CN107269758A - 一种阻尼可调的磁流变阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阻尼可调的磁流变阻尼器，包括缸筒、活塞杆、活塞总成和阻尼调节装置，所述阻尼调节装置包括多个设置于所述缸筒中且磁导率不同的透磁罩和用于可选择性的控制多个透磁罩中的一个透磁罩罩住所述活塞总成的沟槽凸轮组件。本发明的阻尼可调的磁流变阻尼器，在缸筒内设置可移动的多个透磁罩，通过调节磁导率不同的透磁罩罩住活塞总成的第一导磁盘和第三导磁盘，以改变磁场，场的改变使得通过阻尼通道的磁流变液的性质改变，从而使得阻尼器的阻尼力也得到改变，达到调节阻尼的目的。

Description

一种阻尼可调的磁流变阻尼器

技术领域

本发明属于阻尼器技术领域，具体地说，本发明涉及一种阻尼可调的磁流变阻尼器。

背景技术

悬架是车辆的车架与车桥(或车轮)之间的一切传力连接装置的总称，其作用是吸收由路面不平而产生的振动，保证货物完好和人员舒适，衰减来自于车轮的振动。在行驶过程中传递车轮与路面之间的驱动力和制动力，使车辆行驶中保持稳定的姿势，改善操纵稳定性；在转向时，悬架还要承受来自车身的侧向力，并在车辆起步和制动时能够抑制车身的俯仰振动。车辆悬架性能是影响车辆行驶平顺性、操纵稳定性和行驶速度的重要因素。因此，研究车辆振动，设计新的悬架，将振动控制到最低水平是提高车辆质量的重要举措。

目前汽车悬架普遍采用半主动悬架。半主动悬架不考虑改变悬架的刚度，而只考虑改变悬架的阻尼，因此它是由无动力源且只有可控的阻尼元件组成。由于半主动悬架结构简单，工作时几乎不消耗车辆动力，而且还能获得与主动悬架相近的性能。

磁流变阻尼器是一种以磁流变体这种新型的智能材料作为阻尼器的工作液，并在阻尼器的活塞轴上缠绕电磁线圈，线圈产生的磁场作用于磁流变液，通过控制电磁线圈电流的大小来改变磁流变体的粘度，达到阻尼力可调的装置。它具有结构简单、体积小、能耗低、响应速度快、阻尼力连续可调、易于与计算机控制相结合等优点。磁流变阻尼器是一种理想的半主动控制器件，在减振控制领域具有很大的应用价值。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种能够实现阻尼力可调的磁流变阻尼器。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种阻尼可调的磁流变阻尼器，包括缸筒、活塞杆、活塞总成和阻尼调节装置，所述阻尼调节装置包括多个设置于所述缸筒中且磁导率不同的透磁罩和用于可选择性的控制多个透磁罩中的一个透磁罩罩住所述活塞总成的沟槽凸轮组件。

所述活塞总成包括套设于活塞杆上的永磁体和设置于永磁体两侧的隔磁盘，永磁体位于两个隔磁盘之间。

所述透磁罩设置三个，三个透磁罩分别为第一透磁罩、可套住第一透磁罩的第二透磁罩和可套住第二透磁罩的第三透磁罩，所述沟槽凸轮组件包括与第一透磁罩连接且用于控制第一透磁罩沿所述活塞杆的轴向移动的第一沟槽凸轮机构、与第二透磁罩连接且用于控制第二透磁罩沿活塞杆的轴向移动的第二沟槽凸轮机构以及与第三透磁罩连接且用于控制第三透磁罩沿活塞杆的轴向移动的第三沟槽凸轮机构，第一透磁罩、第二透磁罩和第三透磁罩的内部具有容纳所述活塞总成的空腔体。

所述第一沟槽凸轮机构包括可旋转设置且具有第一沟槽的第一沟槽凸轮和与所述第一透磁罩连接的第一从动杆，第一从动杆的端部嵌入第一沟槽中。

所述第二沟槽凸轮机构包括可旋转设置且具有第二沟槽的第二沟槽凸轮和与所述第二透磁罩连接的第二从动杆，第二从动杆的端部嵌入第二沟槽中。

所述第三沟槽凸轮机构包括可旋转设置且具有第三沟槽的第三沟槽凸轮和与所述第三透磁罩连接的第三从动杆，第三从动杆的端部嵌入第三沟槽中。

所述第一沟槽凸轮、所述第二沟槽凸轮和所述第三沟槽凸轮为同轴固定连接，形成一体结构的盘形凸轮总成。

所述阻尼调节装置还包括设置于所述活塞杆上且用于提供使所述盘形凸轮总成旋转的驱动力的驱动机构。

所述驱动机构包括可旋转的设置于所述活塞杆上的动力输入构件、与动力输入构件连接的第一转盘、与所述盘形凸轮总成连接的第二转盘以及与第一转盘和第二转盘转动连接的连杆。

所述动力输入构件为设置于所述活塞杆外部的旋钮。

本发明的阻尼可调的磁流变阻尼器，在缸筒内设置可移动的多个透磁罩，通过调节磁导率不同的透磁罩罩住活塞总成的第一导磁盘和第三导磁盘，以改变磁场，场的改变使得通过阻尼通道的磁流变液的性质改变，从而使得阻尼器的阻尼力也得到改变，达到调节阻尼的目的。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是本发明阻尼可调的磁流变阻尼器的剖视图；

图2是活塞杆与阻尼调节装置的装配示意图；

图3是阻尼调节装置的结构示意图；

图4是盘形凸轮总成与从动杆的连接示意图；

图5是活塞总成的剖视图；

图中标记为：

1、上吊耳；2、旋钮；3、活塞杆；4、密封圈；5、导向器；6、缸筒；7、盘形凸轮总成；8、永磁体；9、第二隔磁盘；10、浮动活塞；11、下吊耳；12、补偿腔；13、磁流变液；14、活塞螺母；15、第一隔磁盘；16、第二转盘；17、连杆；18、缸盖；19、第一转盘；20、第一透磁罩；21、第二透磁罩；22、第三透磁罩；23、第一从动杆；24、第二从动杆；25、第三从动杆；26、第二导磁盘；27、第一导磁盘；28、第三导磁盘；29、第四导磁盘。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

如图1所示，本发明提供了一种阻尼可调的磁流变阻尼器，包括缸筒、活塞杆、活塞总成、浮动活塞和阻尼调节装置。缸筒为内部中空的圆柱形筒体，缸筒内部中空部分为储存有磁流变液的圆柱形的内腔体。活塞总成和浮动活塞设置于缸筒的内腔体中，活塞杆的一端插入缸筒内与活塞总成连接，活塞杆的另一端伸出于缸筒外，活塞杆的伸出至缸筒外的端部并设置一个上吊耳，缸筒的封闭端设置一个下吊耳。浮动活塞将缸筒的内腔分隔为两个密闭腔体，一个腔体内放置活塞总成和填充磁流变液，另一个腔体为填充氮气的补偿腔。

具体地说，如图1和图5所示，缸筒内的活塞总成设有一个，活塞总成包括套设于活塞杆上的永磁体、设置于永磁体两侧的隔磁盘以及设置于永磁铁与隔磁盘之间的导磁盘，永磁体位于两个隔磁盘之间且永磁体与隔磁盘和导磁盘为同轴设置。设置于永磁体端部两侧的两个隔磁盘分别为第一隔磁盘和第二隔磁盘，第一隔磁盘和第二隔磁盘的结构相同，均为圆盘状结构，第一隔磁盘和第二隔磁盘的外直径大于永磁体的外直径且三者同轴固定连接。通过在永磁体的各端分别设置一个隔磁盘，在两个隔磁盘的作用下，阻尼通道内的磁力线将垂直于阻尼通道内磁流变液运动的方向，从而使阻尼器能够产生较大的阻尼力。

如图1和图5所示，活塞总成还包括设置于第一隔磁盘与永磁体之间的第一导磁盘和第二导磁盘以及设置于第二隔磁盘与永磁体之间的第三导磁盘和第四导磁盘，第一导磁盘、第二导磁盘、第三导磁盘和第四导磁盘为套设于活塞杆上且由永磁体与两个隔磁盘夹紧固定。在活塞总成的轴向上，第一隔磁盘、第二导磁盘、第一导磁盘、永磁体、第三导磁盘、第四导磁盘和第二隔磁盘为依次设置。第一导磁盘、第二导磁盘、第三导磁盘和第四导磁盘均为圆盘状结构，第一导磁盘、第二导磁盘、第三导磁盘和第四导磁盘与永磁体为同轴设置。第一导磁盘和第三导磁盘的外直径大小相等且大于第一隔磁盘和第二隔磁盘的外直径，第二导磁盘和第四导磁盘的外直径大小相等且小于第一导磁盘和第三导磁盘的外直径，第二导磁盘和第四导磁盘的外直径与第一隔磁盘和第二隔磁盘的外直径大小相等。永磁体的外直径小于缸筒的内直径，第一导磁盘和第三导磁盘的外直径也小于缸筒的内直径，从而第一导磁盘和第三导磁盘的外壁面与缸筒的内壁面之间在径向上具有一定的间隙，该间隙形成让磁流变液通过的阻尼通道，阻尼通道使内腔体的上腔室和下腔室能够连通。由于形成的阻尼通道的开度较小，磁流变液在流经阻尼通道时，阻尼通道会产生阻尼效果。由于第二导磁盘和第四导磁盘的外直径比第一导磁盘和第三导磁盘的外直径小，当透磁罩罩住第一导磁盘和第三导磁盘时，磁力线被迫通过第二导磁盘和第四导磁盘以构成磁路回路。由于第二导磁盘和第四导磁盘的外直径小，其与缸筒之间的间隙大，起不到阻尼效果。这意味着，第二导磁盘和第四导磁盘与阻尼的产生无关。这样，既解决了磁路闭合问题，又避免了阻尼调节的失效。

如图1所示，活塞总成还包括用于夹紧第一隔磁盘、第二隔磁盘、第一导磁盘、第二导磁盘、第三导磁盘、第四导磁盘以及永磁体的活塞螺母，以保证活塞总成结构的完整和功能。活塞螺母与活塞杆为螺纹连接，相应在活塞杆的外表面上设置外螺纹，活塞螺母内部设置内螺纹。通过拧紧活塞螺母，使得第一隔磁盘、第二隔磁盘、四个导磁盘以及永磁体夹紧在活塞螺母与活塞杆上所设的限位台阶之间，第一隔磁盘与活塞杆上的台阶面相接触，而且活塞螺母是位于第二隔磁盘与浮动活塞之间。

如图1至图3所示，阻尼调节装置包括多个设置于缸筒中且磁导率不同的透磁罩和用于可选择性的控制多个透磁罩中的一个透磁罩罩住活塞总成的沟槽凸轮组件。透磁罩为两端开口、内部中空的圆环形结构，透磁罩与活塞总成为同轴设置且各个透磁罩的直径大小不同。通过沟槽凸轮组件控制多个透磁罩在缸筒内沿缸筒的轴向进行移动，并选择其中的一个透磁罩同时罩住活塞总成的第一导磁盘和第三导磁盘，使活塞总成的上的第一导磁盘、第三导磁盘和永磁体处于透磁罩的内部。

透磁罩的圆环形侧壁上磁力线穿过的避让孔，避让孔为在透磁罩的圆环形侧壁上贯穿设置的通孔，避让孔在透磁罩的圆环形侧壁上为沿周向均匀设置多个。在透磁罩罩住活塞总成上的第一导磁盘、第三导磁盘和永磁体后，透磁罩上的避让孔与永磁体的位置对齐且避让孔分布在永磁体的四周，避让孔与永磁体处于缸筒的径向线上。避让孔的另一个作用是避免了不工作的透磁罩罩住第三导磁盘(不工作的透磁罩是指未同时罩住第一导磁盘和第三导磁盘的透磁罩)，若透磁罩上不设置避让孔，不工作的一个透磁罩会罩住第三导磁盘，这样罩住第三导磁盘的透磁罩就有两个了，而第一导磁盘仅仅由工作的透磁盘罩住。这样一来，两端的磁阻不同，会出现磁路问题。各个透磁罩的磁导率不同，因此各个透磁罩的透磁能力不同。通过变换不同磁导率的透磁罩罩住第一导磁盘和第三导磁盘，可以改变阻尼通道的磁场，磁流变液会由于磁场的变化而发生阻尼效果的变化，即实现了阻尼力的调节。

在本实施例中，如图1至图4所示，透磁罩设置三个，三个透磁罩分别为第一透磁罩、可套住第一透磁罩的第二透磁罩和可套住第二透磁罩的第三透磁罩，第一透磁罩、第二透磁罩和第三透磁罩均为两端开口、内部中空的圆环形结构，第三透磁罩的外直径小于缸筒的内直径，第三透磁罩的内直径大于第二透磁罩的外直径，第二透磁罩的内直径大于第一透磁罩的外直径，第一透磁罩的内直径大于永磁体和两个隔磁盘以及活塞螺母的外直径，第一透磁罩、第二透磁罩和第三透磁罩的内部具有容纳活塞总成的空腔体。在沟槽凸轮组件的作用下，第一透磁罩、第二透磁罩和第三透磁罩可选择性的处于同时罩住第一导磁盘和第三导磁盘的位置处和处于活塞总成与浮动活塞之间的位置处，处于活塞总成与浮动活塞之间的位置处的透磁罩不能罩住活塞总成。第一透磁罩、第二透磁罩和第三透磁罩的圆环形侧壁上磁力线穿过的避让孔，避让孔为在透磁罩的圆环形侧壁上贯穿设置的通孔，避让孔在透磁罩的圆环形侧壁上为沿周向均匀设置多个。

第一透磁罩、第二透磁罩和第三透磁罩选用磁导率不同的材料制成，如第一透磁罩可采用铁粉芯或MPP(坡莫合金粉芯)等磁导率较低的材料制成，第二透磁罩可采用矽钢片等磁导率中等的材料制成，第三透磁罩可采用镍钢片或铁氧体等磁导率较高的材料制成，因此可使得阻尼器具有弱、中等、强这三种程度的阻尼力。

如图1至图4所示，沟槽凸轮组件包括与第一透磁罩连接且用于控制第一透磁罩沿活塞杆的轴向移动的第一沟槽凸轮机构、与第二透磁罩连接且用于控制第二透磁罩沿活塞杆的轴向移动的第二沟槽凸轮机构以及与第三透磁罩连接且用于控制第三透磁罩沿活塞杆的轴向移动的第三沟槽凸轮机构。第一沟槽凸轮机构包括可旋转设置且具有第一沟槽的第一沟槽凸轮和与第一透磁罩连接且做直线运动的第一从动杆，第一沟槽凸轮的轴线与活塞杆的轴线相垂直，第一从动杆的一端部嵌入第一沟槽中，第一从动杆的另一端部与第一透磁罩连接。第二沟槽凸轮机构包括可旋转设置且具有第二沟槽的第二沟槽凸轮和与第二透磁罩连接且做直线运动的第二从动杆，第二沟槽凸轮的轴线与活塞杆的轴线相垂直，第二从动杆的一端部嵌入第二沟槽中，第二从动杆的另一端部与第二透磁罩连接。第三沟槽凸轮机构包括可旋转设置且具有第三沟槽的第三沟槽凸轮和与第三透磁罩连接且做直线运动的第三从动杆，第三沟槽凸轮的轴线与活塞杆的轴线相垂直，第三从动杆的一端部嵌入第三沟槽中，第三从动杆的另一端部与第三透磁罩连接。

第一沟槽凸轮、第二沟槽凸轮和第三沟槽凸轮为同轴固定连接，第二沟槽凸轮位于第一沟槽凸轮与第二沟槽凸轮之间，三个沟槽凸轮形成一体结构的盘形凸轮总成，即沟槽凸轮组件是由盘形凸轮总成以及与盘形凸轮总成滑动连接的第一从动杆、第二从动杆和第三从动杆构成。第一沟槽凸轮旋转时，通过第一沟槽与第一从动杆的配合，可以控制第一透磁罩移动至同时罩住第一导磁盘和第三导磁盘的位置处或移动至处于活塞总成与浮动活塞之间的位置处。第二沟槽凸轮旋转时，通过第二沟槽与第二从动杆的配合，可以控制第二透磁罩移动至同时罩住第一导磁盘和第三导磁盘的位置处或移动至处于位于活塞总成与浮动活塞之间的位置处。第三沟槽凸轮旋转时，通过第三沟槽与第三从动杆的配合，可以控制第三透磁罩移动至同时罩住第一导磁盘和第三导磁盘的位置处或移动至处于活塞总成与浮动活塞之间的位置处。盘形凸轮总成内所设的第一沟槽、第二沟槽和第三沟槽为形状相同的沟槽，第一沟槽、第二沟槽和第三沟槽在垂直于盘形凸轮总成的轴线的平面内的投影为沿周向均匀分布。

在第一透磁罩处于同时罩住第一导磁盘和第三导磁盘的位置处时，第二透磁罩和第三透磁罩处于位于活塞总成与浮动活塞之间的位置处，第三透磁罩并套设在第二透磁罩上。在第二透磁罩处于同时罩住第一导磁盘和第三导磁盘的位置处时，第一透磁罩和第三透磁罩处于位于活塞总成与浮动活塞之间的位置处，第三透磁罩并套设在第一透磁罩上。在第三透磁罩处于同时罩住第一导磁盘和第三导磁盘的位置处时，第一透磁罩和第二透磁罩处于位于活塞总成与浮动活塞之间的位置处，第二透磁罩并套设在第一透磁罩上。

如图1至图3所示，阻尼调节装置还包括设置于活塞杆上且用于提供使盘形凸轮总成旋转的驱动力的驱动机构，该驱动机构包括可旋转的设置于活塞杆上的动力输入构件、与动力输入构件连接的第一转盘、与盘形凸轮总成连接的第二转盘以及与第一转盘和第二转盘转动连接的连杆。活塞杆为内部中空的结构，第一转盘、连杆和第二转盘均设置于活塞杆的内腔中，第一转盘和第二转盘为圆盘状结构，第一转盘和第二转盘的轴线与盘形凸轮总成的轴线相平行。动力输入构件为设置于活塞杆外部的旋钮，旋钮并位于缸筒外。旋钮的中心处设有第一转轴，第一转轴穿过活塞杆的伸出端侧壁上所设的通孔后与第一转盘固定连接，第一转轴与旋钮通过第一转轴实现同轴固定连接。第二转盘通过第二转轴实现与盘形凸轮总成的同轴固定连接，活塞杆的侧壁上设有让第二转轴穿过的通孔。连杆的一端与第一转盘转动连接，连杆的另一端与第二转盘转动连接，连杆与第一转盘的连接点位于第一转盘的中心外侧，连杆与第二转盘的连接点位于第二转盘的中心外侧，即均为偏心的。当旋动缸筒外部的旋钮时，第一转盘转动，通过连杆带动第二转盘转动，第二转盘带动盘形凸轮总成同步转动，实现透磁罩位置的调节，从而达到调节屏蔽磁场范围的目的。这种结构的驱动机构结构简单，易于实现，调节方便，通过转动旋钮即可实现阻尼的三级调节。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种阻尼可调的磁流变阻尼器，包括缸筒、活塞杆、活塞总成和阻尼调节装置，其特征在于：所述阻尼调节装置包括多个设置于所述缸筒中且磁导率不同的透磁罩和用于可选择性的控制多个透磁罩中的一个透磁罩罩住所述活塞总成的沟槽凸轮组件。

2.根据权利要求1所述的阻尼可调的磁流变阻尼器，其特征在于：所述活塞总成包括套设于活塞杆上的永磁体和设置于永磁体两侧的隔磁盘，永磁体位于两个隔磁盘之间。

3.根据权利要求1或2所述的阻尼可调的磁流变阻尼器，其特征在于：所述透磁罩设置三个，三个透磁罩分别为第一透磁罩、可套住第一透磁罩的第二透磁罩和可套住第二透磁罩的第三透磁罩，所述沟槽凸轮组件包括与第一透磁罩连接且用于控制第一透磁罩沿所述活塞杆的轴向移动的第一沟槽凸轮机构、与第二透磁罩连接且用于控制第二透磁罩沿活塞杆的轴向移动的第二沟槽凸轮机构以及与第三透磁罩连接且用于控制第三透磁罩沿活塞杆的轴向移动的第三沟槽凸轮机构，第一透磁罩、第二透磁罩和第三透磁罩的内部具有容纳所述活塞总成的空腔体。

4.根据权利要求3所述的阻尼可调的磁流变阻尼器，其特征在于：所述第一沟槽凸轮机构包括可旋转设置且具有第一沟槽的第一沟槽凸轮和与所述第一透磁罩连接的第一从动杆，第一从动杆的端部嵌入第一沟槽中。

5.根据权利要求4所述的阻尼可调的磁流变阻尼器，其特征在于：所述第二沟槽凸轮机构包括可旋转设置且具有第二沟槽的第二沟槽凸轮和与所述第二透磁罩连接的第二从动杆，第二从动杆的端部嵌入第二沟槽中。

6.根据权利要求5所述的阻尼可调的磁流变阻尼器，其特征在于：所述第三沟槽凸轮机构包括可旋转设置且具有第三沟槽的第三沟槽凸轮和与所述第三透磁罩连接的第三从动杆，第三从动杆的端部嵌入第三沟槽中。

7.根据权利要求6所述的阻尼可调的磁流变阻尼器，其特征在于：所述第一沟槽凸轮、所述第二沟槽凸轮和所述第三沟槽凸轮为同轴固定连接，形成一体结构的盘形凸轮总成。

8.根据权利要求7所述的阻尼可调的磁流变阻尼器，其特征在于：所述阻尼调节装置还包括设置于所述活塞杆上且用于提供使所述盘形凸轮总成旋转的驱动力的驱动机构。

9.根据权利要求8所述的阻尼可调的磁流变阻尼器，其特征在于：所述驱动机构包括可旋转的设置于所述活塞杆上的动力输入构件、与动力输入构件连接的第一转盘、与所述盘形凸轮总成连接的第二转盘以及与第一转盘和第二转盘转动连接的连杆。

10.根据权利要求9所述的阻尼可调的磁流变阻尼器，其特征在于：所述动力输入构件为设置于所述活塞杆外部的旋钮。