CN103615491B - 自供能智能减振器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自供能智能减振器。它活塞及其活塞杆、外缸、内缸；所述活塞杆固定连接于外缸内，所述活塞位于内缸内并可相对于内缸上下移动，外缸内壁嵌装滚珠轴套，内缸外壁上下套装若干压电环后再套装于外缸内壁的滚珠轴套内；所述内缸内的位于活塞上下两边空间里填充有电流变弹性体；所述电流变弹性体、压电环与电控模块电联接。本发明能俘获车辆振动产生的能量，同时采集到车辆振动信息，将俘获的能量给电流变弹性体供电，将振动信息用于自适应控制，根据不同路况，提供不同电压控制电流变弹性体的阻尼，使减振器满足不同路况的减振需求，从而提高汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性。
Description
技术领域
本发明属于一种汽车减振器，具体涉及一种自供能智能减振器。
背景技术
目前，大部分汽车减振使用的仍是被动悬架，减振器阻尼系数不能随行驶工况调节，设计时只能保证在某种特定行驶工况下达到良好减振性能，而难以适应不同的道路状况，因而减振性能有限。采用主动悬架可实现在不同的行驶条件下悬架性能最优，显著改善车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。但是由于主动悬架需要消耗大量的能量来抑制不平路面造成的冲击，尽管主动悬架可显著改善车辆总体性能，但高能耗一直是限制其在市场上推广的主要因素之一。随着能源危机加剧，节能是汽车设计重点考虑的问题之一，尤其是作为未来汽车的发展方向之一的电动汽车，因为电池技术的局限，对节能有更高的设计要求。解决主动悬架高能耗问题是汽车发展面临的需求，而振动能量回收是降低能耗和减少使用成本的一个有效方法。
目前市面上的主动悬架结构复杂，且需要单独供能。有一些学者做了相关自供能智能减振的理论研究，但还缺乏具体应用的设计。如上海交大的张勇超等依据某车型的后悬架***参数，研制了电动悬架***样机，通过对试验数据的分析，验证了回馈振动能量的可行性。西北工大的赵晓鹏等率先提出设计制作电流变液与压电陶瓷复合的自耦合阻尼器，实验证明用压电陶瓷和ER流体复合起来形成自反馈的控制***是可行的。但减振器设计只能俘获一个运动方向的能量，俘获能量效率低，而且限制了减振器的有效行程。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种自供能智能减振器，以克服现有智能减振器需要消耗能量、结构复杂的问题。
本发明的目的是通过如下的技术方案来实现的：该自供能智能减振器，它包括活塞及其活塞杆、外缸、内缸；所述活塞杆固定连接于外缸内，所述活塞位于内缸内并可相对于内缸上下移动，外缸内壁嵌装滚珠轴套，内缸外壁上下套装若干压电环后再套装于外缸内壁的滚珠轴套内；所述内缸内的位于活塞上下两边空间里填充有电流变弹性体；所述电流变弹性体、压电环与电控模块电联接。
进一步的优选方案是，所述滚珠轴套内嵌若干滚珠，滚珠按一定的上下距离均匀排布。
进一步的优选方案是，所述压电环包括环状的压电陶瓷和弹性金属片，弹性金属片环绕包围压电陶瓷，中间部分环绕凸起。
进一步的优选方案是，所述电控模块包括整流模块、储能模块、控制模块和输出模块。
本发明不仅能自供能量，结构简单，并且可以俘获更多的能量，更方便控制，因由压电环构成的压电俘能部分和由电流变弹性体构成的阻尼控制部分在结构上并联，减少了体积和增加了减振器的有效行程。本发明俘获车辆振动产生的能量，同时采集到车辆的振动信息，将俘获的能量给电流变弹性体供电，将振动信息用于自适应控制，根据不同路况，提供不同电压控制电流变弹性体的阻尼，使减振器满足不同路况的减振需求，从而提高汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为图1A部分的局部放大图。
图3为图1B部分的局部放大图。
图4为本发明实施例的电气控制原理框图。
图5为本发明实施例的控制流程框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。
参见图1，本实施例包括活塞1及其活塞杆2、外缸3、内缸4；从图1中可见，活塞杆2的上端固定连接于外缸3内的上部，活塞杆2下端固连的活塞1位于内缸4内，外缸3的内壁嵌装滚珠轴套5，内缸4的外壁上下套装若干压电环6后再套装于外缸3内壁的滚珠轴套5内；内缸4内的位于活塞1上下两边空间里填充有电流变弹性体7；电流变弹性体7和压电环6与电控模块8电联接，从图1中可见，电控模块8安装于外缸3内的上部。
参见图2、图3，滚珠轴套5内嵌若干滚珠501，滚珠501按一定的上下距离均匀排布；压电环6包括环状的压电陶瓷601和弹性金属片602，弹性金属片602环绕包围压电陶瓷601，中间部分环绕凸起。在本发明减振器工作时，内缸4在外缸3内作上下移动，滚珠501压迫弹性金属片602产生变形，再通过弹性金属片602压迫压电陶瓷601，使压电陶瓷601上的应力分布更加均匀，从而提高压电俘能的效率。同时，活塞1在内缸4内作上下相对运动，挤压活塞1上边或下边的电流变弹性体7，从而产生阻尼，减小振动。
参见图4、图5，本发明的工作原理和过程是：当车辆行驶遇到凹凸不平的路况时，车轮受到向上（或向下）的冲击，减振器压缩（或伸长），从而内嵌在外缸内壁的滚珠轴套与套装在内缸外壁的压电环相对运动，滚珠轴套上的 滚珠压迫压电陶瓷上的弹性金属片的凸起部分，弹性金属片产生变形从而相对均匀的压迫压电陶瓷，压电陶瓷产生应变并因为压电效应产生电压。无论是减振器压缩或伸长，滚珠都是单向压迫弹性金属片，并且压力大小与弹性金属片材料、形状以及安装配合相关，与减振器的状态相关性不强，故每次压迫单个压电陶瓷的应力相对稳定，每次压迫单个压电陶瓷产生的电压也相对稳定。减振器的状态，即压缩（或伸长)的速度、行程，对压迫压电陶瓷的频率和压迫压电陶瓷的总数量有影响，将每个压电陶瓷产生的电压串联，则不同的减振器状态产生不同的总电压，如此可以得到不同的路况信息。电控模块存储压电陶瓷产生的电量，采集不同电压反映的路况信息，依据设置输出相应的电压到电流变弹性体，从而改变电流变弹性体的阻尼，使减振器更适合相应的路况。
Claims (4)
1.一种自供能智能减振器，其特征在于：它包括活塞及其活塞杆、外缸、内缸；所述活塞杆固定连接于外缸内，所述活塞位于内缸内并可相对于内缸上下移动，外缸内壁嵌装滚珠轴套，内缸外壁上下套装若干压电环后再套装于外缸内壁的滚珠轴套内；所述内缸内的位于活塞上下两边空间里填充有电流变弹性体；所述电流变弹性体、压电环与电控模块电联接。
2.根据权利要求1所述的自供能智能减振器，其特征在于：所述滚珠轴套内嵌若干滚珠，滚珠上下均匀排布。
3.根据权利要求1或2所述的自供能智能减振器，其特征在于：所述压电环包括环状的压电陶瓷和弹性金属片，弹性金属片环绕包围压电陶瓷，中间部分环绕凸起。
4.根据权利要求3所述的自供能智能减振器，其特征在于：所述电控模块包括整流模块、储能模块、控制模块和输出模块。
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