一种活塞杆内置的流体惯容器
阅读说明：本技术 一种活塞杆内置的流体惯容器 (Fluid inertial container with built-in piston rod ) 是由 杜甫 杨勇 韩小玲 徐梦岩 高晓东 聂维 王乐 徐龙 于 2021-08-03 设计创作，主要内容包括：本发明涉及减振隔振技术领域,公开一种活塞杆内置的流体惯容器,包括缸筒、活塞、第一活塞杆、第二活塞杆和铰链座；所述活塞活动设置所述缸筒的内腔,并与所述缸筒内壁相对的表面设置有凹槽,所述活塞相对的侧壁上分别设置第一活塞杆和第二活塞杆；所述第一活塞杆的一端置于所述活塞的内部,并与所述活塞之间形成与外部大气连通的空腔,另一端固定在所述缸筒的侧壁并连接有铰链座；所述第二活塞杆的一端固定在所述活塞的侧壁上,另一端穿过所述缸筒的侧壁也连接有铰链座。本发明在保持流体惯容器原有力学性质不变的情况下,能够减小流体惯容器的轴向尺寸,减少配合面的数量,降低整体的装配难度,使其结构更紧凑,空间利用率更高。(The invention relates to the technical field of vibration reduction and isolation, and discloses a fluid inerter with a built-in piston rod, which comprises a cylinder barrel, a piston, a first piston rod, a second piston rod and a hinge seat, wherein the cylinder barrel is provided with a piston rod; the piston is movably arranged in an inner cavity of the cylinder barrel, a groove is formed in the surface, opposite to the inner wall of the cylinder barrel, of the piston, and a first piston rod and a second piston rod are arranged on the side walls, opposite to the piston, of the piston respectively; one end of the first piston rod is arranged in the piston, a cavity communicated with the outside atmosphere is formed between the first piston rod and the piston, and the other end of the first piston rod is fixed on the side wall of the cylinder barrel and connected with a hinge seat; one end of the second piston rod is fixed on the side wall of the piston, and the other end of the second piston rod penetrates through the side wall of the cylinder barrel and is also connected with a hinge seat. The invention can reduce the axial size of the fluid inerter, reduce the number of matching surfaces and reduce the overall assembly difficulty under the condition of keeping the original mechanical property of the fluid inerter unchanged, thereby leading the structure to be more compact and the space utilization rate to be higher.)
技术领域
本发明涉及减振隔振技术领域，更具体的说，特别涉及一种活塞杆内置的流体惯容器。
背景技术
2002年剑桥大学Smith提出惯容器(Inerter)的概念，并由此构建了“惯容-弹簧-阻尼”的新型隔振理论体系。惯容器有助于解决减振降噪领域的共性问题，具体表现为：①惯容器在车辆悬挂领域表现出了优越的减振性能，而且可以大幅提升多轴越野车辆的平均速度；②在超高层建筑受地震或台风袭击时的减振领域，惯容器有潜力替代重达几百吨的质量阻尼器，并将重量降低到10吨以内，大幅节省耗材；③惯容也正在向其它
技术领域
延伸，例如：高性能摩托车的转向补偿、大跨度电缆和桥梁的共振抑制、高铁悬挂以及航空航天等。国际PCT专利201080035037.8最早提出了流体惯容器的概念，并给出了惯质系数的推导公式，它是以细长管中的流体作为惯性发生装置，液压缸内的流体经外置的螺旋管或活塞上螺旋槽，在活塞左右两腔循环往复流动，实现对流体流动惯性力的输出。流体惯容具有以下优势：①传动比大，能够以较小的流体质量，获得巨大的惯性“虚质量”(也称为惯质系数)；②采用流体和管路等柔性连接，可以灵活布置；③不存在间隙，磨损小，寿命长；④结构简单，体积小。因此，流体惯容器具有大规模推广应用的潜力。
为了保证流体惯容器活塞两边的有效作用面积相等，目前流体惯容器普遍采用了双出杆油缸作为流体惯容器的发生油缸。这种结构简单，但存在的主要缺陷是：双出杆的一端是惯容器的力输出端，但另一端只是为了占用缸筒内的容积，但在工程设计时却需要为占体积的活塞杆预留空间，增大了轴向尺寸。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的技术问题，提供一种活塞杆内置的流体惯容器，在保持流体惯容器原有力学性质不变的情况下，减小流体惯容器的轴向尺寸，减少配合面的数量，降低整体的装配难度，使其结构更紧凑，空间利用率更高。
为了解决以上提出的问题，本发明采用的技术方案为：
本发明提供一种活塞杆内置的流体惯容器，包括缸筒、活塞、第一活塞杆、第二活塞杆和铰链座；
所述活塞活动设置所述缸筒的内腔，并与所述缸筒内壁相对的表面设置有凹槽，所述活塞相对的侧壁上分别设置第一活塞杆和第二活塞杆；所述第一活塞杆的一端置于所述活塞的内部，并与所述活塞之间形成与外部大气连通的空腔，另一端固定在所述缸筒的侧壁并连接有铰链座；所述第二活塞杆的一端固定在所述活塞的侧壁上，另一端穿过所述缸筒的侧壁也连接有铰链座。
进一步的，所述第一活塞杆与所述活塞之间、及所述第二活塞杆与所述缸筒之间分别设置第一密封圈和第二密封圈进行动密封。
进一步的，所述活塞与所述缸筒相对外壁上的凹槽采用螺旋槽。
进一步的，所述螺旋槽沿所述活塞的轴线采用对称均匀分布。
进一步的，所述活塞与所述缸筒相对外壁上的凹槽内设置第三密封圈进行动密封，所述缸筒上并位于所述第三密封圈的两侧分别设置与内腔连通的油口。
进一步的，所述第二活塞杆上沿轴向设置有与所述活塞内腔连通的气道，并沿径向设置有与所述气道连通的通气孔。
进一步的，所述通气孔位于所述第二动密封圈和所述第二铰链座之间。
进一步的，所示第一活塞杆和第二活塞杆位于所述缸筒和活塞的轴线上。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明通过在缸筒内设置第一活塞杆和第二活塞杆，两者分别与活塞配合，活塞在缸筒内往复运动时，活塞左右腔室的有效作用面积相等，相比于双出杆油缸，将第一活塞杆的一端设置在所述活塞的内侧，在保持流体惯容器原有力学性质不变的情况下，可以减小流体惯容器的轴向尺寸，减少配合面的数量，降低整体的装配难度，使其结构更紧凑，空间利用率更高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明中的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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。其中：
图1为本发明活塞杆内置的流体惯容器实施例一的结构示意图。
图2为本发明实施例一中流体惯容器压缩到最短的示意图。
图3为本发明实施例一中流体惯容器拉伸到最长的液压示意图。
图4为本发明活塞杆内置的流体惯容器实施例二的结构示意图。
图5为本发明实施例二中流体惯容器压缩到最短的示意图。
图6为本发明实施例二中流体惯容器拉伸到最长的液压示意图。
附图标记说明如下：1-第二铰链座；2-缸筒；3-活塞；4-螺旋槽；5-第一铰链座；6-第一密封圈；7-第一活塞杆；8-第二密封圈；9-第二活塞杆；10-通气孔；11-第一油口；12-第三密封圈；13-第二油口。
具体实施方式
除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本发明技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明，例如，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；本发明的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本发明的说明书和权利要求书及上述附图说明中，当元件被称为“固定于”或“安装于”或“设置于”或“连接于”另一个元件上，它可以是直接或间接位于该另一个元件上。例如，当一个元件被称为“连接于”另一个元件上，它可以是直接或间接连接到该另一个元件上。
此外，在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
参阅图1所示，本活塞杆内置的流体惯容器，包括缸筒2、活塞3、第一活塞杆7、第二活塞杆9和铰链座。
所述活塞3活动设置在所述缸筒2的内腔，并与所述缸筒2内壁相对的表面设置有凹槽，所述活塞3相对的侧壁上分别设置第一活塞杆7和第二活塞杆9。所述第一活塞杆7的一端穿过所述活塞3的侧壁置于所述活塞3的内部，并与所述活塞3之间形成与外部大气连通的空腔，所述第一活塞杆7的另一端固定在所述缸筒2的侧壁并连接有铰链座。所述第二活塞杆9的一端固定在所述活塞3的侧壁上，另一端穿过所述缸筒2的侧壁也连接有铰链座。
本实施例中，所述第一活塞杆7的端部连接第一铰链座5，所述第二活塞杆9的端部连接第二铰链座1。所述第二铰链座1和第一铰链座5分别与相对振动的两个部件连接。所述活塞3可以带动所述第二活塞杆9沿轴线在缸筒2内进行往复直线运动，所述第一活塞杆7与活塞3之间构成了一个空腔，该空腔与外部大气相通。
进一步的，所述第一活塞杆7与所述活塞3之间、及所述第二活塞杆9与所述缸筒2之间设置密封圈进行动密封。具体的，所述第一活塞杆7和所述缸筒2之间设置有第一密封圈6，所述第二活塞杆9和所述缸筒2之间设置第二动封圈8，从而实现第一活塞杆7与所述活塞3之间、及第二活塞杆9和所述缸筒2之间的动密封。
本发明的一个实施例中，继续参阅图1所示，所述活塞3与所述缸筒2相对外壁上的凹槽采用螺旋槽4，当两个铰链座即第二铰链座1和第一铰链座5之间发生相对运动时，所述活塞3迫使所述缸筒2内的流体通过所述螺旋槽4，并在所述活塞3的左右两侧进行高速往复流动，从而实现了对流体惯性力的封装。
进一步的，所述螺旋槽4沿所述活塞3的轴线采用对称均匀分布，这样可以保证所述活塞3能够可靠进行往复运动。
图2所示为本实施例中流体惯容器压缩到最短的状态，保证压缩到最短时通气孔10靠近第二密封圈8的侧面，所示第一活塞杆7与所述活塞3不发生运动干涉。
图3所示为本实施例中流体惯容器拉伸到最长的状态，保证此时第一活塞杆7与所述活塞3不脱离。
本实施例中，通过在活塞3上设置螺旋槽，并将第一活塞杆7的一端设置在活塞3的内部，利用了活塞3的轴向尺寸，通过第一活塞杆7与活塞3之间的相对滑动，保证活塞3两侧的有效面积相等，提高了整体的集成度，减少了配合面的数量，降低了工艺难度，也缩小了整体结构的轴向尺寸。
本发明的另一个实施例中，参阅图4所示，所述活塞3外壁上的凹槽内设置第三密封圈12，实现所述活塞3与所述缸筒2之间的动密封。所述缸筒2上并位于所述活塞3上第三密封圈12的两侧分别设置与内腔连通的油口，即第一油口11和第二油口13。
进一步的，所述第一油口11对应所述第二活塞杆9，所述第二油口13对应所述第一活塞杆7。采用外置螺旋管路连接第一油口11和第二油口13，当两个铰链座即第二铰链座1和第一铰链座5之间发生相对运动时，所述活塞3迫使所述缸筒2内的流体通过第一油口11、第二油口13以及他们之间的螺旋管路，在所述活塞3的左右两侧进行高速往复流动，从而实现了对流体惯性力的封装。
图5所示为本实施中流体惯容器压缩到最短的状态，保证压缩到最短时通气孔10的最左侧位于缸筒2左侧，所述第一活塞杆7与所述活塞3不发生运动干涉。
图6所示为本实施中流体惯容器拉伸到最长的状态，保证此时所述第一活塞杆7与所述活塞3不脱离。
本实施例中，所述活塞3外壁与所述缸筒2之间设置第三密封圈12，并在缸筒2上设置油口，可以增大了第一油口11和第二油口14之间的距离，为外置管路的布置，预留了更大的空间。
进一步的，所述第二活塞杆9上沿其轴向设置有与所述活塞3内腔连通的气道，并沿径向设置有与所述气道连通的通气孔10，这样方便所述活塞3内的空腔与外部大气进行可靠连通。
进一步的，所述通气孔10位于所述第二密封圈8和所述第二铰链座1之间，这样才能使得所述活塞3内的空腔与外部大气进行连通。
进一步的，所示第一活塞杆7和第二活塞杆9位于所述缸筒2和活塞3的轴线上，这样可以保证所述第一活塞杆7和第二活塞杆9能够可靠带动所述活塞3进行往复运动。
进一步的，所述第一密封圈6、第二密封圈8和第三密封圈12可以是O型圈、组合密封圈或者是各种密封圈的串联。
本发明提供的活塞杆内置的流体惯容器，将所述第一活塞杆7的一端置于所述活塞3的内部，利用了活塞3的轴向尺寸，从而缩小了流体惯容器整体的轴向尺寸。此外，将所述第一活塞杆7的另一端固定在所述缸筒2的侧壁上，从而将活塞3与缸筒2之间的配合面由原来的三个即(第一活塞杆7、第二活塞杆9和缸筒2两端之间配合、及活塞3与缸筒2内壁之间的配合)，变成两个(即第二活塞杆9和缸筒2之间、活塞3与缸筒2内壁之间的配合)，降低了对活塞3和缸筒2各配合面的同轴度和圆度的要求，也降低了良品率低，并大幅改善了工艺性。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
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