CN111271404A - 一种磁流变液减振器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及减振器技术领域，公开了一种磁流变液减振器，包括：工作缸，工作缸中充填有磁流变液，其外壁套装有线圈；动活塞，转动安装于工作缸内，动活塞为扇形，动活塞上设置有周向贯穿的阻尼孔；定活塞，固定安装于工作缸内，定活塞为与动活塞相同的扇形，动活塞和定活塞将工作缸内空间分为第一空间和第二空间；活塞杆，活塞杆纵向穿过工作缸且可以相对于工作缸移动，活塞杆夹装于动活塞和定活塞的内表面之间；活塞杆的表面设置有驱动结构，动活塞的内表面设置有能够被驱动结构驱动的从动结构。本发明提供的磁流变液减振器通过动活塞的转动产生阻尼，工作缸内容积保持不变，无需设置浮动活塞，不需充气，结构紧凑，便于加工和生产。

Description

一种磁流变液减振器

技术领域

本发明涉及减振器技术领域，尤其涉及一种磁流变液减振器。

背景技术

减振器是用于加速车架与车身振动的衰减，以改善汽车的行驶平顺性的部件。磁流变液减振器是目前研究较为普遍的一种减振器，现有技术下的磁流变液减振器多采用单筒式充气结构。图1为单筒充气式磁流变液减振器的剖视图，如图1所示，减振器包括工作缸3和安装在工作缸3中的工作活塞1，工作活塞1上下两侧的空间内均充填有磁流变液，工作活塞1上开设有贯穿的阻尼孔。当工作活塞1随活塞杆6上下往复运动时，磁流变液通过阻尼孔在工作活塞1上下两侧空间之间流通。磁流变液流经阻尼孔过程中，由于孔壁与油液间的摩擦及液体分子内摩擦便形成对工作活塞1的阻尼力，从而起到减振的作用。为补偿活塞杆6进出工作缸3所造成的磁流变液腔室体积的变化，在工作缸3还安装有浮动活塞2，浮动活塞2与工作缸3之间形成密闭气室，通过浮动活塞2的相对上下移动来补偿磁流变液腔室体积的变化。

磁流变液减振器的工作活塞2上缠绕有电磁线圈，电磁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，来改变磁流变液的屈服应力,实现阻尼可调的目的。磁流变液减振器的结构简单、响应迅速、阻尼力可以连续调节且便于控制，因而具有很好的理论研究价值和工程应用前景。

但是，单筒充气式磁流变液减振器存在以下缺陷：由于密闭气室的存在，导致其结构复杂和工作可靠性降低；浮动活塞2和工作缸3之间的密封性难以保证，导致减振器工作过程中气体会跑到磁流变液里，影响减振器工作性能；电磁线圈在工作缸3内部设置，线圈的工作区间小，导致减振器的可调阻尼小、发热严重且散热性能不佳，从而影响磁流变液的减振性能。

发明内容

基于以上所述，本发明的目的在于提供一种磁流变液减振器，以解决现有技术下的减振器存在的结构复杂、可靠性低和可调阻尼小的技术问题。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种磁流变液减振器，其包括：

工作缸，所述工作缸中充填有磁流变液，所述工作缸的外壁套装有线圈，所述线圈能够通电并产生磁场以改变所述磁流变液的粘性；

动活塞，所述动活塞转动安装于所述工作缸内且与所述工作缸内壁之间留有间隙，所述动活塞为扇形，且所述动活塞上设置有周向贯穿的阻尼孔；

定活塞，所述定活塞固定安装于所述工作缸内，所述定活塞为与所述动活塞相同的扇形，所述动活塞和所述定活塞将所述工作缸内空间分为第一空间和第二空间；

活塞杆，所述活塞杆纵向穿过所述工作缸且可以相对于所述工作缸移动，所述活塞杆夹装于所述动活塞和所述定活塞的内表面之间；

所述活塞杆的表面设置有驱动结构，所述动活塞的内表面设置有从动结构，所述驱动结构能够随所述活塞杆纵向移动以驱动所述从动结构转动，从而带动所述动活塞绕所述活塞杆转动，在所述动活塞转动过程中，所述磁流变液经所述阻尼孔和所述间隙在所述第一空间和所述第二空间之间流动并对所述动活塞施加阻尼力。

作为一种磁流变液减振器的优选方案，所述驱动结构为螺旋凹槽，所述从动结构为凸台，所述凸台能够嵌合于所述螺旋凹槽中并沿所述螺旋凹槽转动。

作为一种磁流变液减振器的优选方案，所述驱动结构为外螺纹，所述从动结构为内螺纹，所述内螺纹与所述外螺纹相啮合并能够绕所述外螺纹转动。

作为一种磁流变液减振器的优选方案，所述动活塞和所述定活塞的圆心角在30°～45°之间。

作为一种磁流变液减振器的优选方案，所述线圈的数量为多个，多个所述线圈沿所述工作缸的外壁等间隔布置，相邻两个所述线圈的通电电流方向相反。

作为一种磁流变液减振器的优选方案，还包括下套筒，所述下套筒的上端固定于所述工作缸的底面，所述下套筒的下端固定于车架上。

作为一种磁流变液减振器的优选方案，还包括导向柱，所述导向柱为截面非圆形的柱体；

所述活塞杆的中心设置有与所述导向柱截面形状相吻合的导向槽，所述导向柱的上端滑动安装于所述导向槽内，其下端固定于所述下套筒上。

作为一种磁流变液减振器的优选方案，还包括上密封套和下密封套，所述上密封套安装于所述工作缸的上表面且套装于所述活塞杆外，所述下密封套安装于所述工作缸的下表面且套装于所述活塞杆外。

作为一种磁流变液减振器的优选方案，还包括端盖，所述端盖安装于所述工作缸和所述上密封套之间且套装于所述活塞杆外。

本发明的有益效果为：

本发明提供的磁流变液减振器不同于传统的通过活塞的上下运动产生阻尼来减振的方式，其通过扇形动活塞的转动产生阻尼，使得工作缸内的用于充填磁流变液的容积保持不变，无需设置浮动活塞，不需充气，优化了减振器的结构，便于加工和生产，同时减少了磁流变液的用量，节约了成本。并且该减振器选用磁流变液，并在工作缸外壁设置多级线圈，相邻两个线圈通电电流相反的设置，使得减振器具备良好的散热效果并且能够提升阻尼力的可调范围，使得减振器对不同振动等级的适应范围更广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术下的减振器的剖视图；

图2是本发明实施例提供的磁流变液减振器的剖视图；

图3是本发明实施例提供的磁流变液减振器的内部结构示意图；

图4是本发明实施例提供的磁流变液减振器的动活塞的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的磁流变液减振器的活塞杆的结构示意图。

图中：1、工作活塞；2、浮动活塞；3、工作缸；31、第一空间；32、第二空间；33、间隙；4、动活塞；41、阻尼孔；42、凸台；5、定活塞；6、活塞杆；61、螺旋凹槽；62、导向槽；7、下套筒；8、导向柱；9、线圈；10、上密封套；11、下密封套；12、端盖。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，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。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图2-图5所示，本实施例提供一种磁流变液减振器，该磁流变液减振器可以但不限于安装于汽车的车身和车架之间，用于缓冲汽车的车身和车架之间的振动。该磁流变液减振器包括工作缸3、动活塞4、定活塞5和活塞杆6，动活塞4转动安装于工作缸3内且与工作缸3的内壁留有间隙33，定活塞5固定安装于工作缸3内，且动活塞4和定活塞5均呈扇形，将工作缸3内空间分为第一空间31和第二空间32。第一空间31和第二空间32内填充有磁流变液，动活塞4上沿周向设置有贯穿的阻尼孔41，磁流变液能够经阻尼孔41和间隙33在第一空间31和第二空间32之间流动。

活塞杆6纵向穿过工作缸3并夹装于动活塞4的内表面和定活塞5的内表面之间，活塞杆6能够相对于工作缸3纵向移动。活塞杆6的表面设置有驱动结构，动活塞4的内表面设置有从动结构，当活塞杆6纵向移动时，驱动结构能够驱动从动结构绕活塞杆6转动以带动动活塞4绕活塞杆6转动，动活塞4转动过程中磁流变液经阻尼孔41和间隙33在第一空间31和第二空间32之间流动并对动活塞4施加阻尼力，从而起到减振的作用。工作缸3的外壁套装有线圈9，用于通电产生磁场以调节磁流变液的粘度，从而调节阻尼力的大小，使减振器对不同振动等级的适应性更好。

如图2和3所示，在本实施例中，工作缸3的下部中心设置有用于活塞杆6穿过的通孔，其上部开口，活塞杆6纵向穿过工作缸3。工作缸3的上部盖设有端盖12，端盖12也设置有用于活塞杆6穿过的通孔，端盖12的下表面与工作缸3的内表面形成用于充填磁流变液的密闭空间。为防止磁流变液泄露，在工作缸3和端盖12的通孔侧壁安装有密封垫圈(未示出)，以保证活塞杆6与工作缸3和端盖12之间的密封性。工作缸3的下端安装有下套筒7，下套筒7用于与车架连接，以起到支撑作用。在其他实施例中，下套筒7还可以与工作缸3一体成型。

动活塞4的结构如图4所示。动活塞4转动安装于工作缸3中，其横截面形状呈扇形，外径稍小于工作缸3的内径，以形成用于磁流变液流经的间隙33，同时防止转动过程中发生干涉。在本实施例中间隙33为磁流变液的效应区，相比于传统的磁流变液减振器，本实施例中磁流变液的效应区更大，再加之多级线圈9的作用，使得该磁流变液减振器能够提供更大的阻尼力。间隙33和动活塞4上的阻尼孔41连通第一空间31和第二空间32，阻尼孔41为沿周向贯穿动活塞4的通孔。阻尼孔41的数量一般设置为3～6个，其直径一般设置为1～3mm之间，其数量和尺寸可根据振动等级具体选择。动活塞4通过设置在其内表面上的从动结构而被活塞杆6驱动转动。

定活塞5固定安装于工作缸3内，优选地，定活塞5为圆心角与动活塞4相同的扇形结构。定活塞5用于限定动活塞4的转动角度，并且和动活塞4、工作缸3以及端盖12围设形成第一空间31和第二空间32。定活塞5通过焊接、卡接或者过盈配合固定安装于工作缸3内，或者定活塞5可以和工作缸3一体成型，定活塞5的各种固定方式均落在本发明的保护范围内，本实施例在此不做限定。

动活塞4和定活塞5的圆心角过大时，用于充填磁流变液的第一空间31和第二空间32的容积不足，影响减振效果。动活塞4和定活塞5的圆心角过小时，则间隙33和阻尼孔41的周向长度过短，能施加给动活塞4的阻尼力有限，从另一方面限制了减振效果。在本实施例中，动活塞4和定活塞5的圆心角设置在30°～45°之间，以保证磁流变液减振器具有较好的减振性能，动活塞4和定活塞5的圆心角度可以根据具体工况选取，在此不做限定。

活塞杆6的结构如图5所示，活塞杆6的远离工作缸3的一端一般连接到车身，其将车身的振动传递到磁流变液减振器内部。活塞杆6通过设置在其表面的驱动结构驱动动活塞4在工作缸3内转动，在本实施例中，驱动结构为沿活塞杆6的表面设置的一段螺旋凹槽61，相应的，动活塞4上的从动结构为设置于动活塞4内表面上的一段螺旋状的凸台42，凸台42能够嵌合于螺旋凹槽61中。当活塞杆6沿工作缸3纵向移动时，凸台42沿螺旋凹槽61转动，从而带动动活塞4绕活塞杆6在工作缸3内转动。在另一个实施例中，驱动结构还可以设置为外螺纹，从动结构设置为内螺纹，外螺纹与内螺纹相互啮合并相对转动，以实现动活塞4绕活塞杆6在工作缸3内的转动。当然其他实施例中，驱动结构和从动结构还可以是其他能够实现相对转动的结构，在此不做限制，其均落入本发明的保护范围之内。

活塞杆6在纵向移动过程中，由于驱动结构与从动结构之间的相互作用，活塞杆6受到动活塞4对其施加的扭矩，为防止活塞杆6在该扭矩的作用下发生转动，本实施例提供的磁流变液减振器还设置有导向装置。具体地，导向装置包括导向柱8和导向槽62。导向柱8为截面非圆形的长条形柱体，导向槽62为设置于活塞杆6中心的通槽，通槽的截面与导向柱8的截面吻合。导向柱8的上端插装于导向槽62中，下端固定于下套筒7的下表面上，当活塞杆6纵向运动时，导向柱8能够在导向槽62中上下滑动。导向柱8和导向槽62非圆形的截面保证了活塞杆6不会相对于导向柱8转动，而导向柱8相对于下套筒7固定，从而使得活塞杆6不会发生转动。

本实施例提供的磁流变液减振器还包括上密封套10和下密封套11，上密封套10安装于端盖12上部，且将活塞杆6套装于其中，用于防止磁流变液从上部泄露，下密封套11安装于工作缸3的下端，且将活塞杆6套装于其中，用于防止磁流变液从下部泄露。

在本实施例中，磁流变液是由高磁导率、低磁滞性的微小软磁性颗粒和非导磁性液体混合而成的悬浮体。该种悬浮体在零磁场条件下呈现出低粘度的牛顿流体特性，而在强磁场作用下，则呈现出高粘度、低流动性特性。通过调整套装在工作缸3外的线圈9的通电电流的大小，可以调整磁场的大小，改变磁流变液的粘性，进而调整磁流变液施加给动活塞4的阻尼力，以使减振器适应不同的振动等级。进一步地，线圈9的数量为多个，多个线圈9在工作缸3的外壁上等间隔布置，且相邻线圈9的通电电流方向相反，以满足磁流变液的不同磁化要求。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种磁流变液减振器，其特征在于，包括：

工作缸(3)，所述工作缸(3)中充填有磁流变液，所述工作缸(3)的外壁套装有线圈(9)，所述线圈(9)能够通电并产生磁场以改变所述磁流变液的粘性；

动活塞(4)，所述动活塞(4)转动安装于所述工作缸(3)内且与所述工作缸(3)内壁之间留有间隙(33)，所述动活塞(4)为扇形，且所述动活塞(4)上设置有周向贯穿的阻尼孔(41)；

定活塞(5)，所述定活塞(5)固定安装于所述工作缸(3)内，所述定活塞(5)为与所述动活塞(4)相同的扇形，所述动活塞(4)和所述定活塞(5)将所述工作缸(3)内空间分为第一空间(31)和第二空间(32)；

活塞杆(6)，所述活塞杆(6)纵向穿过所述工作缸(3)且可以相对于所述工作缸(3)移动，所述活塞杆(6)夹装于所述动活塞(4)和所述定活塞(5)的内表面之间；

所述活塞杆(6)的表面设置有驱动结构，所述动活塞(4)的内表面设置有从动结构，所述驱动结构能够随所述活塞杆(6)纵向移动以驱动所述从动结构转动，从而带动所述动活塞(4)绕所述活塞杆(6)转动，在所述动活塞(4)转动过程中，所述磁流变液经所述阻尼孔(41)和所述间隙(33)在所述第一空间(31)和所述第二空间(32)之间流动并对所述动活塞(4)施加阻尼力。

2.根据权利要求1所述的磁流变液减振器，其特征在于，所述驱动结构为螺旋凹槽(61)，所述从动结构为凸台(42)，所述凸台(42)能够嵌合于所述螺旋凹槽(61)中并沿所述螺旋凹槽(61)转动。

3.根据权利要求1所述的磁流变液减振器，其特征在于，所述驱动结构为外螺纹，所述从动结构为内螺纹，所述内螺纹与所述外螺纹相啮合并能够绕所述外螺纹转动。

4.根据权利要求1所述的磁流变液减振器，其特征在于，所述动活塞(4)和所述定活塞(5)的圆心角在30°～45°之间。

5.根据权利要求1所述的磁流变液减振器，其特征在于，所述线圈(9)的数量为多个，多个所述线圈(9)沿所述工作缸(3)的外壁等间隔布置，相邻两个所述线圈(9)的通电电流方向相反。

6.根据权利要求1所述的磁流变液减振器，其特征在于，还包括下套筒(7)，所述下套筒(7)的上端固定于所述工作缸(3)的底面，所述下套筒(7)的下端固定于车架上。

7.根据权利要求6所述的磁流变液减振器，其特征在于，还包括导向柱(8)，所述导向柱(8)为截面非圆形的柱体；

所述活塞杆(6)的中心设置有与所述导向柱(8)截面形状相吻合的导向槽(62)，所述导向柱(8)的上端滑动安装于所述导向槽(62)内，其下端固定于所述下套筒(7)上。

8.根据权利要求1所述的磁流变液减振器，其特征在于，还包括上密封套(10)和下密封套(11)，所述上密封套(10)安装于所述工作缸(3)的上表面且套装于所述活塞杆(6)外，所述下密封套(11)安装于所述工作缸(3)的下表面且套装于所述活塞杆(6)外。

9.根据权利要求8所述的磁流变液减振器，其特征在于，还包括端盖(12)，所述端盖(12)安装于所述工作缸(3)和所述上密封套(10)之间且套装于所述活塞杆(6)外。

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