CN104533932B - 磁流变阻尼铰链及其工作方法 - Google Patents

Abstract

一种磁流变阻尼铰链及其工作方法，涉及铰链领域。它包括分为三段的轴（4）。外套筒（7）安装于第二段轴（4‑2）外，第二连接片（2）与外套筒（7）固连；活塞(16)和外套筒（7）之间具有磁流变液（13）；上述第一连接片（1）和第三连接片（3）分别套在第一段轴（4‑1）和第三段轴（4‑3）的轴肩上；上述第三段轴（4‑3）末端还固定安装有环形电阻（9）；上述第二连接片（2）安装着电阻夹头（10），电阻夹头（10）恰好夹住环形电阻（9）；上述线圈（14）的一端引出导线，导线依次连接环形电阻（9），电阻夹头（10），可调电阻（11），电源（12），再与线圈（14）的另一端相连，构成一个回路。本发明结构简单，可靠性高。

Description

磁流变阻尼铰链及其工作方法

技术领域

本发明涉及铰链领域，尤其涉及一种旋转阻尼力可调的磁流变阻尼铰链及其工作方法。

背景技术

铰链是用来连接两个固体并允许两者之间做转动的机械装置，主要应用于门窗或橱柜上。目前，生活中常用的铰链大多没有阻尼功能，使用在门，窗，橱柜上的普通铰链，当有大风或者大力推动门或窗时，会产生大的关闭力，撞击后会发出巨大的声响；而市面上已有的液压阻尼铰链，承载力小，旋转阻尼力不可调、且阻尼只存在部分行程，旋转角度通常小于120度。一种大旋转角度，且在整个行程旋转阻尼力可调的铰链具有很大的实用价值。

磁流变液是一种新型的智能材料，在外磁场的作用下，能产生明显的磁流变效应，流体的屈服应力和表观粘度有2～3个数量级的变化，表现为类似固体的性质，而当撤除外加磁场的作用时，流体又恢复原来的流动性质，即在液态和固态之间进行快速可逆的转换，且这种转换是在毫秒量级的时间内完成的。该材料的响应快（ms量级）、可逆性好（撤去磁场后，又恢复初始状态）、通过调节磁场大小来控制材料的力学性能连续变化。

发明内容

本发明的目的是利用磁流变液阻尼可变的性能，提供一种旋转阻尼力可调的磁流变阻尼铰链及其工作方法。

技术方案：本发明基于磁流变液的特殊性质来实现旋转阻尼力可调的磁流变阻尼铰链。通过改变磁场来实现磁流变铰链的旋转阻尼力的改变；通过设置环形电阻的电阻值，使磁流变铰链在全行程或部分行程有阻尼；通过调节可调电阻，改变阻尼力的大小，从而实现阻尼力的大小以及阻尼位置的调节。

本发明包括第一连接片、第二连接片、第三连接片、轴、外套筒、可调电阻、电源；其中轴分为三段，依次为第一段轴、第二段轴、第三段轴；外套筒安装于第二段轴外，外套筒两端分别安装端盖及其密封圈；其中第二段轴具有活塞，活塞和外套筒之间具有磁流变液；外套筒外壁绕有线圈，外套筒设置有使用漏液螺钉封闭的漏液孔；第二连接片与外套筒固连；第一段轴和第三段轴均具有轴肩，第一连接片和第三连接片均具有筒状结构；第一连接片和第三连接片通过筒状结构分别套在第一段轴和第三段轴的轴肩上并通过螺钉固定；第三段轴末端还固定安装有环形电阻；第二连接片在与环形电阻对应位置安装着电阻夹头，电阻夹头恰好夹住环形电阻；线圈的一端引出导线，导线依次连接环形电阻，电阻夹头，可调电阻，电源，再与线圈的另一端相连，构成一个回路；环形电阻分成若干扇形区域，不同扇形区域电阻值根据阻尼力设计需求确定。

磁流变阻尼铰链具体的工作方法：磁流变阻尼铰链的第二连接片连接一个物体，第一连接片和第三连接片共同连接另一个物体，两物体有相对旋转运动；当物体运动时，轴与外套筒相对旋转运动，活塞与外套筒的间隙处的磁流变液受到剪切产生阻尼力；电阻夹头随着轴与外套筒的相对旋转运动在环形电阻表面移动，当夹在电阻值较小的扇形区域时，电路的电流增大，磁流变液的磁场增大，使磁流变液的黏度增大，从而增加铰链的阻尼力；当电阻夹头位于环形电阻其他有电阻的位置时，电路的电流减小，铰链的阻尼力降低；

当需要人为设定铰链阻尼力时，则改变可调电阻的阻值；减小电阻值，磁场强度变大，阻尼力变大；增大电阻值，磁场强度减小，阻尼力变小。

相比较现有技术，本发明具有以下有益效果：

1. 本发明结构简单，可靠性高，连接片易于安装，可替换为不同的结构；适用场合不局限于门，窗，橱柜，可适用于连接任何需要相对旋转运动的零件；

2. 本发明相比较市面现有的铰链，增加了阻尼的特性，可以在任意行程保持一定的阻尼，使铰链连接的两个部分没有很大的碰撞力，也不产生大的响声；相比现有的液压阻尼铰链，易于连接安装，有更大的旋转角度，而且阻尼的范围以及大小都可调，满足不同的场合的需求；

3. 本发明可以实现连接片的相对固定与连接片微小阻尼状态。当需要连接片相对固定时，可将阻尼调至最大，如将铰链用在门上，需要门固定不动的场合；当需要连接片易于转动，可将阻尼调至最小。

附图说明

附图1 为磁流变阻尼铰链的结构示意图；

附图2 为图1的俯视图；

附图3 为图1中环形电阻9，电阻夹头10的结构位置示意图；

图中标号名称：1.第一连接片，2. 第二连接片，3. 第三连接片，4. 轴，4-1.第一轴段，4-2.第二轴段，4-3.第三轴段，5A. 螺钉，5B. 螺钉，6A. 密封圈，6B. 密封圈，7. 外套筒，8A. 端盖，8B. 端盖，9. 环形电阻，9A. 导体片10. 电阻夹头，11. 可调电阻，12. 电源13. 磁流变液，14.线圈，15.漏液螺钉，16.活塞。

具体实施方式：

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。本实施例磁流变阻尼铰链的连接片不拘于片的形式，可以为任意连接的结构，连接片所连接的物体不仅局限于门，窗，橱柜，还可以是任何需要旋转连接的物体。

下面结合附图及具体实施例对本发明进行进一步的说明：

如图1所示：本发明包括第一连接片1、第二连接片2、第三连接片3、轴4、外套筒7、可调电阻11、电源12；

轴4分为三段，依次为第一段轴4-1、第二段轴4-2、第三段轴4-3；

外套筒7安装于第二段轴4-2外，外套筒7两端分别安装端盖8A，8B，及其密封圈6A，6B，外套筒与端盖螺纹连接；其中第二段轴4-2与活塞16过盈连接，活塞16和外套筒7之间具有磁流变液13；外套筒7外壁绕有线圈14，外套筒7中部设置有使用漏液螺钉15封闭的漏液孔；第二连接片2与外套筒7焊接；

第一段轴4-1和第三段轴4-3均具有轴肩，第一连接片1和第三连接片3均具有筒状结构；第一连接片1和第三连接片3通过筒状结构分别套在第一段轴4-1和第三段轴4-3的轴肩上并通过螺钉5A，5B固定；

第三段轴4-3末端还安装有环形电阻9，由螺钉5B固定；上述第二连接片2在与环形电阻9对应位置螺钉固定电阻夹头10，电阻夹头10恰好夹住环形电阻9；

线圈14的一端引出导线，导线依次连接环形电阻9，电阻夹头10，可调电阻11，电源12，再与线圈14的另一端相连，构成一个回路；

如图2所示：环形电阻9分成若干扇形区域，不同扇形区域电阻值根据阻尼力设计需求确定。

磁流变阻尼铰链具体的工作方法：磁流变阻尼铰链的第二连接片2连接一个物体，第一连接片1和第三连接片3共同连接另一个物体，两物体有相对旋转运动；当物体运动时，轴4与外套筒7相对旋转运动，活塞16与外套筒7的间隙处的磁流变液13受到剪切产生阻尼力；电阻夹头10随着轴4与外套筒7的相对旋转运动在环形电阻9表面移动，当夹在电阻值较小的扇形区域时，电路的电流增大，磁流变液的磁场增大，使磁流变液的黏度增大，从而增加铰链的阻尼力；当电阻夹头10位于环形电阻9其他有电阻的位置时，电路的电流减小，铰链的阻尼力降低；

当需要人为设定铰链阻尼力时，则改变可调电阻11的阻值；减小电阻值，磁场强度变大，阻尼力变大；增大电阻值，磁场强度减小，阻尼力变小。

Claims (2)

1.一种磁流变阻尼铰链，其特征在于：包括第一连接片（1）、第二连接片（2）、第三连接片（3）、轴（4）、外套筒（7）、可调电阻（11）、电源（12）；

上述轴（4）分为三段，依次为第一段轴（4-1）、第二段轴（4-2）、第三段轴（4-3）；

上述外套筒（7）安装于第二段轴（4-2）外，外套筒（7）两端分别安装端盖（8A，8B），及其密封圈(6A，6B)；其中第二段轴（4-2）具有活塞(16)，活塞(16)和外套筒（7）之间具有磁流变液（13）；外套筒（7）外壁绕有线圈（14），外套筒（7）设置有使用漏液螺钉（15）封闭的漏液孔；第二连接片（2）与外套筒（7）固连；

上述第一段轴（4-1）和第三段轴（4-3）均具有轴肩，第一连接片（1）和第三连接片（3）均具有筒状结构；第一连接片（1）和第三连接片（3）通过筒状结构分别套在第一段轴（4-1）和第三段轴（4-3）的轴肩上并通过螺钉(5A，5B)固定；

上述第三段轴（4-3）末端还固定安装有环形电阻（9）；上述第二连接片（2）在与环形电阻（9）对应位置安装着电阻夹头（10），电阻夹头（10）恰好夹住环形电阻（9）；

上述线圈（14）的一端引出导线，导线依次连接环形电阻（9），电阻夹头（10），可调电阻（11），电源（12），再与线圈（14）的另一端相连，构成一个回路；

上述环形电阻（9）分成若干扇形区域，不同扇形区域电阻值根据阻尼力设计需求确定。

2.一种根据权利要求1 所述的磁流变阻尼铰链的工作方法，其特征在于：

磁流变阻尼铰链的第二连接片（2）连接一个物体，第一连接片（1）和第三连接片（3）共同连接另一个物体，两物体有相对旋转运动；当物体运动时，轴（4）与外套筒（7）相对旋转运动，活塞（16）与外套筒（7）的间隙处的磁流变液（13）受到剪切产生阻尼力；电阻夹头（10）随着轴（4）与外套筒（7）的相对旋转运动在环形电阻（9）表面移动，当夹在电阻值较小的扇形区域时，电路的电流增大，磁流变液的磁场增大，使磁流变液的黏度增大，从而增加铰链的阻尼力；当电阻夹头（10）位于环形电阻（9）其他有电阻的位置时，电路的电流减小，铰链的阻尼力降低；

当需要人为设定铰链阻尼力时，则改变可调电阻（11）的阻值；减小电阻值，磁场强度变大，阻尼力变大；增大电阻值，磁场强度减小，阻尼力变小。