CN113007262A - 一种变间隙阶变式磁流变阻尼器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及阻尼器技术领域,公开一种变间隙阶变式磁流变阻尼器,包括外筒、内筒、活塞杆和安装在活塞杆上的活塞组件,外筒由非导磁材料制成,内筒由导磁材料制成,外筒和内筒均为内部中空的结构,内筒安装于外筒内,内筒设置三个以上,不同内筒内径不同,内筒内径之间形成阶梯状;外筒的两端设置可以压紧内筒的端盖;活塞杆的两端穿过端盖向外伸出,活塞组件位于内筒内且安装在活塞杆上,活塞组件包括永磁体、隔磁环和导磁环,永磁体的两侧均设置导磁环,永磁体的外部设置隔磁环;活塞组件的外壁直径小于内筒内壁的直径,活塞杆组件的外壁与内筒内壁之间的间隙形成阻尼通道。本发明所述的阻尼器,结构装配简单,性能稳定。
Description
技术领域
本发明属于阻尼器技术领域,具体涉及一种变间隙阶变式磁流变阻尼器。
背景技术
磁流变是一种智能材料,被广泛应用于车辆、建筑以及航天等领域。磁流变阻尼器的智能减震是利用磁流变这一智能材料的流变特性实现的。在外加磁场作用下,磁流变液可以在毫秒级的响应时间内实现由牛顿流体与类固体的转换,且变化过程连续可控可逆。利用磁流变液的流变特性,磁流变阻尼器具有响应快、能耗小、屈服应力大、性能稳定等特点。
磁流变阻尼器的性能一般可由阻尼力最大值和调幅范围来衡量,而阻尼通道这一因素对其影响最大。公开号为CN106015436B的中国专利,以及公开号为CN104534012B的中国专利,前者是通过改变内缸筒导磁性及轴向有效长度控制永磁磁路通断状态,以此调节永磁流变阻尼器随活塞行程变化的输出阻尼力,即实现库伦阻尼力的阶变输出,获得预设阻尼力,进行有效减振,但是调幅范围有限,阻尼力最大值较低。后者是通过更换不同内径的内壁套筒改变阻尼通道间隙大小,从而实现阻尼器调节,根据不同工况要求更换内壁套筒,不仅操作繁琐,而且多次更换后密封部件容易松脱。而且,当阻尼通道间隙增大时,虽然动力可调范围增大,但是可控阻尼力将大大减小。
现有的磁流变阻尼器在设计时,不能兼具最大阻尼力和最大调幅范围。当使用导磁性优良的磁流变液以及设计的阻尼通道间隙较小时,阻尼力最大值达到最大,调幅范围会缩小。当采用导磁性较低的磁流变液以及阻尼通道间隙较大时,调幅范围达到最大,最大阻尼力急剧降低。同时现有的磁流变阻尼器外筒为导磁性材料,会发生漏磁,从而使最大阻尼力降低。
发明内容
本发明旨在解决现有技术的缺陷,提供一种变间隙阶变式磁流变阻尼器。
本发明的技术方案如下:
一种变间隙阶变式磁流变阻尼器,包括外筒、内筒、活塞杆和安装在活塞杆上的活塞组件,所述外筒由非导磁材料制成,内筒由导磁材料制成,外筒和内筒均为内部中空的结构,内筒安装于外筒内,外筒的内壁与内筒的外壁紧密接触,所述的内筒设置三个以上,不同内筒的外径相同,内径不同,内筒内径之间形成阶梯状;外筒的两端设置可以压紧内筒的端盖;所述活塞杆的两端穿过端盖向外伸出,活塞组件位于内筒内且安装在活塞杆上,活塞组件包括永磁体、隔磁环和导磁环,永磁体的两侧均设置导磁环,永磁体的外部设置隔磁环;所述活塞组件的外壁直径小于内筒内壁的直径,活塞组件的外壁与内筒内壁之间的间隙形成阻尼通道。
所述内筒内径之间形成的阶梯状为由中间向两边逐渐升高的形式,即内壁最大的内筒位于外筒轴向的中部。
靠近端盖的内筒的外端部设置安装台,安装台朝向活塞杆的一面设置第一凹槽,在第一凹槽内安装密封圈。
所述永磁体设置两块以上,每一块永磁体的两侧均设置导磁环。
所述永磁体的外径小于导磁环的外径,隔磁环的内径与永磁体的外径相等,隔磁环的外径与导磁环的外径相等。
所述端盖内壁依次设置第二凹槽和第三凹槽,第二凹槽内安装密封圈,第三凹槽内安装导向环。
所述阻尼通道的宽度为0.3mm-5mm。
还包括支撑外壳,所述支撑外壳安装于外筒的一端,支撑外壳为中空结构,支撑外壳的外端设置安装耳,活塞杆的一端伸入支撑外壳内,另一端设置连接耳。
所述永磁体为轴向充磁型永磁体。
本发明的有益效果如下:
1.本发明所述的阻尼器,通过设计将不同内径大小的内筒组合成为阻尼通道的外壁,使得工作时活塞组件沿着外筒轴向运动过程中,活塞组件外壁与内筒内壁之间的阻尼通道间隙不同,从而实现阻尼力的阶变式输出,实现复原阻尼力与压缩阻尼力不一致的非对称阻尼力的输出。
2.通过将内径大小不同的多个内筒一起组合在外筒内,可实现多级阶变库伦阻尼力,当活塞组件运行到内筒内径小的地方,可实现最大阻尼力输出,当活塞组件运行到内筒内径大的地方,阻尼力输出变小,本发明内筒内径阶梯形组合方式,可以使阻尼器在实现最大调幅范围的同时,能输出大阻尼力。
3.由于永磁体端部磁场比较强,在强磁场作用下,磁流变中的磁性颗粒会吸附在永磁体外圆面位置处从而导致磁流变液阻尼性能极大的降低,因此本发明在永磁体外设置非导磁材料制成的隔磁环,避免磁性颗粒因吸附在永磁体外圆面上而影响磁流变液的抗沉降性能,提高磁流变阻尼器在长期服役中的工作性能。
4.本发明所述的阻尼器,设置多块永磁体和导磁环组合的活塞组件,在活塞组件运行时永磁体的磁力线与磁流变液在阻尼通道中流动的方向垂直,磁流变液流经阻尼通道时产生固化产生阻尼力,不需要通过增加线圈和传感器来进行控制,阻尼器装配简单,结构上更稳定可靠,从而扩大阻尼器安全工作范围。
附图说明
图1为本发明所述阻尼器的结构示意图;
图中各序号及其对应的名称如下:
1-外筒,2-内筒,3-活塞杆,4-端盖,5-永磁体,6-隔磁环,7-导磁环,8-安装台,9-第一凹槽,10-第二凹槽,11-第三凹槽,12-导向环,13-支撑外壳,14-安装耳,15-连接耳。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1所示的一种变间隙阶变式磁流变阻尼器,包括外筒1、内筒2、活塞杆3和安装在活塞杆上的活塞组件,所述外筒1由非导磁材料制成,内筒由导磁材料制成,外筒和内筒均为内部中空的结构,内筒安装于外筒内,外筒的内壁与内筒的外壁紧密接触,所述的内筒2设置三个以上,不同内筒的外径相同,内径不同,内筒内径之间形成阶梯状;外筒的两端设置可以压紧内筒的端盖4;所述活塞杆2的两端穿过端盖4向外伸出,活塞组件位于内筒内且安装在活塞杆上,活塞组件包括永磁体5、隔磁环6和导磁环7,永磁体的两侧均设置导磁环,永磁体的外部设置隔磁环;所述活塞组件的外壁直径小于内筒内壁的直径,活塞组件的外壁与内筒内壁之间的间隙形成阻尼通道。
所述内筒2内径之间形成的阶梯状为由中间向两边逐渐升高的形式,即内壁最大的内筒位于外筒轴向的中部。多个内筒内径之间形成的阶梯状不限定于中间向两边逐渐升高的形式,还可以是其他任何形式的,比如中间高两边低的阶梯状,也可以是不规则的阶梯状。
靠近端盖4的内筒2的外端部设置安装台8,安装台朝向活塞杆的一面设置第一凹槽9,在第一凹槽内安装密封圈。
所述永磁体5设置两块以上,每一块永磁体的两侧均设置导磁环。
所述永磁体5的外径小于导磁环7的外径,隔磁环6的内径与永磁体的外径相等,隔磁环的外径与导磁环的外径相等。
所述端盖4内壁依次设置第二凹槽10和第三凹槽11,第二凹槽内安装密封圈,第三凹槽内安装导向环12,导向环可以设置成在圆环上排布滚珠的形式,在对活塞杆的运动进行导向的同时,可以减小连接处的机械磨损。
所述阻尼通道的宽度为0.3mm-5mm。
还包括支撑外壳13,所述支撑外壳安装于外筒的一端,支撑外壳为中空结构,支撑外壳的外端设置安装耳14,活塞杆的一端伸入支撑外壳内,另一端设置连接耳15。
所述永磁体5为轴向充磁型永磁体。
本发明所述的阻尼器装配过程如下:
将密封圈和导向环12分别安装到端盖的第二凹槽10和第三凹槽11内,将密封圈安装于第一凹槽9内,将内筒2根据形状要求安装于外桶内壁上;带有密封圈和导向环的端盖装到活塞杆的左端,将隔磁环7、永磁体5依次安装在活塞杆3上,安装每一个永磁体时将隔磁环套装在永磁体外,然后将带有左侧端盖和活塞组件的活塞杆从左侧装入内筒内,使左侧的端盖与外筒连接紧密后,从外筒右端向内部注入磁流变液,然后在外筒的右端安装端盖并拧紧。端盖的外壁与外筒的内壁螺纹连接,然后再在右端安装支撑外壳,支撑外壳的内壁与外筒的外壁螺纹连接。
本发明所述的阻尼器,通过设计将不同内径大小的内筒组合成为阻尼通道的外壁,使得工作时活塞组件沿着外筒轴向运动过程中,活塞组件外壁与内筒内壁之间的阻尼通道间隙产生阶梯式的变化,从而实现阻尼力的阶变式输出,实现复原阻尼力与压缩阻尼力不一致的非对称阻尼力的输出。
通过将内径大小不同的多个内筒一起组合在外筒内,可实现多级阶变库伦阻尼力,当活塞组件运行到内筒内径小的地方,可实现最大阻尼力输出,当活塞组件运行到内筒内径大的地方,阻尼力输出变小,本发明内筒内径阶梯形组合方式,可以使阻尼器在实现最大调幅范围的同时,能输出大阻尼力。
由于永磁体端部磁场比较强,在强磁场作用下,磁流变中的磁性颗粒会吸附在永磁体外圆面位置处从而导致磁流变液阻尼性能极大的降低,因此本发明在永磁体外设置非导磁材料制成的隔磁环,避免磁性颗粒因吸附在永磁体外圆面上而影响磁流变液的抗沉降性能,提高磁流变阻尼器在长期服役中的工作性能。
本发明所述的阻尼器,设置多块永磁体和导磁环组合的活塞组件,在活塞组件运行时永磁体的磁力线与磁流变液在阻尼通道中流动的方向垂直,磁流变液流经阻尼通道时产生固化产生阻尼力,不需要通过增加线圈和传感器来进行控制,阻尼器装配简单,结构上更稳定可靠,从而扩大阻尼器安全工作范围。
Claims (9)
1.一种变间隙阶变式磁流变阻尼器,包括外筒(1)、内筒(2)、活塞杆(3)和安装在活塞杆上的活塞组件,其特征在于:所述外筒(1)由非导磁材料制成,内筒由导磁材料制成,外筒和内筒均为内部中空的结构,内筒安装于外筒内,外筒的内壁与内筒的外壁紧密接触,所述的内筒(2)设置三个以上,不同内筒的外径相同,内径不同,内筒内径之间形成阶梯状;外筒的两端设置可以压紧内筒的端盖(4);
所述活塞杆(2)的两端穿过端盖(4)向外伸出,活塞组件位于内筒内且安装在活塞杆上,活塞组件包括永磁体(5)、隔磁环(6)和导磁环(7),永磁体的两侧均设置导磁环,永磁体的外部设置隔磁环;所述活塞组件的外壁直径小于内筒内壁的直径,活塞组件的外壁与内筒内壁之间的间隙形成阻尼通道。
2.如权利要求1所述的变间隙阶变式磁流变阻尼器,其特征在于:所述内筒(2)内径之间形成的阶梯状为由中间向两边逐渐升高的形式,即内壁最大的内筒位于外筒轴向的中部。
3.如权利要求1所述的变间隙阶变式磁流变阻尼器,其特征在于:靠近端盖(4)的内筒(2)的外端部设置安装台(8),安装台朝向活塞杆的一面设置第一凹槽(9),在第一凹槽内安装密封圈。
4.如权利要求1所述的变间隙阶变式磁流变阻尼器,其特征在于:所述永磁体(5)设置两块以上,每一块永磁体的两侧均设置导磁环。
5.如权利要求1所述的变间隙阶变式磁流变阻尼器,其特征在于:所述永磁体(5)的外径小于导磁环(7)的外径,隔磁环(6)的内径与永磁体的外径相等,隔磁环的外径与导磁环的外径相等。
6.如权利要求1所述的变间隙阶变式磁流变阻尼器,其特征在于:所述端盖(4)内壁依次设置第二凹槽(10)和第三凹槽(11),第二凹槽内安装密封圈,第三凹槽内安装导向环(12)。
7.如权利要求1所述的变间隙阶变式磁流变阻尼器,其特征在于:所述阻尼通道的宽度为0.3mm-5mm。
8.如权利要求1-7任一项所述的变间隙阶变式磁流变阻尼器,其特征在于:还包括支撑外壳(13),所述支撑外壳安装于外筒的一端,支撑外壳为中空结构,支撑外壳的外端设置安装耳(14),活塞杆的一端伸入支撑外壳内,另一端设置连接耳(15)。
9.如权利要求1所述的变间隙阶变式磁流变阻尼器,其特征在于:所述永磁体(5)为轴向充磁型永磁体。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210622 |
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