CN102003491B - 一种电磁式双筒磁流变阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁式双筒磁流变阻尼器，包括固定耳环、圆形外筒、圆形内筒、磁流变液、活塞、活塞杆、底座、活动耳环，圆形外筒的一端与底座固定连接，圆形内筒的另一端与设在圆形外筒内的阀芯固定连接，阀芯固定连接在圆形外筒内设有的圆筒形极靴端部，圆筒形极靴的另一端置于固定耳环的底部，圆筒形极靴内设有电磁线圈，电磁线圈的引线引出到电磁式双筒磁流变阻尼器的外部；所述圆形外筒与圆形内筒之间设置有形成磁流变液通道的间隙，间隙的两端分别与圆形内筒的内部连通。本发明电磁线圈散热好、线圈导线引出方便，能有效地防止由于外力瞬时冲击下造成阻尼器的破坏，使用寿命长，结构简单、密封可靠、制造、使用和维修等成本低廉。

Description

一种电磁式双筒磁流变阻尼器

技术领域    本发明涉及一种阻尼器，特别涉及一种电磁式双筒磁流变阻尼器。

背景技术    磁流变阻尼器是继油压阻尼器、剪切型粘滞阻尼器之后，近年来推出的一种高科技智能减振产品，又被称作第三代阻尼器。磁流变阻尼器内部灌装磁流变液作为工作液体，磁流变液的剪切应力随外加磁场强度成正比变化，让磁流变液通过磁流变阻尼器内部的狭长阻尼通道，便可提供一定的阻尼力；磁流变阻尼器具有最大阻尼力连续可调、体积小、能耗低、效率高等优点，属于半主动智能型阻尼器。由于磁流变阻尼器卓越的使用性能，它被认为是最有前途的新型阻尼器。

目前市场上商品化的磁流变阻尼器均为国外产品，如美国LORD公司和Delphi公司产品，其阻尼力调节方式为电磁调节式，即通过调节输入电磁线圈的电流大小来控制阻尼通道内的磁场强度大小，进而控制阻尼器输出阻尼力的大小。

目前的电磁式磁流变阻尼器的电磁线圈均安装在活塞上，处于阻尼器液压缸内部，属于线圈内置式结构。阻尼器工作时由于摩擦作用内部温度很高，同时线圈通电时自身也会发热，这非常不利于线圈散热。磁流变阻尼器内部温度过高将使阻尼性能下降。当它应用于建筑结构、车辆悬架等环境复杂的户外结构减振时，磁流变阻尼器很可能处于长期高温和长期工作状态下，其发热量很大，将制约磁流变阻尼器在这些领域的应用。

发明内容    本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种由磁流变液作为工作液体提供阻尼力，电磁线圈外置的电磁式双筒磁流变阻尼器。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电磁式双筒磁流变阻尼器，包括固定耳环、圆形外筒、圆形内筒、磁流变液、活塞、活塞杆、底座、活动耳环，圆形外筒的一端与底座固定连接，活塞杆的一端与活动耳环连接，活塞杆的另一端穿过底座与活塞连接，活塞与圆形内筒内壁密闭，且滑动配合；圆形内筒的一端与有底座固定连接，活动耳环与固定耳环相对设置，且固定耳环固定在圆形外筒另一端的端部；磁流变液充满在由上述部件构成的液压缸密闭系统中，其特征在于：圆形内筒的另一端与设在圆形外筒内的阀芯固定连接，阀芯固定连接在圆形外筒内设有的圆筒形极靴端部，圆筒形极靴的另一端置于固定耳环的底部，圆筒形极靴内设有电磁线圈，电磁线圈的引线引出到电磁式双筒磁流变阻尼器的外部，与电源连接；阀芯将电磁线圈与液压缸密闭系统分隔开，使电磁线圈置于阻尼器液压缸的外部；所述圆形外筒与圆形内筒之间设置有形成磁流变液通道的间隙，间隙的两端分别与圆形内筒的内部连通，位于活塞两端的磁流变液形成连通的阻尼通道。所述底座的端面设有台阶，阀芯的端面设有台阶，内筒的两端分别焊接在底座端面的台阶和阀芯端面的台阶上。

优选的，所述圆筒形极靴内固定连接有铁芯，铁芯的端部设有圆盘，圆盘固定连接在极靴的内孔中，铁芯的中心设有线圈固定圆柱，电磁线圈套在线圈固定圆柱上，并置于极靴与线圈固定圆柱之间形成的凹槽中。电磁线圈与磁流变液是隔离的，可以采用灌封、防腐层、加密封盖等各种形式。

优选的，所述阀芯的中心设有中心孔，铁芯的线圈固定圆柱置于该中心孔中，线圈固定圆柱的外径小于中心孔的直径，线圈固定圆柱与中心孔之间形成阻尼通道；阀芯底部的设有支撑环，支撑环固定连接(焊接)在圆筒形极靴端部；所述支撑环设有豁口；所述圆形内筒靠近底座的一端设有连通孔，连通孔、间隙、豁口、阻尼通道连通，所述磁流变液能够通过阻尼通道和内筒上的通道孔在两个液压缸之间来回往复流动。设计使磁流变液能够在两个液压缸之间来回往复流动的流道设计有多种方案，以上只是其中的一种，主要是要达到使磁流变液能够在两个液压缸之间来回往复流动的目的，才能实现阻尼目的。

优选的，所述的电磁线圈上设有线圈保护套。线圈保护套将电磁线圈隔离在双筒磁流变阻尼器液压缸密闭系统的外部，形成外置式电磁线圈结构，利于电磁线圈散热。

优选的，电磁线圈的引线通过铁芯从固定耳环处引出到外部。线圈导线引出方便，降低了整机加工制造成本。

优选的，所述活塞外壁设有动密封圈和耐磨导向环；所述底座与活塞杆的内壁设有动密封圈，底座与圆形外筒连接的外壁设有静密封圈；所述极靴与圆形外筒连接的外壁设有静密封圈。保证密封效果。

优选的，所述活塞的端部为桶形，在活塞桶形的开口端固定连接有膜片。活塞9和膜片8共同构成一个空腔，上述空腔的体积可在一定范围内自由变化，构成体积补偿器。膜片可以用任意一种方式与活塞桶形的开口端固定连接，也可以密闭连接，膜片可以采用具有弹性的金属材料，比如弹簧钢，也可以采用合成材料，比如橡胶，如果采用合成材料，应结合磁流变液的化学性质，保证合成材料在磁流变液中的耐腐蚀性、溶胀性、抗疲劳性等物理性能。

进一步优选的，所述活塞与膜片之间设有弹簧，弹簧位于活塞与膜片的中心。所述膜片8、活塞9和弹簧17构成体积补偿器，补偿活塞杆11在液压缸内往复运动而引起的缸内体积变化。所述活塞9中空，其开口端连接膜片8，活塞9和橡胶膜片8共同构成一个空腔；上述空腔的体积可在一定范围内自由变化，形成纵向液压缓冲结构。膜片8、活塞9和弹簧17共同组成体积补偿器，效果更好。

进一步优选的，所述活塞的中心均设有活塞凸头、膜片的中心均设有膜片凸头，弹簧的两端分别套在活塞凸头和膜片凸头上；所述膜片由橡胶材料制成。凸头使弹簧定位，提高可靠性。橡胶材料制成的膜片制造成本低，缓冲效果强。

优选的，底座内侧的端部设有凸起的圆锥台，活塞朝向底座的一侧设有圆锥台形凹陷，圆锥台与圆锥台形凹陷的形状和大小相适应。圆锥台形凹陷、圆锥台在活塞与底座靠紧前便于磁流变液由内筒流向间隙，同时起到缓冲作用，与活塞的纵向液压缓冲结构形成双向液压缓冲结构，能有效地防止由于外力瞬时冲击下造成阻尼器的破坏。

优选的，所述阀芯和线圈固定圆柱朝阻尼器内部的配合端是一个弧面，该弧面与膜片的形状和大小相适应。阀芯和线圈固定圆柱朝阻尼器内部的配合端面与膜片的形状和大小相适应，结构合理，膜片的局部磨损小，使用寿命长。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1.本发明的电磁调节式双筒磁流变阻尼器，有别于目前通行的电磁式磁流变阻尼器均采用线圈内置式结构，本发明是将电磁线圈置于阻尼器的端部，属于外置式结构。该结构的优点是线圈散热性大大优于内置式结构，且线圈导线引出方便，降低了整机加工制造成本。这种阻尼器特别适用于车辆悬架和土木建筑等环境恶劣的户外抗振结构。

2.本发明的电磁调节式双筒磁流变阻尼器，采用单出杆结构，活塞内部安装一定弹性系数的弹簧，弹簧外端连接橡胶膜片，橡胶膜片的边缘固定在活塞上并密封。活塞杆作往复运动时，弹簧也带动膜片作往复运动，起到体积补偿的作用。

3.本发明的电磁调节式双筒磁流变阻尼器，其底座朝液压缸端设有变截面凸台，其和活塞变截面凹面形成双向液压缓冲装置，从而能有效地防止由于外力瞬时冲击下造成阻尼器的破坏。

4.本发明的电磁调节式双筒磁流变阻尼器，采用模块化设计，结构简单、密封可靠、制造、使用和维修等成本低廉，具有市场竞争的优势。

本发明一种电磁式双筒磁流变阻尼器的有益效果是，电磁线圈散热好、线圈导线引出方便，降低了整机加工制造成本，活塞内部采用弹簧、橡胶膜片体积补偿缓冲结构，提高阻尼效果，能有效地防止由于外力瞬时冲击下造成阻尼器的破坏，使用寿命长，结构简单、密封可靠、制造、使用和维修等成本低廉。

附图说明    图1是本发明的结构示意图；

            图2是图1中的A-A剖视结构示意图。

具体实施方式    下面结合附图对本发明作进一步的说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

参见图1、图2，一种电磁式双筒磁流变阻尼器，包括固定耳环1、圆形外筒3、圆形内筒6、磁流变液7、活塞9、活塞杆11、底座12、活动耳环15，圆形外筒3的一端与底座12固定连接，活塞杆11的一端与活动耳环15连接，活塞杆11的另一端穿过底座12与活塞9连接，活塞9与圆形内筒6内壁密闭，且滑动配合；圆形内筒6的一端与有底座12固定连接，活动耳环15与固定耳环1相对设置，且固定耳环1固定在圆形外筒3另一端的端部；磁流变液7充满在由上述部件构成的液压缸密闭系统中，其特征在于：圆形内筒6的另一端与设在圆形外筒3内的阀芯5固定连接，阀芯5固定连接在圆形外筒3内设有的圆筒形极靴4端部，圆筒形极靴4的另一端置于固定耳环1的底部，圆筒形极靴4内设有电磁线圈20，电磁线圈20的引线2引出到电磁式双筒磁流变阻尼器的外部，与电源连接；所述圆形外筒3与圆形内筒6之间设置有形成磁流变液7通道的间隙23，间隙23的两端分别与圆形内筒6的内部连通。

所述圆筒形极靴4内固定连接有铁芯22，铁芯22的端部设有圆盘221，圆盘221固定连接在极靴4的内孔中，铁芯22的中心设有线圈固定圆柱222，电磁线圈20套在线圈固定圆柱222上，并置于极靴4与线圈固定圆柱222之间形成的凹槽中。

所述阀芯5的中心设有中心孔51，铁芯22的线圈固定圆柱222置于该中心孔51中，线圈固定圆柱222的外径小于中心孔51的直径，线圈固定圆柱222与中心孔51之间形成阻尼通道18；阀芯5底部的设有支撑环52，支撑环52固定连接在圆筒形极靴4端部；所述支撑环52设有豁口53；所述圆形内筒6靠近底座12的一端设有连通孔61，连通孔61、间隙23、豁口53、阻尼通道18连通，所述磁流变液7能够通过阻尼通道18和内筒6上的通道孔61在两个液压缸之间来回往复流动。阀芯5通过一端的支撑与极靴连接，另一端与内筒6紧配合，磁流变液7通过阻尼通道流经阀芯5。

所述的电磁线圈20上设有线圈保护套19。

电磁线圈20的引线2通过铁芯22从固定耳环1处引出到外部。

所述活塞9外壁设有动密封圈10和耐磨导向环16；所述底座12与活塞杆11的内壁设有动密封圈14，底座12与圆形外筒3连接的外壁设有静密封圈13；所述极靴4与圆形外筒3连接的外壁设有静密封圈21。

所述活塞9的端部为桶形，在活塞9桶形的开口端固定连接有膜片8。

所述活塞9与膜片8之间设有弹簧17，弹簧17位于活塞9与膜片8的中心。所述活塞9的中心均设有活塞凸头91、膜片8的中心均设有膜片凸头81，弹簧17的两端分别套在活塞凸头91和膜片凸头81上；所述膜片8由橡胶材料制成。

底座12内侧的端部设有凸起的圆锥台121，活塞9朝向底座12的一侧设有圆锥台形凹陷92，圆锥台121与圆锥台形凹陷92的形状和大小相适应。

所述阀芯5和线圈固定圆柱222朝阻尼器内部的配合端是一个弧面，该弧面与膜片8的形状和大小相适应。

工作原理

如图1、图2所示，电磁调节式双筒磁流变阻尼器，包括外筒3、内筒6、底座12、铁芯22、极靴4、阀芯5、活塞9和活塞杆11等部件，由外筒3、内筒6、底座12、活塞9和活塞杆11等构成一个充满磁流变液7的液压缸密闭系统。活塞9把上述密闭系统分成两个液压缸，该液压缸通过内筒6上的连通孔61和阀芯5的支撑环52上设有的豁口53、铁芯22的线圈固定圆柱222与中心孔51之间形成阻尼通道18、圆形外筒3与圆形内筒6之间形成磁流变液7通道的间隙23，构成相互贯通的阻尼通道，使磁流变液7能在活塞9的作用下在活塞9两端转移，起到阻尼作用；活塞9与内筒6之间设有动密封圈10和耐磨导向环16；活塞9与活塞杆11紧配合；活塞杆11与底座12之间设有动密封圈14，活塞杆11尾部连接活动耳环15；外筒3与极靴4、底座12之间设有静密封圈13、21，可以保证密闭环境；外筒3与固定耳环1、底座12之间紧配合并滚压外筒飞边，整体结合牢固；内筒6与阀芯5、底座12紧配合；电磁线圈20绕制在铁芯22上，引线2通过固定耳环1导出到阻尼器外；电磁线圈20靠近阻尼通道18一侧安装保护套19，防止电磁线圈与磁流变液直接接触；活塞9中空，其开口端连接橡胶膜片8，活塞9和膜片8共同构成一个空腔；膜片8内侧安装弹簧17，弹簧17的另一端与活塞9连接，上述空腔的体积可在一定范围内自由变化；膜片8、活塞9和弹簧17共同组成体积补偿器。

阻尼器工作时，当往复外力推动活塞9时，活塞9两端的磁流变液7便会通过阻尼通道18和内筒6上的通道孔往复流动，活塞杆11进出液压缸引起的缸内体积变化通过体积补偿器进行补偿。当增大电磁线圈中的电流时，阻尼通道18内的磁场强度随之增大，磁流变液7流过阻尼通道18的阻力也增大，使得阻尼器输出的阻尼力增大；反之，当减小电磁线圈中的电流时，阻尼通道18内的磁场强度随之减小，磁流变液7流过阻尼通道18的阻力也减小，使得阻尼器输出的阻尼力减小。这样，只需调节输入电磁线圈的电流大小，就可以很方便、快捷地调节阻尼器输出阻尼力的大小。

另外，在底座12凸起的圆锥台121，活塞9上设有圆锥台形凹陷92，形成凸凹面的双向液压缓冲装置，能有效地防止由于外力瞬时冲击下造成阻尼器的破坏。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种电磁式双筒磁流变阻尼器，包括固定耳环(1)、圆形外筒(3)、圆形内筒(6)、磁流变液(7)、活塞(9)、活塞杆(11)、底座(12)、活动耳环(15)，圆形外筒(3)的一端与底座(12)固定连接，活塞杆(11)的一端与活动耳环(15)连接，活塞杆(11)的另一端穿过底座(12)与活塞(9)连接，活塞(9)与圆形内筒(6)内壁密闭，且滑动配合；圆形内筒(6)的一端与底座(12)固定连接，活动耳环(15)与固定耳环(1)相对设置，且固定耳环(1)固定在圆形外筒(3)另一端的端部；磁流变液(7)充满在由上述部件构成的液压缸密闭系统中，其特征在于：圆形内筒(6)的另一端与设在圆形外筒(3)内的阀芯(5)固定连接，阀芯(5)固定连接在圆形外筒(3)内设有的圆筒形极靴(4)端部，圆筒形极靴(4)的另一端置于固定耳环(1)的底部，圆筒形极靴(4)内设有电磁线圈(20)，电磁线圈(20)的引线(2)引出到电磁式双筒磁流变阻尼器的外部，与电源连接；所述圆形外筒(3)与圆形内筒(6)之间设置有形成磁流变液(7)通道的间隙(23)，间隙(23)的两端分别与圆形内筒(6)的内部连通；

所述圆筒形极靴(4)内固定连接有铁芯(22)，铁芯(22)的端部设有圆盘(221)，圆盘(221)固定连接在极靴(4)的内孔中，铁芯(22)的中心设有线圈固定圆柱(222)，电磁线圈(20)套在线圈固定圆柱(222)上，并置于极靴(4)与线圈固定圆柱(222)之间形成的凹槽中；

所述阀芯(5)的中心设有中心孔(51)，铁芯(22)的线圈固定圆柱(222)置于该中心孔(51)中，线圈固定圆柱(222)的外径小于中心孔(51)的直径，线圈固定圆柱(222)与中心孔(51)之间形成阻尼通道(18)；阀芯(5)底部设有支撑环(52)，支撑环(52)固定连接在圆筒形极靴(4)端部；所述支撑环(52)设有豁口(53)；所述圆形内筒(6)靠近底座(12)的一端设有连 通孔(61)，连通孔(61)、间隙(23)、豁口(53)、阻尼通道(18)连通；电磁线圈(20)的引线(2)通过铁芯(22)从固定耳环(1)处引出到外部。

2.根据权利要求1所述的电磁式双筒磁流变阻尼器，其特征在于：所述的电磁线圈(20)上设有线圈保护套(19)。

3.根据权利要求1所述的电磁式双筒磁流变阻尼器，其特征在于：所述活塞(9)外壁设有动密封圈(10)和耐磨导向环(16)；所述底座(12)与活塞杆(11)的内壁设有动密封圈(14)，底座(12)与圆形外筒(3)连接的外壁设有静密封圈(13)；所述极靴(4)与圆形外筒(3)连接的外壁设有静密封圈(21)。

4.根据权利要求1所述的电磁式双筒磁流变阻尼器，其特征在于：所述活塞(9)的端部为桶形，在活塞(9)桶形的开口端固定连接有膜片(8)。

5.根据权利要求4所述的电磁式双筒磁流变阻尼器，其特征在于：所述活塞(9)与膜片(8)之间设有弹簧(17)，弹簧(17)位于活塞(9)与膜片(8)的中心。

6.根据权利要求4或5所述的电磁式双筒磁流变阻尼器，其特征在于：所述活塞(9)的中心均设有活塞凸头(91)、膜片(8)的中心均设有膜片凸头(81)，弹簧(17)的两端分别套在活塞凸头(91)和膜片凸头(81)上；所述膜片(8)由橡胶材料制成。

7.根据权利要求1所述的电磁式双筒磁流变阻尼器，其特征在于：底座(12)内侧的端部设有凸起的圆锥台(121)，活塞(9)朝向底座(12)的一侧设有圆锥台形凹陷(92)，圆锥台(121)与圆锥台形凹陷(92)的形状和大小相适应。

8.根据权利要求4所述的电磁式双筒磁流变阻尼器，其特征在于：所述阀 芯(5)和线圈固定圆柱(222)朝阻尼器内部的配合端是一个弧面，该弧面与膜片(8)的形状和大小相适应。 

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