汽車懸架系統壓電阻尼裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種汽車懸架系統，尤其是汽車懸架系統壓電阻尼裝置。
【背景技術】
[0002]懸架系統是汽車的重要組成部分，其作用是保證車輛行駛平順性和操縱穩定性，緩和路面傳遞給車架(或車身)的沖擊載荷，并衰減由此引起的振動。
[0003]目前，汽車普遍采用的是由彈性元件和阻尼元件組成的傳統懸架系統，這種懸架系統是針對特定路面狀況和汽車運行狀況設計的，其實質是借助彈性和阻尼元件消耗和緩和車輛行駛時有路面產生的振動，而系統動態特性固定不變，只能保證在設計條件下的減振效果。在車輛實際運行中，車輛因環境和車速的不同，所受的動力荷載變化很大，振動的頻率也隨之發生很大變化。
[0004]現有技術中，一些阻尼器能夠通過改變自身參數，以適應不同動載荷條件下的減振要求，如美國專利 US6311810 和 US6260675 公開的 aMAGNETORHEOLOGICAL FLUIDDAMPER” (磁流變液阻尼器)，但它們采用的磁場均為勵磁線圈，并且為單向施加電流，需要外接的電源與復雜的控制系統。
[0005]為回收利用懸架系統產生的機械能，中國專利申請CN201010109914.3公開了一種“汽車發電減振器”，能夠利用車輛振動產生的液壓油流動帶動液壓馬達和發電機進行發電，又如，中國專利申請CN200910063679.8公開的“一種利用車輛行駛時的振動能進行發電的裝置”，利用安裝在車輛減震彈簧伸縮端的發電裝置發電，但是上述方案均需要安裝較復雜的發電裝置，并且能量轉化率較低。
【實用新型內容】
[0006]為解決以上技術問題，本實用新型提供一種汽車懸架系統壓電阻尼裝置，能夠在不調節自身參數的情況下，保持較寬的吸收振動工作帶寬，從而適應汽車在不同路況、車速條件下動荷載發生較大變化的情況；同時，還可以將吸收的振動能量轉化成電能加以存儲。
[0007]其技術方案如下:
[0008]一種汽車懸架系統壓電阻尼裝置，包括缸體和活塞桿，所述活塞桿能夠在缸體內往復運動，其下端穿出該缸體底部，所述活塞桿上端設置有阻尼機構，該阻尼機構包括壓電板和設置在該壓電板上方的彈簧振子。
[0009]所述壓電板由至少三塊環形壓電單元嵌套而成，該壓電單元由壓電材料制成，其中任一壓電單元的共振頻率與其余壓電單元的共振頻率均具有差異，所述壓電板上下兩端分別設有上蓋板和下蓋板；
[0010]所述彈簧振子包括安裝在上蓋板上的彈簧組和連接在該彈簧組上端的振動塊，所述彈簧組沿上蓋板周向均勻分布，并與壓電單元相對應，各彈簧組共振頻率與對應的壓電單元相同；
[0011]缸體連接有橋式整流電路，該橋式整流電路接入汽車電源管理系統中。
[0012]采用以上結構，由多組振動頻率各不相同的彈簧組吸收振動，能夠在不改變自身參數的情況下，保持較寬的吸收振動工作帶寬，從而適應了汽車在不同路況、車速下動荷載發生較大變化的情況，在不設置控制裝置與外接電源的情況下，能夠在更廣的使用條件下，維持汽車行駛的安全性和平順性。
[0013]壓電板與彈簧振子構成力電耦合系統，能夠將吸收的振動能量轉化成電能加以存儲，由于壓電單元的共振頻率具有差異，采用多個壓電單元能夠覆蓋多個外界激勵導致的振動頻率，使力電耦合系統最大限度接近共振狀態，從而獲得極高的能量轉化率。
[0014]作為對本實用新型的進一步改進，所述橋式整流電路中設有電磁開關閥，方便控制充電電路通斷，實現壓電阻尼系統的閉鎖功能。
[0015]為方便將該裝置安裝待車輛的車架與車橋(或車軸)之間，所述缸體上端設有上安裝支耳，活塞桿下端設有下安裝支耳。
[0016]有益效果:
[0017]本實用新型的汽車懸架系統壓電阻尼裝置，其結構新穎，具有較寬的吸收振動工作帶寬，適應了汽車在不同路況、車速下動荷載發生較大變化的情況，同時，還可以將吸收的振動能量轉化成電能加以存儲，能量轉化率高。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0019]圖2為本實用新型中壓電板的分解結構示意圖；
[0020]圖3為本實用新型中彈簧組與上蓋板安裝的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合實施例和附圖對本實用新型作進一步說明。
[0022]如圖1所示的一種汽車懸架系統壓電阻尼裝置，包括缸體4和活塞桿10，缸體4上端封閉，所述活塞桿10上端位于缸體4內，并能夠在該缸體4內往復運動，活塞桿10下端穿出該缸體4底部，在其端部設置有下安裝支耳10，缸體4上端設有上安裝支耳3。
[0023]活塞桿10上端設置有阻尼機構，該阻尼機構位于缸體4內，包括壓電板8和設置在該壓電板8上方的彈簧振子。
[0024]結合圖2可以看出，所述壓電板8由多塊環形壓電單元8a沿水平方向疊加嵌套而成，為便于描述，本實施例以三塊壓電單元8a為例，分別是位于內層的第一壓電單元8al、位于外層的第二壓電單元8a2和第三壓電單元8a3，其中，第一壓電單元Sal的外徑等于第二壓電單元8a2內徑，第二壓電單元8a2的外徑等于第三壓電單元8a3的內徑。
[0025]該壓電單元8a由壓電材料制成，如壓電陶瓷、壓電晶體或有機壓電材料等，本實施例中，優選為壓電陶瓷，其中任一壓電單元8a的共振頻率與其余壓電單元8a的共振頻率均具有差異，即三個壓電單元8a的共振頻率各不相同，所述壓電板8上下兩端分別設有上蓋板7和下蓋板9，并通過鉚釘(圖中未示出)固定，上、下蓋板形狀與缸體4內腔截面形狀相應，均為圓形板狀結構。
[0026]所述彈簧振子包括安裝在上蓋板7上的彈簧組6和連接在該彈簧組6上端的振動塊5。
[0027]請參照圖3，彈簧組6連接在上蓋板7的上表面上，并與各壓電單元8a相對應，即組成彈簧組6的彈簧均位于對應壓電單元8a的正上方，本實用新型中組成彈簧組6的彈簧共為9根，其中，對應第一壓電單元8al中心位置設置一根彈簧，在對應第二壓電單元8a2和第三壓電單元8a3位置分別設置4根彈簧，并沿上蓋板7表面均勻分布，以保證該彈簧振子足夠穩定，各彈簧組6與對應壓電單元8a的共振頻率相同，并且自振周期存在差異。
[0028]壓電板8與彈簧振子構成力電耦合系統，能夠將吸收的振動能量轉化成電能，缸體4連接有橋式整流電路1，該橋式整流電路I接入汽車電源管理系統中，以便將交力電耦合系統產生的交流電轉化為直流電加以儲存，所述橋式整流電路I中設有電磁開關閥2，該電磁開關閥2由設置在方向盤附近的遠程開關控制。
[0029]通過上安裝支耳3和下安裝支耳11，將本實用新型安裝在汽車車架與車橋之間，當車輛在顛簸路面行駛時，由于各彈簧組6的振動頻率不同，因此，具有較寬的吸收振動工作帶寬，能夠適應不同路況、車速下的減震需求。
[0030]同時，振動傳遞至由壓電陶瓷與彈簧振子組成的力電耦合系統中，當活塞桿進行具有加速度的上下往復運動時，就會產生電流，傳出缸體4，通過電磁開關閥2控制，流入電源管理系統中進行存儲，由于壓電元件8a的共振頻率各不相同，且與對應彈簧組6的共振頻率相同，因此能夠響應多個外界激勵導致的振動頻率，容易使壓電板8產生共振，從而獲得較高的能量轉化率。
[0031]最后需要說明的是，上述描述僅僅為本實用新型的優選實施例，本領域的普通技術人員在本實用新型的啟示下，在不違背本實用新型宗旨及權利要求的前提下，可以做出多種類似的表示，這樣的變換均落入本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種汽車懸架系統壓電阻尼裝置，包括缸體(4)和活塞桿(10)，所述活塞桿(10)能夠在缸體⑷內往復運動，其下端穿出該缸體⑷底部，其特征在于:所述活塞桿(10)上端設置有阻尼機構，該阻尼機構包括壓電板(8)和設置在該壓電板(8)上方的彈簧振子； 所述壓電板(8)由至少三塊環形壓電單元(8a)嵌套而成，該壓電單元(8a)由壓電材料制成，其中任一壓電單元(8a)的共振頻率與其余壓電單元(8a)的共振頻率均具有差異，所述壓電板(8)上下兩端分別設有上蓋板(7)和下蓋板(9); 所述彈簧振子包括安裝在上蓋板(7)上的彈簧組(6)和連接在該彈簧組(6)上端的振動塊(5)，所述彈簧組(6)沿上蓋板(7)周向均勻分布，并與壓電單元(8a)相對應，各彈簧組(6)共振頻率與對應的壓電單元(8a)相同。
2.根據權利要求1所述的汽車懸架系統壓電阻尼裝置，其特征在于:所述缸體(4)上端設有上安裝支耳(3)，活塞桿(10)下端設有下安裝支耳(U)。
【專利摘要】本實用新型公開了一種汽車懸架系統壓電阻尼裝置，包括缸體和活塞桿，所述活塞桿能夠在缸體內往復運動，所述活塞桿上端設置有阻尼機構，該阻尼機構包括壓電板和設置在該壓電板上方的彈簧振子。所述壓電板由多塊具有差異的壓電單元嵌套而成，上下兩端分別設有上蓋板和下蓋板；彈簧振子包括彈簧組和振動塊，所述彈簧組與壓電單元相對應，各彈簧組共振頻率與對應的壓電單元相同；缸體連接有橋式整流電路，該橋式整流電路接入汽車電源管理系統中。本實用新型結構新穎，具有較寬的吸收振動工作帶寬，適應了汽車在不同路況、車速下動荷載發生較大變化的情況，同時，還可以將吸收的振動能量轉化成電能加以存儲，能量轉化率高。
【IPC分類】F16F15-03
【公開號】CN204572904
【申請號】CN201520142879
【發明人】彭祥軍, 謝鵬達, 陸震宇, 徐思文, 秦逢澤, 詹振飛
【申請人】重慶大學
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年3月13日