具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

本发明的核心思想是：首先利用滚珠丝杠装置将悬架振动时的直线运动转化为飞轮的旋转运动；再通过高功率转化装置提高馈能效率；最后使用发电装置和蓄电装置对能量进行储存。

本发明提出的一种越野车用高功率悬架惯性馈能装置，主要包括上吊耳1、上壳体2、丝杠3、丝杠螺母4、丝杠螺母安装螺栓5、飞轮6、联轴器7、弯轴8、圆盘I 9、连接件10、圆盘Ⅱ11、输出轴12、发电装置和蓄电装置集成箱13、下壳体14、下吊耳15、圆盘Ⅰ中心孔16、圆盘Ⅰ侧孔17、圆盘Ⅱ侧孔18、球轴承19、连接件底部通孔20。

其中，如图1所示，整套装置均竖直布置，上吊耳1焊接在上壳体2正上方，与隔振系统上端点相铰接。上壳体2轴线竖直布置，将滚珠丝杠装置封装其中。丝杠3与丝杠螺母4相啮合。丝杠螺母4经由丝杠螺母安装螺栓5固定在上壳体2的下端。丝杠3穿过飞轮6中心孔与弯轴8通过联轴器7连接。因此，丝杠3、飞轮6、联轴器7、弯轴8同步旋转。联轴器7与下壳体14上方的凸台孔过渡配合，保证相对运动的同时，可有效防尘，延长装置使用寿命。弯轴8竖直布置，下端插入圆盘Ⅰ9中心孔16中，与其过盈配合，同步旋转。圆盘I9轴线竖直安装。3个连接件10轴线竖直安装，上端分别与圆盘Ⅰ9侧孔17过盈配合。圆盘Ⅱ11轴线竖直安装，且焊接在下壳体14内部，同步运动。3个输出轴12轴线竖直安装，上端分别与连接件10底部通孔20过盈配合，中部与轴承19过盈配合，下端分别与发电装置和蓄电装置集成箱13中的发电机轴相连。3个发电装置和蓄电装置集成箱13焊接在下壳体14内部下底面。下壳体14轴线竖直安装，将馈能装置、发电装置及蓄电装置封装其中。下吊耳15焊接在下壳体14的正下方，与隔振系统下端点相铰接。

在发电装置和蓄电装置集成箱13中，发电装置为旋转电机，其旋转部件为转子，固定部件为定子。

如图2所示，圆盘Ⅰ9上有一个中心孔16，三个侧孔17。

如图3所示，圆盘Ⅱ11上有3个侧孔18，每个侧孔中安装有球轴承19。球轴承19外端与侧孔18过盈配合。

如图4所示，3个连接件10上端设计为阶梯轴，可方便安装时定位，下端有通孔20。

如图5所示，输出轴12设计为阶梯轴，可方便安装时定位及限定。最上端轴插入连接件底部通孔20中，与其过盈配合；第二段轴与球轴承19过盈配合；第三段轴用于定位及限定；最底端与发电装置和蓄电装置集成箱13中的发电机轴连接。

本发明提出的一种越野车用高功率悬架惯性馈能装置工作过程为：汽车行驶过程中，遇到不平路面的激励，引起悬架的上下振动。上吊耳1与隔振系统上端点相铰接，下吊耳15与隔振系统下端点相铰接。悬架运动引起上吊耳1和下吊耳15之间产生相对压缩或拉伸运动，从而带动丝杠螺母4的上下运动进而带动丝杠3和飞轮6的旋转运动。由于丝杠3穿过飞轮6中心孔与弯轴8通过联轴器7连接，从而丝杠3运动带动弯轴8运动，进而带动馈能装置运动。弯轴8绕主轴线进行旋转运动(规定丝杠3轴线为装置主轴线)。由于弯轴8下端与圆盘Ⅰ9通过圆盘中心孔16过盈配合，从而弯轴8运动带动圆盘Ⅰ9绕主轴线旋转。由于三个连接件10上端通过圆盘Ⅰ9三个侧孔17与圆盘Ⅰ9过盈配合，从而圆盘Ⅰ9运动带动三个连接件10分别绕各自下端所连输出轴12的轴线旋转。圆盘Ⅱ11与下壳体14固定连接，不产生旋转运动，上面开有三个侧孔18，侧孔18中分别安装有轴承19。三个输出轴12与对应连接件10过盈配合，并与圆盘Ⅱ11上的对应轴承19过渡配合。因此，三个连接件10旋转运动带动三个输出轴12分别绕各自轴线进行旋转运动。由于三个输出轴12分别与发电装置和蓄电装置集成箱13对应的发电机轴相连，从而带动三个发电机发电，进而通过蓄电装置将电能储存，应用于汽车部分元器件的供电等。

通过对滚珠丝杠装置和惯性馈能装置的工作原理分析可知：

设参数P为滚珠丝杠3的导程，当滚珠丝杠3由于上下位移产生速度v时，其旋转角速度为ω，J代表直线运动转换为旋转运动时本装置总的转动惯量，即丝杠3、飞轮6、联轴器7、弯轴8、圆盘Ⅰ9、连接件10、圆盘Ⅱ11、输出轴12、球轴承19的转动惯量总和，T为丝杠3上的驱动力矩，F为本装置上吊耳1、下吊耳15间作用力。

由滚珠丝杠式惯容器的理想线性动力学方程：

由式(1)、(2)、(3)可得F的表达式为：

其中，b为本装置的惯容系数，a为本装置两端间的相对加速度。由式(4)可得本装置的惯容系数b的表达式为：

由式(1)可知，当丝杠3由于上下位移产生速度v时其旋转角速度ω，由惯性馈能装置工作原理可知，3个输出轴12的转动角速度均为ω。

设三个旋转电机的电动势系数均为K_e，则当3个输出轴12与旋转电机连接并以角速度ω转动时，每个旋转电机产生的感应电动势V_e可表示为：

V_e＝K_eω (6)

假设旋转电机的外电路形成闭合回路，则电路端电压U_e可表示为：

U_e＝V_e＝K_eω (7)

设R_e为每个旋转电机的等效内阻，R为电路外接电阻，旋转电机内部电路与外电路形成闭合回路。I_e为电路中电流，则此馈能装置总的输出功率P_e可表示为：

此处假设一种基本情况，设丝杠3的导程P＝5mm，其由于上下位移产生速度v＝2m/s，标准旋转电机的电动势系数K_e＝0.25Vs/rad，假设R_e＝R，由标准旋转电机的等效内阻R_e，由式(1)、(6)、(7)、(8)可得到本装置总的输出功率大小P_e，并与一般同类馈能装置的总输出功率P_e'作比较，见表1。

表1本装置与一般同类馈能装置的总输出功率比较

由上述表格可知，本装置理论输出功率是一般馈能装置的3倍，可实现高功率馈能。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。