[发明专利]一种叶轮式馈能减振器

说明书

技术领域

本发明涉及一种车辆技术领域的装置，具体是一种叶轮式馈能减振器。

背景技术

减振器是车辆重要的部件之一，用于衰减由路面不平所引起的冲击和振动。传统的减振器是通过不可逆的方式消耗振动能量，将其转化为热能并散失掉。研究表明，在常用的工况下，减振器所消耗的能量占发动机输出能量的4％～20％，而且随着车速的提高、路面不平度的增大，减振器的能耗会更大。虽然对于单个车辆来说，这个数目并不大，然而在全球车辆保有量持续攀升的今天，由减振器所消耗的能量的总数却是非常可观的。在能源十分紧张的今天，如此巨大的能量消耗是非常令人可惜的。这部分能量，若能被有效地回收再利用，则能够在一定程度上降低车辆的能耗。为此，近年来不少学者开始对馈能型减振器进行研究。然而馈能减振器的开发却并非易事，因为它不但要求能够回收振动能量，而且更重要的是还要满足车辆对减振性能的要求，如伸张行程阻尼力应大于压缩行程、耐用和结构紧凑等要求。目前，馈能减振器多为发电型的，即把振动能量最终转换为电能，这样更有利于储存和再利用。通过对已公开的资料进行总结，发电型馈能减振器可分为直接式和间接式两大类。直接式馈能减振器指直接利用往复直线运动来驱动能量转换装置进行馈能的减振器，如直线电机式(如专利CN200520021970.6、CN200520072480和BOSE公司的电磁式悬架系统)和压电式(如专利CN200410073241.5、CN200420086151.5、CN200410073301.3和US2010/0244457A1)。这种方式结构简单，安装方便，但馈能效率低，尤其是对低频大振幅能量的回收存在困难。为了提高馈能效率，间接式馈能减振器是一种可行的途径，这种方式首先将振动系统的往复直线运动转化为旋转运动并增速，再带动发电机发电。而这种方式又可分为机械传动式和流体传动式两种。机械传动式包括齿轮齿条式(如专利US4387781)、滚珠丝杠式(如专利CN200310109174.3、CN200510010554.0和CN200820058175.8)和曲柄连杆式(如专利US2006/0016629A1)，机械传动式虽然传动效率比较高，但在冲击条件下其寿命较低，且易造成发电机转子旋转方向频繁改变的问题，从而影响了馈能效率，并增加了后续电压电流处理电路的难度。虽然通过添加单向离合器和齿轮装置可以保证发电机转子单向运行，但这样明显增加了系统的复杂程度。流体传动式可分为容积式(如专利CN200420026360、CN200620093992、CN201020117853.0、US2007/0089924A1和US2009/0260935A1)和透平式，其中容积式流体传动是将传统的液力减振器改造为容积式泵或压缩机，利用振动产生的高压流体驱动液压马达或气动马达旋转，进而带动发电机发电，但该方案使得馈能系统不够紧凑，因此不便于应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为了克服上述现有技术的不足，本发明提出了透平式馈能方案，提供一种叶轮式馈能减振器，以达到使馈能减振器更接近于应用的目的。

本发明是以如下技术方案实现的：一种叶轮式馈能减振器，包括减振压力缸、能量转换装置及附属装置，其中减振压力缸包括容纳流体的缸体和容纳能量转换装置的空心活塞杆；能量转换装置包括通过上支架和下支架安装到空心活塞杆大端的叶轮装置、输出轴、联轴器、变速器、飞轮和发电机；附属装置包括安装于联轴器与变速器之间的密封圈、空心活塞杆大端与小端之间的过渡结构上的单向阀和流体处理装置。对于液体工作介质，流体处理装置包括液流管道和储液室，液流管道用于连通储液室与缸体；对于气体工作介质，流体处理装置为空气滤清器，安装于原液流管道与缸体顶部的连接处，以净化缸体内部的气体，同时取消液流管道和储液室。采用的叶轮装置为活动叶片式叶轮，各叶片的叶柄安装于叶轮轮毂内，叶柄轴线沿叶轮轮毂径向布置，同时在轮毂上设置叶片转角限位装置和复位弹簧，所述的叶片转角为叶片相对于其叶柄轴线的转角，所述的叶片转角限位装置是一个置于叶柄头部的“T型”结构，当叶片旋转到极限位置时，它可以抵住轮毂，实现限位。该叶轮装置可以将减振器的往复直线运动所激起的流体的往复流动转换为单向的旋转运动，保证了驱动发电机旋转的方向一致性，从而可以高效地带动发电机单向运行发电。

相对于现有的发电型馈能减振器，本发明的有益效果是：

一、轴向尺寸小，结构更紧凑，可以直接替换悬架系统的减振器。