CN206668854U - 车辆半主动控制转向系统用磁流变阻尼器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种车辆半主动控制转向系统用磁流变阻尼器，主要由转轴、滚动轴承、转子、励磁线圈、套筒以及阻尼器缸筒等组成。安装在转轴上的左、右转子的外表面周向加工有均匀分布的齿；转轴受到外部激励，带动转子转动时，在励磁线圈产生的磁场作用下，处于齿顶与套筒之间、转子端部与阻尼器端盖端部之间的磁流变液均由液态变为类固态，均匀分布的齿受到磁流变液与齿顶面、齿底面的摩擦力、磁流变液作用于齿侧的垂直力以及磁流变液与转子端部的摩擦力，这些力共同阻碍转子转动，从而减小外部振动对转向系统的影响，进一步提高车辆驾驶的安全性、稳定性和可靠性。本实用新型磁流变阻尼器特别适合应用于车辆半主动控制转向系统中。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种磁流变阻尼器，尤其涉及一种车辆半主动控制转向系统用磁流变阻尼器。
背景技术
随着生活水平的不断提高，人们不断追求汽车驾驶的舒适性、安全性和可靠性。制动不平顺、制动力矩波动、轮胎/车轮不平衡和路面不平整等因素产生的振动通过悬架传递到转向系统中，导致车辆构件过早损坏，影响着驾驶汽车的舒适性、安全性和可靠性。传统方法是使用液压和弹性衬套作为主要阻尼器来减小这些因素导致的振动；但其安装空间较大，而且弹性衬套的使用对于减小特定频率的振动也有限。
随着磁流变智能材料的出现，磁流变技术被广泛应用在车辆减振中。其中磁流变阻尼器由于具有毫秒级响应速度、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执行器件。目前，磁流变阻尼器也已广泛应用于建筑物及桥梁的减振抗震系统、铁路机车车辆的减振等场合。
目前，磁流变阻尼器产生的阻尼力大多是轴向的，活塞杆运动带动活塞头运动，通过给励磁线圈输入电流产生磁场，驱使处于有效间隙处的磁流变液产生剪切力，阻尼外部振动。但是其提供的是纯轴向剪切力，并不能满足由阻尼外部振动引起的旋转力。
基于此，有必要提出一种车辆半主动控制转向系统用磁流变阻尼器，通过在转子的周向加工齿以及对励磁线圈的合理布置，使得磁流变阻尼器在励磁线圈的作用下能够产生较大的旋转阻尼力，阻碍外部振动引起的旋转力，使车辆在驾驶时更加安全可靠。
发明内容
为了克服背景技术所述磁流变阻尼器存在的问题及满足磁流变阻尼器的实际使用要求，本实用新型提供一种车辆半主动控制转向系统用磁流变阻尼器。该新型磁流变阻尼器通过将左、右转子安装在转轴上，并且左、右转子的外表面周向均加工有齿；将两个励磁线圈分别安装在左、右阻尼器端盖的外圆面凹槽内；当转轴带动转子转动时，励磁线圈通入电流产生磁场，处于转子表面的齿与套筒之间、左转子左端与阻尼器左端盖之间以及右转子右端与阻尼器右端盖之间的磁流变液发生磁流变效应，均由自由流动的液体状态瞬时转变为类固态，转子表面的齿受到磁流变液与转子表面的齿顶面、齿底面的摩擦力、磁流变液作用于转子表面的齿侧的垂直力以及磁流变液与转子端部的摩擦力，共同阻碍转子转动，并产生相应阻尼力阻碍转子转动。本实用新型磁流变阻尼器可提供较大的旋转阻尼力，并且安装空间小，结构紧凑；由于磁流变阻尼器响应快并连续可调，可以在较小的频率范围内应用；特别适合应用于车辆半主动控制转向系统。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案包括：转轴(1)、左轴承盖(2)、左滚动轴承(3)、阻尼器左端盖(4)、左励磁线圈(5)、左弹性挡环(6)、左隔磁环(7)、左转子(8)、左套筒(9)、阻尼器缸筒(10)、隔磁挡环(11)、右套筒(12)、右转子(13)、右隔磁环(14)、右弹性挡环(15)、右励磁线圈(16)、阻尼器右端盖(17)、右滚动轴承(18)以及右轴承盖(19)；左轴承盖(2)中间加工有圆形通孔，左轴承盖(2)圆形通孔内表面与转轴(1)左端外圆表面间隙配合，并通过密封圈进行密封；左轴承盖(2)右端面与阻尼器左端盖(4)左端面紧密接触；左轴承盖(2)右端加工有凸台，凸台端面与左滚动轴承(3)左端面紧密接触；左滚动轴承(3)内圈表面与转轴(1)左端外圆表面过盈配合；左滚动轴承(3)右端面与转轴(1)左端轴肩紧密接触；左轴承盖(2)和阻尼器左端盖(4)与阻尼器缸筒(10)通过螺钉固定连接；阻尼器左端盖(4)中间加工有圆形通孔，阻尼器左端盖(4)圆形通孔内表面与转轴(1)外表面间隙配合，并通过密封圈进行密封；阻尼器左端盖(4)右端外圆面与左套筒(9)内表面间隙配合，并通过密封圈进行密封；阻尼器左端盖(4)右端外圆面加工有凹槽；左励磁线圈(5)缠绕在阻尼器左端盖(4)右端外圆面凹槽内；阻尼器左端盖(4)右端外圆表面加工有一段外螺纹；左隔磁环(7)中间加工有内螺纹通孔，左隔磁环(7)与阻尼器左端盖(4)通过螺纹连接固定；左隔磁环(7)外表面与左套筒(9)内表面间隙配合；左套筒(9)外圆表面与阻尼器缸筒(10)内表面间隙配合；左套筒(9)左端面与阻尼器左端盖(4)右端面紧密接触；左套筒(9)右端面与隔磁挡环(11)左端面紧密接触；隔磁挡环(11)外圆表面与阻尼器缸筒(10)内表面间隙配合；隔磁挡环(11)右端面与右套筒(12)左端紧密接触；右套筒(12)外表面与阻尼器缸筒(10)内表面间隙配合；转轴(1)中间加工有轴肩；左转子(8)中间加工有圆形通孔；左转子(8)圆形通孔内表面与转轴(1)轴肩左端外圆面间隙配合；转轴(1)轴肩左端外圆面轴向加工有一键槽；左转子(8)与转轴(1)通过平键与键槽的配合进行周向固定；左弹性挡环(6)固定安装在转轴(1)左端的凹槽内；左转子(8)通过转轴(1)轴肩左端面以及左弹性挡环(6)进行轴向固定；左转子(8)外表面周向加工有均匀分布的齿C；右转子(13)中间加工有圆形通孔；右转子(13)圆形通孔内表面与转轴(1)轴肩右端外表面间隙配合；转轴(1)轴肩右端外圆面轴向加工有键槽；右转子(13)与转轴(1)通过平键与键槽的配合进行周向固定；右弹性挡环(15)固定安装在转轴(1)右端的凹槽内；右转子(13)通过转轴(1)轴肩右端面以及右弹性挡环(15)进行轴向固定；右转子(13)外表面周向加工有均匀分布的齿D；阻尼器右端盖(17)中间加工有圆形通孔，阻尼器右端盖(17)圆形通孔内表面与转轴(1)外表面间隙配合，并通过密封圈进行密封；阻尼器右端盖(17)左端外圆面与右套筒(12)内表面间隙配合，并通过密封圈进行密封；阻尼器右端盖(17)左端外圆面加工凹槽；右励磁线圈(16)缠绕在阻尼器右端盖(17)左端外圆面凹槽内；阻尼器右端盖(17)左端外圆面加工有一段外螺纹；右隔磁环(14)中间加工有内螺纹通孔，右隔磁环(14)与阻尼器右端盖(17)通过螺纹连接固定；右隔磁环(14)外表面与右套筒(12)内表面间隙配合；阻尼器右端盖(17)左端分别与右套筒(12)右端面以及阻尼器缸筒(10)右端面紧密接触；右滚动轴承(18)内圈与转轴(1)右端外表面进行过盈配合；右滚动轴承(18)左端面与转轴(1)右端轴肩紧密接触；右轴承盖(19)中间加工有圆形通孔，右轴承盖(19)圆形通孔表面与转轴(1)右端外圆面间隙配合，并通过密封圈进行密封；右轴承盖(19)左端面与阻尼器右端盖(17)右端面紧密接触；右轴承盖(19)左端加工有凸台，凸台左端面与右滚动轴承(18)右端面紧密接触；右轴承盖(19)、阻尼器右端盖(17)与阻尼器缸筒(10)通过螺钉固定连接。转轴(1)、左轴承盖(2)、左滚动轴承(3)、阻尼器缸筒(10)、隔磁挡环(11)、右滚动轴承(18)以及右轴承盖(19)均由不导磁材料制成；阻尼器左端盖(4)、左转子(8)、左套筒(9)、右套筒(12)、右转子(13)以及阻尼器右端盖(17)均由导磁材料制成。左励磁线圈(5)的两根引线A1、A2分别经过阻尼器左端盖(4)上的引线孔(102)，由左轴承盖(2)上的引线孔(101)引出；右励磁线圈(16)的两根引线B1、B2分别经过阻尼器右端盖(17)上的引线孔(103)，由右轴承盖(19)上的引线孔(104)引出。
本实用新型与背景技术相比，具有的有益效果是：
（1）本实用新型磁流变阻尼器通过将左、右转子安装在转轴上，并且左、右转子的外表面周向均加工有均匀分布的齿，将左、右励磁线圈分别安装在左、右阻尼器端盖的外表面凹槽内；当转轴带动转子转动时，励磁线圈通入电流产生磁场，处于转子表面均匀分布的齿顶与套筒之间、转子端部与阻尼器端盖之间的磁流变液发生磁流变效应，均由自由流动的液体状态瞬时转变为类固态，此时转子表面均匀分布的齿受到磁流变液与转子表面的齿顶面、齿底面的摩擦力、磁流变液作用于转子表面的齿侧的垂直力以及磁流变液与转子端部的摩擦力，这些力共同阻碍转子转动。相比无电流输入时，转子表面均匀分布的齿只受到磁流变液垂直于齿侧的力，本实用新型可提供较大的阻尼力阻碍转子转动；另外，相比传统磁流变阻尼器，本实用新型能提供阻碍外部振动导致的旋转力。
（2）本实用新型磁流变阻尼器由于磁流变液的粘度随着输入电流的改变而变化，具有连续可调、响应时间达到毫秒级等特性，因此，可以在低频振动激励条件下工作。
（3）本实用新型磁流变阻尼器结构简单、安装空间较小、成本低。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图。
图2是励磁线圈中磁力线分布示意图。
图3是本实用新型左转子左视图示意图。
图4是本实用新型右转子左视图示意图。
图5是本实用新型转子受力示意图。
图6是本实用新型励磁线圈引线示意图。
图7是本实用新型应用在车辆半主动控制转向系统中的原理图。
图8是本实用新型应用在车辆半主动控制转向系统中的控制原理图。
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，本实用新型包括转轴(1)、左轴承盖(2)、左滚动轴承(3)、阻尼器左端盖(4)、左励磁线圈(5)、左弹性挡环(6)、左隔磁环(7)、左转子(8)、左套筒(9)、阻尼器缸筒(10)、隔磁挡环(11)、右套筒(12)、右转子(13)、右隔磁环(14)、右弹性挡环(15)、右励磁线圈(16)、阻尼器右端盖(17)、右滚动轴承(18)以及右轴承盖(19)。
图2是励磁线圈磁力线分布示意图。左励磁线圈(5)缠绕在阻尼器左端盖(4)右端外圆面凹槽内，其产生的磁力线始于阻尼器左端盖(4)，依次经过阻尼器左端盖(4)与左转子(8)的间隙、左转子(8)、左转子(8)与左套筒(9)的间隙、左套筒(9)最后返回到阻尼器左端盖(4)，形成闭合回路；右励磁线圈(16)缠绕在阻尼器右端盖(17)左端外圆面凹槽内，其产生的磁力线始于阻尼器右端盖(17)，依次经过阻尼器右端盖(17)与右转子(13)的间隙、右转子(13)、右转子(13)与右套筒(12)的间隙、右套筒(12)最后返回到阻尼器右端盖(17)，形成闭合回路。
图3是本实用新型左转子左视图示意图。左转子(8)的外表面周向加工有齿C。
图4是本实用新型右转子左视图示意图。右转子(13)的外表面周向加工有齿D。
图5是本实用新型转子受力示意图。当转子按照E所指方式顺时针转动时，励磁线圈未输入电流时，转子所受的力为G，方向垂直与转子表面的齿侧面；当给励磁线圈通入电流时，由于磁流变液在磁场作用下发生固化，产生剪切力。此时，转子表面的齿所受到的力为磁流变液与转子表面的齿顶面、齿底面的摩擦力F、磁流变液作用于转子表面的齿侧的垂直力G以及磁流变液与转子端面的摩擦力H。
图6所示是本实用新型励磁线圈引线示意图。左励磁线圈(5)的两根引线A1、A2分别经过阻尼器左端盖(4)上的引线孔(102)，由左轴承盖(2)上的引线孔(101)引出；右励磁线圈(16)的两根引线B1、B2分别经过阻尼器右端盖(17)上的引线孔(103)，由右轴承盖(19)上的引线孔(104)引出。
图7所示为本实用新型应用在车辆半主动控制转向系统中的原理图。车辆半主动控制转向系统由拉杆(20)、齿条(21)、齿条壳(22)、齿轮装置(23)、万向节(24)、连接器(25)、磁流变阻尼器(26)、转向轴(27)及转向盘(28)组成。将所述磁流变阻尼器(26)安装在转向轴(27)与齿轮装置(23)之间，当外部振动激励通过拉杆(20)、齿条(21)、齿轮装置(23)、万向节(24)以及连接器(25)传递到磁流变阻尼器(26)时，通过输入电流给磁流变阻尼器(26)的励磁线圈，磁流变阻尼器(26)在励磁线圈的作用下产生阻尼力阻碍外部振动。
图8所示为本实用新型应用在车辆半主动控制转向系统中的控制原理图。当外部振动激励作用于转向系统时，通过检测装置测得转向系统加速度为a1，测量装置测量的加速度a1作为反馈信号与所给定的初始振动加速度阈值a0相比较，两者的差值作用于控制器，然后控制器通过计算输出所需的电流，并将电流输入给磁流变阻尼器的励磁线圈，驱动磁流变阻尼器产生足够的阻尼力来阻碍转向系统的振动。
本实用新型工作原理如下：
外部振动通过一系列连接装置传递到磁流变阻尼器(26)时，磁流变阻尼器(26)的转轴(1)转动，并带动左转子(8)和右转子(13)一起转动。当给左励磁线圈(5)和右励磁线圈(16)通入电流时，励磁线圈产生的磁场使得处于转子表面的齿与套筒之间、左转子左端与阻尼器左端盖之间以及右转子右端与阻尼器右端盖之间的磁流变液发生磁流变效应，均由液态变为类固态，产生相应阻尼力，阻碍外部振动，从而减小外部振动对转向系统的影响。
Claims (3)
1.一种车辆半主动控制转向系统用磁流变阻尼器，其特征在于包括：转轴(1)、左轴承盖(2)、左滚动轴承(3)、阻尼器左端盖(4)、左励磁线圈(5)、左弹性挡环(6)、左隔磁环(7)、左转子(8)、左套筒(9)、阻尼器缸筒(10)、隔磁挡环(11)、右套筒(12)、右转子(13)、右隔磁环(14)、右弹性挡环(15)、右励磁线圈(16)、阻尼器右端盖(17)、右滚动轴承(18)以及右轴承盖(19)；左轴承盖(2)中间加工有圆形通孔，左轴承盖(2)圆形通孔内表面与转轴(1)左端外圆表面间隙配合，并通过密封圈进行密封；左轴承盖(2)右端面与阻尼器左端盖(4)左端面紧密接触；左轴承盖(2)右端加工有凸台，凸台端面与左滚动轴承(3)左端面紧密接触；左滚动轴承(3)内圈表面与转轴(1)左端外圆表面过盈配合；左滚动轴承(3)右端面与转轴(1)左端轴肩紧密接触；左轴承盖(2)和阻尼器左端盖(4)与阻尼器缸筒(10)通过螺钉固定连接；阻尼器左端盖(4)中间加工有圆形通孔，阻尼器左端盖(4)圆形通孔内表面与转轴(1)外表面间隙配合，并通过密封圈进行密封；阻尼器左端盖(4)右端外圆面与左套筒(9)内表面间隙配合，并通过密封圈进行密封；阻尼器左端盖(4)右端外圆面加工有凹槽；左励磁线圈(5)缠绕在阻尼器左端盖(4)右端外圆面凹槽内；阻尼器左端盖(4)右端外圆表面加工有一段外螺纹；左隔磁环(7)中间加工有内螺纹通孔，左隔磁环(7)与阻尼器左端盖(4)通过螺纹连接固定；左隔磁环(7)外表面与左套筒(9)内表面间隙配合；左套筒(9)外圆表面与阻尼器缸筒(10)内表面间隙配合；左套筒(9)左端面与阻尼器左端盖(4)右端面紧密接触；左套筒(9)右端面与隔磁挡环(11)左端面紧密接触；隔磁挡环(11)外圆表面与阻尼器缸筒(10)内表面间隙配合；隔磁挡环(11)右端面与右套筒(12)左端紧密接触；右套筒(12)外表面与阻尼器缸筒(10)内表面间隙配合；转轴(1)中间加工有轴肩；左转子(8)中间加工有圆形通孔；左转子(8)圆形通孔内表面与转轴(1)轴肩左端外圆面间隙配合；转轴(1)轴肩左端外圆面轴向加工有一键槽；左转子(8)与转轴(1)通过平键与键槽的配合进行周向固定；左弹性挡环(6)固定安装在转轴(1)左端的凹槽内；左转子(8)通过转轴(1)轴肩左端面以及左弹性挡环(6)进行轴向固定；左转子(8)外表面周向加工有均匀分布的齿C；右转子(13)中间加工有圆形通孔；右转子(13)圆形通孔内表面与转轴(1)轴肩右端外表面间隙配合；转轴(1)轴肩右端外圆面轴向加工有键槽；右转子(13)与转轴(1)通过平键与键槽的配合进行周向固定；右弹性挡环(15)固定安装在转轴(1)右端的凹槽内；右转子(13)通过转轴(1)轴肩右端面以及右弹性挡环(15)进行轴向固定；右转子(13)外表面周向加工有均匀分布的齿D；阻尼器右端盖(17)中间加工有圆形通孔，阻尼器右端盖(17)圆形通孔内表面与转轴(1)外表面间隙配合，并通过密封圈进行密封；阻尼器右端盖(17)左端外圆面与右套筒(12)内表面间隙配合，并通过密封圈进行密封；阻尼器右端盖(17)左端外圆面加工凹槽；右励磁线圈(16)缠绕在阻尼器右端盖(17)左端外圆面凹槽内；阻尼器右端盖(17)左端外圆面加工有一段外螺纹；右隔磁环(14)中间加工有内螺纹通孔，右隔磁环(14)与阻尼器右端盖(17)通过螺纹连接固定；右隔磁环(14)外表面与右套筒(12)内表面间隙配合；阻尼器右端盖(17)左端分别与右套筒(12)右端面以及阻尼器缸筒(10)右端面紧密接触；右滚动轴承(18)内圈与转轴(1)右端外表面进行过盈配合；右滚动轴承(18)左端面与转轴(1)右端轴肩紧密接触；右轴承盖(19)中间加工有圆形通孔，右轴承盖(19)圆形通孔表面与转轴(1)右端外圆面间隙配合，并通过密封圈进行密封；右轴承盖(19)左端面与阻尼器右端盖(17)右端面紧密接触；右轴承盖(19)左端加工有凸台，凸台左端面与右滚动轴承(18)右端面紧密接触；右轴承盖(19)、阻尼器右端盖(17)与阻尼器缸筒(10)通过螺钉固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种车辆半主动控制转向系统用磁流变阻尼器，其特征在于：转轴(1)、左轴承盖(2)、左滚动轴承(3)、阻尼器缸筒(10)、隔磁挡环(11)、右滚动轴承(18)以及右轴承盖(19)均由不导磁材料制成；阻尼器左端盖(4)、左转子(8)、左套筒(9)、右套筒(12)、右转子(13)以及阻尼器右端盖(17)均由导磁材料制成。
3.根据权利要求1所述的一种车辆半主动控制转向系统用磁流变阻尼器，其特征在于：左励磁线圈(5)的两根引线A1、A2分别经过阻尼器左端盖(4)上的引线孔(102)，由左轴承盖(2)上的引线孔(101)引出；右励磁线圈(16)的两根引线B1、B2分别经过阻尼器右端盖(17)上的引线孔(103)，由右轴承盖(19)上的引线孔(104)引出。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20171124 Termination date: 20180504 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |