一种快速自动回弹的可调式液压旋转阻尼器

1.本发明涉及阻尼器技术领域，具体涉及一种快速自动回弹的可调式液压旋转阻尼器。


背景技术：

2.液压阻尼器因其结构紧凑、阻尼可调范围大、无需电源动力和安全可靠等优点广泛应用于体育、车辆、建筑和机械等行业。液压阻尼器分为直线型阻尼器和旋转型阻尼器两种，前者利用缸体与活塞的相对直线运动迫使油液通过阻尼节流小孔，在缸的两腔形成压力差从而对外产生阻尼力；后者利用叶片的旋转运动迫使油液通过阻尼节流小孔形成压差而产生阻尼力矩。然而旋转阻尼器的研究和专利甚少，且多数旋转角度小于360
°
或者不能自动回弹复位。
3.在授权公告号为cn 106438815 b的中国专利中公开了一种电控可变阻尼旋转液压阻尼器装置，利用叶片沿导轨径向伸缩的同时还随转子作旋转运动，驱使油液通过阻尼节流孔而产生阻尼力，可持续任意转动，在授权公告号为cn 102537175 b的中国专利中公开了一种溢流定载液压旋转阻尼器装置，利用液压泵/马达正反转驱使油液分别通过两个溢流阀，而产生液压阻尼力矩，但上述专利不能用于需阻尼器自动回弹复位的场合，其存在的主要问题有：1、虽然能提供双向液压阻尼力矩，但阻尼器不能自动回弹复位；2、所产生的液压阻尼力矩的调节梯度大，且调节后的力矩波动范围大导致其恒定性较差；3、阻尼器在刚启动初期无法提供初始的液压阻尼力矩，因此存在启动阻尼丢失的现象。


技术实现要素：

4.针对上述存在的问题，本发明提出了一种快速自动回弹的可调式液压旋转阻尼器，在外力作用时可提供单向阻尼力矩，其大小可由阻尼调节阀任意调节，调节后阻尼力矩恒定，且在外力消失时无阻尼快速自动回弹复位，可模拟自由落体运动，可用于仅需单向阻尼而反向则需自动回弹复位的场合，液压阻尼力矩调节范围大、调节梯度小和阻尼力矩恒定性好，阻尼器在刚启动时就能够提供初始的液压阻尼力矩，能提高液压阻尼器的性能，增强了液压旋转阻尼器的可靠性和安全性。
5.为了实现上述的目的，本发明采用以下的技术方案：
6.一种快速自动回弹的可调式液压旋转阻尼器，包括后端盖，后端盖设置有相对应的前端盖，且后端盖与前端盖之间设置有泵体，后端盖与前端盖分别与泵体两侧通过止口卡合定位，且泵体中安装有微型齿轮泵，微型齿轮泵的输出端延伸出前端盖连接有驱动轮，且前端盖中集成设置有阻尼调节阀，后端盖中集成设置有补油阀、单向阀、储能器、油箱，且单向阀集成在储能器前端，微型齿轮泵与驱动轮之间设置有回弹发条弹簧，回弹发条弹簧一端与微型齿轮泵的输出轴固定连接，且回弹发条弹簧的另一端与前端盖固定连接。
7.优选的，微型齿轮泵的吸油口通过内部流道与油箱相连通，且微型齿轮泵的排油口通过内部流道与单向阀进口相连通，单向阀的出口通过内部流道与储能器、阻尼调节阀
的进口相连通，补油阀的进口通过流道与油箱相连通，且补油阀出口通过流道与微型齿轮泵排油口相连通。
8.优选的，驱动轮的内部卷绕设置有钢丝拉绳，且钢丝拉绳的末端设置有把手。
9.优选的，泵体中设置有与微型齿轮泵的轮齿齿顶相配合的定子内环，前端盖螺纹连接有多组螺钉，且螺钉依次与泵体、后端盖螺纹连接。
10.优选的，前端盖开有与阻尼调节阀相配合的螺纹插孔，且前端盖通过螺纹插孔螺纹连接有阻尼调节阀，阻尼调节阀外侧设置有防护罩，且防护罩通过螺钉与前端盖相连接，防护罩上设置有显示钢丝拉绳端阻尼力的调节刻度盘。
11.优选的，后端盖设置有与储能器的活塞相配合的活塞孔和弹簧底座螺孔，且后端盖通过活塞孔和弹簧底座螺孔安装储能器的活塞和弹簧底座螺塞。
12.由于采用上述的技术方案，本发明的有益效果是：本发明在外力作用时可提供单向阻尼力矩，其大小可由阻尼调节阀任意调节，调节后阻尼力矩恒定，且在外力消失时无阻尼快速自动回弹复位，可模拟自由落体运动，可用于仅需单向阻尼而反向则需自动回弹复位的场合，液压阻尼力矩调节范围大、调节梯度小和阻尼力矩恒定性好，阻尼器在刚启动时就能够提供初始的液压阻尼力矩，能提高液压阻尼器的性能，增强了液压旋转阻尼器的可靠性和安全性。
附图说明
13.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的，保护一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
14.图1为本发明的液压原理图；
15.图2为本发明的爆炸图；
16.图3为本发明的正视图；
17.图4为本发明图3中a-a的剖视图；
18.图5为本发明图3中b-b的剖视图；
19.图6为本发明的俯视图；
20.图7为本发明图6中c-c的剖视图。
21.图中：1、钢丝拉绳；2、驱动轮；3、回弹发条弹簧；4、微型齿轮泵；5、补油阀；6、单向阀；7、储能器；8、阻尼调节阀；9、油箱；10、后端盖；11、前端盖；12、泵体。
具体实施方式
22.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.一种快速自动回弹的可调式液压旋转阻尼器，包括后端盖10，后端盖10设置有相对应的前端盖11，且后端盖10与前端盖11之间设置有泵体12，后端盖10与前端盖11分别与
泵体12两侧通过止口卡合定位，且泵体12中安装有微型齿轮泵4，微型齿轮泵4的输出端延伸出前端盖11连接有驱动轮2，且前端盖11中集成设置有阻尼调节阀8，后端盖10中集成设置有补油阀5、单向阀6、储能器7、油箱9，且单向阀6集成在储能器7前端，微型齿轮泵4与驱动轮2之间设置有回弹发条弹簧3，回弹发条弹簧3一端与微型齿轮泵4的输出轴固定连接，且回弹发条弹簧3的另一端与前端盖11固定连接。
24.微型齿轮泵4的吸油口通过内部流道与油箱9相连通，且微型齿轮泵4的排油口通过内部流道与单向阀6进口相连通，单向阀6的出口通过内部流道与储能器7和阻尼调节阀8的进口相连通，补油阀5的进口通过流道与油箱9相连通，且补油阀5出口通过流道与微型齿轮泵4排油口相连通。
25.驱动轮2的内部卷绕设置有钢丝拉绳1，且钢丝拉绳1的末端设置有把手。
26.泵体12中设置有与微型齿轮泵4的轮齿齿顶相配合的定子内环，前端盖11螺纹连接有多组螺钉，且螺钉依次与泵体12、后端盖10螺纹连接。
27.前端盖11开有与阻尼调节阀8相配合的螺纹插孔，且前端盖11通过螺纹插孔螺纹连接有阻尼调节阀8，阻尼调节阀8外侧设置有防护罩，且防护罩通过螺钉与前端盖11相连接，防护罩上设置有显示钢丝拉绳1端阻尼力的调节刻度盘。
28.后端盖10设置有与储能器7的活塞相配合的活塞孔和弹簧底座螺孔，且后端盖10通过活塞孔和弹簧底座螺孔安装储能器7的活塞和弹簧底座螺塞。
29.本发明工作原理为：各元件油路连通情况如附图1所示，通过外力拉动钢丝绳1作用于驱动轮2上产生驱动力矩驱动微型齿轮泵4转动，微型齿轮泵4从油箱9中吸油，并排出具有一定压力的油液，再经单向阀6存储于储能器7中，在持续拉力作用下微型齿轮泵4连续转动而不断向储能器7供油，随着储能器7中油液的增多其压力逐渐升高，由于储能器7和阻尼调节阀8通过流道是并联相通的，当储能器7中油液压力达到阻尼调节阀8的调定压力时，阻尼调节阀8的阀口打开而处于溢流状态，从而使储能器7中的油液压力保持恒定，而此时的油液压力反作用于微型齿轮泵4的两齿轮上产生液压阻尼力矩，其值较为恒定，大小可由公式(1)计算，钢丝绳的拉力可由公式(2)计算。由公式(1)和(2)可知：调节阀8的调定压力越高，其液压阻尼力矩就越大，则需要更大的外力才能拉动阻尼器；微型齿轮泵4的排量越大，液压阻尼力矩就越大，则钢丝绳的外力就越大；
30.t＝pvηmꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式(1)
31.式中，t为液压旋转阻尼力矩(nm)；p为阻尼调节阀8的调定压力(pa)；v为微型齿轮泵4的排量(m3/r)；ηm为微型齿轮泵4的机械效率；
[0032][0033]
式中，d为驱动轮直径(m)；f为外力(n)。
[0034]
假设外力拉动钢丝拉绳1移动的距离较短导致微型齿轮泵4不能连续转动或只转动一定角度，但只要微型齿轮泵4转动的角度足够能使至少一对轮齿啮合，那么微型齿轮泵4就会排出少量油液至储能器7中使其油液压力升高，经多次这样的转动最终可使油液压力达到阻尼调节阀8的调定压力并保持不变，这时仍能提供较恒定的液压阻尼力矩。当外力很小或者钢丝拉绳1移动的距离足够小不足以使微型齿轮泵4的一对轮齿啮合，那么泵4基本不转动而不排出油液，因此油液不能正向打开单向阀6，但微型齿轮泵4排油腔及储能器7中
油液的压力仍存在且保持不变，此时阻尼器仍提供液压阻尼力矩，钢丝拉绳上仍存在阻尼力。
[0035]
如附图1所示，由单向阀6、储能器7、阻尼调节阀8和油箱9组成液压调压回路实现液压旋转阻尼力矩可调的功能，阻尼调节阀8为微型直动式溢流阀，采用压力负反馈原理设计对其进口油液实现稳压和调压功能，且对其阀口形状和调压弹簧进行专门设计，使其对流量变化更为敏感，具有稳压性能好、调压范围大和调压梯度小等优点，储能器7采用弹簧活塞式结构，为阻尼调节阀8阀口打开时提供足够的溢流流量，减小溢流流量变化对稳压性能的影响，以提高阻尼调节阀8的稳压和调压性能。由公式(1)可知，通过调节阻尼调节阀8的调定压力，即可调节阻尼器装置的液压阻尼力矩的大小，而且阻尼调节阀8的稳压性能越好，所产生的液压阻尼力矩就越恒定。因阻尼调节阀8初始状态下其阀口是关闭的，利用液压锁紧原理将储能器7和单向阀6构成锁紧回路，那么储能器7中的油液能够处于保压状态，则在阻尼器装置启动初期油液要正向打开单向阀6则需要较高的进口压力，这为阻尼器提供了初始的液压阻尼力矩，避免一般液压阻尼器刚启动时无阻尼力矩或启动阻尼易丢失的缺陷；
[0036]
当外力通过钢丝绳1作用于驱动轮2上产生驱动力矩使微型齿轮泵4转动时，回弹发条弹簧3由自由状态逐渐转动而变紧，储存弹簧势能而产生弹簧力矩且反作用于驱动轮上阻碍其转动，当钢丝拉绳1的外力消失时，利用回弹发条弹簧3所储存的弹簧反力矩和微型齿轮泵4排油腔因油液压力而产生的液压反力矩，在二者的共同作用下微型齿轮泵4快速反转实现阻尼器快速自动回弹，由于补油阀5的进口通过流道与油箱9相通，其出口通过流道则与微型齿轮泵4排油口相通(如附图1所示)，所以此时微型齿轮泵4快速反转，使原本的排油口变成了吸油口形成负压通过补油阀5从油箱9中补油，而原来的吸油口变成了排油口，将油液直接排至油箱中，微型齿轮泵4两油口的压力近视相等而无液压阻尼力矩，此时阻尼器装置可实现快速自动回弹、无阻尼复位，具有自由落体运动特征。在快速回弹复位时储能器7中的高压油液因单向阀6具有反向锁闭功能，不能反向通过单向阀6，使得储能器7中的油液压力仍保持不变而处于保压状态，可为阻尼器下一次的正转提供初始液压阻尼力矩，避免了一般液压阻尼器启动时无阻尼力矩的缺点，本装置提供单向液压阻尼，快速自动回弹、无阻尼复位和可模拟自由落体；
[0037]
本装置优点在于：1)能快速自动回弹、无阻尼复位、可模拟自由落体和仅提供单向液压阻尼力矩的优点，解决了一般液压阻尼器不能自动回弹复位的问题，增强了液压阻尼器的功能填补了空白，可拓展液压旋转阻尼器的应用领域；
[0038]
2)液压阻尼力矩调节范围大、调节梯度小和阻尼力矩恒定性好，解决了一般液压阻尼器调节梯度大、且调节后的力矩波动范围大导致其恒定性较差的问题，提高液压阻尼器的性能；
[0039]
3)阻尼器在刚启动时就能够提供初始的液压阻尼力矩，克服了一般液压阻尼器刚启动时无阻尼力矩或启动阻尼易丢失的缺点，增强了液压旋转阻尼器的可靠性和安全性。
[0040]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料过着特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合
适的方式结合。
[0041]
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。