CN108443393A - 电流变阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电流变阻尼器，其包括阻尼器缸体，一端插设于所述阻尼器缸体内的活塞杆，以及可承插固定在所述活塞杆上、并可相对滑动的设于所述阻尼器缸体内的活塞，所述活塞包括活塞壳体，绝缘设于所述活塞壳体中、且可与外界电连接的电极，以及构造于所述活塞壳体处的、两端分别连通于所述活塞壳体两端外的阻尼通道，且所述阻尼通道沿流通方向呈弯折式结构。本发明所述的电流变阻尼器能够提升阻尼器使用时的阻尼效果，而有着很好的实用性。

Description

电流变阻尼器

技术领域

本发明涉及阻尼器技术领域，特别涉及一种电流变阻尼器。

背景技术

目前应用的阻尼器多是液压阻尼器，其为由阻尼液流经节流孔的耗能产生阻尼力，且通过改变节流孔的孔径也可对阻尼器的阻尼系数等进行调整。不过，液压阻尼器对外部振动载荷的响应均为被动式的，这就必然会降低阻尼器的缓冲性能及阻尼效果。针对于液压阻尼器结构的不足，人们开发出了采用电磁流变液的电磁阻尼器结构，但是现有的电磁阻尼器也存在响应时间较长、线圈磁路结构复杂、占用空间及重量大，以及设备维护要求和成本较高等缺点。

电流变液作为一种在外加电场作用下粘度、塑性等流变特性会发生急剧变化的智能材料，其能够在外加电场作用下瞬间从自由流动的液体变为半固体，而呈现出可控的屈服强度，且这种形态变化随电场的改变是可逆的，因而采用电流变液作为阻尼液的电流变阻尼器逐渐得到研究人员的重视。电流变阻尼器作为一种新型阻尼器结构，因其阻尼力可调、可控性强，以及具有较好的响应性而有着很好的应用前景。

现有的电流变阻尼器结构，一般包括缸体、安装有活塞的活塞杆，并在活塞内设置有电极，设计中选择将缸体或活塞壳体作为接地端，当以缸体作为接地端时，在缸体与电极之间产生电场，相应的，电流变液在缸体和电极之间产生剪切应力。而当以活塞壳体作为接地端时，电流变液则在电极与活塞壳体之间产生剪切应力，且此时可实现电极和接地端之间无相对运动产生。

不过，对于上述两种接地形式，在以缸体作为接地端时，阻尼器活塞高速运动中，缸体与电极之间的相对运动速度往往较大，其会导致两者之间的电场强度发生较大的衰减，而降低阻尼器得阻尼效果。而在以活塞壳体作为接地端时，由于电流变液本身作为有颗粒物液体的特殊性，在活塞与缸体之间必须要设计间隙，此时电流变液会通过该间隙而不是阻尼通道流通于上、下阻尼腔之间，从而也会影响阻尼器的阻尼效果。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种电流变阻尼器，以有利于提升阻尼器的阻尼效果。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种电流变阻尼器，包括阻尼器缸体，一端插设于所述阻尼器缸体内的活塞杆，以及可承插固定在所述活塞杆上、并可相对滑动的设于所述阻尼器缸体内的活塞，所述活塞包括活塞壳体，绝缘设于所述活塞壳体中、且可与外界电连接的电极，以及构造于所述活塞壳体处的、两端分别连通于所述活塞壳体两端外的阻尼通道，且所述阻尼通道沿流通方向呈弯折式结构。

进一步的，所述阻尼通道的弯折位置为直角弯折。

进一步的，所述阻尼通道的宽度为0.5mm-1.5mm。

进一步的，所述阻尼通道具有夹置在所述电极与所述阻尼器缸体之间的第一通道，以及与所述第一通道串接的夹置在所述电极和所述活塞壳体之间的第二通道；所述第二通道为分别串接在所述第一通道两相对侧的两段，且每段所述第二通道分别连通于所述活塞壳体端部外。

进一步的，所述活塞壳体包括相对布置、且沿所述活塞杆的轴向间距设置的两个端盖，于两所述端盖上设有与所述活塞杆承插连接的安装孔，并于两所述端盖上分别形成有供所述第二通道与所述活塞壳体端部外连通的连通孔；在两所述端盖之间夹置固定有绝缘衬套，所述电极套装固定于所述绝缘衬套上，所述第一通道位于两所述端盖之间的间隙中。

进一步的，所述连通孔为绕所述安装孔布置的弧形孔；在所述绝缘衬套与所述端盖之间、以及所述绝缘衬套与所述电极之间夹设有弹性密封圈。

进一步的，在所述电极上形成有外凸于两所述端盖之间的间隙内的凸起，所述第一通道夹置在所述凸起与所述阻尼器缸体之间。

进一步的，在所述活塞壳体上设有由所述阻尼通道贯通至所述阻尼器缸体处的镂空，并于所述镂空中设有可因承压、而挤压抵接在所述镂空的一侧内壁和所述阻尼器缸体之间的弹性体。

进一步的，所述活塞壳体包括相对布置、且沿所述活塞杆的轴向间距设置的两个端盖，于两所述端盖上设有与所述活塞杆承插连接的安装孔，且于两所述端盖上分别形成有供所述阻尼通道与所述活塞壳体端部外连通的连通孔；所述镂空由两所述端盖之间的间隙构成，并在两所述端盖之间夹置固定有绝缘衬套，所述电极套装固定于所述绝缘衬套上。

进一步的，所述弹性体为设于两所述端盖之间的间隙中的弹性密封圈；所述连通孔为绕所述安装孔布置的弧形孔，并在所述绝缘衬套与所述端盖之间、以及所述绝缘衬套与所述电极之间夹设有弹性密封圈。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

本发明的电流变阻尼器使阻尼通道为弯折式结构，相较于现有的直线形阻尼通道，能够大大增加电场作用面积，可使得阻尼器在相同体积的情况下可产生更大的阻尼力，并且弯折式的阻尼通道还能够使电流变液在流动时有更大的能量耗散，而可提升阻尼器的阻尼效果。

同时，本发明中设计使得阻尼通道分别位于电极和阻尼器缸体之间、以及电极和活塞壳体之间，且电极和阻尼器缸体之间的阻尼通道只占整体阻尼通道中的一部分，因而在阻尼器高速及低速运动时，其阻尼力不会产生较大的变化，而即使在高速运动情况下也可有着较大的阻尼力，而提升阻尼器的阻尼效果。

而且通过在电极和阻尼器缸体之间也设置阻尼通道，本发明也可使得流经于活塞壳体与阻尼器缸体之间间隙的电流变液也经过高压电场，能够有效缓解电流变液在活塞壳体和阻尼器壳体之间的间隙自由流动，而不通过阻尼通道的问题，可减少阻尼损失，增大阻尼力，而能够提升阻尼效果。

此外，本发明的电流变阻尼器中，设计使得阻尼通道位于电极和活塞壳体之间，在阻尼器高速及低速运动时，都能够保持电场强度的一致性，可使得产生的阻尼力不会产生明显的变化，而可提升阻尼器的阻尼效果。而通过弹性体的设置，可有效减小电流变液在活塞壳体和阻尼器壳体之间的间隙自由流动、而不通过阻尼通道的问题，可减少阻尼损失，增大阻尼力，而能够提升阻尼效果。

另外，本发明的电流变阻尼器通过对两侧端盖的高度进行改变，或者是对两侧的端盖与电极之间的距离进行改变，还可在阻尼器压缩行程和拉伸行程中产生不同的阻尼力，进而可使得阻尼器做功阻尼力和复原阻尼力大小不同，而能够使阻尼器具有更加广泛的应用前景。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例一所述的电流变阻尼器的结构示意图；

图2为本发明实施例一所述的端盖的结构示意图；

图3为图1中A部分的局部放大图；

图4为本发明实施例一中阻尼通道另一种结构下的示意图；

图5为本发明实施例二所述的电流变阻尼器的结构示意图；

图6为图5中C部分的局部放大图；

图7为本发明实施例二所述的电流变阻尼器在阻尼器拉伸行程时电流变液的流向图；

图8为本发明实施例二所述的电流变阻尼器在阻尼器压缩行程时电流变液的流向图；

附图标记说明：

1-阻尼器缸体，2-活塞杆，3-垫片，4-弹性密封圈，5-端盖，6-电极，7-弹性密封圈，8-绝缘衬套，9-垫片，10-螺母，11-阻尼通道，12-弹性体；

51-安装孔，52-连通孔，61-凸起；

111-第一通道，112-第二通道。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例一

本实施例涉及一种电流变阻尼器，其整体上包括阻尼器缸体，一端插设于阻尼器缸体内的活塞杆，以及可承插固定在活塞杆上、并可相对滑动的设置在阻尼器缸体内的活塞。其中，活塞包括活塞壳体，绝缘设置于活塞壳体中、且可与外界电连接的电极，以及构造于上述活塞壳体处且两端分别连通于活塞壳体两端外的阻尼通道，同时该阻尼通道沿流通方向也为呈弯折式结构。

本实施例的电流变阻尼器使阻尼通道为弯折式结构，相较于现有的直线形阻尼通道，能够大大增加电场作用面积，可使得阻尼器在相同体积的情况下可产生更大的阻尼力，并且弯折式的阻尼通道还能够使电流变液在流动时有更大的能量耗散，从而可提升阻尼器的阻尼效果。

基于如上的整体设计思想，本实施例的电流变阻尼器的一种示例性结构如图1至图3中所示，其中，图中仅示出了该电流变阻尼器中涉及本发明发明点部分的结构，对阻尼器其它部分的结构参见现有液压阻尼器结构即可，本实施例对此将不再赘述。同时，图1中所示结构也为图2中B-B剖面下的结构图。

本实施例的活塞壳体具体包括相对布置、且沿活塞杆2的轴向间距设置的两个端盖5，在两个端盖5上均设置有用于和活塞杆2承插连接的安装孔51，并在两个端盖5上也分别形成有供阻尼通道11与活塞壳体端部外连通的连通孔 52，且该连通孔52为围绕安装孔51布置的多个、并具体设计为弧形孔。

在两个端盖5之间还夹置固定有绝缘衬套8，绝缘衬套8也为套装在活塞杆2上，而电极6则套装固定在绝缘衬套8上。同时，绝缘衬套8也类似于活塞壳体而由相对布置、且间距设置的两部分构成，电极6夹设在绝缘衬套8的两部分之间，以形成对绝缘衬套8整体结构的支撑。此外，在活塞杆2内设置有中空的穿线孔，该穿线孔通过绝缘衬套8两部分之间的间隙与电极6的内侧连通，电极6即可由穿设在该间隙以及穿线孔中的导线和外部电源电连接。

本实施例中，活塞壳体通过形成于活塞杆2上的轴肩结构定位于活塞杆2 上，且经由螺接在活塞杆2端部的螺母10进行固定。与此同时，为提高活塞结构在活塞杆2上安装固定的稳定性，在活塞壳体的两相对侧也分别设置有垫片 3与垫片9，两个垫片均采用现有的平垫片即可。而为了保证绝缘衬套8和两侧的端盖5之间、以及绝缘衬套8和电极6之间的密封性，本实施例在绝缘衬套 8与两侧的端盖5之间均设置有弹性密封圈4，在绝缘衬套8与电极6之间也夹设有弹性密封圈7，同时，弹性密封圈4与弹性密封圈7均采用现有的丁腈橡胶材质的O型圈便可。

本实施例在活塞壳体间距设置的两个端盖5之间形成有间隙，前述的第一通道111即位于两侧端盖5之间的间隙中，此时，前述的第二通道112则具体为分别串接在第一通道111两相对侧的两段，且两侧的第二通道112即经由端盖5上的连通孔52分别连通于活塞壳体的端部外。

仍如图1或图3中示出的，本实施例中对应于第一通道111在两侧端盖5 之间的间隙中的设置，在电极6上也形成有外凸于两侧的端盖5之间的间隙内的凸起61，此时，第一通道111即具体夹置在该凸起61与阻尼器缸体1之间，并保证第一通道111的宽度k在上述的数值区间内。

由电极6及其上的凸起61的结构设计，以及其与活塞壳体之间的配合，本实施例的由第一通道111与第二通道112构成的阻尼通道11沿其流通方向呈现为弯折式结构，且阻尼通道11的弯折位置具体的也为直角弯折。另外，本实施例在具体设计时，第一通道111和第二通道112的宽度k也可设置为 0.5mm-1.5mm，例如其可为0.8mm、1mm、1.2mm等。

本实施例的活塞结构在阻尼器工作时的电流变液流动情况如图3中所示，当活塞结构随活塞杆2在阻尼器缸体1中运动时，位于活塞一侧的阻尼腔中的电流变液由一侧端盖5上的连通孔52进入活塞壳体中，然后再进入一侧的第二通道112中。接着，电流变液由一侧的第二通道112进入第一通道111中，并再进入另一侧的第二通道112中后，最后由另一侧端盖5上的连通孔52进入另一侧的阻尼腔中。

与此同时，活塞壳体、也即端盖5与阻尼器缸体1之间的间隙中流动的电流变液也会进入第一通道111中。由此，在外部电源供电下，活塞壳体和阻尼器缸体1均作为接地端，而在电极6和阻尼器缸体1之间的第一通道111中，以及电极6与活塞壳体之间的第二通道112中均产生高压电场。流动的电流变液在高压电场的作用下材料形态发生改变，从而可使得阻尼器产生阻尼力，以实现阻尼效果。

此外，本实施例中还需要进一步说明的是，除了如上述的使得阻尼通道11 中的第一通道111为位于两段第二通道112之间，当然也可使得第一通道111 和第二通道112均为一段。此时，例如可如图4中所示的，可使电极6上的凸起61位于电极6的一端，而在活塞壳体的靠近于该凸起61的一端与阻尼器缸体1之间留有和第一通道111连通的电流变液通道(也即一侧端盖5上的连通孔52位于端盖5的边沿处)便可。使用时，电流变液由该电流变液通道进入第一通道111，再由第一通道111进入第二通道112，并由活塞壳体的另一侧流出即可。

实施例二

本实施例涉及一种电流变阻尼器，本实施例的电流变阻尼器采用了与实施例一中的电流变阻尼器一致的整体设计思想，其大部分结构与实施例一中的电流变阻尼器相同。不同之处在于如图5和图6中所示的，本实施例的电流变阻尼器中为在活塞壳体上设置有由阻尼通道11贯通至阻尼器缸体1处的镂空，并在该镂空中设有可因承压而挤压抵接在镂空的一侧内壁和阻尼器缸体1之间的弹性体12，与此同时，电极6以及阻尼通道11的结构也相应的有所不同。

具体而言，本实施例在活塞壳体间距设置的两个端盖5之间形成有间隙，上述位于活塞壳体上的由阻尼通道11贯通至阻尼器缸体1处的镂空即由该间隙构成，且同时，设置在该镂空内的弹性体12具体为采用嵌设在两侧端盖5之间的间隙中的弹性密封圈。该弹性密封圈采用现有的丁腈橡胶材质的O型圈即可，在自然状态下其可分别与上述镂空的两侧壁、也即两侧的端盖5的端面相抵接，以保证弹性体12能够稳定的布置在镂空内。

如图5和图6中示出的，本实施例的位于电极6与活塞壳体之间的阻尼通道11沿其流通方向也呈现为弯折式结构，且阻尼通道11的弯折位置具体的也为直角弯折。另外，本实施例在具体设计时，阻尼通道11的宽度k也可设置为 0.5-1.5mm，且其例如也可为0.8mm、1mm、1.2mm等。

本实施例的活塞结构在阻尼器工作时的电流变液流动情况如图7及图8中所示，当活塞结构随活塞杆2在阻尼器缸体1中运动，而处于阻尼器的拉伸行程时，由图7中示出的，在液压力下，采用弹性密封圈结构的弹性体12发生弹性变形，而堵住由b向a的通道。此时，活塞一侧的阻尼腔中的电流变液经相应侧的端盖5上连通孔52进入活塞中，再由b、d处按图示的流向汇合后，向 c处流动，并经由端盖5上的连通孔52进入活塞另一侧的阻尼腔中。

在电流变液的流动中，在外部电源供电下，活塞壳体均作为接地端，而在电极6和活塞壳体之间的阻尼通道11中均产生高压电场，流动的电流变液在高压电场的作用下材料形态发生改变，从而可使得阻尼器产生阻尼力，以实现阻尼效果。当阻尼器处于压缩行程时电流变液的具体流动则由图8中示出的，此时，弹性体12堵住由a向b的通道，电流变液的流动情形与拉伸行程中类似，在此不再赘述。

此外，本实施例中还需要进一步说明的是，在具体实施时，通过改变活塞壳体中的端盖5的高度(也即端盖5沿活塞杆2轴向的厚度值)，以使得两侧端盖5的高度不同，从而使两侧端盖处在a-b方向上的电流变液流动通道的长度不同。或者，通过改变端盖5的内径或电极6的外径等，以使两侧的端盖5与电极6之间的距离、也即位于两者之间的阻尼通道11的宽度k发生变化，而使得两侧的端盖5和电极6之间的距离不同，还可实现阻尼器在压缩行程和拉伸行程中阻尼力的不同，以增大阻尼器的应用范围。端盖5、电极6等部件具体参数的调节可视阻尼器应用场景而进行选择，本实施例对此不再详述。

而除了如上述的使形成于活塞壳体中的镂空为由两侧的端盖5之间的间隙构成，也即使得该镂空为沿活塞壳体的径向弯全贯穿活塞壳体。本实施例中当然也可使得活塞壳体中的两个端盖5连接为一体结构，且上述的镂空为沿活塞壳体的周向间隔布置的多段构成。此时，位于该镂空中的弹性体12可为嵌装在各段镂空内的为弧形的橡胶密封条，并仍可在液压力下构成对镂空一侧内壁和阻尼器缸体1之间的密封抵接即可。不过，上述多段式的镂空结构，会使得活塞结构较为复杂，且在活塞壳体与阻尼器缸体1之间仍会有电流变液自由流动，而在实际的使用效果会略差。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电流变阻尼器，包括阻尼器缸体(1)，一端插设于所述阻尼器缸体(1)内的活塞杆(2)，以及可承插固定在所述活塞杆(2)上、并可相对滑动的设于所述阻尼器缸体(1)内的活塞，所述活塞包括活塞壳体，绝缘设于所述活塞壳体中、且可与外界电连接的电极(6)，以及构造于所述活塞壳体处的、两端分别连通于所述活塞壳体两端外的阻尼通道(11)，且所述阻尼通道(11)沿流通方向呈弯折式结构。

2.根据权利要求1所述的电流变阻尼器，其特征在于：所述阻尼通道(11)的弯折位置为直角弯折。

3.根据权利要求1所述的电流变阻尼器，其特征在于：所述阻尼通道(11)的宽度为0.5mm-1.5mm。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电流变阻尼器，其特征在于：所述阻尼通道(11)具有夹置在所述电极(6)与所述阻尼器缸体(1)之间的第一通道(111)，以及与所述第一通道(111)串接的夹置在所述电极(6)和所述活塞壳体之间的第二通道(112)；所述第二通道(112)为分别串接在所述第一通道(111)两相对侧的两段，且每段所述第二通道(112)分别连通于所述活塞壳体端部外。

5.根据权利要求4所述的电流变阻尼器，其特征在于：所述活塞壳体包括相对布置、且沿所述活塞杆(2)的轴向间距设置的两个端盖(5)，于两所述端盖(5)上设有与所述活塞杆(2)承插连接的安装孔(51)，并于两所述端盖(5)上分别形成有供所述第二通道(112)与所述活塞壳体端部外连通的连通孔(52)；在两所述端盖(5)之间夹置固定有绝缘衬套(8)，所述电极(6)套装固定于所述绝缘衬套(8)上，所述第一通道(111)位于两所述端盖(5)之间的间隙中。

6.根据权利要求5所述的电流变阻尼器，其特征在于：所述连通孔(52)为绕所述安装孔(51)布置的弧形孔；在所述绝缘衬套(8)与所述端盖(5)之间、以及所述绝缘衬套(8)与所述电极(6)之间夹设有弹性密封圈(4、7)。

7.根据权利要求5所述的电流变阻尼器，其特征在于：在所述电极(6)上形成有外凸于两所述端盖(5)之间的间隙内的凸起(61)，所述第一通道(111)夹置在所述凸起(61)与所述阻尼器缸体(1)之间。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的电流变阻尼器，其特征在于：在所述活塞壳体上设有由所述阻尼通道(11)贯通至所述阻尼器缸体(1)处的镂空，并于所述镂空中设有可因承压、而挤压抵接在所述镂空的一侧内壁和所述阻尼器缸体(1)之间的弹性体(12)。

9.根据权利要求8所述的电流变阻尼器，其特征在于：所述活塞壳体包括相对布置、且沿所述活塞杆(2)的轴向间距设置的两个端盖(5)，于两所述端盖(5)上设有与所述活塞杆(2)承插连接的安装孔(51)，且于两所述端盖(5)上分别形成有供所述阻尼通道(11)与所述活塞壳体端部外连通的连通孔(52)；所述镂空由两所述端盖(5)之间的间隙构成，并在两所述端盖(5)之间夹置固定有绝缘衬套(8)，所述电极(6)套装固定于所述绝缘衬套(8)上。

10.根据权利要求9所述的电流变阻尼器，其特征在于：所述弹性体(12)为设于两所述端盖(5)之间的间隙中的弹性密封圈；所述连通孔(52)为绕所述安装孔(51)布置的弧形孔，并在所述绝缘衬套(8)与所述端盖(5)之间、以及所述绝缘衬套(8)与所述电极(6)之间夹设有弹性密封圈(4、7)。