CN109695653A - 一种集成式阻尼及刚度调节装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及缓冲减震装置结构技术领域，具体地指一种集成式阻尼及刚度调节装置。包括填充有液体的密闭壳体；所述的壳体内设置有节流装置将壳体分割为内腔体积不可变的第一腔体以及内腔体积可变的第二腔体；所述的第一腔体内设置有内腔体积可变的第三腔体。本发明将通常由弹簧和减振器共同实现的缓冲和减振功能集成在单个装置上，根据该装置的具体使用工况，通过控制腔体间的介质流通性主动调节装置的刚度和阻尼特性，以实现快速有效缓解系统冲击、衰减系统振动从而提升系统性能的目的。同时该装置结构简单，易于实现主动控制，具备良好的拓展特点。

Description

一种集成式阻尼及刚度调节装置
技术领域
本发明涉及缓冲减震装置结构技术领域，具体地指一种集成式阻尼及刚度调节装置。
背景技术
在有冲击、振动的相关领域，为了缓解冲击和衰减振动，通常会使用弹簧和减振器元件。弹簧是一种机械零件它利用材料的弹性和结构特点，在工作时产生变形，把机械功或动能转变为变形能，或把变形能转变为机械能以有效吸收振动和冲击能量；此外，虽然弹簧可以有效减小冲击和振动，但在此过程中弹簧自身还会有往复运动，通过减振器给系统匹配合适的阻尼力可进一步有效抑制这种弹簧的往复运动,加速冲击和振动的衰减，提高系统运行的平顺性。该传统结构广泛用于车辆悬架系统、大型悬置系统、起降系统等。
随着社会的进步和技术的不断发展，人们对该类系统性能需求不断提升，已有的定刚度及定阻尼系统逐渐难以满足使用需求，于此同时，传统结构及安装方式也制约了其拓展性，难以满足多领域的拓展需求。
发明内容
本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种集成式阻尼及刚度调节装置。
本发明的技术方案为：一种集成式阻尼及刚度调节装置，其特征在于：包括填充有液体的密闭壳体；所述的壳体内设置有节流装置将壳体分割为内腔体积不可变的第一腔体以及内腔体积可变的第二腔体；所述的第一腔体内设置有内腔体积可变的第三腔体。
进一步的所述的液体为受磁场强度变化而改变流动性质的磁流体；所述的节流装置包括连通第一腔体和第二腔体的节流孔以及可改变节流孔内磁场强度的电磁线圈。
进一步的所述的第一腔体包括固定在节流装置上且不可变形的刚性壳体。
进一步的所述的第一腔体包括固定在刚性壳体远离节流装置一侧的第一壁体；所述的第一壁体为可产生沿节流孔内液体流动方向形变的柔性结构。
进一步的所述的第三腔体固定在第一壁体上。
进一步的所述的第三腔体包括固定在第一壁体上的柔性封闭层以及充填在封闭层内的可压缩气体。
进一步的所述的第二腔体包括固定在节流装置上可形变的柔性壳体；所述的柔性壳体与刚性壳体固定连接。
进一步的所述的第二腔体包括固定在柔性壳体远离节流装置一侧的第二壁体；所述的第二壁体为可产生沿节流孔内液体流动方向形变的柔性结构。
进一步的所述的节流装置包括连通第一腔体和第二腔体的节流孔以及可调节节流孔大小的节流阀。
本发明的优点有：1、通过控制节流节流装置中液体流动特性，改变第一腔体和第三腔体的形变程度，改变整个装置的刚度特性和阻尼特性，能够根据装置使用状况进行相应的调节，可适用于各种工况；
2、通过节流阀控制节流孔的开度，能够快速调节介质流速，从而改变整个装置的阻尼和刚度特性，调节方式简单可靠，装置结构简单，操作方便；
3、通过电磁线圈控制磁流体的介质特性，能够有效改变整个充填液体的流动速度，可快速对第一腔体和第三腔体产生影响，改变整个装置的阻尼和刚度特性，调节方式迅速，调节范围大；
4、通过刚性壳体收束液体，使液体流动产生的压力快速传递到第三腔体上，整个装置力的传导合理高效；
5、通过柔性壳体容置液体，装置承受的作用力可通过柔性壳体快速传递到液体上，传导的方式快速高效。
本发明将通常由弹簧和减振器共同实现的缓冲和减振功能集成在单个装置上，根据该装置的具体使用工况，通过控制腔体间的介质流通性主动调节装置的刚度和阻尼特性，以实现快速有效缓解系统冲击、衰减系统振动从而提升系统性能的目的。同时该装置结构简单，易于实现主动控制，具备良好的拓展(可串联或并联的形式进行单个或多个装置单元的布置)特点。
附图说明
图1：本发明的调节装置的结构示意图；
其中：1—第一壁体；2—刚性壳体；3—封闭层；4—气体；5—液体；6—节流装置；7—节流孔；8—柔性壳体；9—第二壁体；10—控制器；11—传感器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
本实施例的集成式阻尼及刚度调节装置可用于各种缓震结构中，如图1所示，本实施例的调节装置包括密闭的壳体，壳体内充填有流动介质，本实施例的流动介质为液体，壳体内设置有节流装置6将壳体分割为内腔体积不可变的第一腔体以及内腔体积可变的第二腔体，节流装置6上设有连通第一腔体和第二腔体的节流孔7，第一腔体内设置有内腔体积可变的第三腔体。
本实施例的力的传导过程为，第二腔体产生形变作用到第二腔体内的液体上，驱动液体通过节流孔7，节流孔7对流过的液体产生节流作用，增加整个装置的阻尼性质，流过节流孔7的液体进入到第一腔体内对第三腔体产生挤压作用，第三腔体压缩增加整个墙体刚度特性。这个传导过程是双向的，即可以通过第三腔体形变传递到第二腔体。
为了控制节流孔7内的液体流动特性，本实施例采用两种方案，一种是在节流装置6上设置节流阀，通过节流阀控制节流孔7的开度，调节流过节流孔7内液体流速，从而达到改变阻尼特性的目的。另一种是在节流装置6上安装电磁线圈，将充填在壳体内的液体更换为受磁场强度变化而改变流动性质的磁流体，通过控制电磁线圈从而调节节流孔7处的磁场强度，改变流过节流孔7内的流体流动特性，从而达到改变阻尼特性的目的。本实施例的这两种方法可以叠加在一起，即共同作用。
如图1所示，本实施例的第一腔体包括固定在节流装置6上且不可形变的环状刚性壳体2，刚性壳体2一端固定在节流装置6上，另一端设置有第一壁体1，第一壁体1可以是可产生沿节流孔7内液体5流动方向形变的柔性结构。
本实施例的第三腔体浸泡在刚性壳体2内的液体5中与液体5充分接触，第三腔体固定在第一壁体1上。即第一壁体1上的作用力可以传递到第三腔体上。
第三腔体包括固定在第一壁体1上的柔性封闭层3以及充填在封闭层3内的可压缩气体4。受到作用力时，可以产生形变。
如图1所示，第二腔体包括固定在节流装置6上可形变的环状柔性壳体8，柔性壳体8一端刚性壳体2固定连接，另一端设置有第二壁体9，第二壁体9可以是可产生沿节流孔7内液体5流动方向形变的柔性结构。
本实施例可以在装置上设置有控制结构，控制器10与节流装置6信号连接，然后将监测工作状况的传感器11与控制器10电信号连接，通过传感器11向控制器10传送电信号，控制器10根据电信号控制节流装置6的运转，节流装置6控制节流孔7内介质流动情况，改变整个装置的阻尼和刚度特性。
实际运行时，第一壁体1受力，第一壁体1产生形变挤压第三腔体，第三腔体将作用力转移到第一腔体内的液体上，液体在挤压作用下穿过节流孔7，进入到第二腔体内，第二腔体内的液体增加迫使柔性壳体8产生形变消解这部分新增加的液体，待第一壁体1上的作用力减小或消除时，柔性壳体8减小形变或是恢复至初始状态，对第二腔体内的液体产生挤压作用，液体穿过节流孔7，进入到第一腔体内对封闭层3产生挤压作用，封闭层4内的气体压缩。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1.一种集成式阻尼及刚度调节装置，其特征在于：包括填充有液体(5)的密闭壳体；所述的壳体内设置有节流装置(6)将壳体分割为内腔体积不可变的第一腔体以及内腔体积可变的第二腔体；所述的第一腔体内设置有内腔体积可变的第三腔体。
2.如权利要求1所述的一种集成式阻尼及刚度调节装置，其特征在于：所述的液体(5)为受磁场强度变化而改变流动性质的磁流体；所述的节流装置(6)包括连通第一腔体和第二腔体的节流孔(7)以及可改变节流孔(7)内磁场强度的电磁线圈。
3.如权利要求1所述的一种集成式阻尼及刚度调节装置，其特征在于：所述的第一腔体包括固定在节流装置(6)上且不可变形的刚性壳体(2)。
4.如权利要求3所述的一种集成式阻尼及刚度调节装置，其特征在于：所述的第一腔体包括固定在刚性壳体(2)远离节流装置(6)一侧的第一壁体(1)；所述的第一壁体(1)为可产生沿节流孔(7)内液体(5)流动方向形变的柔性结构。
5.如权利要求4所述的一种集成式阻尼及刚度调节装置，其特征在于：所述的第三腔体固定在第一壁体(1)上。
6.如权利要求5所述的一种集成式阻尼及刚度调节装置，其特征在于：所述的第三腔体包括固定在第一壁体(1)上的柔性封闭层(3)以及充填在封闭层(3)内的可压缩气体(4)。
7.如权利要求3所述的一种集成式阻尼及刚度调节装置，其特征在于：所述的第二腔体包括固定在节流装置(6)上可形变的柔性壳体(8)；所述的柔性壳体(8)与刚性壳体(2)固定连接。
8.如权利要求7所述的一种集成式阻尼及刚度调节装置，其特征在于：所述的第二腔体包括固定在柔性壳体(8)远离节流装置(6)一侧的第二壁体(9)；所述的第二壁体(9)为可产生沿节流孔(7)内液体(5)流动方向形变的柔性结构。
9.如权利要求1所述的一种集成式阻尼及刚度调节装置，其特征在于：所述的节流装置(6)包括连通第一腔体和第二腔体的节流孔(7)以及可调节节流孔(7)大小的节流阀。
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