CN111457051A - 一种堆叠活塞式电流变液减振器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种堆叠活塞式电流变液减振器，包括缸体总成、活塞杆总成、堆叠活塞，活塞杆总成上可拆卸的套装有堆叠活塞；堆叠活塞包括活塞外壳、若干电极板，活塞外壳内的安装腔内容纳若干电极板，各个电极板均与活塞杆总成同轴设置，若干电极板由多个外电极板和内电极板构成，外电极板和内电极板交错排布；外电极板外圈安装在活塞外壳上，相邻的外电极板外圈之间设有外绝缘套，若干内电极板内圈安装在活塞杆总成上，相邻的内电极板内圈之间设有内绝缘套；外电极板和内电极板分别与外部可调电压源的正负极相连。本发明的优点：实现了对电流变液的高效利用，且实现了阻尼力可调最大区间可根据实际情况要求改变的效果。

Description

一种堆叠活塞式电流变液减振器
技术领域
本发明属于振动/冲击控制执行器领域，更具体地说是一种包含堆叠活塞的电流变液减振器。
背景技术
在实际所处的生产生活中，许多机械结构和系统工作中都存在着冲击载荷，其短暂的作用时间以及巨大的作用力，极易引起设备的振动，疲劳甚至损坏，从而不仅影响设备的使用寿命而且使操作者自身存在安全隐患。这些振动/冲击对人们的生产生活造成了不良的影响，解决好因冲击载荷而引起的振动/冲击问题具有重大的意义。电流变液作为一种新型智能材料，能够在电场作用下短时间内产生表观粘度的变化，利用电流变液这一特性设计的电流变液减振器可以成为缓和冲击、衰减振动的理想设备。电流变液减振器的应用不仅保证机械设备运行的稳定性、安全性，延长机械设备的使用寿命，还能在车辆、飞行器等交通工具得到广泛应用以保证行驶的平顺性与舒适性，同时较好的协调了平顺性与稳定性之间的矛盾。
电流变减振器响应迅速、能耗小、控制方便，传统的电流变减振器基于电流变液在外加电场作用下表观粘度快速发生改变的特性，能够在几个毫秒内提供连续变化的阻尼力，实现对振动、冲击的有效控制，在机械行业中得到了一定的研究与应用。但是，传统的基于电流变液的减振器仍然有以下不足之处：第一，基于流动工作模式下的传统的筒式结构的减振器，可能因电流变液由于某种化学反应产生的颗粒沉积而导致过流处堵塞，此造成在未加外加电场的情况下减振器的初始阻尼力远高于要求，进而缩短了可调阻尼力的可调区间，同时传统的电流变减振器对电流变液的利用不够充分，填充的大部分电流变液都处于闲置状态，使用量大且使用效率低下。第二，传统的电流变减振器受结构限制，通常使用外壳充当阴极，连接高压电源，具有一定的危险性，在实际应用过程中需要为减振器添加额外绝缘措施以保证安全。第三，传统的电流变液减振器一旦设计制造完成，其可调阻尼力的区间范围就不可调整，这种情况不适合电流变减振器的广泛应用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种堆叠活塞式电流变液减振器，以实现对电流变液的更为高效的利用，具有更高的性能稳定性以及更高的安全性，实现阻尼力可调最大区间可根据实际情况要求改变的效果。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种堆叠活塞式电流变液减振器，所述减振器包括缸体总成、活塞杆总成，所述减振器还包括堆叠活塞，所述缸体总成内设密闭的空腔，所述空腔内填充有电流变液，所述活塞杆总成贯穿缸体总成的空腔，且活塞杆总成的上下两端分别伸出缸体总成的上下两端之外，所述活塞杆总成在位于空腔内的一段上可拆卸的套装所述堆叠活塞；
所述堆叠活塞包括活塞外壳、若干电极板，所述活塞外壳可拆卸的套装在活塞杆总成上，所述活塞外壳外侧壁与缸体总成的空腔内侧壁之间密封对接，所述活塞外壳内设柱形的安装腔，所述安装腔内容纳若干环形的电极板，各个电极板均与活塞杆总成同轴设置，且若干电极板在沿着活塞杆总成的轴线方向上间隔均匀的排布，若干电极板由多个外电极板和内电极板构成，外电极板和内电极板交错排布；所述外电极板外圈安装在活塞外壳上，相邻的外电极板外圈之间设有外绝缘套，若干内电极板内圈安装在活塞杆总成上，相邻的内电极板内圈之间设有内绝缘套，所述外电极板内圈与对应的内绝缘套之间留有径向间隙，所述内电极板外圈与对应的外绝缘套之间留有径向间隙；外电极板和内电极板分别与外部可调电压源的正负极相连。
进一步的，所述活塞外壳由活塞底座和活塞顶盖组成，通过活塞顶盖盖合在活塞底座的顶端敞口处，由活塞底座和活塞顶盖共同围成所述安装腔，所述活塞顶盖上开有一圈供电流变液流入或流出安装腔的顶部过流孔，所述活塞底座的底板上开有一圈供电流变液流入或流出安装腔的底部过流孔。
进一步的，所述活塞外壳的安装腔内侧壁上开有两个外限位槽，每个外限位槽内设有外限位挡圈，两个外限位挡圈分别紧贴最上方的外电极板顶端以及最下方的外电极板底端。
进一步的，所述活塞杆总成外侧壁上开有两个内限位槽，每个内限位槽内设有内限位挡圈，两个内限位挡圈分别紧贴最上方的内电极板顶端以及最下方的内电极板底端。
进一步的，所述活塞杆总成上设有两个限位轴肩，两个限位轴肩分别位于所述堆叠活塞的上下两端，用于对堆叠活塞进行轴向限位。
进一步的，所述活塞杆总成包括呈上下同轴装配的上活塞杆和下活塞杆，两个限位轴肩分别设置在上活塞杆靠近下端的部位、以及下活塞杆靠近上端的部位。
进一步的，所述缸体总成的底端连接有下连接套筒，所述活塞杆总成的底端伸入下连接套筒内腔，所述下连接套筒的底部设有下连接件。
进一步的，所述活塞杆总成的顶端连接有上连接件。
进一步的，所述缸体总成包括工作缸、上端盖、下端盖，所述上端盖和下端盖分别设置在工作缸的上下两端，所述上端盖和下端盖上分别设有供活塞杆总成穿过的穿孔，所述穿孔内设有用于对活塞杆总成进行轴向导向的导向套筒，所述穿孔内侧壁上还设有端盖密封圈，通过端盖密封圈实现活塞杆总成与缸体总成之间的密封对接。
进一步的，所述活塞外壳为绝缘外壳。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1、本发明提供的一种堆叠活塞式电流变液减振器，其活塞设计为堆叠活塞，该堆叠活塞由多个外电极板和多个内电极板交错式的间隔排布而成，构成阻尼力产生机构，结构布局紧凑，使用时随着活塞杆总成的往复运动，该阻尼产生机构会随之在缸体总成的空腔内往复运动，使得几乎整个空腔内的电流变液都能得到利用，提高了电流变液的利用率，从根本上降低了减振器的成本；同时，由于在使用过程中，该堆叠活塞会随着活塞杆总成一起往复运动，相邻电极板之间的过流通道也随之处于运动状态，从而最大程度的减小了电流变液沉积颗粒堵塞过流通道的可能性。
2、本发明提供的一种堆叠活塞式电流变液减振器，其堆叠活塞可拆卸的安装在活塞杆总成上，可根据需要更换堆叠活塞，调整活塞外壳内部的外电极板和内电极板的数量，进而调整阻尼力可调的区间范围。
3、本发明提供的一种堆叠活塞式电流变液减振器，将高压电源的正负极的接入端布置在减振器的活塞内部，并由活塞外壳的绝缘材料进行绝缘，避免了减振器的缸体总成外部存有高电压的风险，使的该减振器在实际生产生活中的应用更安全，消除了安全隐患。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图。
图2是本发明的主视剖面图。
图3是本发明的堆叠活塞的爆炸图。
图4是本发明的堆叠活塞的主视剖面图。
图5是本发明的活塞底座的立体图。
图6是本发明的活塞底座与外电极板装配好之后的立体图。
图7是本发明的活塞杆总成的立体图。
图8是本发明的活塞杆总成与内电极板装配好之后的立体图。
图中，1空腔；2堆叠活塞；3外电极板；4内电极板；5外绝缘套；6内绝缘套；7活塞底座；8活塞顶盖；9顶部过流孔；10底部过流孔；11外限位槽；12外限位挡圈；13上活塞杆；14下活塞杆；15上连接件；16内限位槽；17内限位挡圈；18限位轴肩；19工作缸；20上端盖；21下端盖；22导向套筒；23端盖密封圈；24下连接套筒；25下连接件；26过流通道，27密封沟槽。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参照图1至图8，本实施例公开了一种堆叠活塞式电流变液减振器，该减振器包括缸体总成、活塞杆总成、堆叠活塞2，缸体总成内设密闭的空腔1，空腔1内填充有电流变液，活塞杆总成贯穿缸体总成的空腔1，且活塞杆总成的上下两端分别伸出缸体总成的上下两端之外，活塞杆总成在位于空腔1内的一段上可拆卸的套装堆叠活塞2。
堆叠活塞2包括活塞外壳、若干电极板，活塞外壳可拆卸的套装在活塞杆总成上，活塞外壳为绝缘外壳，活塞外壳采用绝缘材料可有效隔绝内部高压。活塞外壳外侧壁开有密封沟槽27，该密封沟槽27内设置活塞密封圈，通过该活塞密封圈实现活塞外壳外侧壁与缸体总成的空腔1内侧壁之间的密封对接，活塞外壳内设柱形的安装腔，安装腔内容纳若干环形的电极板，各个电极板均与活塞杆总成同轴设置，且若干电极板在沿着活塞杆总成的轴线方向上间隔均匀的排布，若干电极板由多个外电极板3和内电极板4构成，外电极板3和内电极板4交错排布；外电极板3外圈安装在活塞外壳上，相邻的外电极板3外圈之间设有外绝缘套5，若干内电极板4内圈安装在活塞杆总成上，相邻的内电极板4内圈之间设有内绝缘套6，外电极板3内圈与对应的内绝缘套6之间留有径向间隙，内电极板4外圈与对应的外绝缘套5之间留有径向间隙；外电极板3和内电极板4分别与外部可调电压源的正负极相连，相邻的外电极板3和内电极板4之间的间隙形成平行的过流通道26。
其中，活塞外壳由活塞底座7和活塞顶盖8组成，通过活塞顶盖8盖合在活塞底座7的顶端敞口处，由活塞底座7和活塞顶盖8共同围成安装腔，活塞顶盖8上开有一圈供电流变液流入或流出安装腔的顶部过流孔9，活塞底座7的底板上开有一圈供电流变液流入或流出安装腔的底部过流孔10。
活塞外壳的安装腔内侧壁上开有两个外限位槽11，每个外限位槽11内设有外限位挡圈12，两个外限位挡圈12分别紧贴最上方的外电极板3顶端以及最下方的外电极板3底端。
活塞杆总成包括呈上下同轴装配的上活塞杆13和下活塞杆14，上活塞杆13和下活塞杆14之间通过螺纹连接的方式实现连接。上活塞杆13的顶端连接有上连接件15，通过上连接件15实现整个活塞杆总成与外部部件的连接，上连接件15可采用推力轴承。活塞杆总成外侧壁上开有两个内限位槽16，每个内限位槽16内设有内限位挡圈17，两个内限位挡圈17分别紧贴最上方的内电极板4顶端以及最下方的内电极板4底端。
活塞杆总成上设有两个限位轴肩18，两个限位轴肩18分别位于堆叠活塞2的上下两端，用于对堆叠活塞2进行轴向限位。两个限位轴肩18分别设置在上活塞杆13靠近下端的部位、以及下活塞杆14靠近上端的部位。
缸体总成包括工作缸19、上端盖20、下端盖21，上端盖20和下端盖21分别设置在工作缸19的上下两端，上端盖20和下端盖21与工作缸19之间分别通过螺纹连接的方式实现连接，上端盖20和下端盖21上分别设有供活塞杆总成穿过的穿孔，穿孔内设有用于对活塞杆总成进行轴向导向的导向套筒22，穿孔内侧壁上还设有端盖密封圈23，通过端盖密封圈23实现活塞杆总成与缸体总成之间的密封对接。
缸体总成的下端盖21的底端通过螺纹连接的方式连接有下连接套筒24，活塞杆总成的底端伸入下连接套筒24内腔，下连接套筒24的底部设有下连接件25，通过下连接件25实现整个缸体总成与外部部件的连接，下连接件25可采用推力轴承。
使用时，活塞杆总成在外界激励作用下发生轴向移动，堆叠活塞2随之一同进行轴向运动，密闭的空腔1被堆叠活塞2分隔为相对的上、下两个腔体，随着堆叠活塞2的运动，上、下腔体相对体积发生变化，迫使电流变液流经堆叠活塞2的内电极板4、外电极板3之间的平行的过流通道26中。通过调节外部电压源输出电压，进而调节内外两个电极板间电场强度，可以实现阻尼力大小的控制。当可调阻尼力的可控区间变化时，可以通过更换堆叠活塞2，改变堆叠活塞2内部的内、外电极板的堆叠层数进而调整阻尼力的可调区间。
以上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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种堆叠活塞式电流变液减振器，所述减振器包括缸体总成、活塞杆总成，其特征在于：所述减振器还包括堆叠活塞(2)，所述缸体总成内设密闭的空腔(1)，所述空腔(1)内填充有电流变液，所述活塞杆总成贯穿缸体总成的空腔(1)，且活塞杆总成的上下两端分别伸出缸体总成的上下两端之外，所述活塞杆总成在位于空腔(1)内的一段上可拆卸的套装所述堆叠活塞(2)；
所述堆叠活塞(2)包括活塞外壳、若干电极板，所述活塞外壳可拆卸的套装在活塞杆总成上，所述活塞外壳外侧壁与缸体总成的空腔(1)内侧壁之间密封对接，所述活塞外壳内设柱形的安装腔，所述安装腔内容纳若干环形的电极板，各个电极板均与活塞杆总成同轴设置，且若干电极板在沿着活塞杆总成的轴线方向上间隔均匀的排布，若干电极板由多个外电极板(3)和内电极板(4)构成，外电极板(3)和内电极板(4)交错排布；所述外电极板(3)外圈安装在活塞外壳上，相邻的外电极板(3)外圈之间设有外绝缘套(5)，若干内电极板(4)内圈安装在活塞杆总成上，相邻的内电极板(4)内圈之间设有内绝缘套(6)，所述外电极板(3)内圈与对应的内绝缘套(6)之间留有径向间隙，所述内电极板(4)外圈与对应的外绝缘套(5)之间留有径向间隙；外电极板(3)和内电极板(4)分别与外部可调电压源的正负极相连。
2.如权利要求1所述的一种堆叠活塞式电流变液减振器，其特征在于：所述活塞外壳由活塞底座(7)和活塞顶盖(8)组成，通过活塞顶盖(8)盖合在活塞底座(7)的顶端敞口处，由活塞底座(7)和活塞顶盖(8)共同围成所述安装腔，所述活塞顶盖(8)上开有一圈供电流变液流入或流出安装腔的顶部过流孔(9)，所述活塞底座(7)的底板上开有一圈供电流变液流入或流出安装腔的底部过流孔(10)。
3.如权利要求1所述的一种堆叠活塞式电流变液减振器，其特征在于：所述活塞外壳的安装腔内侧壁上开有两个外限位槽(11)，每个外限位槽(11)内设有外限位挡圈(12)，两个外限位挡圈(12)分别紧贴最上方的外电极板(3)顶端以及最下方的外电极板(3)底端。
4.如权利要求1所述的一种堆叠活塞式电流变液减振器，其特征在于：所述活塞杆总成外侧壁上开有两个内限位槽(16)，每个内限位槽(16)内设有内限位挡圈(17)，两个内限位挡圈(17)分别紧贴最上方的内电极板(4)顶端以及最下方的内电极板(4)底端。
5.如权利要求1所述的一种堆叠活塞式电流变液减振器，其特征在于：所述活塞杆总成上设有两个限位轴肩(18)，两个限位轴肩(18)分别位于所述堆叠活塞(2)的上下两端，用于对堆叠活塞(2)进行轴向限位。
6.如权利要求5所述的一种堆叠活塞式电流变液减振器，其特征在于：所述活塞杆总成包括呈上下同轴装配的上活塞杆(13)和下活塞杆(14)，两个限位轴肩(18)分别设置在上活塞杆(13)靠近下端的部位、以及下活塞杆(14)靠近上端的部位。
7.如权利要求1所述的一种堆叠活塞式电流变液减振器，其特征在于：所述缸体总成的底端连接有下连接套筒(24)，所述活塞杆总成的底端伸入下连接套筒(24)内腔，所述下连接套筒(24)的底部设有下连接件(25)。
8.如权利要求1所述的一种堆叠活塞式电流变液减振器，其特征在于：所述活塞杆总成的顶端连接有上连接件(15)。
9.如权利要求1所述的一种堆叠活塞式电流变液减振器，其特征在于：所述缸体总成包括工作缸(19)、上端盖(20)、下端盖(21)，所述上端盖(20)和下端盖(21)分别设置在工作缸(19)的上下两端，所述上端盖(20)和下端盖(21)上分别设有供活塞杆总成穿过的穿孔，所述穿孔内设有用于对活塞杆总成进行轴向导向的导向套筒(22)，所述穿孔内侧壁上还设有端盖密封圈(23)，通过端盖密封圈(23)实现活塞杆总成与缸体总成之间的密封对接。
10.如权利要求1所述的一种堆叠活塞式电流变液减振器，其特征在于：所述活塞外壳为绝缘外壳。
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