CN102913587B - 磁流变减震器 - Google Patents

Abstract

一种磁流变减震器。其包括缸筒、左端盖、活塞杆、活塞、右端盖、连接筒、绕线筒、线圈、外部导磁体和盖母。本发明的磁流变减震器具有如下优点：线圈在缸筒上滑动与活塞杆运动方向保持一致，因此能保证活塞上磁芯与外部导磁体时时形成闭合磁路，并且利用活塞内部的轴向中心孔和径向孔起导流作用，可利用改变这些孔大小的方法来改变减震器工作时磁流变液粘性力的大小，以产生较大粘性阻尼力。线圈设置在缸筒外部，绕线方便，维修检查方便，密封性好。采用直接在减震器内充气方法，不需要另购置蓄能器，具有很强的适用性。由于其阻尼特性良好，可将其安装在需要减震的机械结构上，如汽车的悬架减震、飞机的起落架减震、座椅减振、桥梁减震等场合。

Description

磁流变减震器

技术领域

本发明属于机械结构振动控制技术领域，特别是涉及一种磁流变减震器。

背景技术

传统的汽车大多采用被动悬架系统进行减震，该系统通过弹性元件和减震器对汽车的平顺性和操纵稳定性进行调节。然而，事实证明，要想同时满足汽车的平顺性和操纵稳定性是很难的。较软的悬架系统，虽然车辆的平顺性较好，但其弹簧刚度小，会造成车体位移增加，这样就影响了车辆的操纵稳定性；较硬的悬架系统，虽然汽车的操纵性能较好，但其弹簧刚度较大，又会降低舒适性，从而影响汽车的平顺性。总之对于这种被动式悬架系统而言，由于减震器的阻尼力不能随外界情况的变化而实时进行调节，因此对突发情况适应性不强。而对于飞机起落架来说，目前多为被动控制，即采用油气或油液弹簧式结构的减震器，通常为可调式。这些可调式减震器通过调节节流孔的开口大小来改变通流面积，以此来调节阻尼系数。输出的阻尼力随减震器上活塞的行程而改变。但在应对较大的冲击时须通过减小节流口和增大活塞的行程来实现，结果使得起落架的质量增加。同时，被动控制的减震器对低频外扰不敏感，这对飞机减震能力来说是不利的。

内部充有磁流变液的减震器结构简单、体积小、响应速度快、耐久性能好、阻尼力大且连续可调，是一种典型的可控流体减震器，适用于作为结构振动控制及车辆悬架系统振动控制的作动器。磁流变减震器一般采用半主动方式进行控制，易于实现，并且控制效果较好，所以在减震器控制中有一定的优越性。

目前常用的磁流变减震器为线圈内置式，因其结构紧凑、漏磁较小而得到广泛应用，但其缺点是活塞结构相对复杂，散热差，活塞内部线圈处和导线引出处容易引起泄漏，维修检查不方便；另外，传统的线圈内置式磁流变减震器一般将线圈置于活塞内部，需要另加导向盘进行导向，所以其粘性阻尼力一般较低。而且磁流变液的粘度会因线圈的发热而出现变化。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种具有良好的阻尼特性且便于维修的磁流变减震器。

为了达到上述目的，本发明提供的磁流变减震器包括缸筒、左端盖、活塞杆、活塞、右端盖、连接筒、绕线筒、线圈、外部导磁体和盖母；其中缸筒为圆管状，内部装有磁流变液并充有高压氮气；左端盖固定在缸筒的左端，并且其中心部位形成有一个充气阀连接孔；活塞杆的左端部内部形成有一个轴向中心孔，左端外表面上形成有螺纹，并且该端圆周壁上相隔距离形成有两圈活塞杆径向孔，而且活塞杆径向孔与轴向中心孔相连通，同时位于两圈活塞杆径向孔之间的活塞杆外表面上沿轴向形成有一个键槽；活塞由两个磁芯和非导磁体构成，其中磁芯呈环形，外圆周面呈阶梯状而分成大径段、中径段和小径段，中径段内部形成有多个与活塞杆上活塞杆径向孔相对应的磁芯径向孔，而且小径段内表面上形成有一个与活塞杆上键槽相对应的键槽，两个磁芯以键槽相对的方式并排套装在活塞杆左端部外表面上，并且利用键将活塞杆与两个磁芯之间的位置固定；非导磁体也呈环状，套装在两个磁芯的小径段外表面上；盖母螺纹连接在活塞杆的左端外部；活塞杆、活塞和盖母组装后以能够沿缸筒轴向移动的方式设置在缸筒的内部，并且活塞上的非导磁体外圆周面与缸筒的内圆周面相接触，而活塞杆的右端则延伸至缸筒的右端外部；右端盖的中部形成有一个用于贯穿活塞杆右端的开孔，并利用螺母将右端盖固定在活塞杆的右端部；外部导磁体呈环状，内表面上形成有一环形凹槽；绕线筒的内部缠绕有线圈，并且嵌入在外部导磁体的环形凹槽内；外部导磁体、绕线筒和线圈组装后以能够沿缸筒轴向移动的方式套装在缸筒的外表面上；连接筒则连接在外部导磁体的一端和右端盖的外部圆周之间。

所述的活塞杆上每圈活塞杆径向孔及磁芯上每圈磁芯径向孔的数量均为4个，且等间距分布。

所述的磁芯上大径段外表面上形成有多圈截面为矩形的环形齿槽，并且磁芯最大外径处与缸筒内表面之间的距离为0.5-2mm。

本发明提供的磁流变减震器具有如下优点和积极效果：

1、由于本减震器上线圈在缸筒上的滑动与活塞杆的运动方向保持一致，因此能够保证活塞上的磁芯与位于缸筒外部的外部导磁体时时形成闭合磁路，并且利用活塞内部的轴向中心孔和径向孔起导流作用，可利用改变这些孔大小的方法来改变减震器工作时磁流变液粘性力的大小，以产生较大的粘性阻尼力。

2、本发明将线圈设置在缸筒外部，因此绕线方便，维修检查方便，密封性好，可避免因线圈内置式磁流变减震器线圈结构和导线引出结构而导致的泄漏，并且能够避免线圈内置式磁流变减震器因线圈发热而引起磁流变液粘度的改变。

3、采用了直接在减震器内充气的方法，不需要另外购置蓄能器。直接充气方法简单方便，可使减震器结构紧凑。

4、本减震器具有很强的适用性，由于其阻尼特性良好，可以将其安装在需要减震的机械结构上，如汽车的悬架减震、飞机的起落架减震、座椅减振、桥梁减震等场合。

附图说明

图1为本发明提供的磁流变减震器纵向结构剖视图。

图2为本发明提供的磁流变减震器中活塞及活塞杆纵向结构剖视图。

图3为本发明提供的磁流变减震器外部结构立体图。

图4为本发明提供的磁流变减震器中活塞及活塞杆结构立体图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的磁流变减震器进行详细说明。

如图1-图4所示，本发明提供的磁流变减震器包括缸筒1、左端盖2、活塞杆3、活塞4、右端盖5、连接筒6、绕线筒7、线圈8、外部导磁体9和盖母20；其中缸筒1为圆管状，内部装有磁流变液并充有高压氮气；左端盖2固定在缸筒1的左端，并且其中心部位形成有一个充气阀连接孔10；活塞杆3的左端部内部形成有一个轴向中心孔11，左端外表面上形成有螺纹，并且该端圆周壁上相隔距离形成有两圈活塞杆径向孔12，而且活塞杆径向孔12与轴向中心孔11相连通，同时位于两圈活塞杆径向孔12之间的活塞杆3外表面上沿轴向形成有一个键槽13；活塞4由两个磁芯14和非导磁体15构成，其中磁芯14呈环形，外圆周面呈阶梯状而分成大径段、中径段和小径段，中径段内部形成有多个与活塞杆3上活塞杆径向孔12相对应的磁芯径向孔17，而且小径段内表面上形成有一个与活塞杆3上键槽13相对应的键槽18，两个磁芯14以键槽18相对的方式并排套装在活塞杆3左端部外表面上，并且利用键19将活塞杆3与两个磁芯14之间的位置固定；非导磁体15也呈环状，套装在两个磁芯14的小径段外表面上；盖母20螺纹连接在活塞杆3的左端外部；活塞杆3、活塞4和盖母20组装后以能够沿缸筒1轴向移动的方式设置在缸筒1的内部，并且活塞4上的非导磁体15外圆周面与缸筒1的内圆周面相接触，而活塞杆3的右端则延伸至缸筒1的右端外部；右端盖5的中部形成有一个用于贯穿活塞杆3右端的开孔，并利用螺母21将右端盖5固定在活塞杆3的右端部；外部导磁体9呈环状，内表面上形成有一环形凹槽；绕线筒7的内部缠绕有线圈8，并且嵌入在外部导磁体9的环形凹槽内；外部导磁体9、绕线筒7和线圈8组装后以能够沿缸筒1轴向移动的方式套装在缸筒1的外表面上；连接筒6则连接在外部导磁体9的一端和右端盖5的外部圆周之间。

所述的活塞杆3上每圈活塞杆径向孔12及磁芯14上每圈磁芯径向孔17的数量均为4个，且等间距分布。

所述的磁芯14上大径段外表面上形成有多圈截面为矩形的环形齿槽16，并且磁芯14最大外径处与缸筒1内表面之间的距离为0.5-2mm。

现将本发明提供的磁流变减震器组装过程阐述如下：

1、首先将键19安装在活塞杆3上的键槽13内，然后将一个磁芯14以大径段位于右侧的方式套装在活塞杆3上，之后将非导磁体15套在已装好的磁芯14小径段外部，然后将另一个磁芯14以大径段位于左侧的方式套装在活塞杆3上，由此形成活塞4，可利用键19来保证活塞杆径向孔12和磁芯径向孔17的对齐，最后将盖母20旋紧在活塞杆3的左端部；

2、将上述已组装好的活塞杆3、活塞4和盖母20装入缸筒1的内部，并在活塞4上非导磁体15与缸筒1配合处以及缸筒1两端口处安装密封圈；

3、将充气阀连接孔10上接有充气阀的左端盖2以及右端盖5分别与缸筒1的左、右端装配在一起；

4、从注液口22上将磁流变液灌装到缸筒1的内部至规定容量并密封住注液口22，然后利用充气阀从充气阀连接孔10中充入预定体积和压强的氮气，并将活塞杆3拉到未开始压缩的最右端位置。

5、将外部导磁体9、绕线筒7和线圈8组装后套装在缸筒1上，并应确保其能在缸筒1上滑动，然后用连接筒6将外部导磁体9与右端盖5连接起来，由此组装成本发明提供的磁流变减震器。

现将本发明提供的磁流变减震器工作原理阐述如下：

使用本发明提供的磁流变减震器前，将其上的活塞杆3右端朝下并连接在飞机或汽车的轮胎结构上，缸筒1左端连接重物。在使用过程中，当飞机或汽车的轮胎受到震动而推动磁流变减震器上的活塞杆3上、下移动时，缸筒1内的磁流变液将经活塞4一端的多个磁芯径向孔17、多个活塞杆径向孔12流入轴向中心孔11，再经另一端的多个活塞杆径向孔12、多个磁芯径向孔17流出。由活塞杆3位移而引起缸筒1内体积的变化由高压氮气来补偿，磁流变液流经上述磁芯径向孔17和活塞杆径向孔12会产生较大的粘性力，可采用改变这些孔大小的方法来改变减震器工作时磁流变液粘性力的大小，由此来调节阻尼力。与此同时，给线圈8施加电流后，电磁感应作用形成的磁力线将经活塞4上的磁芯14穿过磁芯14和缸筒1之间的间隙、缸筒1，然后经过缸筒1外部的外部导磁体9、缸筒1、磁芯14和缸筒1之间的间隙，最后回到磁芯14而形成闭合回路。可通过改变线圈8电流大小的方式来改变位于磁芯14和缸筒1之间的间隙内磁流变液的磁感应强度大小，从而调节阻尼力的大小。

Claims (3)

1.一种磁流变减震器，其特征在于：所述的磁流变减震器包括缸筒(1)、左端盖(2)、活塞杆(3)、活塞(4)、右端盖(5)、连接筒(6)、绕线筒(7)、线圈(8)、外部导磁体(9)和盖母(20)；其中缸筒(1)为圆管状，内部装有磁流变液并充有高压氮气；左端盖(2)固定在缸筒(1)的左端，并且其中心部位形成有一个充气阀连接孔(10)；活塞杆(3)的左端部内部形成有一个轴向中心孔(11)，左端外表面上形成有螺纹，并且该端圆周壁上相隔距离形成有两圈活塞杆径向孔(12)，而且活塞杆径向孔(12)与轴向中心孔(11)相连通，同时位于两圈活塞杆径向孔(12)之间的活塞杆(3)外表面上沿轴向形成有一个键槽(13)；活塞(4)由两个磁芯(14)和非导磁体(15)构成，其中磁芯(14)呈环形，其外圆周面呈阶梯状而分成大径段、中径段和小径段，中径段内部有多个与活塞杆(3)上活塞杆径向孔(12)相对应的磁芯径向孔(17)，而且小径段内表面上形成有一个与活塞杆(3)上键槽(13)相对应的键槽(18)，两个磁芯(14)以键槽(18)相对的方式并排套装在活塞杆(3)左端部外表面上，并且利用键(19)将活塞杆(3)与两个磁芯(14)之间的位置固定；非导磁体(15)也呈环状，套装在两个磁芯(14)的小径段外表面上；盖母(20)螺纹连接在活塞杆(3)的左端外部；活塞杆(3)、活塞(4)和盖母(20)组装后以能够沿缸筒(1)轴向移动的方式设置在缸筒(1)的内部，并且活塞(4)上的非导磁体(15)外圆周面与缸筒(1)的内圆周面相接触，而活塞杆(3)的右端则延伸至缸筒(1)的右端外部；右端盖(5)的中部形成有一个用于贯穿活塞杆(3)右端的开孔，并利用螺母(21)将右端盖(5)固定在活塞杆(3)的右端部；外部导磁体(9)呈环状，内表面上形成有一环形凹槽；绕线筒(7)的内部缠绕有线圈(8)，并且嵌入在外部导磁体(9)的环形凹槽内；外部导磁体(9)、绕线筒(7)和线圈(8)组装后以能够沿缸筒(1)轴向移动的方式套装在缸筒(1)的外表面上；连接筒(6)则连接在外部导磁体(9)的一端和右端盖(5)的外部圆周之间。

2.根据权利要求1所述的磁流变减震器，其特征在于：所述的活塞杆(3)上每圈活塞杆径向孔(12)及磁芯(14)上每圈磁芯径向孔(17)的数量均为4个，且等间距分布。

3.根据权利要求1所述的磁流变减震器，其特征在于：所述的磁芯(14)的大径段外表面上形成有多圈截面为矩形的环形齿槽(16)，并且磁芯(14)最大外径处与缸筒(1)内表面之间的距离为0.5-2mm。

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