CN104404896B - 智能磁流变减速带 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能磁流变减速带，包括减速带、弹簧、连接轴Ⅰ、连接轴Ⅱ、工作平板、从动摩擦片组、主动摩擦片组、环形磁铁、环形磁轭、线圈绕组、磁流变液和控制模块，在车道限速区域，垂直于车道长度方向开设至少一道方形长槽，方形长槽里放置一个充有磁流变液的矩形缸，矩形缸里放置一个开设有条形通孔和表面固定有主动摩擦片组的工作平板，工作平板的上、下表面还分别固定有连接轴Ⅰ、连接轴Ⅱ，连接轴Ⅰ的另一端与减速带连接，连接轴Ⅱ的另一端绕有线圈绕组地插入方形长槽底部圆形盲孔内的环形磁铁与环形磁轭中。本发明能根据车速自动调节减速带的刚度，对高速车辆起到减速作用，而让低速车辆可以舒适地通过，结构简单、经济性好。

Description

智能磁流变减速带

技术领域

本发明涉及一种道路上用的减速带，尤其是一种刚度可随车速大小自动调节、自供电的智能磁流变减速带。

背景技术

随着我国经济的发展、科技的进步，道路交通运输事业也得到了的快速发展，但交通事故率也随之上升。其中，超速行驶是道路交通事故的第一杀手。交通安全已成为一种严重的社会问题，为了尽量预防交通事故的发生，交通部门或企事业单位在道路的公路道口、工矿企业、学校路口、住宅小区入口、停车场以及高速公路收费站等特定路段设置一排或几排减速带，提醒或强行降低过往车辆的行驶速度，在很大程度上度减少了各交通要道口的事故发生。

目前，减速带的形状一般为条状，也有点状的，材质主要是橡胶，也有是金属的，一般以黄色和黑色相间以引起视觉注意，使路面稍微拱起以达到车辆减速目的。现有的减速带对不同行驶速度经过的车辆均起到相同的减速效果，特别是当车辆速度低于规定车速时，车辆也会产生颠簸的现象，这样不仅会对乘客造成不适，同时对车辆本身也会造成负面影响。中国专利CN101818485B公布了一种对车辆无刚性冲击的减速带，该结构可以克服减速带和车辆之间的刚性冲击，但依然存在柔性冲击，不能完全消除低速时车辆的震动和颠簸感。中国专利CN103061287A公开了一种磁流变减速带，能够事先检测车速大小再改变减速带刚度，减小了低速车辆的震动，但需要提供速度传感器和外部电源设备，系统复杂、经济性差。

发明内容

为了解决现有技术的不足之处，本发明提出一种刚度可随车速大小自动调节、结构简单、自带发电装置的、智能化的磁流变减速带，能够对高速车辆起到减速作用，而让低速车辆可以舒适地通过，基本没有颠簸感，实现对驶过车辆车速的人性化控制。

本发明为解决上述技术问题的不足而采用的技术方案如下所述。

智能磁流变减速带，主要包括减速带、弹簧、连接轴Ⅰ、连接轴Ⅱ、工作平板、从动摩擦片组、主动摩擦片组、励磁线圈Ⅰ、励磁线圈Ⅱ、环形磁铁、环形磁轭、线圈绕组、磁流变液和控制模块，在车道限速区域，垂直于车道长度方向开设至少一道方形长槽，方形长槽里放置一个矩形缸；

矩形缸包括下底板、上盖板、左侧挡板和右侧挡板，下底板与左侧挡板和右侧挡板、上盖板与左侧挡板和右侧挡板都用连接螺栓连接，下底板和上盖板的中心分别开设有圆形通孔Ⅱ和圆形通孔Ⅰ；

连接轴Ⅰ的上端与减速带的下表面相连接，下端依次穿过上盖板中心的圆形通孔Ⅰ和上隔磁板中心的圆形通孔Ⅲ连接到可在矩形缸里保持水平状态上下移动的工作平板的上表面；

工作平板上间隔地开设有多个条形通孔，两两条形通孔之间的工作平板上下表面固定有主动摩擦片组，主动摩擦片组间插配合地设有从动摩擦片组，从动摩擦片组和主动摩擦片组的间隙充有磁流变液，从动摩擦片组固定在上隔磁板和下隔磁板上，上隔磁板和下隔磁板放置在左侧挡板和右侧挡板的阶梯上，阶梯上设置有密封圈Ⅲ和密封圈Ⅳ，同时，励磁线圈Ⅰ绕在由上隔磁板上表面位于连接轴Ⅰ左边的部分和下隔磁板下表面位于连接轴Ⅱ左边的部分所形成的方形外表面上，励磁线圈Ⅱ绕在由上隔磁板上表面位于连接轴Ⅰ右边的部分和下隔磁板下表面位于连接轴Ⅱ右边的部分所形成的方形外表面上，励磁线圈Ⅰ和励磁线圈Ⅱ用上盖板和下底板压住，上隔磁板中心的圆形通孔Ⅲ与连接轴Ⅰ的接触部分用密封圈Ⅰ密封；

在上盖板与减速带之间弹性压入弹簧，弹簧的两端分别与上盖板的上表面和减速带的下表面相接触，减速带的上表面用固定在车道路面的压块挡住；

下底板放在方形长槽底部，方形长槽底部开设有与下底板中心的圆形通孔Ⅱ同心的一个圆形盲孔，圆形盲孔里间隔地堆叠有环形磁铁和环形磁轭；

连接轴Ⅱ的上端与工作平板的下表面连接，下端间隔地绕有线圈绕组，连接轴Ⅱ连同线圈绕组依次穿过下隔磁板中心的圆形通孔Ⅳ和下底板中心的圆形通孔Ⅱ，再竖直地插入圆形盲孔里，并且下隔磁板中心的圆形通孔Ⅳ和连接轴Ⅱ的接触部分用密封圈Ⅱ密封；

连接轴Ⅱ连同线圈绕组可穿过圆形盲孔里的环形磁铁和环形磁轭竖直移动，如图4和图5所示，环形磁铁和环形磁轭的内表面与线圈绕组的外表面之间有0.5-1.5mm的间隙。

减速带向下运动的过程中，线圈绕组与环形磁铁和环形磁轭之间有相对运动，因此线圈绕组上会产生感应电流，将感应电流转换为直流电，经控制模块实时传送到励磁线圈Ⅰ和励磁线圈Ⅱ上，产生的电流越大，传送到励磁线圈Ⅰ和励磁线圈Ⅱ上的电流就越大，反之产生的电流越小，传送到励磁线圈Ⅰ和励磁线圈Ⅱ上的电流就越小。

当车辆接触减速带的速度越大时，减速带向下移动的瞬时速度就越大，连接轴Ⅱ上的线圈绕组做切割磁力线运动产生的瞬时电流就越大，传输给励磁线圈Ⅰ和励磁线圈Ⅱ的电流就越大，励磁线圈Ⅰ和励磁线圈Ⅱ周围将产生磁场，导致磁流变液的瞬时粘度增大，流动性变差，磁流变液由液体变为类固体，由于磁流变液粘度增大的原因，主动摩擦片组和从动摩擦片组之间相对运动的摩擦阻力增大，同时工作平板下端的磁流变液通过条形通孔向上流动的难度增大，使得工作平板基本保持固定位置不动，结合附图1所示，从而使得减速带上表面高出车道路面，车辆通过减速带时表现出强烈的震动和颠簸感，增大乘坐的不舒适性，实现对高速车辆减速的作用。

当车辆接触减速带的速度越小时，减速带向下移动的瞬时速度就越小，连接轴Ⅱ上的线圈绕组做切割磁力线运动产生的瞬时电流就越小，传输给励磁线圈Ⅰ和励磁线圈Ⅱ的电流就越小，此时，磁流变液的粘度变化较小，流动性较好，当车辆轮胎开始接触减速带时，由于磁流变液粘度很小的原因，减速带在车辆重力的作用下而向下运动，逐渐压缩弹簧，通过连接轴Ⅰ带动工作平板上的主动摩擦片组与上隔磁板和下隔磁板上的从动摩擦片组产生相对运动，同时工作平板下端的磁流变液也能比较顺利地通过工作平板上的条形通孔向上流动，使得工作平板向下运动，结合附图2所示，直到减速带上表面与车道路面齐平，这时车辆可以平稳的通过减速带，而基本没有震动和颠簸感，实现对低速车辆通行的作用。

当车辆轮胎完全离开减速带后，通过控制模块切断供给励磁线圈Ⅰ和励磁线圈Ⅱ的电流，在弹簧自身的回复力作用下，减速带将会向上运动，弹簧也回到初始的自由状态，同时将减速带向上运动过程中产生的电流存储起来。

所述的上盖板、下底板、左侧挡板、右侧挡板、连接轴Ⅰ、连接轴Ⅱ、从动摩擦片组和主动摩擦片组为高导磁材料，上隔磁板、下隔磁板以及工作平板为不导磁材料。

所述的励磁线圈Ⅰ和励磁线圈Ⅱ的绕向相反。

所述的减速带在垂直于方形长槽长度方向的垂直截面上，其外形为向上凸起的一段圆弧。

所述的工作平板的形状可以为任意的，例如长方体、圆柱体等。

在垂直于车道长度方向开设至少一道方形长槽，每一道方形长槽里放置一个或多个所述的智能磁流变减速带。

采用如上所述的技术方案，本发明具有以下有益效果。

1、本发明所述的智能磁流变减速带，当车辆驶向减速带的速度低于规定速度时，减速带在车辆重量作用下很容易向下运动，直到减速带凸起部分与路面齐平，车辆经过时不会产生跳车，增加了乘坐舒适感；当车辆驶向减速带的速度高于规定速度时，根据当前车速的大小，产生相应大小的电流传送给励磁线圈，从而调节减速带的凸起高度，起到了合理的减速作用。

2、根据实时的车辆速度，产生相应大小的电流供给励磁线圈使用，不需要外部电源供电和速度传感器检测车速，结构简单、经济性好。

3、根据车速大小，减速带的刚度可以灵活变化，减小了低速车辆与减速带的相互作用力，保护了车辆，延长了减速带的使用寿命。

附图说明

图1是本发明所述的智能磁流变减速带限速状态下的整体示意图。

图2是本发明所述的智能磁流变减速带畅通状态下的整体示意图。

图3是本发明所述工作平板的结构示意图。

图4是本发明所述环形磁铁与线圈绕组的装配示意图。

图5是本发明所述环形磁轭与线圈绕组的装配示意图。

图中：1-压块；2-弹簧；3-上盖板；4A-励磁线圈Ⅰ；4B-励磁线圈Ⅱ；5-减速带；6A-连接轴Ⅰ；6B-连接轴Ⅱ；7-圆形通孔Ⅰ；8-圆形通孔Ⅲ；9A-密封圈Ⅰ；9B-密封圈Ⅱ；9C-密封圈Ⅲ；9D-密封圈Ⅳ；10-上隔磁板；11-连接螺栓；12-从动摩擦片组；13-主动摩擦片组；14-右侧挡板；15-下隔磁板；16-下底板；17-圆形通孔Ⅳ；18-圆形通孔Ⅱ；19-环形磁轭；20-环形磁铁；21-线圈绕组；22-圆形盲孔；23-工作平板；24-条形通孔；25-磁流变液；26-左侧挡板；27-方形长槽。

具体实施方式

下面结合附图及实施例进一步详述本发明，但本发明并不局限于下面的实施例。

智能磁流变减速带，主要包括减速带（5）、弹簧（2）、连接轴Ⅰ（6A）、连接轴Ⅱ（6B）、工作平板（23）、从动摩擦片组（12）、主动摩擦片组（13）、励磁线圈Ⅰ（4A）、励磁线圈Ⅱ（4B）、环形磁铁（20）、环形磁轭（19）、线圈绕组（21）、磁流变液（25）和控制模块，在车道限速区域，垂直于车道长度方向开设至少一道方形长槽（27），方形长槽（27）里放置一个矩形缸；

矩形缸包括下底板（16）、上盖板（3）、左侧挡板（26）和右侧挡板（14），下底板（16）与左侧挡板（26）和右侧挡板（14）、上盖板（3）与左侧挡板（26）和右侧挡板（14）都用连接螺栓（11）连接，下底板（16）和上盖板（3）的中心分别开设有圆形通孔Ⅱ（18）和圆形通孔Ⅰ（7）；

连接轴Ⅰ（6A）的上端与减速带（5）的下表面相连接，下端依次穿过上盖板（3）中心的圆形通孔Ⅰ（7）和上隔磁板（10）中心的圆形通孔Ⅲ（8）连接到可在矩形缸里保持水平状态上下移动的工作平板（23）的上表面；

工作平板（23）上间隔地开设有多个条形通孔（24），两两条形通孔（24）之间的工作平板（23）上下表面固定有主动摩擦片组（13），主动摩擦片组（13）间插配合地设有从动摩擦片组（12），从动摩擦片组（12）和主动摩擦片组（13）的间隙充有磁流变液（25），从动摩擦片组（12）固定在上隔磁板（10）和下隔磁板（15）上，上隔磁板（10）和下隔磁板（15）放置在左侧挡板（26）和右侧挡板（14）的阶梯上，阶梯上设置有密封圈Ⅲ（9C）和密封圈Ⅳ（9D），同时，励磁线圈Ⅰ（4A）绕在由上隔磁板（10）上表面位于连接轴Ⅰ（6A）左边的部分和下隔磁板（15）下表面位于连接轴Ⅱ（6B）左边的部分所形成的方形外表面上，励磁线圈Ⅱ（4B）绕在由上隔磁板（10）上表面位于连接轴Ⅰ（6A）右边的部分和下隔磁板（15）下表面位于连接轴Ⅱ（6B）右边的部分所形成的方形外表面上，励磁线圈Ⅰ（4A）和励磁线圈Ⅱ（4B）用上盖板（3）和下底板（16）压住，上隔磁板（10）中心的圆形通孔Ⅲ（8）与连接轴Ⅰ（6A）的接触部分用密封圈Ⅰ（9A）密封；

在上盖板（3）与减速带（5）之间弹性压入弹簧（2），弹簧（2）的两端分别与上盖板（3）的上表面和减速带（5）的下表面相接触，减速带（5）的上表面用固定在车道路面的压块（1）挡住；

下底板（16）放在方形长槽（27）底部，方形长槽（27）底部开设有与下底板（16）中心的圆形通孔Ⅱ（18）同心的一个圆形盲孔（22），圆形盲孔（22）里间隔地堆叠有环形磁铁（20）和环形磁轭（19）；

连接轴Ⅱ（6B）的上端与工作平板（23）的下表面连接，下端间隔地绕有线圈绕组（21），连接轴Ⅱ（6B）连同线圈绕组（21）依次穿过下隔磁板（15）中心的圆形通孔Ⅳ（17）和下底板（16）中心的圆形通孔Ⅱ（18），再竖直地插入圆形盲孔（22）里，并且下隔磁板（15）中心的圆形通孔Ⅳ（17）和连接轴Ⅱ（6B）的接触部分用密封圈Ⅱ（9B）密封；

连接轴Ⅱ（6B）连同线圈绕组（21）可穿过圆形盲孔（22）里的环形磁铁（20）和环形磁轭（19）竖直移动，如图4和图5所示，环形磁铁（20）和环形磁轭（19）的内表面与线圈绕组（21）的外表面之间有0.5-1.5mm的间隙。

当车辆接触减速带（5）的速度越大时，减速带（5）向下移动的瞬时速度就越大，连接轴Ⅱ（6B）上的线圈绕组（21）做切割磁力线运动产生的瞬时电流就越大，传输给励磁线圈Ⅰ（4A）和励磁线圈Ⅱ（4B）的电流就越大，励磁线圈Ⅰ（4A）和励磁线圈Ⅱ（4B）周围将产生磁场，导致磁流变液（25）的瞬时粘度增大，流动性变差，磁流变液（25）由液体变为类固体，由于磁流变液（25）粘度增大的原因，主动摩擦片组（13）和从动摩擦片组（12）之间相对运动的摩擦阻力增大，同时工作平板（23）下端的磁流变液（25）通过条形通孔（24）向上流动的难度增大，使得工作平板（23）基本保持固定位置不动，结合附图1所示，从而使得减速带（5）上表面高出车道路面，车辆通过减速带（5）时表现出强烈的震动和颠簸感，增大乘坐的不舒适性，实现对高速车辆减速的作用。

当车辆接触减速带（5）的速度越小时，减速带（5）向下移动的瞬时速度就越小，连接轴Ⅱ（6B）上的线圈绕组（21）做切割磁力线运动产生的瞬时电流就越小，传输给励磁线圈Ⅰ（4A）和励磁线圈Ⅱ（4B）的电流就越小，此时，磁流变液（25）的粘度变化较小，流动性较好，当车辆轮胎开始接触减速带（5）时，由于磁流变液（25）粘度很小的原因，减速带（5）在车辆重力的作用下而向下运动，逐渐压缩弹簧（2），通过连接轴Ⅰ（6A）带动工作平板（23）上的主动摩擦片组（13）与上隔磁板（10）和下隔磁板（15）上的从动摩擦片组（12）产生相对运动，同时工作平板（23）下端的磁流变液（25）也能比较顺利地通过工作平板（23）上的条形通孔（24）向上流动，使得工作平板（23）向下运动，结合附图2所示，直到减速带（5）上表面与车道路面齐平，这时车辆可以平稳的通过减速带（5），而基本没有震动和颠簸感，实现对低速车辆通行的作用。

当车辆轮胎完全离开减速带（5）后，通过控制模块切断供给励磁线圈Ⅰ（4A）和励磁线圈Ⅱ（4B）的电流，在弹簧（2）自身的回复力作用下，减速带（5）将会向上运动，弹簧（2）也回到初始的自由状态，同时将减速带（5）向上运动过程中产生的电流存储起来。

本具体实施方式仅用于更好的解释说明本发明而非限制本发明的使用范围。本领域的技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者是等同替换，而不脱离本发明的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的保护范围当中。

Claims (6)

1.一种智能磁流变减速带，其特征在于：具体包括减速带（5）、弹簧（2）、连接轴Ⅰ（6A）、连接轴Ⅱ（6B）、工作平板（23）、从动摩擦片组（12）、主动摩擦片组（13）、励磁线圈Ⅰ（4A）、励磁线圈Ⅱ（4B）、环形磁铁（20）、环形磁轭（19）、线圈绕组（21）、磁流变液（25）和控制模块，在车道限速区域，垂直于车道长度方向开设至少一道方形长槽（27），方形长槽（27）里放置一个矩形缸；

矩形缸包括下底板（16）、上盖板（3）、左侧挡板（26）和右侧挡板（14），下底板（16）与左侧挡板（26）和右侧挡板（14）、上盖板（3）与左侧挡板（26）和右侧挡板（14）都用连接螺栓（11）连接，下底板（16）和上盖板（3）的中心分别开设有圆形通孔Ⅱ（18）和圆形通孔Ⅰ（7）；

连接轴Ⅰ（6A）的上端与减速带（5）的下表面相连接，下端依次穿过上盖板（3）中心的圆形通孔Ⅰ（7）和上隔磁板（10）中心的圆形通孔Ⅲ（8）连接到可在矩形缸里保持水平状态上下移动的工作平板（23）的上表面；

工作平板（23）上间隔地开设有多个条形通孔（24），两两条形通孔（24）之间的工作平板（23）上下表面固定有主动摩擦片组（13），主动摩擦片组（13）间插配合地设有从动摩擦片组（12），从动摩擦片组（12）和主动摩擦片组（13）的间隙充有磁流变液（25），从动摩擦片组（12）固定在上隔磁板（10）和下隔磁板（15）上，上隔磁板（10）和下隔磁板（15）放置在左侧挡板（26）和右侧挡板（14）的阶梯上，阶梯上设置有密封圈Ⅲ（9C）和密封圈Ⅳ（9D），同时，励磁线圈Ⅰ（4A）绕在由上隔磁板（10）上表面位于连接轴Ⅰ（6A）左边的部分和下隔磁板（15）下表面位于连接轴Ⅱ（6B）左边的部分所形成的方形外表面上，励磁线圈Ⅱ（4B）绕在由上隔磁板（10）上表面位于连接轴Ⅰ（6A）右边的部分和下隔磁板（15）下表面位于连接轴Ⅱ（6B）右边的部分所形成的方形外表面上，励磁线圈Ⅰ（4A）和励磁线圈Ⅱ（4B）用上盖板（3）和下底板（16）压住，上隔磁板（10）中心的圆形通孔Ⅲ（8）与连接轴Ⅰ（6A）的接触部分用密封圈Ⅰ（9A）密封；

在上盖板（3）与减速带（5）之间弹性压入弹簧（2），弹簧（2）的两端分别与上盖板（3）的上表面和减速带（5）的下表面相接触，减速带（5）的上表面用固定在车道路面的压块（1）挡住；

下底板（16）放在方形长槽（27）底部，方形长槽（27）底部开设有与下底板（16）中心的圆形通孔Ⅱ（18）同心的一个圆形盲孔（22），圆形盲孔（22）里间隔地堆叠有环形磁铁（20）和环形磁轭（19）；

连接轴Ⅱ（6B）的上端与工作平板（23）的下表面连接，下端间隔地绕有线圈绕组（21），连接轴Ⅱ（6B）连同线圈绕组（21）依次穿过下隔磁板（15）中心的圆形通孔Ⅳ（17）和下底板（16）中心的圆形通孔Ⅱ（18），再竖直地插入圆形盲孔（22）里，并且下隔磁板（15）中心的圆形通孔Ⅳ（17）和连接轴Ⅱ（6B）的接触部分用密封圈Ⅱ（9B）密封；

连接轴Ⅱ（6B）连同线圈绕组（21）可穿过圆形盲孔（22）里的环形磁铁（20）和环形磁轭（19）竖直移动，环形磁铁（20）和环形磁轭（19）的内表面与线圈绕组（21）的外表面之间有0.5-1.5mm的间隙。

2.如权利要求1所述的智能磁流变减速带，其特征在于：所述的上盖板（3）、下底板（16）、左侧挡板（26）、右侧挡板（14）、连接轴Ⅰ（6A）、连接轴Ⅱ（6B）、从动摩擦片组（12）和主动摩擦片组（13）为高导磁材料，上隔磁板（10）、下隔磁板（15）以及工作平板（23）为不导磁材料。

3.如权利要求1所述的智能磁流变减速带，其特征在于：所述的励磁线圈Ⅰ（4A）和励磁线圈Ⅱ（4B）的绕向相反。

4.如权利要求1所述的智能磁流变减速带，其特征在于：所述的减速带（5）在垂直于方形长槽长度方向的垂直截面上，其外形为向上凸起的一段圆弧。

5.如权利要求1所述的智能磁流变减速带，其特征在于：所述的工作平板（23）的形状为长方体或圆柱体。

6.如权利要求1所述的智能磁流变减速带，其特征在于：在垂直于车道长度方向开设至少一道方形长槽（27），每一道方形长槽（27）里放置一个或多个所述的智能磁流变减速带。