專利名稱：一種一體式減振器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種減振器裝置，特指用于車輛懸架的慣容器與阻尼同軸串聯(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)的不完全對等。從而，機(jī)電模擬理論在運(yùn)用上收到極大的限制。針對該現(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P = I的- )，其中Z7表示施加在兩端點(diǎn)上的力3表示慣
質(zhì)系數(shù)(其單位為kg) ^和I表示兩端點(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，所以在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該盡可能的采用較為簡單的結(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)對于實(shí)現(xiàn)慣容器功能起到關(guān)鍵作用。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型設(shè)計(jì)出一種慣容器與阻尼同軸串聯(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串聯(lián)方式，不僅可以克服車輛底盤內(nèi)機(jī)械元件布置空間較小和工作行程有限的缺點(diǎn)，而且使得該裝置元件化，便于在車輛工程中的制造和應(yīng)用。為了解決其技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是通過機(jī)電模擬理論，采用慣容器與阻尼直接串聯(lián)的方式使得該結(jié)構(gòu)布置簡單可行，便于在車輛懸架中實(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)包括慣容器工作腔和阻尼工作腔，所述慣容器工作腔和所述阻尼工作腔為上下同軸一體式結(jié)構(gòu)，兩者共用一根活塞桿，所述慣容器工作腔I和所述阻尼工作腔以所述活塞桿為對稱軸，所述活塞桿位于所述慣容器工作腔內(nèi)的部分是絲桿結(jié)構(gòu)，滾珠絲杠螺母與所述絲桿結(jié)構(gòu)相耦合于所述慣容器工作腔內(nèi)，滾珠絲杠螺母與活塞桿的絲桿結(jié)構(gòu)之間為螺紋配合，飛輪同軸固定在所述滾珠絲杠螺母上，滾珠絲桿螺母僅繞絲桿結(jié)構(gòu)在慣容器工作腔內(nèi)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，飛輪隨滾珠絲杠螺母一同旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；阻尼工作腔采用一種阻尼結(jié)構(gòu)，所述阻尼工作腔的阻尼結(jié)構(gòu)為活塞與所述活塞桿下端相連，所述阻尼工作腔的活塞上部為復(fù)原腔，所述阻尼工作腔的活塞下部為壓縮腔，所述活塞上設(shè)置有復(fù)原閥和流通閥，復(fù)原閥和流通閥開關(guān)復(fù)原腔與壓縮腔之間的連通，底閥上設(shè)置有壓縮閥和補(bǔ)償閥，所述阻尼工作腔的腔體為雙層結(jié)構(gòu)，兩層之間為補(bǔ)償室，所述底閥與補(bǔ)償室相連通。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)中，在不提高車身自重的同時(shí)實(shí)現(xiàn)增加簧載質(zhì)量的“虛慣性”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，在車輛工程應(yīng)用中采用較為可行也易于實(shí)現(xiàn)的慣容器與阻尼直接串聯(lián)的結(jié)構(gòu)，避免了復(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串聯(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，也便于在車輛工程領(lǐng)域的制造與應(yīng)用。
以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。


圖1是一種慣容器與阻尼串聯(lián)的一體式減振器裝置的示意圖。[0017]圖中，1.慣容器工作腔，2.絲杠結(jié)構(gòu)，3.滾珠絲杠螺母，4.飛輪，5.活塞桿，6.復(fù)原腔，7.流通閥，8.復(fù)原閥，9.補(bǔ)償閥，10.活塞，11.補(bǔ)償室，12.壓縮閥，13.阻尼工作腔，14.壓縮腔，15.底閥。
具體實(shí)施方式
圖1所示為一種慣容器與阻尼串聯(lián)的一體式減振器裝置，它的具體結(jié)構(gòu)包括上下相連一體化布置的，以活塞桿5為對稱軸的慣容器工作腔I和阻尼工作腔13，慣容器工作腔I和阻尼工作腔13是該一體式減振器結(jié)構(gòu)的兩個(gè)端點(diǎn)，這樣的設(shè)計(jì)形式使得該一體式結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了慣容器與阻尼同軸串聯(lián)的效果，便于在車輛懸架中作為配件直接應(yīng)用。在慣容器工作腔I內(nèi)的活塞桿5為絲桿結(jié)構(gòu)2，滾珠絲杠螺母3與絲杠結(jié)構(gòu)2相耦合于慣容器工作腔I內(nèi)，滾珠絲杠螺母3限位于慣容器工作腔I內(nèi)，且僅能繞絲杠結(jié)構(gòu)2旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，飛輪4同軸固定于滾珠絲杠螺母3上，隨著活塞桿5的軸向直線運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)固定為一體的滾珠絲杠螺母3和飛輪4旋轉(zhuǎn)，這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)便起到慣容器的功能。阻尼工作腔13中的活塞10與活塞桿5相連，活塞10的上部為復(fù)原腔8，下部為壓縮腔14，活塞10上設(shè)置復(fù)原閥8和流通閥7，底閥15上設(shè)置壓縮閥12和補(bǔ)償閥9，底閥15與補(bǔ)償室11相聯(lián)通，構(gòu)成一個(gè)筒式雙向作用的減振器結(jié)構(gòu)；另外，在實(shí)際應(yīng)用中阻尼工作腔還可以采用目前較為成熟的其它阻尼結(jié)構(gòu)形式。本實(shí)用新型在對于慣容器工作腔I的設(shè)計(jì)中，采用滾珠絲杠結(jié)構(gòu)，通過限制滾珠絲杠螺母3的軸向平動(dòng)，并將飛輪4固定在滾珠絲杠螺母3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，本實(shí)用新型采用結(jié)構(gòu)形式較為簡單的慣容器與阻尼直接串聯(lián)形式，并通過將慣容器工作腔I和阻尼工作腔13視為兩個(gè)端點(diǎn)，并共用一根活塞桿5的設(shè)計(jì)方法來實(shí)現(xiàn)慣容器與阻尼的串聯(lián)效果。本裝置的的具體工作過程為首先將慣容器工作腔I視為該裝置的一個(gè)端點(diǎn)，將阻尼工作腔13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I內(nèi)的滾珠絲杠螺母3產(chǎn)生繞絲杠結(jié)構(gòu)2的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)飛輪4旋轉(zhuǎn)，這一過程過程即實(shí)現(xiàn)了慣容器的功能；同時(shí)活塞桿5推動(dòng)(或拉伸)活塞10運(yùn)動(dòng)，在這一過程中實(shí)現(xiàn)慣容器與阻尼同步串聯(lián)的工作效果。本實(shí)用新型將慣容器結(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)慣容器與阻尼串聯(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，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?？傊?，該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單合理，布置方便，可靠性高和能耗低的特點(diǎn)。
權(quán)利要求1.一種一體式減振器裝置，包括慣容器工作腔(I)和阻尼工作腔(13)，所述慣容器工作腔(I)和所述阻尼工作腔(13)為上下同軸一體式結(jié)構(gòu)，兩者共用一根活塞桿(5)，所述慣容器工作腔(I)和所述阻尼工作腔(13)以所述活塞桿(5)為對稱軸，所述活塞桿(5)位于所述慣容器工作腔(I)內(nèi)的部分是絲桿結(jié)構(gòu)(2)，滾珠絲杠螺母(3)與所述絲桿結(jié)構(gòu)(2)的上部相耦合于所述慣容器工作腔(I)內(nèi)，飛輪(4)同軸固定在所述滾珠絲杠螺母(3 )上，阻尼工作腔(13 )采用一種阻尼結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體式減振器裝置，其特征是所述阻尼工作腔(13)的阻尼結(jié)構(gòu)為活塞(10)與所述活塞桿(5)下端相連，所述阻尼工作腔的活塞(10)上部為復(fù)原腔(6)，所述阻尼工作腔的活塞(10)下部為壓縮腔(14)，所述活塞(10)上設(shè)置有復(fù)原閥(8)和流通閥(7)，復(fù)原閥(8)和流通閥(7)開關(guān)復(fù)原腔(6)與壓縮腔(14)之間的連通，底閥(15) 上設(shè)置有壓縮閥(12)和補(bǔ)償閥(9)，所述阻尼工作腔(13)的腔體為雙層結(jié)構(gòu)，兩層之間為補(bǔ)償室(11)，所述底閥(15 )與補(bǔ)償室(11)相連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一體式減振器裝置，其特征是所述滾珠絲杠螺母(3)與所述活塞桿(5 )的所述絲桿結(jié)構(gòu)(2 )之間為螺紋配合。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種一體式減振器裝置，具體涉及一種用于車輛懸架系統(tǒng)的慣容器與阻尼同軸串聯(lián)的一體式減振器裝置。它在傳統(tǒng)阻尼減振器的活塞桿上同軸一體式的設(shè)置慣容器工作腔，并將活塞桿位于慣容器工作腔內(nèi)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，慣容器工作腔將滾珠絲杠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)，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)到慣容器與阻尼串聯(lián)的效果，通過一體化設(shè)計(jì)，能夠有效解決慣容器在車輛懸架內(nèi)的布置問題，方便汽車工程領(lǐng)域應(yīng)用。
文檔編號F16F13/00GK202883876SQ20122056557
公開日2013年4月17日 申請日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)明者陳龍, 楊曉峰, 沈鈺杰, 汪若塵 申請人:江蘇大學(xué)