专利名称：一种惯容器与阻尼同轴串联的一体式减震器装置的制作方法
技术领域：
—种惯容器与阻尼同轴串联的一体式减震器装置技术领域[0001]本实用新型涉及一种减震器装置，尤其涉及一种用于车辆悬架的惯容器与阻尼同轴串联的一体式减震器装置。
背景技术：
[0002]机电一体化已经成为新世纪工程领域的一个重要发展方向，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。[0003]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。[0004]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。[0005]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。[0006]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。[0007]在目前的含惯容器车辆悬架被动机械网络研究中，通过一定的控制算法(如线性矩阵不等式)和性能指标函数，可以得到符合性能要求的目标被动机械网络传递函数(简称目标函数)。运用机电模拟理论和电网络综合的方法，可以将该目标函数实现为一个具体的被动机械网络结构，即惯容器-弹簧-阻尼三种元件的混联网络。而在工程实际中，考虑到车辆悬架系统的固有物理属性，不是所有的混联网络结构都可以方便的布置于车辆底盘空间内，尤其是惯容器的空间尺寸特点显著，在布置中最为困难。发明内容[0008]本实用新型的目的是为了解决上述现有技术中存在的问题，以解决惯容器元件和阻尼元件串联结构的一系列空间布置问题，使得被动机械网络结构中串联的惯容器元件和阻尼元件一体化，形成新的具有等效动力学特性的一体式减震器装置。[0009]为实现上述发明目的，本实用新型提出一种惯容器与阻尼同轴串联的一体式减震器装置，包括惯容器工作腔和阻尼工作腔，其中惯容器工作腔和阻尼工作腔为上下同轴一体式结构，两者共用一根活塞杆，并以活塞杆为对称轴，惯容器工作腔和阻尼工作腔位于该一体式减震器装置的两端，活塞杆位于惯容器工作腔内的部分是丝杆结构，滚珠丝杆螺母与丝杆相耦合于惯容器工作腔内，飞轮同轴固定在滚珠丝杆螺母上，并随滚珠丝杆螺母一同旋转；其中阻尼工作腔内设有活塞，活塞与活塞杆相连，活塞上部为复原腔，活塞下部为压缩腔，活塞上设置有复原阀和流通阀，底阀上设置有压缩阀和补偿阀，底阀与补偿室相连通。[0010]进一步地，上述滚珠丝杆螺母与活塞杆的丝杆部分之间为螺纹配合。[0011]进一步地，上述滚珠丝杆螺母仅绕丝杆在惯容器工作腔内旋转运动。[0012]本实用新型的有益效果是，通过惯容器与阻尼同轴串联的一体式设计方法，实现了惯容器与阻尼两元件串联形式的融合，解决了被动机械网络结构中惯容器元件和阻尼元件串联的空间布置优化问题，使得串联的惯容器和阻尼元件化，便于多元件的被动机械网络结构在车辆底盘中的布置；将惯容器这一机械装置运用于车辆悬架设计，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；通过将惯容器与阻尼同轴串联的一体式结构设计，相较两元件采用传统方法直接串联而言，能够压缩两种元件的总工作行程，克服车辆底盘内布置空间的局限性，兼顾两机械元件在工作行程上的要求，同时其一体式的设计，也便于在车辆工程领域的制造与应用。
[0013]
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。[0014]图1是一种惯容器与阻尼串联的一体式减震器装置的结构示意图。[0015]图中，1.惯容器工作腔，2.丝杆，3.滚珠丝杆螺母，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
[0016]如图1所示为本实用新型一种惯容器与阻尼串联的一体式减震器装置的结构示意图，该一体式减震器装置包括惯容器工作腔I和阻尼工作腔13，两者为上下同轴一体式结构，两者共用一根活塞杆5，并以活塞杆5为对称轴，惯容器工作腔I和阻尼工作腔13位于该一体式减震器装置的两端，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。[0017]在惯容器工作腔I中，活塞杆5位于该工作腔内的部分是丝杆2结构，滚珠丝杆螺母3与丝杆2相耦合于该工作腔内，滚珠丝杆螺母3限位于惯容器工作腔I内仅能绕丝杆2旋转运动，飞轮4同轴固定于滚珠丝杆螺母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杆螺母3和飞轮4旋转，这样的结构设计便起到惯容器的功能。[0018]在阻尼工作腔13中设有活塞10，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，阻尼工作腔的设计采用筒式双向作用减震器结构。[0019]本实用新型在惯容器工作腔I的设计中，采用滚珠丝杆结构，通过限制滚珠丝杆螺母3的轴向平动，并将飞轮4固定在滚珠丝杆螺母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。[0020]下面结合该装置的工作过程来进一步说明，首先将一体式的惯容器工作腔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，通过滚珠丝杆结构，使得限位于惯容器工作腔I内的滚珠丝杆螺母3产生绕丝杆2的旋转运动，并带动飞轮4的旋转，在该过程中实现惯容器的功能；同时活塞杆5推动(或拉伸)活塞10运动，在该过程中实现惯容器与阻尼的同步串联工作效果。[0021]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，也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。总体上，该装置具有结构简单合理，布置方便，提高可靠性和节约能源的特点。
权利要求1.一种惯容器与阻尼同轴串联的一体式减震器装置，其特征在于，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)，并以活塞杆(5)为对称轴，惯容器工作腔(I)和阻尼工作腔(13)位于该一体式减震器装置的两端，活塞杆(5 )位于惯容器工作腔(I)内的部分是丝杆(2 )结构，滚珠丝杆螺母(3)与丝杆(2)相耦合于惯容器工作腔(I)内，飞轮(4)同轴固定在滚珠丝杆螺母(3)上，并随滚珠丝杆螺母(3) —同旋转；所述阻尼工作腔(13)内设有活塞(10)，活塞(10)与活塞杆(5)相连，活塞(10)上部为复原腔(6)，活塞(10)下部为压缩腔(14)，活塞(10 )上设置有复原阀(8 )和流通阀(7 )，底阀(15 )上设置有压缩阀(12 )和补偿阀(9 )，底阀(15)与补偿室(11)相连通。
2.根据权利要求1所述的惯容器与阻尼同轴串联的一体式减震器装置，其特征在于，所述滚珠丝杆螺母(3)与活塞杆(5)的丝杆(2)部分之间为螺纹配合。
3.根据权利要求1或2所述的惯容器与阻尼同轴串联的一体式减震器装置，其特征在于所述滚珠丝杆螺母(3 )仅绕丝杆(2 )在惯容器工作腔(I)内旋转运动。
专利摘要本实用新型涉及一种惯容器与阻尼同轴串联的一体式减震器装置。它是在传统阻尼减震器的活塞杆之上，同轴一体式的设置惯容器工作腔，并对活塞杆位于惯容器工作腔的部分设计为丝杆结构。在惯容器工作腔内的丝杆上布置滚珠丝杆螺母，将飞轮同轴安装于滚珠丝杆螺母上，惯容器工作腔将滚珠丝杆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，实现了惯容器与阻尼串联的动力学效果。采用元件融合的方法，将串联的惯容器元件和阻尼元件设计为一个等效的新减震器装置，可以有效解决车辆悬架被动机械网络结构的惯容器和阻尼串联的空间布置问题，具有结构简单合理，布置方便，提高可靠性和节约能源的特点。
文档编号F16F13/00GK202971728SQ20122052729
公开日2013年6月5日 申请日期2012年10月15日 优先权日2012年10月15日
发明者杨晓峰, 陈龙, 沈钰杰, 汪若尘 申请人:江苏大学