CN117212387A - 一种无限位阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无限位阻尼器，包括保护壳、棘轮、拉杆齿条机构、弹簧和抵压机构；棘轮可转动的设置于保护壳的内侧壁且能够产生滑动摩擦形成阻尼；拉杆齿条机构用于在外力作用下拉动棘轮，使棘轮转动；弹簧的两端分别与保护壳与拉杆齿条机构连接，用于使拉杆齿条机构复位；抵压机构位于保护壳和拉杆齿条机构之间，并与拉杆齿条机构弹性接触。该无阻尼限位器通过拉杆齿条机构拉动棘轮转动形成摩擦阻尼，当到达极限行程，在棘轮的惯性转动力和抵压机构的回弹作用下，拉杆齿条机构与棘轮脱离啮合，使棘轮持续转动，从而消除了对棘轮的转动限位，弹簧使拉杆齿条机构复位重复棘轮的转动过程，使阻尼功效无间断发挥。

Description

一种无限位阻尼器

技术领域

本发明涉及机械式阻尼装置技术领域，具体涉及一种无限位阻尼器。

背景技术

轮式阻尼器一般是依靠自身的飞轮转动来将周期性拉力荷载进行转化、消弱和消除，从而发挥有效的粘滞阻尼效果。现有的轮式阻尼器在飞轮上加装了卷簧结构或限位式结构，通过在飞轮上施加弹性力、摩擦力、或电磁力来对其转动进行牵制，从而发挥粘滞阻尼作用。现有的轮式阻尼器结构如图6～图14所示。

然而，现有的轮式阻尼器飞轮上所安装的卷簧、皮带、带锯齿的齿条，均会对飞轮本身造成一定的限位作用，即当卷簧、皮带、齿条行程达到一定长度时，就无法再移动，轮子自身的惯性会被上述弹性机构卡住，从而固定不动，这时摩擦、电磁、金属塑性变形等形式的粘滞阻尼效果均会暂停，工作时间会出现一定间隔，能量转化效率就会大大降低。

发明内容

为了解决现有的阻尼器因存在限位作用而使阻尼器出现工作暂停的问题，本发明提出一种无限位阻尼器，所述无限位阻尼器包括保护壳、棘轮、拉杆齿条机构、弹簧和抵压机构；

所述保护壳为中空的箱体结构，所述棘轮可转动的设置于所述保护壳的内侧壁且能够产生滑动摩擦形成阻尼；

所述拉杆齿条机构与保护壳滑动连接，并与所述棘轮啮合，所述拉杆齿条机构用于在外力作用下拉动所述棘轮，使所述棘轮转动；

所述弹簧的两端分别与所述保护壳与拉杆齿条机构连接，用于使所述拉杆齿条机构复位；

所述抵压机构位于所述保护壳和拉杆齿条机构之间，所述抵压机构与拉杆齿条机构弹性接触。

优选的，所述拉杆齿条机构包括端部铰接在一起的齿条和拉杆，所述齿条与棘轮啮合，所述拉杆与保护壳滑动连接；所述弹簧位于所述保护壳和齿条之间，所述弹簧的两端分别与保护壳和拉杆的端部连接。

优选的，所述拉杆的端部设有安全销，所述安全销的一端与所述弹簧固定连接，另一端与所述齿条的端部铰接。

优选的，所述安全销与所述弹簧连接的一端为平面。

优选的，所述抵压机构包括抵压弹簧和滑珠，所述滑珠位于所述抵压弹簧和齿条之间；所述滑珠为球状结构，所述抵压弹簧的两端分别与所述保护壳和所述球状结构的一侧抵接，所述球状结构的另一侧与所述齿条抵接。

优选的，所述保护壳的内壁上设有安装座，所述安装座设有安装孔，所述抵压弹簧和滑珠位于所述安装孔内。

优选的，所述保护壳内设有用于限制所述拉杆齿条机构的位移的限位机构，所述限位机构与保护壳的内侧壁形成导向空间，所述拉杆齿条机构可滑动的设置于所述导向空间内。

优选的，所述限位机构包括导向部和限位部，所述导向部为板状结构，所述板状结构的板面沿着所述拉杆齿条机构的滑动方向；所述板状结构一端与所述保护壳连接，另一端向所述拉杆齿条机构一侧弯折；所述限位部与保护壳连接，并对着所述导向部的弯折部分；所述安全销位于所述限位部和保护壳之间；所述拉杆齿条机构位于所述限位部和弯折部分之间。

优选的，所述限位部和弯折部分之间形成限位口，所述安全销沿所述限位口开口方向的尺寸大于所述限位口的开口尺寸。

优选的，所述拉杆齿条机构有两套，所述保护壳的形状为长方体，两套所述拉杆齿条机构分别位于所述长方体的对角上。

优选的，以所述棘轮和两套拉杆齿条机构为一组棘轮机构，所述保护壳内设有多组所述棘轮机构，多个所述棘轮同轴布置且相互接触。

优选的，相邻两个所述棘轮的转向相反。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的无限位阻尼器，包括保护壳、棘轮、拉杆齿条机构、弹簧和抵压机构；保护壳为中空的箱体结构，棘轮可转动的设置于保护壳的内侧壁且能够产生滑动摩擦形成阻尼；拉杆齿条机构与保护壳滑动连接，并与棘轮啮合，拉杆齿条机构用于在外力作用下拉动棘轮，使棘轮转动；弹簧的两端分别与保护壳与拉杆齿条机构连接，用于使拉杆齿条机构复位；抵压机构位于保护壳和拉杆齿条机构之间，抵压机构与拉杆齿条机构弹性接触。该无阻尼限位器通过拉杆齿条机构拉动棘轮转动形成摩擦阻尼，齿条与拉杆铰接，当齿条到达极限行程，在棘轮的惯性转动力和抵压机构的回弹作用下，齿条与棘轮脱离啮合，使棘轮持续转动，从而消除了齿条结构对棘轮的转动限位，弹簧使拉杆齿条机构复位重复棘轮的转动过程，使阻尼功效无间断发挥。

附图说明

图1为实施例1的无限位阻尼器的结构示意图；

图2为实施例1中抵压机构的结构示意图；

图3为实施例2中的无限位阻尼器的结构示意图；

图4为实施例3的无限位阻尼器的结构示意图；

图5为实施例3的无限位阻尼器的立体结构示意图；

图6为现有技术中一种自复位齿轮式转动摩擦阻尼器的结构示意图；

图7为现有技术中一种涡轮式粘滞阻尼器的结构示意图；

图8为现有技术中一种具有响应放大效果的齿轮式形状记忆合金阻尼器的结构示意图；

图9为现有技术中一种飞轮式电磁拦阻系统的结构示意图；

图10为现有技术中一种惯性轮式跑步阻尼器的结构示意图；

图11为现有技术中一种高层建筑自救缓降器的示例一的结构示意图；

图12为现有技术中一种高层建筑自救缓降器的示例二的结构示意图；

图13为现有技术中一种传动轴系飞轮式复合型阻尼器的结构示意图；

图14为现有技术中一种基于SMA材料的齿轮式自复位阻尼器的结构示意图；

附图标记：1、保护壳；2、棘轮；3、拉杆齿条机构；3(a)、第一拉杆齿条机构；3(b)、第二拉杆齿条机构；3(c)、第三拉杆齿条机构；3(d)、第四拉杆齿条机构；4、弹簧；5、抵压机构；6、安装座；7、限位机构；8、连接杆；9、把手；10、转轴；31、齿条；32、拉杆；3201、安全销；51、抵压弹簧；52、滑珠；71、导向部；72、限位部。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。

实施例1：

本实施例提供一种无阻尼限位器，如图1所示，该无阻尼限位器包括保护壳1、棘轮2、拉杆齿条机构3、弹簧4和抵压机构5；保护壳1为中空的箱体结构，棘轮2可转动的设置于保护壳1的内侧壁且能够产生滑动摩擦形成阻尼；拉杆齿条机构3与保护壳1滑动连接，并与棘轮2啮合，拉杆齿条机构3用于在外力作用下拉动棘轮2，使棘轮2转动；弹簧4的两端分别与保护壳1与拉杆齿条机构3连接，用于使拉杆齿条机构3复位；抵压机构5位于保护壳1和拉杆齿条机构3之间，并与拉杆齿条机构3弹性接触。

该无限位阻尼器在集成传统轮式阻尼器结构的基础上，引入单向限位齿条设计，当拉杆齿条机构3达到极限行程，无法再继续前进、甚至回弹复位时，棘轮2受惯性作用，会继续向前转动，拉杆齿条机构3不会阻碍和固定棘轮2，使得反复拉力不间断转化为摩擦力，有效的提升了机械式飞轮结构粘滞阻尼的转化效率，保证了阻尼功效无间断发挥。为提高棘轮2的惯性转动效果，棘轮2宜选用大质量、表面粗糙的棘轮。

本实施例中，保护壳1为中空的长方体箱体，转轴10与保护壳1的两侧箱壁固定连接，棘轮2穿设在转轴10上，能够在转轴10上转动，棘轮2在转动时两侧与保护壳1的内侧壁接触产生滑动摩擦形成阻尼。拉杆齿条机构3包括端部铰接在一起的齿条31和拉杆32，齿条31与棘轮2啮合。保护壳1的侧壁设有通孔，拉杆32为圆杆，圆杆的直径小于通孔直径，因此拉杆32能够从通孔穿过，并相对保护壳1自由滑动。

如图2所示，拉杆32的端部设有安全销3201。安全销3201左侧为平面，作为弹簧4的作用面，右侧通过销轴与齿条31的端部铰接。安全销3201的上下两端为圆弧面，避免产生碰撞，使拉杆32的移动更加顺畅。弹簧4位于保护壳1和齿条31之间，套设在拉杆32上，一端焊接在保护壳1的内壁上，另一端焊接在安全销3201的左侧端面上，以便于使弹簧4更好地受力。

如图2所示，抵压机构5由抵压弹簧51和滑珠52组成，滑珠52为球状结构。保护壳1的内壁设有安装座6，安装座6内设有安装孔，抵压弹簧51和滑珠52位于安装孔内，抵压弹簧51一端抵接于安装孔底，一端抵接于滑珠52的一侧，滑珠52的另一侧在弹簧力的作用下压靠在齿条31上。抵压机构5宜设置在正对齿条31与棘轮2的啮合位置处，以便于使二者更好地压合。

齿条31向左移动时，抵压机构5能够增加齿条31的下压力，使齿条31与棘轮2更好地啮合，便于齿条31拉动棘轮2逆时针转动，齿条31向右移动时，齿条31受到棘轮2的转动顶推力，抵压弹簧51回弹，齿条31以左端的铰接点为轴抬起，使齿条31与棘轮2脱离啮合，消除对棘轮2的转动限位。因此，抵压机构5与齿条31的弹性接触能够使齿条31左右移动时更好地发挥两向不同的运动效果，保证齿条31与棘轮2的咬合与松开的两个过程顺利实现。

为了使拉杆32的行程限定在一定安全范围内，保护壳1的内部设有用于限制拉杆32的位移行程的限位机构7。如图2所示，限位机构7包括导向部71和限位部72。导向部71和限位部72均为板状结构，导向部71的板面沿着拉杆齿条机构3的滑动方向，导向部71一端与保护壳1连接，另一端向拉杆齿条机构3一侧弯折，限位部72一端与保护壳1连接，另一端对着导向部71的弯折部分，拉杆32位于导向部71、限位部72和保护壳1的内侧壁形成的导向空间内，沿导向空间的封闭区域滑行。限位部72和导向部71的弯折部分之间形成一个限位口，齿条31的高度尺寸小于限位口的开口尺寸，安全销3201的高度尺寸大于限位口的开口尺寸，因此，齿条31可从限位口自由通过，同时限位口对拉杆32的位移形成限位，当拉杆齿条机构3向保护壳1内部移动时，限位机构7能够对拉杆齿条机构3的位移行程起到限位作用，从而避免零部件产生磕碰损伤。导向部71的弯折部分及限位部72宜设计为弧面结构，以防止与其它零件产生干涉。

该无限位阻尼器的工作原理为：当拉杆32上作用了周期性拉力，当拉力向外时，拉杆32带动齿条31向外运动，压缩弹簧4，并间接拉动棘轮2逆时针转动，此时棘轮2的转动是对拉力做功的直接转化，同时由于棘轮2与保护壳1的内壁之间的摩擦形成粘滞阻尼效果。当拉力减小，甚至方向向内时，齿条31会在弹簧4的作用下向内滑动，回到初始位置。棘轮2在惯性作用下继续转动，并利用棘齿斜面外推齿条31脱离啮合，此时齿条31受到棘轮2的棘齿的逆时针转动力矩。在齿条31的“斜锯齿”的作用下，棘轮2于齿条31之间仅会有轻微摩擦，不会对棘轮2在惯性作用下的逆时针转动造成影响。弹簧4使拉杆齿条机构3向内滑动复位，继续下一次转动，发挥阻尼效果。

该无限位阻尼器能够消除齿条结构对棘轮2的转动限位，使棘轮2的转动具有单向无限制效果，从而发挥较好的阻尼作用，且该无限位阻尼器具有自复位功能，可应用于需要对周期性拉伸荷载进行减弱消除的场景，能够对拉力载荷进行有效转化。

实施例2：

如图3所示，在实施例1的基础上，增加一套拉杆齿条机构3、用于使该拉杆齿条机构3复位的弹簧4和用于使该拉杆齿条机构3与棘轮2压接的抵压机构5，两套拉杆齿条机构3分别位于保护壳1的对角上，两个齿条31分别与棘轮2啮合，两个拉杆32分别与保护壳1的左右侧板滑动连接。当两个拉杆32受到向外的拉力分别向左、向右滑动时，两个齿条31驱动棘轮2逆时针转动。在棘轮2的右侧设有用于对第二套拉杆齿条机构3进行限位的限位机构7。两套拉杆齿条机构3同时驱动棘轮2转动，可以使棘轮2的运转更加平稳。

通过两个棘轮2之间、棘轮2与保护壳1的内表面之间的摩擦力，加上棘轮2不停歇的转动，可以使该无限位阻尼器发挥较好的阻尼效果。

实施例3：

如图4所示，以棘轮2和分别设置在棘轮2两侧的两套拉杆齿条机构3为一组棘轮机构，本实施例的无限位阻尼器设有两组棘轮机构。该无限位阻尼器还设有4个弹簧4、4个抵压机构5和4个限位机构7，分别用于对4套拉杆齿条机构3进行复位、抵压和限位。

如图4和图5所示，设第一组棘轮机构的两套拉杆齿条机构3分别为第一拉杆齿条机构3(a)和第二拉杆齿条机构3(b)，第二组棘轮机构的两套拉杆齿条机构3分别为第三拉杆齿条机构3(c)和第四拉杆齿条机构3(d)，第一拉杆齿条机构3(a)和第四拉杆齿条机构3(d)的外端以及第三拉杆齿条机构3(c)和第二拉杆齿条机构3(b)的外端分别通过连接杆8连接，连接杆8呈C形，C形两端分别与拉杆32的外端连接。连接杆8的外侧设有把手9，把手9为环状结构，便于承受外力。

该无限位阻尼器的工作过程为，当两个把手9分别受到向外的拉力时，第一组棘轮机构的棘轮2逆时针转动，第二组棘轮机构的棘轮2顺时针转动，两个棘轮2的转动是对拉力做功的直接转化，而同时由于两个棘轮2的转动方向相反，二者接触面之间的摩擦，以及棘轮2与保护壳1的内壁之间的摩擦，均会形成粘滞阻尼效果。当拉力减小，甚至方向向内时，四个齿条31向内滑动回到初始位置，齿条31与棘轮2脱离啮合，此时棘轮2与齿条31之间仅会有轻微摩擦，不会对棘轮2在惯性作用下的转动造成影响，两个棘轮2持续惯性转动，摩擦阻尼作用持续发挥。该无限位阻尼器消除了齿条结构对棘轮2的限位作用，使得阻尼器的阻尼效果不间断发挥。

该无限位阻尼器结构简单，承载力强，通过合理设计保护壳1、拉杆齿条机构3和弹簧4，该无限位阻尼器的承载力可以达到几千牛以上。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (12)

1.一种无限位阻尼器，其特征在于，所述无限位阻尼器包括保护壳(1)、棘轮(2)、拉杆齿条机构(3)、弹簧(4)和抵压机构(5)；

所述保护壳(1)为中空的箱体结构，所述棘轮(2)可转动的设置于所述保护壳(1)的内侧壁且能够产生滑动摩擦形成阻尼；

所述拉杆齿条机构(3)与保护壳(1)滑动连接，并与所述棘轮(2)啮合，所述拉杆齿条机构(3)用于在外力作用下拉动所述棘轮(2)，使所述棘轮(2)转动；

所述弹簧(4)的两端分别与所述保护壳(1)与拉杆齿条机构(3)连接，用于使所述拉杆齿条机构(3)复位；

所述抵压机构(5)位于所述保护壳(1)和拉杆齿条机构(3)之间，所述抵压机构(5)与拉杆齿条机构(3)弹性接触。

2.如权利要求1所述的无限位阻尼器，其特征在于，所述拉杆齿条机构(3)包括端部铰接在一起的齿条(31)和拉杆(32)，所述齿条(31)与棘轮(2)啮合，所述拉杆(32)与保护壳(1)滑动连接；所述弹簧(4)位于所述保护壳(1)和齿条(31)之间，所述弹簧(4)的两端分别与保护壳(1)和拉杆(32)的端部连接。

3.如权利要求2所述的无限位阻尼器，其特征在于，所述拉杆(32)的端部设有安全销(3201)，所述安全销(3201)的一端与所述弹簧(4)固定连接，另一端与所述齿条(31)的端部铰接。

4.如权利要求3所述的无限位阻尼器，其特征在于，所述安全销(3201)与所述弹簧(4)连接的一端为平面。

5.如权利要求1所述的无限位阻尼器，其特征在于，所述抵压机构(5)包括抵压弹簧(51)和滑珠(52)，所述滑珠(52)位于所述抵压弹簧(51)和齿条(31)之间；所述滑珠(52)为球状结构，所述抵压弹簧(51)的两端分别与所述保护壳(1)和所述球状结构的一侧抵接，所述球状结构的另一侧与所述齿条(31)抵接。

6.如权利要求5所述的无限位阻尼器，其特征在于，所述保护壳(1)的内壁上设有安装座(6)，所述安装座(6)设有安装孔，所述抵压弹簧(51)和滑珠(52)位于所述安装孔内。

7.如权利要求3所述的无限位阻尼器，其特征在于，所述保护壳(1)内设有用于限制所述拉杆齿条机构(3)的位移的限位机构(7)，所述限位机构(7)与保护壳(1)的内侧壁形成导向空间，所述拉杆齿条机构(3)可滑动的设置于所述导向空间内。

8.如权利要求7所述的无限位阻尼器，其特征在于，所述限位机构(7)包括导向部(71)和限位部(72)，所述导向部(71)和限位部(72)均为板状结构；所述导向部(71)的板面沿着所述拉杆齿条机构(3)的滑动方向，所述导向部(71)一端与所述保护壳(1)连接，另一端向所述拉杆齿条机构(3)一侧弯折；所述限位部(72)一端与保护壳(1)连接，另一端对着所述导向部(71)的弯折部分；所述导向部(71)、限位部(72)和保护壳(1)的内侧壁形成所述导向空间，所述拉杆(32)位于所述导向空间内。

9.如权利要求8所述的无限位阻尼器，其特征在于，所述限位部(72)和弯折部分之间形成限位口，所述安全销(3201)沿所述限位口开口方向的尺寸大于所述限位口的开口尺寸。

10.如权利要求1所述的无限位阻尼器，其特征在于，所述拉杆齿条机构(3)有两套，所述保护壳(1)的形状为长方体，两套所述拉杆齿条机构(3)分别位于所述长方体的对角上。

11.如权利要求10所述的无限位阻尼器，其特征在于，以所述棘轮(2)和两套拉杆齿条机构(3)为一组棘轮机构，所述保护壳(1)内设有多组所述棘轮机构，多个所述棘轮(2)同轴布置且相互接触。

12.如权利要求11所述的无限位阻尼器，其特征在于，相邻两个所述棘轮(2)的转向相反。