[发明专利]一种固有频率可调型馈能减振装置、车辆及方法

说明书

本公开提供一种固有频率可调型馈能减振装置、车辆及方法，涉及汽车节能减排领域，包括伸缩机构和馈能机构，馈能机构包括转盘和围绕转盘布置的压电悬臂梁，转盘圆周侧面设有磁体一，悬臂梁上设有对应磁铁一的磁铁二；伸缩机构包括油缸和丝杠螺母机构，丝杠与油缸活塞杆端部对接，螺母通过传动机构配合转盘；丝杠能够沿螺母轴向运动驱动螺母转动，以带动磁铁一绕转盘轴线转动，从而使磁铁二带动悬臂梁振动发电，利用丝杠螺母机构将直线运动转换为转动，利用磁体的非接触力作用驱动压电悬臂梁振动发电，并通过支撑机构调节压电悬臂梁的支撑垫，改变悬臂长度，从而调整压电悬臂梁的振动频率，使其与磁体的作用力频率相适应，保证其振动发电效率。

技术领域

本公开涉及汽车节能减排领域，特别涉及一种固有频率可调型馈能减振装置、车辆及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

传统车辆在城市道路与高速公路混合循环工况下，所消耗的能量中仅有18％～25％用于车辆行驶，即用于克服地面和空气阻力。除了发动机热损耗和制动能量损耗外，悬架系统在路面不平度和发动机等激励条件下产生随机振动，随机振动能量会被悬架减振器转化为热能形式消耗掉，也是一个重要的能量损失。悬架系统是车辆底盘的重要组成部分，起到连接车身与车轮的作用，能够缓和路面激励带给车身的冲击及衰减车身的振动，保证汽车的行驶平顺性和操纵稳定性，使车身在不平路面激励下能够有良好的运动特性。

利用减振器对悬架系统消耗的振动能量进行收集，是提高整车的能量利用率，整车经济性和续航里程的关键因素之一。

发明人发现，目前大多数馈能减振器的研究主要是电磁式、静电式和液电式馈能减振器，馈能功率小，能量损耗大，馈能效率低、结构尺寸比较大，不易满足实际的安装要求；由于车辆运行过程中的承载不同，其对减振器的压力大小不同导致伸缩器的上下移动速度不同，在传统利用压电式馈能的减振器中，由于减振器移动速度的变化导致其运行频率和振动压电结构的固有频率差异较大，使得发电效率低下，难以使压电馈能结构保持较高的运行效率。

发明内容

本公开的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种固有频率可调型馈能减振装置、车辆及方法，利用丝杠螺母机构将直线运动转换为转动，利用磁体的非接触力作用驱动压电悬臂梁振动发电，并通过支撑机构调节压电悬臂梁的支撑垫，改变悬臂长度，从而调整压电悬臂梁的振动频率，使其与磁体的作用力频率相适应，保证其振动发电效率。

本公开的第一目的是提供一种固有频率可调型馈能减振装置，采用以下技术方案：

包括伸缩机构和馈能机构，馈能机构包括转盘和围绕转盘布置的压电悬臂梁，转盘圆周侧面设有磁体一，悬臂梁上设有对应磁铁一的磁铁二；伸缩机构包括油缸和丝杠螺母机构，丝杠与油缸活塞杆端部对接，螺母通过传动机构配合转盘；丝杠能够沿螺母轴向运动驱动螺母转动，以带动磁铁一绕转盘轴线转动，从而使磁铁二带动悬臂梁振动发电。

进一步地，所述压电悬臂梁和转盘均布置在壳体内部，悬臂梁一端固定在壳体上，另一端为自由端，磁铁二固定在悬臂梁上对应磁铁一的位置。

进一步地，所述悬臂梁配合有支撑机构，支撑机构能够沿悬臂梁移动调节支撑位置，从而改变磁铁二驱动悬臂梁振动时的频率。

本公开的第二目的是提供一种车辆，车辆的减振机构位置安装有如上所述的固有频率可调型馈能减振装置。

本公开的第三目的是提供一种固有频率可调型馈能减振方法，利用如上所述的固有频率可调型馈能减振装置，包括以下步骤：

将伸缩机构的两端连接需要减振的外部设备上，沿伸缩机构轴向施加加载力；

油缸在轴向力作用下适应性缩短或伸长，对设备进行减振；

同时，丝杠相对于螺母产生轴向移动，从而驱动螺母转动，带动转盘、磁铁一绕转盘轴线转动；