专利名称：一种无外电源的自耦合电流变液阻尼器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电流变液阻尼装置，尤其是在工作时无需外加电源，且能自动响应的自耦合电流变液阻尼器。
背景技术：
由于电流变液(简称ER流体)的剪切强度可通过外加电场调节，所以出现了不少ER流体阻尼器。目前，电流变液阻尼器有两种基本类型固定电极阀型和滑动电极粘滞型。在固定电极型中，由于电流变液效应使流过电极间的ER流体受阻，导致压力升高，产生阻力；在滑动电极粘滞型中，由于电流变液效应增大了ER流体的粘滞力，从而阻止电极间的相对运动。绝大多数ER流体阻尼器需要外带一个专用高压电源来完成流体液固转变，并通过计算机实现阻尼力的控制调节，因此成本很高。赵晓鹏等在专利“电流变液与压电陶瓷复合的自适应阻尼器”(ZL 96216145.3)中设计出了用压电陶瓷供电的自适应ER流体阻尼器，省去了专用高压电源，但由于ER流体充满了下面的装弹簧的腔体，所以需要较多的ER流体。目前性能较好的ER流体价格昂贵，所以这种阻尼器的成本很高。在专利“楔形施力的自适应阻尼器”(ZL 96216424.6)中，由于使用了省力结构，所以外界振动力不能过大，否则就会损坏压电陶瓷，另外采用两个压电陶瓷供电，功率有点不足。而且还有一个缺点是行程小(相当于刚性大)。以上两种阻尼器由于各自的缺点，使得应用起来受到一定的限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种无外电源的自耦合电流变液阻尼器，它兼具有直接受力、抗外界振动力(180～700N)大、行程大(10～18mm)、刚性小、和所需ER流体较少(28～50ml)等特点。
图1是根据本发明提出的无外电源的自耦合电流变液阻尼器的主视剖面图。
图2是阻尼内筒的主视剖面图、左视剖面图和俯视图。
图3是阻尼外筒的主视剖面图和俯视图。
图4是内电极的三视图。
图5是阻尼筒的顶盖的主视剖面图和俯视图。
图6是电气连接图。
图7是三个压电陶瓷的套板俯视图。
图1中1.底座 2.阻尼内筒 3.阻尼外筒 4.O型密封圈 5.密封垫片 6.顶盖 7.O型密封圈 8.六角螺母 9.螺栓 10.下弹簧 11.直筒 12.上弹簧13.直筒盖 14.活塞杆 15.六角螺母 16.压簧板 17.绝缘板 18.压电陶瓷19.联接套 20.铜片 21.外电极 22.内电极 23.密封垫片 24.活塞 27.套板28.ER流体 29.导线图6中6.顶盖 18.压电陶瓷 20.铜片 25.螺钉 26.螺钉 29.导线具体实施方式
本发明的目的是这样实现的本发明的结构如图1。它由受力部分<包括活塞杆(14)、活塞(24)等>、压电部分<包括上弹簧(12)、下弹簧(10)、压簧板(16)、压电陶瓷(18)等>、阻尼部分<包括阻尼内筒(2)、阻尼内筒(3)、ER流体(28)等>、电气连接部分<包括导线(29)、螺钉(25、26)、铜片(20)等>和封装部分<包括底座(1)、顶盖(6)、直筒(11)、直筒盖(13)>等部分组成。下面分别介绍活塞杆(14)与活塞(24)是永久性连接。活塞杆(14)通过顶盖(6)的中心孔和直筒盖(13)的中心孔与外施力机构连接。活塞杆(14)上通过螺纹连接了压簧板(16)。螺母(15)固定住压簧板(16)。
弹簧(12)被放置在压簧板(16)与直筒盖(13)之间。弹簧(10)被放置在压簧板(16)与绝缘板(17)之间。
压电陶瓷(18)及铜片、导线被放置在绝缘板(17)与顶盖(6)之间。压电陶瓷(18)的正负接线柱分别连接到顶盖(6)的两个铜螺钉(25、26)上。三个压电陶瓷(18)被分别放置在套板(27)的三个孔中。
阻尼内筒(2)的结构如图2。阻尼内筒(2)上部为一个凸台。凸台外缘与外电极(21)的内圆柱面配合。凸台以下部分的外圆柱面与内电极(22)的内圆柱面配合。在阻尼内筒(2)的上下部分各打了两个小孔(φ3～φ8mm)，以便ER流体流过。阻尼内筒(2)凸台的孔与内电极(22)的小柱配合。阻尼内筒(2)的内圆柱面与活塞(24)配合。
阻尼内筒(2)内及内外电极(22、21)之间充有ER流体(28)。
螺钉(25)向下伸出顶盖(6)与外电极(21)的内圆柱面相接触。螺钉(26)向下伸出顶盖(6)与内电极(22)的小柱相接触。
阻尼内、外筒(2、3)的上、下端各放置了橡胶密封垫片(5、23)。
阻尼器的工作原理如下当外力策动活塞杆(14)时，活塞杆(14)连同压簧板(16)一起运动。压簧板(16)通过弹簧(10)施加压力给绝缘板(17)和压电陶瓷(18)。压电陶瓷(18)受力后输出电压。输出的电压最后加在内、外电极(22、21)上。内、外电极(22、21)之间ER流体(28)受到电压的激励后，其剪切强度升高。ER流体(28)在活塞(24)的推力下，从阻尼内筒(2)经过下面的小孔流入内外电极(22、21)之间，然后经过上面的孔流入阻尼内筒(2)。由于ER流体的剪切强度升高，从而反过来对活塞(24)产生阻力，进而达到减振的目的。活塞(24)向下的位移越大，压电陶瓷(18)的输出电压就越高，ER流体(28)产生的阻力也就越大，这样就形成了自耦合。
权利要求
1.一种无外电源的自耦合电流变液阻尼器，由受力部分<包括活塞杆(14)、活塞(24)等>、压电部分<包括上弹簧(12)、下弹簧(10)、压簧板(16)、压电陶瓷(18)等>、阻尼部分<包括阻尼内筒(2)、阻尼内筒(3)、ER流体(28)等>、电气连接部分<包括导线(29)、螺钉(25、26)、铜片(20)等>和封装部分<包括底座(1)、顶盖(6)、直筒(11)、直筒盖(13)>等部分组成，其特征是压电部分与阻尼部分隔开，电气连接部分被安置在阻尼器里面。
2.根据权利要求1所述的一种无外电源的自耦合电流变液阻尼器，其特征是活塞杆(14)和活塞(24)永久性连接。
3.根据权利要求1所述的一种无外电源的自耦合电流变液阻尼器，其特征是在压簧板(16)的上下各有一个弹簧，上弹簧(12)的弹性系数(大约为10N/mm)小于下弹簧(10)的弹性系数(大约为28N/mm)，下弹簧(10)用绝缘板(17)与压电陶瓷(18)隔开。
4.根据权利要求1所述的一种无外电源的自耦合电流变液阻尼器，其特征是压电陶瓷(18)的个数为3个，且固定在套板(27)中，压电陶瓷(18)相互并联，输出的电压经导线(29)、螺钉(25、26)连接到内电极(22)、外电极(21)上。
5.根据权利要求1所述的一种无外电源的自耦合电流变液阻尼器，其特征是内电极(22)与外电极(21)的间距是通过内电极(22)的外径与外电极(21)的内径来控制，内电极(22)与外电极(21)之间的间距为0.4～1mm。
6.根据权利要求1所述的一种无外电源的自耦合电流变液阻尼器，其特征是螺钉(25)伸出顶盖(6)穿过密封垫片(5)与外电极(21)相接触；螺钉(26)伸出顶盖(6)穿过密封垫片(5)与内电极(22)的小柱相接触，螺钉(25、26)安装在顶盖(6)上，其直径大小为中3～中5mm。
7.根据权利要求1所述的一种无外电源的自耦合电流变液阻尼器，其特征是内电极(22)的小柱穿进阻尼内筒(2)凸台的小孔中，阻尼内筒(2)的小孔与内电极(22)筒壁上的小孔相互对好，小孔的直径为φ3～φ8mm。
8.根据权利要求1所述的一种无外电源的自耦合电流变液阻尼器，其特征是在顶盖(6)下面和底座(1)上面各放置了一块密封垫片(5、23)。
全文摘要
本发明是一种无外电源的自耦合电流变液阻尼器。它由受力部分、压电部分、阻尼部分、电气部分和封装部分等组成，其中压电部分与阻尼部分隔离开来。当活塞杆受到外界的振动后，活塞杆上的压簧板和下弹簧把外界的振动施加给压电陶瓷，压电陶瓷产生的电压输出到内外电极上，使ER流体的粘滞力增加，从而减小活塞的振动。活塞向下的位移越大，压电陶瓷的输出电压就越高，ER流体产生的阻力也就越大，从而达到系统自耦合减振的目的。本发明省去了外部电源和控制系统。
文档编号F16F13/30GK1492161SQ0213947
公开日2004年4月28日 申请日期2002年10月21日 优先权日2002年10月21日
发明者赵晓鹏, 刘曙 申请人:西北工业大学