CN105003585B - 变截面活塞式磁流变减振器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种变截面活塞式磁流变减振器，包括补偿装置、活塞杆、减振器缸筒以及分别固定在减振器缸筒两端的底座和密封端盖，所述减振器缸筒内充满磁控流体，该减振器缸筒内设有由外铁芯组件、内铁芯组成的活塞，所述活塞杆的头端与外铁芯组件固定连接，所述内铁芯的一端固定于减振器底座上，另一端穿过外铁芯组件的轴向通孔与一滑动块固定连接，所述滑动块与活塞杆的导向滑孔孔壁紧密接触，所述内铁芯的截面积从底座一端至另外一端逐渐减小，使内铁芯与外铁芯组件之间的间隙随着相对位置的改变而改变。该磁流变减振器利用内铁芯的截面积连续可变的特点，实现拓宽磁流变减振器阻尼力调节范围的目的。

Description

变截面活塞式磁流变减振器
技术领域
本发明属于减振器技术领域，涉及一种变截面活塞式磁流变减振器。
背景技术
磁控流体是一种由软磁性悬浮相、有机悬浮介质和添加剂组成的智能分散体材料，在外加磁场的作用下，其粘度可实现连续、迅速、可逆地调节。通过磁场的控制，产生连续可调的阻尼力。基于磁控流体的振动控制技术已用于汽车、机械、建筑、航空等领域。
磁流变减振器是一种新型减振器，具有阻尼可控，体积小、效率高的特点，拥有良好的市场前景。目前的磁流变减振器都是采用电磁调节式的技术方案。传统的磁流变减振器，其主要由磁控流体、活塞、线圈、缸筒组成，活塞与缸筒之间的间隙为阻尼通道，当减振器受到往复的外力作用，活塞两端的磁控流体通过活塞上的阻尼通道往复流动，当线圈内的电流增大，阻尼通道内的磁场就会增强，磁控流体减振器的输出阻尼力增大，相反，电流减小，输出阻尼力也就减小，通过对输入电流的调节来控制减振器输出阻尼力的大小。基于上述特点，决定磁流变减振器阻尼力调节范围的主要是磁场大小，而磁场大小与励磁线圈匝数成正比关系，随着线圈匝数的上升活塞的温度急速升高，将影响磁流变减振器的连续工作时间及使用寿命。因此，传统的磁流变减振器设计思路已经难以适应在有限行程及特定工作条件下的性能要求。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种变截面活塞式磁流变减振器，该磁流变减振器利用内铁芯的截面积连续可变的特点，实现拓宽磁流变减振器阻尼力调节范围的目的。
本发明的目的是采用下述方案实现的：一种变截面活塞式磁流变减振器，包括补偿装置、活塞杆、减振器缸筒以及分别固定在减振器缸筒两端的底座和密封端盖，所述减振器缸筒内充满磁控流体，该减振器缸筒内设有由外铁芯组件、内铁芯组成的活塞，所述活塞杆的头端与外铁芯组件固定连接，所述活塞杆的尾端穿过密封端盖上设有的过孔外伸出减振器缸筒，所述活塞杆的尾端固定有挡板，所述挡板与减振器的密封端盖之间设置弹簧，所述活塞杆内沿轴向设有导向滑孔，该导向滑孔通过通气孔与外界连通，所述外铁芯组件内设置励磁线圈，励磁线圈的引线引出减振器，外铁芯组件外侧与减振器缸筒内壁紧密接触，外铁芯组件设有轴向通孔，所述内铁芯的一端固定于减振器底座上，另一端穿过外铁芯组件的轴向通孔与一滑动块固定连接，所述滑动块与活塞杆的导向滑孔孔壁紧密接触，所述内铁芯的截面积从底座一端至另外一端逐渐减小，使内铁芯与外铁芯组件之间的间隙随着相对位置的改变而改变。
所述外铁芯组件包括外铁芯、励磁线圈，所述外铁芯设有凹槽，所述励磁线圈绕制于外铁芯的凹槽内，励磁线圈的径向外侧设有保护层，保护层的径向外侧设有第一导向环，所述外铁芯的中心设有轴向通孔。
所述外铁芯组件的外铁芯采用高导磁材料制成。
所述外铁芯组件与一连接盘固定连接，所述连接盘固定于活塞杆端部，所述连接盘设有中心通孔以及阻尼通道，所述阻尼通道的一端贯穿连接盘的中心通孔孔壁，阻尼通道的另一端贯穿连接盘与活塞杆连接的一侧的轴向端面。所述阻尼通道与连接盘中心通孔的孔心线之间呈α的夹角，夹角α为锐角。
所述连接盘采用不导磁材料制成。
所述补偿装置包括补偿缸筒和底盖，所述补偿缸筒通过连接管道与减振器缸筒相连，所述补偿缸筒内设有活动浮塞，活动浮塞通过第一密封圈、第二导向环将惰性补偿气体密封于活动浮塞与底盖之间，将磁控流体密封于活动浮塞与减振器缸筒之间。随着活动浮塞在补偿缸筒中的往复运动可起到对活塞杆运动所引起内容积变化的补偿作用。
所述内铁芯采用高导磁材料制成。
所述滑动块通过第三导向环与第二密封圈与活塞杆的导向滑孔孔壁紧密接触，将磁控流体密封于滑动块与减振器缸筒之间。第三导向环与第二密封圈起到导向及密封磁控流体的作用。
所述励磁线圈的引线从活塞杆引出。
所述弹簧外侧设有防尘套。防尘套可有效阻止灰尘的异物对活塞杆的作用，保证活塞杆的正常工作。
密封端盖上固定有密封件，用以对活塞杆的密封，防止磁控流体在工作中泄漏。
本发明具有的优点是：由于本变截面活塞式磁流变减振器，包括补偿装置、活塞杆、减振器缸筒以及分别固定在减振器缸筒两端的底座和密封端盖，所述减振器缸筒内充满磁控流体，该减振器缸筒内设有由外铁芯组件、内铁芯组成的活塞，所述活塞杆的头端与外铁芯组件固定连接，所述活塞杆的尾端穿过密封端盖上设有的过孔外伸出减振器缸筒，所述活塞杆的尾端固定有挡板，所述挡板与减振器的密封端盖之间设置弹簧，所述活塞杆内沿轴向设有导向滑孔，该导向滑孔通过通气孔与外界连通，保持工作中的气压平衡；所述外铁芯组件内设置励磁线圈，励磁线圈的引线引出减振器，外铁芯组件外侧与减振器缸筒内壁紧密接触，外铁芯组件设有轴向通孔，所述内铁芯的一端固定于减振器底座上，另一端穿过外铁芯组件的轴向通孔与一滑动块固定连接，所述滑动块与活塞杆的导向滑孔孔壁紧密接触，所述内铁芯的截面积从底座一端至另外一端逐渐减小，使内铁芯与外铁芯组件之间的间隙随着相对位置的改变而改变。在外界作用力的作用下，活塞在减振器缸筒内产生往复运动，磁控流体从内外铁芯之间的间隙循环流动，一方面，在有限的工作行程内，可通过设置励磁线圈处的电流大小控制磁场强度，达到调节减振器阻尼力大小的目的；另一方面，可同时通过外铁芯在往复运动过程中与内铁芯之间的间隙大小的控制来调节减振器阻尼力的大小，可有效提升阻尼力的调控范围；使得本发明可以实现磁流变减振器在有限的工作行程内大幅提升阻尼力调节范围的目的，拓展磁流变减振器的应用范围。
所述补偿装置包括补偿缸筒和底盖，所述补偿缸筒通过连接管道与减振器缸筒相连，所述补偿缸筒内设有活动浮塞，活动浮塞通过第一密封圈、第二导向环将惰性补偿气体密封于活动浮塞与底盖之间，将磁控流体密封于活动浮塞与减振器缸筒之间。随着活动浮塞在补偿缸筒中的往复运动可起到对活塞杆运动所引起内容积变化的补偿作用。减振器中的补偿结构采用旁路式的设计方案，可有效避免减振器工作过程中产生大量热量的影响，同时有利于保证减振器的工作行程。
本发明的减振器结构紧凑，可应用于小行程大阻尼力的场合。
附图说明
图1为本发明的变截面活塞式磁流变减振器的结构示意图；
图2为本发明的连接盘正面结构示意图；
图3为本发明的连接盘背面结构示意图。
图中，1为引线，2为弹簧，3为活塞杆，4为防尘套，5为密封端盖，6为密封件，7为连接盘，71为固定孔，72为引线孔，73为阻尼通道，8为保护层，9为第一导向环，10为底盖，11为补偿缸筒，12为第一密封圈，13为第二导向环，14为活动浮塞，15为连接管道，16为底座，17为磁控流体，18为减振器缸筒,19为内铁芯，20为外铁芯，21为励磁线圈，22为第三导向环，23为第二密封圈，24为滑动块，25为挡板，26为通气孔，27为导向滑孔。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述：
参见图1至图3，一种变截面活塞式磁流变减振器，包括补偿装置、活塞杆3、减振器缸筒18以及分别固定在减振器缸筒18两端的底座16和密封端盖5，所述减振器缸筒18内充满磁控流体17。所述的磁控流体17为一种公知的磁流变材料，如磁流变液或磁流变粘弹性流体，参见专利CN201310123120.6及CN201210495593.4中所述的材料。该减振器缸筒18内设有由外铁芯组件、内铁芯19组成的活塞。所述外铁芯组件包括外铁芯20、励磁线圈21，所述外铁芯20设有凹槽，所述励磁线圈21绕制于外铁芯20的凹槽内，将聚合物保护层8注塑在线圈最外层，第一导向环9紧贴保护层8并与减振器缸筒18内壁紧密接触。所述外铁芯20的中心设有轴向通孔。所述外铁芯组件的外铁芯20采用高导磁材料制成。所述活塞杆3的头端与外铁芯组件固定连接。优选地，所述外铁芯组件与一连接盘7固定连接，所述连接盘7固定于活塞杆3端部。本实施例所述连接盘7一端焊接于活塞杆3端部，另一端通过紧固螺栓固定外铁芯20。其中的连接盘7正面与背面结构图如图2、3所示，连接盘7的正面焊接于活塞杆3端部，背面通过紧固螺栓固定外铁芯20。所述连接盘7上设有用于与外铁芯20固定连接的固定孔71。所述连接盘7设有中心通孔以及阻尼通道73，所述阻尼通道73的一端贯穿连接盘7的中心通孔孔壁，阻尼通道73的另一端贯穿连接盘7与活塞杆3连接的一侧的轴向端面。所述阻尼通道73与连接盘7中心通孔的孔心线之间呈α的夹角，夹角α为锐角。所述连接盘7主要使用不锈钢等不导磁材料加工。所述活塞杆3的尾端穿过密封端盖5上设有的过孔外伸出减振器缸筒18。密封端盖5上固定有密封件6，用以对活塞杆3的密封，防止磁控流体17在工作中泄漏。所述活塞杆3的尾端固定有挡板25，所述挡板25与减振器的密封端盖5之间设置弹簧2。所述弹簧2套在活塞杆3上。所述弹簧2外侧设有防尘套4。防尘套4可有效阻止灰尘的异物对活塞杆3的作用，保证活塞杆3的正常工作。防尘套4一端套接在减振器缸筒18上，另一端套接在挡板25上。所述活塞杆3内沿轴向设有导向滑孔27，该导向滑孔通过通气孔26与外界连通。本实施例的导向滑孔为设置在活塞杆3内部的圆柱形空心区域，该空心区域通过设置在活塞杆3尾端的中心通气孔与外界连通。所述外铁芯组件内设置励磁线圈21，励磁线圈21的引线1引出减振器。优选地，所述励磁线圈21的引线1从活塞杆3引出。所述外铁芯20、连接盘7、活塞杆3上均设有引线孔72。外铁芯组件外侧与减振器缸筒18内壁紧密接触，外铁芯组件设有轴向通孔，所述内铁芯19的一端固定于减振器底座16上，另一端穿过外铁芯组件的轴向通孔与一滑动块24固定连接。本实施例内铁芯19与滑动块24通过紧固螺栓固定连接。本实施例内铁芯19与减振器的底座16通过焊接固定。所述滑动块24与活塞杆3的导向滑孔孔壁紧密接触。所述滑动块24通过第三导向环22与第二密封圈23与活塞杆3的导向滑孔孔壁紧密接触，将磁控流体17密封于滑动块24与减振器缸筒18之间。本实施例的滑动块24表面的凹槽内安装第三导向环22与第二密封圈23，其中第三导向环22与第二密封圈23直接与活塞杆3的导向滑孔孔壁接触，起到导向及密封磁控流体17的作用。所述内铁芯19的截面积从底座16一端至另外一端逐渐减小，使内铁芯19与外铁芯组件之间的间隙随着相对位置的改变而改变。所述内铁芯19采用高导磁材料制成。
所述补偿装置包括补偿缸筒11和底盖10，所述补偿缸筒11通过连接管道15与减振器缸筒18相连。连接管道15将减振器缸筒18与补偿缸筒11焊接连接。所述补偿缸筒11内设有活动浮塞14，活动浮塞14通过第一密封圈12、第二导向环13将惰性补偿气体如N2密封于活动浮塞14与底盖10之间，将磁控流体17密封于活动浮塞14与减振器缸筒18之间。活塞杆3在运动过程中，部分磁控流体17通过连接管道15在减振器缸筒18与补偿缸筒11之间流动，随着活动浮塞14在补偿缸筒11中的往复运动可起到对活塞杆3运动所引起内容积变化的补偿作用。
在外界作用力的作用下，活塞在减振器缸筒18内产生往复运动，磁控流体17从内铁芯19、外铁芯20之间的间隙循环流动，一方面可通过设置励磁线圈21处的电流大小控制磁场强度，达到调节减振器阻尼力大小的目的；另一方面，可同时通过外铁芯20在往复运动过程中与内铁芯19之间的间隙大小的控制来调节减振器阻尼力的大小；本发明可以实现磁流变减振器在有限的工作行程内大幅提升阻尼力调节范围的目的，拓展磁流变减振器的应用范围。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种变截面活塞式磁流变减振器，其特征在于：包括补偿装置、活塞杆、减振器缸筒以及分别固定在减振器缸筒两端的底座和密封端盖，所述减振器缸筒内充满磁控流体，该减振器缸筒内设有由外铁芯组件、内铁芯组成的活塞，所述活塞杆的头端与外铁芯组件固定连接，所述活塞杆的尾端穿过密封端盖上设有的过孔外伸出减振器缸筒，所述活塞杆的尾端固定有挡板，所述挡板与减振器的密封端盖之间设置弹簧，所述活塞杆内沿轴向设有导向滑孔，该导向滑孔通过通气孔与外界连通，所述外铁芯组件内设置励磁线圈，励磁线圈的引线引出减振器，外铁芯组件外侧与减振器缸筒内壁紧密接触，外铁芯组件设有轴向通孔，所述内铁芯的一端固定于减振器底座上，另一端穿过外铁芯组件的轴向通孔与一滑动块固定连接，所述滑动块与活塞杆的导向滑孔孔壁紧密接触，所述内铁芯的截面积从底座一端至另外一端逐渐减小，使内铁芯与外铁芯组件之间的间隙随着相对位置的改变而改变。
2.根据权利要求1所述的变截面活塞式磁流变减振器，其特征在于：所述外铁芯组件包括外铁芯、励磁线圈，所述外铁芯设有凹槽，所述励磁线圈绕制于外铁芯的凹槽内，励磁线圈的径向外侧设有保护层，保护层的径向外侧设有第一导向环，所述外铁芯的中心设有轴向通孔。
3.根据权利要求1或2所述的变截面活塞式磁流变减振器，其特征在于：所述外铁芯组件的外铁芯采用高导磁材料制成。
4.根据权利要求1或2所述的变截面活塞式磁流变减振器，其特征在于：所述外铁芯组件与一连接盘固定连接，所述连接盘固定于活塞杆端部，所述连接盘设有中心通孔以及阻尼通道，所述阻尼通道的一端贯穿连接盘的中心通孔孔壁，阻尼通道的另一端贯穿连接盘与活塞杆连接的一侧的轴向端面。
5.根据权利要求4所述的变截面活塞式磁流变减振器，其特征在于：所述连接盘采用不导磁材料制成。
6.根据权利要求1所述的变截面活塞式磁流变减振器，其特征在于：所述补偿装置包括补偿缸筒和底盖，所述补偿缸筒通过连接管道与减振器缸筒相连，所述补偿缸筒内设有活动浮塞，活动浮塞通过第一密封圈、第二导向环将惰性补偿气体密封于活动浮塞与底盖之间，将磁控流体密封于活动浮塞与减振器缸筒之间。
7.根据权利要求1所述的变截面活塞式磁流变减振器，其特征在于：所述内铁芯采用高导磁材料制成。
8.根据权利要求1所述的变截面活塞式磁流变减振器，其特征在于：所述滑动块通过第三导向环与第二密封圈与活塞杆的导向滑孔孔壁紧密接触，将磁控流体密封于滑动块与减振器缸筒之间。
9.根据权利要求1所述的变截面活塞式磁流变减振器，其特征在于：所述励磁线圈的引线从活塞杆引出。
10.根据权利要求1所述的变截面活塞式磁流变减振器，其特征在于：所述弹簧外侧设有防尘套。
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