[发明专利]齿轮齿条式半主动馈能悬架作动器及其能量回收控制方法

说明书

本发明公开了一种齿轮齿条式半主动馈能悬架作动器，包括作动器本体、能量回收电路和能量回收控制电路，作动器本体包括作动器壳体、无刷直流电机、齿轮齿条单元、双向变单向齿轮箱和减振弹簧单元；本发明还公开了一种齿轮齿条式半主动馈能悬架作动器的能量回收控制方法。本发明设通过设置双向变单向齿轮箱，能够将齿轮齿条的双向转动转变为直流无刷电机的单向转动，避免了直流无刷电机反复正反转而导致大量惯量损失，增加了直流无刷电机的转速，从而增加了馈能效率；其能量回收电路及能量回收控制方法的设计，消除了传统馈能减振器的馈能“死区”，提高了能量回收效率，减少了电压剧烈变化对车载蓄电池的冲击，延长了车载蓄电池的的寿命。

技术领域

本发明属于悬架作动器技术领域，具体涉及一种齿轮齿条式半主动馈能悬架作动器及其能量回收控制方法。

背景技术

汽车行驶时，由于路面的不平度以及汽车的加减速、转向等操作会导致汽车簧载质量与非簧载质量之间产生相对位移，从而导致汽车产生振动。而悬架系统是汽车的重要组成部分，对车辆的操纵稳定性和平顺性有很大影响。国外环保机构对车辆的能量流动进行了大量研究，车辆怠速和整车减振器耗散的能量占整车总能量的17.2％，传统被动悬架中的减振器是以摩擦的形式将这部分机械能转变为热能耗散掉。同时，传统的被动悬架刚度和阻尼等参数是固定不变的，所以，只能保证汽车在一种特定的道路状态和行驶速度下达到最佳性能，汽车行驶平顺性和舒适性就会受到影响。齿轮齿条式悬架作动器可以将直线运动转变为旋转运动，从而进行振动能量的回收，摩擦损失很小，工作可靠。普通的齿轮齿条式悬架作动器会使发电机不停正反转，不仅会造成大量的惯性损失，使馈能效率降低，而且会缩短发电机的使用寿命，使系统的可靠性变差。例如，申请号为201310014394.1的中国发明专利公开了一种车辆悬架振动能量转换装置，用齿轮齿条式作动器进行能量回收，但没有对其进行结构集成，安装时占据很大空间，同时由于电机正反转而导致大量惯量损失；又例如，申请号为201310121651.1的中国发明专利公开了一种车用减震器及利用该车用减震器发电的装置，将悬架系统集成，但对馈能时产生的“死区”问题没有解决，使悬架在“死区”的能量无法回收，同时此时使悬架的减振性能变差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种齿轮齿条式半主动馈能悬架作动器，其设计新颖合理，实现方便，通过设置双向变单向齿轮箱，能够将齿轮齿条的双向转动转变为直流无刷电机的单向转动，避免了直流无刷电机反复正反转而导致大量惯量损失，增加了直流无刷电机的转速，从而增加了馈能效率，同时延长了直流无刷电机的使用寿命；其能量回收电路的设计，消除了传统馈能减振器的馈能“死区”，提高了能量回收效率，减少了电压剧烈变化对车载蓄电池的冲击，延长了车载蓄电池的的寿命。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种齿轮齿条式半主动馈能悬架作动器，包括作动器本体、能量回收电路和能量回收控制电路，所述作动器本体包括作动器壳体、无刷直流电机、齿轮齿条单元、双向变单向齿轮箱和减振弹簧单元；

所述作动器壳体包括从上到下依次设置的作动器上吊耳、作动器上壳体、作动器下壳体和作动器下吊耳，所述作动器上壳体固定连接在动器下壳体顶部，所述作动器下吊耳固定连接在作动器下壳体的底部，所述作动器下壳体和作动器上壳体围成的空间内设置有导向滑块，所述导向滑块的上半部分与作动器上壳体固定连接，所述导向滑块的下半部分与作动器下壳体固定连接；

所述齿轮齿条单元包括齿轮和与齿轮相啮合的齿条，所述齿轮固定连接在齿轮轴上；所述齿条插入导向滑块内；