CN114673751A - 一种新型磁流变脂曲轴扭振减振器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种新型磁流变脂曲轴扭振减振器，包括为器件供电的导电滑环、上端盖、下壳体、法兰盘和用于将期间内部导线引出的导线管主轴、环形惯性块；环形惯性块的外侧固定有四个磁叶，连接柱上绕有电磁线圈；环形惯性块与上端盖之间形成第一阻尼通道；环形惯性块的外周的磁叶与导磁环之间形成第二阻尼通道；环形惯性块与下壳体的底部形成第三阻尼通道；第一阻尼通道、第二阻尼通道和第三阻尼通道相通，且充满磁流变脂。本发明结构简单，只要通过改变电流的大小就可以将扭振减振器中各阻尼通道的阻尼力进行实时控制，达到最佳的减振效果，提高了曲轴扭振减振的效率。

Description

一种新型磁流变脂曲轴扭振减振器

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种磁流变脂曲轴扭振减振器。

背景技术

在汽车发动机工作过程中，发动机连杆向曲轴传输动力，形成绕曲轴自身轴线的力矩，并通过发动机飞轮和离合器压盘对外输出转矩。由于曲轴本身不仅具有惯性还具有弹性，这一固有扭转特性使得曲轴在受到周期性变化的激振力矩时产生了扭转振动。曲轴的扭转振动会造成发动机轴系在旋转工作时产生切向交变扭应力，增加了系统器件的磨损和疲劳，影响发动机以及整车的NVH性能，降低了驾驶安全性和行驶平稳性。

为了消减曲轴的扭转振动，除调节轴系固有频率的设计外，现今多在发动机扭转振幅最大的曲轴前端装置减振器。硅油减振器由于具有阻尼大、扭振抑制效果好、性能稳定等特性，在轴系扭振减振中得以广泛应用。但硅油扭振减振器属于被动式减振器，其输出的阻尼力不可调控，使减振器减振效率具有一定的局限性。

磁流变脂是由高磁导率、低磁滞性的微小软磁性颗粒和非导磁液体混合而成的悬浮脂状体，且磁流变脂较磁流变液更具有稳定性，不易沉降。磁流变脂在零磁场条件下其内部颗粒分布是杂乱的，呈现出低粘度的牛顿流体特性；在磁场作用下有规则的呈链或链束状排列，可瞬间由牛顿流体变为高粘度难流动的塑性宾汉流体。这种变化是可逆的，且阻尼力的大小可通过控制磁场的强度大小来控制。

发明内容

基于上述问题，本发明提出一种新型磁流变脂曲轴扭振减振器，解决了硅油曲轴扭振减振器阻尼不可调节，可控性较差的问题。

所采用的技术方案是：一种新型磁流变脂曲轴扭振减振器，包括导电滑环、上端盖、下壳体、法兰盘、导线管主轴和环形惯性块；上端盖和下壳体相固定，惯性环放置在下壳体内；法兰盘通过法兰脚架焊接在下壳体的下方；导电滑环固定在导线管主轴上。

上端盖上设有上端盖轴承架、注液孔和上端盖出轴孔，上端盖轴承架设置在端盖中心部；端盖旋转密封圈和端盖轴承安装在上端盖轴承架中，并与上端盖出轴孔保证一定的同轴度；注液孔设在上端盖表面；

下壳体上设有下壳体轴承架、下壳体出轴孔和导磁环；壳体旋转密封圈和壳体轴承安装在壳体轴承架中，并与下壳体出轴孔保证一定的同轴度；下壳体的内圈焊接有一圈导磁环；

环形惯性块放置在下壳体内，并由上端盖进行密封；环形惯性块与上端盖之间有间隙，为第一阻尼通道；环形惯性块的外周布置有磁叶，磁叶与环形惯性块的连接柱上缠绕电磁线圈；环形惯性块上均匀分布有引线孔；磁叶与导磁环之间有间隙，为第二阻尼通道；环形惯性块与下壳体的底部有间隙，为第三阻尼通道；

第一阻尼通道、第二阻尼通道和第三阻尼通道相通，且充满磁流变脂；

导线管主轴，贯穿端盖旋转密封圈、壳体旋转密封圈、端盖轴承、壳体轴承，实现环形惯性块旋转；导线管主轴为中空，侧壁开有出线孔；出线孔的上方均匀分布有安装孔；导电滑环通过安装孔固定在导线管主轴上；中空部分为导线管的内孔；导线管主轴上还固定有导线管支管；导线管支管焊接在环形惯性块上，并在引线孔的外部进行密封；

电磁线圈的导线通过引线孔引入导线管支管并通过导线管内孔引出至导线管主轴的出线孔，与导电滑环的内器件进行接线。

进一步的，环形惯性块的外周均匀的布置有四片磁叶，每片磁叶与导磁环之间有间隙。

进一步的，导线管主轴上均匀固定有四个导线管支管。

进一步的，环形惯性块上均匀开有四个引线孔，每个引线孔与导线管支管相配合。

本发明用于抑制曲轴扭转振动的装备；上端盖、下壳体、导线管主轴及导线管支管采用非导磁性金属制作，保证设备内部磁场的稳定。

本发明主要包括三个部分，一是上端盖、端盖轴承架、下壳体、壳体轴承架、导磁环、法兰盘、法兰脚架、等组成的减振器外壳；二是由环形惯性块、电磁线圈、各阻尼通道、环形惯性块引线孔、磁叶等组成的减振器惯性模块；三是由导电滑环、内外电源接线、导线管主轴、导线支管等组成的减振器供电部件。

当下壳体通过法兰盘与汽车发动机曲轴固定连接后，旋转曲轴带动减振器下壳体旋转，由于环形惯性块与下壳体间不是固定连接，存在相对转动。相对转动的下壳体与环形惯性块之间的阻尼通道，充满磁流变脂。环形惯性块与导线管主轴、导电滑环内环为固定连接，保持同步的转速，导电滑环外环为固定件能够通过导线连接外接电源。

本发明在实现发动机曲轴扭转振动抑振过程中，能够达到减振器变阻尼减振，扩大了减振器的扭振抑振范围。通过0～2A的电流载荷就能够完成硅油减振器更大的减振范围，同时，更加精确的电流控制可以匹配更加准确的曲轴振动频率，以达到改变曲轴振动频率避免共振影响的作用。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的正剖面图；

图3为本发明的俯剖面图；

图4为本发明中上端盖结构示意图；

图5为本发明中下壳体结构示意图；

图6为本发明中法兰盘结构示意图；

图7为本发明中下壳体法兰安装结构示意图；

图8为本发明中导线管主轴结构示意图；

图9为本发明中环形惯性块结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

参见图1至图9所示，一种新型磁流变脂曲轴扭振减振器，包括为器件供电的导电滑环1、上端盖2、下壳体3、法兰盘4和用于将期间内部导线引出的导线管主轴5、环形惯性块6。

上端盖2包括上端盖轴承架21、注液孔22和上端盖出轴孔23，上端盖轴承架21设置在端盖中心部，端盖旋转密封圈71和端盖轴承81安装在上端盖轴承架21中，并与上端盖出轴孔23保证一定的同轴度。注液孔22设在上端盖2表面，将磁流变脂通过该孔注入器件内部。下壳体3上设有下壳体轴承架31、下壳体出轴孔33，壳体旋转密封圈72和壳体轴承安装在壳体轴承架31中，并与下壳体出轴孔33保证一定的同轴度。下壳体3与法兰脚架41焊接连接、法兰脚架41与法兰盘4焊接连接，导磁环32焊接在下壳体3内。

环形惯性块6放置在下壳体3中，并由上端盖2进行密封，形成盘状的器件整体。环形惯性块6外周均匀布置四个磁叶64，并缠绕电磁线圈61，电磁线圈导线通过引线孔63引入导线管支管54并通过导线管内孔53引出至导线管主轴的出线孔52。导线管主轴5的外侧均匀固定有四个导线管支管54，四个支管与环形惯性块6焊接连接并在环形惯性块的引线孔63外部进行密封处理。引线引出导线管主轴的出线孔52后，与导电滑环1的内器件12进行接线，并将导电滑环1通过导电滑环安装孔51使用螺栓固定安装在导线管主轴上端。导线管主轴5贯穿端盖旋转密封圈71、壳体旋转密封圈72、端盖轴承81、壳体轴承82保证整体密封性和内部惯性块低阻力旋转。

环形惯性块6与上端盖2之间有间隙，为第一阻尼通道65；环形惯性块6的外周的磁叶与导磁环之间有间隙，为第二阻尼通道62；环形惯性块6与下壳体3的底部有间隙，为第三阻尼通道66；第一阻尼通道65、第二阻尼通道62和第三阻尼通道66相通，且充满磁流变脂。

曲轴抑振减振的具体实施过程中，法兰盘4与发动机曲轴自由端通过固定螺栓孔42进行螺栓紧固连接，确保磁流变脂扭振减振器的下壳体与曲轴保持同转速旋转。导电滑环1外部壳体使用固定架固定，保证其不发生转动，并将外电源接线11与外部电源进行连接，确保电流载荷输入。当发动机以一定转速工况进行工作时，曲轴以相应的转速带动减振器壳体3转动，由于环形惯性块6具有相应的转动惯量，所以会以低于发动机转速的转速进行转动。

当电磁线圈61中没有电流时，各阻尼通道内充满具有一定粘滞力的磁流变脂，导磁环32和下壳体3的转速会因环形惯性块6的转动发生微小的变化；但当四个电磁线圈61中流入对置反方向电流载荷时，电磁线圈61会产生大小方向规律的感应磁场，感应磁场通过四个环形惯性块6和磁叶64、导磁环32完成四个磁场回路。各阻尼通道中的磁流变脂因磁场作用在毫秒级时间内发生流变效应，变成阻尼较大的塑性宾汉流体，增大了下壳体3与环形惯性块6之间的相对转动的阻尼力，进而改变曲轴旋转频率避开工况转速下曲轴的共振频率使得曲轴的扭转振动得以抑制。进一步地，当发动机以不同转速工况进行工作时，只要通过改变电流的大小就可以将扭振减振器中阻尼通道62的阻尼力进行实时控制，达到最佳的减振效果，提高了曲轴扭振减振的效率。

Claims (4)

1.一种新型磁流变脂曲轴扭振减振器，其特征在于：包括导电滑环、上端盖、下壳体、法兰盘、导线管主轴和环形惯性块；所述的上端盖和下壳体相固定，惯性环放置在所述的下壳体内；法兰盘通过法兰脚架焊接在所述的下壳体的下方；所述的导电滑环固定在导线管主轴上；

其中，所述的上端盖上设有上端盖轴承架、注液孔和上端盖出轴孔，上端盖轴承架设置在端盖中心部；端盖旋转密封圈和端盖轴承安装在上端盖轴承架中，并与上端盖出轴孔保证一定的同轴度；注液孔设在上端盖表面；

所述的下壳体上设有下壳体轴承架、下壳体出轴孔和导磁环；壳体旋转密封圈和壳体轴承安装在壳体轴承架中，并与下壳体出轴孔保证一定的同轴度；下壳体的内圈焊接有一圈导磁环；

所述的环形惯性块放置在下壳体内，并由上端盖进行密封；环形惯性块与上端盖之间有间隙，为第一阻尼通道；环形惯性块的外周布置有磁叶，磁叶与环形惯性块的连接柱上缠绕电磁线圈；环形惯性块上均匀分布有引线孔；磁叶与导磁环之间有间隙，为第二阻尼通道；环形惯性块与下壳体的底部有间隙，为第三阻尼通道；

第一阻尼通道、第二阻尼通道和第三阻尼通道相通，且充满磁流变脂；

所述的导线管主轴，贯穿端盖旋转密封圈、壳体旋转密封圈、端盖轴承、壳体轴承，实现环形惯性块旋转；导线管主轴为中空，侧壁开有出线孔；出线孔的上方均匀分布有安装孔；所述的导电滑环通过安装孔固定在所述的导线管主轴上；中空部分为导线管的内孔；导线管主轴上还固定有导线管支管；导线管支管焊接在环形惯性块上，并在引线孔的外部进行密封；

电磁线圈的导线通过引线孔引入导线管支管并通过导线管内孔引出至导线管主轴的出线孔，与导电滑环的内器件进行接线。

2.根据权利要求1所述的一种新型磁流变脂曲轴扭振减振器，其特征在于所述的环形惯性块的外周均匀的布置有四片磁叶，每片磁叶与导磁环之间有间隙。

3.根据权利要求1所述的一种新型磁流变脂曲轴扭振减振器，其特征在于所述的导线管主轴上均匀固定有四个导线管支管。

4.根据权利要求1或3所述的一种新型磁流变脂曲轴扭振减振器，其特征在于所述的环形惯性块上均匀开有四个引线孔，每个引线孔与导线管支管相配合。

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