專利名稱：集成式自供電液壓阻尼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于振動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用的減振器，具體涉及一種集成式自供電液壓阻尼器。
背景技術(shù)：
液壓阻尼器在交通工具、機(jī)械設(shè)備等的振動(dòng)控制領(lǐng)域已有廣泛應(yīng)用。早期的被動(dòng)式液壓阻尼器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、技術(shù)較成熟，但因阻尼不可調(diào)，其減振效果及環(huán)境的適應(yīng)性較差，不適于某些要求振動(dòng)控制效果較好的場(chǎng)合，如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)及車架懸置、大型精密儀器設(shè)備減振等。因此，人們提出了主動(dòng)式、半主動(dòng)式可調(diào)液壓阻尼器，即利用電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵提供動(dòng)力、并由電磁換向/溢流/減壓閥進(jìn)行控制的主動(dòng)式可調(diào)阻尼器，如中國(guó)發(fā)明專利CN1367328A、CN101392809A等。比之于被動(dòng)式不可調(diào)液壓阻尼器，主動(dòng)式可調(diào)液壓阻尼器的控制效果好、振動(dòng)環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)，已在汽車主動(dòng)懸置等方面獲得成功應(yīng)用；但現(xiàn)有的主動(dòng)式液壓阻尼調(diào)節(jié)技術(shù)也存在一些不足，如①需要較大的泵站進(jìn)行驅(qū)動(dòng)、多個(gè)電磁閥進(jìn)行聯(lián)合控制，②需要傳感器進(jìn)行振動(dòng)狀態(tài)的檢測(cè)，③需要持續(xù)的外部能量供應(yīng)。因此，現(xiàn)有的主動(dòng)式可調(diào)液壓阻尼器的系統(tǒng)體積龐大、連接及控制較復(fù)雜、可靠性較低，在應(yīng)用上存在一定的局限性。鑒于現(xiàn)有壓電及液壓主動(dòng)振動(dòng)控制技術(shù)自身結(jié)構(gòu)、控制能力以及依賴外界能量供應(yīng)等問題，人們提出了一種基于壓電疊堆換能器與流體耦合作用回收能量并進(jìn)行阻尼調(diào)節(jié)的自供能可調(diào)阻尼器，如中國(guó)專利201110275849. 6。為使該類壓電液壓阻尼器具有較好的能量回收和阻尼調(diào)節(jié)效果，整個(gè)系統(tǒng)必須施加足夠的背壓，以便提高系統(tǒng)內(nèi)流體剛度及其響應(yīng)特性。在這種工作模式下，壓電疊堆在非工作時(shí)就已承受了較大的流體作用力，從而降低其工作時(shí)的發(fā)電能力及控制能力；此外，該類阻尼器因壓電疊堆與液壓缸串聯(lián)配置，總的縱向尺度過大，不適于液壓缸行程較大且縱向安裝尺寸受限的應(yīng)用場(chǎng)合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種集成式自供電液壓阻尼器，以解決現(xiàn)有壓電液壓減振器以及壓電疊堆式自供能可調(diào)液壓阻尼器所存需要較大的泵站進(jìn)行驅(qū)動(dòng)、多個(gè)電磁閥進(jìn)行聯(lián)合控制，需要傳感器進(jìn)行振動(dòng)狀態(tài)的檢測(cè)，需要持續(xù)的外部能量供應(yīng)的問題。本發(fā)明采取的技術(shù)方案是主體底板上設(shè)有外缸體和內(nèi)缸體,構(gòu)成環(huán)形的外腔和圓形的內(nèi)腔；外缸體上設(shè)有上接線柱組和下接線柱組，內(nèi)缸體的下端和上端分別設(shè)有使外腔與內(nèi)腔連通的上通孔和下通孔；上蓋通過螺釘安裝在主體上，上蓋和主體之間壓接有密封墊；活塞環(huán)套接在外腔內(nèi)，并將其分隔成上外腔和下外腔，下外腔通過管路與蓄能器連通；活塞環(huán)與上蓋及主體底板間分別通過密封圈壓接有一組數(shù)量相等的壓電疊堆型上俘能器和下俘能器；彈簧通過活塞壓接在內(nèi)腔的下端，活塞將內(nèi)腔分隔成上內(nèi)腔和下內(nèi)腔；活塞桿的端部法蘭通過螺釘與活塞連接，活塞桿內(nèi)腔中套有壓電疊堆型驅(qū)動(dòng)器，所述驅(qū)動(dòng)器將閥芯和蝶形彈簧依次壓接在活塞內(nèi)；活塞上設(shè)有分別與上內(nèi)腔和下內(nèi)腔連通左閥孔和右閥孔，所述兩閥孔通過閥芯上的環(huán)槽連通，所述兩閥孔和閥芯上的環(huán)槽共同構(gòu)成阻尼孔；上俘能器經(jīng)上接線柱組及導(dǎo)線組一與電控單元連接，下俘能器經(jīng)下接線柱組及導(dǎo)線組二與電控單元連接，驅(qū)動(dòng)器經(jīng)導(dǎo)線組三與電控單元連接。本發(fā)明的一種實(shí)施方式是上俘能器和下俘能器數(shù)量均為1-20個(gè)；當(dāng)所述每組俘能器的數(shù)量為兩個(gè)以上時(shí)，每組中的各俘能器分別采用并聯(lián)方式連接，再分別與電控單元連接。在非工作狀態(tài)下，活塞處于平衡狀態(tài)，相互連通的上外腔、下外腔、上內(nèi)腔及下內(nèi)腔內(nèi)流體壓力相等，均為蓄能器的預(yù)置壓力，活塞環(huán)因上下表面所受流體作用力相等而處于平衡狀態(tài)，又因密封圈的密封作用，此時(shí)上俘能器及下俘能器的上下表面不受外力作用、無電壓生成；同時(shí)，驅(qū)動(dòng)器無電壓輸入，閥芯處于自然狀態(tài)、阻尼孔開度最大，即活塞上的左閥孔和右閥孔與閥芯上的環(huán)槽之間的通流間隙最大、阻尼最小。進(jìn)入穩(wěn)態(tài)工作后，活塞隨振動(dòng)體上下振動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，使系統(tǒng)內(nèi)流體的壓力分布狀態(tài)以及活塞環(huán)的受力狀態(tài)發(fā)生變化，從而使上俘能器和下俘能器伸長(zhǎng)或縮短，并將流體的壓力能轉(zhuǎn)換成電能，此為發(fā)電過程；所生成電能經(jīng)電控單元轉(zhuǎn)換處理后輸出給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器通過伸長(zhǎng)或縮短帶動(dòng)閥芯上下運(yùn)動(dòng)，從而改變阻尼孔的通流面積，此為阻尼調(diào)節(jié)過程。與傳統(tǒng)的可調(diào)式液壓阻尼器相比，本發(fā)明的特色與優(yōu)勢(shì)在于①無需外界供能、可靠性高，不會(huì)因能量不足而影響控制效果；②無需額外的傳感器，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、控制方法簡(jiǎn)單，根據(jù)振動(dòng)情況即電壓信號(hào)自動(dòng)調(diào)整阻尼；③結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、集成度高、密封性好，無需電機(jī)、泵、電磁閥等外圍設(shè)備不產(chǎn)生/不受電磁干擾，更適用于強(qiáng)磁場(chǎng)、強(qiáng)輻射的環(huán)境。因此，本發(fā)明的壓電疊堆式自供能可調(diào)液壓阻尼器除了適用于大型的交通工具及機(jī)床設(shè)備外，也適于航空航天、智能結(jié)構(gòu)等微小系統(tǒng)和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。與現(xiàn)有的壓電疊堆式自供能可調(diào)液壓阻尼器相比，本發(fā)明的特色與優(yōu)勢(shì)①俘能器與活塞桿橫向排列，可有效降低阻尼器的縱向尺寸，適于大行程及縱向安裝空間受限的場(chǎng)合；②驅(qū)動(dòng)器活塞桿內(nèi)部，可采用較長(zhǎng)的壓電疊堆實(shí)現(xiàn)大范圍的阻尼調(diào)節(jié)；③俘能器端部通過密封圈與液體隔絕，非工作狀態(tài)時(shí)不受流體壓力作用，發(fā)電能力及效率高。


圖1是本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；圖2是圖1的A-A剖視圖；圖3是圖1的I部放大圖；圖4是本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例主體的結(jié)構(gòu)剖示圖；圖5是本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例活塞環(huán)的結(jié)構(gòu)剖視圖。
具體實(shí)施例方式主體I的底板103上設(shè)有外缸體104和內(nèi)缸體101，構(gòu)成環(huán)形的外腔Cl和圓形的內(nèi)腔C2 ;所述外缸體104的下端和上端分別設(shè)有下接線柱組18和上接線柱組13，所述內(nèi)缸體101的下端和上端分別設(shè)有使外腔Cl與內(nèi)腔C2連通的下通孔102和上通孔102’ ；上蓋9通過螺釘安裝在所述主體I上，所述上蓋9和主體I之間壓接有密封墊8 ;活塞環(huán)2套接在外腔Cl內(nèi)，并將所述外腔Cl分隔成上外腔Cll和下外腔C12，所述下外腔C12通過管路與蓄能器19連通；活塞環(huán)2與上蓋9及主體I的底板103之間分別通過密封圈7壓接有一組數(shù)量相等的壓電疊堆型上俘能器3’和下俘能器3 ;彈簧4通過活塞6壓接在內(nèi)腔C2的下端，所述活塞6將內(nèi)腔C2分隔成上內(nèi)腔C21和下內(nèi)腔C22 ;活塞桿11的端部法蘭1101通過螺釘與活塞6連接，活塞桿11的內(nèi)腔中套有壓電疊堆型驅(qū)動(dòng)器10，所述驅(qū)動(dòng)器10將閥芯5和蝶形彈簧12依次壓接在活塞6內(nèi)；所述活塞6上設(shè)有與上內(nèi)腔C21連通的L型左閥孔601和與下內(nèi)腔C22連通的L型右閥孔602，所述左閥孔601和右閥孔602通過閥芯5上的環(huán)槽501連通，所述左閥孔601、右閥孔602和環(huán)槽501共同構(gòu)成阻尼孔；上俘能器3’經(jīng)上接線柱組13及導(dǎo)線組一 15與電控單元16連接，下俘能器3經(jīng)下接線柱組18及導(dǎo)線組二17與電控單元16連接，驅(qū)動(dòng)器10經(jīng)導(dǎo)線組三14與電控單元16連接。上俘能器3’和下俘能器3的數(shù)量均為1-20個(gè)；當(dāng)所述每組俘能器的數(shù)量為兩個(gè)以上時(shí)，每組中的各俘能器分別采用并聯(lián)方式連接，再分別與電控單元連接。在非工作狀態(tài)下，活塞桿11的上端安裝有振動(dòng)體M，活塞6在彈簧4、振動(dòng)體M及流體壓力作用下處于平衡狀態(tài)，相互連通的上外腔C11、下外腔C12、上內(nèi)腔C21及下內(nèi)腔C22內(nèi)流體壓力相等，均為蓄能器19的預(yù)置壓力，活塞環(huán)2因上下表面所受流體作用力相等而處于平衡狀態(tài)，又因密封圈7的密封作用，此時(shí)上俘能器3’及下俘能器3的上下表面不受外力作用、無電壓生成；同時(shí)，驅(qū)動(dòng)器10無電壓輸入，閥芯5處于自然狀態(tài)、阻尼孔開度最大，即活塞6上的左閥孔601和右閥孔602與閥芯5上的環(huán)槽501之間的通流間隙最大、阻尼最小。進(jìn)入穩(wěn)態(tài)工作后，活塞6隨振動(dòng)體M上下振動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，使系統(tǒng)內(nèi)流體的壓力分布狀態(tài)以及活塞環(huán)2的受力狀態(tài)發(fā)生變化，從而使俘能器3’和下俘能器3伸長(zhǎng)或縮短，并將流體的壓力能轉(zhuǎn)換成電能，此為發(fā)電過程；所生成電能經(jīng)電控單元16轉(zhuǎn)換處理后輸出給驅(qū)動(dòng)器10，驅(qū)動(dòng)器10通過伸長(zhǎng)或縮短帶動(dòng)閥芯5上下運(yùn)動(dòng)，從而改變阻尼孔的通流面積，此為阻尼調(diào)節(jié)過程。在穩(wěn)態(tài)工作、且活塞6受振動(dòng)體M作用向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，上內(nèi)腔C21及與其連通的上外腔Cll內(nèi)流體壓力增加，下內(nèi)腔C22及與其連通的下外腔C12內(nèi)流體壓力降低，活塞環(huán)2在流體壓力作用下向下運(yùn)動(dòng)，上俘能器3’受活塞環(huán)2作用力減小、并在自身彈性力的作用下恢復(fù)伸長(zhǎng)，下俘能器3因受活塞環(huán)2作用力的增加而并被壓縮，所述上俘能器3’的伸長(zhǎng)及下俘能器3的壓縮過程中均有電能的生成；同理，當(dāng)活塞6受振動(dòng)體M作用向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，上內(nèi)腔C21及與其連通的上外腔Cll內(nèi)流體壓力降低，下內(nèi)腔C22及與其連通的下外腔C12內(nèi)流體壓力增加，活塞環(huán)2在流體壓力作用下向上運(yùn)動(dòng)，上俘能器3’因受活塞環(huán)2作用力增加而被壓縮，下俘能器3因受環(huán)形活塞2作用力降低而恢復(fù)伸長(zhǎng)，所述上俘能器3’壓縮及下俘能器3的伸長(zhǎng)過程中也都有電能的生成。因上俘能器3’及下俘能器3所生成電壓的高低取決于活塞環(huán)2即振動(dòng)體M的振動(dòng)強(qiáng)度，故所述上俘能器3’及下俘能器3還都兼具振動(dòng)體振動(dòng)狀態(tài)的檢測(cè)功能。電控單元16根據(jù)上俘能器3’及下俘能器3所產(chǎn)生電壓信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)器10所被施加電壓的大小及通斷時(shí)間。通電或施加電壓增加時(shí)，驅(qū)動(dòng)器10伸長(zhǎng)并帶動(dòng)閥芯5向下運(yùn)動(dòng)，從而減小阻尼孔的通流面積、增加阻尼；斷電或施加電壓降低時(shí)，驅(qū)動(dòng)器10縮短，閥芯5在蝶形彈簧12的作用下向上運(yùn)動(dòng)，使阻尼孔的通流面積增加、阻尼降低。
權(quán)利要求
1.一種集成式自供電液壓阻尼器，其特征在于主體底板上設(shè)有外缸體和內(nèi)缸體，構(gòu)成環(huán)形的外腔和圓形的內(nèi)腔；外缸體上設(shè)有上接線柱組和下接線柱組，內(nèi)缸體的下端和上端分別設(shè)有使外腔與內(nèi)腔連通的上通孔和下通孔；上蓋通過螺釘安裝在主體上，上蓋和主體之間壓接有密封墊；活塞環(huán)套接在外腔內(nèi)，并將其分隔成上外腔和下外腔，下外腔通過管路與蓄能器連通；活塞環(huán)與上蓋及主體底板間分別通過密封圈壓接有一組數(shù)量相等的壓電疊堆型上俘能器和下俘能器；彈簧通過活塞壓接在內(nèi)腔的下端，活塞將內(nèi)腔分隔成上內(nèi)腔和下內(nèi)腔；活塞桿的端部法蘭通過螺釘與活塞連接，活塞桿內(nèi)腔中套有壓電疊堆型驅(qū)動(dòng)器，所述驅(qū)動(dòng)器將閥芯和蝶形彈簧依次壓接在活塞內(nèi)；活塞上設(shè)有分別與上內(nèi)腔和下內(nèi)腔連通左閥孔和右閥孔，所述兩閥孔通過閥芯上的環(huán)槽連通，所述兩閥孔和閥芯上的環(huán)槽共同構(gòu)成阻尼孔；上俘能器經(jīng)上接線柱組及導(dǎo)線組一與電控單元連接，下俘能器經(jīng)下接線柱組及導(dǎo)線組二與電控單元連接，驅(qū)動(dòng)器經(jīng)導(dǎo)線組三與電控單元連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種集成式自供電液壓阻尼器，其特征在于，上俘能器和下俘能器數(shù)量均為1-20個(gè)；當(dāng)所述每組俘能器的數(shù)量為兩個(gè)以上時(shí)，每組中的各俘能器分別采用并聯(lián)方式連接，再分別與電控單元連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種集成式自供電液壓阻尼器，屬于減振器。主體底板上設(shè)有內(nèi)外兩缸體，構(gòu)成內(nèi)腔和外腔；活塞環(huán)置于外腔內(nèi)，活塞環(huán)與上蓋及底板之間各壓接有一組俘能器；活塞將內(nèi)腔分隔成上內(nèi)腔和下內(nèi)腔；套在活塞桿內(nèi)腔中的驅(qū)動(dòng)器將閥芯和蝶形彈簧依次壓接在活塞內(nèi)；活塞上設(shè)有與上內(nèi)腔和下內(nèi)腔連通閥孔，閥孔通過閥芯上的環(huán)槽連通，各組俘能器及驅(qū)動(dòng)器通過不同的導(dǎo)線組與電控單元連接。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)縱向尺寸小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適于大行程及縱向安裝空間受限的場(chǎng)合；俘能器非工作狀態(tài)時(shí)不受流體壓力作用，且可采用較長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)器調(diào)節(jié)阻尼，故發(fā)電能力及阻尼調(diào)節(jié)能力強(qiáng)。
文檔編號(hào)F16F9/50GK103016599SQ20121054144
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者闞君武, 劉殿龍, 王淑云, 曾平, 程光明 申請(qǐng)人:浙江師范大學(xué)