一种筒型凸轮式往复惯容器装置

本发明涉及一种工程隔振技术领域，尤其涉及一种新型筒型凸轮式往复惯容器装置。

背景技术：

2002年，英国剑桥大学的smith教授提出“惯容器”(inerter)的概念，解决了质量元件单端点结构难题，将质量阻抗有效引入隔振系统，突破经典隔振理论“质量-刚度-阻尼”结构体系，形成了“惯容器-弹簧-阻尼器”新结构体系，完善了机电相似理论，实现了机械网络与电学网络的完全对应。自此，惯容器成为工程隔振领域关注的重点、热点。

悬架系统作为汽车减振系统的主要部分，决定了汽车乘坐舒适性、操纵稳定性和行驶安全性等主要性能，其发展经历了由参数固定、适应性低的传统被动悬架，到兼具灵活控制和可靠执行的半主动和主动悬架的转型升级。然而，无论是传统被动悬架，还是半主动悬架和主动悬架，均以“弹簧-阻尼器”二元件并联为通用结构，所具备的阻抗形式相较于经典隔振理论中质量、刚度和阻尼三种阻抗，明显缺少了质量阻抗；另一方面，由于传统质量元件是一个单端点元件，无法类似于两端点元件弹簧和阻尼器应用于悬架系统设计中。因此，将惯容器应用于悬架系统以提升车辆性能的需求日益迫切。

目前，应用惯容器的新型车辆动惯性悬架，成功实现了汽车悬架工作性能的提升，汽车的平顺性也得以有效的提高。而随着对现有惯容器研究的不断深入，惯容器存在的、需要改进的问题逐渐暴露出来。首要的便是现有的惯容器结构种类较少，并且研究的重点集中于滚珠丝杠式惯容器、流体式惯容器这两种装置，极大限制了惯容器的发展。

因此，惯容器结构种类的丰富仍是目前惯容器发展的最源头、最首要的问题。

技术实现要素：

惯容器的主要部件有传动机构、惯性机构和端点形式。目前已经出现的传动机构主要有：齿轮齿条式传动、滚珠丝杠副式传动、液压泵式传动、液压活塞式传动等；惯性机构主要有：飞轮的旋转惯性和质量块的平动惯性等。针对现有技术中传动机构与惯性机构分离的现状，本发明提供了一种筒型凸轮式往复惯容器装置，对传动机构和惯性机构进行融合创新设计，首先根据凸轮式传动方式，创新设计了一种筒型凸轮式传动方式，其次采用筒型凸轮作为惯性机构，有效将传动机构与惯性机构融合为一体，当筒型凸轮做旋转运动时，产生惯性，实现惯容特性。该发明装置将惯性机构与传动机构结合，简化了装置的结构，提出了一种新型筒型凸轮式往复惯容器装置。

为实现以上发明目的，本发明采用的技术手段是：一种筒型凸轮式往复惯容器装置，所述装置包括：左连接块(1)，限位轴承(2)，筒型凸轮(3)，圆柱滑块(4)，外筒(5)，花键衬套(6)；其中，左连接块(1)与筒型凸轮(3)分别与限位轴承(2)过盈配合；所述的筒型凸轮(3)圆柱面上具有闭环螺旋槽(3.4)，安装在外筒(5)的滑块孔中的圆柱滑块(4)在闭环螺旋槽闭环螺旋槽(3.4)中运动；所述的外筒(5)与花键衬套(6)配套连接，花键衬套(6)固定不动。

进一步地，所述筒型凸轮(3)由第一轴段(3.1)、第二轴段(3.2)、筒型凸轮本体(3.3)以及闭环螺旋槽(3.4)组成；其中，第一轴段(3.1)直径小于第二轴段(3.2)直径，第二轴段(3.2)直径小于筒型凸轮本体(3.3)直径；筒型凸轮(3)的第二轴段(3.2)与限位轴承(2)过盈配合，筒型凸轮本体(3.3)沿其外圆周面开设有闭环螺旋槽(3.4)。

进一步地，左连接块(1)与隔振系统的一端固定为一体，外筒(5)与隔振系统的另一端固定为一体。

进一步地，外筒(5)两侧开设有滑块孔，圆柱滑块(4)安装在外筒(5)两侧的滑块孔内。

进一步地，外筒(5)与花键衬套(6)通过花键的方式连接，外筒(5)中端花键轴与花键衬套(6)相配合。

进一步地，飞轮嵌套在第一轴段(3.1)上。

采用本发明的有益实施效果是：

1、本发明所述的一种筒型凸轮式往复惯容器装置，利用筒型凸轮达到往复直线运动到往复旋转运动转换的目的，实现惯容特性。与现有惯容器的结构不同，丰富惯容器的种类。

2、本发明所述的一种筒型凸轮式往复惯容器装置，利用筒型凸轮替代飞轮，简化了装置的结构，更加稳定。

3、本发明所述的一种筒型凸轮式往复惯容器装置，与活塞运动类似，筒型凸轮与外筒的装配与运动均在同一轴线上。此外，限位轴承和花键衬套起到导向及调心作用，保证惯容器装置不会发生偏心，出现严重的碰撞现象，有效延长了惯容器装置的使用寿命。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是一种筒型凸轮式往复惯容器装置结构示意图。

图2是筒型凸轮结构示意图。

图3是花键衬套结构示意图。

附图1、3标记说明：

1-左连接块，2-限位轴承，3-筒型凸轮，4-圆柱滑块，5-外筒，6-花键衬套。

附图2标记说明：

3.1-第一轴段，3.2-第二轴段，3.3-筒型凸轮本体，3.4-闭环螺旋槽。

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。

如图1所示，本发明涉及一种筒型凸轮式往复惯容器装置，包括：左连接块1，限位轴承2，筒型凸轮3，圆柱滑块4，外筒5，花键衬套6。

其中，左连接块1与隔振系统的一端固定为一体，固定方式根据实际情况而定，例如：螺栓连接、嵌套连接、焊接等。

其中，左连接块1与筒型凸轮3分别与限位轴承2过盈配合，从而限制连接块1与筒型凸轮3之间的相对轴向位移。由于限位轴承2的选取要求为限制双面轴向位移，主要承受轴向力以及少部分的径向力。因此考虑选用推力滚子轴承，用于承受轴向载荷为主的轴、径向联合载荷，但径向载荷不能超过轴向载荷的55％，这种轴承摩擦因素较低，转速较高，并具有调心性能。

其中，筒型凸轮3如图2所示，由第一轴段3.1、第二轴段3.2、筒型凸轮本体3.3以及闭环螺旋槽3.4组成。其中，第一轴段3.1直径小于第二轴段3.2直径，第二轴段3.2直径小于筒型凸轮本体3.3直径。筒型凸轮3的第二轴段3.2与限位轴承2过盈配合，当筒型凸轮3本身提供的惯质系数不够大时，可在第一轴段3.1另外嵌套飞轮，提高筒型凸轮3的转动惯量，从而提高装置的惯质系数。筒型凸轮本体3.3沿其外圆周面开设有闭环螺旋槽3.4，闭环螺旋槽3.4的结构由中心线的周期及幅度决定。

其中，圆柱滑块4安装在外筒5两侧的滑块孔内，沿筒型凸轮3的闭环螺旋槽运动。

其中，外筒5与隔振系统的另一端固定为一体，固定方式为螺纹连接，通过外筒5右端的螺纹轴与隔振系统另一端的螺纹孔相连接，实现固定。

其中，外筒5与花键衬套6通过花键的方式连接，外筒5中端花键轴与花键衬套6相配合，保证外筒5仅发生轴向直线运动，同时起到导向作用。

其中，花键衬套6固定不动，具体固定位置可根据实际情况而定。需要注意的是，其固定处不能和隔振系统相连，以防止当隔振系统产生相对运动时，花键衬套6与外筒5同时运动，这样可能导致外筒5错位，致使外筒5和筒型凸轮3不同轴，从而引发碰撞。固定方式同样根据实际情况决定，例如：螺栓连接、嵌套连接、焊接等。

本发明的工作原理如下：

当隔振系统发生相对直线运动时，两端分别带动筒型凸轮3和外筒5做相对直线运动。其中，筒型凸轮3与左连接块1分别通过与限位轴承2过盈配合而相连接，而左连接块1与隔振系统的一端固结为一体，因此，筒型凸轮3能够被隔振系统带动；外筒5通过右端螺纹轴直接与隔振系统的另一端相连接，与隔振系统的另一端共同运动。花键衬套6与外筒5中端花键轴相配合，保证外筒5仅做轴向直线运动，不做径向旋转运动。为避免筒型凸轮3与外筒5相对直线运动时产生运动干涉，在外筒5两侧设计滑块孔安装圆柱滑块4，圆柱滑块4在筒型凸轮3的闭环螺旋槽内运动，将筒型凸轮3与外筒5的往复直线运动转换为筒型凸轮3的往复旋转运动。筒型凸轮3作往复旋转运动产生旋转惯性，实现惯容特性，从而完成筒型凸轮式往复惯容器装置的设计。

根据以上说明，要求筒型凸轮3不能发生轴向位移，否则会影响圆柱滑块4沿着筒型凸轮3的闭环螺旋槽运动，接着影响筒型凸轮3旋转运动的转换，因此需要在左连接块1与筒型凸轮3之间安装限位轴承2，限制筒型凸轮3的轴向直线运动，只允许径向旋转运动。

本发明的核心思想是：根据传统凸轮式传动机构将凸轮往复旋转运动转换为凸轮杆往复直线运动的工作特点，创新设计出本发明装置的筒型凸轮式传动机构：筒型凸轮3以及外筒5，将外筒5的往复直线运动转换为筒型凸轮3的往复旋转运动，产生旋转惯性，实现惯容特性，完成一种筒型凸轮式往复惯容器装置的设计。

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。