CN106438815A - 一种电控可变阻尼旋转液压阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阻尼可调旋转液压阻尼器，包括一个电机、外壳体、叶片、阀芯、阀体、轴、弹簧、盖板等。由于本发明阻尼可调旋转液压阻尼器在中轴上开了导向槽，在壳体上设置了导轨，在转动时叶片自动随导轨径向平动，改变所驱动的液体容积，液体通过阀芯实现循环流通，实现了阻尼器旋转角度无限的功能；阀芯由步进电机驱动转动，使得其与阀体组成的流道通径大小可变，从而实现了旋转阻尼可调的功能。

Description

一种电控可变阻尼旋转液压阻尼器

技术领域

本发明涉及液压阻尼器，特别涉及电控阻尼旋转液压阻尼器，属于汽车、机电领域。

背景技术

目前液压阻尼器广泛应用于机械、汽车等行业，缓和机械振动造成的冲击。汽车上常见的液压阻尼器主要是线位移变化的筒式液压阻尼器，在旋转机械中的应用较困难。为增加机构旋转过程的阻尼，研究者提出了磁流变方案、旋转液压阻尼方案等。磁流变方案由于控制复杂，成本较高。而常见的液压阻尼方案主要有旋转叶片式阻尼方案、旋转液压泵+阻尼孔比例伺服控制方案、扭力可调旋转阻尼方案等。由于结构限制，文献中的旋转叶片式阻尼方案和扭力可调旋转阻尼方案均只能实现旋转角度小于360°的往复转动中的阻尼加载，旋转液压泵+阻尼孔比例伺服控制方案结构不够紧凑，且比例阀控制成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种电控阻尼旋转液压阻尼器，在旋转工作过程中阻尼可由电机连续调整控制，具有结构紧凑、成本低、控制与安装方便的优点。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种电控可变阻尼旋转液压阻尼器，包括多个叶片、阀体、阀芯、轴、壳体、端盖、弹簧、电机，端盖与壳体连接，轴位于端盖与壳体之间的空腔中，轴的输入端从端盖伸出，其特征在于：

在壳体和底盖上加工有导轨，导轨的最小直径与轴的外径相等，导轨的最大直径与壳体内腔直径相等，导轨的最大直径圆弧的夹角大于120°，导轨的最大直径圆弧与最小直径同心圆弧线采用过渡曲线连接；

多个叶片沿圆周均布设置，叶片为长方形平板，叶片的前端部采用圆弧面以保证与导轨贴合紧密，叶片的后端部设有弹簧安装轴；轴上沿圆周均布设有叶片导向槽，导向槽上设有径向弹簧安装孔，压缩弹簧安装在轴的径向弹簧安装孔内，一端与径向弹簧安装孔底部壁相贴，另一端套在弹簧安装轴并顶在叶片后端，保证叶片紧贴在导轨上；

在壳体和端盖上加工凹槽，凹槽截面尺寸与阀体外形一致，阀体安装在凹槽中；

电机通过螺栓安装在壳体上；阀体外柱面和内柱面分别与导轨的最大直径和最小直径相等，阀体内在圆周方向设有流体通道，阀体外侧柱面径向向内加工一个用于安装阀芯的孔；阀芯带径向通孔的端部安装在该孔内，阀芯通过键连接与电机轴相连，阀芯的径向通孔与流体通道直径相等，阀芯在电机的带动下转动，使阀芯的径向通孔与流体通道相交的阻尼孔截面从最大减小到0；

叶片沿环形导轨方向绕轴旋转时，在导轨作用下沿径向方向伸缩滑动，改变了叶片驱动的流体的体积，实现了压缩腔和伸张腔的创建。

所述多个径向阀芯安装孔在轴向方向是交错设置的，多个叶片上的弹簧安装轴是与多个径向阀芯安装孔相对应设置的，避免运动干涉，安装干涉，达到容易设置的目的。

所述叶片为3个，导轨的最大直径圆弧的夹角为160°，导轨的最大直径圆弧与最小直径同心圆弧线采用过渡曲线连接。这种结构便于制造，容易实现，能更好实现压缩腔和伸张腔的创建。

本发明的有益效果：本发明结构紧凑，便于安装；通过电机转动控制阀芯转动，改变阻尼孔的截面面积，实现了阻尼的可控、可调及实时调整。

附图说明

图1是本发明电控可变阻尼液压阻尼器的结构示意图。

图2是图1中沿A-A剖视图。

图3是图1中沿B-B剖视图。

图4是本发明电控可变阻尼液压阻尼器的分解结构示意图。

图5是本发明中三个叶片的结构示意图。

图6导轨过渡曲线计算原理示意图。

图7导轨过渡曲线计算实例图。

图8是导轨曲线实例。

图中所示：1-电机；2-电机轴；3-阀芯；4-阀体；5-壳体；6-轴；7-第一叶片；8-压缩弹簧；9-端盖；10-第三叶片；11-导轨；12-第二叶片；T-流体通道。

具体实施方式

结合图1-图4所示，进一步描述本发明如下：一种电控可变阻尼旋转液压阻尼器，包括3个叶片、阀体4、阀芯3、轴6、壳体5、端盖9、压缩弹簧8、电机1，3个叶片分别为第一叶片7、第二叶片12、第三叶片10，端盖9与壳体5连接，轴6位于端盖与壳体之间的空腔中，轴6的输入端从端盖伸出，

在壳体和底盖上加工有导轨11，导轨11的最小直径与轴的外径相等，导轨11的最大直径与壳体内腔直径相等，导轨的最大直径圆弧的夹角大于120°，导轨的最大直径圆弧与最小直径同心圆弧线采用过渡曲线连接；

第一叶片7、第二叶片12、第三叶片10沿圆周均布设置，（第一叶片7、第二叶片12、第三叶片10）叶片为长方形平板，叶片的前端部采用圆弧面以保证与导轨贴合紧密，叶片的后端部设有弹簧安装轴；轴上沿圆周均布设有叶片导向槽，导向槽上设有径向弹簧安装孔，压缩弹簧8 安装在轴的径向弹簧安装孔内，一端与径向弹簧安装孔底部壁相贴，另一端套在弹簧安装轴并顶在叶片后端，保证叶片紧贴在导轨上；

在壳体5和端盖上加工凹槽，凹槽截面尺寸与阀体4外形一致，阀体4安装在凹槽中；

电机1通过螺栓安装在壳体5上；阀体4外柱面和内柱面分别与导轨的最大直径和最小直径相等，阀体内在圆周方向设有流体通道T，阀体外侧柱面径向向内加工一个用于安装阀芯的孔；阀芯带径向通孔的端部安装在该孔内，阀芯通过键连接与电机轴相连，阀芯的径向通孔与流体通道直径相等，阀芯在电机的带动下转动，使阀芯的径向通孔与流体通道相交的阻尼孔截面从最大减小到0。图2所示的状态为阻尼孔截面为0的状态，此时流体无法通过流体通道内的阻尼孔，阻尼处于最大状态；当电机驱动阀芯转动90°时，阻尼孔截面最大，流体畅通的通过流体通道实现循环，阻尼最小。

叶片（第一叶片7、第二叶片12、第三叶片10）沿导轨方向绕轴旋转时，在导轨作用下沿径向方向伸缩滑动，改变了叶片驱动的流体的体积，实现了压缩腔和伸张腔的创建。

所述多个径向阀芯安装孔在轴向方向是交错设置的，如图5所示，多个叶片（第一叶片7、第二叶片12、第三叶片10）上的弹簧安装轴是与多个径向阀芯安装孔相对应设置的，避免运动干涉，安装干涉，达到容易设置的目的。

所述叶片为3个，导轨的最大直径圆弧的夹角为160°，导轨的最大直径圆弧与最小直径同心圆弧线采用过渡曲线连接。这种结构便于制造，容易实现，能更好实现压缩腔和伸张腔的创建。

如图1、图4所示，在壳体和端盖上均预留有螺栓安装孔，轴6的输出端预留键连接接口。采用螺栓连接方式将该装置的端盖与旋转机构的壳体固定在一起，采用键连接方式将轴与旋转元件固定，则该阻尼器正确安装到旋转机构中，当旋转元件带动轴转动时，叶片在弹簧的作用下紧贴导轨转动，驱动液压油通过阻尼孔，产生减缓旋转元件运动效果的阻尼。阻尼孔通过步进电机驱动调节，其截面大小与电机转过的角度存在严格的对应关系。控制电机转动的角度，实现了阻尼的实时调节。

如图6所示，令导轨的最大直径为，过渡曲线的点P(x,y)到原点的距离为，线OP与纵坐标的夹角为θ，令叶片伸缩方向与过渡曲线法向的夹角为δ，该角度设计成关于θ的函数，所述导轨的过渡曲线根据期望的的变化规律设计，则可通过图6得到曲线方程为：

；

其中，е是自然常数，其值约为2.71828；d是积分表达式中的“微分负号”；

角变化规律采用余弦曲线、抛物线，如角设计为定值，过渡曲线两端需通过圆角过渡。

壳体及端盖的导轨采用数控加工方案加工，曲线采用Matlab数值计算得到；如取，令角的最大值为δ ₀，轨迹曲线转过角度为θ ₀，设计的曲线分别为余弦曲线（δ ₁）、抛物线（δ ₂）、定值（δ ₃），如下式所示：

取δ₀=20°，θ₀=70°，可得到如图7所示三种不同的导轨过渡曲线（该曲线在Matlab中进行了旋转变换）。

Claims (4)

1.一种电控可变阻尼旋转液压阻尼器，包括多个叶片、阀体、阀芯、轴、壳体、端盖、弹簧、电机，端盖与壳体连接，轴位于端盖与壳体之间的空腔中，轴的输入端从端盖伸出，其特征在于：

在壳体和底盖上加工有导轨，导轨的最小直径与轴的外径相等，导轨的最大直径与壳体内腔直径相等，导轨的最大直径圆弧的夹角大于120°，导轨的最大直径圆弧与最小直径同心圆弧线采用过渡曲线连接；

多个叶片沿圆周均布设置，叶片为长方形平板，叶片的前端部采用圆弧面以保证与导轨贴合紧密，叶片的后端部设有弹簧安装轴；轴上沿圆周均布设有叶片导向槽，导向槽上设有径向弹簧安装孔，压缩弹簧安装在轴的径向弹簧安装孔内，一端与径向弹簧安装孔底部壁相贴，另一端套在弹簧安装轴并顶在叶片后端，保证叶片紧贴在导轨上；

在壳体和端盖上加工凹槽，凹槽截面尺寸与阀体外形一致，阀体安装在凹槽中；

电机通过螺栓安装在壳体上；阀体外柱面和内柱面分别与导轨的最大直径和最小直径相等，阀体内在圆周方向设有流体通道，阀体外侧柱面径向向内加工一个用于安装阀芯的孔；阀芯带径向通孔的端部安装在该孔内，阀芯通过键连接与电机轴相连，阀芯的径向通孔与流体通道直径相等，阀芯在电机的带动下转动，使阀芯的径向通孔与流体通道相交的阻尼孔截面从最大减小到0；

叶片沿环形导轨方向绕轴旋转时，在导轨作用下沿径向方向伸缩滑动，改变了叶片驱动的流体的体积，实现了压缩腔和伸张腔的创建。

2.根据权利要求1所述的一种电控可变阻尼旋转液压阻尼器，其特征在于：所述多个径向阀芯安装孔在轴向方向是交错设置的，多个叶片上的弹簧安装轴是与多个径向阀芯安装孔相对应设置的。

3.根据权利要求1或2所述的一种电控可变阻尼旋转液压阻尼器，其特征在于：所述叶片为3个，导轨的最大直径圆弧的夹角为160°，导轨的最大直径圆弧与最小直径同心圆弧线采用过渡曲线连接。

4.据权利要求1所述的一种电控可变阻尼旋转液压阻尼器，其特征在于：令叶片伸缩方向与过渡曲线法向的夹角为δ，该角度设计成关于θ的函数，所述导轨的过渡曲线根据期望的的变化规律设计；令导轨的最大直径为 ，过渡曲线的点P(x,y)到原点的距离为，线OP与纵坐标的夹角为θ，得到曲线方程为：

；

其中，е是自然常数，其值约为2.71828；d是积分表达式中的“微分负号”；

角变化规律采用余弦曲线、抛物线，如角设计为定值，过渡曲线两端需通过圆角过渡。