专利名称：一种带有轴向导向装置的阻尼器的制作方法
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l展^^能阻尼器。
技术背景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，如硅油，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带有轴向导向装置的阻尼器，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带有轴向导向装置的阻尼器，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，其特征在于动体由对应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，在缸 体与动体之间设有轴向导向装置。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。轴向导向装置由设置在动叶片或缸体上的导向块组成，导向块沿动 叶片外侧或缸体内侧周边间隔设置或者连续设置，导向块间留有轴向贯通的间 隙或导向块上设有轴向贯通的缺口或通孔。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嚢，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，其中以同心的圆管或方管最为优先。本发明带有轴向导向装置的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，阻尼器上设置阻尼液液位调节装置， 即在缸体上设置调整阻尼液液面的灌装孔和排液孔，并设有丝堵。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 干节流小孔。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》兹控流变液体，或电压控流变液体，或粘度较高的阻尼液 体，如硅油，或曱级硅油，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，本发明所述带有轴向导向装置的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；本发明所述带有轴向导 向装置的阻尼器结构筒单、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； 图2为图1的A-A截面图；图3为本发明实施例2的结构示意图；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10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14为本发明实施例6的结构示意15为本发明实施例7的结构示意16为图15的A-A截面图。
具体实施方式
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，缸体内设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，此处为常温下为祐稠液态的改性乳化沥青，动体l由 一圓柱形的动叶片组成，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圏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筒单、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。对于轴向导向装置，除在动叶片上设置导向块外，如果将导向块设置在缸 体上也可以实现同样的效果。 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^: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。当缸体上固定设置静叶片时，将导向块设置在静叶片与动叶片之间也可以很 好的实现轴向导向作用。 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个圆管状动叶片组成，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。动叶片l的端部设置导向块4b，可以实现良好的轴向导向功能。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圆；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>^妄面之间设有 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2e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。动叶片1的端部设置导向块4b,可以实现良好的轴向导向功能。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磁控流变液体，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4艮据路况 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10采用了柔性气密密封和锚固钢筋，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^a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
1.一种带有轴向导向装置的阻尼器，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，其特征在于动体由对应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，在缸体与动体之间设有轴向导向装置。
2. 根据权利要求1所述的带有轴向导向装置的阻尼器，其特征在于轴向导向装置由设置在动叶片与缸体之间的导向块组成，导向块沿动叶片外侧或缸 体内侧周边间隔设置或者连续设置，导向块间留有轴向贯通的间隙或导向 块上设有轴向贯通的缺口或通孔。
3. 根据权利要求1所述的带有轴向导向装置的阻尼器，其特征在于在缸体的 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所述的带有轴向导向装置的阻尼器，其特征在于动叶片与 静叶片之间设置轴向导向。
5. 根据权利要求1和2所述的带有轴向导向装置的阻尼器，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。
6. 根据权利要求1所述的带有轴向导向装置的阻尼器，其特征在于动叶片、 静叶片至少之一为管状、或柱状、或板状，且上设有的凹凸、通孔、楞条、 或环片。
7. 根据权利要求l所述的带有轴向导向装置的阻尼器，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1所述的带有轴向导向装置的阻尼器，其特征在于阻尼腔室 内或与阻尼腔室连通的补偿腔室内设置弹性补偿体，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。
9. 根据权利要求1所述的带有轴向导向装置的阻尼器，其特征在于在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。
10. 根据权利要求1所述的带有轴向导向装置的阻尼器，其特征在于阻尼器上 设置阻尼液液位调节装置，即在缸体上设置调整阻尼液液面的灌装孔和排 液孔，并设有丝堵。
11. 根据权利要求1所述的带有轴向导向装置的阻尼器，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，
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，其特征在于动体由对应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，在缸体与动体之间设有轴向导向装置。本发明带有轴向导向装置的阻尼器结构简单、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。
文档编号F16F9/16GK101245821SQ200810087140
公开日2008年8月20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