本發(fā)明涉及車輛動力學(xué)，具體涉及一種饋能式磁流變半主動懸架及其控制方法。

背景技術(shù)：

1、作為一種代步工具，汽車在世界范圍內(nèi)的保有量日益增長。伴隨這種現(xiàn)象產(chǎn)生的是人們對于汽車舒適性所提出的要求更高。懸架作為汽車中最主要的減振部件，在改善汽車平順性指標(biāo)，提升乘員乘坐舒適性方面起到至關(guān)重要的作用。然而，以往傳統(tǒng)的懸架系統(tǒng)彈簧剛度與阻尼系數(shù)均為定值，無法適應(yīng)多種不同路面激勵，進(jìn)而無法滿足乘員對于汽車良好平順性的需求。此外，在當(dāng)今社會力求環(huán)保、節(jié)能的大趨勢下，如何通過改善汽車各部件結(jié)構(gòu)節(jié)約、回收能量，也成為了諸多技術(shù)人員的熱門議題。

2、基于上述思想，具有饋能裝置的主動、半主動懸架應(yīng)運(yùn)而生。此類懸架接收來自路面的激勵后，按照預(yù)先設(shè)定的控制策略，改變自身的剛度、阻尼或直接提供主動力，調(diào)節(jié)自身參數(shù)，從而達(dá)到在不同路面下保持良好減振性能的目的。不僅如此，通過回收振動時本應(yīng)耗散的能量，懸架也能提高汽車的燃油利用率，增強(qiáng)機(jī)車經(jīng)濟(jì)性的同時達(dá)成了環(huán)保、節(jié)能的目的。

3、在諸多不同的饋能式主動、半主動懸架中，具有饋能裝置的磁流變式半主動懸架以其反應(yīng)速度快、阻尼力變化范圍寬、能量需求小等優(yōu)點(diǎn)逐漸嶄露頭角。然而，目前饋能式磁流變半主動懸架饋能效率難以調(diào)節(jié)，使得一部分本應(yīng)回收的能量散失。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種饋能式磁流變半主動懸架及其控制方法，可解決傳統(tǒng)饋能式磁流變半主動懸架饋能效率難以調(diào)節(jié)的問題。

2、本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一種饋能式磁流變半主動懸架，包括：包括彈簧和饋能式減振器，所述彈簧與饋能式減振器使用時并聯(lián)安裝于車架與車橋之間；

4、所述饋能式減振器包括磁流變減振機(jī)構(gòu)、連接機(jī)構(gòu)、動力傳遞機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)和饋能機(jī)構(gòu)；磁流變減振機(jī)構(gòu)通過連接機(jī)構(gòu)與動力傳遞機(jī)構(gòu)傳動連接；動力傳遞機(jī)構(gòu)與饋能機(jī)構(gòu)傳動連接，動力傳遞機(jī)構(gòu)與控制機(jī)構(gòu)相連接；連接機(jī)構(gòu)用于將磁流變減振機(jī)構(gòu)接收的垂向路面激勵轉(zhuǎn)化為水平方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動并傳遞至動力傳遞機(jī)構(gòu)；動力傳遞機(jī)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動傳遞至饋能機(jī)構(gòu)，控制機(jī)構(gòu)用于改變動力傳遞機(jī)構(gòu)的傳動比。

5、優(yōu)選的，所述動力傳遞機(jī)構(gòu)包括輸入軸、輸出軸、傳動金屬帶；輸入軸頂部與連接機(jī)構(gòu)傳動連接，中部固定有輸入軸帶輪，底部安裝有輸入軸推力軸承，輸入軸推力軸承下方設(shè)有輸入軸滾珠絲桿，輸入軸滾珠絲桿上設(shè)置有輸入軸絲桿螺母，輸入軸推力軸承底部與輸入軸絲桿螺母頂部相接觸；所述輸出軸頂部與饋能機(jī)構(gòu)傳動連接，中部固定有輸出軸帶輪，底部安裝有輸出軸推力軸承，輸出軸推力軸承下方設(shè)有輸出軸滾珠絲桿，輸出軸滾珠絲桿上設(shè)置有輸出軸絲桿螺母，輸出軸推力軸承底部與輸出軸絲桿螺母頂部相接觸；傳動金屬帶兩端分別布置于輸入軸帶輪與輸出軸帶輪上；所述控制機(jī)構(gòu)用于控制輸入軸滾珠絲桿和輸出軸滾珠絲桿轉(zhuǎn)動且輸入軸滾珠絲桿和輸出軸滾珠絲桿的轉(zhuǎn)動方向相反。

6、進(jìn)一步的，所述控制機(jī)構(gòu)包括控制電機(jī)及依次嚙合的輸入軸第一齒輪、輸入軸第二齒輪、輸出軸第二齒輪和輸出軸第一齒輪，輸入軸第一齒輪與所述輸入軸滾珠絲桿底部連接，控制電機(jī)與輸入軸第二齒輪傳動連接，輸出軸第一齒輪與輸出軸滾珠絲桿底部連接。

7、進(jìn)一步的，所述動力傳遞機(jī)構(gòu)包括上蓋板、下蓋板、輸入軸彈簧和輸出軸彈簧，輸入軸頂端通過輸入軸承安裝在上蓋板上，輸出軸頂端通過輸出軸承安裝在上蓋板上，輸入軸滾珠絲桿和輸出軸滾珠絲桿下端分別連接于下蓋板上，輸入軸彈簧和輸出軸彈簧分別套設(shè)于輸入軸滾珠絲桿和輸出軸滾珠絲桿外側(cè)；輸入軸彈簧和輸出軸彈簧的頂部分別抵住輸入軸絲桿螺母和輸出軸絲桿螺母底部，輸入軸彈簧和輸出軸彈簧的底部抵住下蓋板。

8、進(jìn)一步的，所述控制機(jī)構(gòu)還包括控制機(jī)構(gòu)第一軸、控制機(jī)構(gòu)第二軸和控制機(jī)構(gòu)聯(lián)軸器；控制機(jī)構(gòu)第一軸和控制機(jī)構(gòu)第二軸分別通過控制機(jī)構(gòu)第一軸承和控制機(jī)構(gòu)第二軸承與所述下蓋板相連接，輸入軸第二齒輪和輸出軸第二齒輪分別固定于控制機(jī)構(gòu)第一軸和控制機(jī)構(gòu)第二軸上；控制機(jī)構(gòu)聯(lián)軸器上端與控制機(jī)構(gòu)第一軸相連接，下端與控制電機(jī)的電機(jī)軸部相連接。

9、優(yōu)選的，所述磁流變減振機(jī)構(gòu)包括工作缸筒、活塞桿、位于活塞桿頂端的上吊耳和位于活塞桿底端的齒條，活塞桿經(jīng)過位于工作缸筒頂部擋板及中部擋板的圓孔置于工作缸筒內(nèi)部，活塞桿內(nèi)嵌有勵磁線圈，勵磁線圈一端纏繞于活塞桿中部活塞外側(cè)，另一端通過活塞桿上部圓孔與外部電源及饋能機(jī)構(gòu)相連接；工作缸筒的頂部擋板與中部擋板間存在空腔，所述空腔中設(shè)置有磁流變液。

10、進(jìn)一步的，所述饋能機(jī)構(gòu)包括饋能機(jī)構(gòu)聯(lián)軸器與饋能電機(jī)；饋能機(jī)構(gòu)聯(lián)軸器下端與所述動力傳遞機(jī)構(gòu)傳動連接，上端與饋能電機(jī)的電機(jī)軸部相連接；饋能電機(jī)與饋能電路及勵磁線圈相連。

11、進(jìn)一步的，所述連接機(jī)構(gòu)包括外殼體、連接機(jī)構(gòu)軸承、連接機(jī)構(gòu)傳動軸、圓柱直齒齒輪、第一錐齒輪與第二錐齒輪；連接機(jī)構(gòu)傳動軸通過連接機(jī)構(gòu)軸承水平固定于外殼體；圓柱直齒齒輪與第一錐齒輪固定在所述連接機(jī)構(gòu)傳動軸上，圓柱直齒齒輪與所述齒條嚙合，第一錐齒輪與第二錐齒輪嚙合；第二錐齒輪位于第一錐齒輪下方且垂直于第一錐齒輪，第二錐齒輪嚙合與動力傳遞機(jī)構(gòu)傳動連接。

12、本發(fā)明所述的饋能式磁流變半主動懸架的控制方法，通過控制機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)動力傳遞機(jī)構(gòu)的傳動比，進(jìn)而調(diào)節(jié)饋能機(jī)構(gòu)的饋能效率。

13、優(yōu)選的，當(dāng)所述磁流變減振機(jī)構(gòu)中勵磁線圈連接的外部電源發(fā)生故障時，饋能電機(jī)優(yōu)先將產(chǎn)生的感應(yīng)電流輸入勵磁線圈；

14、根據(jù)磁流變減振機(jī)構(gòu)所需的阻尼力fmrd，得到勵磁線圈所需電流i，根據(jù)電流i和勵磁線圈電路總電阻rn得到饋能電機(jī)所需的感應(yīng)電動勢，根據(jù)所述感應(yīng)電動勢，通過控制機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)動力傳遞機(jī)構(gòu)的傳動比。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

16、本發(fā)明中饋能式減振器，設(shè)置有控制機(jī)構(gòu)，可以通過控制機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)動力傳遞機(jī)構(gòu)的傳動比，從而可以調(diào)節(jié)饋能機(jī)構(gòu)的饋能效率，可解決傳統(tǒng)饋能式磁流變半主動懸架饋能效率難以調(diào)節(jié)的問題。采用無級變速帶輪與滾珠絲桿結(jié)合的機(jī)構(gòu)，可以根據(jù)實(shí)際需要，通過控制電機(jī)經(jīng)由滾珠絲桿機(jī)構(gòu)對帶輪工作半徑進(jìn)行調(diào)整，改變動力傳遞機(jī)構(gòu)傳動比，實(shí)現(xiàn)對饋能電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)整，進(jìn)而控制其感應(yīng)電動勢，達(dá)到改變饋能效率的目的。

17、進(jìn)一步的，本發(fā)明采用無級變速帶輪與滾珠絲桿結(jié)合的機(jī)構(gòu)，輸入軸滾珠絲桿、輸出軸滾珠絲桿轉(zhuǎn)動方向相反，帶動輸入軸絲桿螺母、輸出軸絲桿螺母沿相反方向垂直運(yùn)動，從而推動輸入軸帶輪與輸出軸帶輪沿相反方向垂直運(yùn)動，從而由滾珠絲桿機(jī)構(gòu)對帶輪工作半徑進(jìn)行調(diào)整，改變動力傳遞機(jī)構(gòu)傳動比，實(shí)現(xiàn)對饋能機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速的調(diào)整，進(jìn)而控制其感應(yīng)電動勢，達(dá)到改變饋能效率的目的。通過輸入軸推力軸承傳遞位移，防止帶輪與滾珠絲桿運(yùn)動部件間產(chǎn)生干涉。

18、進(jìn)一步的，通過設(shè)置輸入軸彈簧、輸出軸彈簧，可以為輸入軸帶輪、輸出軸帶輪提供夾緊力。

19、進(jìn)一步的，本發(fā)明中磁流變減振機(jī)構(gòu)勵磁線圈電流可由饋能電機(jī)進(jìn)行控制。在汽車原有懸架控制電路(外接電源)發(fā)生故障時，通過調(diào)整饋能電機(jī)轉(zhuǎn)速，直接對磁流變減振機(jī)構(gòu)勵磁線圈進(jìn)行供電，保障懸架正常工作，解決現(xiàn)有懸架一旦發(fā)生故障便沒有其他方式保持正常工作、控制方式單一的問題。