CN218325953U - 活塞型磁流变阻尼器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种活塞型磁流变阻尼器，所述活塞型磁流变阻尼器包括：圆筒形的阻尼器主体，所述阻尼器主体具有内腔，在所述内腔内密封填充磁流变流体；设置在所述内腔内能够在其中往复运动的活塞组件，所述活塞组件包括固定装配在一起的活塞杆和活塞，其中所述活塞杆从所述阻尼器主体的一端伸出；设置在所述活塞上的至少一个励磁线圈；和设置在所述活塞中的至少一条磁流变流体通道，所述磁流变流体通道连通所述活塞两端的所述内腔和其中的磁流变流体；其中，所述阻尼器主体的两端是密封的。

Description

活塞型磁流变阻尼器

技术领域

本实用新型涉及磁流变技术领域，具体涉及磁流变器件，更具体而言是活塞型磁流变阻尼器。

背景技术

磁流变技术和装备在全球和中国处于技术和应用大规模增长的时期。在军民用汽车、工程机械、工程车辆、医疗器械、工业加工和设备减震等领域，正在越来越多应用磁流变流体作为工作介质的磁流变阻尼器来实现减震、缓冲和舒适性体验等技术效果。

磁流变流体是一种随着磁场出现其粘度发生变化的液体。由高磁导率、低磁滞性的软磁颗粒通过表面活性剂的作用均匀分散于非导磁性载液中而构成的稳定悬浮液体系。磁流变流体的工作原理是：在外加磁场的作用下，每一颗粒都极化成磁偶极子,各个偶极子相互吸引，在两磁极板间形成的链束状结构像桥一样横架在极板之间,阻碍了流体的正常流动,使其产生类固体的特征。当去掉外加磁场时，流体又恢复到原来的状态，即磁流变流体在液态和固态之间进行快速可逆的转换。固态化程度与电流强度成稳定可逆的关系，即，通过控制电流强度，就可以精确控制固态化磁流变流体的剪切屈服强度。

本申请人之前申请的专利CN205278219U中提出了一种磁流变阻尼器，其优选可采用纳米颗粒磁流变流体作为工作介质。

本实用新型说明书的此背景技术部分中所包括的信息，包括本文中所引用的任何参考文献及其任何描述或讨论，仅出于技术参考的目的而被包括在内，并且不被认为是将限制本实用新型范围的主题。

实用新型内容

鉴于以上所述以及其它更多的构思，而提出了本实用新型。本实用新型的活塞型磁流变阻尼器不仅可应用纳米颗粒磁流变流体作为工作介质，也可采用常规粒度的磁性颗粒制备的磁流变液作为工作介质，可制作成标准型号的工业阻尼器出售和使用，且具有其它更多的技术和结构上的优势和构思。

更具体而言，根据本实用新型的一方面，提供了一种活塞型磁流变阻尼器，包括：圆筒形的阻尼器主体，所述阻尼器主体具有内腔，在所述内腔内密封填充磁流变流体；设置在所述内腔内能够在其中往复运动的活塞组件，所述活塞组件包括固定装配在一起的活塞杆和活塞，其中所述活塞杆从所述阻尼器主体的一端伸出；设置在所述活塞上的至少一个励磁线圈；和设置在所述活塞中的至少一条磁流变流体通道，所述磁流变流体通道连通所述活塞两端的所述内腔和其中的磁流变流体；其中，所述阻尼器主体的两端是密封的。

根据一实施例，所述活塞杆是中空的活塞杆，在所述中空的活塞杆设置与外部导通的导线，所述导线与所述励磁线圈电连接和/或信号连接。

根据一实施例，在所述活塞的一端设有活塞端盖，在所述活塞端盖上设有限位块；并且在所述活塞的相反的另一端设有活塞底盖。

根据一实施例，在所述活塞的与所述内腔相对滑动配合的活塞外筒上嵌有减摩活塞块。

根据一实施例，所述减摩活塞块是聚氨酯活塞块。

根据一实施例，所述至少一个励磁线圈包括至少两个线圈绕组。

根据一实施例，所述至少一条磁流变流体通道的数量是1、2、4、6或8条，这些磁流变流体通道设置成是两两径向对称的。

根据一实施例，在所述内腔内与所述活塞杆相反的一侧，设有浮动活塞。

根据一实施例，在所述活塞型磁流变阻尼器的靠近所述浮动活塞的那一端设有蓄能器。

根据一实施例，所述蓄能器是高压储气室。

根据一实施例，所述活塞型磁流变阻尼器的靠近所述浮动活塞的那一端是气密密封端，所述气密密封端由气阀座构成或者包含气阀座。

根据一实施例，所述气阀座中设有高压气门芯。

根据一实施例，所述浮动活塞相对于所述高压储气室是浮动密封的。

根据一实施例，在所述浮动活塞上设有浮动密封圈。

根据一实施例，在所述气阀座上还安装有带孔的旋转座。

根据一实施例，在所述阻尼器主体的伸出所述活塞杆的那一端密封地装配有上端盖；所述活塞杆与所述阻尼器主体同轴地延伸穿过所述上端盖，在所述上端盖与所述活塞杆之间设有油封；并且，在所述上端盖中环绕所述活塞杆设有导向环。

本实用新型的活塞型磁流变阻尼器结构相对简单，工作稳定性、可靠性和寿命都可得到很好的保证，并且可制作成标准规格和不同型号的电控阻尼器，安装和使用方便灵活，可以提供减振、缓冲等多种特性，并且其复位和回弹特性也是部分地可调的。可广泛地应用于各种应用场合中，并且可灵活地适配不同的工业控制系统，实现智能的多样化阻尼特性和阻尼曲线调控，更大程度上满足用户的需求。由于磁流变技术的固有特性，在本实用新型的活塞型磁流变阻尼器设计中，可以精确、瞬时和量化的电控方式来控制和调整活塞型磁流变阻尼器的阻尼。

本实用新型的更多实施例还能够实现其它未一一列出的有利技术效果，这些其它的技术效果在下文中可能有部分描述，并且对于本领域的技术人员而言在阅读了本实用新型后是可以预期和理解的。

附图说明

通过参考下文的描述连同附图，这些实施例的上述特征和优点及其他特征和优点以及实现它们的方式将更显而易见，并且可以更好地理解本实用新型的实施例，在附图中：

图1是根据本实用新型一实施例的活塞型磁流变阻尼器的整体示意图。

图2是图1所示活塞型磁流变阻尼器的沿着其纵向中心剖面线B-B剖开的示意性剖视图。

附图标记如下：

1-缸筒；2-限位块；3-活塞端盖；4-活塞；5–励磁线圈(线芯)；6-活塞外筒；7–减摩活塞块；8-活塞杆；9-活塞底盖；10-导线；11-上端盖；12-油封；13-油封挡圈；14-直线铜套；15-弹性挡圈；16-浮动活塞；17-浮动密封圈；18-柔性环；19-气阀座；20-旋转座；21-高压气门芯；22-磁流变液通道；23-蓄能器；100-活塞型磁流变阻尼器；B-B-纵向中心剖面线。

具体实施方式

在以下对附图和具体实施方式的描述中，将阐述本实用新型的一个或多个实施例的细节。从这些描述、附图以及权利要求中，可以清楚本实用新型的其它特征、目的和优点。

应当理解，所图示和描述的实施例在应用中不限于在以下描述中阐明或在附图中图示的构件的构造和布置的细节。所图示的实施例可以是其它的实施例，并且能够以各种方式来实施或执行。各示例通过对所公开的实施例进行解释而非限制的方式来提供。实际上，将对本领域技术人员显而易见的是，在不背离本实用新型公开的范围或实质的情况下，可以对本实用新型的各实施例作出各种修改和变型。例如，作为一个实施例的一部分而图示或描述的特征，可以与另一实施例一起使用，以仍然产生另外的实施例。因此，本实用新型公开涵盖属于所附权利要求及其等同要素范围内的这样的修改和变型。

同样，可以理解，本文中所使用的词组和用语是出于描述的目的，而不应当被认为是限制性的。本文中的“包括”、“包含”或“具有”及其变型的使用，旨在开放式地包括其后列出的项及其等同项以及附加的项。

下面将参考本实用新型的具体实施例对本实用新型进行更详细的描述。

图1是根据本实用新型一实施例的活塞型磁流变阻尼器100的整体示意图。图2是图1所示活塞型磁流变阻尼器100的沿着其纵向中心剖面线B-B剖开的示意性剖视图。

如图1-2所示，展示了根据本实用新型一实施例的活塞型磁流变阻尼器100的整体示意图及其纵向剖视示意图。该实施例的活塞型磁流变阻尼器100具有大体圆筒形的阻尼器主体，即缸筒1。当然，该缸筒1具有中空的内腔，如图2所示，在该内腔内密封填充磁流变流体，即，充当活塞型磁流变阻尼器100的工作介质的磁流变液。

活塞组件设置在内腔内，并且能够在其中以滑动的方式沿缸筒1的轴向往复运动。该活塞组件主要由固定装配在一起的活塞杆8和活塞4构成。

活塞杆8优选是具有中空结构的活塞杆，在该中空的活塞杆8设置与外部电源电导通的导线10，该导线10可以是电线，或者也可由电线和信号线捆扎在一起构成，用于与电源和/或控制系统(未示出)电导通和/或信号导通。导线10与励磁线圈(线芯)5电连接和/或信号连接，通过控制和调节励磁线圈(线芯)5的例如实时工作电流，就可以控制和调节通过磁流变液通道22的磁流变液的粘度(刚度)，从而可实时地、灵活可控地调节活塞4在缸筒1内腔内轴向往复运动的阻尼力，这种调节是瞬时响应的，归因于磁流变液的电磁特性。这在下文中将进一步详细描述。

活塞4将内腔在轴向上分成两部分，如图2所示，从而为活塞4的往复运动留出空间。在活塞4上装有至少一组励磁线圈(线芯)5，例如，如图2所示安装有两组励磁线圈5。励磁线圈5优选定位成靠近活塞4中的轴向延伸穿通活塞4的磁流变流体通道22，以便对从中通过的磁流变流体施加磁场以控制其粘稠度(刚度)，进而影响阻尼器的阻尼力和阻尼特性。如图2所示，磁流变流体通道22沿轴向穿通活塞4，以连通活塞4的轴向两端的内腔以及内腔中的磁流变流体。磁流变流体通道22在径向上定位在活塞4的径向内侧的主体与径向外侧的活塞外筒6之间。磁流变流体通道22的数量和通道形状可根据应用的需要来调整，但优选设置成在径向上是对称的或者是平衡的。例如，在一个示例中，磁流变流体通道22可设置成为在直径方向上相对的2条或4条通道，每条通道具有圆形或弧形截面的轴向延伸的笔直通道形状，这样的配置有利于在后续工作期间阻尼力的平衡和阻尼器的工作稳定性、鲁棒性、可靠性和服役寿命。

由于缸筒1的内腔中填充有作为工作流体的磁流变流体，因此，很显然缸筒1的两端是密封的。

由于活塞4的往复活塞运动，优选在活塞4的活塞外筒6上设置减摩活塞块7，例如由聚氨酯材料制成的活塞块。在活塞4往复运动期间，活塞外筒6至少有一部分是由该减摩活塞块7与缸筒1的内壁，即，内腔壁滑动接触，以便减小滑动摩擦阻力，减小磨损，便于阻尼器更顺滑和可靠地工作。

在活塞4的一端，即，与活塞杆8同一侧(图2所示左侧)的那一端，设有活塞端盖3，在活塞端盖3上优选设有限位块2，起到限位作用。根据一示例，该限位块2还可优选是缓冲材料制成的防撞缓冲块，不仅用于限位以防止活塞4运动到图2左侧的极限行程时直接撞击缸筒1端部，并且万一在撞到该端部时该限位块2也可起到缓冲的左右。在活塞4的与设置活塞端盖3相反的另一端设有活塞底盖9。

在缸筒1的与活塞杆8位置相反一侧的内腔内，离活塞底盖9一段轴向距离处设有可轴向“浮动”移动的浮动活塞16，如图2所示。浮动活塞16将活塞4右侧的内腔在轴向上分成两部分，浮动活塞16的左侧部分仍然为可变体积(响应于活塞的往复运动)的磁流变流体的容纳腔室，浮动活塞16的右侧部分设置成蓄能器，例如高压储气室23形式的蓄能器。因此，本领域的技术人员可以理解，浮动活塞16既需要保持可“浮动”运动，还需要是良好地密封的，即，可将浮动活塞16两端的内腔(及其中的磁流变流体)与高压储气室23形式的蓄能器彼此密封地分隔开。因此，根据一实施例，在浮动活塞16上设有浮动密封圈17，以实现浮动密封。浮动活塞19相对于高压储气室23是可浮动地密封的。浮动活塞19相对于其左侧的内腔(及其中的磁流变流体)也是气密和液密地且可浮动地密封的。

在活塞4向右运动期间，压缩活塞4右侧的内腔及其中的磁流变流体，磁流变流体响应于该压缩力而经由磁流变流体通道22流向左侧，但会受到励磁线圈5导致的通道中产生的阻尼力的影响。因此，在活塞4向右运动时仍然可能对活塞4右侧的内腔及其中的磁流变流体留下部分压力而作用于浮动活塞16上。浮动活塞16响应性地向右“浮动”运动以压缩高压储气室23中的气体，例如填充的惰性气体如氮气，而以气压的形式储存了该部分能量。在后续工作期间，该部分的气压形式的蓄能可用于反向(向左)推动浮动活塞16，进而向左推压与之毗邻的内腔及其中的磁流变流体。该高压储气室23形式的蓄能器例如可用于本实用新型的活塞型磁流变阻尼器的复位。

尽管蓄能器23如图所示展示为高压储气室，但本实用新型并不限于此，而是可采用其它形式的蓄能器，这些都在本实用新型的范围内。

显然，缸筒1的设置浮动活塞16的那一端也设置成是气密密封端，该气密密封端以密封的方式安装有气阀座19，如图2所示；或者，它也可由设置气阀座19的下端盖构成。气阀座19在气阀座19中可设有高压气门芯21，用于对高压储气室23进行充放气以调整其气压，进而可调整阻尼器的部分阻尼特性，例如复位力的大小或回弹特性。

根据一示例，如图2所示，在气阀座19上还可选择性地安装有带孔的旋转座20，在旋转座20中可布置柔性环18，如图2所示。

在缸筒1的伸出活塞杆8的那一端，同样以密封的方式设有上端盖11。活塞杆8延伸穿过上端盖11，在上端盖11与活塞杆8之间设有环向的套筒形式的油封12(或格莱圈)以及配套的油封挡圈13以防止在活塞杆8穿过的部位发生泄漏，即，防止磁流变流体从此处泄漏。

活塞型磁流变阻尼器12是通过电控、例如控制励磁电流的方式来调节阻尼力和阻尼曲线的，因此还可设有外接导线10与外部电源和/或控制系统电连接和/或信号连接。就此而言，活塞杆8优选构造成是中空的杆，与励磁线圈5直接或间接电/信号连接的导线10从活塞杆8的杆腔中穿过并延伸到外部。在上端盖11中环绕活塞杆8还可设有直线铜套14形式的导向环，用于确保活塞杆8-活塞4的组件与活塞型磁流变阻尼器100(及其缸筒1)处于同轴/同轴心的位置，确保阻尼器100在工作时的稳定性和寿命。

根据一个示例，在活塞杆8的伸出活塞型磁流变阻尼器100之外的远端，还可设有螺纹，以便与其它设备螺纹连接。

由于磁流变技术的固有特性，在本实用新型的活塞型磁流变阻尼器设计中，可以精确、瞬时和量化的电控方式来控制和调整活塞型磁流变阻尼器的阻尼力大小和阻尼曲线，以提供减振、缓冲等等多种特性，并且其复位和回弹特性也是部分地可调的。本实用新型的活塞型磁流变阻尼器结构相对简洁，工作的稳定性、可靠性和寿命都可得到很好的保证，并且可制作成标准规格和不同型号的电控阻尼器，安装和使用方便灵活，可广泛地应用于各种应用场合，特别是工业应用环境中，并且可灵活地适配不同的工业控制系统，实现智能的多样化的阻尼特性和阻尼曲线调控，更大程度上满足用户的需求。该系列的活塞型磁流变阻尼器产品体积和装配空间均可设计得比较小、线性可控性好﹑鲁棒性高、并且耗电量小。

出于说明的目的而提出了对本实用新型的对若干个实施例的前文描述。所述前文描述并非意图是穷举的，也并非将本实用新型限于所公开的精确步骤和/或形式，显然，根据上文的教导，可作出许多修改和变型。本实用新型的范围和所有的等同者旨在由所附权利要求限定。

Claims (16)

1.一种活塞型磁流变阻尼器，其特征在于，所述活塞型磁流变阻尼器包括：

圆筒形的阻尼器主体，所述阻尼器主体具有内腔，在所述内腔内密封填充磁流变流体；

设置在所述内腔内能够在其中往复运动的活塞组件，所述活塞组件包括固定装配在一起的活塞杆和活塞，其中所述活塞杆从所述阻尼器主体的一端伸出；

设置在所述活塞上的至少一个励磁线圈；和

设置在所述活塞中的至少一条磁流变流体通道，所述磁流变流体通道连通所述活塞两端的所述内腔和其中的磁流变流体；

其中，所述阻尼器主体的两端是密封的。

2.根据权利要求1所述的活塞型磁流变阻尼器，其特征在于，

所述活塞杆是中空的活塞杆，在所述中空的活塞杆设置与外部导通的导线，所述导线与所述励磁线圈电连接和/或信号连接。

3.根据权利要求1所述的活塞型磁流变阻尼器，其特征在于：在所述活塞的一端设有活塞端盖，在所述活塞端盖上设有限位块；并且

在所述活塞的相反的另一端设有活塞底盖。

4.根据权利要求1所述的活塞型磁流变阻尼器，其特征在于：在所述活塞的与所述内腔相对滑动配合的活塞外筒上嵌有减摩活塞块。

5.根据权利要求4所述的活塞型磁流变阻尼器，其特征在于，所述减摩活塞块是聚氨酯活塞块。

6.根据权利要求1所述的活塞型磁流变阻尼器，其特征在于，所述至少一个励磁线圈包括至少两个线圈绕组。

7.根据权利要求1所述的活塞型磁流变阻尼器，其特征在于，所述至少一条磁流变流体通道的数量是1、2、4、6或8条，这些磁流变流体通道设置成是两两径向对称的。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的活塞型磁流变阻尼器，其特征在于：在所述内腔内与所述活塞杆相反的一侧，设有浮动活塞。

9.根据权利要求8所述的活塞型磁流变阻尼器，其特征在于，在所述活塞型磁流变阻尼器的靠近所述浮动活塞的那一端，设有蓄能器。

10.根据权利要求9所述的活塞型磁流变阻尼器，其特征在于：所述蓄能器是高压储气室。

11.根据权利要求10所述的活塞型磁流变阻尼器，其特征在于：所述活塞型磁流变阻尼器的靠近所述浮动活塞的那一端是气密密封端，所述气密密封端由气阀座构成或者包含气阀座。

12.根据权利要求11所述的活塞型磁流变阻尼器，其特征在于：所述气阀座中设有高压气门芯。

13.根据权利要求10所述的活塞型磁流变阻尼器，其特征在于：所述浮动活塞相对于所述高压储气室是浮动密封的。

14.根据权利要求13所述的活塞型磁流变阻尼器，其特征在于：在所述浮动活塞上设有浮动密封圈。

15.根据权利要求11所述的活塞型磁流变阻尼器，其特征在于：在所述气阀座上还安装有带孔的旋转座。

16.根据权利要求1-7中任一项所述的活塞型磁流变阻尼器，其特征在于：在所述阻尼器主体的伸出所述活塞杆的那一端密封地装配有上端盖；

其中，所述活塞杆与所述阻尼器主体同轴地延伸穿过所述上端盖，并且在所述上端盖与所述活塞杆之间设有油封；并且

其中，在所述上端盖中环绕所述活塞杆设有导向环。

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