CN113309021A - 一种可变阻尼式减速带装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可变阻尼式减速带装置,包括减速带主体部件、可变阻尼部件和控制装置。减速带主体部件包括减速带、导轨、预埋箱体、固定螺柱、滑块、测速装置、缓冲垫;可变阻尼部件包括活塞、密封圈、缓冲液、恒温装置、励磁线圈、缓冲装置壳体、缓冲胶圈;测速装置的信号输出端与控制装置的信号输入端连接,控制装置的信号输出端与可变阻尼部件的励磁线圈连接;测速装置用于检测车速,并把检测结果发送给控制装置,控制装置通过输出电信号控制可变阻尼部件的励磁线圈电流大小,实现缓冲液的变阻尼效果。本发明提供的一种可变阻尼式减速带装置,可以在车辆低速通过减速带时,提高车辆平顺性和驾驶员舒适性,降低减速带对车辆结构的损伤。
Description
技术领域
本发明涉及交通技术领域,具体说是一种可变阻尼式减速带装置。
背景技术
道路减速带是目前广泛使用的强制限速设施,对于减缓车辆的行驶速度、减少交通事故的发生有着良好的效果。当车辆以较快的速度通过传统减速带时,车辆会有剧烈的震动,从而对驾驶员造成生理和心理上的刺激,通过影响驾驶员的心情、驾驶心理,使驾驶员对车辆进行减速,但是当车辆以较低车速通过传统减速带时,传统减速带仍然会对驾驶员造成心理刺激并使驾驶员感到不适,同时对车辆结构产生一定程度的损伤。本发明提供了一种可变阻尼式减速带装置,当车辆以低车速通过该减速带装置时,可以提高驾驶员的舒适性以及车辆平顺性,降低减速带对驾驶员的心理刺激和对车辆结构的损伤。
发明内容
本发明提供了一种可变阻尼式减速带装置,目的是当车辆低速通过减速带时,降低减速带装置对驾驶员的心理刺激和对车辆结构的损伤。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
减速带主体部件包括减速带、导轨、预埋箱体、固定螺柱、滑块、测速装置、缓冲垫;预埋箱体通过固定螺柱固定在道路路面以下,顶部与道路路面平齐;导轨固定在预埋箱体内壁上,滑块安装在减速带上,滑块与导轨配合;测速装置安装在减速带两侧;缓冲垫固定在减速带底部。
可变阻尼部件固定在预埋箱体内部,可变阻尼部件包括活塞、密封圈、缓冲液、恒温装置、励磁线圈、缓冲装置壳体、缓冲胶圈;缓冲装置壳体固定在预埋箱体底部;缓冲液预先充入缓冲装置壳体;缓冲胶圈固定在缓冲装置壳体上方;活塞依次穿过缓冲装置壳体的预留孔和缓冲胶圈,且活塞顶部与减速带主体部件中的缓冲垫贴合;密封圈套设在活塞大端上;励磁线圈固定在缓冲装置壳体的内壁上;恒温装置固定在缓冲装置壳体外壁两侧。
测速装置的信号输出端与控制装置的信号输入端连接,控制装置的信号输出端与可变阻尼部件的励磁线圈连接;测速装置用于检测车速,并把检测结果发送给控制装置,控制装置通过输出电信号控制可变阻尼部件的励磁线圈电流大小,使缓冲液呈现不同的阻尼效果。
更进一步的,可变阻尼部件中的缓冲液是磁流变液;
磁流变液在无外磁场激励时表现为流动性良好的牛顿流体,当外部施加磁场时磁流变液可在毫秒级时间内转变成低流动性的宾汉流体状态,黏度可增加几个数量级,表现出具有可控的挤压屈服强度,磁场撤消后磁流变液又能在极短时间内恢复为牛顿流体状态;
磁流变液包括分散相、母液和表面活性剂。分散相材料可采用铁钴合金、铁镍合金等;母液包括硅油以及一些高沸点的合成油、水以及优质煤油;表面活性剂包括两部分,一部分是非极性的长链烷基,称为亲油基,另一部分是亲水的无机盐或者极性有机物,称为亲水基。
更进一步的,可变阻尼部件中的缓冲液是电流变液,励磁线圈更换为电极片;
电流变液在无外电场激励时表现为流动性良好的牛顿流体,当外部施加电场时电流变液可在毫秒级时间内转变成低流动性的宾汉流体状态,黏度可增加几个数量级,表现出具有可控的挤压屈服强度,电场撤消后电流变液又能在极短时间内恢复为牛顿流体状态;
电流变液包括分散相、母液和表面活性剂。分散相材料可采用无机材料、有机高分子材料、复合材料、和液体材料;母液包括硅油以及一些高沸点的合成油、水以及优质煤油;表面活性剂包括两部分,一部分是非极性的长链烷基,称为亲油基,另一部分是亲水的无机盐或者极性有机物,称为亲水基。
更进一步的,测速装置是非接触激光测速传感器;或测速装置是雷达测速传感器。
更进一步的,缓冲装置壳体是一种具有密封作用的外壳,用于隔绝缓冲液和外部空气。
更进一步的,缓冲装置壳体的空腔处充入氮气。
更进一步的,减速带与预埋箱体之间通过滑块和导轨配合连接。
更进一步的,该减速带装置为单车道独立控制,互不干涉。
更进一步的,可变阻尼式减速带装置的控制方法包括以下步骤:
步骤一、测速装置检测即将通过减速带车辆的车速,并将检测数据发送给控制装置;
步骤二、控制装置根据此时的车速数据控制通过可变阻尼部件中励磁线圈的电流大小,实现缓冲液的变阻尼效果;
步骤三、根据车速不同,当车辆经过该装置时,减速带呈现6种不同的状态:
(1) 当车速小于10 km/h,励磁线圈中不通过电流,缓冲液呈现完全的牛顿流体状态,当车辆经过减速带时,由于车辆的重力作用,减速带下沉15 cm,此时减速带顶部与道路路面平齐,车辆可以平稳的通过减速带;
(2) 当车速介于10 km/h~20 km/h,励磁线圈中通过的电流为1A,缓冲液呈现80%牛顿流体和20%宾汉流体的混合状态,当车辆经过减速带时,由于车辆的重力作用,减速带下沉12 cm;
(3) 当车速介于20 km/h~30 km/h,励磁线圈中通过的电流为2A,缓冲液呈现60%牛顿流体和40%宾汉流体的混合状态,当车辆经过减速带时,由于车辆的重力作用,减速带下沉9 cm;
(4) 当车速介于30 km/h~40 km/h,励磁线圈中通过的电流为3A,缓冲液呈现40%牛顿流体和60%宾汉流体的混合状态,当车辆经过减速带时,由于车辆的重力作用,减速带下沉6 cm;
(5) 当车速介于40 km/h~50 km/h,励磁线圈中通过的电流为4A,缓冲液呈现20%牛顿流体和80%宾汉流体的混合状态,当车辆经过减速带时,由于车辆的重力作用,减速带下沉3 cm;
(6) 当车速大于50 km/h,励磁线圈中通过的电流为5A,缓冲液呈现完全的宾汉流体状态,此时的缓冲液接近固体状态,当车辆经过减速带时,减速带不下沉,车辆经过时会驾驶员会感受到强烈的颠簸感,以提醒驾驶员对车辆进行减速;
步骤四、待车辆完全通过该减速带装置后,励磁线圈中电流消失,缓冲液重新恢复为牛顿流体状态,减速带回到最高位置。
更进一步的,该减速带装置配有语音提醒功能,当车辆经过该减速带装置时,向驾驶员播报此时的车速,提醒驾驶员进行适当的减速。
更进一步的,为了避免低温环境下该减速带装置的导轨处润滑油失效和缓冲液的缓冲性能下降,在密封外壳的外壁上固定有恒温装置,恒温装置使该减速带装置内部环境温度始终保持在10℃~30℃,以保证该减速带装置稳定且有效地工作。
一种可变阻尼式减速带装置,其优点在于:与传统减速带相比,该减速带具有阻尼力可调、响应速度快、功耗低、结构简单紧凑、实现自动控制等优点,并且只需要很低的电能驱动就可以自由调节阻尼系数。
附图说明
图1为本发明的一种可变阻尼式减速带装置示意图;
图2为本发明的一种可变阻尼式减速带装置车辆低车速通过时示意图;
图3为本发明的一种可变阻尼式减速带装置的可变阻尼部件示意图;
图中,1-减速带主体部件,11-减速带,12-导轨,13-预埋箱体,14-固定螺柱,15-滑块,16-测速装置,17-缓冲垫;2-可变阻尼部件,21-活塞,22-密封圈,23-缓冲液,24-恒温装置,25-励磁线圈,26-缓冲装置壳体,27-缓冲胶圈。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明:
本发明提供的一种可变阻尼式减速带装置具体操作使用步骤如下:
一种可变阻尼式减速带装置,其特征在于,包括减速带主体部件1,可变阻尼部件2和控制装置;
减速带主体部件1包括减速带11、导轨12、预埋箱体13、固定螺柱14、滑块15、测速装置16、缓冲垫17;预埋箱体13通过固定螺柱14固定在道路路面以下,顶部与道路路面平齐;导轨12固定在预埋箱体13内壁上,滑块15安装在减速带11上,滑块15与导轨12配合;测速装置16安装在减速带11两侧;缓冲垫17贴合在减速带11底部;
可变阻尼部件2固定在预埋箱体13内部,可变阻尼部件2包括活塞21、密封圈22、缓冲液23、恒温装置24、励磁线圈25、缓冲装置壳体26、缓冲胶圈27;缓冲装置壳体26固定在预埋箱体13底部;缓冲液23预先充入缓冲装置壳体26;缓冲胶圈27固定在缓冲装置壳体26上方;活塞21依次穿过缓冲装置壳体26的预留孔和缓冲胶圈27,且活塞21顶部与缓冲垫17贴合;密封圈22套设在活塞21大端上;励磁线圈25固定在缓冲装置壳体26的内壁上;恒温装置24固定在缓冲装置壳体26外壁两侧;
测速装置16的信号输出端与控制装置的信号输入端连接,控制装置的信号输出端与可变阻尼部件2的励磁线圈25连接;测速装置16用于检测车速,并把检测结果发送给控制装置,控制装置通过输出电信号控制可变阻尼部件2的励磁线圈25电流大小。
一种可变阻尼式减速带装置,其特征在于,控制方法包括以下步骤:
步骤一、测速装置16检测即将通过减速带11的车辆车速,并将检测数据发送给控制装置;
步骤二、控制装置根据此时的车速数据控制通过可变阻尼部件2中励磁线圈25的电流大小,实现缓冲液23的变阻尼效果;
步骤三、根据车速不同,当车辆经过该减速带装置时,减速带11呈现6种不同的状态:
(1) 当车速小于10 km/h,励磁线圈25中不通过电流,缓冲液23呈现完全的牛顿流体状态,当车辆经过减速带11时,由于车辆的重力作用,减速带11下沉15 cm,此时减速带11顶部与道路路面平齐,车辆可以平稳的通过减速带11;
(2) 当车速介于10 km/h~20 km/h,励磁线圈25中通过的电流为1A,缓冲液23呈现80%牛顿流体和20%宾汉流体的混合状态,当车辆经过减速带11时,由于车辆的重力作用,减速带11下沉12 cm;
(3) 当车速介于20 km/h~30 km/h,励磁线圈25中通过的电流为2A,缓冲液23呈现60%牛顿流体和40%宾汉流体的混合状态,当车辆经过减速带11时,由于车辆的重力作用,减速带11下沉9 cm;
(4) 当车速介于30 km/h~40 km/h,励磁线圈25中通过的电流为3A,缓冲液23呈现40%牛顿流体和60%宾汉流体的混合状态,当车辆经过减速带11时,由于车辆的重力作用,减速带11下沉6 cm;
(5) 当车速介于40 km/h~50 km/h,励磁线圈25中通过的电流为4A,缓冲液23呈现20%牛顿流体和80%宾汉流体的混合状态,当车辆经过减速带11时,由于车辆的重力作用,减速带11下沉3 cm;
(6) 当车速大于50 km/h,励磁线圈25中通过的电流为5A,缓冲液23呈现完全的宾汉流体状态,此时的缓冲液11接近固体状态,当车辆经过减速带11时,减速带11不下沉,驾驶员会感受到强烈的颠簸感,以提醒驾驶员对车辆进行减速;
步骤四 待车辆完全通过该减速带装置后,励磁线圈中电流消失,缓冲液重新恢复为牛顿流体状态,减速带回到最高位置。
当道路限制车速小于30km/h,采用带花纹的阶梯型减速带11,减速带11材料为橡胶,并采用黑黄双色拼接形式,以便和路面颜色区别,单块减速带规格为:长300mm,宽250,梯形底面300mm,顶面100mm,高15mm,减速带11铺设数量依据道路宽度而定。
当道路限制车速大于30km/h,且小于50km/h时,采用带花纹的圆弧型减速带11,减速带11材料为橡胶,并采用黑黄双色拼接形式,以便和路面颜色区别,单块减速带11规格为:长300mm,宽250,圆弧弦长200mm,圆弧半径300mm,高15mm,减速带铺设数量依据道路宽度而定。
缓冲液23材料为磁流变液,包括分散相、母液和表面活性剂。分散相材料为铁钴合金;母液为硅油;表面活性剂由硅铝类触变剂、抗磨润滑剂和少量偶联分散剂组成;励磁线圈25匝数为500匝,为防止缓冲液23和励磁线圈25接触,采用环氧树脂对励磁线圈25进行密封,励磁线圈25中最大通过电流为5A,对励磁线圈25通电后,缓冲液23可以在5μs内由牛顿流体转变为宾汉流体,电流消失后又恢复为牛顿流体状态。
当车辆行使至减速带11前10 m处时,测速装置16开始工作,测得车速为55 km/h,励磁线圈25中通过的电流为5A,缓冲液23由牛顿流体完全转变为宾汉流体,减速带11始终保持在最高位置,当车辆行使至减速带11正上方时,减速带11不提供缓冲作用,驾驶员将感受到强烈的顿挫感,当车辆完全通过减速带11后,励磁线圈25中电流消失。
当车辆行使至减速带11前10 m处时,测速装置16开始工作,测得车速为25 km/h,励磁线圈25中通过的电流为3A,使缓冲液23呈现60%牛顿流体和40%宾汉流体的混合状态,当车辆行使至减速带11正上方时,由于车辆重力的作用减速带11下沉9 cm,减速带11下沉使活塞21向下运动,活塞21把缓冲液23压入缓冲装置壳体26的空腔处,由于缓冲装置壳体26是一个密封结构,此时空腔处的气压高于标准大气压数值,当车辆完全通过减速带11后,励磁线圈25中电流消失,缓冲液23重新恢复为完全的牛顿流体状态,由于空腔处高压作用,缓冲液23向下运动,使减速带11上升并重新回到最高位置。
当车辆行使至减速带11前10 m处时,测速装置16开始工作,测得车速为5 km/h,励磁线圈25中没有电流通过,使缓冲液23呈现完全的牛顿流体状态,当车辆行使至减速带11正上方时,由于车辆重力的作用减速带11下沉15 cm,此时减速带11顶部与道路路面平齐,减速带11下沉使活塞21向下运动,活塞21把缓冲液23压入缓冲装置壳体26的空腔处,由于缓冲装置壳体26是一个密封结构,此时空腔处的气压高于标准大气压数值,当车辆完全通过减速带11后,由于空腔处高压作用,缓冲液23向下运动,使减速带11上升并重新回到最高位置。
以上是本发明的较佳实施例,凡依本发明技术方案所作的改变,所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时,均属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种可变阻尼式减速带装置,其特征在于,包括减速带主体部件,可变阻尼部件和控制装置;
减速带主体部件包括减速带、导轨、预埋箱体、固定螺柱、滑块、测速装置、缓冲垫;预埋箱体通过固定螺柱固定在道路路面以下,顶部与道路路面平齐;导轨固定在预埋箱体内壁上,滑块安装在减速带上,滑块与导轨配合;测速装置安装在减速带两侧;缓冲垫固定在减速带底部;
可变阻尼部件固定在预埋箱体内部,可变阻尼部件包括活塞、密封圈、缓冲液、恒温装置、励磁线圈、缓冲装置壳体、缓冲胶圈;缓冲装置壳体固定在预埋箱体底部;缓冲液预先充入缓冲装置壳体;缓冲胶圈固定在缓冲装置壳体上方;活塞依次穿过缓冲装置壳体的预留孔和缓冲胶圈,且活塞顶部与减速带主体部件中的缓冲垫贴合;密封圈套设在活塞大端上;励磁线圈固定在缓冲装置壳体的内壁上;恒温装置固定在缓冲装置壳体外壁两侧;
测速装置的信号输出端与控制装置的信号输入端连接,控制装置的信号输出端与可变阻尼部件的励磁线圈连接;测速装置用于检测车速,并把检测结果发送给控制装置,控制装置通过输出电信号控制可变阻尼部件的励磁线圈电流大小。
2.根据权利要求1所述一种可变阻尼式减速带装置,其特征在于,可变阻尼部件中的缓冲液是磁流变液。
3.根据权利要求1所述一种可变阻尼式减速带装置,其特征在于,测速装置是非接触激光测速传感器;或测速装置是雷达测速传感器。
4.根据权利要求1所述一种可变阻尼式减速带装置,其特征在于,缓冲装置壳体是一种具有密封作用的外壳。
5.根据权利要求1所述一种可变阻尼式减速带装置,其特征在于,减速带与预埋箱体之间通过滑块和导轨配合连接。
6.根据权利要求1所述一种可变阻尼式减速带装置,其特征在于,该减速带装置为单车道独立控制,互不干涉。
7.根据权利要求1所述一种可变阻尼式减速带装置,其特征在于,控制方法包括以下步骤:
步骤一、测速装置检测即将通过减速带车辆的车速,并将检测数据发送给控制装置;
步骤二、控制装置根据此时的车速数据控制通过可变阻尼部件中励磁线圈的电流大小,实现缓冲液的变阻尼效果;
步骤三、根据车速不同,当车辆经过该减速带装置时,减速带呈现6种不同的状态:
(1) 当车速小于10 km/h,励磁线圈中不通过电流,缓冲液呈现完全的牛顿流体状态,当车辆经过减速带时,由于车辆的重力作用,减速带下沉15 cm,此时减速带顶部与道路路面平齐,车辆可以平稳的通过减速带;
(2) 当车速介于10 km/h~20 km/h,励磁线圈中通过的电流为1A,缓冲液呈现80%牛顿流体和20%宾汉流体的混合状态,当车辆经过减速带时,由于车辆的重力作用,减速带下沉12 cm;
(3) 当车速介于20 km/h~30 km/h,励磁线圈中通过的电流为2A,缓冲液呈现60%牛顿流体和40%宾汉流体的混合状态,当车辆经过减速带时,由于车辆的重力作用,减速带下沉9cm;
(4) 若车速介于30 km/h~40 km/h,励磁线圈中通过的电流为3A,缓冲液呈现40%牛顿流体和60%宾汉流体的混合状态,当车辆经过减速带时,由于车辆的重力作用,减速带下沉6cm;
(5) 当车速介于40 km/h~50 km/h,励磁线圈中通过的电流为4A,缓冲液呈现20%牛顿流体和80%宾汉流体的混合状态,当车辆经过减速带时,由于车辆的重力作用,减速带下沉3cm;
(6) 当车速大于50 km/h,励磁线圈中通过的电流为5A,缓冲液呈现完全的宾汉流体状态,此时的缓冲液接近固体状态,当车辆经过减速带时,减速带不下沉,车辆经过时会驾驶员会感受到强烈的颠簸感,以提醒驾驶员对车辆进行减速;
步骤四、待车辆完全通过该减速带装置后,励磁线圈中电流消失,缓冲液重新恢复为牛顿流体状态,减速带回到最高位置。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20210827 |
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WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |