專利名稱：多模式磁流變液阻尼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種阻尼器，特別涉及一種剪切、流動(dòng)、擠壓相結(jié)合的混合模式的磁流變阻尼器。
背景技術(shù)：
目前，磁流變液半主動(dòng)減振器由于具有阻尼力大、調(diào)節(jié)范圍寬，響應(yīng)速度快以及工作溫度范圍大等特點(diǎn)而得到廣泛的關(guān)注和研究。
現(xiàn)有的磁流變液阻尼器設(shè)計(jì)中，其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)各有不同，如專利CN2708034Y(車輛懸架減振器)，專利CN25511806Y(汽車磁流變液減震器)等，其工作模式基本上都為剪切，或流動(dòng)，或擠壓，或流動(dòng)和剪切相結(jié)合。這樣的阻尼器都存在一個(gè)共同的問(wèn)題阻尼器兩端留有大部分磁流變液處于非工作狀態(tài)，實(shí)際工作的磁流變液約占總量的10％左右，結(jié)果是磁流變液用量大，可調(diào)阻尼力范圍小，大阻尼力的磁流變液阻尼器不得不設(shè)計(jì)又長(zhǎng)又大的筒體，這不僅增加成本，當(dāng)使用場(chǎng)合對(duì)空間有要求時(shí)，則限制了使用，如在船舶、飛機(jī)等場(chǎng)合的使用就要求變量輕、使用空間小。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種多模式磁流變液阻尼器，該阻尼器同時(shí)具有流動(dòng)、擠壓和剪切三種工作方式。該磁流變液阻尼器的磁流變液都處于工作狀態(tài)，阻尼力大，阻尼器體積小。
本新型實(shí)用是這樣實(shí)現(xiàn)的(參見附圖)一種多模式磁流變液阻尼器，該阻尼器包括工作缸、活塞組件和蓄能器11，活塞組件包括空心活塞桿18、同軸裝在空心活塞桿18上的活塞導(dǎo)向器21，磁芯23及活塞25，活塞25與空心活塞桿18固定連結(jié)；工作缸包括缸筒5、上封蓋19和下封蓋26；缸筒5內(nèi)充滿磁流變液，磁芯23為數(shù)個(gè)工字形盤狀結(jié)構(gòu)，在磁芯23工字形盤狀結(jié)構(gòu)的凹槽處均勻纏繞著勵(lì)磁線圈10，相鄰線圈之間的繞線方向相反，勵(lì)磁線圈10緊靠活塞25，磁芯與活塞導(dǎo)向器之間有絕緣墊片22；活塞導(dǎo)向器外緣和缸筒內(nèi)壁密閉接合，活塞導(dǎo)向器21內(nèi)部開有數(shù)個(gè)流通孔7，活塞導(dǎo)向器21由鎖緊墊片20固定；活塞25內(nèi)和下封蓋26內(nèi)纏繞有相對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁線圈24，下工作腔14有孔和外部的蓄能器11相連，蓄能器11內(nèi)部裝有滑動(dòng)活塞13，滑動(dòng)活塞13將蓄能器腔體分為左腔體和右腔體兩部分，左腔體內(nèi)充有高壓氮?dú)?2；缸筒5和下封蓋26為磁導(dǎo)率高、矯頑力低的材料做成(如用低碳鋼材料做成)；活塞25和磁芯23為磁導(dǎo)率高、矯頑力低的材料做成(如用坡莫合金材料做成)；，空心活塞桿外端和下端蓋分別設(shè)置有連接被控對(duì)象的主體或承接載體的裝置。
本多模式磁流變液阻尼器的勵(lì)磁線圈的引出線2由空心活塞桿引出，勵(lì)磁線圈外有非導(dǎo)磁的線圈保護(hù)套(即絕緣封膠)9，使磁力線通過(guò)由缸筒和磁芯組成的阻尼通道。活塞的連接桿固定有活塞導(dǎo)向器，活塞導(dǎo)向器外圓安裝有支撐環(huán)8，以確保阻尼通道的徑向尺寸均勻?；钊麑?dǎo)向器內(nèi)部設(shè)計(jì)均勻分布的磁流變液流通孔7。在流通孔通道入口處為圓角，以減少磁流變液在通道中的紊流現(xiàn)象。
本多模式磁流變液阻尼器磁芯23上纏繞的勵(lì)磁線圈10的線圈數(shù)量根據(jù)需要設(shè)計(jì)。
本多模式磁流變液阻尼器，在工作缸的外部設(shè)計(jì)了蓄能器，以縮短阻尼器的長(zhǎng)度，蓄能器內(nèi)部充滿高壓氮?dú)?，腔?nèi)裝有滑動(dòng)活塞，通過(guò)活動(dòng)活塞與磁流變液隔開。其作用是在阻尼器壓縮過(guò)程中，對(duì)負(fù)載質(zhì)量起到緩沖作用和對(duì)阻尼器起到體積補(bǔ)償作用，有利于磁流變液的二次起浮。
阻尼力的具體調(diào)節(jié)裝置、傳感器系統(tǒng)以及電子控制裝置等內(nèi)容可以在現(xiàn)有的阻尼力可控的半主動(dòng)車輛懸架系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)資料中獲得，這些內(nèi)容與本阻尼器配合使用，故沒(méi)有給出相關(guān)的附圖及其詳細(xì)的闡述。同時(shí)依照本實(shí)用新型所闡述的內(nèi)容，在現(xiàn)有這類懸架系統(tǒng)的阻尼器結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之上可以很容易地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。
本阻尼器的特征如下(1)在不加電流作用下，阻尼器也有一定的阻尼力，即使出現(xiàn)控制系統(tǒng)故障，阻尼器也同樣有減振作用。
(2)活塞內(nèi)部和與其對(duì)應(yīng)的下封蓋內(nèi)部繞制勵(lì)磁線圈。加電流后，在活塞與下封蓋之間形成均勻磁場(chǎng)，使得下工作腔內(nèi)的磁流變液為擠壓式流動(dòng)。
(3)在活塞導(dǎo)向器與活塞之間設(shè)計(jì)數(shù)個(gè)勵(lì)磁線圈，相鄰之間線圈的繞制方向相反。勵(lì)磁線圈纏繞在盤狀磁芯上，磁芯套在空心活塞桿外部，與活塞導(dǎo)向器之間有絕緣墊片22以控制磁回路的方向。由于隔磁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，更能充分發(fā)揮磁場(chǎng)對(duì)阻尼通道中的磁流變液的作用，使阻尼器的能耗降低。加磁場(chǎng)時(shí)，磁芯、缸筒、以及其中的空隙組成磁回路。相鄰線圈的纏繞方向相反，產(chǎn)生的磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)阻尼通道中磁流變液的剪切式流動(dòng)，可以降低線圈的自感系數(shù)，縮短磁場(chǎng)的響應(yīng)時(shí)間，加強(qiáng)磁場(chǎng)的強(qiáng)度。
(4)阻尼器的缸筒和下端蓋作為磁場(chǎng)發(fā)生器磁路的一部分，采用磁導(dǎo)率高、矯頑力低的低碳鋼材料，阻尼器的活塞本體和磁芯作為磁場(chǎng)發(fā)生器的內(nèi)磁路，采用磁導(dǎo)率高、矯頑力低的坡莫合金材料，使阻尼器的剩磁和滯后特征得到改善。
(5)阻尼器采用了外置蓄能器，以縮短阻尼器長(zhǎng)度，有效利用船舶內(nèi)部的狹小空間。
(6)相對(duì)于其他類型的磁流變液阻尼器而言，本實(shí)用新型可以使活塞導(dǎo)向器下部的磁流變液大部處在有效磁場(chǎng)的作用下，大大提高磁流變液的有效體積，同時(shí)實(shí)現(xiàn)流動(dòng)、剪切、擠壓三種工作方式，在降低零磁場(chǎng)阻尼力的同時(shí)，提高最大阻尼力。


圖1是本實(shí)用新型的一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1的局部放大示意圖。
圖3是當(dāng)給圖1實(shí)施例的勵(lì)磁線圈兩端加載電流時(shí)在阻尼器內(nèi)部形成的工作磁路示意圖。
圖中序號(hào)代表的零件名稱1吊環(huán)連接裝置 2引線3防塵罩 4密封圈 5缸筒6上工作腔 7導(dǎo)流孔 8支撐環(huán) 9絕緣封膠 10勵(lì)磁線圈11蓄能器12高壓氮?dú)? 13滑動(dòng)活塞14下工作腔 15密封圈16吊環(huán)連接裝置 17絕緣封膠 18空心活塞桿 19上封蓋20鎖緊墊片21活塞導(dǎo)向器22絕緣墊片 23磁芯 24勵(lì)磁線圈 25活塞26下封蓋27磁力線。
具體實(shí)施方式
下面參照?qǐng)D1、圖2、圖3進(jìn)一步描述本新型實(shí)用圖1、圖2，分別為本新型實(shí)用的整體結(jié)構(gòu)剖視圖和局部剖視圖，本新型實(shí)用所涉及的磁流變阻尼控制裝置為單筒式阻尼器，主要包括缸筒5及裝在缸體內(nèi)的磁流變液、上封蓋19、下封蓋26、空心活塞桿18、活塞25、磁芯23、活塞導(dǎo)向器21、勵(lì)磁線圈10、24等部分。阻尼器的的缸體主要由高導(dǎo)磁率的缸筒5，極低導(dǎo)磁率的上端蓋19和高磁導(dǎo)率的下端蓋26構(gòu)成。勵(lì)磁線圈引線2通過(guò)空心活塞桿18、活塞25或磁芯23與勵(lì)磁線圈10、24相連，連接處采用環(huán)氧樹脂密封。活塞25和空心活塞桿18相連，活塞25內(nèi)部纏有勵(lì)磁線圈，整體由具有高磁導(dǎo)率的坡莫合金制成。緊靠活塞頭是勵(lì)磁線圈10，磁芯23制成工字形盤狀結(jié)構(gòu)，電磁線圈均勻纏繞在磁芯23的凹槽處。活塞導(dǎo)向器21固定在空心活塞桿18上，與活塞25、空心活塞桿18同軸，活塞導(dǎo)向器21和磁芯23之間夾有絕緣墊片22?；钊麑?dǎo)向器外緣和缸筒內(nèi)壁密閉接合，且在凹槽處加有支撐環(huán)8；活塞導(dǎo)向器內(nèi)部開有數(shù)個(gè)流通孔7，確?；钊ぷ鲿r(shí)，磁流變液能在上工作腔6和下工作腔14之間順利流動(dòng)。活塞導(dǎo)向器的另一端由鎖緊墊片20固定，這樣構(gòu)成活塞組件?；钊迅淄?分為上工作腔6和下工作腔14兩個(gè)部分，上下兩工作腔都盛裝有磁流變液，工作缸的上腔通過(guò)密閉裝置與外界隔離；下工作腔有孔和外部的蓄能器11相連。蓄能器11內(nèi)部裝有滑動(dòng)活塞13，滑動(dòng)活塞13將腔體空間分為左右兩部分，左腔體空間內(nèi)充有高壓氮?dú)?。阻尼器工作時(shí)，磁流變液在上工作腔6、下工作腔14和蓄能器11之間來(lái)回流動(dòng)，當(dāng)活塞25作擠壓運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁流變液流入蓄能器，滑動(dòng)活塞13向上移動(dòng)壓縮氮?dú)?2；當(dāng)活塞25作拉伸運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁流變液流出蓄能器，滑動(dòng)活塞13向下移動(dòng)。
圖2是本實(shí)用新型的磁場(chǎng)發(fā)生器結(jié)構(gòu)剖視圖，利用缸筒5和下封蓋26作為磁場(chǎng)發(fā)生器磁路的一部分，采用磁導(dǎo)率高、矯頑力低的低碳鋼材料，阻尼器的活塞25和磁芯23作為磁場(chǎng)發(fā)生器的內(nèi)磁路，采用磁導(dǎo)率高、矯頑力低的坡莫合金材料。在勵(lì)磁線圈10外則設(shè)計(jì)了非導(dǎo)磁的線圈保護(hù)套即絕緣封膠9，使勵(lì)磁線圈10產(chǎn)生的磁場(chǎng)磁力線通過(guò)由缸筒5和磁芯23組成的阻尼通道?；钊?5內(nèi)部和下封蓋26的內(nèi)部線圈相對(duì)應(yīng)，其磁場(chǎng)磁力線方向平行于缸筒5，作用于幾乎整個(gè)下工作腔14。在磁芯的外側(cè)設(shè)計(jì)了非導(dǎo)磁的活塞導(dǎo)向器21，在活塞導(dǎo)向器21上設(shè)計(jì)了兩道支撐環(huán)8，以確保阻尼通道的徑向尺寸均勻，更充分地發(fā)揮磁場(chǎng)對(duì)磁流變液作用，提高活塞組件運(yùn)動(dòng)的靈活性。在活塞導(dǎo)向器21內(nèi)部設(shè)計(jì)均勻分布的8個(gè)磁流變液流通孔7。當(dāng)活塞組件向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，阻尼器上腔的壓力增加，磁流變液經(jīng)過(guò)導(dǎo)向器21內(nèi)部的流通孔7，在通道入口處將活塞設(shè)計(jì)為圓角，以減少磁流變液在通道中的紊流現(xiàn)象，有利于降低零磁場(chǎng)條件下的阻尼力。為了確保阻尼器的密封性，在活塞、空心活塞桿、缸體和缸筒的連接處均采用密封圈4、15。
圖3為加載電流時(shí)，阻尼器內(nèi)部磁場(chǎng)示意圖。參照?qǐng)D3，本實(shí)施例中當(dāng)勵(lì)磁信號(hào)源的電路導(dǎo)通，勵(lì)磁線圈加載電流時(shí)，它產(chǎn)生的磁場(chǎng)將產(chǎn)生如圖的閉合回路，線圈10形成的磁場(chǎng)在磁芯23、空心活塞桿18與缸筒5之間的空隙、缸筒5之間形成閉合磁回路，空隙中的磁力線垂直于缸筒，使得該部分磁流變液為剪切式流動(dòng)；活塞線圈和下密封蓋線圈形成的磁場(chǎng)在活塞25、下工作腔14、下密封蓋26、缸筒5及缸筒5和活塞本體25之間的空隙形成閉合磁回路，該磁路主要作用于下工作腔14的液體，下工作腔14中的磁路平行于缸筒5，液體的流動(dòng)方式為擠壓式。
權(quán)利要求1.一種多模式磁流變液阻尼器，其特征在于，該阻尼器包括工作缸、活塞組件和蓄能器(11)，活塞組件包括空心活塞桿(18)、同軸裝在空心活塞桿(18)上的活塞導(dǎo)向器(21)、磁芯(23)及活塞(25)，活塞(25)與空心活塞桿(18)固定連結(jié)；工作缸包括缸筒(5)、上封蓋(19)和下封蓋(26)；缸筒(5)內(nèi)充滿磁流變液，磁芯(23)為數(shù)個(gè)工字形盤狀結(jié)構(gòu)，在磁芯(23)工字形盤狀結(jié)構(gòu)的凹槽處均勻纏繞著勵(lì)磁線圈(10)，相鄰線圈之間的繞線方向相反，勵(lì)磁線圈(10)緊靠活塞(25)，磁芯(23)與活塞導(dǎo)向器(21)之間有絕緣墊片(22)；活塞導(dǎo)向器外緣和缸筒內(nèi)壁密閉接合，活塞導(dǎo)向器(21)內(nèi)部開有數(shù)個(gè)流通孔(7)，活塞導(dǎo)向器(21)由鎖緊墊片(20)固定；活塞(25)內(nèi)和下封蓋(26)內(nèi)纏繞有相對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁線圈(24)；下工作腔(14)有孔和外部的蓄能器(11)相連，蓄能器(11)內(nèi)部裝有滑動(dòng)活塞(13)，滑動(dòng)活塞(13)將蓄能器腔體分為左腔體和右腔體兩部分，左腔體內(nèi)充有高壓氮?dú)?12)；缸筒(5)和下封蓋(26)為磁導(dǎo)率高、矯頑力低的材料做成，活塞(25)和磁芯(23)為磁導(dǎo)率高、矯頑力低的材料做成；空心活塞桿外端和下端蓋分別設(shè)置有連接被控對(duì)象的主體或承接載體的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多模式磁流變液阻尼器，其特征在于，缸筒(5)和下封蓋(26)采用磁導(dǎo)率高、矯頑力低的低碳鋼材料做成，活塞(25)和磁芯(23)采用磁導(dǎo)率高、矯頑力低的坡莫合金材料做成。
專利摘要一種多模式磁流變阻尼器。包括缸體、活塞組件和蓄能器(11)，活塞組件包括空心活塞桿(18)、活塞導(dǎo)向器(21)、磁芯(23)及活塞(25)，缸體包括缸筒(5)、上封蓋(19)和下封蓋(26)；下工作腔(14)有孔和蓄能器(11)相連，蓄能器(11)內(nèi)部有滑動(dòng)活塞(13)將腔體分為左右兩部分，左腔體內(nèi)充有高壓氮?dú)?12)；磁芯(23)上纏繞有數(shù)圈勵(lì)磁線圈(10)，相鄰線圈的繞線方向相反，產(chǎn)生的磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)阻尼通道中磁流變液的剪切式流動(dòng)；活塞和下封蓋內(nèi)部繞制勵(lì)磁線圈(24)，它們產(chǎn)生的磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)磁流變液的擠壓式流動(dòng)。該磁流變阻尼器工作時(shí)，磁流變液在阻尼器內(nèi)發(fā)生擠壓、剪切、流動(dòng)，并被磁場(chǎng)磁化，其結(jié)果是阻尼力和磁流變液的利用率大大提高。
文檔編號(hào)F16F9/53GK2934746SQ200620097119
公開日2007年8月15日 申請(qǐng)日期2006年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月8日
發(fā)明者程海斌, 張劍, 王金銘, 張清杰, 袁潤(rùn)章, 官建國(guó), 陶劍青, 肖峻, 陳作炳 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)