CN1120946C

CN1120946C - 一种磁流变流体阻尼器组件

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Publication number: CN1120946C
Application number: CN00114516A
Authority: CN
Inventors: 邱玲
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-04-24
Filing date: 2000-04-24
Publication date: 2003-09-10
Anticipated expiration: 2020-04-24
Also published as: CN1320777A

Abstract

本发明涉及一种磁流变流体阻尼器组件，针对现有磁流变流体阻尼器中电磁螺线管的绕制比较复杂，磁流变流体对于电磁螺线管的抛光作用，电磁螺线管处于交变的磁流变流体压力场之中，很难处理电磁螺线管的通电与对于小于140个大气压的中高压磁流变流体的密封、防漏问题，漏磁和处理电磁螺线管内腔的导磁体挡板的定位、通流和隔磁困难，本发明公开了一种磁流变流体阻尼器组件的结构。

Description

一种磁流变流体阻尼器组件

本发明涉及一种磁流变流体阻尼器组件，针对现有磁流变流体应用器件中电磁螺线管的绕制比较复杂，磁流变流体对于电磁螺线管的抛光作用，电磁螺线管处于交变的磁流变流体压力场之中，很难处理电磁螺线管的通电与对小于140个大气压的中高压磁流变流体的密封、防漏问题，漏磁和处理电磁螺线管内腔的导磁体挡板的定位、通流和隔磁困难等，本发明公开了一种磁流变流体阻尼器组件的结构。

不同于磁流体稳定体系，磁流变流体是一种在流体载体中悬浮有磁场响应机敏材料——固相粉料的功能混合物材料非稳定体系。在外加磁场作用下，其流体本身的流变特性发生显著变化。一般而言，磁流体稳定体系中磁场响应机敏材料——固相粉料的粒度为亚微米级(10^-9m)，而磁流变流体非稳定体系中磁场响应机敏材料——固相粉料的粒度为微米至数毫米级，即大了10³至10⁶倍，因而量变引起了特性上质的变化。表面看来，外加磁场作用下磁流变流体非稳定体系的表观粘度成10¹至10⁸倍变化，但实质上磁流变流体非稳定体系流变特性在发生着显著变化，如磁流变流体非稳定体系在无外加磁场作用下可自由流动(牛顿流体)，而在外加磁场作用下可变为塑性体(宾汉塑性体)，甚至半固体。人们将在外加磁场作用下磁流变流体非稳定体系流变特性所发生的显著变化称为磁流变效应。因而该磁流变流体非稳定体系(以下简称磁流变流体)在外加磁场作用下所体现出来的流变特性可用于提供阻尼，如将磁流变流体及其器件主要用于各种机械设备和大型建筑物的半主动消能、半主动减振、半主动缓冲、半主动隔震、变刚度控制、扭矩控制、电液伺服控制系统中压力流量脉动控制和管路振动抑制等行业，以提供价格低廉、性能优良、性能价格比比全主动系统高的机电一体化高新技术产品。对于提高我国乃至世界在以上行业的水平有着重大意义。

磁流变流体及其阻尼装置如世界专利WO94/00704″MAGNETORHEOLOGICALFLUID DEVICES″(磁流变流体装置)及世界专利WO98/00653″CONTROLLABLEVIBRATION APPARATUS″(可控振动装置)，它们所使用的磁流变流体阻尼装置都存在以下几个方面的缺点：(一)活塞内内置式电磁螺线管的绕制比较复杂，尤其是在无绝缘固架时更是如

此；(二)活塞内内置式电磁螺线管直接与磁流变流体接触，从而使电磁螺线管处于交

变的磁流变流体压力场之中，在磁流变流体的抛光作用下，工作可靠性能差；(三)活塞内内置式电磁螺线管直接与磁流变流体接触，从而使电磁螺线管处于交

变的磁流变流体压力场之中，同时很难处理电磁螺线管的通电与对于中高

压磁流变流体的密封、防漏问题；(四)活塞外外置式电磁螺线管虽然易于绕制，但电磁螺线管直接与磁流变流体

接触，在磁流变流体的抛光作用下，工作可靠性能差；(五)活塞外外置式电磁螺线管虽然易于绕制，但电磁螺线管直接与磁流变流体接

触，从而也使电磁螺线管处于交变的磁流变流体压力场之中，同时也很难处

理电磁螺线管的通电与对于中高压磁流变流体的密封问题；(六)近于本磁流变流体节流器结构的现有技术中，电磁螺线管内腔内壁没有隔磁

套，从而漏磁严重，在磁流体中软磁粉的体积分数较大时尤其如此；(七)类似于本磁流变流体节流器结构的现有技术中，分流一集流式结构使处理电

磁螺线管内腔的导磁体挡板的定位、通流和隔磁困难。

本发明的任务是提供一种电磁螺线管绕制成本低、电磁螺线管与磁流变流体分开、小于140个大气压下磁流变流体防漏、电磁螺线管漏磁减少、流体通道和隔磁更加简单和容易、可靠性增强、使用寿命长的磁流变流体阻尼器组件。

为解决上述任务，本发明的解决方案是：设计一种磁流变流体阻尼器组件。该磁流变流体阻尼器组件是由上导磁体、下导磁体、导磁体挡板、电磁螺线管组成。导磁体挡板位于上导磁体与下导磁体的磁极间，导磁体挡板、上导磁体和下导磁体的磁极部分分别位于电磁螺线管的内腔，电磁螺线管位于上导磁体和下导磁体所形成的内部腔体中，上导磁体和下导磁体为嵌套式紧固连接，其特征在于：在上导磁体的一端带有活塞杆而在其另一端带有活塞腔体，上导磁体上设置了流道，该流道是一组圆形孔或一组腰形孔；上导磁体上设置了其端面与导磁体挡板端面平行的磁极，同时上导磁体磁极外沿周向设置了装有密封圈、隔磁套和内置电磁螺线管的环形槽；在上导磁体的一端与内置电磁螺线管的腔体之间打有一个将电磁螺线管引线引出的引线通道；下导磁体上设置了流道，该流道是一组圆形孔或一组腰形孔；下导磁体上设置了其端面与导磁体挡板端面平行的磁极，同时下导磁体磁极外沿周向设置了装有密封圈、隔磁套的环形槽；位于隔磁套内上导磁体与下导磁体的磁极间的导磁体挡板为紧固连接定位，同时在导磁体挡板上设置了将位于导磁体挡板两侧的磁隙流道连通的流道，该流道位于导磁体挡板的中央，其轴线不平行于导磁体挡板侧面；所述隔磁套充当电磁螺线管的骨架并位于上导磁体与下导磁体所形成的内部腔体中，隔磁套两端分别通过密封圈与上导磁体和下导磁体内的环形槽配合；隔磁套、两个密封圈和组合密封件将电磁螺线管与磁流变流体相隔离；同时隔磁套还将电磁螺线管与导磁体挡板隔磁；隔磁套将导磁体挡板分别与上导磁体和下导磁体隔磁。

所述的磁流变流体阻尼器组件中，上导磁体是一个整体件，该整体件分为内含活塞腔体的活塞体下端部分、与活塞杆连接的活塞体上端部分和活塞杆部分，活塞体的轴线与活塞杆的轴线重合；在活塞体上安装了该磁流变流体阻尼器组件与其偶件相配时的密封件。

所述的磁流变流体阻尼器组件中，上导磁体是一个分体件，该分体件由活塞体和活塞杆插装而成，活塞体分为内含活塞腔体的活塞体下端部分和与活塞杆连接的活塞体上端部分，活塞杆穿过活塞体上端部分，该活塞杆的轴线与活塞体的轴线垂直；活塞体两端由绕过活塞杆及活塞体上活塞杆安装孔的流道连通；在活塞体上安装了该磁流变流体阻尼器组件与其偶件相配时的密封件。

所述的磁流变流体阻尼器组件中，利用上隔磁压环和下隔磁压环时，在上导磁体的磁极端部加工了紧套安装上隔磁压环的环形槽，在下导磁体的磁极端部加工了紧套安装下隔磁压环的环形槽；上隔磁压环、下隔磁压环与导磁体挡板分别位于隔磁套的内腔；上隔磁压环和下隔磁压环分别位于导磁体挡板两侧并与其侧面紧压，将位于隔磁套内上导磁体与下导磁体的磁极间的导磁体挡板紧固连接定位；上隔磁压环和下隔磁压环上分别设置了与上导磁体和下导磁体磁极部分处的流道连通的流道，其流道的个数和形状分别与上导磁体和下导磁体磁极部分处的流道个数和形状一致；上隔磁压环和下隔磁压环皆由可承受一定压力的隔磁材料制成。

所述的磁流变流体阻尼器组件中，不用上隔磁压环和下隔磁压环时，可在不漏磁前提下采用不断焊焊接将导磁体挡板与隔磁套紧固连接定位。

所述的磁流变流体阻尼器组件中，隔磁套为筒状，由可承受一定压力的隔磁材料制成。

本发明的优点在是：(一)电磁螺线管采用活塞内内置式，其绕制按外式绕制，因而比较简单、成本低；(二)采用结构设计和必要的密封件，使活塞内内置式电磁螺线管与磁流变流体分

离，避免了磁流变流体对于电磁螺线管导线的抛光作用；(三)活塞内内置式电磁螺线管与磁流变流体分离，从而避免了电磁螺线管处于磁

流变流体交变压力场之中，易于处理电磁螺线管的通电与对于小于140个大

气压的中高压磁流变流体的密封、防漏问题；(四)活塞内内置式电磁螺线管内腔内壁设置有隔磁套，使漏磁减少；(五)本磁流变流体阻尼器的结构中，由于采用了集流一分流式结构，从而使处理

电磁螺线管内腔的导磁体挡板的定位、设置流体通道和隔磁更加简单和容

易；(六)综合以上优点，使磁流变流体阻尼器组件的成本降低、可靠性增强、使用

寿命延长。

下面参照图1～图5详述实现以上磁流变流体阻尼器组件的具体结构。

图1，本发明磁流变流体阻尼器组件结构之一示图。

图2，本发明磁流变流体阻尼器组件结构之二示图。

图3，本发明磁流变流体阻尼器组件结构之三示图。

图4，本发明磁流变流体阻尼器组件结构之四示图。

图5，本发明磁流变流体阻尼器组件用于车辆用磁流变流体半主动油压减振器的结构示图。

参照图1，本发明磁流变流体阻尼器组件结构之一是由下列元器件构成：电磁螺线管引线323、密封圈326、组合密封件327、上隔磁压环328、电磁螺线管329、导磁体挡板330、下隔磁压环331、组合密封件332、隔磁套333、组合密封件334、密封圈335、上导磁体活塞及杆件336、下导磁体337、卡环338构成。

在上导磁体336的一端设置有沿其周向均布的径向进出流道，在上导磁体336的另一端设置有沿其周向均布的轴向进出流道，其周向均布的径向进出流道分别与沿周向均布的轴向进出流道两两相通，沿其周向均布的轴向进出流道是多个一组或为一环形孔；上导磁体336上设置有磁极，其端面与导磁体挡板330的端面平行；上导磁体336上同时设置有安装上隔磁压环328的环形槽，该环形槽的外面设置有沿周向分布的三个环形槽，其一用于设置密封圈326，其二用于设置隔磁套333，其三用于内置电磁螺线管329；同时在上导磁体336上设置有一台阶，用于使上导磁体336定位，将预紧压力和流体压力作用力传给与磁流变流体阻尼器相配的腔体件；为了将电磁螺线管引线323引出，在上导磁体336的一端与内置电磁螺线管329的环形槽之间打有一引线通道，通过该引线通道将电磁螺线管引线323引出。

在下导磁体337的一端也设置有沿其周向均布的径向进出流道，在下导磁体337的另一端设置有沿其周向均布的轴向进出流道，其周向均布的径向进出流道分别与沿周向均布的轴向进出流道两两相通，沿其周向均布的轴向进出流道是多个一组或为一环形孔；下导磁体337上设置有磁极，其端面与导磁体挡板292的端面平行；下导磁体337上同时设置了安装下隔磁压环331的环形槽，该环形槽的外面设置了沿周向分布的二个环形槽，其一用于设置密封圈335，其二用于设置隔磁套333；同时在下导磁体337上设置有一台阶，用于将预紧压力和流体压力作用力通过紧固件传给与磁流变流体阻尼器组件相配的腔体偶件。

上隔磁压环328和下隔磁压环331上分别设置有沿径向均布的轴向流道，分别保持与上导磁体336和下导磁体337上流道的形状和个数一致并相通。

图1本发明磁流变流体阻尼器组件结构之一的装配关系为：首先分别将上隔磁压环328和下隔磁压环331紧固套入上导磁体336和下导磁体337的磁极上，使上隔磁压环328和下隔磁压环331上的轴向流道分别保持与上导磁体336和下导磁体337上的流道相通；然后在隔磁套333上绕制好电磁螺线管329，将其同密封圈335一起装入下导磁体337，套上组合密封件334，在隔磁套333内套入导磁体挡板330，形成了组件一；其次在上导磁体336上套上密封圈326后将电磁螺线管引线323通过上导磁体336上的引线通道引出再与上述组件一紧配合连接，从而形成了组件二，由此使处于电磁螺线管329内腔的上导磁体336和下导磁体337的内端部形成磁极及磁场气隙，该磁场气隙通过上隔磁压环328、导磁体挡板330和下隔磁压环331一分为二，在电磁螺线管329磁场作用下，便形成了两个相串联的磁流变流体节流器，从而形成了磁流变流体阻尼器组件。实现电磁螺线管329与磁流变流体隔开的具体措施是：利用密封圈326、密封圈335、组合密封件334、隔磁套333、上导磁体336和下导磁体337组成一个仅有电磁螺线管引线323的引线通道的电磁螺线管329腔体，该引线通道可通大气或封死。实现导磁体挡板330隔磁和定位的具体措施是：在位于隔磁套333内的导磁体挡板330两侧设置上隔磁压环328和下隔磁压环331，或取掉上隔磁压环328和下隔磁压环331，将导磁体挡板330与隔磁套333焊接紧固连接。实现导磁体挡板330通流的具体措施是：在位于隔磁套333内的导磁体挡板330的中心打有通流孔。

参照图2，本发明磁流变流体阻尼器组件结构之二是在图1结构的基础上，取消了上隔磁压环328和下隔磁压环331，并采用了导磁体挡板330与隔磁套333焊接式结构，其它件的结构不变。

图2本发明磁流变流体阻尼器组件结构之二的装配关系为；首先在隔磁套333内孔中间位置将导磁体挡板330与隔磁套333相焊接，确保不漏磁、不断焊，然后在隔磁套333上绕制好电磁螺线管329，将其同密封圈335一起装入下导磁体337，套上组合密封件334，形成了组件一；其它类似于图1的装配关系。

参照图3，本发明磁流变流体阻尼器组件结构之三是由活塞杆2、电磁螺线管引出线323、O形密封圈326、组合密封件327、上隔磁压环328、电磁螺线管329、导磁体挡板330、下隔磁压环331、组合密封件332、隔磁套333、组合密封件334、O形密封圈335、活塞式上导磁体36、下导磁体337和卡环338构成。

活塞式上导磁体36上设置有沿其径向均布的径向进出流道，其径向均布的径向进出流道分别与沿径向均布的轴向进出流道两两相通，活塞式上导磁体36上设置了磁极，其端面与导磁体挡板330的端面平行，活塞式上导磁体36上同时设置了安装上隔磁压环328的环形槽，该环形槽的外面设置了沿周向分布的三个环形槽，其一用于安装O形密封圈326，其二用于安装隔磁套333，其三用于内置电磁螺线管329，为了将电磁螺线管的引出线323引出，在活塞式上导磁体36的一端与内置电磁螺线管329的环形槽之间打有一直角通道，通过该通道和活塞式上导磁体36上的引线通道将电磁螺线管的引线323引出。

下导磁体337上也有沿其径向均布的轴向进出流道，下导磁体337上设置有磁极，其端面与导磁体挡板330的端面平行，下导磁体337上同时设置了安装下隔磁压环331的环形槽，该环形槽的外面设有沿周向分布的环形槽，用于安装O形密封圈335和隔磁套333。

上隔磁压环328和下隔磁压环331上分别设置了沿径向均布的轴向通道，并分别与活塞式上导磁体336和下导磁体337上的通道相通。

图3本发明磁流变流体阻尼器组件结构之三的装配关系是：首先在隔磁套333上绕制好电磁螺线管329，将其同O形密封圈335一起装入下导磁体337，套上组合密封件334，在隔磁套333内依次套入下隔磁压环331、导磁体挡板330和上隔磁压环328，形成了组件一；其次在活塞式上导磁体36上套上O形密封圈326后将电磁螺线管引出线323通过活塞式上导磁体36上的引线通道引出后再与以上组件一相配合，从而形成了组件二，将处于电磁螺线管329内部的活塞式上导磁体36部分和下导磁体337的内端部形成磁极及磁场气隙，该磁场气隙通过上隔磁压环328、导磁体挡板330和下隔磁压环331一分为二。在电磁螺线管329的磁场作用下，便形成了两个相串联的磁流变流体阻尼器。最后紧压下导磁体337的同时装入卡环338。

图4，本发明磁流变流体阻尼器组件结构之四是在图3本发明磁流变流体阻尼器组件结构之三的基础上取消了上隔磁压环328和下隔磁压环331，并采用了导磁体挡板330与隔磁套333焊接式结构，其它件的结构不变。其装配关系类同于图2本发明磁流变流体阻尼器组件结构之二。

图3和图4本发明磁流变流体阻尼器组件为一种大输出力、等输出力、无轴向活塞杆、可应用多级磁流变流体阻尼装置的活塞组件，活塞的两端通过周向均布的轴向孔相串联，与两侧带有滑槽的缸筒相配时，活塞杆可在缸筒上的滑槽内相对于缸筒而滑动，从而形成一种大输出力、等输出力、无轴向活塞杆的执行器。

图5是本发明磁流变流体阻尼器组件用于车辆用磁流变流体半主动油压减振器的结构示图。它是由上耳环310、锁紧销簧311、镙钉312、弹性垫圈313、防尘圈314、端部卡环315、活塞杆密封316、压盘317、活塞杆密封318、端部密封319、导向套320、端部密封321、上端盖322、电磁螺线管引线323、保护罩324、缸筒325、密封圈326、组合密封件327、上隔磁压环328、电磁螺线管329、导磁体挡板330、下隔磁压环331、组合密封件332、隔磁套333、组合密封件334、密封圈335、上导磁体336、下导磁体337、卡环338、氮气囊340、下耳环和端盖的焊接件341构成。

Claims

1、一种磁流变流体阻尼器组件，由上导磁体、下导磁体、导磁体挡板、电磁螺线管组成，导磁体挡板位于上导磁体与下导磁体的磁极间，导磁体挡板、上导磁体和下导磁体的磁极部分分别位于电磁螺线管的内腔，电磁螺线管位于上导磁体和下导磁体所形成的内部腔体中，上导磁体和下导磁体为嵌套式紧固连接，其特征在于：在上导磁体的一端带有活塞杆而在其另一端带有活塞腔体；上导磁体上设置了流道，该流道是一组圆形孔或一组腰形孔；上导磁体上设置了其端面与导磁体挡板端面平行的磁极，同时上导磁体磁极外沿周向设置了装有密封圈、隔磁套和内置电磁螺线管的环形槽；在上导磁体的一端与内置电磁螺线管的腔体之间打有一个将电磁螺线管引线引出的引线通道；下导磁体上设置了流道，该流道是一组圆形孔或一组腰形孔；下导磁体上设置了其端面与导磁体挡板端面平行的磁极，同时下导磁体磁极外沿周向设置了装有密封圈、隔磁套的环形槽；位于隔磁套内上导磁体与下导磁体的磁极间的导磁体挡板为紧固连接定位，同时在导磁体挡板上设置了将位于导磁体挡板两侧的磁隙流道连通的流道，该流道位于导磁体挡板的中央，其轴线不平行于导磁体挡板侧面；所述隔磁套充当电磁螺线管的骨架并位于上导磁体与下导磁体所形成的内部腔体中，隔磁套两端分别通过密封圈与上导磁体和下导磁体内的环形槽配合；隔磁套、两个密封圈和组合密封件将电磁螺线管与磁流变流体相隔离；同时隔磁套还将电磁螺线管与导磁体挡板隔磁；隔磁套将导磁体挡板分别与上导磁体和下导磁体隔磁。

2、根据权利要求1所述的磁流变流体阻尼器组件，其特征在于：上导磁体是一个整体件，该整体件分为内含活塞腔体的活塞体下端部分、与活塞杆连接的活塞体上端部分和活塞杆部分，活塞体的轴线与活塞杆的轴线重合；在活塞体上安装了该磁流变流体阻尼器组件与其偶件相配时的密封件。

3、根据权利要求1所述的磁流变流体阻尼器组件，其特征在于：上导磁体是一个分体件，该分体件由活塞体和活塞杆插装而成，活塞体分为内含活塞腔体的活塞体下端部分和与活塞杆连接的活塞体上端部分，活塞杆穿过活塞体上端部分，该活塞杆的轴线与活塞体的轴线垂直；活塞体两端由绕过活塞杆及活塞体上活塞杆安装孔的流道连通；在活塞体上安装了该磁流变流体阻尼器组件与其偶件相配时的密封件。

4、根据权利要求1所述的磁流变流体阻尼器组件，其特征在于：利用上隔磁压环和下隔磁压环时，在上导磁体的磁极端部加工了紧套安装上隔磁压环的环形槽，在下导磁体的磁极端部加工了紧套安装下隔磁压环的环形槽；上隔磁压环、下隔磁压环与导磁体挡板分别位于隔磁套的内腔；上隔磁压环和下隔磁压环分别位于导磁体挡板两侧并与其侧面紧压，将位于隔磁套内上导磁体与下导磁体的磁极间的导磁体挡板紧固连接定位；上隔磁压环和下隔磁压环上分别设置了与上导磁体和下导磁体磁极部分处的流道连通的流道，其流道的个数和形状分别与上导磁体和下导磁体磁极部分处的流道个数和形状一致；上隔磁压环和下隔磁压环皆由可承受一定压力的隔磁材料制成。

5、根据权利要求1所述的磁流变流体阻尼器组件，其特征在于：不用上隔磁压环和下隔磁压环时，可在不漏磁前提下采用不断焊焊接将导磁体挡板与隔磁套紧固连接定位。

6、根据权利要求1所述的磁流变流体阻尼器组件，其特征在于：隔磁套为筒状，由可承受一定压力的隔磁材料制成。