一种真正的两端点元件，它两端的受力正比于相应两端的加速度，其比例常数称为“惯质系数”，单位为千克。由于惯容器具有实现方法多样，并能以较小质量达到较大惯性质量，以及空间布置灵活等特点，现已研究用于车辆悬架、火车悬架和建筑物防震系统中，结果显示系统的性能得到显著提高。在新的机电模拟理论中，通过采用该装置代替传统的质量元件，使得机械与电路系统中相模拟的元件严格对等，从而解决了机电模拟理论运用上的难题。该装置可广泛用于隔振技术领域，如车辆悬架、火车悬架、建筑物防震和吸收动力机械振动等方向。惯容器的动力学方程为P = I的- )，其中Z7表示施加在两端点上的力3表示惯
质系数(其单位为kg) ^和I表示两端点的加速度，惯质系数可由惯容器的具体结构和飞轮的转动惯量而计算出。通过惯容器的动力学方程可以看出，惯容器在物理意义上，具有以较小实体质量而实现较大惯性质量(虚质量)的作用。将这一特点应用于车辆悬架设计，可以起到提高悬架簧载质量的同时而又不增加车身自重的效果，从而提高车辆平顺性、舒适性和稳定性等一系列性能。惯容器是被动机械装置，其实现方式多样。在车辆悬架应用方面，惯容器的布置需要克服许多工程实际问题，比如，底盘内可供惯容器布置的空间较小、惯容器和阻尼的工作行程有限、汽车轻量化需求等。为了克服惯容器在车辆悬架应用中的限制，考虑到实际应用中也很难通过机电模拟理论，将复杂机械网络(由任意多个弹簧、阻尼和惯容器元件所组成的机械网络)布置在车辆悬架中，所以在实际应用中应该尽可能的采用较为简单的结构。同时，在车辆工程应用中悬架弹簧的布置具有较大的灵活性，故减振器设计中可暂不考虑设置弹簧。在机械元件中，滚珠丝杠装置可以将丝杆的绕轴向旋转运动转换成滚珠丝杠螺母的沿轴向的直线运动，也可将丝杆的轴向直线运动转换成滚珠丝杠螺母的旋转运动，即丝杆和滚珠丝杠螺母均可作为主动件或从动件。这一结构特点对于实现惯容器功能起到关键作用。
发明内容本实用新型设计出一种惯容器与阻尼同轴串联的一体式减振器装置，将惯容器运用于悬架设计，以提高车辆的综合性能；通过惯容器与阻尼的同轴串联方式，不仅可以克服车辆底盘内机械元件布置空间较小和工作行程有限的缺点，而且使得该装置元件化，便于在车辆工程中的制造和应用。为了解决其技术问题，本实用新型所采用的技术方案是通过机电模拟理论，采用惯容器与阻尼直接串联的方式使得该结构布置简单可行，便于在车辆悬架中实现。同时，运用滚珠丝杠装置的结构特点，在滚珠丝杠螺母上同轴固定飞轮，将滚珠丝杠螺母限位旋转以实现惯容器功能。其具体结构包括惯容器工作腔和阻尼工作腔，所述惯容器工作腔和所述阻尼工作腔为上下同轴一体式结构，两者共用一根活塞杆，所述惯容器工作腔I和所述阻尼工作腔以所述活塞杆为对称轴，所述活塞杆位于所述惯容器工作腔内的部分是丝杆结构，滚珠丝杠螺母与所述丝杆结构相耦合于所述惯容器工作腔内，滚珠丝杠螺母与活塞杆的丝杆结构之间为螺纹配合，飞轮同轴固定在所述滚珠丝杠螺母上，滚珠丝杆螺母仅绕丝杆结构在惯容器工作腔内旋转运动，飞轮随滚珠丝杠螺母一同旋转运动；阻尼工作腔采用一种阻尼结构，所述阻尼工作腔的阻尼结构为活塞与所述活塞杆下端相连，所述阻尼工作腔的活塞上部为复原腔，所述阻尼工作腔的活塞下部为压缩腔，所述活塞上设置有复原阀和流通阀，复原阀和流通阀开关复原腔与压缩腔之间的连通，底阀上设置有压缩阀和补偿阀，所述阻尼工作腔的腔体为双层结构，两层之间为补偿室，所述底阀与补偿室相连通。本发明的有益效果是将惯容器这一机械装置运用于车辆悬架设计中，在不提高车身自重的同时实现增加簧载质量的“虚惯性”效果，进而可以提高车辆的行驶平顺性和操纵稳定性；结合机电模拟理论，在车辆工程应用中采用较为可行也易于实现的惯容器与阻尼直接串联的结构，避免了复杂的机械网络综合过程；通过将惯容器与阻尼同轴串联的一体式结构设计，能够克服车辆底盘内布置空间的局限性，也便于在车辆工程领域的制造与应用。
以下结合附图及具体实施方式
对本实用新型作进一步说明。
图1是一种惯容器与阻尼串联的一体式减振器装置的示意图。[0017]图中，1.惯容器工作腔，2.丝杠结构，3.滚珠丝杠螺母，4.飞轮，5.活塞杆，6.复原腔，7.流通阀，8.复原阀，9.补偿阀，10.活塞，11.补偿室，12.压缩阀，13.阻尼工作腔，14.压缩腔，15.底阀。
具体实施方式
图1所示为一种惯容器与阻尼串联的一体式减振器装置，它的具体结构包括上下相连一体化布置的，以活塞杆5为对称轴的惯容器工作腔I和阻尼工作腔13，惯容器工作腔I和阻尼工作腔13是该一体式减振器结构的两个端点，这样的设计形式使得该一体式结构实现了惯容器与阻尼同轴串联的效果，便于在车辆悬架中作为配件直接应用。在惯容器工作腔I内的活塞杆5为丝杆结构2，滚珠丝杠螺母3与丝杠结构2相耦合于惯容器工作腔I内，滚珠丝杠螺母3限位于惯容器工作腔I内，且仅能绕丝杠结构2旋转运动，飞轮4同轴固定于滚珠丝杠螺母3上，随着活塞杆5的轴向直线运动，带动固定为一体的滚珠丝杠螺母3和飞轮4旋转，这样的结构设计便起到惯容器的功能。阻尼工作腔13中的活塞10与活塞杆5相连，活塞10的上部为复原腔8，下部为压缩腔14，活塞10上设置复原阀8和流通阀7，底阀15上设置压缩阀12和补偿阀9，底阀15与补偿室11相联通，构成一个筒式双向作用的减振器结构；另外，在实际应用中阻尼工作腔还可以采用目前较为成熟的其它阻尼结构形式。本实用新型在对于惯容器工作腔I的设计中，采用滚珠丝杠结构，通过限制滚珠丝杠螺母3的轴向平动，并将飞轮4固定在滚珠丝杠螺母3上，从而实现惯容器功能。为方便机电模拟理论在车辆悬架中的应用，本实用新型采用结构形式较为简单的惯容器与阻尼直接串联形式，并通过将惯容器工作腔I和阻尼工作腔13视为两个端点，并共用一根活塞杆5的设计方法来实现惯容器与阻尼的串联效果。本装置的的具体工作过程为首先将惯容器工作腔I视为该装置的一个端点，将阻尼工作腔13视为另一个端点；在工作过程中，两端点发生压缩(或拉伸)运动，通过滚珠丝杠结构，使得限位于惯容器工作腔I内的滚珠丝杠螺母3产生绕丝杠结构2的旋转运动，并带动飞轮4旋转，这一过程过程即实现了惯容器的功能；同时活塞杆5推动(或拉伸)活塞10运动，在这一过程中实现惯容器与阻尼同步串联的工作效果。本实用新型将惯容器结构运用到车辆悬架的设计当中，能够有效的改进传统被动悬架的工作性能，在实现惯容器与阻尼串联的同时，通过一体式设计便于在车辆底盘中的布置和应用，有利于车辆工程领域的设计和制造。通过机电模拟理论对机械网络结构作进一步参数的改进，使得该装置能够接近或达到半主动悬架和主动悬架的工作性能，进而省去半主动和主动悬架电控装置设计的过程。总之，该装置具有结构简单合理，布置方便，可靠性高和能耗低的特点。
权利要求1.一种一体式减振器装置，包括惯容器工作腔(I)和阻尼工作腔(13)，所述惯容器工作腔(I)和所述阻尼工作腔(13)为上下同轴一体式结构，两者共用一根活塞杆(5)，所述惯容器工作腔(I)和所述阻尼工作腔(13)以所述活塞杆(5)为对称轴，所述活塞杆(5)位于所述惯容器工作腔(I)内的部分是丝杆结构(2)，滚珠丝杠螺母(3)与所述丝杆结构(2)的上部相耦合于所述惯容器工作腔(I)内，飞轮(4)同轴固定在所述滚珠丝杠螺母(3 )上，阻尼工作腔(13 )采用一种阻尼结构。
2.根据权利要求1所述的一体式减振器装置，其特征是所述阻尼工作腔(13)的阻尼结构为活塞(10)与所述活塞杆(5)下端相连，所述阻尼工作腔的活塞(10)上部为复原腔(6)，所述阻尼工作腔的活塞(10)下部为压缩腔(14)，所述活塞(10)上设置有复原阀(8)和流通阀(7)，复原阀(8)和流通阀(7)开关复原腔(6)与压缩腔(14)之间的连通，底阀(15) 上设置有压缩阀(12)和补偿阀(9)，所述阻尼工作腔(13)的腔体为双层结构，两层之间为补偿室(11)，所述底阀(15 )与补偿室(11)相连通。
3.根据权利要求1或2所述的一体式减振器装置，其特征是所述滚珠丝杠螺母(3)与所述活塞杆(5 )的所述丝杆结构(2 )之间为螺纹配合。
专利摘要本实用新型公开了一种一体式减振器装置，具体涉及一种用于车辆悬架系统的惯容器与阻尼同轴串联的一体式减振器装置。它在传统阻尼减振器的活塞杆上同轴一体式的设置惯容器工作腔，并将活塞杆位于惯容器工作腔内的部分设计为丝杆结构，运用滚珠丝杠结构原理，在惯容器工作腔内的丝杆上布置滚珠丝杠螺母，将飞轮同轴安置固定于滚珠丝杠螺母上，惯容器工作腔将滚珠丝杠螺母限位于丝杆中段，并且螺母仅能绕丝杆作旋转运动，此结构在实现惯容器功能的同时，结合机电模拟理论，达到惯容器与阻尼串联的效果，通过一体化设计，能够有效解决惯容器在车辆悬架内的布置问题，方便汽车工程领域应用。
文档编号F16F13/00GK202883876SQ20122056557
公开日2013年4月17日 申请日期2012年10月31日 优先权日2012年10月31日
发明者陈龙, 杨晓峰, 沈钰杰, 汪若尘 申请人:江苏大学