CN202991994U

CN202991994U - 集成式自供电液压阻尼器

Info

Publication number: CN202991994U
Application number: CN 201220694100
Authority: CN
Inventors: 阚君武; 刘殿龙; 王淑云; 曾平; 程光明
Original assignee: Zhejiang Normal University CJNU
Current assignee: Zhejiang Normal University CJNU
Priority date: 2012-12-13
Filing date: 2012-12-13
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2022-12-13

Abstract

本实用新型涉及一种集成式自供电液压阻尼器，属于减振器。主体底板上设有内外两缸体，构成内腔和外腔；活塞环置于外腔内，活塞环与上盖及底板之间各压接有一组俘能器；活塞将内腔分隔成上内腔和下内腔；套在活塞杆内腔中的驱动器将阀芯和蝶形弹簧依次压接在活塞内；活塞上设有与上内腔和下内腔连通阀孔，阀孔通过阀芯上的环槽连通，各组俘能器及驱动器通过不同的导线组与电控单元连接。本实用新型的优点：纵向尺寸小、结构简单，适于大行程及纵向安装空间受限的场合；俘能器非工作状态时不受流体压力作用，且可采用较长驱动器调节阻尼，故发电能力及阻尼调节能力强。

Description

集成式自供电液压阻尼器

技术领域

本实用新型属于振动控制技术领域应用的减振器，具体涉及一种集成式自供电液压阻尼器。

背景技术

液压阻尼器在交通工具、机械设备等的振动控制领域已有广泛应用。早期的被动式液压阻尼器结构简单、成本低、技术较成熟，但因阻尼不可调，其减振效果及环境的适应性较差，不适于某些要求振动控制效果较好的场合，如汽车发动机及车架悬置、大型精密仪器设备减振等。因此，人们提出了主动式、半主动式可调液压阻尼器，即利用电机驱动液压泵提供动力、并由电磁换向/溢流/减压阀进行控制的主动式可调阻尼器，如中国实用新型专利CN1367328A、CN101392809A等。比之于被动式不可调液压阻尼器，主动式可调液压阻尼器的控制效果好、振动环境的适应能力强，已在汽车主动悬置等方面获得成功应用；但现有的主动式液压阻尼调节技术也存在一些不足，如：①需要较大的泵站进行驱动、多个电磁阀进行联合控制，②需要传感器进行振动状态的检测，③需要持续的外部能量供应。因此，现有的主动式可调液压阻尼器的系统体积庞大、连接及控制较复杂、可靠性较低，在应用上存在一定的局限性。

鉴于现有压电及液压主动振动控制技术自身结构、控制能力以及依赖外界能量供应等问题，人们提出了一种基于压电叠堆换能器与流体耦合作用回收能量并进行阻尼调节的自供能可调阻尼器，如中国专利201110275849.6。为使该类压电液压阻尼器具有较好的能量回收和阻尼调节效果，整个系统必须施加足够的背压，以便提高系统内流体刚度及其响应特性。在这种工作模式下，压电叠堆在非工作时就已承受了较大的流体作用力，从而降低其工作时的发电能力及控制能力；此外，该类阻尼器因压电叠堆与液压缸串联配置，总的纵向尺度过大，不适于液压缸行程较大且纵向安装尺寸受限的应用场合。

发明内容

本实用新型提供一种集成式自供电液压阻尼器，以解决现有压电液压减振器以及压电叠堆式自供能可调液压阻尼器所存需要较大的泵站进行驱动、多个电磁阀进行联合控制，需要传感器进行振动状态的检测，需要持续的外部能量供应的问题。

本实用新型采取的技术方案是：主体底板上设有外缸体和内缸体，构成环形的外腔和圆形的内腔；外缸体上设有上接线柱组和下接线柱组，内缸体的下端和上端分别设有使外腔与内腔连通的上通孔和下通孔；上盖通过螺钉安装在主体上，上盖和主体之间压接有密封垫；活塞环套接在外腔内，并将其分隔成上外腔和下外腔，下外腔通过管路与蓄能器连通；活塞环与上盖及主体底板间分别通过密封圈压接有一组数量相等的压电叠堆型上俘能器和下俘能器；弹簧通过活塞压接在内腔的下端，活塞将内腔分隔成上内腔和下内腔；活塞杆的端部法兰通过螺钉与活塞连接，活塞杆内腔中套有压电叠堆型驱动器，所述驱动器将阀芯和蝶形弹簧依次压接在活塞内；活塞上设有分别与上内腔和下内腔连通左阀孔和右阀孔，所述两阀孔通过阀芯上的环槽连通，所述两阀孔和阀芯上的环槽共同构成阻尼孔；上俘能器经上接线柱组及导线组一与电控单元连接，下俘能器经下接线柱组及导线组二与电控单元连接，驱动器经导线组三与电控单元连接。

本实用新型的一种实施方式是：上俘能器和下俘能器数量均为1-20个；当所述每组俘能器的数量为两个以上时，每组中的各俘能器分别采用并联方式连接，再分别与电控单元连接。

在非工作状态下，活塞处于平衡状态，相互连通的上外腔、下外腔、上内腔及下内腔内流体压力相等，均为蓄能器的预置压力，活塞环因上下表面所受流体作用力相等而处于平衡状态，又因密封圈的密封作用，此时上俘能器及下俘能器的上下表面不受外力作用、无电压生成；同时，驱动器无电压输入，阀芯处于自然状态、阻尼孔开度最大，即活塞上的左阀孔和右阀孔与阀芯上的环槽之间的通流间隙最大、阻尼最小。进入稳态工作后，活塞随振动体上下振动而运动，使系统内流体的压力分布状态以及活塞环的受力状态发生变化，从而使上俘能器和下俘能器伸长或缩短，并将流体的压力能转换成电能，此为发电过程；所生成电能经电控单元转换处理后输出给驱动器，驱动器通过伸长或缩短带动阀芯上下运动，从而改变阻尼孔的通流面积，此为阻尼调节过程。

与传统的可调式液压阻尼器相比，本实用新型的特色与优势在于：①无需外界供能、可靠性高，不会因能量不足而影响控制效果；②无需额外的传感器，环境适应性强、控制方法简单，根据振动情况即电压信号自动调整阻尼； ③结构简单、体积小、集成度高、密封性好，无需电机、泵、电磁阀等外围设备；④不产生/不受电磁干扰，更适用于强磁场、强辐射的环境。因此，本实用新型的压电叠堆式自供能可调液压阻尼器除了适用于大型的交通工具及机床设备外，也适于航空航天、智能结构等微小系统和远程控制系统。

与现有的压电叠堆式自供能可调液压阻尼器相比，本实用新型的特色与优势：①俘能器与活塞杆横向排列，可有效降低阻尼器的纵向尺寸，适于大行程及纵向安装空间受限的场合；②驱动器活塞杆内部，可采用较长的压电叠堆实现大范围的阻尼调节；③俘能器端部通过密封圈与液体隔绝，非工作状态时不受流体压力作用，发电能力及效率高。

附图说明

图1是本实用新型一个较佳实施例的结构剖面示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是图1的I部放大图；

图4是本实用新型一个较佳实施例主体的结构剖示图；

图5是本实用新型一个较佳实施例活塞环的结构剖视图。

具体实施方式

主体1的底板103上设有外缸体104和内缸体101，构成环形的外腔C1和圆形的内腔C2；所述外缸体104的下端和上端分别设有下接线柱组18和上接线柱组13，所述内缸体101的下端和上端分别设有使外腔C1与内腔C2连通的下通孔102和上通孔102’；上盖9通过螺钉安装在所述主体1上，所述上盖9和主体1之间压接有密封垫8；活塞环2套接在外腔C1内，并将所述外腔C1分隔成上外腔C11和下外腔C12，所述下外腔C12通过管路与蓄能器19连通；活塞环2与上盖9及主体1的底板103之间分别通过密封圈7压接有一组数量相等的压电叠堆型上俘能器3’和下俘能器3；弹簧4通过活塞6压接在内腔C2的下端，所述活塞6将内腔C2分隔成上内腔C21和下内腔C22；活塞杆11的端部法兰1101通过螺钉与活塞6连接，活塞杆11的内腔中套有压电叠堆型驱动器10，所述驱动器10将阀芯5和蝶形弹簧12依次压接在活塞6内；所述活塞6上设有与上内腔C21连通的L型左阀孔601和与下内腔C22连通的L型右阀孔602，所述左阀孔601和右阀孔602通过阀芯5上的环槽501连通，所述左阀孔601、右阀孔602和环槽501共同构成阻尼孔；上俘能器3’经上接线柱组13及导线组一15与电控单元16连接，下俘能器3经下接线柱组18及导线组二17与电控单元16连接，驱动器10经导线组三14与电控单元16连接。

上俘能器3’和下俘能器3的数量均为1-20个；当所述每组俘能器的数量为两个以上时，每组中的各俘能器分别采用并联方式连接，再分别与电控单元连接。

在非工作状态下，活塞杆11的上端安装有振动体M，活塞6在弹簧4、振动体M及流体压力作用下处于平衡状态，相互连通的上外腔C11、下外腔C12、上内腔C21及下内腔C22内流体压力相等，均为蓄能器19的预置压力，活塞环2因上下表面所受流体作用力相等而处于平衡状态，又因密封圈7的密封作用，此时上俘能器3’及下俘能器3的上下表面不受外力作用、无电压生成；同时，驱动器10无电压输入，阀芯5处于自然状态、阻尼孔开度最大，即活塞6上的左阀孔601和右阀孔602与阀芯5上的环槽501之间的通流间隙最大、阻尼最小。进入稳态工作后，活塞6随振动体M上下振动而运动，使系统内流体的压力分布状态以及活塞环2的受力状态发生变化，从而使俘能器3’和下俘能器3伸长或缩短，并将流体的压力能转换成电能，此为发电过程；所生成电能经电控单元16转换处理后输出给驱动器10，驱动器10通过伸长或缩短带动阀芯5上下运动，从而改变阻尼孔的通流面积，此为阻尼调节过程。

在稳态工作、且活塞6受振动体M作用向上运动时，上内腔C21及与其连通的上外腔C11内流体压力增加，下内腔C22及与其连通的下外腔C12内流体压力降低，活塞环2在流体压力作用下向下运动，上俘能器3’受活塞环2作用力减小、并在自身弹性力的作用下恢复伸长，下俘能器3因受活塞环2作用力的增加而并被压缩，所述上俘能器3’的伸长及下俘能器3的压缩过程中均有电能的生成；同理，当活塞6受振动体M作用向下运动时，上内腔C21及与其连通的上外腔C11内流体压力降低，下内腔C22及与其连通的下外腔C12内流体压力增加，活塞环2在流体压力作用下向上运动，上俘能器3’因受活塞环2作用力增加而被压缩，下俘能器3因受环形活塞2作用力降低而恢复伸长，所述上俘能器3’压缩及下俘能器3的伸长过程中也都有电能的生成。因上俘能器3’及下俘能器3所生成电压的高低取决于活塞环2即振动体M的振动强度，故所述上俘能器3’及下俘能器3还都兼具振动体振动状态的检测功能。电控单元16根据上俘能器3’及下俘能器3所产生电压信号控制驱动器10所被施加电压的大小及通断时间。通电或施加电压增加时，驱动器10伸长并带动阀芯5向下运动，从而减小阻尼孔的通流面积、增加阻尼；断电或施加电压降低时，驱动器10缩短，阀芯5在蝶形弹簧12的作用下向上运动，使阻尼孔的通流面积增加、阻尼降低。

Claims

1.一种集成式自供电液压阻尼器，其特征在于：主体底板上设有外缸体和内缸体，构成环形的外腔和圆形的内腔；外缸体上设有上接线柱组和下接线柱组，内缸体的下端和上端分别设有使外腔与内腔连通的上通孔和下通孔；上盖通过螺钉安装在主体上，上盖和主体之间压接有密封垫；活塞环套接在外腔内，并将其分隔成上外腔和下外腔，下外腔通过管路与蓄能器连通；活塞环与上盖及主体底板间分别通过密封圈压接有一组数量相等的压电叠堆型上俘能器和下俘能器；弹簧通过活塞压接在内腔的下端，活塞将内腔分隔成上内腔和下内腔；活塞杆的端部法兰通过螺钉与活塞连接，活塞杆内腔中套有压电叠堆型驱动器，所述驱动器将阀芯和蝶形弹簧依次压接在活塞内；活塞上设有分别与上内腔和下内腔连通左阀孔和右阀孔，所述两阀孔通过阀芯上的环槽连通，所述两阀孔和阀芯上的环槽共同构成阻尼孔；上俘能器经上接线柱组及导线组一与电控单元连接，下俘能器经下接线柱组及导线组二与电控单元连接，驱动器经导线组三与电控单元连接。

2.根据权利要求1所述一种集成式自供电液压阻尼器，其特征在于，上俘能器和下俘能器数量均为1-20个；当所述每组俘能器的数量为两个以上时，每组中的各俘能器分别采用并联方式连接，再分别与电控单元连接。