一种少自由度并联机构馈能悬架系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于汽车节能技术及新型悬架领域，主要涉及汽车悬架振动能量再生系统技术背景
[0002]悬架是汽车车架与车桥之间的一切传力连接装置的总称。现在汽车上常用的被动悬架，其弹簧刚度和减振器的阻尼系数不可调，不能随外部路面状况变化而随时发生改变，只对特定工况下的路面输入有良好的适应能力，因此减振效果有限，且大部分振动能量都以热能的形式耗散掉。
[0003]为了将汽车悬架振动产生的能量有效利用起来，人们提出了馈能悬架。馈能悬架是指利用能量回收装置代替传统的减振器，将路面不平引起的的汽车悬架振动产生的能量加以回收利用的新型悬架系统。目前，馈能悬架根据其原理可分为机械式和电磁式，由于两者的能量转化装置的机构构造过于复杂，其能量回收效率低、且成本高，因此应用并不是很广泛。
【发明内容】
[0004]本发明的主要目的是提出一种结构简单，刚度大，能量转化效率高的新型馈能悬架，以提高悬架系统的动态响应能力，改善汽车行驶平顺性。
[0005]为了解决上述存在的技术问题，本发明设计一种少自由度并联机构馈能悬架系统，该系统所使用的装置包括少自由度并联机构、旋转超声电机、超级电容和蓄电池。所述少自由度并联机构可以将车身的垂直振动转化为旋转运动，所述机构包括末端执行平台、旋转动平台和连接这两个平台的三条相同的支链，所述每一条支链的刚性连杆与末端执行平台和旋转动平台均通过球铰副在各平台的顶点处连接，三条支链连接处的球铰副的轴线两两相互平行;所述末端执行平台通过移动副与簧载质量连接，旋转动平台通过转动副与旋转超声电机连接，所述末端执行平台移动副的轴线与旋转动平台转动副的轴线在一条直线上;所述旋转超声电机的压电盘安装在少自由度并联机构的旋转动平台上，旋转超声电机的摩擦盘固连在轴间质量上;所述旋转超声电机与超级电容连接之后，最后与蓄电池连接。上述少自由度并联机构有两个自由度，可以实现馈能机构将垂直运动转化为旋转运动，供电机发电使用。
[0006]本发明与现有技术相比具有以下优点
[0007]1、整体结构对称、简单，承载能力大，刚度质量比大，各分支结构简单，互换性好，容易安装与制造。
[0008]2、可用于汽车馈能悬架，动行程大，灵活性高，响应速度快，对于悬架的低频与高频都有良的适应能力，回收利用能量的效率高。
[0009]3、本发明的压电材料不需要消耗任何能源，可靠性高，也无需更改原车动力传动系统，便于改装，且附加硬件的重量轻、成本低，使用中也不需要频繁更换电池。
【附图说明】
[0010]图1是本发明的结构原理图。
[0011]1-末端执行机构2-移动副3-球铰副4-连杆5-转动副6-球铰副7_蓄电池8_超级电容9-超声电机10-车轴质量11-轮胎等效弹簧12-旋转动平台13-连杆14-悬架弹簧15-连杆16-簧载质量
【具体实施方式】
[0012]下面结合具体实例对本发明进行详细说明
[0013]图1所述的新型少自由度并联机构馈能悬架系统机构原理图，主要包括少自由度并联机构、旋转超声电机(9)、超级电容(8)和蓄电池(7)等构成的车用馈能悬架，所述少自由度并联机构由末端执行平台(I)、旋转动平台(12)和三条相同的支链(4)、(13)、(15)组成;末端执行平台(I)和旋转动平台(12)均为正三角形，且两平台互相平行，其中心轴线在一条直线上;三条支链(4)、(13)、(15)均通过球铰副(3)和球铰副(6)与末端执行平台(I)和旋转动平台(12)铰接，且位于两平台之间；上述末端执行平台(I)通过移动副(2)与簧上质量(I6)链接;旋转动平台(I2)通过转动副(5)与旋转超声电机(9)的压电盘连接，所述旋转超声电机(9)的摩擦盘固连在车轴质量(10)。
[0014]由于路面不平激励或复杂道路工况引起的汽车悬架系统产生振动，上述振动作用在末端执行平台(I)，可以使旋转动平台(12)在空间发生正转或反转，从而带动旋转超声电机(9)发电。以旋转动平台(12)正转为例，当振动作用在末端执行平台(I)上时，所述末端执行平台(I)沿着两平台的中心轴线垂直向下运动，上述连杆(4)、( 13)、( 15)在空间发生相对运动，使末端执行平台(I)与旋转动平台(12)之间的空间距离减小，同时与其铰接的旋转动平台(I2)在连杆(4)、(I3)、(I5)的带动下做顺时针旋转运动，使正转动平台(12)带动旋转超声电机(9)的压电盘与固连在车轴质量(10)上摩擦盘在摩擦力的作用下其材料表面发生形变，产生电能。以旋转动平台(12)反转为例，当悬架弹簧(14)舒展时，末端执行平台(I)在力的作用下向上运动，上述连杆(4)、(13)、(15)的运动方向即刻发生改变，向相反方向运动，此时末端执行平台(I)与旋转动平台(12)之间的空间距离增大，同时与其铰接的旋转动平台(12)在连杆(4)、(13)、(15)的带动下做逆时针旋转运动，同样逆转动平台(12)也会带动旋转超声电机(9)的压电盘与固连在车轴质量(10)摩擦盘在摩擦力的作用下，让压电盘表面的压电材料发生形变，产生电能。当上述振动不足以拉伸或压缩悬架弹簧(14)时，不会产生电能，电能大小的变化随着材料表面的变形而发生改变。
[0015]上述工作过程，车身振动的部分能量是可以通过馈能转化机构转化为电能，从而将这部分能量存储起来，供给汽车使用，减少了车辆耗电系统对车载电源的依赖。
【主权项】
1.一种少自由度并联机构馈能悬架系统，该系统所使用的装置包括少自由度并联机构、旋转超声电机、超级电容和蓄电池。所述少自由度并联机构包括末端执行平台、旋转动平台和链接这两个平台的三条相同的支链，所述每一个支链的刚性连杆与末端执行平台和旋转动平台均通过球铰副在各平台的顶点处连接;所述末端执行平台通过移动副与簧载质量连接，旋转动平台通过转动副与旋转超声电机的压电盘连接，所述旋转超声电机的摩擦盘固连在车轴质量上;所述旋转超声电机与超级电容连接之后，最后与蓄电池连接。2.根据权利要求1所述，少自由度并联机构末端执行平台移动副的轴线与旋转动平台转动副的轴线在一条直线上，且每条刚性连杆连接处的球铰副轴线两两相互平行。3.根据权利要求1和2所述，少自由度并联机构有两个自由度，可以将车身的垂直振动转化为旋转运动，供电机发电使用。4.根据权利要求1和3，所述旋转超声电机的压电盘安装在少自由度并联机构的旋转动平台上，旋转超声电机的摩擦盘固连在轴间质量上，可以提高能转化的效率。
【专利摘要】本发明属于汽车节能技术及新型悬架领域，主要涉及汽车悬架振动能量再生系统。该新型馈能悬架系统所使用的装置包括少自由度并联机构、旋转超声电机、超级电容和蓄电池。新型馈能悬架系统通过少自由度并联机构将汽车悬架的垂直振动转化为旋转超声电机的旋转运动，该旋转运动使超声电机压电盘表面在摩擦力的作用下发生形变，产生电能。该系统结构简单，刚度大，灵敏度高，能量转化效率高，可以有效的实现悬架振动能量的回收。
【IPC分类】H02K7/18, B60G13/14
【公开号】CN105667238
【申请号】CN201610204105
【发明人】柳江, 黎晓伟, 滕杨磊, 张业, 陈朋
【申请人】青岛理工大学
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年4月1日