CN105065559A - 并联多通道磁流变阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种并联多通道磁流变阻尼器，涉及通过改变流体粘稠性调整阻尼性质的装置技术领域。所述阻尼器包括阻尼缸筒、活塞组件、活塞杆和磁流变液，所述活塞组件包括铁芯，铁芯上绕有电磁线圈，电磁线圈外部套设有隔磁保护环，铁芯下端设有导磁体，铁芯上端和导磁体下端分别设有封磁上盖和封磁下盖，封磁上盖和封磁下盖之间设有内阻尼套筒和外阻尼套筒，外端设有活塞外圈，铁芯和导磁体、内阻尼套筒、外阻尼套筒、活塞外圈之间存在环状缝隙而形成并联的磁流变液多通道。所述阻尼器能够明显减小磁流变阻尼器在零磁场状态下的阻尼力，提高磁流变阻尼器的阻尼力调节范围。

Description

并联多通道磁流变阻尼器

技术领域

本发明涉及通过改变流体粘稠性调整阻尼性质的装置技术领域，尤其涉及一种并联多通道磁流变阻尼器。

背景技术

磁流变阻尼器是基于磁流变液可控特性的一种新型半主动阻尼器件，具有响应速度快、结构简单、体积小、容易控制和能耗低等优点，是一种理想的隔振、抗震装置，在振动控制领域具有广泛的应用前景。

常见的磁流变阻尼器将电磁线圈绕于阻尼器的活塞之上，活塞上设置单个环状通道或在活塞与缸体之间设置单个环状通道，工作时磁流变液从环状通道流过产生阻尼力。电磁线圈通电时，在环状通道内产生垂直于磁流变液流动方向的磁场，调节电磁线圈的电流大小改变磁场强度，从而可以控制磁流变液流变特性，改变流动阻力，实现磁流变阻尼器的阻尼力的调节。要提高上述结构磁流变阻尼器的最大阻尼力，可以通过增大缸体内径、减小环状通道间隙实现，但会导致零磁场条件下磁流变阻尼器的阻尼力增大，影响振动控制效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种并联多通道磁流变阻尼器，具有零磁场条件下阻尼力小、阻尼力调节范围宽的优点。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种并联多通道磁流变阻尼器，包括阻尼缸筒、活塞组件、活塞杆和磁流变液，所述活塞组件位于所述阻尼缸筒内，所述活塞杆的一端与活塞组件固定连接，活塞杆的另一端延伸至阻尼缸筒的外侧，其特征在于：所述活塞组件包括铁芯，铁芯上绕有电磁线圈，电磁线圈的外部套设有隔磁保护环，铁芯的下端设有导磁体，铁芯的上端和导磁体的下端分别设有封磁上盖和封磁下盖，隔磁保护环外侧的封磁上盖和封磁下盖之间从内到外设有内阻尼套筒和外阻尼套筒，外阻尼套筒的外侧设有活塞外圈，所述封磁上盖与阻尼缸筒之间构成磁流变液的上腔体，所述封磁下盖与阻尼缸筒之间构成磁流变液的下腔体，铁芯与导磁体、内阻尼套筒、外阻尼套筒、活塞外圈之间设有若干个与上腔体和下腔体相连通的环状缝隙，该缝隙形成并联的磁流变液通道。

进一步的技术方案在于：所述阻尼缸筒包括缸底、浮动活塞、缸筒和缸盖，所述缸底固定在所述缸筒的底部，所述浮动活塞位于所述活塞组件下部的缸筒内，并与缸筒动密封连接，所述缸盖固定在所述缸筒的顶部；所述浮动活塞、缸盖和缸筒之间形成磁流变液腔，所述缸底、浮动活塞和缸筒之间形成蓄能腔，蓄能腔内充有氮气，用于补偿活塞杆伸缩时磁流变液腔的体积变化。

进一步的技术方案在于：所述铁芯、导磁体、活塞外圈的制作材料为高磁导率软磁材料。

进一步的技术方案在于：所述内阻尼套筒的上部和下部为第一导磁段，采用高磁导率软磁材料制作，内阻尼套筒的中部为第一不导磁段，采用不导磁材料制作，第一导磁段和第一不导磁段之间焊接连接。

进一步的技术方案在于：所述外阻尼套筒的上部和下部为第二导磁段，采用高磁导率的软磁材料制作，外阻尼套筒的中部为第二不导磁段，采用不导磁材料制作，第二导磁段和第二不导磁段之间焊接连接。

进一步的技术方案在于：所述封磁上盖上开设有第一磁流变液孔，封磁上盖的下表面设有第一凸肩，内阻尼套筒的外侧壁的上侧设有上轴肩，外阻尼套筒内侧壁的上侧设有上孔肩，上轴肩与上孔肩之间构成放置第一凸肩的凹槽，用于内阻尼套筒、外阻尼套筒和封磁上盖的定位。

进一步的技术方案在于：封磁下盖上开设有第二磁流变液孔，封磁下盖的上表面设有第二凸肩，内阻尼套筒的外侧壁的下侧设有下轴肩，外阻尼套筒内侧壁的下侧设有下孔肩，下轴肩与下孔肩之间构成放置第二凸肩的凹槽，用于内阻尼套筒、外阻尼套筒和封磁下盖的定位。

进一步的技术方案在于：所述封磁上盖的中心设有活塞杆通过孔，所述活塞杆穿过所述活塞杆通过孔与铁芯固定连接；导磁体的上表面设有上凸台，所述铁芯下表面的中心设有固定孔，所述上凸台与所述固定孔配合连接；导磁体的下表面设有下凸台，封磁下盖的中心设有第二内孔，所述下凸台与所述第二内孔配合连接。

进一步的技术方案在于：所述封磁上盖和封磁下盖的外径与活塞外圈最大内径相同，封磁上盖和封磁下盖卡接在所述活塞外圈内。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述阻尼器上的铁芯和导磁体、内阻尼套筒、外阻尼套筒、活塞外圈之间的环状缝隙并联形成多阻尼通道。由于流通面积增大，零磁场状态下，所述阻尼器的阻尼力显著小于单通道磁流变阻尼器的阻尼力，同时保证磁场作用下磁流变阻尼器的最大阻尼力改变不大，因而能显著提高磁流变阻尼器阻尼力调节范围，具有零磁场条件下阻尼力小、阻尼力调节范围宽的优点。

附图说明

图1是本发明的剖视结构示意图；

图2是本发明中内阻尼套筒的剖视结构示意图；

图3是本发明中外阻尼套筒的剖视结构示意图；

图4是本发明中活塞杆的结构示意图；

图5是本发明中导磁体的结构示意图；

图6是本发明中封磁上盖的主视图；

图7是本发明中封磁上盖的俯视图；

图8是本发明中封磁下盖的主视图；

图9是本发明中封磁下盖的仰视图；

图10是本发明中活塞外圈的剖视结构示意图；

图11是本发明中铁芯的剖视结构示意图；

图12是本发明中磁路形成原理图；

其中：1、缸底2、浮动活塞3、浮动活塞密封4、压盖5、缸筒6、缸盖7、缸盖密封8、活塞杆81、电磁线圈引出孔9、封磁上盖91、第一磁流变液孔92、第一凸肩93、活塞杆通过孔10、铁芯101、固定孔11、电磁线圈12、隔磁保护环13、内阻尼套筒131、第一导磁段132、第一不导磁段133、上轴肩134、下轴肩14、外阻尼套筒141、第二导磁段142、第二不导磁段143、上孔肩144、下孔肩15、活塞外圈151、第一内孔16、活塞外圈密封17、导磁体171、上凸台172、下凸台18、封磁下盖181、第二磁流变液孔182、第二凸肩183、第二内孔。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，本发明公开了一种并联多通道磁流变阻尼器，包括阻尼缸筒、活塞组件、活塞杆8和磁流变液。所述活塞组件位于所述阻尼缸筒内，所述活塞杆8的一端与活塞组件固定连接，活塞杆8的另一端延伸至阻尼缸筒的外侧。所述阻尼缸筒包括缸底1、浮动活塞2、缸筒5和缸盖6；所述缸底1固定在所述缸筒5的底部，所述浮动活塞2位于所述活塞组件下部的缸筒5内，并与缸筒动密封连接，所述缸盖6固定在所述缸筒5的顶部。所述缸底1、浮动活塞2和缸筒5之间形成蓄能腔，蓄能腔内充有氮气，用于补偿活塞杆8伸缩时磁流变液腔的体积变化。

如图1所示，所述活塞组件包括铁芯10，铁芯10上绕有电磁线圈11，电磁线圈11的外部套设有隔磁保护环12；铁芯10的下端设有导磁体17，铁芯10的上端和导磁体17的下端分别设有封磁上盖9和封磁下盖18；隔磁保护环12外侧的封磁上盖9和封磁下盖18之间从内到外设有内阻尼套筒13和外阻尼套筒14；外阻尼套筒14的外侧设有活塞外圈15。所述浮动活塞2、缸盖6和缸筒5之间形成磁流变液腔，所述封磁上盖9与阻尼缸筒之间构成磁流变液的上腔体，所述封磁下盖18与阻尼缸筒之间构成磁流变液的下腔体，铁芯10与导磁体17、内阻尼套筒13、外阻尼套筒14、活塞外圈15之间设有若干个与上腔体和下腔体相连通的环状缝隙，该缝隙形成并联的磁流变液通道。

当活塞组件运动时，磁流变液在活塞组件的上、下腔之间通过铁芯10和导磁体17、内阻尼套筒13、外阻尼套筒14、活塞外圈15之间组成的并联的磁流变液多通道。缸盖6可以与缸筒5通过焊接连接；缸盖密封7用于防止磁流变液从活塞杆8与缸盖6之间的导向间隙处泄漏；活塞外圈15上的活塞密封16用于隔离上、下腔的磁流变液；浮动活塞2上的压盖4用来固定浮动活塞密封3，浮动活塞密封3用来隔离蓄能腔与磁流变液腔；缸底1与缸筒5焊接；活塞杆8与铁芯10固定连接。所述铁芯10、导磁体17、活塞外圈15的制作材料为高磁导率软磁材料。

如图2-3所示，所述内阻尼套筒13的上部和下部为第一导磁段131，采用高磁导率软磁材料制作，内阻尼套筒13的中部为第一不导磁段132，采用不导磁材料制作，第一导磁段131和第一不导磁段132之间焊接连接。所述外阻尼套筒14的上部和下部为第二导磁段141，采用高磁导率的软磁材料制作，外阻尼套筒14的中部为第二不导磁段142，采用不导磁材料制作，第二导磁段141和第二不导磁段142之间焊接连接。如图4所示，所述活塞杆8上设有电磁线圈引出孔81。第一导磁段131与第二导磁段141相对设置，第一不导磁段132与第二不导磁段142相对设置。

如图1、6、7所示，所述封磁上盖9上开设有第一磁流变液孔91，所述第一磁流变液孔91可以为圆形孔、弧形孔，呈圆周状间隔的布置于封磁上盖9上。封磁上盖9的下表面设有第一凸肩92，内阻尼套筒13的外侧壁的上侧设有上轴肩133，外阻尼套筒14内侧壁的上侧设有上孔肩143，上轴肩133与上孔肩143之间构成放置第一凸肩92的凹槽，用于内阻尼套筒13、外阻尼套筒14和封磁上盖9的定位。

如图1、8、9所示，封磁下盖18上开设有第二磁流变液孔181，所述第二磁流变液孔181可以为圆形孔、弧形孔，呈圆周状间隔的布置于封磁下盖18上。封磁下盖18的上表面设有第二凸肩182，内阻尼套筒13的外侧壁的下侧设有下轴肩134，外阻尼套筒14内侧壁的下侧设有下孔肩144，下轴肩134与下孔肩144之间构成放置第二凸肩182的凹槽，用于内阻尼套筒13、外阻尼套筒14和封磁下盖18的定位。

如图1、5、6、7所示，所述封磁上盖9的中心设有活塞杆通过孔93，所述活塞杆8穿过所述活塞杆通过孔93与铁芯10固定连接；导磁体17的上表面设有上凸台171，所述铁芯10下表面的中心设有固定孔101，所述上凸台171与所述固定孔101相配合连接；导磁体17的下表面设有下凸台172，封磁下盖18的中心设有第二内孔183，所述下凸台172与所述第二内孔183相配合连接。

如图1、10所示，所述封磁上盖9和封磁下盖18的外径与活塞外圈15最大内径相同，封磁上盖9和封磁下盖18卡接在所述活塞外圈15内。

如图12所示，电磁线圈11通电时，在封磁上盖9和封磁下盖18的作用下，磁感线的方向将垂直于磁流变液在阻尼通道的流动方向，通过铁芯10、导磁体17、内阻尼套筒13的第一导磁段131、外阻尼套筒14的第二导磁段141和活塞外圈15形成闭合回路，从而产生有效磁场，形成磁流变效应，活塞运动时，磁流变液要通过并联阻尼通道，产生阻尼力。

所述阻尼器上的铁芯和导磁体、内阻尼套筒、外阻尼套筒、活塞外圈之间的环状缝隙并联形成多阻尼通道。由于流通面积增大，零磁场状态下，所述阻尼器的阻尼力显著小于单通道磁流变阻尼器的阻尼力，同时保证磁场作用下磁流变阻尼器的最大阻尼力改变不大，因而能显著提高磁流变阻尼器阻尼力调节范围，具有零磁场条件下阻尼力小、阻尼力调节范围宽的优点。

Claims (9)

1.一种并联多通道磁流变阻尼器，包括阻尼缸筒、活塞组件、活塞杆（8）和磁流变液，所述活塞组件位于所述阻尼缸筒内，所述活塞杆（8）的一端与活塞组件固定连接，活塞杆（8）的另一端延伸至阻尼缸筒的外侧，其特征在于：所述活塞组件包括铁芯（10），铁芯（10）上绕有电磁线圈（11），电磁线圈（11）的外部套设有隔磁保护环（12），铁芯（10）的下端设有导磁体（17），铁芯（10）的上端和导磁体（17）的下端分别设有封磁上盖（9）和封磁下盖（18），隔磁保护环（12）外侧的封磁上盖（9）和封磁下盖（18）之间从内到外设有内阻尼套筒（13）和外阻尼套筒（14），外阻尼套筒（14）的外侧设有活塞外圈（15），所述封磁上盖（9）与阻尼缸筒之间构成磁流变液的上腔体，所述封磁下盖（18）与阻尼缸筒之间构成磁流变液的下腔体，铁芯（10）与导磁体（17）、内阻尼套筒（13）、外阻尼套筒（14）、活塞外圈（15）之间设有若干个与上腔体和下腔体相连通的环状缝隙，该缝隙形成并联的磁流变液通道。

2.根据权利要求1所述的并联多通道磁流变阻尼器，其特征在于：所述阻尼缸筒包括缸底（1）、浮动活塞（2）、缸筒（5）和缸盖（6），所述缸底（1）固定在所述缸筒（5）的底部，所述浮动活塞（2）位于所述活塞组件下部的缸筒（5）内，并与缸筒动密封连接，所述缸盖（6）固定在所述缸筒（5）的顶部；所述浮动活塞（2）、缸盖（6）和缸筒（5）之间形成磁流变液腔，所述缸底（1）、浮动活塞（2）和缸筒（5）之间形成蓄能腔，蓄能腔内充有氮气，用于补偿活塞杆（8）伸缩时磁流变液腔的体积变化。

3.根据权利要求1所述的并联多通道磁流变阻尼器，其特征在于：所述铁芯（10）、导磁体（17）、活塞外圈（15）的制作材料为高磁导率软磁材料。

4.根据权利要求1所述的并联多通道磁流变阻尼器，其特征在于：所述内阻尼套筒（13）的上部和下部为第一导磁段（131），采用高磁导率软磁材料制作，内阻尼套筒（13）的中部为第一不导磁段（132），采用不导磁材料制作，第一导磁段（131）和第一不导磁段（132）之间焊接连接。

5.根据权利要求1所述的并联多通道磁流变阻尼器，其特征在于：所述外阻尼套筒（14）的上部和下部为第二导磁段（141），采用高磁导率的软磁材料制作，外阻尼套筒（14）的中部为第二不导磁段（142），采用不导磁材料制作，第二导磁段（141）和第二不导磁段（142）之间焊接连接。

6.根据权利要求1所述的并联多通道磁流变阻尼器，其特征在于：所述封磁上盖（9）上开设有第一磁流变液孔（91），封磁上盖（9）的下表面设有第一凸肩（92），内阻尼套筒（13）的外侧壁的上侧设有上轴肩（133），外阻尼套筒（14）内侧壁的上侧设有上孔肩（143），上轴肩（133）与上孔肩（143）之间构成放置第一凸肩（92）的凹槽，用于内阻尼套筒（13）、外阻尼套筒（14）和封磁上盖（9）的定位。

7.根据权利要求1所述的并联多通道磁流变阻尼器，其特征在于：封磁下盖（18）上开设有第二磁流变液孔（181），封磁下盖（18）的上表面设有第二凸肩（182），内阻尼套筒（13）的外侧壁的下侧设有下轴肩（134），外阻尼套筒（14）内侧壁的下侧设有下孔肩（144），下轴肩（134）与下孔肩（144）之间构成放置第二凸肩（182）的凹槽，用于内阻尼套筒（13）、外阻尼套筒（14）和封磁下盖（18）的定位。

8.根据权利要求1所述的并联多通道磁流变阻尼器，其特征在于：所述封磁上盖（9）的中心设有活塞杆通过孔（93），所述活塞杆（8）穿过所述活塞杆通过孔（93）与铁芯（10）固定连接；导磁体（17）的上表面设有上凸台（171），所述铁芯（10）下表面的中心设有固定孔（101），所述上凸台（171）与所述固定孔（101）配合连接；导磁体（17）的下表面设有下凸台（172），封磁下盖的中心设有第二内孔（183），所述下凸台（172）与所述第二内孔（183）配合连接。

9.根据权利要求1所述的并联多通道磁流变阻尼器，其特征在于：所述封磁上盖（9）和封磁下盖（18）的外径与活塞外圈（15）最大内径相同，封磁上盖（9）和封磁下盖（18）卡接在所述活塞外圈（15）内。