RU2714331C1 - Electromagnetic shock absorber with recuperative effect - Google Patents

Electromagnetic shock absorber with recuperative effect Download PDF

Info

Publication number
RU2714331C1
RU2714331C1 RU2019110184A RU2019110184A RU2714331C1 RU 2714331 C1 RU2714331 C1 RU 2714331C1 RU 2019110184 A RU2019110184 A RU 2019110184A RU 2019110184 A RU2019110184 A RU 2019110184A RU 2714331 C1 RU2714331 C1 RU 2714331C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
shock absorber
ball
screw
screw rod
nut
Prior art date
Application number
RU2019110184A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Андреевич Зеер
Дмитрий Леонидович Окладников
Алексей Николаевич Филатов
Даниил Иванович Голубцов
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" (ФГАОУ ВО СФУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" (ФГАОУ ВО СФУ) filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" (ФГАОУ ВО СФУ)
Priority to RU2019110184A priority Critical patent/RU2714331C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2714331C1 publication Critical patent/RU2714331C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G13/00—Resilient suspensions characterised by arrangement, location or type of vibration dampers
    • B60G13/14—Resilient suspensions characterised by arrangement, location or type of vibration dampers having dampers accumulating utilisable energy, e.g. compressing air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
    • F03G7/08—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for recovering energy derived from swinging, rolling, pitching or like movements, e.g. from the vibrations of a machine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/03—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using magnetic or electromagnetic means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: invention relates to the machine building. Electromagnetic shock absorber comprises electric generator equipped with housing, on inner side of which stator windings are fixed. On the outer side of the rotor permanent magnets are fixed. Body consists of an upper cylinder and a tube with a connecting element. Rotor shaft represents a long torsion, the lower part of which is coaxially installed inside the hollow screw core of the ball-screw pair. On lower end of screw rod there is auxiliary support including sliding sleeve with bearing. Screw rod has external thread and is engaged with nut. Nut of the ball-screw pair is fixed on the upper end of the shock absorber body tube. Bearing balls are held between screw rod and nut.EFFECT: reduced dynamic loads on ball-screw pair, which is part of electromagnetic shock absorber.5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к области амортизации подвижных частей механизмов, в том числе автомобилей.The invention relates to mechanical engineering, namely to the field of depreciation of the moving parts of mechanisms, including cars.

Известен электромагнитный амортизатора с рекуперативным эффектом, описанный в (RU 169464 U1, МПК B60G 13/14, F16F 15/03, F03G 7/08, опубл. 21.03.2017, 7 с.), содержащий корпус, состоящий из внутренней трубки, соединенной в торцевой части с соединительным элементом, который предназначен для закрепления амортизатора на направляющем элементе подвески колеса, и внешней трубки, соединенной в торцевой части с дополнительным соединительным элементом, который предназначен для закрепления амортизатора к несущей системе транспортного средства, шарико-винтовую пару, включающую в себя винтовой стержень и гайку, причем между гайкой шарико-винтовой пары и внутренней стенкой внутренней трубки установлен радиально-упорный подшипник, винтовой стержень имеет выполненную на нем наружную резьбу и введен в зацепление с гайкой таким образом, что между винтовым стержнем и гайкой удерживаются несущие шарики, вал электродвигателя, на внешней стороне которого закреплены постоянные магниты, являющиеся частью ротора электродвигателя, при этом на одном из концов упомянутого вала электродвигателя установлен радиально-упорный подшипник, закрепленный на внутренней стенке внутренней трубки корпуса амортизатора, причем обмотки, являющиеся частью статора электродвигателя, установлены на внутренней стороне внутренней трубки корпуса амортизатора, отбойник хода сжатия амортизатора и отбойник хода отбоя амортизатора.Known electromagnetic shock absorber with a regenerative effect, described in (RU 169464 U1, IPC B60G 13/14, F16F 15/03, F03G 7/08, publ. 03/21/2017, 7 pp.) Containing a housing consisting of an inner tube connected in the end part with a connecting element, which is designed to fix the shock absorber on the guide element of the wheel suspension, and an external tube connected in the end part with an additional connecting element, which is designed to fix the shock absorber to the vehicle supporting system, a ball screw pair, including a screw rod and a nut, and an angular contact bearing is installed between the nut of the ball screw pair and the inner wall of the inner tube, the screw rod has an external thread made on it and is engaged with the nut in such a way that they are held between the screw rod and the nut bearing balls, an electric motor shaft, on the outer side of which permanent magnets are fixed, which are part of the electric motor rotor, and at one end of the said electric motor shaft is installed radially orny bearing mounted on the inner wall of the inner tube shock absorber housing, said winding forming part of the stator of the electric motor, mounted on the inner side of the inner tube shock absorber body mounts and suspension compression stroke and rebound suspension bump stroke.

Недостатком данного устройства является то, что на шарико-винтовую пару амортизатора в моменты изменения направления движения винтового стержня шарико-винтовой пары действуют значительные динамические нагрузки.The disadvantage of this device is that the ball-screw pair of the shock absorber at the time of changing the direction of movement of the screw rod of the ball-screw pair is subject to significant dynamic loads.

Известен электромагнитный амортизатор, описанный в (US 7357229 В2, МПК F16F 15/03, опубл. 15.04.2008, 13 с.), содержащий корпус амортизатора, содержащий внутренний цилиндр, соосно установленный с возможностью скольжения во внешней цилиндр, соединенный в верхней торцевой части с цилиндрическим корпусом, соединенным в верхней торцевой части с корпусом электродвигателя, шарико-винтовую пару, включающую в себя винтовой стержень и гайку, причем гайка шарико-винтовой пары закреплена на верхнем торце внутреннего цилиндра корпуса амортизатора, винтовой стержень имеет выполненную на нем наружную резьбу и введен в зацепление с гайкой таким образом, что винтовым стержнем и гайкой удерживаются несущие шарики, при этом верхний торец винтового стержня шарико-винтовой пары установлен с возможностью вращения в опоре с шариковым подшипником, установленной в нижней торцевой части цилиндрического корпуса, торсион, соосно установленный внутри цилиндрического корпуса, при этом нижний торец торсиона вставлен в верхний торец винтового стрежня шарико-винтовой пары, а верхний торец торсиона соосно соединен с вращающимся валом электродвигателя.Known electromagnetic shock absorber described in (US 7357229 B2, IPC F16F 15/03, publ. 04/15/2008, 13 pp.), Comprising a shock absorber housing comprising an inner cylinder coaxially mounted to slide into an outer cylinder connected to the upper end part with a cylindrical casing connected in the upper end part to the motor casing, a ball-screw pair including a screw shaft and a nut, and the ball screw nut being fixed on the upper end of the inner cylinder of the shock absorber body, a screw rod has an external thread made on it and is engaged with the nut in such a way that the bearing balls are held by the screw rod and nut, while the upper end of the screw rod of the ball screw pair is mounted to rotate in support with a ball bearing mounted in the lower end part of the cylindrical case, torsion, coaxially mounted inside the cylindrical case, while the lower end of the torsion bar is inserted into the upper end of the screw rod of the ball-screw pair, and the upper end of the torsion bar is coaxially connected with a rotating motor shaft.

Недостатком данного известного устройства является сложность конструкции амортизатора. Кроме того, применение в конструкции амортизатора длинного торсиона, установленного в отдельном корпусе между корпусом амортизатора и корпусом электродвигателя, приводит к увеличению его габаритных размеров.The disadvantage of this known device is the design complexity of the shock absorber. In addition, the use of a long torsion bar in the design of the shock absorber installed in a separate housing between the shock absorber housing and the motor housing leads to an increase in its overall dimensions.

Наиболее близким техническим решением к заявленному является электромагнитный амортизатор с рекуперативным эффектом, описанный в (US 2006043804 А1, МПК H02K 11/00, опубл. 02.03.2006, 9 с.), содержащий электрогенератор, снабженный корпусом с соединительным элементом, содержащий ротор электрогенератора с валом, на внешней стороне которого закреплены постоянные магниты, торсион и статор с обмотками, при этом упомянутый вал ротора электрогенератора установлен внутри его корпуса с возможностью вращения посредством двух шариковых радиально-упорных подшипников, корпус амортизатора, состоящий из верхнего цилиндра и трубки с соединительным элементом, шарико-винтовую пару, включающую в себя винтовой стержень и гайку, размещенную внутри корпуса амортизатора, причем винтовой стержень имеет выполненную на нем наружную резьбу и введен в зацепление с гайкой таким образом, что между винтовым стержнем и гайкой удерживаются несущие шарики, при этом винтовой стержень шарико-винтовой пары внутри верхнего цилиндра корпуса амортизатора установлен с возможностью вращения посредством по крайней мере двух подшипников, отбойник хода сжатия амортизатора и отбойник хода отбоя амортизатора.The closest technical solution to the claimed is an electromagnetic shock absorber with a regenerative effect, described in (US 2006043804 A1, IPC H02K 11/00, published 02.03.2006, 9 pp.), Containing an electric generator, equipped with a housing with a connecting element, containing a rotor of the electric generator with a shaft, on the external side of which permanent magnets, a torsion bar and a stator with windings are fixed, while the said rotor shaft of the electric generator rotor is installed inside its housing with the possibility of rotation by two angular contact ball bearings s, a shock absorber housing consisting of an upper cylinder and a tube with a connecting element, a ball-screw pair comprising a screw rod and a nut located inside the shock absorber body, the screw rod having an external thread made on it and engaged with the nut in this way that supporting balls are held between the screw shaft and the nut, while the screw shaft of the ball screw pair inside the upper cylinder of the shock absorber body is rotatably mounted by at least two bearings, bump the compression stroke of the shock absorber and shock absorber rebound stroke bump.

Недостатком данного известного устройства является сложность его конструкции вследствие использования двухтрубной схемы амортизатора и наличия дополнительных крепежных элементов между торсионом и винтовым стержнем шарико-винтовой пары. Кроме того, вследствие малой длины примененного в данном амортизаторе торсиона происходит снижение угла его закручивания и, как следствие, увеличиваются динамические нагрузки на шарико-винтовую пару амортизатора.The disadvantage of this known device is the complexity of its design due to the use of a two-tube shock absorber circuit and the presence of additional fasteners between the torsion bar and the screw shaft of the ball-screw pair. In addition, due to the small length of the torsion bar used in this shock absorber, its twisting angle decreases and, as a result, the dynamic loads on the ball-screw pair of the shock absorber increase.

Задачей, решаемой изобретением, является создание простого по конструкции электромагнитного амортизатора с рекуперативным эффектом, который можно устанавливать в серийно выпускаемые автомобиля без изменения конструкции подвески и кузова.The problem solved by the invention is the creation of a simple in design electromagnetic shock absorber with a regenerative effect, which can be installed in mass-produced cars without changing the design of the suspension and body.

Техническим результатом, который получают при использовании заявленного устройства, является снижение динамических нагрузок на шарико-винтовую пару, входящую в состав электромагнитного амортизатора с рекуперативным эффектом.The technical result that is obtained by using the claimed device is to reduce the dynamic loads of a ball screw pair, which is part of an electromagnetic shock absorber with a regenerative effect.

Поставленная задача решается тем, что в электромагнитном амортизаторе с рекуперативным эффектом, содержащим электрогенератор, снабженный корпусом с соединительным элементом, содержащий ротор электрогенератора с валом, на внешней стороне которого закреплены постоянные магниты, торсион и статор с обмотками, при этом упомянутый вал ротора электрогенератора установлен внутри его корпуса с возможностью вращения посредством двух шариковых радиально-упорных подшипников, корпус амортизатора, состоящий из верхнего цилиндра и трубки с соединительным элементом, шарико-винтовую пару, включающую в себя винтовой стержень и гайку, размещенную внутри корпуса амортизатора, причем винтовой стержень имеет выполненную на нем наружную резьбу и введен в зацепление с гайкой таким образом, что между винтовым стержнем и гайкой удерживаются несущие шарики, при этом винтовой стержень шарико-винтовой пары внутри верхнего цилиндра корпуса амортизатора установлен с возможностью вращения посредством по крайней мере двух подшипников, отбойник хода сжатия амортизатора и отбойник хода отбоя амортизатора, согласно изобретению гайка шарико-винтовой пары закреплена на верхнем торце трубки корпуса амортизатора, винтовой стержень шарико-винтовой пары выполнен полым и соосно установлен с возможностью преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное внутри верхнего цилиндра корпуса амортизатора посредством по крайней мере двух роликовых подшипников, поджатых посредством регулировочной гайки и установленных между внутренней стороной верхнего цилиндра корпуса амортизатора и внешней стороной винтового стержня шарико-винтовой пары, на нижнем торце винтового стержня шарико-винтовой пары закреплена вспомогательная опора, включающая в себя скользящую втулку с подшипником, упомянутый вал ротора электрогенератора выполнен в виде длинного торсиона, нижняя часть которого соосно установлена внутри полого винтового стрежня шарико-винтовой пары, а обмотки статора электрогенератора закреплены на внутренней стороне его корпуса.The problem is solved in that in an electromagnetic shock absorber with a regenerative effect containing an electric generator, equipped with a housing with a connecting element, containing an electric generator rotor with a shaft, on the outside of which permanent magnets, a torsion bar and a stator with windings are fixed, while the said generator rotor shaft is installed inside its housing rotatably by means of two ball angular contact bearings, a shock absorber housing consisting of an upper cylinder and a tube with a joint a ball screw pair comprising a screw rod and a nut located inside the shock absorber body, the screw rod having an external thread made on it and engaged with the nut in such a way that the bearing balls are held between the screw rod and the nut, while this screw rod of the ball-screw pair inside the upper cylinder of the shock absorber body is mounted for rotation by means of at least two bearings, a shock absorber compression stroke chipper and a rebound chipper a an ortizer according to the invention, a ball screw pair nut is fixed on the upper end of the tube of the shock absorber body, the screw ball of the ball screw pair is hollow and coaxially mounted with the possibility of converting the reciprocating motion into rotational motion inside the upper cylinder of the shock absorber body by means of at least two roller bearings, preloaded by means of an adjusting nut and installed between the inner side of the upper cylinder of the shock absorber body and the outer side of the screw rod I have a ball-screw pair, at the lower end of the screw rod of the ball-screw pair an auxiliary support is fixed, which includes a sliding sleeve with a bearing, the aforementioned rotor shaft of the electric generator is made in the form of a long torsion bar, the lower part of which is coaxially mounted inside the hollow screw rod of the ball-screw pair and the stator windings of the generator are fixed on the inside of its housing.

В частном варианте реализации заявленного устройства нижний торец упомянутого длинного торсиона закреплен внутри полого винтового стержня шарико-винтовой посредством штифта.In a particular embodiment of the inventive device, the lower end of the aforementioned long torsion bar is fixed inside the hollow screw rod with a ball screw through a pin.

В частном варианте реализации заявленного устройства корпус амортизатора снабжен гофрированным кожухом, одним концом закрепленным на открытом торце трубки корпуса амортизатора, а другой конец гофрированного кожуха закреплен на нижнем торце верхнего цилиндра корпуса амортизатора.In a particular embodiment of the claimed device, the shock absorber body is provided with a corrugated casing, one end fixed to the open end of the tube of the shock absorber body, and the other end of the corrugated casing fixed to the lower end of the upper cylinder of the shock absorber body.

В частном варианте реализации заявленного устройства упомянутый подшипник во вспомогательной опоре выполнен в виде, шарикового радиально-упорного.In a particular embodiment of the claimed device, said bearing in an auxiliary support is made in the form of a ball angular contact.

В частном варианте реализации заявленного внутри трубки корпуса амортизатора отбойник хода сжатия амортизатора и отбойник хода отбоя амортизатора размещены напротив друг друга.In a particular embodiment of the declared inside the tube of the shock absorber body, the shock absorber compression stroke stop and the shock absorber rebound stop are placed opposite each other.

За счет того, что нижняя часть вращающегося вала ротора электрогенратора, выполненного в виде длинного торсиона, соосно установлена внутри полого винтового стрежня шарико-винтовой пары, соосно установленного с возможностью преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное внутри верхнего цилиндра корпуса амортизатора посредством по крайней мере двух роликовых подшипников, поджатых посредством регулировочной гайки и установленных между внутренней стороной верхнего цилиндра корпуса амортизатора и внешней стороной винтового стержня шарико-винтовой пары, в моменты изменения направления движения полого винтового стержня шарико-винтовой пары, вращающегося вместе с валом ротора электрогенератора, обеспечивается закручивание длинного торсиона внутри полого винтового стержня шарико-винтовой пары. Это позволяет произвести упругое угловое перемещение ротора электрогенератора относительно полого винтового стержня шарико-винтовой пары, входящей в состав электромагнитного амортизатора с рекуперативным эффектом, и, как следствие, снизить динамические нагрузки на упомянутую шарико-винтовую пару.Due to the fact that the lower part of the rotor shaft of the rotor of the electric generator, made in the form of a long torsion bar, is coaxially mounted inside the hollow screw rod of a ball-screw pair, coaxially mounted with the possibility of converting the reciprocating motion into rotational motion inside the upper cylinder of the shock absorber body by means of at least two roller bearings, tightened by means of an adjusting nut and installed between the inner side of the upper cylinder of the shock absorber housing and the outer side intovogo rod ball screw at moments of changing the direction of motion of the hollow screw shaft ball screw rotating together with the rotor shaft of the generator, provided the long torsion bar twisting inside the hollow screw rod ball screw. This allows elastic angular displacement of the rotor of the generator relative to the hollow screw shaft of the ball screw pair, which is part of the electromagnetic shock absorber with a regenerative effect, and, as a result, reduce the dynamic load on the mentioned ball screw pair.

Снижение динамический нагрузок на шарико-винтовую пару в заявленном устройстве по сравнению с прототипом обеспечивает повышение долговечности амортизатора при сохранении стандартных массогабаритных размеров, что дает возможность его установки в серийно выпускаемые автомобили без изменения конструкции подвески и кузова.Reducing the dynamic loads on the ball-screw pair in the claimed device compared with the prototype provides increased durability of the shock absorber while maintaining the standard weight and dimensions, which makes it possible to install it in mass-produced cars without changing the design of the suspension and body.

Кроме того, за счет того, что нижняя часть вращающегося вала ротора электрогенератора, выполненного в виде длинного торсиона, соосно установлена внутри полого винтового стрежня шарико-винтовой пары, упрощается конструкция заявленного устройства и снижаются его габаритные размеры, что дает возможность устанавливать заявленное устройство в серийно выпускаемые автомобили без изменения конструкции подвески и кузова.In addition, due to the fact that the lower part of the rotating shaft of the rotor of the electric generator, made in the form of a long torsion bar, is coaxially mounted inside the hollow screw rod of a ball screw pair, the design of the claimed device is simplified and its overall dimensions are reduced, which makes it possible to install the claimed device in serial cars produced without changing the design of the suspension and bodywork.

На чертеже изображен электромагнитный амортизатор с рекуперативным эффектом в разрезе.The drawing shows an electromagnetic shock absorber with a regenerative effect in the context.

Электромагнитный амортизатор с рекуперативным эффектом содержит электрогенератор, снабженный корпусом 1 с соединительным элементом 2, и корпус амортизатора, состоящего из верхнего цилиндра 3 и трубки 4 с соединительным элементом 5. Открытый нижний торец корпуса 1 электрогенератора соединен с верхним торцом верхнего цилиндра 3 корпуса амортизатора. Соединительный элемент 2 на закрытом верхнем торце корпуса 1 электрогенератора предназначен для закрепления амортизатора к несущей системе автомобиля. Соединительный элемент 5 на закрытом нижнем торце трубки 4 корпуса амортизатора предназначен для закрепления амортизатора на направляющем элементе подвески колеса автомобиля.An electromagnetic damper with a regenerative effect comprises an electric generator equipped with a housing 1 with a connecting element 2, and a shock absorber housing consisting of an upper cylinder 3 and a tube 4 with a connecting element 5. The open lower end of the electric generator housing 1 is connected to the upper end of the upper cylinder 3 of the shock absorber body. The connecting element 2 on the closed upper end of the housing 1 of the generator is designed to fix the shock absorber to the carrier system of the car. The connecting element 5 on the closed lower end of the tube 4 of the shock absorber body is designed to fix the shock absorber on the guide element of the vehicle wheel suspension.

Электрогенератор содержит ротор с валом, выполненным в виде длинного торсиона 6, и статор с обмотками 7.The generator contains a rotor with a shaft made in the form of a long torsion 6, and a stator with windings 7.

Верхняя часть упомянутого вала ротора электрогенератора, на внешней стороне которого закреплены постоянные магниты 8, соосно установлена внутри корпуса 1 электрогенератора с возможностью вращения посредством двух шариковых радиально-упорных подшипников 9, размещенных в корпусе 1 электрогенератора напротив друг друга. Упомянутые шариковые радиально-упорные подшипники 9 соответственно являются верхней и нижней опорами верхней части вала ротора электрогенератора, выполненного в виде длинного торсиона 6.The upper part of the rotor shaft of the generator, on the outside of which the permanent magnets 8 are fixed, is coaxially mounted inside the generator body 1 with the possibility of rotation by means of two ball angular contact bearings 9 located in the generator case 1 opposite each other. The mentioned angular contact ball bearings 9 are respectively the upper and lower bearings of the upper part of the rotor shaft of the electric generator, made in the form of a long torsion bar 6.

Обмотки 7 статора электрогенератора закреплены на внутренней стороне корпуса 1 электрогенератора.The windings 7 of the stator of the generator are fixed on the inner side of the housing 1 of the generator.

Внутри корпуса амортизатора размещена шарико-винтовая пара, включающая в себя винтовой стержень 10 и гайку 11.A ball screw pair is placed inside the shock absorber housing, which includes a screw rod 10 and a nut 11.

Винтовой стержень 10 шарико-винтовой пары выполнен в виде полого цилиндра и соосно установлен с возможностью преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное внутри верхнего цилиндра 3 корпуса амортизатора посредством по крайней мере двух роликовых подшипников 12. Упомянутые роликовые подшипники 12, являющиеся основной опорой полого винтового стержня 10 шарико-винтовой пары, установлены между внутренней стороной верхнего цилиндра 3 корпуса амортизатора и внешней стороной винтового стержня 10 шарико-винтовой пары. Основная опора полого винтового стержня 10 шарико-винтовой пары с упомянутыми роликовыми подшипниками 12, которые закреплены внутри верхнего цилиндра 3 корпуса амортизатора посредством стопорного кольца 13 и поджаты посредством регулировочной гайки 14, снабжена сальником 15. Регулировочная гайка 14 предназначена для регулировки и фиксации упомянутых подшипников 12.The screw rod 10 of the ball screw pair is made in the form of a hollow cylinder and coaxially mounted with the possibility of converting the reciprocating motion into rotational motion inside the upper cylinder 3 of the shock absorber body by means of at least two roller bearings 12. The mentioned roller bearings 12, which are the main support of the hollow screw rod 10 ball screw pairs are installed between the inner side of the upper cylinder 3 of the shock absorber body and the outer side of the screw shaft 10 of the ball screw pair. The main support of the hollow screw rod 10 of a ball screw pair with the mentioned roller bearings 12, which are fixed inside the upper cylinder 3 of the shock absorber body by means of the locking ring 13 and are tightened by the adjusting nut 14, is equipped with an oil seal 15. The adjusting nut 14 is designed to adjust and fix the mentioned bearings 12 .

Основная опора полого винтового стержня 10 шарико-винтовой пары с упомянутыми роликовыми подшипниками 12, которая воспринимает осевые силы, возникающие при возвратно-поступательном движении гайки 11 шарико-винтовой пары, предназначена для обеспечения вращения полого винтового стержня 10 шарико-винтовой пары.The main support of the hollow screw rod 10 of the ball screw pair with the mentioned roller bearings 12, which receives the axial forces arising from the reciprocating movement of the nut 11 of the ball screw pair, is designed to provide rotation of the hollow screw rod 10 of the ball screw pair.

На нижнем торце полого винтового стержня 10 шарико-винтовой пары закреплена вспомогательная опора, включающая в себя скользящую втулку 16 с подшипником 17. В частном варианте реализации заявленного устройства упомянутый подшипник 17 во вспомогательной опоре выполнен в виде шарикового радиально-упорного. Вспомогательная опора полого винтового стержня 10 шарико-винтовой пары предназначена для устранения перекосов винтового стержня 10 относительно гайки 11 шарико-винтовой пары при совершении полым винтовым стержнем 10 шарико-винтовой пары возвратно-поступательного и вращательного движений.An auxiliary support is mounted on the lower end of the hollow screw rod 10 of the ball screw pair, including a sliding sleeve 16 with a bearing 17. In a particular embodiment of the claimed device, said bearing 17 in the auxiliary support is made in the form of a ball angular contact. Auxiliary support of the hollow screw rod 10 of the ball screw pair is designed to eliminate distortions of the screw rod 10 relative to the nut 11 of the ball screw pair when the hollow screw rod 10 of the ball screw pair of the reciprocating and rotational movements.

Полый винтовой стержень 10 имеет выполненную на нем наружную резьбу и введен в зацепление с гайкой 11 таким образом, что между винтовым стержнем 10 и гайкой 11 удерживаются несущие шарики.The hollow screw shaft 10 has an external thread made on it and is engaged with the nut 11 in such a way that the carrier balls are held between the screw shaft 10 and the nut 11.

Гайка 11 шарико-винтовой пары закреплена на верхнем торце трубки 4 корпуса амортизатора.The nut 11 of the ball screw pair is mounted on the upper end of the tube 4 of the shock absorber body.

В частном варианте реализации заявленного устройства корпус амортизатора снабжен гофрированным кожухом 18, одним концом закрепленным на открытом торце трубки 4 корпуса амортизатора, а другой конец гофрированного кожуха 18 закреплен на нижнем торце верхнего цилиндра 3 корпуса амортизатора. Гофрированный кожух 18 предназначен для предотвращения попадания внутрь амортизатора воды и пыли.In a particular embodiment of the claimed device, the shock absorber body is provided with a corrugated casing 18, one end fixed to the open end of the tube 4 of the shock absorber body, and the other end of the corrugated casing 18 fixed to the lower end of the upper cylinder 3 of the shock absorber body. Corrugated casing 18 is designed to prevent water and dust from entering the shock absorber.

Нижняя часть вала ротора электрогенератора, выполненного в виде длинного торсиона 6, соосно установлена внутри полого винтового стрежня 10 шарико-винтовой пары. В частном варианте реализации заявленного устройства нижний торец упомянутого длинного торсиона 6 закреплен внутри полого винтового стержня 10 шарико-винтовой посредством штифта 19.The lower part of the rotor shaft of the electric generator, made in the form of a long torsion 6, is coaxially mounted inside the hollow screw rod 10 of the ball screw pair. In a particular embodiment of the inventive device, the lower end of the aforementioned long torsion 6 is fixed inside the hollow screw rod 10 with a ball screw via a pin 19.

При этом в частном варианте реализации заявленного устройства отбойник 20 хода сжатия амортизатора и отбойник 21 хода отбоя амортизатора внутри трубки 4 корпуса амортизатора размещены напротив друг друга.Moreover, in a particular embodiment of the claimed device, the shock absorber compression bump 20 and the shock absorber bump 21 inside the tube 4 of the shock absorber are located opposite each other.

Электромагнитный амортизатор с рекуперативным эффектом работает следующим образом.An electromagnetic damper with a regenerative effect works as follows.

Возвратно-поступательные движение гайки 11 шарико-винтовой пары (ШВП) вместе трубкой 4, соединенной посредством соединительного элемента 5 с направляющим элементом подвески колеса автомобиля, при сжатии и отбое амортизатора преобразуется во вращательное движение полого винтового стрежня 10 ШВП.The reciprocating movement of the nut 11 of the ball screw pair (ball screw) together with the tube 4, connected by means of the connecting element 5 to the guiding element of the suspension of the wheel of the car, when compressed and rebound shock absorber is converted into rotational movement of the hollow screw rod 10 ball screw.

Так как гайка 11 ШВП закреплена на верхнем торце трубки 4 корпуса амортизатора, то моменты сопротивления и осевые силы, возникающие при сжатии и отбое амортизатора, через соединительный элемент 5 действуют на направляющий элемент подвески колеса автомобиля. Совместно с полым винтовым стержнем 10 ШВП вращается вал ротора электрогенератора, выполненного в виде длинного торсиона 6. Вращение постоянных магнитов 8, закрепленных на внешней стороне верхней части упомянутого вала ротора электрогенератора наводит электродвижущую силу (ЭДС) в обмотках статора 7 электрогенератора, закрепленных на внутренней стороне его корпуса, преобразуя, таким образом, механическую энергию возвратно-поступательного движения амортизатора в электрическую энергию, которая может быть использована в бортовой сети автомобиля (на чертеже не показана)Since the ball screw nut 11 is mounted on the upper end of the tube 4 of the shock absorber body, the moments of resistance and axial forces arising from the compression and rebound of the shock absorber act through the connecting element 5 on the guide element of the car wheel suspension. Together with the hollow screw shaft 10 of the ball screw, the rotor shaft of the electric generator rotates in the form of a long torsion 6. The rotation of the permanent magnets 8 mounted on the outer side of the upper part of the said rotor shaft of the electric generator induces an electromotive force (EMF) in the stator windings 7 of the electric generator fixed on the inside its body, converting, thus, the mechanical energy of the reciprocating motion of the shock absorber into electrical energy, which can be used in the on-board network of a car mobile (not shown in the drawing)

При этом электрогенератор создает механическое усилие, демпфирующее колебания кузова автомобиля, осуществляя, таким образом, амортизирующую функцию.In this case, the electric generator creates a mechanical force that damps the vibrations of the car body, thus performing a shock-absorbing function.

При полных ходах амортизатора отбойник 20 хода сжатия амортизатора и отбойник 21 хода отбоя амортизатора, размещенные внутри трубки 4 корпуса амортизатора напротив друг друга, упираются в вспомогательную опору полого винтового стержня 10 шарико-винтовой пары, соответственно ограничивая ход сжатия и ход отбоя амортизатора.At full strokes of the shock absorber, the shock absorber compression stroke chipper 20 and the shock absorber rebound choke 21 located opposite the one another inside the tube 4 of the shock absorber abut against the auxiliary support of the hollow screw rod 10 of the ball-screw pair, respectively limiting the compression stroke and the stroke of the shock absorber.

На механизм ШВП действует сила инерции Fi (без учета сил трения, сил сопротивления от действия электромагнитных сил генератора, сил от инерционного момента самого торсиона и т.д.), которая имеет свое максимальное значение при максимальном линейном ускорении

Figure 00000001
гайки 11 ШВП и соответственно угловом ускорении
Figure 00000002
винтового стержня 10 ШВП и ротора электрогенератора. Максимальное значение силы инерции Fi достигается в момент времени, когда гайка 11 ШВП и соответственно винтовой стержень 10 ШВП меняют направление движения:The inertia force F i acts on the ball screw mechanism (without taking into account friction forces, resistance forces from the action of the electromagnetic forces of the generator, forces from the inertial moment of the torsion itself, etc.), which has its maximum value with maximum linear acceleration
Figure 00000001
ball screw nuts 11 and accordingly angular acceleration
Figure 00000002
screw rod 10 ball screw and rotor of the generator. The maximum value of the inertia force F i is achieved at the time when the ball screw nut 11 and, accordingly, the ball screw screw 10 change the direction of movement:

Figure 00000003
Figure 00000003

где mг -масса гайки 11 ШВП вместе с неподрессоренными массами подвески колеса, (кг);where m g is the mass of the ball screw nut 11 together with the unsprung masses of the wheel suspension, (kg);

Figure 00000004
- ускорение гайки 11 ШВП, (м/с);
Figure 00000004
- acceleration of the ball screw nut 11, (m / s);

Р - шаг шарико-винтовой передачи, (м);P is the pitch of a ball screw transmission, (m);

Jв - момент инерции вращающегося винтового стержня 10 ШВП, (кг⋅м2);J in - moment of inertia of a rotating screw shaft 10 ball screw, (kg⋅m 2 );

Jр - момент инерции вращающегося вала ротора электрогенератора (кг⋅м2);J p - moment of inertia of the rotating shaft of the rotor of the generator (kg (m 2 );

Figure 00000005
- угловое ускорение винтового стержня 10 ШВП (рад/с2).
Figure 00000005
- angular acceleration of the screw shaft 10 ball screw (rad / s 2 ).

В случае, когда вал ротора электрогенератора выполнен в виде длинного торсиона 6 и его нижняя часть установлена и закреплена внутри полого винтового стрежня 10 ШВП, то инерционный момент от ротора электрогенератора Мр будет закручивать длинный торсион 6 относительно винтового стержня 10 ШВП, т.е.

Figure 00000006
Значит сила инерции Fi максимальная в момент изменения направления движения винтового стержня 10 ШВП:In the case when the rotor shaft of the electric generator is made in the form of a long torsion 6 and its lower part is installed and secured inside the hollow screw shaft 10 of the ball screw, the inertial moment from the rotor of the electric generator M r will spin the long torsion 6 relative to the screw shaft 10 of the ball screw, i.e.
Figure 00000006
So the inertia force F i maximum at the moment of changing the direction of movement of the screw rod 10 ball screw:

Figure 00000007
Figure 00000007

Момент сопротивления торсиона 6 Мcm можно найти:The moment of resistance of the torsion bar 6 M cm can be found:

Figure 00000008
Figure 00000008

где ϕ - угол скручивания торсиона 6, (рад);where ϕ is the torsion angle of torsion 6, (rad);

G - модуль упругости второго рода, (Па);G is the elastic modulus of the second kind, (Pa);

Ir - полярный момент инерции, например, для круглого сечения Ir=πD4/32, (м4);I r - polar moment of inertia, for example, circular cross-section I r = πD 4/32, (m 4);

L - длина торсиона (м).L is the torsion bar length (m).

Из вышеприведенных математических выражений видно, что увеличение длины торсиона позволяет:From the above mathematical expressions it is seen that increasing the length of the torsion bar allows you to:

• при меньших значениях инерционного момента от ротора электрогенератора Мр, торсион уже будет закручиваться, т.е. сглаживать пиковые нагрузки, действующие на механизм ШВП, от сил инерции;• at lower values of the inertial moment from the rotor of the electric generator M r , the torsion will already be twisted, i.e. smooth the peak loads acting on the ball screw mechanism from inertia forces;

• при больших значениях инерционного момента от ротора электрогенератора Мр соответствующих максимальному угловому ускорению

Figure 00000009
угол закручивания торсиона увеличивается и соответственно увеличивается время его закрутки без достижения предельного значения момента сопротивления торсиона, что значительно позволит снизить динамические нагрузки, действующие на механизм ШВП, в моменты изменения направления движения винтового стержня 10 ШВП.• at large values of the inertial moment from the rotor of the electric generator М r corresponding to the maximum angular acceleration
Figure 00000009
the twist angle of the torsion bar increases and, accordingly, the time of its twist increases without reaching the limit value of the moment of resistance of the torsion bar, which will significantly reduce the dynamic loads acting on the ball screw mechanism at times of changing the direction of movement of the ball screw screw 10.

Таким образом, в моменты изменения направления движения полого винтового стрежня 10 ШВП длинный торсион 6, закрепленный в нижней части винтового стержня 10 ШВП и своей верхней частью являющийся валом ротора электрогенератора, закручивается за счет возникающего инерционного момента ротора электрогенератора. Закручивание упомянутого длинного торсиона 6 обеспечивает упругое угловое перемещение ротора электрогенератора относительно полого винтового стержня 10 ШВП, входящей в состав заявленного устройства и, как следствие, снижение динамических нагрузок на упомянутую ШВП.Thus, at the moments of changing the direction of movement of the hollow screw shaft 10 of the ball screw, the long torsion 6, fixed in the lower part of the screw shaft 10 of the ball screw and its upper part being the shaft of the rotor of the generator, is twisted due to the inertial moment of the rotor of the generator. The twisting of the said long torsion bar 6 provides elastic angular movement of the rotor of the generator relative to the hollow screw shaft 10 of the ball screw, which is part of the claimed device and, as a result, the reduction of dynamic loads on the ball screw.

Claims (5)

1. Электромагнитный амортизатор с рекуперативным эффектом, содержащий электрогенератор, снабженный корпусом с соединительным элементом, содержащий ротор электрогенератора с валом, на внешней стороне которого закреплены постоянные магниты, торсион и статор с обмотками, при этом упомянутый вал ротора электрогенератора установлен внутри его корпуса с возможностью вращения посредством двух шариковых радиально-упорных подшипников, корпус амортизатора, состоящий из верхнего цилиндра и трубки с соединительным элементом, шарико-винтовую пару, включающую в себя винтовой стержень и гайку, размещенную внутри корпуса амортизатора, причем винтовой стержень имеет выполненную на нем наружную резьбу и введен в зацепление с гайкой таким образом, что между винтовым стержнем и гайкой удерживаются несущие шарики, при этом винтовой стержень шарико-винтовой пары внутри верхнего цилиндра корпуса амортизатора установлен с возможностью вращения посредством по крайней мере двух подшипников, отбойник хода сжатия амортизатора и отбойник хода отбоя амортизатора, отличающийся тем, что гайка шарико-винтовой пары закреплена на верхнем торце трубки корпуса амортизатора, винтовой стержень шарико-винтовой пары выполнен полым и соосно установлен с возможностью преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное внутри верхнего цилиндра корпуса амортизатора посредством по крайней мере двух роликовых подшипников, поджатых посредством регулировочной гайки и установленных между внутренней стороной верхнего цилиндра корпуса амортизатора и внешней стороной винтового стержня шарико-винтовой пары, на нижнем торце винтового стержня шарико-винтовой пары закреплена вспомогательная опора, включающая в себя скользящую втулку с подшипником, упомянутый вал ротора электрогенератора выполнен в виде длинного торсиона, нижняя часть которого соосно установлена внутри полого винтового стрежня шарико-винтовой пары, а обмотки статора электрогенератора закреплены на внутренней стороне его корпуса.1. An electromagnetic damper with a regenerative effect, comprising an electric generator, equipped with a housing with a connecting element, comprising an electric generator rotor with a shaft, on the outside of which permanent magnets, a torsion bar and a stator with windings are fixed, while the said electric generator rotor shaft is rotatably mounted inside its housing by means of two ball angular contact bearings, a shock absorber housing consisting of an upper cylinder and a tube with a connecting element, a ball screw ru, which includes a screw rod and a nut located inside the shock absorber body, the screw rod having an external thread made on it and engaged with the nut in such a way that the bearing balls are held between the screw rod and the nut, while the screw rod is a ball screw the pairs inside the upper cylinder of the shock absorber body are mounted for rotation by means of at least two bearings, a shock absorber compression stroke chipper and a shock absorber rebound chipper, characterized in that the nut a ball-screw pair is mounted on the upper end of the tube of the shock absorber body, the screw shaft of the ball-screw pair is hollow and coaxially mounted with the possibility of converting the reciprocating motion into rotational motion inside the upper cylinder of the shock-absorber body by means of at least two roller bearings, pressed by means of an adjusting nut installed between the inner side of the upper cylinder of the shock absorber body and the outer side of the screw shaft of the ball screw pair, at the lower end an auxiliary support is fixed to a screw rod of a ball-screw pair, including a sliding sleeve with a bearing, the said generator rotor shaft is made in the form of a long torsion bar, the lower part of which is coaxially mounted inside the hollow screw rod of the ball-screw pair, and the generator stator windings are fixed on the inside his body. 2. Электромагнитный амортизатор с рекуперативным эффектом по п. 1, отличающийся тем, что нижний торец упомянутого длинного торсиона закреплен внутри полого винтового стержня шарико-винтовой пары посредством штифта.2. An electromagnetic damper with a regenerative effect according to claim 1, characterized in that the lower end of said long torsion bar is fixed inside the hollow screw rod of the ball screw pair by means of a pin. 3. Электромагнитный амортизатор с рекуперативным эффектом по п. 1, отличающийся тем, что корпус амортизатора снабжен гофрированным кожухом, одним концом закрепленным на открытом торце трубки корпуса амортизатора, а другой конец гофрированного кожуха закреплен на нижнем торце верхнего цилиндра корпуса амортизатора.3. An electromagnetic shock absorber with a regenerative effect according to claim 1, characterized in that the shock absorber body is provided with a corrugated casing, one end fixed to the open end of the tube of the shock absorber body, and the other end of the corrugated casing fixed to the lower end of the upper cylinder of the shock absorber body. 4. Электромагнитный амортизатор с рекуперативным эффектом по п. 1, отличающийся тем, что упомянутый подшипник во вспомогательной опоре выполнен в виде шарикового радиально-упорного.4. An electromagnetic damper with a regenerative effect according to claim 1, characterized in that the said bearing in the auxiliary support is made in the form of a ball angular contact. 5. Электромагнитный амортизатор с рекуперативным эффектом по п. 1, отличающийся тем, что внутри трубки корпуса амортизатора отбойник хода сжатия амортизатора и отбойник хода отбоя амортизатора размещены напротив друг друга.5. An electromagnetic shock absorber with a regenerative effect according to claim 1, characterized in that inside the tube of the shock absorber body the shock absorber compression stroke stop and the shock absorber rebound stop are opposite each other.
RU2019110184A 2019-04-05 2019-04-05 Electromagnetic shock absorber with recuperative effect RU2714331C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019110184A RU2714331C1 (en) 2019-04-05 2019-04-05 Electromagnetic shock absorber with recuperative effect

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019110184A RU2714331C1 (en) 2019-04-05 2019-04-05 Electromagnetic shock absorber with recuperative effect

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2714331C1 true RU2714331C1 (en) 2020-02-14

Family

ID=69625662

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019110184A RU2714331C1 (en) 2019-04-05 2019-04-05 Electromagnetic shock absorber with recuperative effect

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2714331C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060043804A1 (en) * 2004-08-25 2006-03-02 Takuhiro Kondou Motor and damper using the same
CA2658963A1 (en) * 2009-03-23 2010-09-23 Richard Harrington D.c. power generating automotive shock absorber
RU179596U1 (en) * 2017-09-12 2018-05-17 Закрытое акционерное общество "Научно-технический центр "ПРИВОД-Н" (ЗАО "НТЦ "ПРИВОД-Н") HYBRID SHOCK ABSORBER WITH RECOVERABLE EFFECT

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060043804A1 (en) * 2004-08-25 2006-03-02 Takuhiro Kondou Motor and damper using the same
CA2658963A1 (en) * 2009-03-23 2010-09-23 Richard Harrington D.c. power generating automotive shock absorber
RU179596U1 (en) * 2017-09-12 2018-05-17 Закрытое акционерное общество "Научно-технический центр "ПРИВОД-Н" (ЗАО "НТЦ "ПРИВОД-Н") HYBRID SHOCK ABSORBER WITH RECOVERABLE EFFECT

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8573573B2 (en) Spring strut arrangement for wheel suspension of motor vehicles
CN110805348B (en) Self-resetting rotary inertia capacity damper
RU169464U1 (en) ELECTROMAGNETIC SHOCK ABSORBER WITH RECOVERABLE EFFECT
JP4584651B2 (en) Shock absorber
CN103249965B (en) Screw motion mechanisms and use the attenuating device of this mechanism
US20100207309A1 (en) Regenerative damping apparatus for vehicle
KR100622466B1 (en) Electromagnetic damper
RU2714331C1 (en) Electromagnetic shock absorber with recuperative effect
RU195309U1 (en) Shock absorber
WO2016150401A1 (en) Washing machine damping mechanism and washing machine
JP2011196507A (en) Shock absorber
JP4985026B2 (en) Shock absorber
CN112411785A (en) Tunable mass-inertial mass damper capable of adjusting electromagnetic damping
CN108194570B (en) Rigid-elastic conversion shock absorber
RU180006U1 (en) ELECTROMAGNETIC SHOCK ABSORBER WITH RECOVERABLE EFFECT
RU2142586C1 (en) Shock absorber
CN114151496A (en) Electromagnetic magneto-rheological inertia mass damper
JP2011122644A (en) Electromagnetic damper
RU179596U1 (en) HYBRID SHOCK ABSORBER WITH RECOVERABLE EFFECT
CN108757825B (en) Screw type damping device for vehicle
WO2013104437A1 (en) Device and method for controlling fictiuous forces in non-linear dynamic assemblies
CN115296476B (en) Motor with damping structure and use method
JP2003343648A (en) Electromagnetic buffer, and mounting structure of it on vehicle
RU195304U1 (en) Shock absorber
JP2012047251A (en) Device for damping external force