CN107477131B - 螺杆泵式磁流变阻尼器及其动感单车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种螺杆泵式磁流变阻尼器及其动感单车,包括筒体、设置于筒体内的定子体和与定子体配合形成螺杆泵机构的螺杆;还包括以可绕自身轴线转动的方式与筒体配合并驱动螺杆运动的传动轴;还包括磁流变组件,所述磁流变组件包括励磁线圈和与传动轴固定连接的阻尼套,所述阻尼套的套体部分沿圆周方向位于所述筒体内壁和定子体外壁之间;不但结构紧凑,使用方便,而且无论是在零磁场状态下,还是励磁线圈通电状态下,阻尼套的阻尼效果和螺杆泵机构的阻尼效果共同作用于传动轴上,从而实现在较为紧凑的结构下输出较高的阻尼效果,而且,通过改变励磁线圈的电流大小可实现阻尼的自动调节,自动化程度高。

Description

螺杆泵式磁流变阻尼器及其动感单车
技术领域
本发明涉及阻尼调节领域,特别涉及一种螺杆泵式磁流变阻尼器及其动感单车。
背景技术
现有室内固定设置的动感单车,健身人员只能单纯地踩脚踏,除了脚踏和车轮,车体本身固定不动,健身过程单调乏味,缺乏娱乐性和智能性。此外,缺少智能手段,无法模拟真实路况。且现有动感单车的阻尼调节方式通过摩擦片与飞轮圆周面的摩擦来实现,结构单一,不便实现自动调节。而传统磁流变阻尼一般采用旋转弹簧或者油压阀的原理制成,旋转弹簧的阻尼力一般是不可调节的或可调节幅度很小,并且可提供的其最大阻尼力值很小,液体易回流。
因此,需要对现有的动感单车的阻尼产生方式进行改进,使其可根据真实情况实现阻尼的自动控制与调节。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种螺杆泵式磁流变阻尼器及其动感单车,不但结构简单、工作安全可靠,使用维修方便,而且可实现阻尼的自动控制与调节。
本发明的螺杆泵式磁流变阻尼器,包括筒体、设置于筒体内并与筒体后端固定连接的定子体和与定子体配合形成螺杆泵机构的螺杆,定子体沿其轴向形成有用于螺杆回转并沿轴线往复移动的泵腔;
还包括以可绕自身轴线转动的方式与筒体配合的传动轴,传动轴一端与螺杆传动配合用于驱动螺杆回转工作,另一端自筒体前端用于与外部件传动配合;
还包括磁流变组件,磁流变组件包括励磁线圈和与传动轴固定连接的阻尼套,阻尼套的套体部分外套于定子体设置并与定子体外壁之间间隙配合形成与泵腔的介质出口和介质入口连通形成回路的阻尼通道,励磁线圈对应阻尼套的套体部分缠绕设置在定子体外壁或/和筒体内壁上。
进一步,定子体的上设置有用于连通泵腔的介质出口与阻尼通道相连通的磁流变液通道。
进一步,定子体与筒体的后端盖之间间隙配合以用于磁流变液通道和阻尼通道连通。
进一步,磁流变液通道为沿圆周方向均匀布置的三个。
进一步,励磁线圈在定子体外壁或/和筒体内壁上均为并列设置的两组。
进一步,传动轴通过万向节与螺杆连接。
本发明还公开一种利用螺杆泵式磁流变阻尼器的动感单车,动感单车上安装有螺杆泵式磁流变阻尼器。
进一步,螺杆泵式磁流变阻尼器的传动轴通过链条传动的方式与动感单车的后轮传动配合。
本发明的有益效果:本发明的螺杆泵式磁流变阻尼器及其动感单车,通过螺杆与定子体配合形成螺杆泵机构作为整个阻尼器的液体输送装置,励磁线圈通不同大小的电流,会产生不同大小的磁场,当磁流变液在磁场为零的情况下,表现为流动性能良好的牛顿流体,此时通过螺杆泵机构与阻尼通道的配合、以及阻尼套的转动形成阻尼效果,阻尼力较小,当励磁线圈通电时,磁流变液表现为类固体特性,此时阻尼套的内外两侧摩擦力急剧增加,同时,由于磁流变液循环流动受节流效应的影响,压力增大,螺杆的转动阻尼也会增大;即无论是在零磁场状态下,还是励磁线圈通电状态下,阻尼套的阻尼效果和螺杆泵机构的阻尼效果共同作用于传动轴上,从而实现在较为紧凑的结构下输出较高的阻尼效果,而且,通过励磁线圈的电流大小可实现阻尼的自动调节,自动化程度高。此外,该发明采用螺杆泵式结构,所以具有防回流特性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为螺杆泵式磁流变阻尼器结构示意图;
图2为利用的螺杆泵式磁流变阻尼器的动感单车结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明结构示意,如图所示:本实施例的螺杆泵式磁流变阻尼器,包括筒体1、设置于筒体1内并与筒体1后端固定连接的定子体2,以及与定子体2配合形成螺杆泵机构的螺杆3,定子体2沿其轴向形成有用于螺杆3回转并沿轴线移动的若干泵腔4;其中,筒体1包括外壳1-1、前端盖1-2和后端盖1-3,前、后端盖1-3分别与外壳的轴向两端通过螺钉连接,螺杆3为偏心螺旋体螺杆3,螺杆3一方面绕本身的轴线旋转,另一方面它又沿定子体2的内表面滚动,于是与泵腔4配合形成密封腔,螺杆3每转一周,密封腔内的磁流变液推进一个螺距,随着螺杆3的连续循环转动,磁流变液在密封腔内呈螺旋形方式流动前进;
还包括以可绕自身轴线转动的方式与筒体1配合的传动轴5,传动轴5一端与螺杆3传动配合用于驱动螺杆3回转工作,另一端自筒体1前端用于与外部件传动配合;传动轴5通过轴承6设置在筒体1的前端盖1-2上,传动轴5一端位于筒体1内,另一端伸出筒体1外,位于筒体1内的一端与螺杆3传动配合,其中,传动轴5伸出筒体1的一端为前端,位于筒体1内的一端为后端,本实施例中,以传动轴5的前后端指代前后方向;
还包括磁流变组件,磁流变组件包括励磁线圈7和与传动轴5固定连接的阻尼套8,阻尼套8的套体部分8-1外套于定子体2设置并与定子体2外壁之间间隙配合形成与泵腔4的介质出口和介质入口相连通的阻尼通道9,励磁线圈7对应阻尼套的套体部分8-1缠绕设置在定子体2外壁或/和筒体1内壁上;如图所示,阻尼套包括套体部分8-1和与传动轴固定连接的顶盖部分8-2,阻尼套的套体部分与定子体外壁和筒体内壁之间均形成有间隙,该间隙内均填充有磁流变液,阻尼套8的顶盖部分与传动轴5形成圆周固定,阻尼套8随传动轴5的转动而转动,当传动轴5转动时,阻尼套8会在磁流变液的作用下受阻形成阻尼效果,当励磁线圈7通不同大小电流时,位于阻尼套8与定子体2之间的间隙和位于阻尼套8与筒体1之间的间隙内的磁流变液的形态也会产生变化,从而改变阻尼力的大小;但需明确的是,本实施例中的阻尼套是一个轴心完全对称的桶状结构,在旋转过程中,阻尼套的套体部分外侧与筒体之间的间隙内处处压力相等,因此,在阻尼套套体与筒体之间的磁流变液是静止的,只有在套体部分与定子体外壁之间形成的阻尼通道9内,由于螺杆泵机构的存在,磁流变液形成流动的回路;
另外,本实施例中,励磁线圈7可以设置在定子体2外壁上,也可设置在筒体1的内壁上,也可在定子体2外壁和筒体1的内壁上均有设置,无论哪种设置,励磁线圈7均对应阻尼套8的套体部分8-1与定子体2和筒体1之间形成的间隙设置;且为增加传动轴与阻尼套的顶盖部分之间传递的力矩,本实施例中,阻尼套的顶盖部分与传动轴通过键14连接实现固定。
本实施例中,定子体的上设置有用于连通泵腔的介质出口与阻尼通道9相连通的磁流变液通道15;定子体与筒体的后端盖之间间隙配合以用于磁流变液通道15和阻尼通道9连通;磁流变液通道为沿圆周方向均匀布置的三个;即经螺杆泵机构3输送的磁流变液自泵腔4的介质出口出来以后经通道9回流至介质入口处,如图所示,泵腔4的介质入口位于定子体2的前端处(靠近传动轴5一端),介质出口位于轴向相反另一端,在筒体1的后端盖1-3上设置有径向隔板11,定子体2的后端与筒体1的后端之间形成间隙12,图中虚线加箭头的表示线为磁流变液的流动路径,实线加箭头的表示线为励磁线圈7的磁场线。
本实施例中,励磁线圈7在定子体2外壁或/和筒体1内壁上均为并列设置的两组,其中每组线圈的通电电流均相反;即本实施例中,在定子体2和筒体1上各设置有两组励磁线圈7,即使得在阻尼盘的内外两侧均设置有励磁线圈7,可实现更好的制动效果,具有响应迅速,易于控制,灵敏度高等优点;另外,在筒体的内壁上形成用于对其两组励磁线圈定位安装的定位凸台,且在两侧分别设置有与端盖配合并对励磁线圈固定的挡圈10;本发明中,外壳1-1,定子体2,挡圈10均为导磁材料,阻尼套8为纯铁缸筒。
本实施例中,传动轴5通过万向节与螺杆3形成传动配合;在传动轴5与螺杆3之间设置连接杆,连接杆与传动轴5和螺杆3分别通过万向节接头13连接。
本发明还公开了一种利用的螺杆3泵式磁流变阻尼器的动感单车,动感单车上安装有螺杆泵式磁流变阻尼器21。在动感单车上,螺杆泵式磁流变阻尼器的传动轴5通过链条传动的方式与动感单车的后轮传动配合。通过控制通入阻尼器中励磁线圈的电流值大小来改变磁场,从而改变阻尼,达到模拟实际路况的目的。动感单车包括车体和用于固定车体的底架,底架包括前底板14和后支撑轮机构18,底架还包括驱动底板上升或下降的电动推杆19和伸缩杆20,车体的前轮设置在前底板上,后轮设置在后支撑轮机构上并滑动配合,在底架上对应车体的后轮同样设置有电动推杆22,另外,在车体的前车架和车座连接柱上均设置有磁流变阻尼器16,且在后轮的安装座上与底架之间还是设置有弹簧减振器23。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种螺杆泵式磁流变阻尼器,其特征在于:包括筒体、设置于筒体内并与筒体后端固定连接的定子体和与定子体配合形成螺杆泵机构的螺杆,所述螺杆为偏心螺旋体螺杆;所述定子体沿其轴向形成有用于螺杆回转并沿轴线往复移动的泵腔,螺杆绕本身的轴线旋转的同时沿定子体的内表面滚动,与泵腔配合形成密封腔,磁流变液在密封腔内呈螺旋形方式流动前进;
还包括以可绕自身轴线转动的方式与筒体配合的传动轴,所述传动轴一端与螺杆传动配合用于驱动螺杆回转工作,另一端自筒体前端用于与外部件传动配合;
还包括磁流变组件,所述磁流变组件包括励磁线圈和与传动轴固定连接的阻尼套,所述阻尼套的套体部分外套于所述定子体设置并与定子体外壁之间间隙配合形成与泵腔的介质出口和介质入口连通形成回路的阻尼通道,所述励磁线圈对应阻尼套的套体部分缠绕设置在所述定子体外壁和筒体内壁上。
2.根据权利要求1所述的螺杆泵式磁流变阻尼器,其特征在于:所述定子体上设置有用于连通泵腔的介质出口与阻尼通道的磁流变液通道。
3.根据权利要求2所述的螺杆泵式磁流变阻尼器,其特征在于:所述定子体与筒体的后端盖之间间隙配合以用于磁流变液通道和阻尼通道连通。
4.根据权利要求2所述的螺杆泵式磁流变阻尼器,其特征在于:所述磁流变液通道为沿圆周方向均匀布置的三个。
5.根据权利要求1所述的螺杆泵式磁流变阻尼器,其特征在于:所述励磁线圈在所述定子体外壁和筒体内壁上均为并列设置的两组。
6.根据权利要求1所述的螺杆泵式磁流变阻尼器,其特征在于:所述传动轴通过万向节与所述螺杆连接。
7.一种利用权利要求1-6任一权利要求所述的螺杆泵式磁流变阻尼器的动感单车,其特征在于:所述动感单车上安装有所述螺杆泵式磁流变阻尼器。
8.根据权利要求7所述的动感单车,其特征在于:所述螺杆泵式磁流变阻尼器的传动轴通过链条传动的方式与动感单车的后轮传动配合。
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