RU2449188C2

RU2449188C2 - Adjustable magnetic rheological pneumatic shock absorber

Info

Publication number: RU2449188C2
Application number: RU2010132098/11A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Борисович Корчагин (RU); Анатолий Борисович Корчагин; Виктор Владимирович Шалай (RU); Виктор Владимирович Шалай; Валентин Николаевич Бельков (RU); Валентин Николаевич Бельков; Геннадий Сергеевич Аверьянов (RU); Геннадий Сергеевич Аверьянов; Рустам Нуриманович Хамитов (RU); Рустам Нуриманович Хамитов
Priority date: 2010-07-29
Filing date: 2010-07-29
Publication date: 2012-04-27
Also published as: RU2010132098A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: shock absorber includes housing filled with magnetic fluid and containing cylindrical chamber and compensation chamber with separating piston. Hollow stock with piston is arranged in cylindrical chamber. Piston includes system of alternating poles, magnetic insulating washers with slots and anti-friction gasket. Pneumatic elastic element is arranged in puncheon and rigidly attached to hollow stock. Hollow stock includes at least two cores. Solenoid coil includes at least three sections one of which is arranged in the piston and the other ones are arranged in hollow stock on cores.

EFFECT: increasing oscillation damping efficiency.

2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к амортизационным устройствам различных транспортных средств.The invention relates to mechanical engineering, namely to depreciation devices of various vehicles.

Известен амортизатор, содержащий заполненный магнитной жидкостью корпус с цилиндрической камерой, размещенные в ней шток с поршнем, соленоидную катушку, компенсационную камеру (авторское свидетельство СССР №17967797, F16F 6/00, 23.02.1993 г., 2 с. (аналог)).A known shock absorber containing a housing filled with magnetic fluid with a cylindrical chamber, a rod with a piston placed in it, a solenoid coil, a compensation chamber (USSR author's certificate No. 17967797, F16F 6/00, 02/23/1993, 2 pp. (Analog)).

Недостаток этого амортизатора состоит в невозможности достижения высокой эффективности демпфирования колебаний в силу низкого коэффициента использования индуцируемого магнитного поля, что приводит к повышенным энергозатратам на управление и, как следствие, к недостижимости приемлемых технико-экономических показателей устройства применительно к использованию в транспортных средствах.The disadvantage of this shock absorber is the impossibility of achieving high efficiency of vibration damping due to the low utilization of the induced magnetic field, which leads to increased energy consumption for control and, as a result, to the unattainability of acceptable technical and economic indicators of the device for use in vehicles.

Наиболее близким по совокупности признаков устройством того же назначения является регулируемый магнитореологический амортизатор, содержащий заполненный магнитной жидкостью корпус с цилиндрической камерой, компенсационной камерой и разделительным поршнем, размещенные в цилиндрической камере соленоидную катушку и полый шток с поршнем, содержащим сердечник, соединенные с разными полюсами сердечника полюсные зубцы, встречно направленные, установленные с зазорами и образующие систему чередующихся полюсов, магнитоизолирующие шайбы с пазами, установленные с торцов полюсных зубцов, пазы которых расположены против зазоров между полюсными зубцами, причем одна из магнитоизолирующих шайб связана с полым штоком, антифрикционную прокладку, размещенную между обращенными одна к другой поверхностями магнитоизолирующих шайб с охватом полюсных зубцов, а соленоидная катушка установлена на сердечнике (патент РФ 2068513, F16F 6/00, 27.10.1996 г., 5 с.(прототип)).The closest in combination of features to the device of the same purpose is an adjustable magnetorheological shock absorber containing a housing filled with magnetic fluid with a cylindrical chamber, a compensation chamber and a separation piston, a solenoid coil placed in the cylindrical chamber and a hollow rod with a piston containing a core, pole connected to different poles of the core teeth opposite to one another, installed with gaps and forming a system of alternating poles, magnetically insulating washers with grooves installed from the ends of the pole teeth, the grooves of which are located against the gaps between the pole teeth, one of the magnetically insulating washers connected to the hollow rod, an antifriction gasket located between the surfaces of the magnetically insulating washers facing one another with the coverage of the pole teeth, and the solenoid coil is mounted on the core (RF patent 2068513, F16F 6/00, 10.27.1996, 5 pp. (prototype)).

Недостатками прототипа являются ограниченный динамический диапазон регулирования коэффициента сопротивления амортизатора и, следовательно, недостаточная эффективность гашения колебаний объекта, а также повышенные энергозатраты на управление амортизатором.The disadvantages of the prototype are the limited dynamic range of regulation of the coefficient of resistance of the shock absorber and, consequently, the insufficient efficiency of damping the vibrations of the object, as well as increased energy consumption for controlling the shock absorber.

Техническим результатом от использования предложенного устройства является увеличение динамического диапазона регулирования коэффициента сопротивления амортизатора и, как следствие, увеличение эффективности гашения колебаний подрессоренного объекта при одновременном снижении энергозатрат на управление амортизатором.The technical result from the use of the proposed device is to increase the dynamic range of regulation of the coefficient of resistance of the shock absorber and, as a result, increase the efficiency of damping oscillations of the sprung object while reducing energy consumption for controlling the shock absorber.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве, содержащем заполненный магнитореологической жидкостью корпус с цилиндрической камерой, компенсационной камерой и разделительным поршнем, размещенные в цилиндрической камере соленоидную катушку и полый шток с поршнем, содержащим сердечник, систему чередующихся полюсов, магнитоизолирующие шайбы, антифрикционную прокладку, согласно изобретению корпус снабжен пневматичским упругим элементом, размещенным в пуансоне, жестко связанном с полым штоком, полый шток содержит не менее двух магнитных сердечников, соленоидная катушка содержит не менее трех секций, одна из которых размещена в поршне, а другие размещены в полом штоке на сердечниках.The specified technical result is achieved by the fact that in a known device containing a case filled with magnetorheological fluid with a cylindrical chamber, a compensation chamber and a separation piston, a solenoid coil and a hollow rod with a piston containing a core, a system of alternating poles, magnetically insulating washers, an antifriction gasket are placed in the cylindrical chamber , according to the invention, the housing is equipped with a pneumatic elastic element housed in a punch rigidly connected to the hollow rod, the hollow rod contains at least two magnetic cores, the solenoid coil contains at least three sections, one of which is placed in the piston, and the other is placed in the hollow stem on the cores.

Исполнение амортизатора, в котором корпус снабжен пневматичским упругим элементом и пуансоном, жестко связанным с полым штоком, полый шток содержит не менее двух сердечников, а соленоидная катушка содержит не менее трех секций, обеспечивает расширение динамического диапазона регулирования коэффициента сопротивления амортизатора и, следовательно, повышение эффективности гашения колебаний объекта, а также уменьшение энергозатрат на управление амортизатором за счет раздельного включения секций соленоидной катушки по разработанному алгоритму.The design of the shock absorber, in which the housing is equipped with a pneumatic elastic element and a punch rigidly connected to the hollow stem, the hollow stem contains at least two cores, and the solenoid coil contains at least three sections, provides an extension of the dynamic range of regulation of the coefficient of resistance of the shock absorber and, therefore, increased efficiency damping object vibrations, as well as reducing energy costs for controlling the shock absorber due to the separate inclusion of sections of the solenoid coil according to the developed algorithm.

На фиг.1 изображен схематично продольный разрез регулируемого магнитореологического пневматического амортизатора, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.Figure 1 shows a schematic longitudinal section of an adjustable magnetorheological pneumatic shock absorber, figure 2 - section aa in figure 1.

Регулируемый магнитореологический пневматический амортизатор содержит корпус 1 с установочным узлом 2, в котором размещена цилиндрическая камера 3, заполненная магнитной жидкостью. Цилиндрическая камера 3 содержит компенсационную камеру 4 и разделительный поршень 5. В цилиндрической камере 3 с магнитореологической жидкостью размещен поршень 6, соединенный с полым штоком 7. В полом штоке 7 расположены электрические провода для подвода к соленоидной катушке 8 электрического сигнала от регулируемого источника питания 9 и установочный узел 10.The adjustable magnetorheological pneumatic shock absorber comprises a housing 1 with a mounting unit 2, in which a cylindrical chamber 3 filled with magnetic fluid is placed. The cylindrical chamber 3 contains a compensation chamber 4 and a separation piston 5. In a cylindrical chamber 3 with magnetorheological liquid there is a piston 6 connected to the hollow rod 7. In the hollow rod 7 are electric wires for supplying an electric signal to the solenoid coil 8 from an adjustable power source 9 and installation unit 10.

Поршень 6 содержит систему чередующихся полюсов 11 и 12, зубцы которых установлены с зазорами Δ, магнитоизолирующие шайбы 13 и 14, антифрикционную магнитоизолирующую прокладку 15.The piston 6 contains a system of alternating poles 11 and 12, the teeth of which are installed with gaps Δ, magnetically insulating washers 13 and 14, antifriction magnetically insulating gasket 15.

Корпус 1 снабжен пневматическим упругим элементом 16, размещенным в пуансоне 17, жестко связанным с полым штоком 7.The housing 1 is equipped with a pneumatic elastic element 16 located in the punch 17, rigidly connected with the hollow rod 7.

Полый шток 7 содержит два сердечника 18 и 19.The hollow rod 7 contains two cores 18 and 19.

Соленоидная катушка 8 выполнена из трех секций 20, 21 и 22, расположенных соответственно в поршне 6 между полюсами 11 и 12 и на сердечниках 18 и 19 полого штока 7.The solenoid coil 8 is made of three sections 20, 21 and 22 located respectively in the piston 6 between the poles 11 and 12 and on the cores 18 and 19 of the hollow rod 7.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Регулируемый магнитореологический амортизатор с помощью установочных узлов 2 и 10 размещен между двумя массами, одна из которых подрессорена относительно другой пневматическим упругим элементом 16, размещенным в пуансоне 17.Adjustable magnetorheological shock absorber using the installation nodes 2 and 10 is placed between two masses, one of which is sprung relative to the other by a pneumatic elastic element 16, placed in the punch 17.

Поршень 6 находится в среднем положении в цилиндрической камере 3 корпуса 1. При силовом воздействии на амортизируемый объект сначала включается секция 20 соленоидной катушки 8 посредством подачи управляющего сигнала от источника питания 10. Корпус 1 начинает перемещаться относительно поршня 6, вследствие чего в зазорах Δ (фиг.2) происходит дросселирование магнитореологической жидкости, что приводит к демпфированию колебаний подрессоренной массы за счет диссипации механической энергии движения. По мере приближения поршня 6 к нижнему положению на рис.1 разделительный поршень 5 сжимает газ в компенсационной полости 4. Газ также сжимается в пневматическом упругом элементе 16, опирающемся на пуансон 17. Ход отбоя происходит благодаря энергии, запасенной в пневматическом упругом элементе 16. После перехода поршня 6 через среднее положение выключается секция 20 и включаются последовательно секции 21 и 22 соленоидной катушки 8. Благодаря такому включению секций 21 и 22 изменяется состояние магнитореологической жидкости в надпоршневой части цилиндрической камеры 3 и происходит замедление хода штока 7 за счет дросселирования магнитореологической жидкости через пазы поршня 6. Выделяющееся в процессе движения тепло уносится магнитореологической жидкостью и рассеивается через корпус 1 амортизатора в окружающую среду.The piston 6 is in the middle position in the cylindrical chamber 3 of the housing 1. When a force is applied to the shock-absorbing object, section 20 of the solenoid coil 8 is first turned on by supplying a control signal from the power source 10. The housing 1 begins to move relative to the piston 6, as a result of which Δ in the gaps (Fig. .2) throttling of the magnetorheological fluid occurs, which leads to damping of the oscillations of the sprung mass due to the dissipation of the mechanical energy of motion. As the piston 6 approaches the lower position in Fig. 1, the separation piston 5 compresses the gas in the compensation cavity 4. The gas is also compressed in the pneumatic elastic element 16, which is supported by the punch 17. The rebound stroke is due to the energy stored in the pneumatic elastic element 16. After the transition of the piston 6 through the middle position, section 20 is turned off and sections 21 and 22 of the solenoid coil 8 are turned on sequentially. Due to this inclusion of sections 21 and 22, the state of the magnetorheological fluid in the above-piston part of the cylinder changes ndricheskoy chamber 3 is slowing down and the rod 7 travel due to throttling of the magnetorheological fluid through the grooves of the piston 6. The heat released in the process of heat carried away by the movement of the magnetorheological fluid through the casing and dissipates the shock absorber 1 to the environment.

Таким образом, предложенное исполнение амортизатора, в котором корпус снабжен пневматическим упругим элементом и пуансоном, жестко связанным с полым штоком, полый шток содержит не менее двух сердечников, а соленоидная катушка содержит не менее трех секций, обеспечивает расширение динамического диапазона регулирования коэффициента сопротивления амортизатора и, следовательно, повышение эффективности гашения колебаний объекта, а также уменьшение энергозатрат на управление амортизатором за счет раздельного включения секций соленоидной катушки по разработанному алгоритму.Thus, the proposed design of the shock absorber, in which the housing is equipped with a pneumatic elastic element and a punch rigidly connected to the hollow rod, the hollow rod contains at least two cores, and the solenoid coil contains at least three sections, provides an extension of the dynamic range of regulation of the coefficient of resistance of the shock absorber and, therefore, increasing the efficiency of damping object vibrations, as well as reducing energy costs for controlling the shock absorber due to the separate inclusion of sections of the solenoid th coils according to the developed algorithm.

Claims

An adjustable magnetorheological pneumatic shock absorber comprising a housing filled with magnetic fluid with a cylindrical chamber and a compensation chamber with a separation piston, a solenoid coil placed in the cylindrical chamber, a hollow rod with a piston containing a core, a system of alternating poles, magnetically insulating washers with grooves, an antifriction gasket, and a solenoid the coil is mounted on the core, characterized in that the housing is equipped with a pneumatic elastic element located in the punch, TCR associated with the hollow rod, the hollow rod comprises at least two cores, solenoidal coil comprises at least three sections, one of which is located in the piston, and others are placed in the hollow stem on cores.