CN116025660A - 无源机械连续可调式磁流变阻尼器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无源机械连续可调式磁流变阻尼器，包括缸体、活塞总成及活塞杆，所述缸体包括一端开口的缸筒及连接于所述缸筒开口上的端盖，所述活塞总成包括活塞架及设置于所述活塞架上的阻尼调节系统，所述活塞架滑动设置于所述缸筒内，所述活塞杆为中空的管状杆并与所述活塞架连接且作用端沿所述端盖穿出，所述阻尼调节系统用于调节所述活塞架在所述缸筒内做往复直线运动时的阻尼力。本发明解决了磁流变阻尼器容易泄漏密封的问题；通过间隙调节机构调整工作间隙的大小来调整输出阻尼力，不需要外接电源，实现输出阻尼力的无级调节，而且调节范围更广，更加绿色节能；采用磁流变无纺布，磁流变液用量少，不需要复杂密封，结构更简单。
Description
技术领域
本发明涉及磁流变阻尼调节技术领域，具体涉及一种无源机械连续可调式磁流变阻尼器。
背景技术
磁流变液是一种新型智能材料，由载液、磁性颗粒及添加剂组成。通过外部添加磁场，磁流变液可以完成由牛顿流体-类固体的转变，并且这个过程可逆。目前磁流变液价格较为昂贵。磁流变阻尼器是一种以磁流变液为基本工作介质，提供运动阻力，消耗运动能量的半主动智能器件，可以通过改变线圈电流的方式对输出阻尼力进行控制。按照磁流变阻尼器中磁流变液的工作模型可将其分为流动式、剪切式和挤压式三种。
现有磁流变阻尼器无论采用哪种工作模式，往往都需要在工作腔内灌注大量磁流变液，不仅增加了阻尼器的重量，还增加了阻尼器的生产成本。因为磁流变液中存在铁磁颗粒等，所以在磁流变阻尼器工作过程中对密封件的磨损较为严重，导致阻尼器容易出现泄露。此外，通过改变线圈电流的方式对阻尼器输出力进行控制，不仅需要外接电源，而且常常出现导线短路、断路等问题。以上问题在一定程度上限制了磁流变阻尼器的推广应用。
因此，为解决当前磁流变阻尼器需要外接电源、容易短路、断路、磁流变液用量大、密封困难、容易泄露等问题，本专利提出了一种不需要外接电源的新型磁流变阻尼器，该阻尼器结构简单，安全可靠，成本低，有利于磁流变技术的进一步推广应用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供无源机械连续可调式磁流变阻尼器，采用永磁铁代替传统磁流变阻尼器中的励磁线圈来产生工作磁场，解决了磁流变阻尼器容易泄漏密封的问题；通过间隙调节机构调整工作间隙的大小来调整输出阻尼力，不需要外接电源，实现输出阻尼力的无级调节，而且调节范围更广，更加绿色节能；采用磁流变无纺布，磁流变液用量少，不需要复杂密封，结构更简单。
本发明的无源机械连续可调式磁流变阻尼器，包括缸体、活塞总成及活塞杆，所述缸体包括一端开口的缸筒及连接于所述缸筒开口上的端盖，所述活塞总成包括活塞架及设置于所述活塞架上的阻尼调节系统，所述活塞架滑动设置于所述缸筒内，所述活塞杆为中空的管状杆并与所述活塞架连接且作用端沿所述端盖穿出，所述阻尼调节系统用于调节所述活塞总成在所述缸筒内做往复直线运动时的阻尼力，传统磁流变阻尼器需要外接电源，并通过调整线圈中通入电流的大小来调节工作磁场的强弱，进而调整磁流变阻尼力的大小，而本申请通过磁流变液工作间隙调整来调节输出阻尼力，不需要外接电源，更加绿色节能。
进一步，所述阻尼调节系统包括用于产生磁场的励磁组件、磁流变复合材料及用于调节组件，所述调节组件用于机械式调节所述活塞总成在所述缸筒内做往复直线运动时的阻尼力，不但能够实现输出阻尼力的无级调节，而且调节范围更广。
进一步，所述励磁组件包括永磁体和导磁块，所述永磁体为由至少两块子磁体拼合而成的圆环柱状，且所述子磁体的两端固连有导磁块用于导通所述子磁体产生的磁场，使包覆在导磁块上的磁流变复合材料产生磁流变效应，采用永磁铁代替传统磁流变阻尼器中的励磁线圈来产生工作磁场，解决了磁流变阻尼器容易泄漏密封的问题。
进一步，沿所述子磁体外周周向设置一弹性箍将多块子磁体周向箍紧形成圆环柱状，一般地采用两块子磁体拼合形成一个完整的圆环柱状的永磁体，便于装配并且能够达到无极调节工作间隙的目的，减少零部件数量，使无源机械连续可调式磁流变阻尼器的结构更紧凑。
进一步，所述磁流变复合材料为包覆于所述导磁块外圆周面上的磁流变无纺布，传统磁流变阻尼器需要灌装大量磁流变液，不仅增加了阻尼器的重量和生产成本，为了防止泄露还要设计复杂的密封结构，本申请将磁流变液浸在无纺布内，磁流变液用量少，不需要复杂密封，结构更简单，成本也更低廉。
进一步，所述子磁体的内径大于与其对应固定连接的导磁块内径在变径处形成内台阶，内台阶面的设置可以用于配合顶锥对工作间隙进行无级调节。
进一步，所述调节组件包括贯穿设置于所述活塞杆内腔中的丝杆(活塞杆内腔设置支撑丝杆的支撑块，装配时保证丝杆在活塞杆内腔的运动不受干涉)、与丝杆螺纹配合并用于调节所述导磁块与缸筒内壁之间间隙的顶锥以及用于拨动所述丝杆的调节手柄，所述丝杆与所述调节手柄螺纹配合且所述调节手柄的调节控制端沿开设于所述管状活塞杆上的调节孔穿出，所述调节孔为沿所述活塞杆外壁周向延伸的并与活塞杆内腔连通的条形孔，所述调节手柄与所述丝杆螺纹配合，通过拨动所述调节手柄驱动所述丝杆转动，丝杆转动时与其配合的顶锥便沿所述丝杆做直线运动。
进一步，所述顶锥包括一对背向设置的锥形套，两个所述锥形套与所述丝杆螺纹配合的旋向相反，所述丝杆转动时驱动两所述锥形套同步相向或背向移动，所述锥形套的锥形面抵接于所述内台阶上，所述锥形套的大径端抵接于所述子磁块内圆面上，驱动丝杆旋转时，两锥形套在丝杆上同步做相向或背向移动，与内台阶抵接的锥面接触点不断发生变化以驱动位置相对的导磁块相互靠近或远离进而达到无级调节工作间隙的目的。
进一步，所述活塞架上设置有与所述缸筒内壁滑动配合的导向环配合所述端盖对活塞杆及活塞架进行导向支撑，保证活塞总成在直线往复运动过程中的平稳。
进一步，所述活塞杆远离所述缸筒的一端还固定设置一耳环，耳环的设置便于无源机械连续可调式磁流变阻尼器与外接零部件的连接。
在活塞总成运动速度不变的情况下，当导磁块与缸筒内壁构成的环形间隙减小时阻尼力增大，反之阻尼力减小。朝一个方向转动调节手柄，驱动丝杆旋转，从而使安装在丝杆正反螺纹上的两个锥形套相背运动，通过锥形套的锥面将导磁块以及子磁体顶起，环形工作间隙减小。当向另一个方向掰动手柄时，丝杆带动两个锥形套相向运动，锥形套的锥面与内台阶接触位置的半径变小，在弹性箍的束缚下，导磁块和子磁体相向运动，工作间隙增大。
本发明的有益效果是：本发明公开的一种无源机械连续可调式磁流变阻尼器，采用永磁铁代替传统磁流变阻尼器中的励磁线圈来产生工作磁场，解决了磁流变阻尼器容易泄漏密封的问题；通过间隙调节机构调整工作间隙的大小来调整输出阻尼力，不需要外接电源，实现输出阻尼力的无级调节，而且调节范围更广，更加绿色节能；采用磁流变无纺布，磁流变液用量少，不需要复杂密封，结构更简单。
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为本发明的结构示意图；
图2为本发明的局部放大结构示意图；
图3为本发明的活塞及活塞架结构示意图；
图4为本发明的活塞总成结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明的结构示意图，图2为本发明的局部放大结构示意图，图3为本发明的活塞及活塞架结构示意图，图4为本发明的活塞总成结构示意图，如图所示，本实施例中的无源机械连续可调式磁流变阻尼器包括缸体、活塞总成及活塞杆4，所述缸体包括一端开口的缸筒1及连接于所述缸筒1开口上的端盖2，所述活塞总成包括活塞架3及设置于所述活塞架3上的阻尼调节系统，所述活塞架3滑动设置于所述缸筒1内，所述活塞杆4为中空的管状杆并与所述活塞架3连接且作用端沿所述端盖2穿出，所述阻尼调节系统用于调节所述活塞架3在所述缸筒1内做往复直线运动时的阻尼力，传统磁流变阻尼器需要外接电源，并通过调整线圈中通入电流的大小来调节工作磁场的强弱，进而调整磁流变阻尼力的大小，而本申请通过磁流变液工作间隙调整来调节输出阻尼力，不需要外接电源，更加绿色节能。
本实施例中，所述阻尼调节系统包括用于产生磁场的励磁组件、磁流变复合材料及用于调节组件，所述调节组件用于机械式调节所述活塞架3在所述缸筒1内做往复直线运动时的阻尼力，不但能够实现输出阻尼力的无级调节，而且调节范围更广。
本实施例中，所述励磁组件包括永磁体5和导磁块6，所述永磁体5为由至少两块子磁体拼合而成的圆环柱状，且所述子磁体的两端固连有导磁块6用于导通所述子磁体产生的磁场，使包覆在导磁块上的磁流变复合材料产生磁流变效应，采用永磁铁代替传统磁流变阻尼器中的励磁线圈来产生工作磁场，解决了磁流变阻尼器容易泄漏密封的问题。
本实施例中，沿所述子磁体外周周向设置一弹性箍7将多块子磁体周向箍紧形成圆环柱状，一般地采用两块子磁体拼合形成一个完整的圆环柱状的永磁体5，便于装配并且能够达到无极调节工作间隙的目的，减少零部件数量，使无源机械连续可调式磁流变阻尼器的结构更紧凑。
本实施例中，所述磁流变复合材料为包覆于所述导磁块6外圆周面上的磁流变无纺布8，传统磁流变阻尼器需要灌装大量磁流变液，不仅增加了阻尼器的重量和生产成本，为了防止泄露还要设计复杂的密封结构，本申请将磁流变液浸在无纺布内，磁流变液用量少，不需要复杂密封，结构更简单，成本也更低廉。
本实施例中，所述子磁体的内径大于与其对应固定连接的导磁块6内径在变径处形成内台阶，内台阶面的设置可以用于配合顶锥10对工作间隙进行无级调节。
本实施例中，所述调节组件包括贯穿设置于所述活塞杆4内腔中的丝杆9(活塞杆4内腔设置支撑丝杆9的支撑块，装配时保证丝杆9在活塞杆4内腔的运动不受干涉)、与丝杆9螺纹配合并用于调节所述导磁块6与缸筒1内壁之间间隙的顶锥10以及用于拨动所述丝杆9的调节手柄11，所述丝杆9与所述调节手柄11螺纹配合且所述调节手柄11的调节控制端沿开设于所述管状活塞杆4上的调节孔穿出，所述调节孔为沿所述活塞杆4外壁周向延伸的并与活塞杆4内腔连通的条形孔，所述调节手柄11与所述丝杆9螺纹配合，通过拨动所述调节手柄11驱动所述丝杆9转动，丝杆9转动时与其配合的顶锥10便沿所述丝杆9做直线运动。
本实施例中，所述顶锥10包括一对背向设置的锥形套，两个所述锥形套与所述丝杆9螺纹配合的旋向相反，所述丝杆9转动时驱动两所述锥形套同步相向或背向移动，所述锥形套的锥形面抵接于所述内台阶上，所述锥形套的大径端抵接于所述子磁块内圆面上，驱动丝杆9旋转时，两锥形套在丝杆9上同步做相向或背向移动，与内台阶抵接的锥面接触点不断发生变化以驱动位置相对的导磁块6相互靠近或远离进而达到无级调节工作间隙的目的。
本实施例中，所述活塞架3上设置有与所述缸筒1内壁滑动配合的导向环13配合所述端盖2对活塞杆4及活塞架3进行导向支撑，保证活塞总成在直线往复运动过程中的平稳。
本实施例中，所述活塞杆4远离所述缸筒1的一端还固定设置一耳环12，耳环12的设置便于无源机械连续可调式磁流变阻尼器与外接零部件的连接。
在活塞总成运动速度不变的情况下，当导磁块6与缸筒1内壁构成的环形间隙减小时阻尼力增大，反之阻尼力减小。朝一个方向转动调节手柄11，驱动丝杆9旋转，从而使安装在丝杆9正反螺纹上的两个锥形套相背运动，通过锥形套的锥面将导磁块6以及子磁体顶起，环形工作间隙减小。当向另一个方向掰动手柄时，丝杆9带动两个锥形套相向运动，锥形套的锥面与内台阶接触位置的半径变小，在弹性箍7的束缚下，导磁块6和子磁体相向运动，工作间隙增大。
本发明公开的一种无源机械连续可调式磁流变阻尼器，采用永磁铁代替传统磁流变阻尼器中的励磁线圈来产生工作磁场，解决了磁流变阻尼器容易泄漏密封的问题；通过间隙调节机构调整工作间隙的大小来调整输出阻尼力，不需要外接电源，实现输出阻尼力的无级调节，而且调节范围更广，更加绿色节能；采用磁流变无纺布，磁流变液用量少，不需要复杂密封，结构更简单。
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 (10)
1.一种无源机械连续可调式磁流变阻尼器，其特征在于：包括缸体、活塞总成及活塞杆，所述缸体包括一端开口的缸筒及连接于所述缸筒开口上的端盖，所述活塞总成包括活塞架及设置于所述活塞架上的阻尼调节系统，所述活塞架滑动设置于所述缸筒内，所述活塞杆为中空的管状杆并与所述活塞架连接且作用端沿所述端盖穿出，所述阻尼调节系统用于调节所述活塞架在所述缸筒内做往复直线运动时的阻尼力。
2.根据权利要求1所述的无源机械连续可调式磁流变阻尼器，其特征在于：所述阻尼调节系统包括用于产生磁场的励磁组件、磁流变复合材料及用于调节组件，所述调节组件用于机械式调节所述活塞总成在所述缸筒内做往复直线运动时的阻尼力。
3.根据权利要求2所述的无源机械连续可调式磁流变阻尼器，其特征在于：所述励磁组件包括永磁体和导磁块，所述永磁体为由至少两块子磁体拼合而成的圆环柱状，且所述子磁体的两端固连有导磁块用于导通所述子磁体产生的磁场，使包覆于导磁块外圆周面上的磁流变复合材料产生磁流变效应。
4.根据权利要求3所述的无源机械连续可调式磁流变阻尼器，其特征在于：沿所述子磁体外周周向设置一弹性箍将多块子磁体周向箍紧形成圆环柱状。
5.根据权利要求3所述的无源机械连续可调式磁流变阻尼器，其特征在于：所述磁流变复合材料为包覆于所述导磁块外圆周面上的磁流变无纺布。
6.根据权利要求3所述的无源机械连续可调式磁流变阻尼器，其特征在于：所述子磁体的内径大于与其对应固定连接的导磁块内径在变径处形成内台阶。
7.根据权利要求6所述的无源机械连续可调式磁流变阻尼器，其特征在于：所述调节组件包括贯穿设置于所述活塞杆内腔中的丝杆、与丝杆螺纹配合并用于调节所述导磁块与缸筒内壁之间间隙的顶锥以及用于拨动所述丝杆的调节手柄，所述丝杆与所述调节手柄螺纹配合且所述调节手柄的调节控制端沿开设于所述管状活塞杆上的调节孔穿出，所述调节孔为沿所述活塞杆外壁周向延伸的并与活塞杆内腔连通的条形孔，所述调节手柄与所述丝杆螺纹配合，通过拨动所述调节手柄驱动所述丝杆转动。
8.根据权利要求7所述的无源机械连续可调式磁流变阻尼器，其特征在于：所述顶锥包括一对背向设置的锥形套，两个所述锥形套与所述丝杆螺纹配合的旋向相反，所述丝杆转动时驱动两所述锥形套同步相向或背向移动，所述锥形套的锥形面抵接于所述内台阶上。
9.根据权利要求1所述的无源机械连续可调式磁流变阻尼器，其特征在于：所述活塞架上设置有与所述缸筒内壁滑动配合的导向环，配合所述端盖对活塞杆及活塞总成进行导向支撑。
10.根据权利要求1所述的无源机械连续可调式磁流变阻尼器，其特征在于：所述活塞杆远离所述缸筒的一端还固定设置一耳环。
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