CN113864381A - 双锥形非对称力磁流变阻尼器 - Google Patents

双锥形非对称力磁流变阻尼器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双锥形非对称力磁流变阻尼器，包括阻尼筒和阻尼活塞，所述阻尼活塞外圆与阻尼筒内圆之间具有阻尼间隙，所述阻尼活塞呈上小下大的圆台形以使得阻尼间隙从下至上逐渐变大。本发明中不仅避免压缩力阻尼过大产生的反作用力对驾驶员造成的伤害，也可更多的缓存路面振动能；复原过程中，尽可能的将缓存的振动能通过复原力耗散；当车辆转弯时，车辆内外侧减振器受力不同，一侧受拉，一侧受压，拉压阻尼力不同，可提升车辆的转弯安全性；另外，该阻尼器的结构简单、体积较小、成本低廉，并且结合磁流变液阻尼力可变特性，实现较大的阻尼调节范围。

Description

双锥形非对称力磁流变阻尼器
技术领域
本发明涉及阻尼器件技术领域，特别涉及一种双锥形非对称力磁流变阻尼器。
背景技术
非路面路况车辆行驶通常颠簸较为剧烈，极易产生剧烈振动，严重影响车辆的安全性与操稳性，且危害驾驶员的身心健康；被动减振器一旦出厂，参数即确定，无法根据车辆实时工况输出相应的阻尼力，不能满足实际需求。在此背景下，智能减振器应用而生。其中磁流变减振器以其性能优良、可控性高、阻尼可调、能耗较低等优点在智能减振器中脱颖而出。
为充分发挥阻尼减振器的作用，需要复位过程的阻尼力适当大于压缩过程的阻尼力，尽可能实现柔和的回弹，即实现阻尼力的非对称输出，提升车辆的舒适性与安全性。
对于阻尼力的非对称输出，目前常用的方法是通过对复杂的阀系进行改变压缩和复原时的液体流动路径，从而实现非对称力的输出；或者通过在设计载荷位置附近增加减振液的附加流道，达到非对称力的输出。这两种方法存在结构复杂、成本高等缺点，对于磁流变减振器而言，本身结构简单，没有复杂的阀系结构，如果增加阀系结构就要牺牲减振器的行程，不仅增加了减振器结构的复杂性，而且影响减振器的工作性能。增加附加流道又容易造成减振器体积过大，制约减振器的使用范围。
因此，为解决以上问题，需要一种双锥形非对称力磁流变阻尼器，通过简单的结构实现非对称阻尼力。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种双锥形非对称力磁流变阻尼器，通过改变活塞的结构实现非对称阻尼力，阻尼器结构简单，体积较小。
本发明的双锥形非对称力磁流变阻尼器，包括阻尼筒和阻尼活塞，所述阻尼活塞外圆与阻尼筒内圆之间具有阻尼间隙，所述阻尼活塞呈上小下大的圆台形以使得阻尼间隙从下至上逐渐变大。
进一步，还包括浮动活塞，所述浮动活塞与阻尼筒轴向密封滑动配合，所述浮动活塞与阻尼筒底部之间形成空气腔。
进一步，所述阻尼筒包括内筒和外套于内筒的外筒，所述内筒和外筒之间具有储气腔，所述内筒开设有使得储气腔与空气腔连通的气孔。
进一步，所述内筒和外筒同轴设置，所述内筒内圆和外筒外圆之间的径向间隙由下至上逐渐变大以使得储气腔的形成渐变结构。
进一步，所述内筒外圆呈上小下大的圆台面，所述外筒内圆呈圆柱面。
进一步，所述气孔开设于内筒底部中心处。
进一步，所述阻尼活塞外设有磁力线圈。
本发明的有益效果：
本发明中当阻尼活塞下行压缩过程中，磁流变液由下腔室经过阻尼间隙向上腔室流动，阻尼间隙由下至上呈扩张型，磁流变液流速会逐渐降低；当阻尼活塞在上行过程复原过程中，磁流变液由上腔室经过阻尼间隙向下腔室流动，由于阻尼间隙由上至下呈收敛型，磁流变液流速会加速；根据在阻尼系数一定的条件下，阻尼力与速度成正比的关系可知，该阻尼器可实现压缩力阻尼力小于拉伸阻尼力的非对称力的输出；不仅避免压缩力阻尼过大产生的反作用力对驾驶员造成的伤害，也可更多的缓存路面振动能；复原过程中，尽可能的将缓存的振动能通过复原力耗散；当车辆转弯时，车辆内外侧减振器受力不同，一侧受拉，一侧受压，拉压阻尼力不同，可提升车辆的转弯安全性；另外，该阻尼器的结构简单、体积较小、成本低廉，并且结合磁流变液阻尼力可变特性，实现较大的阻尼调节范围。
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为本发明结构示意图；
具体实施方式
如图所示：本实施例的双锥形非对称力磁流变阻尼器，包括阻尼筒和阻尼活塞1，所述阻尼活塞外圆与阻尼筒内圆之间具有阻尼间隙，所述阻尼活塞呈上小下大的圆台形以使得阻尼间隙从下至上逐渐变大。
结合图1所示，阻尼活塞与活塞杆9连接，阻尼筒上端通过上端盖密封，活塞杆与上端盖密封滑动配合，阻尼筒内腔为圆柱腔，阻尼活塞与阻尼筒同轴设置，使得阻尼间隙为锥环形结构，阻尼活塞将阻尼筒内腔室分隔为上腔式和下腔室，阻尼筒的内筒中填充有磁流变液；当阻尼活塞下行压缩过程中，磁流变液由下腔室经过阻尼间隙向上腔室流动，阻尼间隙由下至上呈扩张型，磁流变液流速会逐渐降低；当阻尼活塞在上行过程复原过程中，磁流变液由上腔室经过阻尼间隙向下腔室流动，由于阻尼间隙由上至下呈收敛型，磁流变液流速会加速；根据在阻尼系数一定的条件下，阻尼力与速度成正比的关系可知，该阻尼器可实现压缩力阻尼力小于拉伸阻尼力的非对称力的输出；不仅避免压缩力阻尼过大产生的反作用力对驾驶员造成的伤害，也可更多的缓存路面振动能；复原过程中，尽可能的将缓存的振动能通过复原力耗散；当车辆转弯时，车辆内外侧减振器受力不同，一侧受拉，一侧受压，拉压阻尼力不同，可提升车辆的转弯安全性；另外，该阻尼器的结构简单、体积较小、成本低廉，并且结合磁流变液阻尼力可变特性，实现较大的阻尼调节范围。
本实施例中，还包括浮动活塞2，所述浮动活塞与阻尼筒轴向密封滑动配合，所述浮动活塞与阻尼筒底部之间形成空气腔3。结合图1所示，空气腔为密闭腔体结构，浮动活塞外圆轴向开有环形密封槽，环形密封槽内安装有密封圈，通过该密封圈实现浮动活塞与内筒内圆的密封，浮动活塞与内筒构成了补偿气缸结构，在阻尼活塞压缩以及复原行程过程中，基于体积的变化，浮动活塞可轴向自适应滑动，补偿气缸可保阻尼器在压缩和复原转折点不出现阻尼力值突变，实现压缩复原运动的平稳过渡。
本实施例中，所述阻尼筒包括内筒4和外套于内筒的外筒5，所述内筒和外筒之间具有储气腔6，所述内筒开设有使得储气腔与空气腔连通的气孔7。内筒和外筒的上方均为密封结构，以使得内筒具有封闭的液压腔，外筒具有封闭的储气腔；其中外筒底部连接有吊环10，内外筒之间可通过连接环定位，以对二者的径向相对位置形成定位，相应的在内筒底部和外筒之间可设置垫块以对二者轴向相对位置形成定位；储气腔和空气腔内注有惰性气体，气体会在空气腔和储气腔之间流动，通过气孔的开口大小可调节气体的阻尼力，也可在气孔处安设阀门控制气孔的启闭或者调节气孔的开度，进而提高阻尼力的调节范围。
本实施例中，所述内筒和外筒同轴设置，所述内筒内圆和外筒外圆之间的径向间隙由下至上逐渐变大以使得储气腔的形成渐变结构。可通过将内筒外圆设置为上小下大的锥形面实现间隙的渐变，也可通过将外筒内圆设置为上大下小的锥形面实现间隙的渐变；储气腔沿轴向为长条形，储气腔本身也作为气流通道，当阻尼活塞下行压缩时，气体被压缩由空气腔通过气孔向储气腔流动，储气腔内的气体自下向上运动，气体流道由下至上呈扩张型，空气流速逐渐降低；在阻尼活塞上行复位过程中，储气腔内的气体自上向下运动，气体流道由上至下呈收敛型，气体速度逐渐增大，故气体的阻尼力同样实现非对称输出，对阻尼器的非对称力输出具有增益的效果，可应对大的脉冲激励的工况，拓宽其阻尼调节范围。
本实施例中，所述内筒外圆呈上小下大的圆台面，所述外筒内圆呈圆柱面。内筒外圆为锥形面，利于加工制造。
本实施例中，所述气孔7开设于内筒底部中心处。由空气腔经过气孔流出的气体，利于均匀的分布在储气腔内并沿储气腔向上流动，同理，由储气腔经过气孔流入的气体，也利于向气孔汇集集中。
本实施例中，所述阻尼活塞外设有磁力线圈8。通过磁力线圈的设置可调节磁流变液的；其中线圈匝数沿阻尼活塞由下而上依次递减，下部磁场大，上部磁场小，从而导致磁控力在压缩时小，拉伸时大。
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 (7)

1.一种双锥形非对称力磁流变阻尼器，其特征在于：包括阻尼筒和阻尼活塞，所述阻尼活塞外圆与阻尼筒内圆之间具有阻尼间隙，所述阻尼活塞呈上小下大的圆台形以使得阻尼间隙从下至上逐渐变大。
2.根据权利要求1所述的双锥形非对称力磁流变阻尼器，其特征在于：还包括浮动活塞，所述浮动活塞与阻尼筒轴向密封滑动配合，所述浮动活塞与阻尼筒底部之间形成空气腔。
3.根据权利要求2所述的双锥形非对称力磁流变阻尼器，其特征在于：所述阻尼筒包括内筒和外套于内筒的外筒，所述内筒和外筒之间具有储气腔，所述内筒开设有使得储气腔与空气腔连通的气孔。
4.根据权利要求3所述的双锥形非对称力磁流变阻尼器，其特征在于：所述内筒和外筒同轴设置，所述内筒内圆和外筒外圆之间的径向间隙由下至上逐渐变大以使得储气腔的形成渐变结构。
5.根据权利要求4所述的双锥形非对称力磁流变阻尼器，其特征在于：所述内筒外圆呈上小下大的圆台面，所述外筒内圆呈圆柱面。
6.根据权利要求5述的双锥形非对称力磁流变阻尼器，其特征在于：所述气孔开设于内筒底部中心处。
7.根据权利要求1所述的双锥形非对称力磁流变阻尼器，其特征在于：所述阻尼活塞外设有磁力线圈。
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