一种具有发电功能的液压式可变阻尼减震器的制作方法

本发明涉及一种具有发电功能的液压式可变阻尼减震器，属于汽车减震器的结构技术领域。

背景技术：

磁流变阻尼减震器，减震器内采用一种称作电磁液的特殊液体，它是由合成碳氢化合物以及3至10微米大小的磁性颗粒组成。一旦控制单元发出脉冲信号，线圈内便会产生电压，从而形成一个磁场，并改变粒子的排列方式。这些粒子马上会按垂直于压力的方向排列，阻碍油在活塞通道内流动的效果，从而提高阻尼系数。

这种减震器器内部结构复杂；使用特殊的电磁液，价格昂贵；为了产生某一阻尼效果，需要实时控制电流的大小，功耗大。

技术实现要素：

本发明目的是：提供一种具有发电功能的液压式可变阻尼减震器，其不使用电磁液，结构简单，便于维修，使用和维护成本低，且在指定的控制环境下可以产生电能。

本发明的技术方案是：一种具有发电功能的液压式可变阻尼减震器，用于车辆减震，包括减震器外壳、设于减震器外壳内的减震器活塞和与减震器活塞相连并伸出减震器外壳的减震器杆，其特征在于所述减震器外壳为一种密闭壳体，其内部充满工作油液，而减震器活塞是一种转动活塞，包括活塞外壳和设于活塞外壳内的无刷电机及星型齿轮减速机构，所述活塞外壳包括用于固定无刷电机和减震器杆的活塞上盖，及与无刷电机外壁藉由轴承转动连接的活塞转动套，所述活塞转动套的外壁设有螺旋纹，内壁则设置内齿圈；所述无刷电机的输出轴与星型齿轮减速机构的中心齿轴相连，而星型齿轮减速机构的外围行星齿轮与所述内齿圈啮合，无刷电机的引出线与车辆控制器相连；所述转动活塞将密闭壳体分隔成上、下两个油室，该转动活塞能够藉由自转改变上、下油室容积以驱动自身上下活动。

进一步的，本发明中所述工作油液优选防冻液。

进一步的，本发明中所述密闭壳体的顶部开有供减震器杆穿过的开孔，开孔内设有减震器外壳密封圈。

进一步的，本发明中所述减震器杆为中空构件，所述无刷电机的引出线从所述减震器杆内部引出而与所述车辆控制器连接。实际的引出线包含无刷电机供电线路（电源线），无刷电机作为发电机时的引出线路，以及无刷电机与车载控制器的控制线路。

进一步的，本发明中所述轴承优选滚动轴承。

进一步的，本发明中所述活塞外壳还包括与活塞转动套底部固定或一体设计的活塞下盖，该活塞下盖与所述行星齿轮之间设置有若干滚动钢珠，滚动钢珠的设置能够提高机构传动时的流畅性。

进一步的，本发明中所述活塞上盖和活塞转动套在结合处设置有活塞密封圈，防止油液侵入活塞内部破坏无刷电机。

本发明的工作原理如下：当减震器杆受到外力带动转动活塞在工作油液中向下或者向上运动时，活塞都会挤压上下油室，改变减震器外壳内部的压力平衡环境，使得工作油液冲击活塞转动套外部的螺旋纹表面，对转动活塞施加切向的驱动力，驱使活塞转动套转动。当转动活塞转动时就会带动内部的行星齿轮运动，进而由这些齿轮带动中心齿轴转动，从而使无刷电机运转起来，且由于采用星型齿轮减速机构，活塞转动套运动微小的距离，都会被放大，使得无刷电机以更高的转速转动起来进行发电。

这里无刷电机有两种工作状态：

转动：无刷电机在电力驱动下转动时，能够带动转动活塞（活塞转动套）一起转动。而转动活塞的转动能够改变上、下油室容积，打破减震器外壳内部压力平衡，从而驱动转动活塞上下活动。因此，当需要减震器杆上下运动时，只需要调整无刷电机的正反转就能实现减震器杆的上下运动。且减震器杆上下运动速度的快慢可以通过控制无刷电机转速的提高或者降低来实现。

发电：根据前面的工作原理分析可知，无刷电机在减震器杆受到外力（车身随运行而震动）作用时会转动产生电能，且转速越快，产生的电能越多。而无刷电机转动的快慢与减震器杆受到的外力作用的时间和距离有关，其产生的电能通过控制电路可以存储或者供给车上的用电设备。

变阻尼的实现方法，按照本设计，变阻尼即是要求在某一外力的情况下，藉由减震器杆上下运动速度的快慢来决定阻尼的大小。在外力相同的情况下，减震器杆向上或者向下运动的速度快，即是阻尼系数小；减震器杆向上或者向下运动的速度慢，即是阻尼系数大。因此，只需要改变无刷电机的转速即可改变减震器阻尼的大小。了解了以上原理，就可以知道本设计可以有两种变阻尼的方法。

一种是无刷电机在作为发电装置下，通过更改负载（例如将产生的电能用于充电，只需要调整充电电流的大小，充电电流增大，负载变大，阻尼变大，充电电流减小，负载减小，阻尼减小）的大小，可以改变阻尼；另外一种方法是无刷电机在受到驱动控制的情况下，通过改变无刷电机运动方向或者转速的快慢来改变阻尼（大小及施力方向）。

当然需要说明本发明中转动活塞外壳表面的螺纹的升角和螺距间隙决定减震器的固有阻尼，螺纹升角和螺距大，阻尼小；相反的，螺纹升角和螺距小，阻尼大。

本发明的优点是：

1、本发明提供的这种减震器，其与常规使用电磁液的磁流变减震器相比，实现原理不同，不需要特殊的电磁液介质，内部结构更加简单，设计巧妙，可维护性强；同时生产成本降低，并且使用时无需一直供电，能够节约企业生产成本。

2、本发明提供的这种减震器，其在不需要大阻尼工作的情况下能够产生电能，通过电路控制可以将电能存储或者供给车上的用电设备，为用户节省能源。

3、本发明提供的这种减震器，其进一步在无刷电机上安装了编码器，用于间接检测车身高度，简化了原本的结构，能够节省空间，提高产品的兼容性。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的结构主剖视图；

图2为转动活塞的结构主剖视图；

图3为图2的A-A剖面图。

其中：1、减震器外壳；1a、上油室；1b、下油室；2、减震器活塞；3、减震器杆；4、无刷电机；4a、输出轴；5、活塞上盖；6、轴承；7、活塞转动套；7a、螺旋纹；7b、内齿圈；8、中心齿轴；9、行星齿轮；10、引出线；11、开孔；12、减震器外壳密封圈；13、活塞下盖；14、滚动钢珠；15、活塞密封圈。

具体实施方式

实施例：结合图1~图3所示，对本发明提供的这种具有发电功能的液压式可变阻尼减震器，进行解释如下：其用于车辆减震，具有减震器外壳1、设于减震器外壳1内的减震器活塞2和与减震器活塞2相连的减震器杆3。

本发明的重点改进在于减震器外壳1和减震器活塞2。其中减震器外壳1是由上盖、中间筒体和下盖固定而成的密闭壳体，其内部充满工作油液，即防冻液；而减震器活塞2是一种转动活塞，这种转动活塞包括活塞外壳和设于活塞外壳内的无刷电机4及星型齿轮减速机构，所述活塞外壳由用于固定无刷电机4和减震器杆3的活塞上盖5、与无刷电机4外壁藉由轴承6（滚动轴承）转动连接的活塞转动套7以及与所述活塞转动套7底部固定的活塞下盖13共同构成，具体见图2所示。

所述活塞转动套7的外壁设有螺旋纹7a，内壁则设置内齿圈7b。本实施例中所述星型齿轮减速机构由中心齿轴8和与中心齿轴8啮合并围绕它均匀间隔分布的三个行星齿轮9共同构成。所述无刷电机4的输出轴4a与星型齿轮减速机构的中心齿轴8相连，而星型齿轮减速机构外围的行星齿轮9均与所述内齿圈7b啮合，具体结合图3所示。

从图1可以看出，本发明中所述转动活塞将密闭壳体分隔成上、下两个油室1a、1b，该转动活塞能够藉由自转改变上、下油室1a、1b容积以驱动自身上下活动。

本实施例中所述减震器外壳1（密闭壳体）的顶部（上盖）开有供减震器杆3穿过的开孔11，开孔11内设有减震器外壳密封圈12，防止灰尘和水气进入减震器外壳1内部，保证其密闭性。

本实施例中所述减震器杆3为中空构件，所述无刷电机4的引出线10从所述减震器杆3内部引出而与所述车辆控制器连接，如图1所示。实际的引出线包含无刷电机供电线路（电源线），无刷电机4作为发电机时的引出线路，以及无刷电机4与车载控制器的控制线路。

如图2所示，本实施例中所述活塞下盖13与所述行星齿轮9之间设置有若干滚动钢珠14，滚动钢珠14的设置能够提高机构传动时的流畅性。

本实施例中所述活塞上盖5和活塞转动套7在结合处设置有活塞密封圈15，防止油液侵入活塞内部破坏无刷电机4。

本发明的工作原理如下：当减震器杆3受到外力带动转动活塞在工作油液中向下或者向上运动时，活塞都会挤压上、下油室1a、1b，改变减震器外壳1内部的压力平衡环境，使得工作油液冲击活塞转动套7外部的螺旋纹7a表面，对转动活塞施加切向的驱动力，驱使活塞转动套7转动。当转动活塞转动时就会带动内部的行星齿轮9运动，进而由这些齿轮带动中心齿轴8转动，从而使无刷电机4运转起来，且由于采用星型齿轮减速机构，活塞转动套7运动微小的距离，都会被放大，使得无刷电机4以更高的转速转动起来进行发电。

这里无刷电机有两种工作状态：

转动：无刷电机4在电力驱动下转动时，能够带动转动活塞（活塞转动套7）一起转动。而转动活塞的转动能够改变上、下油室1a、1b容积，打破减震器外壳内部压力平衡，从而驱动转动活塞上下活动。因此，当需要减震器杆3上下运动时，只需要调整无刷电机4的正反转就能实现减震器杆3的上下运动。且减震器杆3上下运动速度的快慢可以通过控制无刷电机4转速的提高或者降低来实现。

发电：根据前面的工作原理分析可知，无刷电机4在减震器杆3受到外力（车身随运行而震动）作用时会转动产生电能，且转速越快，产生的电能越多。而无刷电机4转动的快慢与减震器杆3受到的外力作用的时间和距离有关，其产生的电能通过控制电路可以存储或者供给车上的用电设备。

变阻尼的实现方法，按照本设计，变阻尼即是要求在某一外力的情况下，藉由减震器杆3上下运动速度的快慢来决定阻尼的大小。在外力相同的情况下，减震器杆3向上或者向下运动的速度快，即是阻尼系数小；减震器杆3向上或者向下运动的速度慢，即是阻尼系数大。因此，只需要改变无刷电机4的转速即可改变减震器阻尼的大小。了解了以上原理，就可以知道本设计可以有两种变阻尼的方法。

一种是无刷电机4在作为发电装置下，通过更改负载（例如将产生的电能用于充电，只需要调整充电电流的大小，充电电流增大，负载变大，阻尼变大，充电电流减小，负载减小，阻尼减小）的大小，可以改变阻尼；另外一种方法是无刷电机4在受到驱动控制的情况下，通过改变无刷电机4运动方向或者转速的快慢来改变阻尼（大小及施力方向）。

当然上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。