CN110388403A - 双通道变惯容变阻尼减振器 - Google Patents

双通道变惯容变阻尼减振器 Download PDF

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宋现宇
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Abstract

本发明公开了一种双通道变惯容变阻尼减振器，包括阀体外缸筒、阀体内缸筒组件、阀体内铁芯、阀体上端盖以及阀体下端盖；阀体外缸筒与阀体上端盖和阀体下端盖之间形成安装腔体；阀体内缸筒组件与阀体内铁芯之间以及阀体内缸筒组件与阀体外缸筒之间分别形成有第一磁流变液通道和第二磁流变液通道，第一磁流变液通道为螺旋形通道；阀体内铁芯和阀体外缸筒分别设置有内励磁线圈和外励磁线圈；还包括磁流变液以及驱动磁流变液流动的液压缸组件。本技术方案通过控制施加到内励磁线圈和外励磁线圈中电流的大小，控制第一及第二磁流变液通道压强的变化，实现阻尼的变化并可调节内螺旋通道中磁流变液的流动状态来实现减振器惯容特性的变化。

Description

双通道变惯容变阻尼减振器
技术领域
本发明涉及减振器领域，具体涉及一种双通道变惯容变阻尼减振器。
背景技术
近年来，惯容器作为一种减振装置已在车辆悬架、重型车座椅、火车及建筑物减/隔振中都得到了研究与应用。惯容器惯容系数的调节可以通过调节质量大小、质心位置或转动惯量等实现。传统研究中主要是被动式惯容器，而且，理想情况下惯容器主要是储能装置，在能量耗散方面需要阻尼装置的配合。为了改善惯容器件及其系统对不同使用工况的适应性，有必要提出新型的变惯容变阻尼减振器。有专利(公告号：CN 103644248 A)利用磁流变技术提出基于多个细长管的可控惯容与阻尼装置，通过调节细长管的开关阀控制细长管内磁流变液的流动与否，利用磁流变液在无磁场状态下具有较低的粘度以及在细长管中的流动时具有惯性效应来调节惯容系数，通过调节阻尼孔处的磁场大小改变阻尼的大小，但其结构复杂，仍有待于深入研究。而且，尽管磁流变减振器可以输出可控阻尼力，但单通道磁流变液阀在一些安装空间受限的应用环境中，由于磁流变液工作模式和磁流变液剪切屈服应力的限制，较难满足一些要求，如同时实现某些振动冲击环境中的零场低阻尼和高速大阻尼需求，所以十分有必要研究新型的变惯容变阻尼减振器。
发明内容
有鉴于此，基于液体在螺旋通道中的惯性效应，以及磁流变液在环形通道中可控阻尼特性，本发明提供一种双通道变惯容变阻尼减振器。通过液压缸活塞推动磁流变液在磁流变液阀体通道内往复运动，控制输入到内励磁线圈和外励磁线圈的电流，实现阀体上、下端盖处磁流变液压降的变化进而实现阻尼的变化，同时通过调节两个通道压降，可以调节内螺旋通道中磁流变液的螺旋流动状态，进而实现减振器惯容特性的变化。
一种双通道变惯容变阻尼减振器，包括阀体外缸筒、与阀体外缸筒同轴设置的阀体内缸筒组件、阀体内铁芯、阀体上端盖以及阀体下端盖；所述阀体外缸筒与阀体上端盖和阀体下端盖之间形成安装腔体，所述阀体内缸筒组件设置于阀体内铁芯与阀体外缸筒之间；阀体内缸筒组件与阀体内铁芯之间以及阀体内缸筒组件与阀体外缸筒之间分别形成有供磁流变液流通的第一磁流变液通道和第二磁流变液通道，所述第一磁流变液通道为螺旋形通道；所述阀体内铁芯和阀体外缸筒分别设置有内励磁线圈和外励磁线圈；还包括在所述磁流变液通道内流动的磁流变液以及驱动磁流变液流动的液压缸组件。
进一步，所述阀体内铁芯外圆沿径向向内凹陷形成有安装内励磁线圈的内安装槽，所述阀体内铁芯外圆沿径向向内凹陷形成有螺旋型凹槽，所述螺旋型凹槽最大外径处与内缸筒组件最小内径处无间隙配合安装并形成螺旋形结构的第一磁流变液通道。
进一步，所述阀体内缸筒组件包括阀体内导磁筒、阀体外导磁筒以及设置于阀体内导磁筒和外导磁筒之间的隔磁筒，所述外导磁筒的外壁与外缸筒的内壁之间形成第二磁流变液通道。
进一步，所述阀体外缸筒的内壁上设置有用于安装外励磁线圈的外安装槽，所述外安装槽处设置有隔磁环。
进一步，所述阀体内缸筒组件底端设有沿内缸筒组件径向方向的通孔。
进一步，所述阀体上端盖与阀体外缸筒之间以及阀体下端盖与阀体外缸筒之间均设置有密封圈。
进一步，所述液压缸组件包括液压缸缸筒、与液压缸缸筒同轴设置的液压缸上端盖、液压缸下端盖、设置于液压缸缸筒内的液压缸活塞以及与液压缸活塞连接设置的活塞杆，所述液压缸两端均设置有导流孔，所述液压缸上端的导流孔与阀体上端盖之间通过上导管连接，所述液压缸下端的导流孔与阀体下端盖之间通过下导管连接，所述液压缸活塞将液压缸缸筒分为两个腔室且液压缸活塞与液压缸缸筒内壁之间无间隙。
进一步，所述阀体上端盖上设置有用于将导线与内励磁线圈电连接的第一导线孔，所述阀体外缸筒侧壁上设置有用于将导线与外励磁线圈电连接的第二导线孔。
进一步，所述阀体上端盖与阀体下端盖为非导磁材料制成，所述阀体外缸筒与阀体内铁芯为软磁材料制成。
本发明的有益效果是：本发明提供一种双通道变惯容变阻尼减振器，通过控制第一磁流变液通道17、第二磁流变液通道18的磁感应强度大小可以调节第一磁流变液通道17和第二磁流变液通道18中的磁流变液的剪切屈服强度，进而控制第一磁流变液通道17和第二磁流变液通道18中库伦压降的大小，从而使得不同通道中的磁流变液的流量及流速不同，使得磁流变液在阀体内共有三种流动情况，第一种为第一磁流变液通道17和第二磁流变液通道18中均有磁流变液流动，第二种为第一磁流变液通道17中有磁流变液流动，第二磁流变液通道18中无磁流变液流动，第三种为第一磁流变液通道17中无磁流变液流动，第二磁流变液通道18中有磁流变液流动。当第二磁流变液通道18库伦压降差大于第一磁流变液通道17库伦压降差且差值大于临界压差时，只有第一磁流变液通道17中有磁流变液流动，此处的临界压差指的是磁流变液只在第一磁流变液通道17流动时对应的粘滞压差；当第一磁流变液通道17库伦压降差大于第二磁流变液通道18库伦压降差且差值大于临界压差时，只有第二磁流变液通道18中有磁流变液流动，此处的临界压差指的是磁流变液只在第二磁流变液通道18流动时对应的粘滞压差；当第二磁流变液通道18库伦压降差大于第一磁流变液通道17库伦压降差且差值小于临界压差，以及，第一磁流变液通道17库伦压降差大于第二磁流变液通道18库伦压降差且差值小于临界压差时，第一磁流变液通道17和第二磁流变液通道18中同时存在磁流变液流动。三种状态的存在可以使得同一个速度下可以产生不同的零场粘滞阻尼和库伦阻尼，当磁流变液在双通道中都流动时，能满足低速和高速时的低阻尼需求，在单一通道中可以实现高速大阻尼需求，同时磁流变液在螺旋通道中流动时，可以实现惯容的变化，可以实现惯容效应从无到有，也可以实现惯容系数的无级调节。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明液压缸组件结构示意图；
图3为本发明装配结构示意图。
附图标记
阀体外缸筒1；密封圈2；进液孔3；第一导线孔4；阀体上端盖5；通孔6；第二导线孔7；隔磁环8；外励磁线圈9；阀体外导磁筒10；隔磁筒11；阀体内导磁筒12；出液孔13；阀体内铁芯14；内励磁线圈15；阀体下端盖16；第一磁流变液通道17；第二磁流变液通道18；活塞杆19；液压缸缸筒20；液压缸上端盖21；液压缸活塞22；液压缸下端盖23。
具体实施方式
图1为本发明的结构示意图，图2为本发明液压缸组件结构示意图，图3为本发明装配结构示意图，如图所示，一种双通道变惯容变阻尼减振器，包括阀体外缸筒1、与阀体外缸筒1同轴设置的内缸筒组件、阀体内铁芯14、上端盖5以及阀体下端盖16；所述阀体外缸筒1与上、下端盖之间形成安装腔体，所述内缸筒组件设置于阀体内铁芯14与阀体外缸筒1之间；所述内缸筒组件与阀体内铁芯14之间以及内缸筒组件与阀体外缸筒1之间分别形成有供磁流变液流通的第一磁流变液通道17和第二磁流变液通道18，所述第一磁流变液通道17为螺旋形通道；所述阀体内铁芯14和阀体外缸筒1分别设置有内励磁线圈15和外励磁线圈9；还包括在所述磁流变液通道内流动的磁流变液以及驱动磁流变液流动的液压缸组件。
通过控制第一磁流变液通道17、第二磁流变液通道18中的磁感应强度大小可以调节第一磁流变液通道17和第二磁流变液通道18中的磁流变液的剪切屈服强度，进而控制第一磁流变液通道17和第二磁流变液通道18中磁流变液的流量及流速，使得磁流变液共有三种流动情况：第一种为第一磁流变液通道17和第二磁流变液通道18中均有磁流变液流动；第二种为第一磁流变液通道17中有磁流变液流动第二磁流变液通道18中无磁流变液流动；第三种为第一磁流变液通道17中无磁流变液流动，第二磁流变液通道18中有磁流变液流动。
当第二磁流变液通道18(即第二磁流变液通道18)库伦压降差大于第一磁流变液通道17(即第一磁流变液通道17)库伦压降差且差值大于临界压差时，只有第一磁流变液通道17中有磁流变液流动；当第一磁流变液通道17库伦压降差大于第二磁流变液通道18库伦压降差且差值大于临界压差时，只有第二磁流变液通道18中有磁流变液流动；当第二磁流变液通道18库伦压降差大于第一磁流变液通道17库伦压降差且差值小于临界压差，以及第一磁流变液通道17库伦压降差大于第二磁流变液通道18库伦压降差且差值小于临界压差时，第一磁流变液通道17和第二磁流变液通道18中同时存在磁流变液流动。三种状态的存在可以使得同一个速度下可以产生不同的零场粘滞阻尼和库伦阻尼，当磁流变液在双通道中都流动时，能满足低速和高速时的低阻尼需求，在单一通道中可以实现高速大阻尼需求，同时磁流变液在螺旋通道中流动时，可以实现惯容的变化，可以实现惯容效应从无到有，也可以实现惯容系数的无级调节。
本实施例中，所述阀体内铁芯外圆沿径向向内凹陷形成有安装内励磁线圈15的内安装槽，所述阀体内铁芯外圆沿径向向内凹陷形成有螺旋型凹槽，所述螺旋型凹槽最大外径处与内缸筒组件最小内径处无间隙配合安装并形成螺旋形结构的第一磁流变液通道17；阀体内铁芯14的外圆柱面上设置有螺旋型的槽结构，同时其外圆柱面上还设置有沿径向向内凹陷的内励磁线圈15的内安装槽，优选的，内安装槽为两个且均匀分布在内铁芯外圆柱上，即内铁芯外圆柱上螺旋型凹槽和两个安装槽交替设置，内铁芯外圆柱表面整体呈螺旋结构，阀体内铁芯14与内缸筒组件之间形成螺旋型的第一磁流变液通道17。
本实施例中，所述内缸筒组件包括阀体内导磁筒12、阀体外导磁筒10以及设置于阀体内导磁筒12和阀体外导磁筒10之间的隔磁筒11，所述阀体外导磁筒10的外壁与阀体外缸筒1的内壁之间形成第二磁流变液通道18，阀体内导磁筒12和阀体外导磁筒10均由软磁材料如电磁纯铁等制成，隔磁筒11由304不锈钢或者聚四氟乙烯等非导磁材料制成，阀体内导磁筒12、阀体外导磁筒10以及隔磁筒11三者固定连接为一个整体与阀体外缸筒1和阀体内铁芯14之间形成两个磁流变液通道，通过隔磁筒的设置有效提高磁场利用率。
本实施例中，所述阀体外缸筒1的内壁上设置有用于安装外励磁线圈9的外安装槽，所述外安装槽内设置有隔磁环8，阀体外缸筒1的内壁上设置有环形安装槽，方便于外励磁线圈9的安装，隔磁环8的设计不仅起到对励磁线圈9的限位，确保磁流变液不会流入到环形安装槽内，同时也让第二磁流变液通道18整体结构呈光滑的筒状结构，即磁流变液在第一磁流变液通道17流动时为直线式流动。
本实施例中，所述阀体内缸筒组件底端设有沿内缸筒组件径向方向的通孔6，通孔6的设置确保两个磁流变液通道内的磁流变液可以在内缸筒组件底端连通，内缸筒组件与阀体下端盖16进行固定连接设置，同时阀体内铁芯14与阀体上端盖5也进行固定连接设置，整体结构稳定，提升使用寿命。
本实施例中，所述端盖与阀体外缸筒1之间设置有密封圈2，密封圈2设置于端盖与阀体外缸筒1的安装处，确保内部结构的密封性，当然也可以采用油封或者其他密封机构，此处不在赘述。
本实施例中，所述液压缸组件包括液压缸缸筒20、与液压缸缸筒20同轴设置的液压缸上端盖21、液压缸下端盖23、设置于液压缸缸筒内的液压缸活塞22以及与液压缸活塞22连接设置的活塞杆19，所述液压缸两端均设置有导流孔，所述液压缸上端的导流孔与阀体上端盖5之间通过上导管连接，所述液压缸下端的导流孔与阀体下端盖16之间通过下导管连接，所述液压缸活塞22将液压缸缸筒分为两个腔室且液压缸活塞22与液压缸缸筒内壁之间无间隙。活塞杆19与外部驱动机构连接，活塞杆19上行时，液压缸活塞22同时上行，磁流变液通过上导管流入进液孔3并流进磁流变通道内部，可以从第二磁流变液通道18流动并流经通孔6最终从出液孔13流出返回到液压缸缸筒20，也可以从第一磁流变液通道17直接经过出液孔13流出返回到液压缸缸筒20内部，可以理解的是进液孔3和出液孔13是相对而言，当活塞向下运动时，进液孔3变为出液孔，出液孔13变为进液孔。
本实施例中，所述上端盖5上设置有用于将导线与内励磁线圈15电连接的第一导线孔4，所述外缸筒侧壁上设置有用于将导线与外励磁线圈9电连接的第二导线孔7，导线与外部电源连接(此处为现有技术，不做过多赘述)。
本实施例中，所述阀体上端盖5与阀体下端盖16为非导磁材料制成，所述阀体外缸筒1与阀体内铁芯14为软磁材料制成。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种双通道变惯容变阻尼减振器，其特征在于：包括阀体外缸筒、与阀体外缸筒同轴设置的阀体内缸筒组件、阀体内铁芯、阀体上端盖以及阀体下端盖；所述阀体外缸筒与阀体上端盖和阀体下端盖之间形成安装腔体，所述阀体内缸筒组件设置于阀体内铁芯与阀体外缸筒之间；阀体内缸筒组件与阀体内铁芯之间以及阀体内缸筒组件与阀体外缸筒之间分别形成有供磁流变液流通的第一磁流变液通道和第二磁流变液通道，所述第一磁流变液通道为螺旋形通道；所述阀体内铁芯和阀体外缸筒分别设置有内励磁线圈和外励磁线圈；还包括在所述磁流变液通道内流动的磁流变液以及驱动磁流变液流动的液压缸组件。
2.根据权利要求1所述的双通道变惯容变阻尼减振器，其特征在于：所述阀体内铁芯外圆沿径向向内凹陷形成有安装内励磁线圈的内安装槽，所述阀体内铁芯外圆沿径向向内凹陷形成有螺旋型凹槽，所述螺旋型凹槽最大外径处与内缸筒组件最小内径处无间隙配合安装并形成螺旋形结构的第一磁流变液通道。
3.根据权利要求2所述的双通道变惯容变阻尼减振器，其特征在于：所述阀体内缸筒组件包括阀体内导磁筒、阀体外导磁筒以及设置于阀体内导磁筒和外导磁筒之间的隔磁筒，所述外导磁筒的外壁与外缸筒的内壁之间形成第二磁流变液通道。
4.根据权利要求1所述的双通道变惯容变阻尼减振器，其特征在于：所述阀体外缸筒的内壁上设置有用于安装外励磁线圈的外安装槽，所述外安装槽处设置有隔磁环。
5.根据权利要求1所述的双通道变惯容变阻尼减振器，其特征在于：所述阀体内缸筒组件底端设有沿内缸筒组件径向方向的通孔。
6.根据权利要求5所述的双通道变惯容变阻尼减振器，其特征在于：所述阀体上端盖与阀体外缸筒之间以及阀体下端盖与阀体外缸筒之间均设置有密封圈。
7.根据权利要求1所述的双通道变惯容变阻尼减振器，其特征在于：所述液压缸组件包括液压缸缸筒、与液压缸缸筒同轴设置的液压缸上端盖、液压缸下端盖、设置于液压缸缸筒内的液压缸活塞以及与液压缸活塞连接设置的活塞杆，所述液压缸两端均设置有导流孔，所述液压缸上端的导流孔与阀体上端盖之间通过上导管连接，所述液压缸下端的导流孔与阀体下端盖之间通过下导管连接，所述液压缸活塞将液压缸缸筒分为两个腔室且液压缸活塞与液压缸缸筒内壁之间无间隙。
8.根据权利要求1所述的双通道变惯容变阻尼减振器，其特征在于：所述阀体上端盖上设置有用于将导线与内励磁线圈电连接的第一导线孔，所述阀体外缸筒侧壁上设置有用于将导线与外励磁线圈电连接的第二导线孔。
9.根据权利要求1所述的双通道变惯容变阻尼减振器，其特征在于：所述阀体上端盖与阀体下端盖为非导磁材料制成，所述阀体外缸筒与阀体内铁芯为软磁材料制成。
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