CN206617498U - 同时采用液压油和磁流变液两种工作介质的双套筒减振器 - Google Patents
同时采用液压油和磁流变液两种工作介质的双套筒减振器 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种同时采用液压油和磁流变液两种工作介质的双套筒减振器，主要由活塞杆夹具、活塞杆、内外活塞、线圈、减振器内外套筒及补偿弹簧等组成。本实用新型双套筒减振器由一个液压减振器和一个磁流变减振器共同组合而成，其中液压减振器的活塞由三根周向均匀布置的外活塞杆连接带动上下往复运动。液压减振器提供固定不变的阻尼力；磁流变减振器提供可控的阻尼力，同时在内活塞中的凹槽上缠绕两组线圈，可形成三个有效阻尼间隙。这种结构设计可产生较大可控阻尼力，同时提高了阻尼力动态调节范围。另外，利用液压油能够有效地对高速冲击振动进行较平缓的减振。特别适用于工况变化的汽车悬架与铁路机车的减振系统。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种减振器，尤其涉及一种同时采用液压油和磁流变液两种工作介质的双套筒减振器。
背景技术
减振器因其阻尼力容易调整、结构简单、价格便宜等优点，已广泛应用于汽车悬架系统及铁路机车车辆、建筑物及桥梁的减振抗震等方面。
传统的液压减振器中填充的工作介质是普通液压油，其结构简单且无须外部能量输入，但由于液压油粘度不可变且粘度小，其输出阻尼力较小且不可控，不能适应各种变化的工作工况。
磁流变减振器是以磁流变液为工作介质的新型减振器，对磁流变减振器活塞中励磁线圈通一定大小的电流时，在磁场作用下，阻尼间隙中自由流动的磁流变液可在毫秒级范围内由粘性液体变化为半固体状态，从而获得可控阻尼力。磁流变减振器所具有的毫秒级响应速度、大控制范围和大阻尼力输出的特点，使得它成为工业应用领域优秀的半主动减振器。但是磁流变减振器也有一些固有缺点，例如，由于无磁场下的磁流变液的粘度比普通液压油的粘度更大，所以即使在无电流输入的情况下，磁流变减振器也会施加一个较硬的阻尼力，从而导致在某些情况下减振效果恶化。同时磁流变液较之普通液压油更贵，增加了磁流变减振器的制造成本。另外，目前常用的单线圈磁流变减振器上下腔压力差较小，阻尼力动态调节范围也较窄。这些缺点也阻碍了磁流变减振器的工业应用发展。
发明内容
为了克服背景技术中存在的问题，本实用新型提出一种同时采用液压油和磁流变液两种工作介质的双套筒减振器。在液压减振器中增设一个内套筒，内套筒中填充磁流变液形成一个小型磁流变减振器。本实用新型双套筒减振器由一个液压减振器和一个磁流变减振器共同组合而成，其中液压减振器的活塞由三根周向均匀布置的活塞杆连接带动上下往复运动。液压减振器提供固定不可控的阻尼力；磁流变减振器提供可控阻尼力，同时在磁流变减振器内活塞中的环形凹槽上缠绕两组线圈，可同时形成三个有效阻尼间隙。这种结构设计可产生较大可控阻尼力，同时提高了阻尼力动态调节范围。另外，利用液压油能够有效地对高速冲击振动进行较平缓的减振。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案包括：上吊耳(1)、活塞杆夹具(2)、外活塞杆(3)、减振器上端盖(4)、减振器外套筒(5)、螺母Ⅰ(6)、线圈Ⅰ(7)、浮动活塞Ⅰ(8)、减振器下端盖(9)、下吊耳(10)、补偿弹簧(11)、浮动活塞Ⅱ(12)、螺母Ⅱ(13)、线圈Ⅱ(14)、内活塞(15)、外活塞(16)、减振器内套筒(17)、内活塞杆(18)以及螺母Ⅲ(19)；活塞杆夹具(2)与外活塞杆(3)间隙配合，并通过螺钉固定连接；活塞杆夹具(2)中心加工有圆形通孔，内活塞杆(18)与活塞杆夹具(2)中心圆形通孔内表面间隙配合；内活塞杆(18)上端外表面加工有外螺纹，紧贴活塞杆夹具(2)下端面部位加工有环形凸台；上吊耳(1)下端面中心加工有内螺纹孔；内活塞杆(18)与活塞杆夹具(2)通过上吊耳(1)进行紧固连接；减振器上端盖(4)加工有中心圆形通孔和3个周向均匀布置的圆形通孔，3根外活塞杆(3)分别与减振器上端盖(4)的3个周向均匀布置的圆形通孔内表面间隙配合，内活塞杆(18)与减振器上端盖(4)中心圆形通孔内表面间隙配合，并通过密封圈进行密封；减振器上端盖(4)与减振器外套筒(5)上端面间隙配合，并通过螺钉固定连接；减振器上端盖(4)与减振器外套筒(5)通过密封圈进行密封；减振器内套筒(17)上端加工有环形凸台；减振器内套筒(17)与减振器上端盖(4)通过螺钉和螺母Ⅲ(19)进行紧固连接；减振器内套筒(17)与减振器上端盖(4)通过密封圈进行密封；外活塞(16)加工有3个周向均匀布置的圆形通孔，外活塞杆(3)下端与外活塞(16)圆形通孔内表面过盈配合；外活塞杆(3)下端外表面加工有外螺纹；外活塞杆(3)与外活塞(16)通过螺母Ⅰ(6)进行紧固连接；外活塞(16)外表面与减振器外套筒(5)通过密封圈进行密封，外活塞(16)内表面与减振器内套筒(17)外表面通过密封圈进行密封；外活塞(16) 加工有3个周向均匀布置的供液压油通过的腰形通孔A，其径向宽度为1.0mm；内活塞(15)中间加工有圆形通孔，内活塞杆(18)下端与内活塞(15)圆形通孔内表面过盈配合；内活塞杆(18)下端外表面加工有外螺纹；内活塞杆(18)与内活塞(15)通过螺母Ⅱ(13)进行紧固连接；内活塞(15)外圆周面加工有2个环形凹槽；线圈Ⅰ(7)缠绕于内活塞(15)上侧环形凹槽中；线圈Ⅱ(14)缠绕于内活塞(15)下侧环形凹槽中；内活塞(15)与减振器内套筒(17)内表面通过密封圈进行密封；内活塞(15)加工有3个周向均匀布置的供磁流变液通过的腰形通孔B，其径向宽度为1.0mm；内活塞(15)外表面加工有2个引线槽，内活塞杆(18)、活塞杆夹具(2)中心和上吊耳(1)加工有引线孔；线圈Ⅰ(7)和线圈Ⅱ(14)的引线分别通过内活塞(15)外表面的引线槽，经过内活塞杆(18)和活塞杆夹具(2)的引线孔，再通过上吊耳(1)的引线孔中引出；浮动活塞Ⅰ(8)外表面与减振器外套筒(5)通过密封圈进行密封，浮动活塞Ⅰ(8)内表面与减振器内套筒(17)外表面通过密封圈进行密封；浮动活塞Ⅱ(12)与减振器内套筒(17)内表面通过密封圈进行密封；减振器内套筒(17)底部中间加工有圆形沉孔，补偿弹簧(11)下端与减振器内套筒(17)圆形沉孔间隙配合，补偿弹簧(11)上端与浮动活塞Ⅱ(12)下端面接触；减振器下端盖(9)上端面中心加工有圆形沉孔，减振器内套筒(17)外表面与减振器下端盖(9)圆形沉孔间隙配合；减振器下端盖(9)与减振器外套筒(5)下端面间隙配合，并通过螺钉固定连接；减振器下端盖(9)与减振器外套筒(5)通过密封圈进行密封；减振器下端盖(9)下端加工有外螺纹；下吊耳(10)上端面中心加工有内螺纹孔；减振器下端盖(9)与下吊耳(10)通过螺纹紧固连接；减振器上端盖(4)、外活塞(16)以及减振器外套筒(5)之间围成封闭容腔Ⅰ；外活塞(16)、浮动活塞Ⅰ(8)以及减振器外套筒(5)之间围成封闭容腔Ⅱ；浮动活塞Ⅰ(8)、减振器下端盖(9)以及减振器外套筒(5)之间围成封闭容腔Ⅲ；减振器上端盖(4)、内活塞(15)以及减振器内套筒(17)之间围成封闭容腔Ⅳ；内活塞(15)、浮动活塞Ⅱ(12)以及减振器内套筒(17)之间围成封闭容腔Ⅴ；封闭容腔Ⅰ和封闭容腔Ⅱ内填充液压油；封闭容腔Ⅲ内填充压缩气体；封闭容腔Ⅳ和封闭容腔Ⅴ内填充磁流变液；当外活塞杆(3)和内活塞杆(18)沿轴向方向受拉伸时，封闭容腔Ⅰ内的液压油经过液流通道进入封闭容腔Ⅱ，封闭容腔Ⅳ内的磁流变液经过液流通道进入封闭容腔Ⅴ；当外活塞杆(3)和内活塞杆(18)沿轴向方向受压缩时，封闭容腔Ⅱ内的液压油经过液流通道进入封闭容腔Ⅰ，封闭容腔Ⅴ内的磁流变液经过液流通道进入封闭容腔Ⅳ；外活塞杆(3)沿轴向方向运动时，封闭容腔Ⅰ和封闭容腔Ⅱ的体积会发生相应变化，此时浮动活塞Ⅰ(8)会通过轴向方向的上下浮动来实现体积补偿；内活塞杆(18)沿轴向方向运动时，封闭容腔Ⅳ和封闭容腔Ⅴ的体积会发生相应变化，此时浮动活塞Ⅱ(12)会通过轴向方向的上下浮动来实现体积补偿，补偿弹簧(11)会支撑浮动活塞Ⅱ(12)的运动，也可以起到消振的作用。
本实用新型与背景技术相比，具有的有益效果是：
(1) 本实用新型双套筒减振器同时结合了液压减振器和磁流变减振器的优点，其中较低粘度的液压油能够有效地对高速冲击振动进行较为平缓的减振，同时利用磁流变液能够对减振器的输出阻尼力进行有效的控制，以适应于各种变化的工作工况。特别适用于汽车悬架与铁路机车的减振系统。
(2) 本实用新型双套筒减振器中的磁流变减振器内活塞的环形凹槽上缠绕了两组线圈，可同时形成三个有效阻尼间隙。磁流变液经过三个有效阻尼间隙的作用，可以获得更大的输出阻尼力，从而使得阻尼力动态调节范围更宽。同时，对两组线圈可施加同向电流和反向电流，并且两组电流的大小可根据实际需要进行变化，从而使得减振器的阻尼力控制更加灵活。
(3) 本实用新型双套筒减振器内套筒体积较小，所以对于价格较贵的磁流变液所需量较少，使减振器制造成本有所降低。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图。
图2是本实用新型活塞组件示意图。
图3是本实用新型内活塞结构示意图。
图4是本实用新型中磁流变减振器通异向电流时工作原理示意图。
图5是本实用新型中磁流变减振器通同向电流时工作原理示意图。
图6是本实用新型减振器内套筒上端面俯视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
如图1所示，本实用新型包括：上吊耳(1)、活塞杆夹具(2)、外活塞杆(3)、减振器上端盖(4)、减振器外套筒(5)、螺母Ⅰ(6)、线圈Ⅰ(7)、浮动活塞Ⅰ(8)、减振器下端盖(9)、下吊耳(10)、补偿弹簧(11)、浮动活塞Ⅱ(12)、螺母Ⅱ(13)、线圈Ⅱ(14)、内活塞(15)、外活塞(16)、减振器内套筒(17)、内活塞杆(18)以及螺母Ⅲ(19)。
图2是本实用新型活塞组件示意图。其中外活塞(16)由3根周向均匀布置的外活塞杆(3)连接带动上下往复运动，内活塞(15)由内活塞杆(18)连接带动上下往复运动。在外活塞(16)中加工有3个周向均匀布置的供液压油通过的腰形通孔A，在内活塞(15)中加工有3个周向均匀布置的供磁流变液通过的腰形通孔B。
图3是本实用新型内活塞结构示意图。活塞中部加工有2个环形凹槽，分别缠绕线圈Ⅰ和线圈Ⅱ。
图4是本实用新型中磁流变减振器通异向电流时工作原理示意图。当向线圈Ⅰ、线圈Ⅱ分别输入相反方向的电流时，可使两组线圈磁力线走向相反。在有效阻尼间隙Ⅶ中，两组线圈产生的磁场在该处同向，其磁场强度迅速增大。在有效阻尼间隙Ⅵ、Ⅷ中，其磁场强度随电流的增加而增大。
图5是本实用新型中磁流变减振器通同向电流时工作原理示意图。当向线圈Ⅰ、线圈Ⅱ分别输入相同方向的电流时，可使两组线圈磁力线走向相同。在有效阻尼间隙Ⅶ中，两组线圈产生的磁场在该处异向，其磁场强度迅速减小。在有效阻尼间隙Ⅵ、Ⅷ中，其磁场强度随电流的增加而增大。
图6是本实用新型减振器内套筒上端面俯视图。其中，与外活塞杆相对应的位置加工有3个周向均匀布置的供外活塞杆通过的圆弧缺口。
本实用新型工作原理如下：
如图1、图2、图3和图4所示，本实用新型双套筒减振器由一个液压减振器和一个磁流变减振器构成，其中液压减振器的外活塞由三根周向均匀布置的外活塞杆连接带动上下往复运动，磁流变减振器的内活塞由内活塞杆连接带动上下往复运动。液压减振器中的液压油在封闭容腔Ⅰ与封闭容腔Ⅱ之间自由流动并形成压力差，其粘度较低且不可变，从而为减振器提供较平稳的固定不可控阻尼力。在磁流变减振器中，当向线圈Ⅰ、线圈Ⅱ的引线内分别输入一定方向及大小的电流时，由于电磁效应就会在三个有效阻尼间隙Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ内产生磁场，使得阻尼间隙中自由流动的磁流变液在磁场作用下由粘性液体迅速变化为半固体状态，磁流变液的粘度迅速增加且随外加磁场强度的增加而增加，从而在减振器封闭容腔Ⅳ和封闭容腔Ⅴ之间形成较大压力差，产生较大的阻尼力。通过控制输入电流的方向及大小就可控制阻尼间隙内磁场的强度，使三个有效阻尼间隙两端之间的压差发生变化，形成三级调压，进而可控制封闭容腔Ⅳ和封闭容腔Ⅴ之间的压力差，最终与液压减振器相结合，达到所需的可控输出阻尼力。
Claims (2)
1.一种同时采用液压油和磁流变液两种工作介质的双套筒减振器，其特征在于包括：上吊耳(1)、活塞杆夹具(2)、外活塞杆(3)、减振器上端盖(4)、减振器外套筒(5)、螺母Ⅰ(6)、线圈Ⅰ(7)、浮动活塞Ⅰ(8)、减振器下端盖(9)、下吊耳(10)、补偿弹簧(11)、浮动活塞Ⅱ(12)、螺母Ⅱ(13)、线圈Ⅱ(14)、内活塞(15)、外活塞(16)、减振器内套筒(17)、内活塞杆(18)以及螺母Ⅲ(19)；活塞杆夹具(2)与外活塞杆(3)间隙配合，并通过螺钉固定连接；活塞杆夹具(2)中心加工有圆形通孔，内活塞杆(18)与活塞杆夹具(2)中心圆形通孔内表面间隙配合；内活塞杆(18)上端外表面加工有外螺纹，紧贴活塞杆夹具(2)下端面部位加工有环形凸台；上吊耳(1)下端面中心加工有内螺纹孔；内活塞杆(18)与活塞杆夹具(2)通过上吊耳(1)进行紧固连接；减振器上端盖(4)加工有中心圆形通孔和3个周向均匀布置的圆形通孔，3根外活塞杆(3)分别与减振器上端盖(4)的3个周向均匀布置的圆形通孔内表面间隙配合，内活塞杆(18)与减振器上端盖(4)中心圆形通孔内表面间隙配合，并都通过密封圈进行密封；减振器上端盖(4)与减振器外套筒(5)上端面间隙配合，并通过螺钉固定连接；减振器上端盖(4)与减振器外套筒(5)通过密封圈进行密封；减振器内套筒(17)上端加工有环形凸台；减振器内套筒(17)与减振器上端盖(4)通过螺钉和螺母Ⅲ(19)进行紧固连接；减振器内套筒(17)与减振器上端盖(4)通过密封圈进行密封；外活塞(16)加工有3个周向均匀布置的圆形通孔，外活塞杆(3)下端与外活塞(16)圆形通孔内表面过盈配合；外活塞杆(3)下端外表面加工有外螺纹；外活塞杆(3)与外活塞(16)通过螺母Ⅰ(6)进行紧固连接；外活塞(16)外表面与减振器外套筒(5)通过密封圈进行密封，外活塞(16)内表面与减振器内套筒(17)外表面通过密封圈进行密封；外活塞(16) 加工有3个周向均匀布置的供液压油通过的腰形通孔A，其径向宽度为1.0mm；内活塞(15)中间加工有圆形通孔，内活塞杆(18)下端与内活塞(15)圆形通孔内表面过盈配合；内活塞杆(18)下端外表面加工有外螺纹；内活塞杆(18)与内活塞(15)通过螺母Ⅱ(13)进行紧固连接；内活塞(15)外圆周面加工有2个环形凹槽；线圈Ⅰ(7)缠绕于内活塞(15)上侧环形凹槽中；线圈Ⅱ(14)缠绕于内活塞(15)下侧环形凹槽中；内活塞(15)与减振器内套筒(17)内表面通过密封圈进行密封；内活塞(15)加工有3个周向均匀布置的供磁流变液通过的腰形通孔B，其径向宽度为1.0mm；内活塞(15)外表面加工有2个引线槽，内活塞杆(18)、活塞杆夹具(2)中心和上吊耳(1)加工有引线孔；线圈Ⅰ(7)和线圈Ⅱ(14)的引线分别通过内活塞(15)外表面的引线槽，经过内活塞杆(18)和活塞杆夹具(2)的引线孔，再通过上吊耳(1)的引线孔中引出；浮动活塞Ⅰ(8)外表面与减振器外套筒(5)通过密封圈进行密封，浮动活塞Ⅰ(8)内表面与减振器内套筒(17)外表面通过密封圈进行密封；浮动活塞Ⅱ(12)与减振器内套筒(17)内表面通过密封圈进行密封；减振器内套筒(17)底部中间加工有圆形沉孔，补偿弹簧(11)下端与减振器内套筒(17)圆形沉孔间隙配合，补偿弹簧(11)上端与浮动活塞Ⅱ(12)下端面接触；减振器下端盖(9)上端面中心加工有圆形沉孔，减振器内套筒(17)外表面与减振器下端盖(9)圆形沉孔间隙配合；减振器下端盖(9)与减振器外套筒(5)下端面间隙配合，并通过螺钉固定连接；减振器下端盖(9)与减振器外套筒(5)通过密封圈进行密封；减振器下端盖(9)下端加工有外螺纹；下吊耳(10)上端面中心加工有内螺纹孔；减振器下端盖(9)与下吊耳(10)通过螺纹紧固连接。
2.根据权利要求1所述的一种同时采用液压油和磁流变液两种工作介质的双套筒减振器，其特征在于：减振器上端盖(4)、外活塞(16)以及减振器外套筒(5)之间围成封闭容腔Ⅰ；外活塞(16)、浮动活塞Ⅰ(8)以及减振器外套筒(5)之间围成封闭容腔Ⅱ；浮动活塞Ⅰ(8)、减振器下端盖(9)以及减振器外套筒(5)之间围成封闭容腔Ⅲ；减振器上端盖(4)、内活塞(15)以及减振器内套筒(17)之间围成封闭容腔Ⅳ；内活塞(15)、浮动活塞Ⅱ(12)以及减振器内套筒(17)之间围成封闭容腔Ⅴ；封闭容腔Ⅰ和封闭容腔Ⅱ内填充液压油；封闭容腔Ⅲ内填充压缩气体；封闭容腔Ⅳ和封闭容腔Ⅴ内填充磁流变液；当外活塞杆(3)和内活塞杆(18)沿轴向方向受拉伸时，封闭容腔Ⅰ内的液压油经过液流通道进入封闭容腔Ⅱ，封闭容腔Ⅳ内的磁流变液经过液流通道进入封闭容腔Ⅴ；当外活塞杆(3)和内活塞杆(18)沿轴向方向受压缩时，封闭容腔Ⅱ内的液压油经过液流通道进入封闭容腔Ⅰ，封闭容腔Ⅴ内的磁流变液经过液流通道进入封闭容腔Ⅳ；外活塞杆(3)沿轴向方向运动时，封闭容腔Ⅰ和封闭容腔Ⅱ的体积会发生相应变化，此时浮动活塞Ⅰ(8)会通过轴向方向的上下浮动来实现体积补偿；内活塞杆(18)沿轴向方向运动时，封闭容腔Ⅳ和封闭容腔Ⅴ的体积会发生相应变化，此时浮动活塞Ⅱ(12)会通过轴向方向的上下浮动来实现体积补偿，补偿弹簧(11)会支撑浮动活塞Ⅱ(12)的运动，也可以起到消振的作用。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20171107 Termination date: 20180416 |