阻尼和惯性液压设备制造技术

技术编号:8327431 阅读:159 留言:0更新日期:2013-02-14 13:08
本发明专利技术提供了用于控制机械力的设备。该设备包括:第一终端和第二终端(2、3),在使用中第一终端和第二终端连接至用于控制机械力的系统的部件并能够独立运动。液压装置连接在第一终端与第二终端之间并容纳有液体,液压装置被配置为在使用中当第一终端和第二终端相对移动时使液体(4)沿至少两个流动通路(5、15、90)流动。沿第一流动通路流动的液体产生阻尼力,阻尼力与沿第一流动通路流动的液体的速度成比例。沿第二流动通路流动的液体产生由液体质量所导致的惯性力,惯性力与沿第二流动通路流动的液体的加速度基本成比例,从而使得阻尼力等于惯性力并控制终端处的机械力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种用于控制机械力(诸如振动力)的集成阻尼和惯性设备。目前,力控制设备正被广泛应用,例如被用于车辆悬挂系统。在US 7316303B中公开了一种示例性机械设备(“惯容器(inerter)”),其为构造悬挂系统提供了具有任意期望的机械阻抗的部件。该设备可包括与飞轮相连接的线性至旋转变换器。已经提出了这种设备的多种变形,其中某些例如包括使用滚珠或链条和齿轮。所有这些变形的一个缺点在于,存在相当多的移动部件。为了解决上述问题,提出了一种力控制液压设备,其中,移动部件的数量显著减少并且生产的易加工性被增强。这种力控制液压设备可包括:用于容纳液体的汽缸,该汽缸与终端之一附接;以及活塞,该活塞与终端中的另一个附接并能够在汽缸内运动,活塞的运动可以使液体沿例如螺旋状的流动通路流动。移动的液体充当动能的存储器并且由于液体本身的质量而产生惯性力来控制终端处的机械力,从而使机械力与终端之间的相对加速度基本成比例。在US 7316303B所描述的形成任意被动机械阻尼的一些方法包括在多种电路布置中将设备与弹簧和阻尼器互相连接在一起。本专利技术的一些实施方式请求提供一种设备,在该设备中可通过使用流体来实现惯容器的效果,从而显著减少了移动部件的数量,并且同时能够将其他被动电路元件整合成单独的单元。一种示例性的布置为将惯容器与阻尼器串联。本专利技术能够控制液体流,这提供了一种简便方法来实现设备的可调节性。下面将参照附图对本专利技术的多个实施方式的示例进行描述,在附图中:图1是根据本专利技术的一个实施方式的力控制液压设备的示意图;图2是另一个力控制液压设备的示意图;图3示出作为(恒定)活塞速度的函数的图1所示设备两端的压力下降;图4示出作为(恒定)活塞速度的函数的图1所示设备的活塞上的阻尼力;图5示出根据本专利技术的另一实施方式的流体惯容器的局部剖视图;图6示出根据本专利技术的另一实施方式的流体惯容器的局部剖视图,该流体惯容器在活塞内具有螺旋结构并具有压缩气体存储容器;图7示出根据本专利技术的另一个实施方式的串联惯容器-阻尼器,其中,通过外部螺旋状通路提供惯容器,通过包含在流经活塞内的孔口的流体中的阻尼设备提供串联阻尼器;图8示出图7所示的设备的等效电路;图9示出根据本专利技术的另一实施方式的串联阻尼器-惯容器的侧视剖视图,串联阻尼器-惯容器被设计为用于由外部螺旋通路和轴装式活塞构成的具有通杆的双管布置;图10和图11示出用于图9中所示的设备的螺旋插入件的外部立体图;图12示出根据本专利技术的另一实施方式的串联阻尼器-惯容器的侧视剖视图,串联阻尼器-惯容器被设计为用于由外部螺旋通路、轴装式活塞和压缩气体存储器构成的双管布置;图13示出根据本专利技术的另一实施方式的串联阻尼器-惯容器的侧视剖视图,串联阻尼器-惯容器被设计为用于外部螺旋、轴装式活塞、通杆构成的双管布置,并且具有被加入的与螺旋流体通路一致的双向阻尼活塞以改变螺旋状流动通路的阻尼寄生性;图14示出根据本专利技术的另一实施方式的与阻尼器并联的串联阻尼器-惯容器。图15示出图14中所示设备的等效电路;图16示出根据本专利技术的另一实施方式的与惯容器相并联的串联阻尼器-惯容器;图15示出图16中所示设备的等效电路;图18示出根据本专利技术的另一实施方式的与串联连接的弹簧阻尼器和惯容器相并联的串联阻尼器-惯容器;图19示出图18中所示设备的等效电路;图20示出根据本专利技术的另一实施方式的与并联弹簧-阻尼器相串联的惯容器;图21示出图20中所示设备的等效电路;图22示出根据本专利技术的串联阻尼器-惯容器的侧视剖视图,串联阻尼器-惯容器被设计为用于外部螺旋通路、轴装式活塞和压缩气体存储器的双管布置,并具有贯通双向活塞来控制与惯性流相串联的流;图23示出根据本专利技术的串联阻尼器-惯容器的侧视剖视图,串联阻尼器-惯容器被设计为用于外部螺旋通路、轴装式活塞和压缩气体存储器的双管布置,并具有贯通双向活塞来控制与惯性流相串联的流以及具有外部调节器以分别控制阻尼和惯性通路中的流;以及图24示出根据本专利技术的串联阻尼器-惯容器的侧视剖视图,串联阻尼器-惯容器被设计为用于外部螺旋通路、轴装式活塞、压缩气体存储器和用于控制磁流变液的计算机控制的流量阀或磁场发生器的双管布置。为了增进对本专利技术原理的理解,将参照附图中示出的实施方式以及用于描述这些实施方式所使用的具体语言。然而,可以理解,本发明的范围并不限于本领域技术人员通常可预期的所示装置的这样的替换以及进一步的修改、以及本文所示的本专利技术原理的进一步的应用。将示出并描述本专利技术的至少一个实施方式,该应用可示出和/或描述本专利技术的其他实施方式。可以理解,任何参考“本专利技术”指的是参考同族专利技术的实施方式,而不是包括应包括在所有实施方式中的设备、过程或构成的任何单个实施方式,除非另有声明。此外,尽管会对本发明的一些实施方式提供的“优点”进行讨论,但可以理解,不包括这些优点的其他实施方式或可包括另外的不同优点。本文所述的任何优点均不被解释为对任何权利要求的限制。虽然本文说明了不同的具体量(空间尺寸、温度、压强、时间、力、电阻、电流、电压、浓度、波长、频率、传热系数、无量纲参数等),但是这些具体量仅作为示例,并且在没有另作说明的情况下,如果在每个量前加上“约”则表示其应被解释为近似值。而且,关于物质具体结构的讨论仅作为示例,并不限制该结构的其他类型的可用性或限制与所述结构无关的其他结构的可用性。液压力控制设备的原型已经被构造出并进行了测试。如图1所示,这些液压力控制设备中之一在汽缸外设有盘管并使用水作为流体,如图2所示,这些液压力控制设备中的另一个具有在活塞本身内成形的内部螺旋状通路并使用液压流体。图1示出了力控制液压设备1的示例。设备1包括液压装置,该液压装置包括可独立移动的终端,在该示例中,该终端可分别置于汽缸2中以及可在汽缸内移动的活塞3中。在汽缸2内具有液体4。该设备还包括位于汽缸2之外的螺旋管5,螺旋管5创建了密封通路,密封通路用于使液体经由两个孔口(6、7)流出和流入汽缸2。液压装置被配置成在其终端进行相对移动时使液体流动。活塞3的移动使液体4流过螺旋管5,这产生了由液体4的运动质量所导致的惯性力。汽缸2可包括一个终端,活塞3可包括另一终端。如下面所描述的,由于两个终端之间的相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.02.05 US 61/301,8911.用于控制机械力的设备,包括:
第一终端和第二终端,在使用中所述第一终端和所述第二终端连
接至用于控制机械力的系统的部件并且所述第一终端和所述第二终端
能够独立运动;以及
液压装置,连接在所述第一终端与所述第二终端之间,所述液压
装置容纳有液体,并且所述液压装置被配置为在使用中当所述第一终
端和所述第二终端相对移动时使液体沿至少两个流动通路流动;
其中,
沿第一流动通路流动的液体产生阻尼力,所述阻尼力与沿所述第
一流动通路流动的液体的速度成比例;以及
沿第二流动通路流动的液体产生由液体质量所导致的惯性力,所
述惯性力与沿所述第二流动通路流动的液体的加速度基本成比例;
从而使得所述阻尼力等于所述惯性力并控制所述终端处的机械
力。
2.根据权利要求1所述的设备,其中,所述液压装置还包括:
壳体,限定出用于容纳所述液体的腔,所述壳体附接至所述第一
终端和所述第二终端中的一个;以及
活塞,附接至所述第一终端和所述第二终端中的另一个,并能够
在所述腔内移动,所述活塞的移动导致所述液体沿所述第一流动通路
和所述第二流动通路流动。
3.根据权利要求2所述的设备,其中,所述第一流动通路穿过所
述活塞。
4.根据权利要求2或3所述的设备,其中,所述第一流动通路设
置于所述腔之外。
5.根据权利要求2或3所述的设备,其中,所述第二流动通路设
置于所述腔之外。
6.根据权利要求2或3所述的设备,其中,所述第二流动通路设
置于所述腔之内。
7.根据上述权利要求中的任一项所述的设备,其中,所述第二流
动通路为螺旋形。
8.根据上述权利要求中的任一项所述的设备,还包括用于控制沿
所述第一流动通路的压力的装置。
9.根据上述权利要求中的任一项所述的设备,其中,所述第一流
动通路的尺寸是能够调节的。
10.根据上述权利要求中的任一项所述的设备,其中,所述第二
流动通路的长度是能够调节的。
11.根据上述权利要求中的任一项所述的设备,还包括限制两个
终端的相对移动程度的装置。
12.根据上述权利要求中的任一项所述的设备,还包括控制沿所
述第一流动通路的流的装置。
13.根据上述权利要求中的任一项所述的设备,还包括控制沿所
述第二流动通路的流的装置。
14.根据权利要求12或13所述的设备,其中,所述控制流的装
置为计算机控制的阀。
15.根据权利要求12所述的设备,其中,所述控制流的装置包括
用于调整所述第二流动通路的长度的外部装置。
16.根据权利要求12或13所述的设备,其中,所述液体为磁流
变液,其中,所述控制流的装置为用于控制磁流变液的装置。
17.用于控制机械力的设备,所述设备包括:
第一终端和第二终端,在使用中所述第一终端和所述第二终端连
接至用于控制机械力的系统的部件并且所述第一终端和所述第二终端
能够独立运动;
壳体,限定用于容纳所述液体的腔,所述壳体附接至所述第一终
端和所述第二终端之一;以及活塞,附接至所述第一终端和所述第二
终端中的另一个并能够在所述腔内移动,所述活塞的相对移动导致所
述液体沿至少两个流动通路流动;其中
沿第一流动通路流动的液体产生阻尼力,所述阻尼力与沿所述第
一流动通路流动的液体的速度成比例;以及
沿第二流动通路流动的液体产生由液体质量所导致的惯性力,所
述惯性力与沿所述第二流动通路流动的液体的加速度基本成比例;
从而使得所述阻尼力等于所述惯性力并控制所述终端处的机械
力;
所述设备还包括阀,所述阀用于控制沿所述第二流动通路的流动,
所述阀连接在两个流动通路之间。
18.一种包括根据上述权利要求中任一项所述的至少一种设备的
系统,所述设备与弹簧或阻尼器中的至少之一相连接,或一种包括根
据上述权利要求中任一项所述的其他设备的系统,所述其他设备彼此
集成在一起。
19.根据权利要求18所述的系统,其中,至少一种设备与第一阻
尼器串联以形成串联阻尼器-惯容器,所述串联阻尼器-惯容器与第二

\t阻尼器并联连接。
20.根据权利要求18所述的系统,其中,第一设备与阻尼器串联
以形成串联阻尼器-惯容器,所述串联阻尼器-惯容器与第二设备并联
连接。
21.根据权利要求18所述的系统,其中:
第一设备与第一阻尼器串联连接以形成第一串联阻尼器-惯容器;
第二设备与第二阻尼器串联连接以形成第二串联阻尼器-惯容器;
以及
所述第一串联阻尼器-惯容器与所述第二阻尼器-惯容器并联连
接。
22.根据权利要求18所述的系统,其中,弹簧与阻尼器并联连接
以形成并联弹簧-阻尼器,所述并联弹簧-阻尼器与至少一个设备串联
连接。
23.一种机械阻尼系统,例如车辆悬挂系统、火车悬挂系统或摩
托车悬挂系统中的系统,包括根据上述权利要求中任一项所述的设备。
24.根据权利要求23所述的机械阻尼系统,其中,所述设备被配
置为使所述两个终端中的任何一个没有连接至固定点。
25.一种减震方法,所述方法包括使用根据权利要求1至17中任一
项所述的设备的步骤。
26.流体减震器,包括:
内壳体,具有两个端部和圆柱形内壁;
活塞,能在所述内壁之内滑动,所述活塞具有两侧并与所述内壁合
作限定出从一侧至一个端部的第一流体体积,以及限定出从另一侧至另

\t一个端部的第二流体体积,所述活塞具有从一侧穿至另一侧的第一流体
通道;
外壳体,在所述外壳体中容纳所述内壳体,所述外壳体与所述内
壳体限定出第二流体通道,所述第二流体通道与所述第一流体体积和
所述第二流体体积流体连通,所述第二流体通道绕所述内壁的外部周
向弯曲至少一旋转周。
27.根据权利要求26所述的流体减震器,其中,所述外壳体通常
具有圆柱形的内表面和外表面,所述内壳体通常具有圆柱形的内表面
和外表面。
28.根据权利要求26所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:比尔·加特纳马尔科姆·史密斯
申请(专利权)人:剑桥企业有限公司本斯克竞技冲击公司
类型:
国别省市:

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