专利名称:阻尼器的制作方法
技术领域:
本发明是申请号为200410075501. 2的分案申请,涉及阻尼器,尤其是车辆 悬挂系统的减震器和建筑结构的减纟展耗能阻尼器。
背景技术:
阻尼器是一种应用广泛的振动控制基本元件,用于机械、交通工具、桥梁、 建筑结构的减振、緩冲、耗能。
常见的阻尼器为液压油缸式,活塞相对于油缸仅在轴向相互运动,称之为 单轴阻尼器,其由动体、动体杆、缸体和密封组成,动体一般为圆柱形,动体 设有若干小孔或与缸体之间留有适当径向间隙,动体将油缸分为两动体腔,动 体腔内充有液压油或粘度稍高的粘滞液体,如石圭油,当动体相对于油缸运动时, 密闭于受压一侧动体腔内的液体受挤压,压力升高,从动体间隙或小孔流到另 一动体腔,两动体腔压力差形成对动体的运动阻力,做功,将机械能转化为热 能,从而达到吸收外界能量的目的,因此可广泛应用于减震、緩冲、耗能的场 合,如车辆悬挂系统和建筑消能减震。
这种阻尼器经过几十年的不断改进,已很完善。但由于构造方面的原因, 具有天生的缺陷1)由于密封与活塞杆以及和活塞和阻尼缸的静摩擦和滑动摩 擦,启动阻力较大,在小振幅作用时,阻尼力与速度相关性较差,致使理论计 算复杂,误差较大;2)必须采用严密的密封,但密封件容易磨损或老化, 一旦 密封失效,压力差无法建立,阻尼性能就会迅速丧失;3)零件结构复杂、数量 多、加工精度要求高,因此造价高;4)阻尼性能对加工精度、零件的可靠性比 较敏感, 一旦重要零件如阀门失效,阻尼性能迅速下降或失效;5)阻尼液体通 过小孔节流时局部受高压剪切,瞬时发热升温较高,长期作用下容易老化,导 致阻尼器失效;6)阻尼液体中沉淀物和磨损颗粒物影响阻尼参数,并加速阻尼 器破坏;由于以上原因,这种形式的减震器,除了高质量的名牌产品外,普遍 寿命较低,低档的汽车减震器甚至每半年就更换一次,造成大量的资源浪费, 污染环境。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述缺陷,提供一种采用新型原理和新型结构
的单轴阻尼器,使其具有阻尼特性柔和、结构简单、造价低、性能稳定、寿命 长等优点,容易再生,环保的特点。
本发明是如下实现的
一种阻尼器,包括缸体和动体,动体至少部分地位于缸体内,缸体内设有 至少一个沿轴向延伸的腔室,该腔室内充有粘滞阻尼液体,形成阻尼腔室,其 特征在于动体由设置在阻尼腔室内的动叶片组成,动叶片与阻尼腔室壁构成剪 切腔,剪切腔的厚度尺寸远小于其轴向尺寸,在阻尼腔室内或与阻尼腔室连通 的补偿腔室内设置弹性补偿体。
动体运动时阻尼腔室的净体积随之变化,因此在阻尼器至少一处设有体积 补偿装置。体积补偿装置为设置在阻尼腔室内的至少一个弹性补偿体;体积补 偿装置包括一与阻尼腔室连通的体积补偿腔室,体积补偿腔室内设有一个或若 干弹性补偿体;弹性补偿体为一充气气囊,或一外表面设有气密弹性层的弹性 发泡体;在于体积补偿装置为一弹性气嚢,其一侧与阻尼腔室连通,另一侧充 有压缩气体,或设有弹性发泡体,或设有压缩弹簧。
为了使叶片之间的间距在运动时保持不变,以及动体相对于缸体仅做轴向 相对运动,在动体与缸体之间设有轴向导向装置,轴向导向装置为滑动导向或 弹性导向。
为了在同样的外形尺寸下获得更大的阻尼力,缸体的阻尼腔室内设置至少 一个沿轴向延伸的静叶片,将阻尼腔室分为若干相互连通或互不连通的子阻尼 腔室,动叶片对应地设置在子阻尼腔室内,动叶片与子阻尼腔室壁或静叶片构 成剪切腔,剪切腔的厚度尺寸远小于其轴向尺寸。阻尼腔室或剪切腔有多个, 相互之间平行排列,或同心排列,或者多个腔室同心排列然后平行排列;此外 还可以在动叶片上设置凹凸、通孔、楞条、或环片,用于调节阻尼液体流动扰 力。为顺利实现动体相对于缸体仅做轴向相对运动,也可以在动叶片与静叶片 之间设置轴向导向。
动叶片的形状为管状、或柱状、或板状,其外表面横截面的形状可以是圓、 椭圆、或多边形,其中以同心的圓管或方管最为优先。
本阻尼器并非一定需要密封,如果阻尼器基本在铅垂向工作,阻尼腔室开 口向上,或倾斜角度不大,可以不用密封,或仅作防尘密封。如果阻尼腔室开 口向下,或倾斜角度较大时,在动体与缸体之间应设置密封装置;密封装置可 以是滑动密封,如采用弹性密封圈,0型密封圈,也可以是柔性密封,如橡胶密
封、金属波紋管密封;
为了使阻尼器的阻尼大小可以调节,设有阻尼液体液位调节装置和阻尼液 体灌注孔。
为了进一步增大阻尼器的阻尼,粘滞剪切阻尼器中还可以集成一个液压式 阻尼器,即在一个动叶片上设有活塞,活塞与其相邻的动叶片之间设有滑动密
封,构成两个活塞腔室;活塞与其相邻的动叶片之间设有适当间隙,或设有若 干截流小孔。
阻尼器的两端设置法兰联接、销孔联接,或在缸体和动体的外表面设置锚固 连接筋。
粘滞阻尼液体为磁控流变液体,或电压控流变液体,或粘度较高的阻尼液 体,如硅油,或甲级硅油,或聚异丁烯,或常温下为液态的改性沥青。
阻尼器工作时,动体在外部载荷作用下相对于缸体沿轴向运动,动叶片相 对于缸体相对运动,剪切动叶片两侧剪切腔室内的粘滞液体,由于粘滞液体的 粘性,产生一阻碍动叶片运动的粘滞阻力,该粘滞阻力总是与运动方向相反, 而且运动速度越大,阻力越大,从而消耗外力做功,将机械能转化为热能。
与液压阻尼器相比,本发明所述阻尼器不靠小孔或间隙节流形成的压力差 产生运动阻力,而是剪切腔内高粘度的阻尼液体在对动叶片产生的粘滞力形成 运动阻力,因此阻尼腔室内的压力较低,对于阻尼腔室开口高于阻尼液体最高 位置的工况,阻尼器无需密封,只有阻尼腔室开口低于阻尼液最高位置时,或 阻尼器有防尘要求时才需密封;导向装置也无须特别精密,因此活塞杆与缸体 的摩擦力很小,启动阻力较小,阻尼力与速度是一连续光滑的指数函数,设计 时可以计算精确,与实际误差较小;本发明所述阻尼器结构简单、无精密部件, 因此造价低,性能稳定、工作可靠;无磨损部件,因此基本无需维修、寿命长, 检修后可以继续使用,具有可再生特性,环保。
图1为本发明实施例1的结构示意图2为图1的A-A截面图3为本发明实施例2的结构示意图4为图3的A-A截面图之一;
图5为图3的A-A截面图之二;
图6为图3的A-A截面图之三; 图7为本发明实施例3的结构示意图; 图8为图7的A-A截面图之一; 图9为图7的A-A截面图之二; 图IO为本发明实施例4的结构示意图; 图11为图10的A-A截面图之一; 图12为图10的A-A截面图之二; 图13为本发明实施例5的结构示意图; 图14为本发明实施例6的结构示意图; 图15为本发明实施例7的结构示意图; 图16为图15的A-A截面图。
具体实施例方式
实施例1
参见图1、 2,其包括动体1和缸体2,动体1部分地位于圆筒形缸体2内, 可以相对缸体2作轴向运动,缸体内i殳有一个沿轴向延伸的阻尼腔室,阻尼腔 室内充满粘滞阻尼液体3,此处为常温下为粘稠液态的改性乳化沥青,动体l由 一圆柱形的动叶片组成,动叶片位于阻尼腔室之中,与阻尼腔室壁构成剪切腔, 剪切腔的径向尺寸远小于其轴向尺寸。缸体的端部设置缸盖2d,缸盖与动叶片 滑动导向配合,缸盖内嵌有滑动密封圈5a,动叶片的端部固定滑动导向块4b, 其呈十字状,允许阻尼液体流过,阻尼腔室内设有一体积补偿体6a,其为一充 气气嚢,动叶片向外运动时,阻尼腔室净体积增大,形成负压,小于气嚢内部 压力,因此气嚢膨胀,补偿动体退出阻尼腔室腾出的体积,防止阻尼液体内部 出现真空,动叶片向内运动时,情况相反,气嚢压缩。
阻尼器工作时,动叶片l相对于缸体2轴向运动,剪切动叶片l周围剪切 腔室内的粘滞液体,由于粘滞液体的粘性,产生一阻碍动叶片运动的粘滞阻力, 该粘滞阻力总是与运动方向相反,而且运动速度越大,阻力越大,从而消耗外 力做功,将机械能转化为热能。
与液压阻尼器相比,本发明所述阻尼器不靠小孔或间隙节流形成的压力差 形成运动阻力,而是依靠剪切腔内高粘度的阻尼液体对动叶片产生的粘滞力形 成运动阻力,因此阻尼腔室内的压力较低,因此动体与缸体的摩擦力很小,启
动阻力较小,阻尼力与速度是一连续光滑的指数函数,设计时可以计算精确, 与实际误差较小;本发明所述阻尼器结构简单、无精密部件、鲁棒性强,因此
造价低,性能稳定、工作可靠;磨损部件少,因此维修少、寿命长,检修后可 以继续使用,具有可再生特性,环保。 实施例2
参见附图3、 4,与实施例l相比,在缸体2中心设有一圆柱形静叶片2a, 将阻尼腔室变为一环形阻尼腔,与此对应,动体1的动叶片为管状,动叶片位 于阻尼腔室之中,与阻尼腔室壁和静叶片2a构成剪切腔,阻尼腔室和剪切腔室 内充满曱基硅油,剪切腔的横向尺寸远小于其轴向尺寸,阻尼腔室的下部设有一 环状弹性补偿体6b,动体顶部阻尼腔室设置弹性补偿体6b,弹性补偿体6b为 一外部设有气密弹性层的弹性发泡聚氨酯。
与实施例1相比,本实施例的动叶片有内外两个粘滞剪切腔室,叶片运动 时有两个粘滞剪切面,增大了粘滞阻力;动叶片的上下设有两个相同的导向块 4b,其横截面形状为花键状,花键齿用于导向,齿间空隙允许阻尼液体流过, 齿间的环片还可适当液体流过的阻力,从而增大阻尼。
与前述实施例相比,缸盖上不设滑动密封,而是设柔性气密密封,柔性密 封为硫化在缸盖上的橡胶环,其内侧硫化有金属环,金属环与动体焊接,缸盖与 缸体螺栓联接,联接面之间设有密封垫片,保证阻尼液体不泄漏。由于橡胶有 很好的剪切弹性,可以在允许动体作轴向运动同时又能很好地将阻尼液体密封, 因此没有密封摩擦阻力,也不会磨损;导向装置因为不再需要兼顾密封要求,也 无须特别精密,允许留有适当径向间隙,因此也不会因磨损失效,动体与缸体的 摩擦很小,阻尼器启动阻力也很小。本发明所述阻尼器结构筒单、无精密部件, 鲁棒性强,因此造价低,性能稳定、工作可靠;无磨损部件,因此基本无需维 修、寿命长,检修后可以继续使用,具有可再生特性,环保。
本密封结构适合振幅和行程较小的工况,如果行程较大或振幅较大,可用金 属波紋管替代橡胶环。
上述缸体和动叶片的截面为同心圓,静叶片截面为圆;实际中,参见图5、 6, 截面形状也可以是缸体和动叶片的截面采用同心六楞管,静叶片截面为一平板; 或者,缸体和动叶片的截面采用横截面为同心跑道形的钢管,静叶片截面为一 平板,这种结构可以使阻尼器的宽度大于厚度,便于隐藏于墙体内。因此本阻 尼器特别适合于建筑消能能阻尼器,因为夹墙的厚度有限。
实施例3
参见附图7、 8,与实施例2相比,缸体2内的阻尼腔室内的静叶片为园管 状2c,动体1由2个圓管状动叶片组成,形成3个同心相套的剪切腔,阻尼腔 室的下部设有一环状弹性补偿体6b,弹性补偿体为一外部设有气密弹性层的弹 性发泡聚氨酯。动体顶部设有一补偿腔室,补偿腔室内设有气密弹性膜6c,其 一侧充有压缩空气, 一侧充满阻尼液体,并与阻尼腔室连通,用以补偿阻尼腔 室的体积变化;为了增大粘滞阻力,内层动叶片的端部也设置了翻边式扰流环 片。
本实施例共有3个粘滞剪切腔,可以产生更大的阻尼力。 上述缸体、动叶片和静叶片的截面为同心圓;实际中,参见图9,截面形状 也可以是同心的矩形。
与前述实施例相比,阻尼器设柔性气密密封,柔性密封为一橡胶波紋套5c, 其两端硫化有法兰盘,法兰盘分别与动体和缸盖2d螺栓联接,联接面之间设有 密封垫片,保证阻尼液体不泄漏;导向装置无须特别精密,允许留有适当径向 间隙,因此动体与缸体的摩擦也很小,阻尼器启动阻力也很小。 实施例4
参见图10、 11,与实施例2相比,缸体2内的阻尼腔室由截面为十字形静叶 片2 e分割为四个子阻尼腔室,四个截面为矩形的动叶片分别位于子阻尼腔室内, 四个板状的静叶片2b又分别分布在动叶片内。这样形成8个粘滞剪切腔,可以 产生更大的阻尼力;缸体上设有调整阻尼液体液面的灌装孔和排液孔,并设有 丝堵。
参见图12,截面为矩形管的动叶片内交错设置静叶片和动叶片,构成若干平 行的剪切腔室,结构简单,容易制作。
本实施例适合组装成为大型阻尼器,只要增加并排的阻尼腔室的组数,就 可获得相应倍数的阻尼力;本实施例阻尼腔室开口向上,阻尼液体的液面位于 缸体的上沿之下,没有密封也不会泄漏,照常工作,所示密封主要用于防尘目 的。
实施例5
参见附图13,相对实施例l,阻尼腔室内阻尼液体为^兹控流变液体,缸体和
动叶片由导磁材料制成,缸体外壁上设有电磁线圈8。调节磁场的强度,可以调 节磁流变液体的粘度,从而调节阻尼力的大小,本实施例适用于需要根据路况 调节阻尼的应用场合,尤其是汽车悬挂系统的阻尼器。
实施例6
参见附图14,与实施例5相比,阻尼腔室内阻尼液体为电压控流变液体,缸 体中心静叶片上设有正电极9,缸体内壁设有负电极10,正负电极均与阻尼器 外露部分绝缘。调节电场的强度,可以调节电压控流变液体的粘度,从而调节 阻尼力的大小,本实施例适用于需要根据路况调节阻尼的应用场合,尤其是汽 车悬挂系统的阻尼器。 实施例7
参见附图15和图16,与实施例2相比,在静叶片2a上设有活塞11,静叶 片与其相邻的动叶片1之间设有滑动密封导向环4c,构成两个活塞腔室,由于 阻尼液体的粘度比普通液压式阻尼器高得多,所以该密封导向配合不必像普通 液压式阻尼器的密封那样精密,可以留有间隙,活塞与动叶片之间也可以留有 适当间隙和若干节流小孔,动叶片作轴向运动时,两活塞腔室的压力差形成一 阻尼力,动叶片剪切其外侧剪切腔室的阻尼液体也产生一粘滞运动阻尼力,静 叶片与阻尼腔室内的粘滞液体的粘滞剪切力还产生一阻尼力,因此本阻尼器在 相同体积内可产生更大的阻尼力。
在动体和缸体之间也设有柔性气密密封5b,由于橡胶环的长度较大,本身 具有导向作用,故可省去一个导向块4b。
在缸体2和动体1的外表面,分别焊有锚固钢筋12。
由于本阻尼器无精密部件,鲁棒性很强,抗破坏和抗过载能力非常强,又 采用了柔性气密密封和锚周钢筋,所以本阻尼器可以预埋于钢筋混凝土结构之 中,例如将其预埋于水库大坝分段坝体之间的结构缝之处,地震时可以充分消 耗地震能量,减少坝体的振幅和结构缝的开裂度,保证大坝安全。
权利要求
1.一种阻尼器,其包括缸体和动体,动体至少部分地位于缸体内,缸体内设有至少一个沿轴向延伸的腔室,该腔室内充有粘滞阻尼液体,形成阻尼腔室,其特征在于动体由设置在阻尼腔室内的动叶片组成,动叶片与阻尼腔室壁构成剪切腔,剪切腔的厚度尺寸远小于其轴向尺寸,在阻尼腔室内或与阻尼腔室连通的补偿腔室内设置弹性补偿体。
2. 根据权利要求l所述的阻尼器,其特征在于弹性补偿体为由气密弹性材料制 成的气嚢或金属波紋结构,其内充有压缩空气、或设有弹性发泡体或弹簧。
3. 根据权利要求1所述的阻尼器,其特征在于缸体的阻尼腔室内设置至少一个 沿轴向延伸的静叶片,将阻尼腔室分为若干相互连通或互不连通的子阻尼腔 室,动叶片对应地设置在子阻尼腔室内,动叶片与子阻尼腔室壁或静叶片构 成剪切腔,剪切腔的厚度尺寸远小于其轴向尺寸。
4. 根据权利要求l所述的阻尼器,其特征在于阻尼腔室或剪切腔有多组,并列 平行排列;或有多组同心分布;或由多组同心腔室平行排列。
5. 根据权利要求1所述的阻尼器,其特征在于动叶片或静叶片至少之一为管状、 柱状、或板状;且上设有凹凸、通孔、楞条、或环片。
6. 根据权利要求1所述的阻尼器,其特征在于缸体与动体之间设有轴向导向装 置。
7. 根据权利要求l所述的阻尼器,其特征在于粘滞阻尼液体为磁控流变液体, 或电压控流变液体,或粘度较高的阻尼液体。
8. 根据权利要求l所述的阻尼器,其特征在于缸体与动体之间采用弹性气密密 封联结,其由气密的弹性材料或金属波紋管组成,两端分别与缸体和动体气 密连接。
9. 根据权利要求1所述的阻尼器,其特征在于阻尼器上设置阻尼液体液位调节 装置,即在缸体上设置调整阻尼液体液面的灌装孔和排液孔,并设有丝堵。
10. 根据权利要求1所述的阻尼器,其特征在于,在动静叶片的至少一个叶片上 设有活塞,活塞与其相邻的叶片之间设有滑动密封,以及适当间隙或若干截 流小孔,构成两个活塞腔室。
全文摘要
本发明涉及阻尼器。其包括缸体和动体,动体至少部分地位于缸体内,缸体内设有至少一个沿轴向延伸的腔室,该腔室内充有粘滞阻尼液体,形成阻尼腔室,其特征在于动体由设置在阻尼腔室内的动叶片组成,动叶片与阻尼腔室壁构成剪切腔,剪切腔的厚度尺寸远小于其轴向尺寸,在阻尼腔室内或与阻尼腔室连通的补偿腔室内设置弹性补偿体。本发明具有阻尼特性柔和、结构简单、造价低、性能稳定、寿命长、容易再生,环保的特点。
文档编号F16F9/14GK101173703SQ20071018643
公开日2008年5月7日 申请日期2004年12月11日 优先权日2004年12月11日
发明者尹学军 申请人:尹学军;隔而固(青岛)减振技术有限公司