一种振动器及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种减振器，包括能量收集装置、变阻尼装置、传动齿轮及惯性装置，所述能量收集装置与悬挂系统连接，用于将所述悬挂系统振动的直线往复运动转换为所述能量收集装置的旋转运动，所述变阻尼装置与所述能量收集装置连接，所述变阻尼装置包括两个阻尼器，所述能量收集装置驱动所述阻尼器旋转，形成阻尼效果，所述传动齿轮与所述阻尼器一一对应固定，所述惯性装置的两侧分别与两个所述传动齿轮啮合，由所述传动齿轮驱动旋转，存储能量。本发明专利技术还提供一种减振器的控制方法。本发明专利技术可以提高低频条件下的减振效率，并且可以实现最理想力追踪的实时控制。力追踪的实时控制。力追踪的实时控制。

【技术实现步骤摘要】
一种振动器及其控制方法


[0001]本专利技术涉及振动器领域，具体涉及一种振动器及其控制方法。

技术介绍

[0002]减振器，是为加速车架与车身振动的衰减，以改善汽车的行驶平顺性的器具，在大多数汽车的悬架系统内部装有减振器。
[0003]相关技术中，减振器的主要结构是由一个发电机和机械运动整流器构成：使用齿轮齿条结构实现往复运动到旋转运动的转换，将运动通过一对锥齿轮传递给电机，其中最关键的部位是两个单向滚珠离合器，他们仅传递在一个方向上的运动，并且在两个不同路径上驱动运动，保证了电机轴和锥齿轮一直保持在同一个方向上。但是该被动的机械运动整流器运动只能实现整个周期内力与运动的方向的转换，不能实现有效的控制功能，在对于理想力追踪的效果方面并不明显。因此，实有必要提供一种振动器及其控制方法以解决上述问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是在于提供一种振动器及其控制方法，可以提高低频条件下的减振效率，并且可以实现最理想力追踪的实时控制。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
[0006]一种减振器，包括能量收集装置、变阻尼装置、传动齿轮及惯性装置，所述能量收集装置与悬挂系统连接，用于将所述悬挂系统振动的直线往复运动转换为所述能量收集装置的旋转运动，所述变阻尼装置与所述能量收集装置连接，所述变阻尼装置包括两个阻尼器，所述能量收集装置驱动所述阻尼器旋转，形成阻尼效果，所述传动齿轮与所述阻尼器一一对应固定，所述惯性装置的两侧分别与两个所述传动齿轮啮合，由所述传动齿轮驱动旋转，存储能量。
[0007]优选的，所述减振器还包括具有收容空间的支撑装置，所述变阻尼装置收容于所述收容空间内，所述变阻尼装置还安装板、连轴件及大轴承座，所述阻尼器通过所述安装板与所述支撑装置固定，所述传动齿轮套设于所述阻尼器内的旋转轴上与其固定，所述阻尼器驱动所述传动齿轮旋转，所述连轴件与所述阻尼器的旋转轴末端固定，所述连轴件安装于所述大轴承座上，所述大轴承座与所述支撑装置固定。
[0008]优选的，所述阻尼器为永磁同步电动机。
[0009]优选的，所述能量收集装置内转轴为丝杆，两个所述能量收集装置内转轴的旋向不同，所述能量收集装置还包括输入套筒、丝杆螺母、小轴承座及联轴器，所述丝杆螺母固定于所述输入套筒一端，所述丝杆与所述丝杆螺母配套形成滚珠丝杆副，所述丝杆的一端穿过所述丝杆螺母悬置于所述输入套筒内，另一端与所述连轴件通过所述联轴器连接；所述大轴承座和所述小轴承座设置于所述联轴器的相对两端，所述丝杆安装于所述小轴承座上。
[0010]优选的，所述丝杆螺母和所述小轴承之间夹设有弹簧，作为所述减振器的主弹簧。
[0011]优选的，所述惯性装置包括飞轮轴及沿所述飞轮轴的轴线方向依次设置的飞轮齿轮、定位套筒、飞轮轴承座、飞轮轴承座螺栓及飞轮，所述飞轮齿轮与所述飞轮轴固定，所述飞轮齿轮的两侧分别与两个所述传动齿轮啮合，所述飞轮轴承座与所述支撑装置固定，所述定位套筒夹设于所述飞轮齿轮和所述飞轮轴承座之间，所述飞轮轴承座螺栓与所述飞轮轴螺纹连接，所述飞轮与所述飞轮轴固定。
[0012]本专利技术还提供一种减振器的控制方法，两个所述阻尼器分别为第一阻尼器C1和第二阻尼器C2，所述传动齿轮包括与所述第一阻尼器C1对应固定于的第一传动齿轮及与所述第二阻尼器C2对应固定的第二传动齿轮，所述控制方法包括如下步骤：
[0013]S1：通过传感器获取悬架系统所处的系统状态，主动控制器通过所述悬架系统所处的状态计算设备需要的最理想力，并根据最理想力计算得到所述变阻尼装置的最理想扭矩输出T
des
：式中F
des
为最理想力，R为滚珠丝杆副的传动比；
[0014]S2：设定判别因子n1、n2及n3，其中：
[0015]n1＝(T
1lim
‑
T
min
)(T
2lim
‑
T
min
)
[0016]n2＝(T
1lim
‑
T
min
)(T
des
‑
T
min
)
[0017][0018]其中：
[0019][0020]式中，T
1min
表示第一阻尼器的最小输出扭矩，C
1min
表示第一阻尼器C1的最小阻尼，表示滚珠丝杆副中丝杆转速的一次微分值；表示第一传动齿轮转速的一次微分值；
[0021][0022]式中，T
2min
表示第二阻尼器的最小输出扭矩，C
2min
表示第二阻尼器C2的最小阻尼，表示第二传动齿轮转速的一次微分值；
[0023][0024]式中，T
min
表示第一阻尼器C1和第二阻尼器C2的阻尼均取得最小值时，变阻尼装置总的输出扭矩；
[0025][0026]式中，T
1lim
表示第一阻尼器C1的阻尼取得最大值，第二阻尼器C2的阻尼取得最小值时，变阻尼装置总的输出扭矩；C
1max
表示第一阻尼器C1的最大阻尼；
[0027][0028]式中，T
2lim
表示第一阻尼器C1的阻尼取得最小值，第二阻尼器C2的阻尼取得最大值时，变阻尼装置总的输出扭矩；C
2max
表示第二阻尼器C2的最大阻尼；
[0029]S3：判断n1的取值是否小于0，若是，执行步骤S31，若否，执行步骤S32；
[0030]S31：判断n2的取值是否大于0，若是，则优先控制第一阻尼器C1，若否，则优先控制第二阻尼器C2；
[0031]S32：判断n2的取值是否小于0，若是，则执行步骤S33，若否，则控制第一阻尼器C1和第二阻尼器C2的阻尼均为最小值，此时，变阻尼装置总的输出扭矩取得极限值T
min
；
[0032]S33：判断n3的取值是否大于0，若是，则优先控制第一阻尼器C1，若否，则优先控制第二阻尼器C2；
[0033]S4：当优先控制第一阻尼器C1时，第一阻尼器C1分配的扭矩为：
[0034]T
1des
＝T
des
‑
T
2min
[0035]第二阻尼器C2分配的扭矩为：
[0036]T
2des
＝T
des
‑
T
1des
[0037][0038][0039]式中，C
1des
表示第一阻尼器C1的理想阻尼值，C
2des
表示第二阻尼器C2的理想阻尼值，阻尼器阻尼的理论范围为[C
min
，C
max
]，若C
1des
＞C
max
，则控制第一阻尼器C1的阻尼C1＝C
max...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种减振器，其特征在于，包括能量收集装置、变阻尼装置、传动齿轮及惯性装置，所述能量收集装置与悬挂系统连接，用于将所述悬挂系统振动的直线往复运动转换为所述能量收集装置的旋转运动，所述变阻尼装置与所述能量收集装置连接，所述变阻尼装置包括两个阻尼器，所述能量收集装置驱动所述阻尼器旋转，形成阻尼效果，所述传动齿轮与所述阻尼器一一对应固定，所述惯性装置的两侧分别与两个所述传动齿轮啮合，由所述传动齿轮驱动旋转，存储能量。2.根据权利要求1所述的减振器，其特征在于，所述减振器还包括具有收容空间的支撑装置，所述变阻尼装置收容于所述收容空间内，所述变阻尼装置还安装板、连轴件及大轴承座，所述阻尼器通过所述安装板与所述支撑装置固定，所述传动齿轮套设于所述阻尼器内的旋转轴上与其固定，所述阻尼器驱动所述传动齿轮旋转，所述连轴件与所述阻尼器的旋转轴末端固定，所述连轴件安装于所述大轴承座上，所述大轴承座与所述支撑装置固定。3.根据权利要求2所述的减振器，其特征在于，所述阻尼器为永磁同步电动机。4.根据权利要求2所述的减振器，其特征在于，所述能量收集装置内转轴为丝杆，两个所述能量收集装置内转轴的旋向不同，所述能量收集装置还包括输入套筒、丝杆螺母、小轴承座及联轴器，所述丝杆螺母固定于所述输入套筒一端，所述丝杆与所述丝杆螺母配套形成滚珠丝杆副，所述丝杆的一端穿过所述丝杆螺母悬置于所述输入套筒内，另一端与所述连轴件通过所述联轴器连接；所述大轴承座和所述小轴承座设置于所述联轴器的相对两端，所述丝杆安装于所述小轴承座上。5.根据权利要求4所述的减振器，其特征在于，所述丝杆螺母和所述小轴承之间夹设有弹簧，作为所述减振器的主弹簧。6.根据权利要求2所述的减振器，其特征在于，所述惯性装置包括飞轮轴及沿所述飞轮轴的轴线方向依次设置的飞轮齿轮、定位套筒、飞轮轴承座、飞轮轴承座螺栓及飞轮，所述飞轮齿轮与所述飞轮轴固定，所述飞轮齿轮的两侧分别与两个所述传动齿轮啮合，所述飞轮轴承座与所述支撑装置固定，所述定位套筒夹设于所述飞轮齿轮和所述飞轮轴承座之间，所述飞轮轴承座螺栓与所述飞轮轴螺纹连接，所述飞轮与所述飞轮轴固定。7.一种如权利要求4所述的减振器的控制方法，其特征在于，两个所述阻尼器分别为第一阻尼器C1和第二阻尼器C2，所述传动齿轮包括与所述第一阻尼器C1对应固定于的第一传动齿轮及与所述第二阻尼器C2对应固定的第二传动齿轮，所述控制方法包括如下步骤：S1：通过传感器获取悬架系统所处的系统状态，主动控制器通过所述悬架系统所处的状态计算设备需要的最理想力，并根据最理想力计算得到所述变阻尼装置的最理想扭矩输出T
des
：式中F
des
为最理想力，R为滚珠丝杆副的传动比；S2：设定判别因子n1、n2及n3，其中：n1＝(T
1lim
‑
T
min
)(T
2lim
‑
T
min
)n2＝(T
1lim
‑
T
min
)(T
des
‑
T
min
)其中：
式中，T
1min
表示第一阻尼器的最小输出扭矩，C
1min
表示第一阻尼器C1的最小阻尼，表示滚珠丝杆副中丝杆转速的一次微分值；表示第一传动齿轮转速的一次微分值；式中，T
2min
表示第二阻尼器的最小输出扭矩，C
2min
...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁东红，栾光瑞，刘贵杰，杜海平，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：