專(zhuān)利名稱(chēng)：具有環(huán)狀外置磁場(chǎng)發(fā)生器的磁流變液減振器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于軌道車(chē)輛懸掛系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及高速軌道車(chē)輛懸掛系統(tǒng)中可控減振 器，作為可控阻尼特性的軸箱減振器、二系垂向減振器、二系橫向減振器和抗蛇行減振器等。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有公開(kāi)的磁流變液減振器結(jié)構(gòu)各有差異， 一般采用內(nèi)置式磁場(chǎng)發(fā)生器和旁通式磁場(chǎng)發(fā) 生器。對(duì)于內(nèi)置式磁場(chǎng)發(fā)生器的磁流變液減振器，其環(huán)狀磁流變液阻尼通道位于磁場(chǎng)發(fā)生器 中，或者位于磁場(chǎng)發(fā)生器與工作油缸之間的間隙。當(dāng)減振器工作在勵(lì)磁電流控制的條件下， 環(huán)形通道中磁流變液的流動(dòng)特性變化使得減振器阻尼特性發(fā)生變化，由于通道長(zhǎng)度受到磁場(chǎng) 分布的限制，減振器的阻尼力調(diào)節(jié)數(shù)值不能滿足軌道車(chē)輛懸掛系統(tǒng)對(duì)減振器阻尼值的要求。 同時(shí)勵(lì)磁線圈的引出線需通過(guò)活塞桿，引出線長(zhǎng)期可靠的密封存在一定的技術(shù)難度。對(duì)于旁 通式磁場(chǎng)發(fā)生器的磁流變液減振器，盡管減振器調(diào)節(jié)阻尼值較大，但管道連結(jié)的不可靠和磁 場(chǎng)發(fā)生器所占空間，使得旁通型磁流變液減振器不能滿足軌道車(chē)輛懸掛系統(tǒng)對(duì)減振器安裝技 術(shù)要求。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有磁流變液減振器存在的不足，提出一種外置環(huán)狀磁場(chǎng)發(fā)生器的磁流變液 減振器，提高磁流變液減振器調(diào)節(jié)范圍和磁場(chǎng)發(fā)生器的可靠性，實(shí)現(xiàn)壓縮阻尼力與復(fù)原阻尼 力相等，滿足軌道車(chē)輛懸掛系統(tǒng)中軸箱減振器、橫向減振器和抗蛇行減振器對(duì)阻尼特性的對(duì) 稱(chēng)要求。本發(fā)明的技術(shù)方案如下基于環(huán)狀外置磁場(chǎng)發(fā)生器的磁流變液減振器由工作缸組件、磁場(chǎng)發(fā)生器組件、密封結(jié)構(gòu) 和連結(jié)裝置組成。所述工作缸組件包括內(nèi)外缸和左右端蓋、安裝在內(nèi)缸中的活塞、連結(jié)并帶動(dòng)活塞的活塞 桿；內(nèi)外缸兩端密封，缸內(nèi)有磁流變液，內(nèi)外缸兩端設(shè)置有連通內(nèi)外缸的進(jìn)出油孔，在內(nèi)缸 與外缸之間設(shè)置交錯(cuò)布置的環(huán)形隔板，形成多級(jí)徑向阻尼通道，由于活塞在工作缸中的運(yùn)動(dòng)， 迫使磁流變液從內(nèi)缸的一個(gè)工作腔經(jīng)過(guò)進(jìn)出油孔流入內(nèi)外缸之間的內(nèi)、外缸兩端徑向阻尼通 道然后徑向流動(dòng)穿越多級(jí)阻尼通道回到內(nèi)缸的另一工作腔，其流動(dòng)方向?yàn)閺较颍瑒?lì)磁線圈產(chǎn) 生的磁通在設(shè)計(jì)的磁路集中通過(guò)，磁通的方向?yàn)閺较颍c磁流變液的流動(dòng)方向垂直，增大磁流變液的流動(dòng)阻力，使磁流變液減振器的阻尼力增大，減小勵(lì)磁電流，通過(guò)阻尼通道的磁通 也隨之減小，磁流變液的流動(dòng)阻力減小，磁流變液減振器的阻尼力也減小。所述磁場(chǎng)發(fā)生器組件包圍在工作缸組件的外部，包括勵(lì)磁線圈、外筒、左端導(dǎo)磁環(huán)、右 端導(dǎo)磁環(huán)、左端蓋磁軛、右端蓋磁軛、磁流變液和在內(nèi)缸與外缸之間交錯(cuò)布置的環(huán)形隔板， 勵(lì)磁線圈在外缸上周向繞制，通過(guò)外筒引出可控勵(lì)磁電源線，外筒套在勵(lì)磁線圈外，左端導(dǎo) 磁環(huán)和右端導(dǎo)磁環(huán)設(shè)置在勵(lì)磁線圈兩端，并夾在外筒與外缸之間，在外筒與外缸之間形成有 左端蓋磁軛和右端蓋磁軛。當(dāng)勵(lì)磁電流為零時(shí)，阻尼通道中的磁流變液未受磁場(chǎng)影響，流動(dòng) 特性好，減振器的阻尼力小。當(dāng)電流通過(guò)勵(lì)磁線圈時(shí)，阻尼通道受到磁場(chǎng)影響，使磁流變液 的流動(dòng)特性發(fā)生變化，其流動(dòng)阻力增大，減振器的阻尼力增大。所述連結(jié)裝置連結(jié)在外缸的兩端。為使線圈產(chǎn)生的磁通進(jìn)入內(nèi)外缸之間的阻尼通道，防止磁通進(jìn)入內(nèi)外缸本體，提高磁場(chǎng) 對(duì)阻尼通道中的磁流變液作用效率，內(nèi)外缸采用磁導(dǎo)率低的不銹鋼材料制作，也能確保其強(qiáng) 度要求。另外為減小線圈產(chǎn)生的磁通通過(guò)端蓋與活塞桿構(gòu)成的磁路，活塞桿采用磁導(dǎo)率低的 不銹鋼材料制作，也能確保其強(qiáng)度要求。所述工作缸組件中的活塞桿采用等直徑雙伸出桿結(jié)構(gòu)，活塞桿的兩端直接從左右端蓋伸 出， 一端與外部的連結(jié)裝置相連。由于這種工作缸、活塞桿的截面積、磁場(chǎng)發(fā)生器的對(duì)稱(chēng)關(guān) 系，使磁流變液減振器阻尼特性存在復(fù)原和壓縮行程的對(duì)稱(chēng)阻尼特性，能滿足軌道車(chē)輛懸掛 系統(tǒng)中軸箱減振器、橫向減振器和抗蛇行減振器對(duì)阻尼特性的對(duì)稱(chēng)要求。密封結(jié)構(gòu)包括活塞桿密封和外缸筒密封，在活塞桿密封中采用了雙導(dǎo)向環(huán)和三級(jí)磁性橡 膠Y型密封，導(dǎo)向環(huán)和磁性橡膠Y型密封交替布局；外缸筒密封采用三級(jí)磁性O(shè)型密封。 磁性橡膠Y型密封和磁性O(shè)型密封的磁場(chǎng)使磁流變液產(chǎn)生固化效應(yīng)，從而阻止磁流變液的 滲漏、實(shí)現(xiàn)磁性密封，同時(shí)磁性橡膠Y型密封又可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械密封。 本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1.在磁流變液減振器的阻尼通道設(shè)計(jì)方面，采用了環(huán)狀外置方式，既可以避免勵(lì)磁線 圈引線的密封問(wèn)題，又可以實(shí)現(xiàn)磁通的方向與磁流變液流動(dòng)方向垂直，.且阻尼通道的有效長(zhǎng) 度遠(yuǎn)大于內(nèi)置軸向阻尼通道的有效長(zhǎng)度，從而有效提高了磁流變液減振器調(diào)節(jié)范圍和磁場(chǎng)發(fā) 生器的可靠性。2.在磁流變液減振器的密封設(shè)計(jì)方面，在活塞桿密封中采用了雙導(dǎo)向環(huán)和三級(jí)磁性Y 型密封，外缸筒密封采用三級(jí)磁性O(shè)型密封，磁性橡膠Y型密封和磁性O(shè)型密封的磁場(chǎng)使 磁流變液產(chǎn)生固化效應(yīng)，從而阻止磁流變液的滲漏、實(shí)現(xiàn)磁性密封，同時(shí)磁性橡膠Y型密封和磁性O(shè)型密封又可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械密封，提高了磁流變液減振器的密封可靠性。3.活塞缸組件采用了等直徑雙伸出桿結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)壓縮阻尼力與復(fù)原阻尼力相等，能 滿足軌道車(chē)輛懸掛系統(tǒng)中軸箱減振器、橫向減振器和抗蛇行減振器對(duì)阻尼特性的對(duì)稱(chēng)要求。


圖1是具有環(huán)狀外置磁場(chǎng)發(fā)生器的磁流變液減振器總體結(jié)構(gòu)圖。圖2是具有環(huán)狀外置磁場(chǎng)發(fā)生器的磁流變液減振器磁場(chǎng)發(fā)生器工作原理與密封結(jié)構(gòu)放大圖。.圖中1為左吊環(huán)，2為活塞桿，3為磁性橡膠O型密封，4為磁性橡膠Y型密封，5 為導(dǎo)向環(huán)，6為徑向孔出口間隙，7為活塞，8為外筒，9為勵(lì)磁線圈，IO為磁場(chǎng)發(fā)生器組件， ll為右端蓋，12為壓緊裝置，13為右吊環(huán)，14為防松螺釘，15為防塵罩，16為內(nèi)缸，17 為外缸磁性橡膠O型密封元件，18為右端蓋磁軛，19為阻尼通道，20為外缸，21為內(nèi)環(huán)形 隔板，22為外環(huán)形隔板，23為左端導(dǎo)磁環(huán)，24為磁流變液，25為左端蓋，26為左壓緊裝置， 27為活塞運(yùn)動(dòng)方向，28為右端徑向孔，29為磁流變液徑向流動(dòng)方向，30內(nèi)缺口， 31外缺口， 32為徑向阻尼通道，33為活塞與活塞桿焊接部位，34為活塞導(dǎo)向環(huán)，35為引出線，36為右 端徑向孔，37為定位螺釘，38為活塞密封，39內(nèi)缸插入端，40右端導(dǎo)磁環(huán)。具體實(shí)現(xiàn)方式具有環(huán)狀外置磁場(chǎng)發(fā)生器的磁流變液減振器的結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖1和圖2:它由工作缸組件、 磁場(chǎng)發(fā)生器組件10和連結(jié)裝置組成。工作缸組件包括內(nèi)缸16、外缸20、活塞7、活塞桿2、右端蓋ll、左端蓋25、磁性橡 膠Y型密封元件4，磁性橡膠0型密封元件17等。活塞組件采用等直徑雙伸出桿結(jié)構(gòu)，活 塞桿2的兩端直接從左右端蓋11和25伸出， 一端與外部的連結(jié)裝置.13相連，不需要體積 補(bǔ)償。在活塞桿2與右端蓋11、左端蓋25之間采用了涂有聚四氟乙烯的雙導(dǎo)向環(huán)和三級(jí)磁 性橡膠Y型密封4，磁性橡膠Y型密封的磁場(chǎng)使磁流變液產(chǎn)生固化效應(yīng)，從而阻止磁流變液 的滲漏、實(shí)現(xiàn)磁性密封，同時(shí)磁性橡膠Y型密封又可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械密封。外缸20與右端蓋11、 左端蓋25之間采用三級(jí)磁性橡膠O型密封元件17密封，磁性橡膠O型密封的磁場(chǎng)使磁流 變液產(chǎn)生固化效應(yīng)，從而阻止磁流變液的滲漏、實(shí)現(xiàn)磁性密封，同時(shí)磁性橡膠O型密封又可 以實(shí)現(xiàn)機(jī)械密封。右端蓋ll、左端蓋25與外缸20之間由凸臺(tái)徑向定位，分別被左右壓緊裝 置12、 26緊固于外缸20。左壓緊裝置26設(shè)置吊環(huán)，左壓緊裝置26與外缸20之間螺紋連結(jié)， 右壓緊裝置12與外缸20之間螺紋連結(jié)，形成連結(jié)裝置13。在內(nèi)缸16與外缸20之間設(shè)置交 錯(cuò)布置的環(huán)形隔板，即由內(nèi)環(huán)形隔板21與外環(huán)形隔板22交替布置形成，相鄰隔板分別設(shè)置通過(guò)內(nèi)缺口 31和內(nèi)缺口 30的磁流變液在隔板之間沿徑向流動(dòng)，由 此形成多級(jí)徑向阻尼通道32。內(nèi)缸兩端設(shè)置均勻的左、右端徑向孔36和29，以便磁流變液 24與阻尼通道32相通?；钊?與活塞桿2之間通過(guò)焊接方式連結(jié)，33為活塞與活塞桿的焊 接部位，活塞外緣設(shè)置由導(dǎo)向環(huán)34與兩級(jí)密封環(huán)38，以防止磁流變液24通過(guò)活塞外緣泄漏。 內(nèi)缸16和阻尼通道32中充滿磁流變液24，由于活塞在工作缸中的運(yùn)動(dòng)，27為活塞的運(yùn)動(dòng) 方向，迫使磁流變液24通過(guò)內(nèi)缸16左端的流通孔進(jìn)入多級(jí)阻尼通道32，磁流變液24在阻 尼通道32徑向流動(dòng)，再由另一端的內(nèi)缸16右端徑向孔28進(jìn)入工作缸的另一工作腔。磁場(chǎng)發(fā)生器組件IO由勵(lì)磁線圈9、外筒8、左端導(dǎo)磁環(huán)23、右端導(dǎo)磁環(huán)40、左端蓋磁 軛6、右端蓋磁軛18、磁流變液24、內(nèi)環(huán)形隔板21和外環(huán)形隔板22等組成。為了確保勵(lì)磁 線圈9產(chǎn)生的磁通通過(guò)徑向阻尼通道32，內(nèi)缸16采用磁導(dǎo)率低的不銹鋼(1Crl8Ni9Ti)制 作，外缸20的兩端采用磁導(dǎo)率高且磁飽和強(qiáng)度高的低碳鋼(IO號(hào)鋼)制作，而中段采用磁 導(dǎo)率低的不銹鋼(1Crl8Ni9Ti)制作，中段與兩端采用焊接方式連結(jié)，活塞桿2與活塞7也 采用磁導(dǎo)率低的不銹鋼(1Crl8Ni9Ti)制作，外筒8采用磁導(dǎo)率高且磁飽和強(qiáng)度高的低碳鋼 (IO號(hào)鋼)制作，環(huán)形隔板22 (21)采用磁導(dǎo)率高且磁飽和強(qiáng)度高的低碳鋼(IO號(hào)鋼)制 作，左端導(dǎo)磁環(huán)23和右端導(dǎo)磁環(huán)40采用磁導(dǎo)率高且磁飽和強(qiáng)度高的低碳鋼(10號(hào)鋼)制作， 左端蓋磁軛6和右端蓋磁軛18采用磁導(dǎo)率高且磁飽和強(qiáng)度高的低碳鋼(IO號(hào)鋼)制作。電 流驅(qū)動(dòng)器通過(guò)引出線35向勵(lì)磁線圈9通電，產(chǎn)生的磁通通過(guò)外筒8、右端導(dǎo)磁環(huán)40、外缸 20的右端、右端蓋磁軛18、磁流變液24和內(nèi)外環(huán)形隔板21和22、左端蓋磁軛6、外缸20 的左端、左端導(dǎo)磁環(huán)23等。勵(lì)磁線圈9產(chǎn)生的磁通通過(guò)阻尼通道32是軸向方向，而磁流變 液在阻尼通道32的流動(dòng)方向是徑向方向，因此該磁路滿足磁流變器件磁路設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。當(dāng)磁 流變液24在阻尼通道32中流動(dòng)時(shí)，勵(lì)磁線圈9產(chǎn)生的磁通使其流動(dòng)特性發(fā)生變化，進(jìn)而使 減振器兩腔之間的壓力差發(fā)生，控制減振器的阻尼特性。圖中37為定位螺釘，38為活塞密 封，39內(nèi)缸插入端。連結(jié)裝置13用于傳遞列車(chē)相關(guān)部件之間的相對(duì)振動(dòng)位移，包括左右吊環(huán)1和13、防塵 套15和安裝襯套等。左吊環(huán)1通過(guò)螺紋與外缸20連結(jié)，同時(shí)對(duì)左端蓋25起到壓緊的作用。 右吊環(huán)13通過(guò)螺紋與活塞桿2連結(jié)，設(shè)置螺紋防松螺釘14，在右吊環(huán)上安裝活塞桿防塵罩 15。左右吊環(huán)可按安裝要求設(shè)置橡膠襯套或金屬襯套。
權(quán)利要求
1、一種基于徑向流動(dòng)模式的磁流變液減振器，包括工作缸組件、磁場(chǎng)發(fā)生器組件、密封結(jié)構(gòu)和連結(jié)裝置；其特征在于所述工作缸組件包括內(nèi)外缸和左右端蓋、安裝在內(nèi)缸中的活塞、連結(jié)并帶動(dòng)活塞的活塞桿；內(nèi)外缸兩端密封，缸內(nèi)有磁流變液，內(nèi)外缸兩端設(shè)置有連通內(nèi)外缸的進(jìn)出油孔，在內(nèi)缸與外缸之間設(shè)置交錯(cuò)布置的環(huán)形隔板，形成多級(jí)徑向阻尼通道，磁流變液從內(nèi)缸的一個(gè)工作腔經(jīng)過(guò)進(jìn)出油孔流入內(nèi)外缸之間的內(nèi)、外缸兩端徑向阻尼通道，然后徑向流動(dòng)穿越多級(jí)阻尼通道回到內(nèi)缸的另一工作腔；所述磁場(chǎng)發(fā)生器組件包圍在工作缸組件的外部，包括勵(lì)磁線圈、外筒、左端導(dǎo)磁環(huán)、右端導(dǎo)磁環(huán)、左端蓋磁軛、右端蓋磁軛、磁流變液和在內(nèi)缸與外缸之間交錯(cuò)布置的環(huán)形隔板，勵(lì)磁線圈在外缸上周向繞制，通過(guò)外筒引出可控勵(lì)磁電源線，外筒套在勵(lì)磁線圈外，左端導(dǎo)磁環(huán)和右端導(dǎo)磁環(huán)設(shè)置在勵(lì)磁線圈兩端，并夾在外筒與外缸之間，在環(huán)形隔板的兩端分別形成有左端蓋磁軛和右端蓋磁軛；所述連結(jié)裝置連結(jié)在外缸的兩端。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于徑向流動(dòng)模式的磁流變液減振器，其特征在于所述多 級(jí)徑向阻尼通道使磁流變液沿徑向流動(dòng)，勵(lì)磁電流產(chǎn)生的可控磁場(chǎng)集中在阻尼通道磁路中并 沿軸向分布，磁流變液流動(dòng)方向垂直于外加磁場(chǎng)方向，形成多級(jí)阻尼通道串聯(lián)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于徑向流動(dòng)模式的磁流變液減振器，其特征在于所 述內(nèi)外缸和活塞桿采用非導(dǎo)磁材料制作，以增大磁阻，使勵(lì)磁電流產(chǎn)生的可控磁場(chǎng)集中在阻 尼通道磁路中，內(nèi)外缸的端蓋采用低碳鋼制作作為磁路的一部分，外筒用低碳鋼制作作為磁 路的一部分，阻尼通道作為磁路的重要組成部分，其環(huán)形隔板采用低碳鋼制作，環(huán)形隔板與 磁流變液形成多級(jí)串聯(lián)磁路。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于徑向流動(dòng)模式的磁流變液減振器，其特征在于所述工 作缸組件中的活塞桿采用等直徑雙伸出桿結(jié)構(gòu)，活塞桿的兩端直接從左右端蓋伸出， 一端與 外部的連結(jié)裝置相連。
5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于徑向流動(dòng)模式的磁流變液減振器，其特征在于密封結(jié) 構(gòu)包括活塞桿密封和外缸筒密封，在活塞桿密封中采用了雙導(dǎo)向環(huán)和三級(jí)磁性橡膠Y型密 封，導(dǎo)向環(huán)和磁性橡膠Y型密封交替布局；外缸筒密封采用三級(jí)磁性O(shè)型密封。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于徑向流動(dòng)模式的磁流變液減振器，包括工作缸組件、磁場(chǎng)發(fā)生器組件、密封結(jié)構(gòu)和連結(jié)裝置。其在內(nèi)缸與外缸之間設(shè)置分級(jí)隔板結(jié)構(gòu)，形成多級(jí)徑向阻尼通道，活塞桿在外力的作用下，迫使磁流變液流入磁場(chǎng)發(fā)生器的阻尼通道。磁場(chǎng)發(fā)生器的勵(lì)磁線圈在外缸上周向繞制，勵(lì)磁線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)在阻尼通道磁路中磁通沿軸向分布，內(nèi)外油缸均采用非導(dǎo)磁材料使磁通集中到阻尼通道磁路中。當(dāng)勵(lì)磁電流為零時(shí)，阻尼通道中的磁流變液未受磁場(chǎng)影響，流動(dòng)特性好，阻尼力小。當(dāng)電流通過(guò)勵(lì)磁線圈時(shí)，阻尼通道受到磁場(chǎng)影響，磁流變液流動(dòng)特性發(fā)生變化，流動(dòng)阻力增大，阻尼力增大。本減振器可避免內(nèi)置磁場(chǎng)發(fā)生器影響密封問(wèn)題，提高磁流變液減振器的可靠性，適用于高速軌道車(chē)輛懸掛系統(tǒng)橫向振動(dòng)和蛇形振動(dòng)控制。
文檔編號(hào)F16F9/53GK101319699SQ20081006996
公開(kāi)日2008年12月10日 申請(qǐng)日期2008年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月11日
發(fā)明者淼 余, 劉會(huì)兵, 廖昌榮, 張紅輝, 陳偉民 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)