CN100334368C - 复合混合模式和流动模式的双通道磁流变阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合混合模式和流动模式的双通道磁流变阻尼器，包括工作缸、活塞式磁场发生器、补偿器和密封装置。活塞式磁场发生器有两个流动通道，外部通道没有磁场，以混合模式工作；内部通道则处于磁场范围之内，工作在流动模式下。当阻尼器工作在无外加激励电流状态下时，磁流变液表现为牛顿流体，剪切屈服应力为零，阻尼器阻尼力较小。而当阻尼器工作在较大外加激励电流状态时，外部通道内的磁流变液不受磁场影响，仍然以牛顿流体状态工作，但内部通道磁流变液在磁场作用下呈现半固体状态，剪切屈服应力增大，得到较大的阻尼力。这种双通道结构使得磁流变阻尼器在不加磁场的条件下阻尼大幅度降低，扩大了动态调节范围，从而更适合车辆悬架的半主动控制。

Description

复合混合模式和流动模式的双通道磁流变阻尼器

技术领域：

本发明属于汽车悬架系统技术领域，具体涉及用于汽车悬架系统中的复合混合模式和流动模式的双通道磁流变阻尼器。

背景技术：

现有公开的磁流变阻尼器结构各有不同，它们的内部一般都具有一个磁场发生器，环状磁流变液通道位于磁场发生器中(流动模式)，或者磁场发生器与缸筒之间(混合模式)。在工作缸下部采用浮动活塞补偿器或者可压缩气囊补偿器。当磁流变阻尼器工作在磁场控制条件下时，环状通道内的磁流变液变为半固态，从而使体积补偿的磁流变液不能顺畅通过通道、难以达到良好的补偿效果。活塞杆在压缩过程中作用面积大，复原过程中作用面积小，使得阻尼器压缩阻尼力大复原阻尼力小，与汽车悬架系统对阻尼力的要求相冲突。

发明内容：

本发明针对现有技术存在的不足，提出一种复合混合模式和流动模式的双通道磁流变阻尼器，通过采用内外两个磁流变液通道，其中通道II为磁场环境作用下的可变阻尼通道，而通道I为常通通道，通过对通道I和通道II的平衡，保证磁流变阻尼器在压缩、复原过程中都有合适的阻尼力，以获得更大的动态范围。

本发明的技术方案如下：

复合混合模式和流动模式的双通道磁流变阻尼器包括有工作缸、内置流动通道的活塞式磁场发生器、补偿器和密封装置，工作缸内充满磁流变液，并被活塞总成分成上下两腔，补偿器位于工作缸底部，工作缸的端部由密封装置密封。活塞式磁场发生器有内外两个连通工作缸上下两腔的磁流变液通道，外部通道I没有磁场，以混合模式工作，内部通道II则处于磁场范围内，工作在流动模式下，通道II的阻尼间隙宽度大于通道I的阻尼间隙宽度，并根据阻尼器要求的最大力值及最小力值分别确定，其中阻尼器的最大力值为通道I在无磁场条件下单独作用时产生的阻尼力，最小力值为通道II在无磁场条件下单独作用时产生的阻尼力。当磁流变阻尼器工作在零场状态时，通道I和通道II内的磁流变液都处于牛顿流体状态，假定磁流变液分别通过通道I和通道II的阻尼力值分别为F_I和F_II，F_I数倍于F_II，那么当通道I和通道II一起作用时，将产生的阻尼力(零场阻尼力)为 $F_0=\frac{F_I\·F_{\mathrm{II}}}{F_I+F_{\mathrm{II}}},$ 可以近似认为F₀＝F_II。当磁流变阻尼器工作在磁场控制状态时，由于通道II位于磁场中，此时通道II内的磁流变液由于磁流变效应而近于固态，流动受阻，而通道I处的磁场可以忽略不计，因此最大阻尼力为通道I在无磁场条件下单独作用时产生的阻尼力，可以近似为F_m＝F_I。这种双通道磁流变阻尼器的动态范围为：

与传统的单磁流变液通道结构相比，由于通道I内总是没有磁场作用，没有磁流变效应，从而不会阻碍磁流变液通过通道而影响补偿效应。只要设计合适的通道间隙，就可以得到合适的F_I和F_II，从而得到合适的阻尼器动态范围。

汽车悬架动力学要求减振器在复原行程阻尼力较大，而压缩行程阻尼力较小。为了克服现有磁流变阻尼器力值压缩大、复原小的缺点，本发明在磁流变液流动通道II内安装有校正阻尼器工作特性的弹簧阀片补偿机构，当活塞处于压缩行程时，磁流变液克服弹簧的压力，推开阀片通过通道II，而当活塞处于复原行程时，磁流变液将阀片压在通道II的流动路径上，从而阻止磁流变液通过通道II，增加复原阻力，满足了汽车悬架动力学要求减振器在复原行程阻尼力较大，而压缩行程阻尼力较小的要求。

本发明具有如下优点：

1.在磁流变液通道的设计上，采用可变阻尼通道和常通通道结合的两通道结构，既可以使阻尼器在零场条件下得到利于控制的小阻尼力值，又可以保证大磁场控制时得到较大阻尼力值而不会出现补偿不及的问题，从而保证磁流变阻尼器在强磁场控制时补偿及时。

2.由于双通道磁流变阻尼器动态范围取决于通道I、II单独零场工作时的阻尼力值之比，只需知道零场条件下磁流变液分别通过通道I和通道II的阻尼力值即可，这就使的磁流变阻尼器的设计计算得到极大简化。

3.采用弹簧阀片组合控制通过通道II的磁流变液流动，可以使磁流变阻尼器具有压缩力值小，复原力值大的特点，适合于车辆悬架减振使用。

附图说明：

图1是本发明复合混合模式和流动模式的双通道磁流变阻尼器结构图

图2是复合混合模式和流动模式的双通道磁流变阻尼器的流动通道部分的局部结构放大图

具体实施方式：

复合混合模式和流动模式的双通道磁流变阻尼器的结构参见图1：

它主要是由工作缸1、活塞式磁场发生器2、补偿器3和密封装置4等组成。工作缸1内充满磁流变液，并被活塞式磁场发生器2分成上下两腔，补偿器3位于工作缸1底部，工作缸的端部由密封装置4密封，这与现有的磁流变阻尼控制装置相似。

阻尼器的活塞式磁场发生器由活塞杆5、导向器环6、导向器7、磁场隔圈8、导磁套筒9、活塞10、励磁线圈11、底盖12、弹簧13和阀片14组成。

活塞10上端套装有导向器7，下端套装有底盖12，中部装有双级励磁线圈11，并外套导磁套筒9。活塞10与导磁套筒9、导向器7、底盖12间形成磁流变液通道II，磁流变液通道II通过导向器底板上的轴向铣有的4个腰鼓形通槽16以及底盖上的通孔19与工作缸1的上下两腔连通，该通道II处于磁场范围内，阻尼器的最小力值为通道II在无磁场条件下单独作用时产生的阻尼力。

在上述部件组成的活塞组件之外套装磁场隔圈8，磁场隔圈8与工作缸1之间形成磁流变液通道I，磁流变液通道I通过导向器周边铣了12道槽17以及底盖周边的间隙20连通工作缸的上下两腔。磁场隔圈由铝合金等非磁性材料制成，用于隔离磁场，使通道I内没有磁场分布或者磁场很小，阻尼器的最大力值为通道I在无磁场条件下单独作用时产生的阻尼力。磁场隔圈两端的内圆面加工螺纹，分别与导向器7和底盖12的螺纹端相连接，将活塞容纳在它们所形成的腔内。

活塞采用双级励磁线圈11串联(或并联)连接，活塞中心加工有小孔18，用于穿过励磁线圈引出线15。

导向器7与导向器环6以及密封装置4一起对活塞组件的运动起导向作用。导向器7及底盖12的螺纹伸出端与导磁套筒9以及活塞10之间形成磁路。

在底盖12的法兰端，安装弹簧13和阀片14组件，当活塞在缸筒内部下行时(压缩行程)，由于底盖12下表面压力较大，磁流变液克服弹簧13的压力冲开阀片14，保持通道II畅通，此时磁流变阻尼器阻尼力较小；当活塞在缸筒内部上行时(复原行程)，底盖12的上端压力较大，将阀片压在底盖上表面，全部或部分封闭通道II，达到增大阻尼力的目的。通过调节阀片和弹簧的刚度，以及阀片的直径，可以控制复原行程阻尼增加的程度。

Claims (3)

1、复合混合模式和流动模式的双通道磁流变阻尼器，包括有工作缸(1)、内置流动通道的活塞式磁场发生器(2)、补偿器(3)和密封装置(4)，工作缸内充满磁流变液，并被活塞式磁场发生器(2)分成上下两腔，补偿器(3)位于工作缸(1)底部，工作缸(1)的端部由密封装置(4)密封；其特征在于：活塞式磁场发生器(2)有内外两个连通工作缸上下两腔的磁流变液通道，外部磁流变液通道I没有磁场，内部磁流变液通道II则处于磁场范围内；通道II的阻尼间隙宽度大于通道I的阻尼间隙宽度，并根据阻尼器要求的最大力值及最小力值分别确定，其中阻尼器的最大力值为通道I在无磁场条件下单独作用时产生的阻尼力，最小力值为通道II在无磁场条件下单独作用时产生的阻尼力。

2、根据权利要求1所述的双通道磁流变阻尼器，其特征在于：活塞式磁场发生器(2)包括活塞杆(5)、导向器环(6)、导向器(7)、磁场隔圈(8)、导磁套筒(9)、活塞(10)、励磁线圈(11)和底盖(12)；活塞(10)上端套装有导向器(7)，下端套装有底盖(12)，中部装有双级励磁线圈(11)，并外套导磁套筒(9)，活塞(10)与导磁套筒(9)、导向器(7)、底盖(12)间形成磁流变液通道II，磁流变液通道II通过导向器底板上的轴向通槽(16)以及底盖上的通孔(19)与工作缸的上下两腔连通；在上述部件组成的活塞组件之外套装非导磁材料制成的磁场隔圈(8)，与工作缸(1)之间形成磁流变液通道I，磁流变液通道I通过导向器周边的槽(17)以及底盖周边的间隙(20)连通工作缸的上下两腔。

3、根据权利要求2所述的双通道磁流变阻尼器，其特征在于：在底盖的通孔上安装有阀片(14)和弹簧(13)。

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