CN105179576B - 一种关节式磁流变减振装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及减振装置领域，具体而言，涉及一种关节式磁流变减振装置。其包括转动轴、前端盖、后端盖、钢片弹簧、电磁线圈、线圈绕管和阻尼盘；前端盖和后端盖均转动设置在转动轴上；前端盖和后端盖固定连接；前端盖远离后端盖的一侧设置有限位台阶；钢片弹簧的一端固定在转动轴靠近前端盖的端部；钢片弹簧的另一端固定设置在限位台阶上；前端盖和后端盖之间设置有空腔；阻尼盘固定设置在转动轴上，且设置在空腔内；前端盖上设置有加注孔，用于给空腔注入磁流变液；电磁线圈设置在空腔远离转动轴的一侧；后端盖上设置有引线孔，用于给电磁线圈供电。本发明集磁流变阻尼器和钢片弹簧于一体，结构紧凑，阻尼实时可调，便于实现减振装置的半主动控制。

Description

一种关节式磁流变减振装置

技术领域

本发明涉及减振装置领域，具体而言，涉及一种关节式磁流变减振装置。

背景技术

摆臂式轮式无人移动平台，其悬挂采用两级关节臂结构，具有高度可调，通过性能好等优点。平台的减振主要靠安装在两关节臂之间的弹性和阻尼元件实现。以往采用螺旋弹簧和旋转阻尼片式的减振方案，存在阻尼片磨损后无法自动补偿、弹簧阻尼分体式结构占用空间大等问题。

针对关节臂的结构尺寸限制，同时满足平台良好的减振效果，研究一种结构紧凑、性能良好的减振装置是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种集弹性元件和阻尼元件于一体的关节式磁流变减振装置，以解决上述的问题。

在本发明的实施例中提供了一种关节式磁流变减振装置，包括转动轴、前端盖、后端盖、钢片弹簧、电磁线圈、线圈绕管和阻尼盘；

所述前端盖和所述后端盖均转动设置在所述转动轴上；

所述前端盖和所述后端盖固定连接；

所述前端盖远离所述后端盖的一侧设置有限位台阶；

所述钢片弹簧的一端固定在所述转动轴靠近所述前端盖的端部；

所述钢片弹簧的另一端固定设置在所述限位台阶上；

所述前端盖和所述后端盖之间设置有空腔；

所述阻尼盘固定设置在所述转动轴上，且设置在所述空腔内；

所述前端盖上设置有加注孔，用于给所述空腔注入磁流变液；

所述线圈绕管设置在所述空腔远离所述转动轴的一侧；

所述电磁线圈缠绕设置在所述线圈绕管上；

所述后端盖上设置有引线孔，用于给所述电磁线圈供电。

进一步的，所述前端盖与所述转动轴之间、所述后端盖与所述转动轴之间均通过第一密封圈进行密封。

进一步的，所述阻尼盘与所述转动轴之间设置有平键，用于所述阻尼盘与所述转动轴上的周向定位。

进一步的，所述阻尼盘的两侧设置有卡环，用于所述阻尼盘在所述转动轴上的轴向定位。

进一步的，所述线圈绕管与所述转动轴平行。

进一步的，所述钢片弹簧的两端均通过螺栓分别与所述转动轴和所述前端盖连接。

进一步的，在所述限位台阶的底部，加工有扇形沉槽，用于限定所述转动轴的转动角度。

进一步的，所述前端盖和所述后端盖上均设置有螺栓孔；

所述前端盖和所述后端盖通过穿过所述螺栓孔的固定螺栓固定连接在一起。

进一步的，所述后端盖上设置有多个螺纹孔，用于将所述后端盖与第一关节臂连接。

进一步的，所述转动轴靠近所述后端盖的一端的端部设置有外花键，用于与第二关节臂连接。

本发明提供的关节式磁流变减振装置，前端盖、后端盖与转动轴三者之间形成的空腔内的磁流变液和阻尼盘形成的磁流变阻尼器对减振器进行可控调节，实现振动的半主动控制；在转动轴的端部设置钢片弹簧，通过转动轴的转动带动钢片弹簧的压缩和伸张，进而实现减振器的回复，进而使本发明的关节式磁流变减振装置既具有了阻尼器的阻尼系统可调节功能，能够利用阻尼力来耗散动能、冲击，又具有了减振器的回复功能；本发明集磁流变阻尼器和钢片弹簧于一体，结构紧凑，阻尼实时可调，便于实现减振装置的半主动控制。。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明关节式磁流变减振装置的结构示意图；

图2为本发明关节式磁流变减振装置的左视图；

图3为本发明关节式磁流变减振装置的右视图。

附图标记：

1：前端盖 2：后端盖 3：螺栓孔

4：线圈绕管 5：空腔 6：阻尼盘

7：第一密封圈 8：转动轴 9：卡环

10：第二密封圈 11：限位台阶 12：钢片弹簧

13：螺栓 14：加注孔 15：引线孔

16：螺纹孔 17：外花键 18：圆台阶

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如附图所示，本发明提供了一种关节式磁流变减振装置，包括转动轴8、前端盖1、后端盖2、钢片弹簧12、电磁线圈、线圈绕管4和阻尼盘6；

所述前端盖1和所述后端盖2均转动设置在所述转动轴8上；

所述前端盖1和所述后端盖2固定连接；

所述前端盖1远离所述后端盖2的一侧设置有限位台阶11；

所述钢片弹簧12的一端固定在所述转动轴8靠近所述前端盖1的端部；

所述钢片弹簧的另一端固定设置在前端盖1向内凹陷的限位台阶11的侧壁上；

所述前端盖1和所述后端盖2之间设置有空腔5；

所述阻尼盘6固定设置在所述转动轴8上，且设置在所述空腔5内；

所述前端盖1上设置有加注孔14，用于给所述空腔5注入磁流变液；

所述线圈绕管4设置在所述空腔5远离所述转动轴8的一侧；

所述电磁线圈缠绕设置在所述线圈绕管4上；

所述后端盖2上设置有引线孔15，用于给所述电磁线圈供电。

前端盖1和后端盖2组成的壳体为相对固定部件，转动轴8为相对运动部件。在外界激励下，转动轴8相对于壳体产生正反旋转运动。

转动轴8上设置有分别与前端盖1和后端盖2相对应的圆台阶18，通过圆台阶18能够实现前端盖1和后端盖2在转动轴8上的轴向定位。而前端盖1和后端盖2在转动轴8上的径向定位，通过前端盖1和后端盖2上的孔与转动轴8的配合来实现。

钢片弹簧12的一端固定设置在转动轴8的端部，另一端固定设置在前端盖1向内凹陷的限位台阶11的侧壁上。

当逆时针旋转时，钢片弹簧12转动压缩，缓解外部冲击，处于储能阶段；顺时针旋转时，钢片弹簧12转动伸张，释放能量。

磁流变液在外加电磁场的作用下，对阻尼盘6产生阻尼作用，阻尼力的大小与旋转速度和线圈控制电流相关，便于实现半主动控制。

磁流变液通过前端盖1的加注孔14注入，加注孔14的位置可以在前端盖1的任意位置，其只要能够将磁流变液从外界注入到空腔5内即可。需要指出的是，加注孔14在向空腔5内注入磁流变液后，需要进行密封，以避免磁流变液从加注孔14中流出。加注孔14的密封方式有很多种，其可以是通过橡胶塞作为密封塞使用，也可以是将加注孔14设置为螺纹孔，通过螺塞进行密封等，也就是说，其只要能够将加注孔14进行密封，防止磁流变液沿加注孔14从空腔5内流出即可。

磁流变液的电磁场是通过电磁线圈来施加的。电磁线圈设置在空腔5的周围位置，其与空腔5内的磁流变液不进行接触，通过第二密封圈10将磁流变液和电磁线圈分开，避免磁流变液对电磁线圈的浸泡而影响到电磁线圈的使用。

电磁线圈通过外接电源进行供电，外接电源与电磁线圈之间设置有导线，导线通过后端盖2上的引线孔15连接电磁线圈和外接电源。

引线孔15的位置可以在后端盖2的任意位置，其只要能够通过导线将电磁线圈和外接电源接通即可。

需要指出的是，引线孔15最好的设置方式为直孔，这样能够比较方便导线的通过。

优选的实施方式为，所述前端盖1与所述转动轴8之间、所述后端盖2与所述转动轴8之间均通过第一密封圈7进行密封。

由于前端盖1与转动轴8之间、后端盖2与转动轴8之间均为轴孔配合，其需要进行转动，因此其配合为过渡配合或间隙配合，这样就会导致在前端盖1与转动轴8之间、后端盖2与转动轴8之间可能存在使磁流变液泄漏的缝隙。

为避免磁流变液从前端盖1与转动轴8之间以及后端盖2与转动轴8之间的缝隙中泄漏，在前端盖1与转动轴8之间设置了第一密封圈7，在后端盖2与转动轴8之间也设置了第一密封圈7，通过第一密封圈7实现对前端盖1与转动轴8之间、后端盖2与转动轴8之间的密封。

在本实施例中，第一密封圈7使用的是O形密封圈。

优选的实施方式为，所述阻尼盘6与所述转动轴8之间设置有平键，用于所述阻尼盘6与所述转动轴8上的周向定位。

阻尼盘6通过中心孔与转动轴8进行配合，实现其径向定位。

阻尼盘6的主要作用是阻止转动轴8与前端盖1或后端盖2之间的相对转动，因此其需要进行周向定位。

在阻尼盘6和转动轴8上设置有相互配合的键槽，在键槽内设置平键，通过平键将阻尼盘6和转动轴8连接，实现了对阻尼盘6在转动轴8上的周向定位。

需要指出的是，阻尼盘6在转动轴8上的周向定位可以是平键连接的方式，但其不仅仅局限于这样的方式，其还可以是其他方式，如可以是将阻尼盘6焊接设置在转动轴8上等，也就是说，只要能够实现阻尼盘6在转动轴8上的周向定位即可。

优选的实施方式为，所述阻尼盘6的两侧设置有卡环9，用于所述阻尼盘6在所述转动轴8上的轴向定位。

阻尼盘6在转动轴8上实现了径向定位和周向定位后，其就可以正常使用，但是其没有进行轴向定位的话，阻尼盘6在转动轴8上的稳定性就会因振动而受到影响，进一步可能会影响的阻尼盘6的使用寿命。

为了保证阻尼盘6的稳定性和使用寿命，本实施例终稿在阻尼盘6的两侧设置卡环9来对阻尼盘6进行轴向定位。

卡环9与转动轴8进行过盈配合，即将卡环9卡在转动轴8上且卡在阻尼盘6的两侧后，能够阻挡阻尼盘6在转动轴8上的轴向窜动，保证了阻尼盘6的在转动轴8上的稳定性，也同时保证了阻尼盘6能够设置在空腔5的中间。

转动轴8与阻尼盘6通过卡环9进行轴向定位，还便于更换不同厚度阻尼盘6，实现阻尼特性的灵活设计。

优选的实施方式为，所述线圈绕管4与所述转动轴8平行。

电磁线圈缠绕在线圈绕管4上，线圈绕管4的轴线与转动轴8的轴线平行设置，能够在电磁线圈充电后，给磁流变液最大的外加电磁场，进而提高对阻尼控制的精确度。

优选的实施方式为，所述钢片弹簧12的两端均通过螺栓13分别与所述转动轴8和所述前端盖1连接。

钢片弹簧12的两端分别与转动轴8和前端盖1的限位台阶11的侧壁连固定连接，为了实现钢片弹簧12的可维护性以及拆卸的便捷性，将钢片弹簧12的两端均通过螺栓13进行固定。

在转动轴8的轴端的侧壁上设置螺纹固定孔，在钢片弹簧12的两端均设置有固定孔，螺栓13穿过固定孔与螺纹固定孔进行螺纹连接，实现将钢片弹簧12固定设置在转动轴8上。

同理，在限位台阶11的侧壁上也设置有螺纹固定孔，螺栓13穿过固定孔与螺纹固定孔进行螺纹连接，实现将钢片弹簧12固定设置在限位台阶11的侧壁上。

优选的实施方式为，在所述限位台阶11的底部，加工有扇形沉槽，用于限定所述转动轴的转动角度。

限位台阶11上设置扇形沉槽，通过扇形区域来限定转动轴的转动角度，进而实现对转动轴8的最大转动角度进行调节。

优选的实施方式为，所述前端盖1和所述后端盖2上均设置有螺栓孔3；

所述前端盖和所述后端盖通过穿过所述螺栓孔3的固定螺栓固定连接在一起。

前端盖1与后端盖2的固定方式是通过螺栓进行固定，其在前端盖1和后端盖2上均设置有螺栓孔3，通过螺栓将螺栓孔3连接在一起，以实现前端盖1和后端盖2的固定。

在本实施例中，螺栓孔3的数量为六个，其以转动轴8的轴线为中心均匀分布。

需要指出的是，螺栓孔3的数量可以是六个，但其不仅仅局限于六个，其还可以是四个，也可以是八个，其只要能够将前端盖1和后端盖2进行固定即可。

优选的实施方式为，所述后端盖2上设置有多个螺纹孔16，用于将所述后端盖2与第一关节臂连接。

后端盖2上设置多个螺纹孔16，通过螺纹孔16将后端盖2与关节臂连接，实现第一关节臂与转动轴8之间的相对转动。

优选的实施方式为，所述转动轴8靠近所述后端盖2的一端的端部设置有外花键17，用于与第二关节臂连接。

外花键17设置在转动轴8与钢片弹簧12相对的一端的端部，通过外花键17将转动轴8与第二关节臂固定连接，进而实现第二关节臂与第一关节臂之间的相对转动。

本发明提供的关节式磁流变减振装置，包括转动轴、前端盖、后端盖、钢片弹簧、电磁线圈和阻尼盘；前端盖和后端盖通过螺栓连接；前端盖加工有沉孔，在沉孔底部又加工有扇形沉槽，形成台阶，起到转轴摆动限位的作用；转动轴与前后端盖的中心孔配合安装；转动轴后端盖一端加工有连接花键，另一端通过螺栓与钢片弹簧的连接，转动轴的中间通过卡环及平键与阻尼盘连接，保证阻尼盘在位置上处于前后端盖形成的空腔中间；钢片弹簧的另一端固定设置在前端盖向内凹陷的限位台阶的侧壁上；线圈绕管与在前后端盖内侧的凸台配合安装，并在两侧结合面设置有密封圈；前端盖上设置有加注孔，用于给空腔注入磁流变液；后端盖上设置有引线孔，用于给电磁线圈供电。

本发明集磁流变阻尼器和板式弹簧于一体，结构紧凑，阻尼实时可调，便于实现悬架的半主动控制。

本发明提供的关节式磁流变减振装置，前端盖1、后端盖2与转动轴8三者之间形成的空腔5内的磁流变液和阻尼盘6形成的磁流变阻尼器对减振器进行可控调节，实现振动的半主动控制；在转动轴8的端部设置钢片弹簧12，通过转动轴8的转动带动钢片弹簧12的压缩和伸张，进而实现减振器的回复，进而使本发明的关节式磁流变减振装置既具有了阻尼器的阻尼系统可调节功能，能够利用阻尼力来耗散动能、冲击，又具有了减振器的回复功能；本发明集磁流变阻尼器和钢片弹簧于一体，结构紧凑，阻尼实时可调，便于实现减振装置的半主动控制。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种关节式磁流变减振装置，其特征在于，包括转动轴、前端盖、后端盖、钢片弹簧、电磁线圈、线圈绕管和阻尼盘；

所述前端盖和所述后端盖均转动设置在所述转动轴上；

所述前端盖和所述后端盖固定连接；

所述前端盖远离所述后端盖的一侧设置有限位台阶，在所述限位台阶的底部，加工有扇形沉槽，用于限定所述转动轴的转动角度；

所述钢片弹簧的一端固定在所述转动轴靠近所述前端盖的端部；

所述钢片弹簧的另一端固定设置在所述限位台阶上；

所述前端盖和所述后端盖之间设置有空腔；

所述阻尼盘固定设置在所述转动轴上，且设置在所述空腔内；

所述前端盖上设置有加注孔，用于给所述空腔注入磁流变液；

所述线圈绕管设置在所述空腔远离所述转动轴的一侧；

所述电磁线圈缠绕设置在所述线圈绕管上；

所述后端盖上设置有引线孔，用于给所述电磁线圈供电。

2.根据权利要求1所述的关节式磁流变减振装置，其特征在于，所述前端盖与所述转动轴之间、所述后端盖与所述转动轴之间均通过第一密封圈进行密封。

3.根据权利要求1所述的关节式磁流变减振装置，其特征在于，所述阻尼盘与所述转动轴之间设置有平键，用于所述阻尼盘与所述转动轴上的周向定位。

4.根据权利要求1所述的关节式磁流变减振装置，其特征在于，所述阻尼盘的两侧设置有卡环，用于所述阻尼盘在所述转动轴上的轴向定位。

5.根据权利要求1所述的关节式磁流变减振装置，其特征在于，所述线圈绕管与所述转动轴平行。

6.根据权利要求1所述的关节式磁流变减振装置，其特征在于，所述钢片弹簧的两端均通过螺栓分别与所述转动轴和所述前端盖连接。

7.根据权利要求1所述的关节式磁流变减振装置，其特征在于，所述前端盖和所述后端盖上均设置有螺栓孔；

所述前端盖和所述后端盖通过穿过所述螺栓孔的固定螺栓固定连接在一起。

8.根据权利要求1所述的关节式磁流变减振装置，其特征在于，所述后端盖上设置有多个螺纹孔，用于将所述后端盖与第一关节臂连接。

9.根据权利要求1-8任一项所述的关节式磁流变减振装置，其特征在于，所述转动轴靠近所述后端盖的一端的端部设置有外花键，用于与第二关节臂连接。