CN109751358B - 磁流变减振装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁流变减振装置，包括旋转式磁流变阻尼器、与所述旋转式磁流变阻尼器连接的缓冲装置，缓冲装置包括用于将振动能量转换成液压能的液压缸、与液压缸连接的液压马达和与液压马达连接且用于调节旋转式磁流变阻尼器的阻尼力的二级回复装置。本发明的磁流变减振装置，通过设置液压马达和二级回复装置与旋转式磁流变阻尼器相配合，可以使得对振动的衰减和机构的回复更平缓，提高减振效果。

Description

磁流变减振装置

技术领域

本发明属于减震器技术领域，具体地说，本发明涉及一种磁流变减振装置。

背景技术

汽车目前已经是我国大部分人出行必不可少的代步工具，根据2018年的最新统计，中国，目前汽车保有量差不多在1.97亿辆。汽车在使用时，都会发生振动，不仅仅是在行驶过程中遇到不平的路面，还有货物和人的搭载过程中，甚至行驶在平整的马路上，汽车有时也会因为各种原因产生振动。此外，不仅仅是汽车，许多的机械构件和设备都会产生非有益型振动。

所以，对于这种非有益型的振动进行减弱或消除是非常重要的。汽车在接受到这种振动时，会使车内人的舒适感降低，会导致汽车内部构件的磨损，甚至会使汽车发生颠覆。对于其他的机械构件，这种振动可能会导致其运动失效或是精度降低。为了尽可能的使非有益型振动不影响机构正常运作，需要研究一种能够将振动有效减缓的装置。

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，本发明提供一种磁流变减振装置，目的是提高减振效果。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：磁流变减振装置，包括旋转式磁流变阻尼器、与所述旋转式磁流变阻尼器连接的缓冲装置，缓冲装置包括用于将振动能量转换成液压能的液压缸、与液压缸连接的液压马达和与液压马达连接且用于调节旋转式磁流变阻尼器的阻尼力的二级回复装置。

所述旋转式磁流变阻尼器包括缸筒、可旋转设置的转子总成、设置于缸筒内部的线圈和可移动设置且与线圈相配合的铁芯，铁芯与所述二级回复装置连接，转子总成与所述液压马达连接。

所述液压马达包括壳体、可旋转的设置于壳体中的第一齿轮和第二齿轮以及与第一齿轮连接的主轴，主轴通过联轴器与所述转子总成连接。

所述二级回复装置包括与所述液压马达连接的二级回复管、可移动的设置于二级回复管中且与所述铁芯连接的回复活塞以及用于对回复活塞施加弹性作用力的第一弹簧和第二弹簧。

所述二级回复管具有相连通的第一大径腔和第一小径腔，第一大径腔的直径大于第一小径腔的直径，所述回复活塞为可移动的设置于第一小径腔中，所述第一弹簧和第二弹簧设置于第一小径腔中，第一弹簧和第二弹簧套设于回复活塞上且第一弹簧的直径大于第二弹簧的直径。

所述的磁流变减振装置还包括用于对所述旋转式磁流变阻尼器进行降温的降温装置。

所述降温装置包括与所述旋转式磁流变阻尼器相对布置的散热风扇和用于驱动散热风扇进行旋转的驱动电机。

本发明的磁流变减振装置，通过设置液压马达和二级回复装置与旋转式磁流变阻尼器相配合，可以使得对振动的衰减和机构的回复更平缓，提高减振效果。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是本发明磁流变减振装置的结构示意图；

图2是液压马达内部示意图；

图3是二级回复装置剖视图；

图4是旋转式磁流变阻尼器的剖视图；

图5是自动控制降温系统控制箱剖视图；

图6是降温装置的电路控制图；

图中标记为：1、第一活塞；2、缸体；3、液压马达；301、第一齿轮；302、轴承；303、主轴；304、壳体；305、第二齿轮；4、二级回复装置；401、二级回复管；402、回复活塞；403、第一弹簧；404、第二弹簧；5、止动块；6、架杆；7、散热风扇；8、联轴器；9、磁流变阻尼器下端盖；10、旋转式磁流变阻尼器；1001、转轴；1002、O型密封圈；1003、轴承；1004、线圈；1005、第二活塞；1006、磁流变液；1007、缸筒；11、磁流变阻尼器上端盖；12、铁芯；13、连通管；14、温控机构；1401、挡液板；1402、进液箱；15、活动触点盒；16、复位弹簧；17、固定触点盒；18、走线盒；19、电机支架；20、驱动电机。

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至图5所示，本发明提供了一种磁流变减振装置，包括旋转式磁流变阻尼器10、与旋转式磁流变阻尼器10连接的缓冲装置，缓冲装置包括用于将振动能量转换成液压能的液压缸、与液压缸连接的液压马达3和与液压马达3连接且用于调节旋转式磁流变阻尼器10的阻尼力的二级回复装置4。

具体地说，如图1和图4所示，旋转式磁流变阻尼器10包括缸筒1007、可旋转设置的转子总成、设置于缸筒1007内部的线圈和可移动设置且与线圈相配合的铁芯12，铁芯12与二级回复装置4连接，转子总成与液压马达3连接。转子总成包括转轴1001和设置于转轴1001上的第二活塞1005，第二活塞1005位于缸筒1007的内腔体中，缸筒1007的内腔体中具有磁流变液，转轴1001的一端插入缸筒1007中且与第二活塞1005固定连接，转轴1001的另一端伸出至缸筒1007的外部且转轴1001的该端与液压马达3连接。

如图1和图2所示，液压马达3包括壳体304、可旋转的设置于壳体304中的第一齿轮301和第二齿轮305以及与第一齿轮301连接的主轴303，主轴303通过联轴器8与转子总成连接。第一齿轮301和第二齿轮305为可旋转的设置于壳体304的内部，第一齿轮301和第二齿轮305相啮合，主轴303是在第一齿轮301的中心处与第一齿轮301固定连接，主轴303的端部伸出至壳体304的外部且主轴303的端部与转轴1001通过联轴器8与转轴1001连接。

如图1所示，液压缸用于接收外界振动产生的振动能量且将振动能量转换成液压能，液压缸包括缸体2和可移动的设置于缸体2中的第一活塞1，缸体2为内部中空的结构，缸体2内部具有液体，缸体2与液压马达3的壳体304连接，缸体2的内腔体与壳体304的内腔体连通。第一活塞1为沿轴向可移动的设置于缸体2中，第一活塞1用于接收外界的振动能量，第一活塞1沿轴向进行移动时，可以将缸体2中的液体推入液压马达3的壳体304中。缸体2在第一活塞1的作用下将振动能转化为液压能，缸体2的前管可以设置成竖直或水平状态，以适应不同工件来自不同方向上的振动，第一活塞1所在的管道与放大管后管的大小不同，根据液压原理，将液压力进行第一次的冲击减弱，同时，通过流通管将液压输送给液压马达3。另外，液压马达3通过主轴303将机械能传递给旋转式磁流变阻尼器10，并经过架杆6来对旋转式磁流变阻尼器10的铁芯12的位置进行控制。其控制方法为：在液压能进入液压马达3的壳体304中后，液体在液压力的作用下进入二级回复装置4，使得架杆6进行上升，旋转式磁流变阻尼器10的铁芯12与架杆6同步运动，达到控制磁场的作用，而控制磁场就是控制磁流变减振器中的磁流变液的阻尼程度，不仅可以进行减振还可以达到控制系统液体流速的作用。

如图1所示，第一活塞1通过缸体2，将振动能转化为液压力。缸体2具有第二大径腔和第二小径腔，第二大径腔和第二小径腔为缸体2内部的圆形腔体，第二大径腔和第二小径腔为同轴设置且相连通，第二大径腔的直径大于第二小径腔的直径，第一活塞1设置于第二小径腔的内部，第一活塞1的直径小于第二大径腔的直径，第二大径腔与壳体304的内腔体连通。第二大径腔的直径比第二小径腔的直径要大一些，以实现初期冲击减弱，缸体2的端部与液压马达3的壳体304的进液口相连接，缸体2中的液体因液压力挤压入液压马达3后，推动第一齿轮301和第二齿轮305进行旋转，并同时将液体向液压马达3的壳体304的出液口进行挤压，壳体304的出液口和进液口为相对布置。第一齿轮301和第二齿轮305旋转的同时，主轴303同步进行转动，将机械能传递给旋转式磁流变阻尼器10，在主轴303转动时，轴承302支撑着轴的运转工作。

如图1和图3所示，二级回复装置4包括与液压马达3连接的二级回复管401、可移动的设置于二级回复管401中且与铁芯12连接的回复活塞402以及用于对回复活塞402施加弹性作用力的第一弹簧403和第二弹簧404。二级回复管401具有相连通的第一大径腔和第一小径腔，第一大径腔的直径大于第一小径腔的直径，回复活塞402为可移动的设置于第一小径腔中，第一弹簧403和第二弹簧404设置于第一小径腔中，第一弹簧403和第二弹簧404套设于回复活塞402上且第一弹簧403的直径大于第二弹簧404的直径。第一大径腔和第一小径腔为缸体2内部的圆形腔体，第一大径腔和第一小径腔为同轴设置且相连通，第一大径腔与壳体304的出液口连通，壳体304中流出的液体进入二级回复管401中，进而会推动二级回复管401中的回复活塞402沿轴向进行移动。第一小径腔的直径为第二小径腔的直径的三倍，第一小径腔的长度为第二小径腔的长度的一半。在二级回复管401中有回复活塞402，它主要是接受来自二级回复管401下的液压力，在液压力的作用下上升，此时第一弹簧403率先被压缩，给予回复活塞402一个反方向的压力作用，随后，随着回复活塞402上升到设定位置后，第二弹簧404开始被压缩，此时，第一弹簧403和第二弹簧404共同给予回复活塞402一个反方向的压力。二级回复管401为竖直设置，在二级回复管401上端设置了止动块5，防止构件脱出，止动块5在竖直方向上对回复活塞402起到限位作用，限定回复活塞402的行程。再加上二级回复装置4是竖直放置的，考虑到地心引力的作用，与双弹簧系统共同构成了该机构的回复装置，使得磁流变减振器在振动结束后可以回复到工作前的状态。第一弹簧403和第二弹簧404均为圆柱螺旋弹簧且为压缩弹簧，第一弹簧403的长度大于第二弹簧404的长度，第一弹簧403夹在回复活塞402的第一台阶面和止动块5之间，第二弹簧404夹在回复活塞402的第二台阶面和止动块5之间，第一台阶面位于第二台阶面的下方，第一弹簧403和第二弹簧404用于对回复活塞402施加使其向下进行移动的作用力。

如图1和图4所示，旋转式磁流变阻尼器10首先通过转轴1001来进行动力输入，为了避免磁流变液泄漏，所以在磁流变阻尼器下端盖9处设计了O型环1002，转轴1001带动第二活塞1005在线圈1004所产生的磁场中进行转动，架杆6与回复活塞402和铁芯12固定连接，铁芯12与回复活塞402可沿竖直方向同步进行移动，当回复活塞402向上移动时，回复活塞402通过架杆6带动铁芯12同步向上移动，铁芯12被从线圈100中抽离，旋转式磁流变阻尼器10的磁场由满磁状态开始减弱，与此同时，液压马达3对液压的阻力开始逐渐减少，以此来控制液体的流量和液体的冲击压力。

如图1所示，本发明的磁流变减振装置还包括温控机构和用于对旋转式磁流变阻尼器10进行降温的降温装置，降温装置包括与旋转式磁流变阻尼器10相对布置的散热风扇7和用于驱动散热风扇7进行旋转的驱动电机20。温控机构包括进液箱1402和可移动的设置于进液箱1402中的挡液板1401，进液箱1402为内部中空的结构，进液箱1402具有一个进液口，进液箱1402的进液口通过连通管13与旋转式磁流变阻尼器10的缸筒1007连接，连通管13使得进液箱1402的内腔体与缸筒1007的内腔体处于连通状态，缸筒1007中的磁流变液可经连通管13进入进液箱1402中，进入进液箱1402中的磁流变液可以推动挡液板1401进行移动。

当旋转式磁流变阻尼器10的温度上升时，根据热胀冷缩的原理，磁流变液的体积增大，通过连通管13，缸筒1007中的磁流变液流入进液箱1402中，挡液板1401朝向远离进液箱1402的进液口的方向进行移动，与此同时，与挡液板1401相连的活动触点盒15也开始向同方向移动相同的距离，待旋转式磁流变阻尼器10的温度达到一定程度后，挡液板1401和活动触点盒15移动到末端，此时，活动触点盒15的两个触点分别与固定触点盒17上的触点以及走线盒18上的触点相接触，从而连通了整个电路。电路连通后，被架在电极支架19上的驱动电机20开始运转，带动了其上的散热风扇7进行转动，对旋转式磁流变阻尼器10进行快速的风冷。待构件开始冷却后，温度降低，在热涨冷缩原理和复位弹簧16的共同作用下，挡液板1401进行复位，挡液板1401开始朝向接近进液箱1402的进液口的方向进行移动，将连通管13内的部分磁流变液输回缸筒1007内，由此完成了对设备的自动降温过程以及回复到运作前状态的过程。

如图1和图6所示，在挡液板1401受到一定的液压力时，推动活动触点盒15运动，从而连通电路，使得驱动电机20开始运作，由此完成了对驱动电机20的通断电控制。复位弹簧16夹在活动触点盒15与固定触点盒17之间，活动触点盒15与挡液板1401固定连接，复位弹簧16用于对活动触点盒15施加使其朝向远离固定触点盒17的方向进行移动的作用力。

因此，在本申请中，在旋转式磁流变阻尼器10运作时，会产生机械热，运用热胀冷缩的原理，将磁流变液通过连通管13与温控机构相连通，在压力的作用下，使得活动触点盒15运动，接通电路，使得降温装置运转，达到降温的作用。温度减低，在复位弹簧16和热胀冷缩原理的共同作用下，磁流变阻尼器回复原始状态，以待下次运作。在振动结束后，在二级回复装置4的作用下，整个机构也回复原始状态。至此，整个磁流变减振器完成减振、自动降温和回复的过程。

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 (3)

1.磁流变减振装置，包括旋转式磁流变阻尼器，其特征在于：还包括与所述旋转式磁流变阻尼器连接的缓冲装置，缓冲装置包括用于将振动能量转换成液压能的液压缸、与液压缸连接的液压马达和与液压马达连接且用于调节旋转式磁流变阻尼器的阻尼力的二级回复装置；

旋转式磁流变阻尼器包括缸筒、可旋转设置的转子总成、设置于缸筒内部的线圈和可移动设置且与线圈相配合的铁芯，铁芯与二级回复装置连接，转子总成与液压马达连接；转子总成包括转轴和设置于转轴上的第二活塞，第二活塞位于缸筒的内腔体中，缸筒的内腔体中具有磁流变液，转轴的一端插入缸筒中且与第二活塞固定连接，转轴的另一端伸出至缸筒的外部且转轴的该端与液压马达连接；

液压马达包括壳体、可旋转的设置于壳体中的第一齿轮和第二齿轮以及与第一齿轮连接的主轴，主轴通过联轴器与转子总成连接；第一齿轮和第二齿轮为可旋转的设置于壳体的内部，第一齿轮和第二齿轮相啮合，主轴是在第一齿轮的中心处与第一齿轮固定连接，主轴的端部伸出至壳体的外部且主轴的端部与转轴通过联轴器与转轴连接；

液压缸用于接收外界振动产生的振动能量且将振动能量转换成液压能，液压缸包括缸体和可移动的设置于缸体中的第一活塞，缸体为内部中空的结构，缸体内部具有液体，缸体与液压马达的壳体连接，缸体的内腔体与壳体的内腔体连通；第一活塞为沿轴向可移动的设置于缸体中，第一活塞用于接收外界的振动能量，第一活塞沿轴向进行移动时，将缸体中的液体推入液压马达的壳体中；

缸体具有第二大径腔和第二小径腔，第二大径腔和第二小径腔为缸体内部的圆形腔体，第二大径腔和第二小径腔为同轴设置且相连通，第二大径腔的直径大于第二小径腔的直径，第一活塞设置于第二小径腔的内部，第一活塞的直径小于第二大径腔的直径，第二大径腔与壳体的内腔体连通；第二大径腔的直径比第二小径腔的直径大，缸体的端部与液压马达的壳体的进液口相连接，缸体中的液体因液压力挤压入液压马达后，推动第一齿轮和第二齿轮进行旋转，同时将液体向液压马达的壳体的出液口进行挤压，壳体的出液口和进液口为相对布置；

二级回复装置包括与液压马达连接的二级回复管、可移动的设置于二级回复管中且与铁芯连接的回复活塞以及用于对回复活塞施加弹性作用力的第一弹簧和第二弹簧；二级回复管具有相连通的第一大径腔和第一小径腔，第一大径腔的直径大于第一小径腔的直径，回复活塞为可移动的设置于第一小径腔中，第一弹簧和第二弹簧设置于第一小径腔中，第一弹簧和第二弹簧套设于回复活塞上且第一弹簧的直径大于第二弹簧的直径；第一大径腔和第一小径腔为缸体内部的圆形腔体，第一大径腔和第一小径腔为同轴设置且相连通，第一大径腔与壳体的出液口连通，壳体中流出的液体进入二级回复管中，进而会推动二级回复管中的回复活塞沿轴向进行移动；第一小径腔的直径为第二小径腔的直径的三倍，第一小径腔的长度为第二小径腔的长度的一半；

二级回复管为竖直设置，在二级回复管上端设置止动块，止动块在竖直方向上对回复活塞起到限位作用，限定回复活塞的行程；

第一弹簧和第二弹簧均为圆柱螺旋弹簧且为压缩弹簧，第一弹簧的长度大于第二弹簧的长度，第一弹簧夹在回复活塞的第一台阶面和止动块之间，第二弹簧夹在回复活塞的第二台阶面和止动块之间，第一台阶面位于第二台阶面的下方，第一弹簧和第二弹簧用于对回复活塞施加使其向下进行移动的作用力。

2.根据权利要求1所述的磁流变减振装置，其特征在于：还包括用于对所述旋转式磁流变阻尼器进行降温的降温装置。

3.根据权利要求2所述的磁流变减振装置，其特征在于：所述降温装置包括与所述旋转式磁流变阻尼器相对布置的散热风扇和用于驱动散热风扇进行旋转的驱动电机。