[發明專利]電流變緩沖器

有效

• 申請號: 201410003863.4
• 申請日: 2014-01-04
• 公開（公告）號: CN103836107B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發明（設計）人: 張少華;林程;王文偉
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: F16F9/32
• 分類號: F16F9/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明為一種新型阻尼連續可調緩沖器，用于各種交通運輸裝備及工程機械中，實現對其所受的各種沖擊載荷的半主動控制。

背景技術

各式緩沖器在交通運輸裝備，如車輛、飛機、艦船上有著廣泛應用，可以通過延長沖擊載荷的作用時間，吸收并轉換沖擊載荷的能量，達到減緩對裝備的剛性碰撞的目的。

目前常見的緩沖器一般為橡膠緩沖器、金屬彈簧緩沖器、液壓（氣壓）緩沖器以及它們的組合形式的緩沖器。橡膠緩沖器結構簡單、制造成本較低，具有良好的彈性和足夠的強度，在許多工業設備及日常生活中有著廣泛的應用。但橡膠緩沖器彈性變形有限，吸收動能有限，最適合在沖擊載荷速度低的設備中應用。金屬彈簧緩沖器結構簡單、性能穩定、承載能力高、吸收能量大，適合用于具有高速沖擊載荷的設備中。但由于金屬彈簧本身阻尼小，使用過程中，彈性勢能具有強烈的回彈力，因此必須和具有較大阻尼的裝置配合使用。液壓緩沖器通過裝置中的小孔或縫隙的節流阻尼作用將沖擊載荷的動能轉化為熱能，從而實現緩合沖擊的效果。液壓緩沖器具有緩沖能量大、阻尼力均衡穩定等特點，適合具有高速沖擊載荷的工作環境。

上述緩沖器的一個共同特點就是不能夠根據沖擊載荷的變化對其緩沖效果進行適當的調整，或調整的范圍非常有限，因為這些緩沖器一旦做成之后，其剛度和阻尼特性即固定不變。隨著現代交通運輸裝備向高速化、多功能化及智能化方向的發展，對緩沖裝置的性能要求也在不斷提高，主動式（即阻尼和剛度均可控）緩沖器日益受到行業技術人員的關注。電流變或磁流變技術的出現，給主動式緩沖器的研究提供了一條新思路。

電流變液體(Electrorheological?Fluids,ERF)和磁流變液體（Magnetorheological?Fluids,MRF）是兩種新型智能流體，其流變學特性分別受電場和磁場的控制，隨外加電場和磁場的變化展現出快速、可逆的變化。具體表現在其表觀粘度隨外場強度的增加而有非常大的提高，外場強度達到一定值時，出現相變，即由可流動的液體變為不可流動的類固體。這樣一種特性，應用在阻尼器、離合器、制動器等裝置上，可以很方便地對這些裝置的性能進行主動式和智能化的控制。

本發明就是根據電流變液體的上述特性而提出的。

發明內容

本發明為電流變緩沖器，主要包括：前、后端蓋、活塞桿、活塞、單向閥、內筒、中筒、外筒、前、后絕緣套、金屬彈簧。本發明用外筒和中筒構成的環狀空間作為儲油腔，以補充由于活塞進出緩沖器而引起的工作腔容積的變化。利用內筒和中筒構成的環狀空間作為阻力連續可調的電流變液體通道，實現對緩沖器阻尼力大小的連續調節。緩沖器受到沖擊載荷作用時，緩沖器活塞向左移動，壓縮金屬彈簧，使沖擊載荷的動能轉變為彈性勢能。在此階段，無桿腔容積減小，油壓升高，緩沖器中的電流變液體從圖1中內筒和中筒構成的通道及活塞上的單向閥口由無桿腔流入有桿腔，由于縫隙節流的作用，一部分動能轉變為熱能；另有一部分電流變液體進入儲油腔。由內筒和中筒建立的直流高壓電場的變化，決定了沖擊階段緩沖器阻尼力的變化。在復原行程階段，緩沖器活塞向右移動，有桿腔容積減小，導致其內部壓力升高，緩沖器中的電流變液體從圖1中內筒和中筒構成的通道中由有桿腔流無桿腔，同樣由于縫隙節流的作用，使部分動能轉變為熱能；同時，部分電流變液體由儲油腔經中筒和內筒左端的小孔進入無桿腔，補充活塞桿的進出造成的無桿腔和有桿腔的容積差，保證下一個工作循環時無桿腔液體保持充滿狀態。同樣，可通過電場強度的變化，達到控制緩沖器復原行程階段阻尼力大小的目的。為了防止金屬彈簧的彈性勢能在釋放時產生強烈的回彈力而形成二次沖擊，因此本發明在緩沖器復原階段，活塞上的單向閥關閉，有桿腔中的電流變液體只能由內筒和中筒形成的電場中流回無桿腔，達到復原階段的阻尼力大于壓縮階段的阻尼力的目的。

附圖說明

圖1為電流變緩沖器結構示意圖，圖中主要結構后端蓋1、后絕緣套2、內筒3、金屬彈簧4、中筒5、外筒6、活塞7、單向閥彈子8、單向閥金屬彈簧9、活塞桿10、前絕緣套11、前端蓋12、星型密封圈13和碰撞頭橡膠套14；

圖2為緩沖器的前絕緣套示意圖，安裝時，開斜回油孔部分位于緩沖器下方；

圖3為緩沖器的后絕緣套示意圖；

圖4為緩沖器的中筒結構示意圖，使用過程中緩沖器水平放置時，流液孔開在后端下半周，垂直放置時，在下端沿圓周均勻開設；

圖5為緩沖器的內筒結構示意圖；

圖6為活塞總成結構示意圖。

具體實施方式