CN105805218B - 一种磁流变阀控阻尼可控减振器 - Google Patents
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Abstract
一种磁流变阀控阻尼可控减振器，包括工作缸、中间缸、储油缸、导向器总成、活塞阀总成、底阀总成和磁流变阀总成；工作缸安装在储油腔内腔，其底端连接底阀总成，上端安装导向器总成，工作缸内腔安装活塞阀总成及与其连接的活塞杆，中间缸位于储油缸与工作缸之间的空腔，并与工作缸之间的空隙构成油通道，工作缸上端开有与中间缸相通的流通孔，中间缸下端与底阀总成配合，储油缸与中间缸及导向器总成之间的空腔形成储油腔，磁流变阀总成安装在底阀总成的下方并与储油缸外壁固定连接。该减振器结构紧凑、易加工、成本低、易于散热，能够根据车辆行驶工况的不同实现阻尼的连续可控。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用于车辆悬架系统中的零部件，特别涉及一种磁流变阀控阻尼可控减振器。
背景技术
常见的车辆悬架用的减振器中设置有复原阀、压缩阀、补偿阀和流通阀。减振器阻尼的大小取决于各阀件阀片组弹性的大小，一旦将各阀片组调整安装好后，该减振器各阀件的阻尼特性以及整体减振性能就随之确定，因此悬架系统适应路面状况变化的能力也确定。当路面状况变化超出悬架系统适应范围时，其阻尼力会偏大或偏小而达不到最佳的减振效果，更不能依据工况变化而自动调整，因而不能同时兼顾车辆的平顺性与操纵稳定性；其次，现有减振器所用阀件结构复杂；而且油液在工作缸内不循环、散热差，常导致密封元件因受高温影响而过早失效。
发明内容
本发明的目的在于提供一种反应灵敏、工作可靠、结构紧凑的磁流变阀控阻尼可控减振器，以克服现有技术所存在的上述不足。
本发明的技术方案是：一种磁流变阀控阻尼可控减振器，其特征在于：该减振器主要包括导向器总成，储油缸，中间缸，工作缸，活塞杆，由活塞和内螺纹活塞固定块构成的活塞阀总成，底阀总成和由磁流变阀阀芯、连接件A、磁流变阀芯控制片、隔磁圈、电磁线圈、连接件B构成的磁流变阀总成；
所述工作缸安装在储油缸内腔，工作缸底端与底阀总成相配合，上端与导向器总成相配合，从而形成封闭结构；工作缸内腔安装活塞阀总成及与其螺纹连接的活塞杆，活塞阀总成的外边缘与工作缸内壁间形成动密封，将工作缸内腔分割为工作缸上腔a和下腔b；所述活塞杆与导向器总成形成动配合并穿出与储油缸铆接的端盖外供连接；所述导向器总成分别与工作缸、中间缸和储油缸上端内边缘相配合形成静密封，其上端安装油封，导向器总成与油封之间的空腔构成储油腔e与低压腔d相通，活塞杆与导向器总成动配合处渗透的油液可流入储油腔e；
所述储油缸底端与连接件B固定连接、与连接件A静密封，储油缸内壁与中间缸外周之间的空隙及底阀总成与连接件A之间的空腔构成低压腔d；
所述中间缸是位于储油缸与工作缸之间的空腔，中间缸底端与底阀总成相配合形成静密封，中间缸的内壁与工作缸外周之间的空隙和位于底阀总成的横向孔道及底阀总成上的铆芯与磁流变阀阀芯之间的空腔构成高压腔c，工作缸上腔a开有与高压腔c相通的流通孔f；
所述高压腔c、低压腔d、工作缸上腔a及下腔b内充满减振器油液，彼此互相流通。
所述底阀总成上设有阻尼单向阀Ⅰ，活塞阀总成上设有阻尼单向阀Ⅱ，当底阀总成上的阻尼单向阀Ⅰ打开时低压腔d与工作缸下腔b相通，当活塞阀总成上的阻尼单向阀Ⅱ打开时，工作缸下腔b与工作缸上腔a相通，底阀总成通过底阀周向定位板固定。
所述阻尼单向阀Ⅰ、Ⅱ是由一个或多个重叠的环状阀片或蝶形弹簧阀片构成，其阀片压紧件外缘为倒角或圆弧状。
所述底阀总成上开有三个横向孔道与铆芯上的横向孔道相通构成高压腔c的一部分，在两孔道接触处的底阀总成上绕孔道周向切凹槽，以防止装配时堵塞孔道，在底阀总成上开有六个阻尼单向阀孔并与三个横向孔道错开，在底阀总成底部周向切六个凹槽与低压腔d相通。
所述磁流变阀阀芯与连接件A、连接件B的内腔形成动配合构成磁流变阀，其底端低于磁流变液腔g并与连接件B之间留有适宜距离并与大气相通，在磁流变液腔g上端和下端与阀芯动配合处安装密封圈，在磁流变阀阀芯底端安装弹簧使其上端以一定压力顶住铆芯底端构成平面节流阀；
所述连接件A、连接件B内布置有电磁线圈和隔磁圈，可利用连接件A、储油缸和连接件B来形成闭合磁路并通过隔磁圈1控制磁场以最大范围穿过磁流变液，连接件和储油缸固定连接，连接件A、连接件B内腔中充满磁流变液，可根据车辆的状态调节电流大小改变磁场强度进而控制磁流变液粘度和屈服强度，进一步控制平面节流阀开度从而获得减振器最佳阻尼特性。
本发明具有以下优点和有益效果：
1.本发明之一种磁流变阀控阻尼可控减振器结合电控系统即可实现阻尼自动调节，对悬架的振动反应灵敏、调节迅速，能有效衰减各种复杂路面状况对车辆的振动与冲击。
2.本发明的减振器在高压腔与低压腔之间采用平面节流阀，取代压缩卸荷阀和流通阀，将两阀合一使结构明显简化、易于控制，并且可通过调节阀口尺寸获得适宜的阻尼力调节范围。
3.本发明采用三缸结构，减振器运动时，油液在工作缸、中间腔和储油腔之间流通，并与外筒壁大面积接触，由此使减振器能够获得极佳的散热效果，避免密封元件温度过高过早失效。
4.本发明采用内置磁流变阀，具有结构简单，易加工，模具设计简单，成本低的优点。
附图说明
图1是本发明之一种磁流变阀压控阻尼可控减振器整体结构示意图。
图2是本发明的实施例一的减振器油液流向、磁场分布示意图，其中磁流变活塞以一定压力顶住铆芯底端构成平面节流阀。
图3是本发明的实施例一的减振器底阀总成俯视图。
图4是本发明的实施例二的减振器油液流向、磁场分布示意图。
图5是本发明的实施例三的减振器油液流向、磁场分布示意图。
图6是本发明的实施例四的减振器油液流向、磁场分布示意图。
图1中：
1-端盖，2-油封，3-卡簧，4-导向器总成，4-1-导向套，5-储油缸，6-中间缸，7-工作缸，8-活塞杆，9-活塞阀，9-1-阻尼单向阀阀片，9-2-阻尼单向阀阀片，10-内螺纹活塞固定块，11-铆芯，12-底阀总成，12-1-阻尼单向阀阀片，12-2-阻尼单向阀阀片，13-底阀周向定位板，14-磁流变阀阀芯，15-连接件A，16-磁流变阀芯控制片，17-隔磁圈，18-电磁线圈，19-连接件B，20-连接件C,a-工作缸上腔，b-工作缸下腔，c-高压腔，d-低压腔，e-储油腔，f-流通孔，g-磁流变液腔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明之一种磁流变阀控阻尼可控减振器的技术特征做进一步说明：
图1为本发明的一种实施例的整体结构示意图，其结构简单，可通过改变平面节流阀阀口尺寸进一步调整阻尼力调节范围及调节特性，结合电控系统，提高控制精度保证其工作稳定性。
如图1所示，该减振器主要包括导向器总成4，储油缸5，中间缸6，工作缸7，活塞杆8，由活塞9和内螺纹活塞固定块10构成的活塞阀总成，底阀总成12和由磁流变阀阀芯14、连接件A15、磁流变阀芯控制片16、隔磁圈17、电磁线圈18、连接件B19构成的磁流变阀；
所述工作缸7安装在储油缸5内腔，工作缸7底端与底阀总成12相配合，上端与导向器总成4相配合，从而形成封闭结构；工作缸内腔安装活塞阀总成(由活塞9和内螺纹活塞固定块10构成)及与其螺纹连接的活塞杆8，活塞阀总成的外边缘与工作缸7内壁间形成动密封而将工作缸内腔分割为工作缸上腔a和工作缸下腔b；所述活塞杆8与导向器总成4形成动配合并穿出与储油缸5铆接的端盖1外供连接；
所述储油缸5底端与连接件B19固定连接、与连接件15A静密封，储油缸5内壁与中间缸6外周之间的空隙及底阀总成12与连接件A15之间的空腔构成低压腔d；
所述中间缸6位于储油缸5与工作缸7之间的空腔，中间缸6底端与底阀总成12相配合形成静密封，中间缸6的内壁与工作缸7外周之间的空隙和位于底阀总成的横向孔道及底阀总成12上的铆芯11与磁流变阀阀芯14之间的空腔构成高压腔c，工作缸上腔a开有与高压腔c相通的流通孔f；
所述导向器总成4分别与工作缸7、中间缸6和储油缸5上端内边缘相配合形成静密封，其上端安装油封2，导向器总成4与油封2之间的空腔构成储油腔e与低压腔d相通，活塞杆8与导向器总成4动配合处渗透的油液可流入储油腔e；
所述磁流变阀阀芯14与连接件A15、连接件B19的内腔形成动配合构成磁流变阀，其底端低于磁流变液腔g并与连接件B19之间留有适宜距离与大气相通，在磁流变液腔g上下端与阀芯14动配合处安装密封圈，在磁流变阀阀芯14底端安装弹簧保证其上端以一定压力顶住铆芯11底端构成平面节流阀；
所述连接件A15、连接件B19内布置有电磁线圈18和隔磁圈17，可利用连接件A15、储油缸5和连接件B19来形成闭合磁路并通过隔磁圈17控制磁场以最大范围穿过磁流变阀腔内的磁流变液，连接件B19和储油缸5固定连接，连接件A15、连接件B19内腔充满磁流变液，可根据路面行驶工况和车辆的状态调节电流大小改变磁场强度进而控制磁流变液粘度和屈服强度，进一步控制平面节流阀开度从而获得减振器最佳阻尼特性；
所述底阀总成12上设有阻尼单向阀Ⅰ，活塞阀总成9和10上设有阻尼单向阀Ⅱ，当阻尼单向阀Ⅰ打开时低压腔d与工作缸下腔b相通，当阻尼单向阀Ⅱ打开时，工作缸下腔b与工作缸上腔a相通，底阀总成12通过底阀周向定位板13固定；
所述阻尼单向阀Ⅰ、Ⅱ是由一个或多个重叠的环状阀片或蝶形弹簧阀片9-1、9-2(12-1、12-2)构成，其阀片压紧件外缘为倒角或圆弧状；
所述高压腔c、低压腔d、工作缸上腔a及下腔b内充满减振器油互相流通。
图2是本发明实施例一的减振器油液流向和磁场线分布示意图。其中磁流变阀阀芯以一定压力顶住底阀总成底端构成平面节流阀。
图3为本发明的减振器底阀总成俯视图，在底阀总成12上开有三个横向孔道与铆芯11上的孔道相通构成高压腔c的一部分，在两孔道接触处的底阀总成上绕孔道周向切凹槽，以防止装配时堵塞孔道，在底阀总成12上开有六个阻尼单向阀孔并与三个横向孔道错开，在底阀总成底部周向切六个凹槽与低压腔d相通。
图4是本发明的实施例二的减振器油液流向、磁场分布示意图，其中磁流变活塞以一定压力顶住底阀总成底端构成平面节流阀；
图5是本发明的实施例三的减振器油液流向、磁场分布示意图，其中卸荷阀片靠阀芯的下端铆合，与球阀并联，大流量片阀作为卸荷，小流量的球阀控制阻尼，当工作压力较低时高压油液通过球阀流入低压腔，当工作压力过高时高压油液同时顶开片阀流入低压腔卸荷；
图6是本发明的实施例四的减振器油液流向、磁场分布示意图，其中磁流变阀阀芯14由两部分构成并以一定压力顶住铆芯底端构成平面节流阀，以保证装配时同轴度和配合精度要求；
工作过程：
当减振器拉伸运动时，活塞杆8带动组件9和10构成的活塞阀总成相对于工作缸7向上运动，油液由低压腔d通过底阀总成12上的阻尼单向阀Ⅰ流入工作缸下腔b；同时工作缸上腔a的油液被挤压通过工作缸7上的流通孔f流入高压腔c，高压油压迫使磁流变阀阀芯14打开平面节流阀流入低压腔d，低压腔d多出的油液流入储油腔e，平面节流阀开度由高压油和磁流变液两者的压力差决定。
当减振器压缩运动时，活塞杆8带动组件9和10构成的活塞阀总成相对于工作缸7向下运动，底阀总成12上的阻尼单向阀Ⅰ关闭，活塞阀总成9、10上的阻尼单向阀Ⅱ打开，工作缸下腔b内的油液被挤压通过活塞总成9、10上的阻尼单向阀Ⅱ流入工作缸上腔a，补充其容积的增加，油液由高压腔c通过磁流变阀芯14流入低压腔d，油液在低压腔d中与储油缸5内壁有较大接触面积，有利于油液散热。
工作原理：
综上所述，在减振器工作过程中，电磁阀中磁流变阀阀芯14的压力形成了阻碍平面节流阀张开的阻力，从流通孔f流入高压腔c的油液必须达到一定的压力才可以顶开平面节流阀才能流入低压腔；磁流变液是一种在磁场作用下其流变特性会发生改变的智能材料，这种特性主要表现为磁流变液的屈服应力会随着磁场的增强而单调增加；利用这一特性通过调节电流大小改变磁场强度和磁流变液屈服强度，从而改变磁流变阀芯控制片的运动状态和位置，形成对磁流变阀芯控制片的位置约束，进而改变平面节流阀开度、达到控制减振器的阻尼力的目的。
值得指出的是，这里给出的方式只是作为本发明的一个具体实施方式，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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作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。
Claims (7)
1.一种磁流变阀控阻尼可控减振器，其特征在于：该减振器主要包括导向器总成，储油缸，中间缸，工作缸，活塞杆，由活塞和内螺纹活塞固定块构成的活塞阀总成，底阀总成和由磁流变阀阀芯、连接件A、磁流变阀芯控制片、隔磁圈、电磁线圈、连接件B构成的磁流变阀总成；
所述工作缸安装在储油缸内腔，工作缸底端与底阀总成相配合，上端与导向器总成相配合，从而形成封闭结构；工作缸内腔安装活塞阀总成及与其螺纹连接的活塞杆，活塞阀总成的外边缘与工作缸内壁间形成动密封，将工作缸内腔分割为工作缸上腔a和下腔b；所述活塞杆与导向器总成形成动配合并穿出与储油缸铆接的端盖外供连接；所述导向器总成分别与工作缸、中间缸和储油缸上端内边缘相配合形成静密封，其上端安装油封，导向器总成与油封之间的空腔构成储油腔e与低压腔d相通，活塞杆与导向器总成动配合处渗透的油液可流入储油腔e；
所述储油缸底端与连接件B固定连接、与连接件A静密封，储油缸内壁与中间缸外周之间的空隙及底阀总成与连接件A之间的空腔构成低压腔d；
所述中间缸是位于储油缸与工作缸之间的空腔，中间缸底端与底阀总成相配合形成静密封，中间缸的内壁与工作缸外周之间的空隙和位于底阀总成的横向孔道及底阀总成上的铆芯与磁流变阀阀芯之间的空腔构成高压腔c，工作缸上腔a开有与高压腔c相通的流通孔f。
2.根据权利要求1所述的磁流变阀控阻尼可控减振器，其特征在于：所述高压腔c、低压腔d、工作缸上腔a及下腔b内充满减振器油液，彼此互相流通。
3.根据权利要求1所述的磁流变阀控阻尼可控减振器，其特征在于：所述底阀总成上设有阻尼单向阀Ⅰ，活塞阀总成上设有阻尼单向阀Ⅱ，当底阀总成上的阻尼单向阀Ⅰ打开时低压腔d与工作缸下腔b相通，当活塞阀总成上的阻尼单向阀Ⅱ打开时，工作缸下腔b与工作缸上腔a相通，底阀总成通过底阀周向定位板固定。
4.根据权利要求3所述的磁流变阀控阻尼可控减振器，其特征在于：所述阻尼单向阀Ⅰ、Ⅱ是由一个或多个重叠的环状阀片或蝶形弹簧阀片构成，其阀片压紧件外缘为倒角或圆弧状。
5.根据权利要求1所述的磁流变阀控阻尼可控减振器，其特征在于：所述底阀总成上开有三个横向孔道与铆芯上的横向孔道相通构成高压腔c的一部分，在两孔道接触处的底阀总成上绕孔道周向切凹槽，以防止装配时堵塞孔道，在底阀总成上开有六个阻尼单向阀孔并与三个横向孔道错开，在底阀总成底部周向切六个凹槽与低压腔d相通。
6.根据权利要求1所述的磁流变阀控阻尼可控减振器，其特征在于：所述磁流变阀阀芯与连接件A、连接件B的内腔形成动配合构成磁流变阀，其底端低于磁流变液腔g并与连接件B之间留有适宜距离并与大气相通，在磁流变液腔g上端和下端与阀芯动配合处安装密封圈，在磁流变阀阀芯底端安装弹簧使其上端以一定压力顶住铆芯底端构成平面节流阀。
7.根据权利要求6所述的磁流变阀控阻尼可控减振器，其特征在于：所述连接件A、连接件B内布置有电磁线圈和隔磁圈，可利用连接件A、储油缸和连接件B来形成闭合磁路并通过隔磁圈控制磁场以最大范围穿过磁流变液，连接件和储油缸固定连接，连接件A、连接件B内腔中充满磁流变液，可根据车辆的状态调节电流大小改变磁场强度进而控制磁流变液粘度和屈服强度，进一步控制平面节流阀开度从而获得减振器最佳阻尼特性。
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