CN2542480Y

CN2542480Y - 双筒滑阀式磁流变减振器

Info

Publication number: CN2542480Y
Application number: CN 02217793
Authority: CN
Inventors: 曹民
Original assignee: Shanghai Huizhong Automotive Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shanghai Huizhong Automotive Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-05-30
Filing date: 2002-05-30
Publication date: 2003-04-02
Anticipated expiration: 2012-05-30

Abstract

本实用新型公开了一种双筒滑阀式磁流变减振器，其特征为：由工作缸和贮液筒构成内外双筒结构；筒盖与贮液筒上端螺纹联接；活塞杆穿过筒盖、导向密封装置、间隙密封圈、限位器与工作缸内的电磁活塞螺纹联接；工作缸和补偿腔内充满磁流变液体。本实用新型中，单向滑阀使减振器无须充气也能消除大电流高速空程现象，并能克服常规单/双筒减振器的不足，改善阻尼特性；导向密封装置能阻碍磁性微粒进入减振器油封，避免油封的早期磨损泄漏；静置稳定装置可使磁流变液体长时间保持静置稳定，而不发生凝聚和沉降现象；多级磁路式电磁活塞能提高导磁材料利用率，减小电磁活塞的体积和外径(或轴长)。从而基本解决了磁流变减振器应用于车辆半主动悬架现存的主要问题。

Description

双筒滑阀式磁流变减振器

技术领域：

本实用新型涉及车辆半主动悬架的减振装置，特别涉及一种双筒滑阀式磁流变减振器。

背景技术：

半主动悬架能通过输入少量控制能量来调节减振器的液力阻尼，改善车辆悬架的振动特性，较主动悬架容易实现。磁流变液体(简称MRF)是一种在非磁性载液中添加软磁性微粒(微米级)和表面活性分散剂的悬浊液，其粘度可通过改变外加磁场来连续、可逆、宽幅、快速(毫秒级)调节。磁流变减振器(简称MR减振器)能通过控制线圈电流改变电磁场来连续调节减振器阻尼，由于没有机械作动部件，因而较以往的电磁阀减振器响应迅速、工作可靠且噪声降低。但现有的MR减振器运用于车辆半主动悬架还存在诸多问题有待解决：

1、单筒充高压气式MR减振器对油封性能要求过高，且使摩擦阻尼和悬架刚度加大，给悬架性能和加工成本带来不利影响。而双筒充低压气式MR减振器在大电流高速时，为避免底阀产生过大的附加压缩阻尼，其示功特性又难以避免复原空程性畸变；且散热性差，久置后工作缸液面会下降，同样会降低悬架性能。

2、在MR减振器工作过程中，磁性微粒随活塞杆进入减振器油封，对油封的磨粒磨损加速了减振液的泄漏，使减振器的使用寿命缩短。

3、由于MRF静置时难以避免的凝聚和沉降现象，使得车辆停置一段时间后，磁性微粒与载液发生分离、进而板结，导致阀孔堵塞、减振器失效。

4、另外，MR减振器的电磁活塞大多采用单级磁路结构，为了避免磁通量过饱和，导磁轴和导磁管直径必须足够大，这就使导磁材料利用率降低、活塞体积重量加大，造成安装不便和成本上升。

总之，MR减振器现存的阻尼特性不理想、油封易磨损泄漏、MRF静置沉降、磁路结构不尽合理等问题是阻碍MR减振器在车辆半主动悬架上应用的主要原因。

发明内容：

本实用新型的目的在于：提供一种具有单向滑阀、导向密封装置、静置稳定装置、多级磁路式电磁活塞的改进型双筒滑阀式磁流变减振器，它可基本解决MR减振器现存的主要问题。

本实用新型的技术方案是：双筒滑阀式磁流变减振器，它主要包括：活塞杆、工作缸、贮液筒、筒盖、间隙密封圈、限位器、底座、筒底、吊环、以及单向滑阀、导向密封装置、静置稳定装置、电磁活塞，其特征在于：由工作缸和贮液筒构成内外双筒结构，工作缸与贮液筒之间下部为补偿腔，上部为贮气腔；筒盖与贮液筒上端螺纹联接；导向密封装置下端与工作缸上端过盈联接；活塞杆穿过筒盖、导向密封装置、间隙密封圈、限位器与工作缸内的电磁活塞螺纹联接；设置在补偿腔内的单向滑阀通过螺栓与工作缸缩口段内的限位器联接；底座上端与工作缸下端过盈联接，并座落在筒底上；贮液筒底端、筒底、吊环依次焊接；静置稳定装置装夹在贮液筒外侧；工作缸和补偿腔内充满磁流变液体。

本实用新型的改进措施及与现有技术相比的特点如下：

1、为避免MR减振器的摩擦阻尼和悬架刚度加大、以及发生空程现象，采用双筒非充气结构，取消底阀，在工作缸行程顶部与贮液筒间设置二位二通单向滑阀(将复原补油阀与压缩排油阀上下联动)，并按设计规定的减振器复原/压缩阻力比，在电磁活塞上侧设置复原阀。减振器在复原行程时，复原阀压合，滑阀使压缩排油孔关闭和复原补油孔开启，产生复原阻尼；在压缩行程时，复原阀开启，滑阀使复原补油孔关闭和压缩排油孔开启，产生压缩阻尼。另外，MRF在工作缸内从下至上的循环流动与热对流方向一致，提高了流经补偿腔的散热效果，且能及时排出工作缸顶部的气泡、降低噪音。由于使补偿腔最低液面高于压缩排油孔，故久置后工作缸液面也不会下降。这样就能有效避免单/双筒减振器的各自缺陷和底阀产生的附加压缩阻尼，且无须充气处理。

2、为避免MR减振器油封的早期磨损泄漏，在导向密封装置的上管腔嵌入油封，下管腔依次装入橡塑组合式滑环密封圈、抗磁垫圈、磁流变密封圈(类似磁流体密封)和螺纹端盖，在装置下端面与工作缸限位器间加装间隙密封圈以增加流阻，并在上管腔的回油孔下端设置单向阀，以防减振器倾侧或冲击时MRF流入油封，且活塞杆表面镀硬铬、超精磨处理。由于MR密封圈两端压差较小(可通过螺纹端盖的拧紧力度来调节压差)，磁力线回路通过密封处，使MRF形成强韧的液膜(类似液态O形圈)，阻止随活塞杆上行的磁性微粒泄漏。减振器工作时，从滑环密封圈渗漏的微量MRF载液，通过上管腔、回油孔和单向阀沿贮气腔流回补偿腔，并与MRF均匀混合，这样就能尽量避免磁性微粒进入油封，从而减少油封的磨粒磨损。

3、为改善MRF的静置稳定性，一方面进行材料优选，如改用直径相对较小、密度更接近载液、软磁特性更好的磁性微粒，粘度相对较大(工作温升时，粘度会降低)、浸润磁性微粒、性能更稳定的合成油载液，表面活性更强的分散剂，适当增大磁性微粒/载液的体积比，以及改进制备工艺等，另一方面，在MR减振器外围加装静置稳定装置，当车辆停置时，通过分离机构，使装置的两配对磁瓦吸合在减振器外侧，将缸筒内的MRF固结，可长时间保持MRF的稳定；待车辆起步时，再分离两磁瓦恢复电磁控制即可；若控制系统失灵，还可根据路况相应调整两磁瓦的间距，对MRF施加一定的磁场，以达到手动可调减振器阻尼的作用。

4、为减小电磁活塞的体积重量，提高导磁材料利用率，采用多级磁路结构(相邻两级线圈绕向相反)，可在保持性能不变的条件下，使导磁轴和导磁管的横截面积成倍减小，线圈齿槽容积增大，从而减小了电磁活塞的轴长或外径。线圈齿槽的梯形轴断面既可提高导磁材料利用率，又可改善磁通分布(减小漏磁)。但为减小漏磁，在电磁活塞外径和轴长允许的前提下，磁路级数应尽量少。

附图说明：

图1是本实用新型中单向滑阀的结构示意图

图2是图1的俯视图

图3是图1的仰视图

图4是本实用新型中导向密封装置的结构示意图

图5是图4的俯视图

图6是图4的仰视图

图7是本实用新型中静置稳定装置的结构示意图

图8是图7中的A-A剖视图

图9是本实用新型中电磁活塞的结构示意图

图10是图9的俯视图

图11是图9的仰视图

图12是本实用新型的总体结构示意图

图13是图12中的B-B剖视图

图14是图12中的C-C剖视图

具体实施方式：

以下将结合附图对本实用新型作进一步描述。

本实用新型的设计方案如下：

1、确定阻尼范围：半主动控制律要求MR减振器的可控阻尼范围尽量大，也即要求过流间隙和MRF粘度的可控范围尽量大。但由于增大过流间隙会使线圈槽齿间的漏磁增加、电磁效率降低，以及MRF性能指标的限制，所以实际设计时只能取折中方案，根据原被动减振器的开闭阀阻尼范围，来选择确定MR减振器的可控阻尼范围。

2、重要结构确定：为提高MR减振器的响应速度，应主要考虑液压结构的响应时间。单向滑阀的复原补油孔和压缩排油孔应大小适中，以免影响补偿和响应，或附加压缩阻尼；复原/滑阀片应设计轻巧(否则应加装低刚度的圆锥螺旋弹簧)，并适当提高贮气腔因活塞杆压入产生的气压，以提高回流响应，且降低液流噪音；但最高气压应小于油封最大耐压，以防油封泄漏，且便于回油。为提高MR密封压差和减小漏磁，在导磁极三角槽内填充抗磁填料，且在机械磨损、加工精度和成本允许的前提下，密封间隙应尽量小；导向密封座应尽量减少对贮气腔的漏磁，以免阻碍回流，引起空程现象。为加大贮液筒内的流速，避免MRF沉降，在保证补偿顺畅的前提下，贮液筒与工作缸的间隙应尽量小；为提高散热性，在保证强度的前提下，缸筒壁厚应尽量小。活塞杆下端内外与电磁活塞和复原阀座分别采用细牙和粗牙螺纹联接，且三者相互拧紧，起防松脱作用；电磁活塞底部加装球盖形螺帽，起隔磁和导流作用；导磁管支承在保证强度的前提下，应使阻碍电磁活塞过流缝的截面积尽量小，以减小零磁场下的液压损失。由于MRF温升时粘度降低引起沿程液压损失减小，导致减振器工作阻力热衰减，故应尽量减小电磁活塞的轴向长度；为减小工作阻力热衰减率，还可加装热双金属温度补偿阀。另外，根据所用半主动控制律对悬架动挠度的影响，还须相应调整减振器的限位行程。

3、选材原则：为改善静置稳定性和再分散性、降低零场粘度、提高动态屈服应力、避免载液易挥发性和可压缩性、保证与所用橡胶件相容、以及满足较宽的工作温度范围，选用综合性能较好的MRF材料。为提高静置稳定装置的性能和减小体积，永磁瓦选用的高剩磁型永磁材料(径向磁化)；为提高热稳定性、MR密封圈的性能和减小体积，永磁环选用具有较高剩磁的超高内禀矫顽力型永磁材料(轴向磁化)。为减小剩磁和体积，导磁管、导磁芯和导磁极选用低矫顽力、高磁导率、高饱和磁密和磁时效稳定的软磁材料；为提高强度降低成本，导磁瓦也可选用软磁性能稍逊的低碳钢；加工成型后还须进行退火处理，以消除应力和提高磁性能。为提高无磁和透磁性，贮液筒、工作缸、活塞杆、底座、筒底、滑阀、复原阀、限位座选用强韧性好的顺磁材料；为提高无磁和隔磁性，导向密封座、活塞支承、单向回油阀片、螺栓/帽选用弹韧性好的抗磁材料。活塞环和滑环选用耐油耐温耐磨的减摩材料；间隙密封圈和抗磁垫圈选用耐热耐蚀高负载且尺寸稳定的热固性塑料；油封、O形圈、加载环和缓冲块选用耐油耐温耐磨耐老化高弹性的合成橡胶。

本实用新型的结构组成如下：

1、本实用新型主要包括活塞杆1、工作缸2、贮液筒3、筒盖4、间隙密封圈5、限位器6、底座7、筒底8、吊环9、以及单向滑阀10、导向密封装置11、静置稳定装置12、电磁活塞13，它与现有技术的区别在于：由工作缸2和贮液筒3构成内外双筒结构，工作缸2与贮液筒3之间下部为补偿腔32，上部为贮气腔31；筒盖4与贮液筒3上端螺纹联接；导向密封装置11下端与工作缸2上端过盈联接；活塞杆1穿过筒盖4、导向密封装置11、间隙密封圈5、限位器6与工作缸2内的电磁活塞13螺纹联接；设置在补偿腔32内的单向滑阀10通过螺栓与工作缸2缩口段下部内的限位器6联接；底座7上端与工作缸2下端过盈联接，并座落在筒底8上；贮液筒3底端、筒底8、吊环9依次焊接；静置稳定装置12装夹在贮液筒3外侧；工作缸2和补偿腔32内充满磁流变液体14。

2、本实用新型实施中的单向滑阀10具有二位二通结构，由滑阀内筒101、滑阀外筒102、滑阀片103、O形圈104和螺栓105组成。滑阀内筒101、滑阀片103、滑阀外筒102从内到外依次相套装配，滑阀内、外筒上的多个安装孔相互对齐，用多个螺栓105穿过安装孔、工作缸2缩口段下部与限位器6的限位座61联接；O形圈104嵌入滑阀外筒102的密封槽内，与贮液筒3内壁密封配合；单向滑阀10套在工作缸2缩口部分下端，滑阀内筒101、滑阀外筒102、滑阀片103、工作缸2缩口段上均开有多个过流孔，且滑阀内筒101和工作缸2缩口段上的过流孔相互对齐装配。

3、本实用新型实施中的导向密封装置11由导向密封座111、油封112、滑环密封圈113、抗磁垫圈114、磁流变密封圈115、螺纹端盖116和单向回油阀片117组成。导向密封座111具有上、下管腔结构，油封112嵌入上管腔，滑环密封圈113、抗磁垫圈114、磁流变密封圈115和螺纹端盖116依次装入下管腔；单向回油阀片117夹紧在导向密封座111中端面和工作缸2上端面间，并将导向密封座111中端面上的多个回油孔盖合，回油孔连通上管腔与贮气腔31。其中，滑环密封圈113由加载环1131和滑环1132组成，加载环1131紧箍在滑环1132的外侧；磁流变密封圈115由导磁极1151、永磁环1152、抗磁填料1153组成，在永磁环1152两侧相对装夹一对轴截面呈L形的导磁极1151，其内侧的三角槽内粘结抗磁填料1153。

4、本实用新型实施中的静置稳定装置12具有一对半圆筒形结构，由导磁瓦121、永磁瓦122、抗磁填料123和分离机构124组成。每半圆筒形导磁瓦121内侧均按一定夹角粘接两个相吸配对的永磁瓦122，永磁瓦122对夹角间粘结抗磁填料123；两导磁瓦121外侧分别与分离机构124联接。

5、本实用新型实施中的电磁活塞13具有多级磁路结构，由导磁管131、导磁芯132、线圈133、活塞支承134、活塞环135、螺帽136、复原阀座137和复原阀片138组成。导磁芯132上开设有多个梯形齿槽，槽内安装线圈133，导磁芯132外套导磁管131，导磁管131两端外套活塞环135，两活塞支承134分别套在导磁管131和导磁芯132两端，活塞支承134上开设有多个过流孔，线圈133导线首端由导磁芯132上端槽底的径向、轴向导线孔和活塞杆导线孔引出一极，末端焊接在导磁芯132下端齿顶的导线槽内，并由导磁芯132顶部螺栓的上端面钎焊引出另一极，各槽线圈133导线通过中间齿上的导线槽跨越，相邻两槽线圈133绕向相反。导磁芯132底部的细牙螺栓加装球盖型螺帽136，导磁芯132顶部的细牙螺栓与活塞杆1下端孔密封联接，外套复原阀片138的复原阀座137与活塞杆1下端粗牙螺纹联接，并与活塞支承134上端面压紧。

本实用新型的装配步骤如下：

1、如图1-3组装单向滑阀10：将滑阀内筒101、滑阀片103、滑阀外筒102从内到外依次相套装配，并使滑阀内、外筒上的各安装孔相互对齐；O形圈104嵌入滑阀外筒102的密封槽内。

2、如图4-6组装导向密封装置11：导向密封座111的上管腔内嵌入油封112；下管腔内依次装入滑环密封圈113、抗磁垫圈114、磁流变密封圈115，并按一定力矩拧紧螺纹端盖116；将单向回油阀片117盖合在导向密封座111中端面的回油孔上。

3、如图7、8组装静置稳定装置12，导磁瓦121内侧按一定夹角粘接两个相吸配对的永磁瓦122，永磁瓦122对夹角间粘结抗磁填料123，导磁瓦121外侧与分离机构124联接。

4、如图9-11组装电磁活塞13：将线圈133导线首端由导磁芯132上端槽底的径向和轴向导线孔引出一极，末端焊接在导磁芯132下端齿顶的导线槽内，并由导磁芯132顶部螺栓的上端面钎焊引出另一极，各槽线圈133导线通过中间齿上的导线槽跨越，相邻两槽线圈133绕向相反；成型干燥后，裸面须包封和磨削处理，以保证与导磁芯外圆平齐；导磁芯132外套导磁管131，导磁管131两端外套活塞环135，两活塞支承134分别套在导磁管131和导磁芯132两端，导磁芯132底部的细牙螺栓加装螺帽136。

5、如图12-14组装其它零部件：滑环密封圈113的加载环1131紧箍在滑环1132的外侧；磁流变密封圈115的导磁极1151、永磁环1152、抗磁填料1153相互粘接；限位器6的限位座61、缓冲块62相互粘接；贮液筒3底端、筒底8、吊环9依次焊接。

6、如图12-14总装MR减振器：a.从工作缸2上端分别装入限位器6和套入单向滑阀10至限位处，通过内外安装孔用螺栓105将三者固定；b.将电磁活塞13顶部的细牙螺栓与活塞杆1下端孔密封联接，外套复原阀片138的复原阀座137与活塞杆1下端粗牙螺纹联接，并与电磁活塞13上端面压紧，线圈133导线由活塞杆导线孔引出，导线孔上端口间隙用橡胶带填塞；c.真空搅匀MRF，按标准容量注入贮液筒3；d.将带电磁活塞13的活塞杆1插入带限位器6和单向滑阀10的工作缸2，盖上底座7；e.将活塞杆1拉伸至工作缸2顶端后，缓慢放入贮液筒3内，反复拉压活塞杆1直至排尽工作缸2内的空气为止；f.将活塞杆1拉伸至工作缸2顶端，校准MRF的容量，使补偿腔32液面与单向滑阀10上端面平齐；g.借助专用螺纹套将活塞杆1插入间隙密封圈5和导向密封装置11，按上O形圈41，再用专用扳手拧紧筒盖4；h.安装完成后，如减振器长时间静置，应在贮液筒3外侧加装静置稳定装置12，并垂直放置。

Claims

1、双筒滑阀式磁流变减振器，它主要包括：活塞杆(1)、工作缸(2)、贮液筒(3)、筒盖(4)、间隙密封圈(5)、限位器(6)、底座(7)、筒底(8)、吊环(9)、以及单向滑阀(10)、导向密封装置(11)、静置稳定装置(12)、电磁活塞(13)，其特征在于：由工作缸(2)和贮液筒(3)构成内外双筒结构，工作缸(2)与贮液筒(3)之间下部为补偿腔(32)，上部为贮气腔(31)；筒盖(4)与贮液筒(3)上端螺纹联接；导向密封装置(11)下端与工作缸(2)上端过盈联接；活塞杆(1)穿过筒盖(4)、导向密封装置(11)、间隙密封圈(5)、限位器(6)与工作缸(2)内的电磁活塞(13)螺纹联接；设置在补偿腔(32)内的单向滑阀(10)通过螺栓与工作缸(2)缩口段下部内的限位器(6)联接；底座(7)上端与工作缸(2)下端过盈联接，并座落在筒底(8)上；贮液筒(3)底端、筒底(8)、吊环(9)依次焊接；静置稳定装置(12)装夹在贮液筒(3)外侧；工作缸(2)和补偿腔(32)内充满磁流变液体(14)。

2、根据权利要求1所述的双筒滑阀式磁流变减振器，其特征在于：单向滑阀(10)具有二位二通结构，滑阀内筒(101)、滑阀片(103)、滑阀外筒(102)从内到外依次相套装配，滑阀内、外筒上的多个安装孔相互对齐，用多个联接螺栓(105)穿过安装孔、工作缸(2)缩口段下部与限位器(6)的限位座(61)联接；O形圈(104)嵌入滑阀外筒(102)的密封槽内，与贮液筒(3)内壁密封配合；单向滑阀(10)套在工作缸(2)缩口部分下端，滑阀内筒(101)、滑阀外筒(102)、滑阀片(103)、工作缸(2)缩口段上均开有多个过流孔，且滑阀内筒(101)和工作缸(2)缩口段上的过流孔相互对齐装配。

3、根据权利要求1所述的双筒滑阀式磁流变减振器，其特征在于：导向密封装置(11)的导向密封座(111)具有上、下管腔结构，油封(112)嵌入上管腔，滑环密封圈(113)、抗磁垫圈(114)、磁流变密封圈(115)和螺纹端盖(116)依次装入下管腔；单向回油阀片(117)夹紧在导向密封座(111)中端面和工作缸(2)上端面间，并将导向密封座(111)中端面上的多个回油孔盖合，回油孔连通上管腔与贮气腔(31)。其中，滑环密封圈(113)由加载环(1131)和滑环(1132)组成，加载环(1131)紧箍在滑环(1132)的外侧；磁流变密封圈(115)由导磁极(1151)和永磁环(1152)组成，在永磁环(1152)两侧相对装夹一对轴截面呈L形的导磁极(1151)，其内侧的三角槽内粘结抗磁填料(1153)。

4、根据权利要求1所述的双筒滑阀式磁流变减振器，其特征在于：静置稳定装置(12)具有一对半圆筒形结构，每半圆筒形导磁瓦(121)内侧均按一定夹角粘接两个相吸配对的永磁瓦(122)，永磁瓦(122)对夹角间粘结抗磁填料(123)；两导磁瓦(121)外侧分别与分离机构(124)联接。

5、根据权利要求1所述的双筒滑阀式磁流变减振器，其特征在于：电磁活塞(13)具有多级磁路结构，导磁芯(132)上开设有多个梯形齿槽，槽内安装线圈(133)，导磁芯(132)外套导磁管(131)，导磁管(131)两端外套活塞环(135)，两活塞支承(134)分别套在导磁管(131)和导磁芯(132)两端，活塞支承(134)上开设有多个过流孔，线圈(133)导线首端由导磁芯(132)上端槽底的径向、轴向导线孔和活塞杆导线孔引出一极，末端焊接在导磁芯(132)下端齿顶的导线槽内，并由导磁芯(132)顶部螺栓的上端面钎焊引出另一极，各槽线圈(133)导线通过中间齿上的导线槽跨越，相邻两槽线圈(133)绕向相反；导磁芯(132)底部的细牙螺栓加装球盖型螺帽(136)，导磁芯(132)顶部的细牙螺栓与活塞杆(1)下端孔密封联接，外套复原阀片(138)的复原阀座(137)与活塞杆(1)下端粗牙螺纹联接，并与活塞支承(134)上端面压紧。