專利名稱：一種慣容器與阻尼同軸并聯(lián)的一體式減振器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種減振器裝置，特指慣容器與阻尼同軸并聯(lián)的一體式減振器裝置。
背景技術(shù)：
根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)與相應(yīng)的電路系統(tǒng)在簡(jiǎn)諧激勵(lì)條件下的數(shù)學(xué)模型(即描述它們的動(dòng)態(tài)特性的微分方程或傳遞函數(shù))具有相同的形式這一特點(diǎn)，歷史上曾提出過兩類不同的機(jī)電模擬理論。第一類機(jī)電模擬是以力與電壓相似，速度與電流相似為基礎(chǔ)，建立起機(jī)械系統(tǒng)的質(zhì)量、阻尼和彈簧元件分別與電路系統(tǒng)的電感、電阻和電容元件相對(duì)應(yīng)的模擬關(guān)系，并由此引出“機(jī)械阻抗”的概念；第二類機(jī)電模擬和“機(jī)械導(dǎo)納”的概念是以力與電流相似，速度與電壓相似為基礎(chǔ)，建立起機(jī)械系統(tǒng)的質(zhì)量、阻尼和彈簧元件分別與電路系統(tǒng)的電容、電阻和電感元件相對(duì)應(yīng)的模擬關(guān)系。由于使用上的方便，現(xiàn)在主要采用的是第二類機(jī)電模擬理論。在實(shí)際應(yīng)用過程中，人們發(fā)現(xiàn)機(jī)械系統(tǒng)中的質(zhì)量元件，根據(jù)牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律的定義，其加速度必須以慣性坐標(biāo)系為基礎(chǔ)(這就說明質(zhì)量元件屬于單端點(diǎn)元件)。這一特點(diǎn)使得質(zhì)量元件有別于其他元件均具有兩個(gè)獨(dú)立、自由的端點(diǎn)(即兩個(gè)端點(diǎn)均不受特定參考系的限制)，造成了機(jī)械網(wǎng)絡(luò)與電路網(wǎng)絡(luò)的不完全對(duì)等。從而，機(jī)電模擬理論在運(yùn)用上收到極大的限制。針對(duì)該現(xiàn)象，一種名為慣容器的機(jī)械裝置應(yīng)運(yùn)而生。如同機(jī)械系統(tǒng)中的彈簧和阻尼器一樣，這種裝置不需要以慣性坐標(biāo)系為參考系，是一種真正的兩端點(diǎn)元件，它兩端的受力正比于相應(yīng)兩端的加速度，其比例常數(shù)稱為“慣質(zhì)系數(shù)”，單位為千克。由于慣容器具有實(shí)現(xiàn)方法多樣，并能以較小質(zhì)量達(dá)到較大慣性質(zhì)量，以及空間布置靈活等特點(diǎn)，現(xiàn)已研究用于車輛懸架、火車懸架和建筑物防震系統(tǒng)中，結(jié)果顯示系統(tǒng)的性能得到顯著提高。在新的機(jī)電模擬理論中，通過采用該裝置代替?zhèn)鹘y(tǒng)的質(zhì)量元件，使得機(jī)械與電路系統(tǒng)中相模擬的元件嚴(yán)格對(duì)等，從而解決了機(jī)電模擬理論運(yùn)用上的難題。該裝置可廣泛用于隔振技術(shù)領(lǐng)域，如車輛懸架、火車懸架、建筑物防震和吸收動(dòng)力機(jī)械振動(dòng)等方向。慣容器的動(dòng)力學(xué)方程為
F^b (V ν 一 |\)，其中"表示施加在兩端點(diǎn)上的力、力表示慣質(zhì)系數(shù)(其單位為kg)、 小兩端點(diǎn)的加速度，慣質(zhì)系數(shù)可由慣容器的具體結(jié)構(gòu)和飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量而
1Jj
計(jì)算出。通過慣容器的動(dòng)力學(xué)方程可以看出，慣容器在物理意義上，具有以較小實(shí)體質(zhì)量而實(shí)現(xiàn)較大慣性質(zhì)量(虛質(zhì)量)的作用。將這一特點(diǎn)應(yīng)用于車輛懸架設(shè)計(jì)，可以起到提高懸架簧載質(zhì)量的同時(shí)而又不增加車身自重的效果，從而提高車輛平順性、舒適性和穩(wěn)定性等一系列性能。
慣容器是被動(dòng)機(jī)械裝置，其實(shí)現(xiàn)方式多樣。在車輛懸架應(yīng)用方面，慣容器的布置需要克服許多工程實(shí)際問題，比如，底盤內(nèi)可供慣容器布置的空間較小、慣容器和阻尼的工作行程有限、汽車輕量化需求等。為了克服慣容器在車輛懸架應(yīng)用中的限制，考慮到實(shí)際應(yīng)用中也很難通過機(jī)電模擬理論，將復(fù)雜機(jī)械網(wǎng)絡(luò)(由任意多個(gè)彈簧、阻尼和慣容器元件所組成的機(jī)械網(wǎng)絡(luò))布置在車輛懸架中，而應(yīng)該采用較為簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。同時(shí)，在車輛工程應(yīng)用中懸架彈簧的布置具有較大的靈活性，故減振器設(shè)計(jì)中可暫不考慮設(shè)置彈簧。 在機(jī)械元件中，滾珠絲杠裝置可以將絲桿的繞軸向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成滾珠絲杠螺母的沿軸向的直線運(yùn)動(dòng)，也可將絲桿的軸向直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成滾珠絲杠螺母的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即絲桿和滾珠絲杠螺母均可作為主動(dòng)件或從動(dòng)件。這一結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)于實(shí)現(xiàn)慣容器功能起到關(guān)鍵作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明設(shè)計(jì)出一種慣容器與阻尼同軸并聯(lián)的一體式減振器裝置，將慣容器運(yùn)用于懸架設(shè)計(jì)，以提高車輛的綜合性能；通過慣容器與阻尼的同軸并聯(lián)方式，以克服車輛底盤內(nèi)機(jī)械元件布置空間較小和工作行程有限的缺點(diǎn)；通過將慣容器與阻尼一體式設(shè)計(jì)，使得該裝置元件化，便于在車輛工程中的制造和應(yīng)用。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是通過機(jī)電模擬理論，采用慣容器與阻尼直接并聯(lián)，該結(jié)構(gòu)布置簡(jiǎn)單可行，也最可能在車輛懸架中實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，運(yùn)用滾珠絲杠裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在滾珠絲杠螺母上同軸固定飛輪，將滾珠絲杠螺母限位旋轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)慣容器功能。其具體結(jié)構(gòu)包括慣容器工作腔與阻尼工作腔以活塞桿為軸上下連接布置成為一體式減振器結(jié)構(gòu)；慣容器工作腔的設(shè)計(jì)是本發(fā)明的主要特征所在，其中，活塞桿位于慣容器工作腔內(nèi)的部分是絲桿結(jié)構(gòu)，限位環(huán)A和限位環(huán)B同軸上下固定于慣容器工作腔的兩端口， 滾珠絲杠螺母被限位于兩限位環(huán)A和限位環(huán)B之間，其接觸面設(shè)置滾珠環(huán)槽，飛輪同軸固定在滾珠絲杠螺母上；阻尼工作腔為傳統(tǒng)設(shè)計(jì)形式，活塞與活塞桿相連，活塞上設(shè)置節(jié)流閥A 和節(jié)流閥B。本發(fā)明的有益效果是，將慣容器這一機(jī)械裝置運(yùn)用于車輛懸架設(shè)計(jì)，在不提高車身自重的同時(shí)實(shí)現(xiàn)增加簧載質(zhì)量的效果，進(jìn)而可以提高車輛的行駛平順性和操縱穩(wěn)定性； 結(jié)合機(jī)電模擬理論，采用在車輛工程應(yīng)用中較為可行也易于實(shí)現(xiàn)的慣容器與阻尼直接并聯(lián)結(jié)構(gòu)，避免復(fù)雜的機(jī)械網(wǎng)絡(luò)綜合過程；通過將慣容器與阻尼同軸并聯(lián)的一體式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠克服車輛底盤內(nèi)布置空間的局限性，并兼顧兩機(jī)械元件在工作行程上的要求，同時(shí)其一體式的設(shè)計(jì)，也便于在車輛工程領(lǐng)域的制造與應(yīng)用。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖1是一種慣容器與阻尼并聯(lián)的一體式減振器裝置的示意圖。圖中，1.限位環(huán)A，2.飛輪，3.限位環(huán)B，4.阻尼工作腔，5.節(jié)流閥A，6.活塞，7.絲桿結(jié)構(gòu)，8.滾珠絲杠螺母，9.滾珠環(huán)槽，10.慣容器工作腔，11.活塞桿，12.節(jié)流閥B。
具體實(shí)施例方式在圖1中，所示為一體式減振器結(jié)構(gòu)，它的具體結(jié)構(gòu)包括上下相連一體化布置的，以活塞桿11為對(duì)稱軸的慣容器工作腔10和阻尼工作腔4，這樣的設(shè)計(jì)形式，便于在車輛懸架中作為配件直接應(yīng)用。在慣容器工作腔10內(nèi)的活塞桿11的絲桿7為結(jié)構(gòu)，限位環(huán)Al和限位環(huán)B3以活塞桿11為軸，同軸上下固定與慣容器工作腔10的兩個(gè)端口處，滾珠絲杠螺母8被限位環(huán)Al 和限位環(huán)B3限位在絲桿7上，飛輪2同軸固定于滾珠絲杠螺母8上，滾珠絲杠螺母8與兩限位環(huán)的接觸面設(shè)置滾珠環(huán)槽9，限位環(huán)Al和限位環(huán)B3通過滾珠環(huán)槽9的連接對(duì)滾珠絲杠螺母8之間采取緊密配合，使?jié)L珠絲杠螺母8僅能繞絲桿7作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。隨著活塞桿11的軸向直線運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)固定為一體的滾珠絲杠螺母8和飛輪2旋轉(zhuǎn)，此時(shí)可將活塞桿11和一體式減振器外殼視為兩個(gè)端點(diǎn)，這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)便起到慣容器的功能。所采用的阻尼工作腔的設(shè)計(jì)為活塞6與活塞桿11相連，活塞6上設(shè)置節(jié)流閥A5 和節(jié)流閥B12，是一個(gè)單筒式結(jié)構(gòu)，還可以采用目前較為成熟的其它阻尼結(jié)構(gòu)形式。本發(fā)明在對(duì)于慣容器工作腔10中，采用滾珠絲杠結(jié)構(gòu)，通過限制滾珠絲杠螺母8 的軸向平動(dòng)，并將飛輪2固定在滾珠絲杠螺母8上，從而實(shí)現(xiàn)慣容器功能。為方便機(jī)電模擬理論在車輛懸架中的應(yīng)用，本發(fā)明采用結(jié)構(gòu)形式較為簡(jiǎn)單的慣容器與阻尼直接并聯(lián)形式， 并通過將慣容器工作腔10和阻尼工作腔4共用一根活塞桿11的設(shè)計(jì)方法來實(shí)現(xiàn)慣容器與阻尼的并聯(lián)效果。下面結(jié)合該裝置的工作過程來進(jìn)一步說明，首先將一體式的慣容器工作腔10和阻尼工作腔4視為該裝置的一個(gè)端點(diǎn)，將活塞桿11視為另一個(gè)端點(diǎn)；在工作過程中，兩端點(diǎn)發(fā)生壓縮(或拉伸)運(yùn)動(dòng)，通過滾珠絲杠結(jié)構(gòu)，使得限位于慣容器工作腔10內(nèi)的滾珠絲杠螺母8產(chǎn)生繞絲杠7的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)飛輪2的旋轉(zhuǎn)，在該過程中實(shí)現(xiàn)慣容器的功能；同時(shí)活塞桿11推動(dòng)(或拉伸)活塞6運(yùn)動(dòng)，在該過程中實(shí)現(xiàn)慣容器與阻尼的同步并聯(lián)工作效果。綜上所述，本發(fā)明將慣容器結(jié)構(gòu)運(yùn)用到車輛懸架的設(shè)計(jì)當(dāng)中，能夠有效的改進(jìn)傳統(tǒng)被動(dòng)懸架的工作性能，在實(shí)現(xiàn)慣容器與阻尼并聯(lián)的同時(shí)，通過一體式設(shè)計(jì)便于在車輛底盤中的布置和應(yīng)用，也有利于車輛工程領(lǐng)域的設(shè)計(jì)和制造。通過機(jī)電模擬理論對(duì)機(jī)械網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步參數(shù)的改進(jìn)，使得該裝置能夠接近或達(dá)到半主動(dòng)懸架和主動(dòng)懸架的工作性能，進(jìn)而省去半主動(dòng)和主動(dòng)懸架電控裝置設(shè)計(jì)的過程。總體上，該裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理， 布置方便，提高可靠性和節(jié)約能源的特點(diǎn)。
權(quán)利要求
1. 一種慣容器與阻尼同軸并聯(lián)的一體式減振器裝置，其特征是包括慣容器工作腔 (10)和阻尼工作腔(4)，所述慣容器工作腔(10)和阻尼工作腔(4)為上下同軸一體式結(jié)構(gòu)， 兩者共用一根活塞桿(11)，并以活塞桿(11)為對(duì)稱軸；所述活塞(6)與活塞桿(11)相連，活塞桿(11)位于慣容器工作腔(10)內(nèi)的部分是絲桿(7)結(jié)構(gòu)，限位環(huán)A (1)和限位環(huán)B (3) 同軸上下固定于慣容器工作腔(10)的兩端口，滾珠絲杠螺母(8)被限位于兩限位環(huán)A (1) 和限位環(huán)B (3)之間，滾珠絲杠螺母(8)與兩限位環(huán)A (1)、限位環(huán)B (3)之間的接觸面設(shè)置滾珠環(huán)槽(9)，滾珠絲杠螺母(8)與活塞桿(11)的絲桿(7)部分之間為螺紋配合；飛輪(2) 同軸固定在滾珠絲杠螺母(8)上。
全文摘要
一種慣容器與阻尼同軸并聯(lián)的一體式減振器裝置。它是在傳統(tǒng)阻尼減振器的阻尼工作腔之上，同軸一體式的設(shè)置慣容器工作腔，并對(duì)活塞桿位于慣容器工作腔的部分設(shè)計(jì)為絲桿結(jié)構(gòu)。運(yùn)用滾珠絲杠結(jié)構(gòu)原理，在慣容器工作腔內(nèi)的絲桿上布置滾珠絲杠螺母，將飛輪同軸安置固定于滾珠絲杠螺母上，通過固定于慣容器工作腔內(nèi)兩端口的限位環(huán)，將螺母限位于絲桿中段，并且螺母僅能繞絲桿作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，限位環(huán)與螺母之間的接觸面設(shè)置滾珠環(huán)槽，形成緊密配合。此結(jié)構(gòu)在實(shí)現(xiàn)慣容器功能的同時(shí)，結(jié)合機(jī)電模擬理論，達(dá)到慣容器與阻尼并聯(lián)的效果，通過一體化設(shè)計(jì)，該裝置方便汽車工程領(lǐng)域應(yīng)用，結(jié)構(gòu)合理。
文檔編號(hào)F16F15/173GK102494080SQ20111036004
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者張孝良, 楊曉峰, 汪若塵, 陳龍 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)