CN107701645B - 一种复合式磁流变液减振器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合式磁流变液减振器，包括减振器本体和外置阀，减振器本体主要由外缸筒、中间缸筒、工作缸筒、导向器组件、活塞总成、活塞杆、底阀组件等组成，外置阀主要由下支撑盖、阀盖、线圈、隔磁筒、导磁筒、环形通道、阀芯、调节螺母、上支撑盖、环形导磁块、阀座、密封圈和外安装座等构成，其中三缸结构、单向阀、外置阀为主的结构布局使得磁流变液经外置阀单向流动，外置阀中的环形通道和径向通道全部受控于磁场，阻尼力调控主要在环形通道和径向通道中进行，有效阻尼通道显著增加、磁场利用率较高、阻尼力调节范围较大，在过载及外置阀故障情况下可实施过载保护，满足基本刚度和强度条件下可在不同领域广泛匹配，通用性强。
Description
技术领域
本发明涉及减振器技术领域，特别适用于各类汽车悬架***，也可用于大型机械、高速列车、桥梁、建筑物、武器***等，是一种阻尼力调节范围较大的复合式磁流变液减振器。
背景技术
因具有结构简单、响应迅速、能耗小、可控性强、阻尼可调范围大、可实现连续阻尼可调等显著优点，磁流变液减振器广泛运用于汽车悬架、大型机床、火炮***、桥梁、房屋、大型洗衣机等领域，尤其在汽车悬架领域的研究与应用更加广泛。传统的磁流变液减振器基本为单筒和双筒结构，部分技术方案增加旁通阀结构，但相应技术特征仍然于活塞或者旁通阀中对未与线圈正对的轴向通道进行控制，可调阻尼通道非常有限、磁场利用率低、可调阻尼范围受到了极大的限制、减振器通用性较差。为了克服传统技术方案的限制，诸如多级径向流动和多级周向流动的新技术方案在扩展有效阻尼通道方面有一定效果，但是两者使得减振器的体积明显增加，难以在汽车悬架***内布置。
针对上述问题，一些研究人员开展了积极工作，试图兼顾有效阻尼通道、磁场利用率、通用性、体积四个关键方面，比如中国专利文献CN 203257967 U记载了一种螺旋阀孔式磁流变减振器，包括油封、油封座、导向器、端盖、工作缸、内缸筒、导流罩、活塞杆、活塞总成、底阀组件、减振器内部的磁流变液及两端与悬架***连接的连接件。该结构于导向器内设置螺旋阀孔，线圈布置于临近导向器的螺旋阀孔的位置，延长磁场的作用范围，增加了阻尼力的调节范围，便于多匝数线圈和大电流布置。但是，该结构的有效阻尼通道仍然有限，依靠多匝线圈、较大激励电流、较强磁场来提高阻尼范围，尚未摆脱传统技术限制，有效阻尼通道的长度受到限制，不能仅依靠较小激励电流和弱磁场即可产生较大阻尼调节范围，无法实现依靠激励电流的改变即可在不同领域匹配。
因此，现有技术方案并没有突破相应技术限制和明显缺陷，在兼顾有效阻尼通道、磁场利用率、通用性、体积四个方面亟需新的技术方案。
发明内容
本发明提供一种复合式磁流变液减振器相关结构和原理，能够实现有效阻尼通道的长度及阻尼调节范围明显增加、弱磁场即可产生较大阻尼力、依靠电流调节即可在不同领域广泛匹配、减振器体积无明显增加。在优选的方案中，当磁流变液粘度控制装置出现故障时，减振器能够按照被动模式工作，确保安全性。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种复合式磁流变液减振器，包括减振器本体和安装在减振器本体上的外置阀，减振器本体主要由外缸筒、中间缸筒、工作缸筒、导向器组件、活塞总成、活塞杆和底阀组件组成，所述工作缸筒内设有活塞总成，活塞杆下端通过螺纹与活塞总成连接，活塞总成与工作缸筒间设有密封装置并滑动配合，活塞杆与设在工作缸筒顶部的导向器组件滑动配合，工作缸筒的下端端口处固定安装有底阀组件，底阀组件的底部与外缸筒内的底部空腔相连通，活塞总成和底阀组件中分别设有单向阀；
所述外缸筒上端插装有安装套筒并连为一体，中间缸筒和工作缸筒安装于外缸筒内，中间缸筒和工作缸筒的上端与设在外缸筒上的安装套筒及导向器组件通过减振器压盖实现与外缸筒同轴定位，中间缸筒的下侧与外置阀的阀座底端固定连接，中间缸筒的两端与工作缸筒的连接部设有密封装置；外缸筒的内壁和中间缸筒的外壁形成的空间为储油腔，中间缸筒的内壁与工作缸筒的外壁形成的空间为中间腔，工作缸筒内部空间为工作腔，活塞总成将工作腔分割为复原腔和压缩腔，复原腔与中间腔之间设有第一常通孔，储油腔、中间腔、工作腔中的复原腔和压缩腔内均加装有磁流变液；
所述外置阀包括下支撑盖、阀盖、线圈、隔磁筒、导磁筒、环形通道、阀芯、调节螺母、上支撑盖、环形导磁块、阀座、密封圈和外安装座，外置阀的阀座底端伸入中间缸筒上的连接接口中，阀座底端与中间缸筒的内壁平齐，与阀座同轴安装的阀芯通过连接接口与中间腔相通，中间腔中的磁流变液经过外置阀进行单向流动；
阀座的下端外壁与外安装座形成第二空腔，第二空腔与储油腔相通，外置阀中的磁流变液经过阀座上的径向回油孔进入到第二空腔，单向回流至储油腔；
阀芯的中心加工有轴向常通孔，阀芯的另一端设有径向常通孔，阀芯的外壁同轴套装有调节螺母、上支撑盖、一级环形导磁块、一级环形通道、二级环形导磁块、二级环形通道；
所述调节螺母、上支撑盖、一级环形导磁块、一级环形通道、二级环形导磁块、二级环形通道的外壁同轴安装有隔磁筒和导磁筒, 隔磁筒和导磁筒的外壁套装线圈，线圈的外壁与阀盖、阀座的内壁接触并定位；
所述一级环形导磁块和二级环形导磁块分别设有第一贯通常通孔和第二贯通常通孔，一级环形通道的上、下端面分别加工有第一端面常通孔和第二端面常通孔，二级环形通道的上、下端面分别加工有第三端面常通孔和第四端面常通孔，一级环形导磁块与盆形的上支撑盖构成的空间为第一空腔，二级环形通道的下端面与阀座构成的空间为径向通道，径向通道与第二空腔相通；
所述第一贯通常通孔与第一端面常通孔对齐并相通，第二端面常通孔与第二贯通常通孔对齐并相通，第二贯通常通孔与第三端面常通孔对齐并相通，第四端面常通孔与径向通道相通；从而形成一级环形通道和二级环形通道的整个周长、径向通道的径向长度均为有效阻尼长度。
作为优选，在外置阀中，一级环形通道和二级环形通道的上、下壁采用导磁材料，一级环形通道和二级环形通道的内、外壁采用隔磁材料；一级环形导磁块、二级环形导磁块、导磁筒、阀盖、阀座采用导磁材料，阀芯、上支撑盖、隔磁筒均采用隔磁材料。
作为优选，所述中间缸筒的两端采用缩径结构，分别采用第一密封圈和第二密封圈实现与工作缸筒相应位置的密封。
作为优选，所述活塞总成上布置的单向阀为流通阀和拉伸阀，底阀组件上安装的单向阀为补偿阀和压缩阀，流通阀和补偿阀由较薄的少片圆环形阀片叠加而成，拉伸阀和压缩阀由较厚的多片圆环形阀片叠加而成。
优选单向阀的工作原理：
正常复原阶段，活塞总成上行，流通阀、拉伸阀、压缩阀处于常关闭状态，补偿阀容易开启，复原腔内的磁流变液由工作缸筒上端的第一常通孔进入中间腔，经由外置阀汇流至储油腔，储油腔内的磁流变液经过补偿阀补偿到压缩腔；
正常压缩阶段，活塞总成下行，拉伸阀、补偿阀、压缩阀处于常关闭状态，流通阀开启，压缩腔内的磁流变液经过流通阀进入到复原腔，复原腔内的磁流变液由工作缸筒上端的第一常通孔进入中间腔，经由外置阀汇流至储油腔；
正常压缩和复原阶段，磁流变液均经过外置阀单向循环流动并实施粘度控制，实现阻尼力的调控；极限工作状态下，拉伸阀和压缩阀实施过载保护，适当开启，减振器按照被动模式工作，确保安全性。
磁流变液在外置阀的工作原理：
在外置阀中，来自于中间腔的磁流变液的流动路径依次为轴向常通孔、径向常通孔、第一空腔、第一贯通常通孔、第一端面常通孔、一级环形通道、第二端面常通孔、第二贯通常通孔、第三端面常通孔、二级环形通道、第四端面常通孔、径向通道、第二空腔，回流至储油腔；
在外置阀中，来自于第一端面常通孔的磁流变液进入一级环形通道后，分流为两部分，各部分作周向流动后，汇流至第二端面常通孔、第二贯通常通孔、第三端面常通孔进入二级环形通道，再次分流为两部分，各部分作周向流动后，汇流至第四端面常通孔，经过径向通道的径向流动进入第二空腔，回流至储油腔；
在外置阀中，一级环形通道和二级环形通道的整个周长均为有效阻尼长度，可控阻尼通道极大地增加；径向通道的径向长度为有效可控阻尼长度，进一步增加阻尼效应；
所述外置阀中一级环形通道、二级环形通道、径向通道均为有效可控阻尼通道，须实现磁力线沿着整个周长方向垂直穿过一级环形通道、二级环形通道、径向通道中的磁流变液，一级环形通道和二级环形通道中的磁流变液的周向流动方向与磁力线垂直，径向通道中的磁流变液的径向流动方向与磁力线垂直；
在外置阀中，磁场路径依次由径向通道、二级环形通道、二级环形导磁块、一级环形通道、一级环形导磁块、导磁筒、阀盖、阀座形成闭合回路，绝大部分磁力线穿过一级环形通道、二级环形通道、径向通道中的磁流变液。
通过采用以上的结构和原理，本发明提供的一种复合式磁流变液减振器具有如下有益效果：
1、本发明提出了一种完全不同于现有结构的磁流变液减振器技术方案，采用三缸结构和外置阀为主的结构布局，构成磁流变液单向流动，阻尼力主要在外置阀中进行控制；有效阻尼通道全部受控于磁场、磁场利用率较高、阻尼力调节范围较大、能耗较低；外置阀结构简单、体积较小、成本较低、扩展容易、失效后的安全性可得到充分保障。
2、减振器本体相应结构、材料和普通油液减振器基本一致，只额外增加了一个中间缸筒，不会大幅增加额外的直径，便于安装在狭窄的空间位置，也降低了生产磁流变液减振器的成本，简化了开发新型减振器的工艺流程。
3、外置阀结构紧凑、零部件数目少且均为常规加工零部件、体积小、维护方便、生产和使用成本低，扩展和调整阻尼容易，仅拧开调节螺母、增加或者减少环形通道数目、重新紧固即可，可在同一领域实现差异化配置和不同领域广泛匹配。
4、磁场利用率较高，弱磁场即可产生较大的阻尼力，可调范围较大，采用线圈匝数少、激励电流较小、能耗低、发热量较小。
5、外置阀布置灵活，便于安装在减振器本体较低的位置，增加的微小体积不会受到汽车底盘的布置限制。
6、采用外置阀控制阻尼的方式，避免了在活塞总成狭小空间内布置磁场，便于线圈及导线的布置，利于散热。
7、由于较长的可控阻尼通道，可调范围较大，依靠不同的激励电流调节即可实现不同的阻尼力范围，该复合式磁流变液减振器在满足基本强度和刚度条件下可在不同领域应用，通用性较强。
8、当外置阀完全失效、堵塞等故障时，该磁流变液减振器能够按照传统被动减振器的方式工作，呈现出硬阻尼特性，保障汽车行驶安全性。
附图说明
图1 是整体结构示意图。
图2 是整体结构主剖示意图。
图3 是外置阀12的主剖结构放大示意图。
图4 是图2中导向总成6的局部放大示意图。
图5 是图2中活塞总成7的局部放大示意图。
图6 是图2中底阀组件9的局部放大示意图。
图7 是外置阀12中磁力线路径示意图。
图8 是减振器处于压缩行程时磁流变液流动路径示意图。
图9是图8中的M局部放大图。
图10 是减振器处于复原行程时磁流变液流动路径示意图。
图11是图10中的N局部放大图。
图中所示：减振器本体(A)，外缸筒(1)，中间缸筒(2)，连接接口(2a)，工作缸筒(3)，第一常通孔(3a)，第一密封圈(4-1)，第二密封圈(4-2)，安装套筒(5)，导向器组件(6)，减振器压盖(6-1)，防尘罩(6-2)，油封(6-3)，第三密封圈(6-4)，斯特封(6-5)，导向器(6-6)，导向衬套(6-7)，活塞总成(7)，限位座(7-1)，流通阀簧片(7-2)，流通阀(7-3)，活塞阀座(7-4)，拉伸阀(7-5)，弹簧座(7-6)，密封导向环(7-7)，第四密封圈(7-8)，导套(7-9)，第一弹簧(7-10)，螺母(7-11)，活塞杆(8)，底阀组件(9)，铆钉(9-1)，第二弹簧(9-2)，补偿阀(9-3)，压缩阀座(9-4)，压缩阀(9-5)，吊耳(10)，吊耳衬套(11)，外置阀(12)，下支撑盖(12-1)，阀盖(12-2)，线圈(12-3)，隔磁筒(12-4)，导磁筒(12-5)，环形通道(12-6)，一级环形通道(12-61)，第一端面常通孔(12-61a)，第二端面常通孔(12-61b)，二级环形通道(12-62)，第三端面常通孔(12-62a)，第四端面常通孔(12-62b)，阀芯(12-7)，轴向常通孔(12-7a)，径向常通孔(12-7b)，第一凸台(12-7c)，调节螺母(12-8)，上支撑盖(12-9)，环形导磁块(12-10)，一级环形导磁块(12-101)，第一贯通常通孔(12-101a)，二级环形导磁块(12-102)，第二贯通常通孔(12-102a)，阀座(12-11)，径向回油孔(12-11a)，凸台环槽(12-11b)，第二凸台(12-11c)，第五密封圈(12-12)，外安装座(12-13)，第二空腔(12-13a)，径向通道(12-14)，第一空腔(12-15)，第六密封圈(12-16)，储油腔(X)，中间腔(Y)，工作腔(Z)，复原腔(Z-1)，压缩腔(Z-2)。
具体实施方式
如图1、2、3所示，一种复合式磁流变液减振器，包括减振器本体A和外置阀12，减振器本体A主要由外缸筒1、中间缸筒2、工作缸筒3、第一密封圈4-1、第二密封圈4-2、安装套筒5、导向器组件6、活塞总成7、活塞杆8、底阀组件9、吊耳10、吊耳衬套11组成，外置阀12包括下支撑盖12-1、阀盖12-2、线圈12-3、隔磁筒12-4、导磁筒12-5、环形通道12-6、阀芯12-7、调节螺母12-8、上支撑盖12-9、环形导磁块12-10、阀座12-11、第五密封圈12-12、外安装座12-13。
中间缸筒2和工作缸筒3同轴安装于外缸筒1内，外缸筒1的内壁和中间缸筒2的外壁形成的空间为储油腔X，中间缸筒2的内壁与工作缸筒3的外壁形成的空间为中间腔Y，工作缸筒3内部空间为工作腔Z，活塞总成7将工作腔Z分割为复原腔Z-1和压缩腔Z-2，储油腔X、中间腔Y、工作腔Z中的复原腔Z-1和压缩腔Z-2内均加装有磁流变液。
中间缸筒2两端采用缩径结构，分别采用第一密封圈4-1和第二密封圈4-2实现与工作缸筒3相应位置的密封作用，避免磁流变液由中间腔Y泄露至储油腔X。
工作缸筒3通过安装套筒5和导向器组件6，与外缸筒1实现同轴定位，减振器压盖6-1与安装套筒5实行螺纹套接，所述减振器压盖6-1对安装套筒5、导向器组件6进行定位与紧固。
活塞杆8的下端通过螺纹与活塞总成7固定连接，活塞杆8的上端与导向器组件6滑动配合而保证活塞杆8的轴向运动，流通阀7-3和拉伸阀7-5集成于活塞总成7中，底阀组件9安装于外缸筒1的底端和工作缸筒3的底端空间，外缸筒1的底部外表面设有与悬架***的连接件吊耳10和吊耳衬套11。
外置阀12整体同轴安装于外安装座12-13内，外安装座12-13焊装于外缸筒1下端位置的外表面，外安装座12-13与外置阀12中阀盖12-2、阀座12-11的结合位置过盈配合，实现外置阀12的径向定位与紧固，外安装座12-13与阀座12-11之间加装第五密封圈12-12。
外置阀12中的阀座12-11的底端穿过外缸筒1，通过中间缸筒2上的连接接口2a伸入到中间腔Y，实现外置阀12与中间腔Y连通，便于中间腔Y中的磁流变液经过外置阀12进行单向流动；连接接口2a的顶端位置对阀座12-11进行限位，保障阀座12-11的底端入口伸入到与中间腔Y内表面平齐的位置。
阀座12-11的底端外表面与连接接口2a的内壁之间加装第六密封圈12-16，阀座12-11的下端外表面与外安装座12-13的下端内表面之间形成第二空腔12-13a，第二空腔12-13a与储油腔X连通，便于外置阀12中的磁流变液经过阀座12-11上的径向回油孔12-11a进入到第二空腔12-13a，单向回流至储油腔X。
如图2、3、6所示，阀座12-11是外置阀12的基体，阀芯12-7同轴安装于阀座12-11内，下支撑盖12-1、上支撑盖12-9、阀座12-11对阀芯12-7进行轴向定位，阀芯12-7的下端与阀座12-11内壁的过盈配合避免磁流变液直接泄露至储油腔X。
阀芯12-7的中心加工有轴向常通孔12-7a，阀芯的另一端设有径向常通孔12-7b，调节螺母12-8、上支撑盖12-9、一级环形导磁块12-101、一级环形通道12-61、二级环形导磁块12-102、二级环形通道12-62均同轴套装于阀芯12-7的外壁，通过阀芯12-7进行径向定位。
阀芯12-7上的第一凸台12-7c和阀座12-11中的第二凸台12-11c为二级环形通道12-62的轴向支撑部位，二级环形通道12-62上依次加装二级环形导磁块12-102、一级环形通道12-61、一级环形导磁块12-101，上支撑盖12-9的底端平面与一级环形导磁块12-101的上端面接触，上支撑盖12-9、第一凸台12-7c、第二凸台12-11c共同对一级环形导磁块12-101、一级环形通道12-61、二级环形导磁块12-102、二级环形通道12-62进行轴向定位并紧固。
一级环形导磁块12-101、一级环形通道12-61、二级环形导磁块12-102、二级环形通道12-62的外壁同轴安装有隔磁筒12-4和导磁筒12-5， 隔磁筒12-4和导磁筒12-5的外壁同轴套装线圈12-3，线圈12-3与阀盖12-2、阀座12-11的内壁接触并定位。
一级环形导磁块12-101和二级环形导磁块12-102分别设有第一贯通常通孔12-101a和第二贯通常通孔12-102a，一级环形通道12-61的上、下端面分别加工有第一端面常通孔12-61a和第二端面常通孔12-61b，二级环形通道12-62的上、下端面分别加工有第三端面常通孔12-62a和第四端面常通孔12-62b，一级环形导磁块12-101与盆形的上支撑盖12-9构成的空间为第一空腔12-15，二级环形通道12-62的下端面与阀座12-11构成的空间为径向通道12-14，径向通道12-14与第二空腔12-13a相通。
第一贯通常通孔12-101a与第一端面常通孔12-61a对齐并相通，第二端面常通孔12-61b 与第二贯通常通孔12-102a对齐并相通，第二贯通常通孔12-102a与第三端面常通孔12-62a对齐并相通，第四端面常通孔12-62b与径向通道12-14相通。
隔磁筒12-4上、下表面采用低温焊接的方式分别与凸台环槽12-11b和导磁筒12-5实现连接，导磁筒12-5的上端外表面与阀盖12-11的内壁接触，导磁筒12-5的上端内表面通过螺纹与调节螺母12-8连接，调节螺母12-8的内腔与阀芯12-7顶端和上支撑盖12-9接触并实施轴向定位与紧固，阀盖12-2与阀座12-11在接触位置实现过盈配合。
阀盖12-2和调节螺母12-8用于整个外置阀12的轴向定位与紧固，调节螺母12-8可弥补外置阀12的制造和装配误差，也便于调节零部件数目，实现差异化配置和不同领域应用。
如图2、4所示，导向器组件6中设有防尘罩6-2、油封6-3、第三密封圈6-4、斯特封6-5、导向器6-6、导向衬套6-7，导向器6-6自工作缸筒3的顶端部分伸入工作缸筒3内，工作缸筒3最高平面对导向器6-6进行限位，导向器6-6的下端内壁同轴安装有导向衬套6-7，导向器6-6的外壁与安装套筒5之间加装第三密封圈6-4，活塞杆8与导向器组件6中的油封6-3、斯特封6-5、导向器6-6、导向衬套6-7等多部分滑动配合而保证活塞杆8的轴向运动，尽可能防止磁流变液泄露。
如图2、5、6所示，活塞总成7上设有流通阀7-3和拉伸阀7-5，底阀组件9安装有补偿阀9-3和压缩阀9-5，流通阀7-3、拉伸阀7-5、补偿阀9-3、压缩阀9-5均为单向阀，流通阀7-3和补偿阀9-3由较薄的少片圆环形阀片叠加而成，拉伸阀7-5和压缩阀9-5由较厚的多片圆环形阀片叠加而成。
正常复原阶段，活塞总成7上行，流通阀7-3、拉伸阀7-5、压缩阀9-5处于常关闭状态，复原腔Z-1内的磁流变液由工作缸筒3上端的第一常通孔3a进入中间腔Y，经由外置阀12汇流至储油腔X；
复原腔Z-1和压缩腔Z-2中的磁流变液不直接流通，储油腔X内的磁流变液压力与压缩腔Z-2中的磁流变液压力的差值达到补偿阀9-3开启临界压差后，补偿阀9-3适当开启，储油腔X内的磁流变液经过补偿阀9-3补偿到压缩腔Z-2，弥补压缩腔Z-2中磁流变液体积不足；
正常压缩阶段，活塞总成7下行，拉伸阀7-5、补偿阀9-3、压缩阀9-5处于常关闭状态，流通阀7-3开启，压缩腔Z-2内的磁流变液经过流通阀7-3直接进入到复原腔Z-1，复原腔Z-1内的磁流变液由工作缸筒3上端的第一常通孔3a进入中间腔Y，经由外置阀12汇流至储油腔X；
正常压缩和复原阶段，磁流变液均经过外置阀12单向循环流动并实施粘度控制，实现阻尼力的调控；
外置阀12中的磁流变液流动较为困难时，复原过程的外置阀12、中间腔Y、复原腔Z-1内的磁流变液压力很高，复原腔Z-1与压缩腔Z-2中的磁流变液压力差值迫使补偿阀9-3开启微量开度，呈现硬阻尼特性，避免外置阀12堵塞、损坏、激励电流过高等引起***破坏，保障行车安全；外置阀12中的磁流变液流动较为困难时，压缩过程的外置阀12、中间腔Y、复原腔Z-1内的磁流变液压力很高，流通阀7-3开度受到极大抑制，压缩阀9-5开启微量开度，压缩腔Z-2内的磁流变液泄流至储油腔X，保障活塞总成有一定的运动能力，避免***破坏；
极限工况下，拉伸阀7-5和补偿阀9-3被迫开启，减振器本体A恢复到被动减振器工作模式，复合式磁流变液减振器处于外置阀12的主动调控模式和减振器本体A的被动模式同时工作的状态，避免过大的阻尼力、过小的活塞总成行程，实施过载保护。
如图2、3、7所示，磁场的路径如箭头所示依次由径向通道12-14、二级环形通道12-62、二级环形导磁块12-102、一级环形通道12-61、一级环形导磁块12-101、导磁筒12-5、阀盖12-2、阀座12-11形成闭合回路，绝大部分磁力线全部垂直穿过一级环形通道12-61、二级环形通道12-62、径向通道12-14中的磁流变液，一级环形通道12-61和二级环形通道12-62内的磁流变液的周向流动方向与磁力线垂直，径向通道12-14内的磁流变液径向流动方向与磁力线垂直。
一级环形通道12-61和二级环形通道12-62的上、下壁采用导磁材料，一级环形通道12-61和二级环形通道12-62的内、外壁采用隔磁材料，一级环形导磁块12-101、二级环形导磁块12-102、导磁筒12-5、阀盖12-2、阀座12-11采用导磁材料，阀芯12-7、上支撑盖12-9、隔磁筒12-4均采用隔磁材料。
如图2、3、8、9中箭头所示，正常压缩阶段，活塞总成7下行，拉伸阀7-5、补偿阀9-3、压缩阀9-5处于常关闭状态，流通阀7-3开启，压缩腔Z-2内的磁流变液经流通阀7-3进入复原腔Z-1内、复原腔Z-1中的磁流变液依次经由第一常通孔3a、中间腔Y、连接接口2a、轴向常通孔12-7a、径向常通孔12-7b、第一空腔12-15、第一贯通常通孔12-101a、第一端面常通孔12-61a、一级环形通道12-61、第二端面常通孔12-61b、第二贯通常通孔12-102a、第三端面常通孔12-62a、二级环形通道12-62、第四端面常通孔12-62b、径向通道12-14、第二空腔12-13a，回流至储油腔X。
如图2、3、10、11中箭头所示，正常复原阶段，活塞总成7上行，流通阀7-3、拉伸阀7-5、压缩阀9-5处于常关闭状态，补偿阀9-3容易开启，复原腔Z-1内的磁流变液依次经过第一常通孔3a、中间腔Y、连接接口2a、轴向常通孔12-7a、径向常通孔12-7b、第一空腔12-15、第一贯通常通孔12-101a、第一端面常通孔12-61a、一级环形通道12-61、第二端面常通孔12-61b、第二贯通常通孔12-102a、第三端面常通孔12-62a、二级环形通道12-62、第四端面常通孔12-62b、径向通道12-14、第二空腔12-13a，回流至储油腔X。
储油腔X中的磁流变液压力大于压缩腔Z-2内的磁流变液压力时，补偿阀9-3开启，储油腔X内的磁流变液经过补偿阀9-3补偿到压缩腔Z-2中，弥补压缩腔Z-2内体积不足，避免空程现象。
如图3、8、9、10、11所示，无论压缩还是复原阶段，磁流变液均经过外置阀12单向流动，来自于第一端面常通孔12-61a的磁流变液进入一级环形通道12-61后，分流为两部分，各部分作周向流动后，汇流至第二端面常通孔12-61b、第二贯通常通孔12-102a、第三端面常通孔12-62a进入二级环形通道12-62，再次分流为两部分，各部分作周向流动后，汇流至第四端面常通孔12-62b，经过径向通道12-14的径向流动进入第二空腔12-13a，回流至储油腔X。
一级环形通道12-61和二级环形通道12-62的整个周长均为有效阻尼长度，可控阻尼通道极大地增加；径向通道12-14的径向长度为有效可控阻尼长度，进一步增加阻尼效应。
Claims (5)
1.一种复合式磁流变液减振器，其特征在于：包括减振器本体(A)和安装在减振器本体(A)上的外置阀(12)，
减振器本体(A)主要由外缸筒(1)、中间缸筒(2)、工作缸筒(3)、导向器组件(6)、活塞总成(7)、活塞杆(8)和底阀组件(9)组成，所述工作缸筒(3)内设有活塞总成(7)，活塞杆(8)下端通过螺纹与活塞总成(7)连接，活塞总成(7)与工作缸筒(3)间设有密封装置并滑动配合，活塞杆(8)与设在工作缸筒(3)顶部的导向器组件(6)滑动配合，工作缸筒(3)的下端端口处固定安装有底阀组件(9)，底阀组件(9)的底部与外缸筒(1)内的底部空腔相连通，活塞总成(7)和底阀组件(9)中分别设有单向阀；
所述外缸筒(1)上端插装有安装套筒(5)并连为一体，中间缸筒(2)和工作缸筒(3)安装于外缸筒(1)内，中间缸筒(2)和工作缸筒(3)的上端与设在外缸筒(1)上的安装套筒(5)及导向器组件(6)通过减振器压盖(6-1)实现与外缸筒(1)同轴定位，中间缸筒(2)的下侧与外置阀(12)的阀座(12-11)底端固定连接，中间缸筒(2)的两端与工作缸筒(3)的连接部设有密封装置；外缸筒(1)的内壁和中间缸筒(2)的外壁形成的空间为储油腔(X)，中间缸筒(2)的内壁与工作缸筒(3)的外壁形成的空间为中间腔(Y)，工作缸筒(3)内部空间为工作腔(Z)，活塞总成(7)将工作腔(Z)分割为复原腔(Z-1)和压缩腔(Z-2)，复原腔(Z-1)与中间腔(Y)之间设有第一常通孔(3a)，储油腔(X)、中间腔(Y)、工作腔(Z)中的复原腔(Z-1)和压缩腔(Z-2)内均加装有磁流变液；
所述外置阀(12)包括下支撑盖(12-1)、阀盖(12-2)、线圈(12-3)、隔磁筒(12-4)、导磁筒(12-5)、环形通道(12-6)、阀芯(12-7)、调节螺母(12-8)、上支撑盖(12-9)、环形导磁块(12-10)、阀座(12-11)、第五密封圈(12-12)和外安装座(12-13)，外置阀(12)的阀座(12-11)底端伸入中间缸筒(2)上的连接接口(2a)中，阀座(12-11)底端与中间缸筒(2)的内壁平齐，与阀座(12-11)同轴安装的阀芯(12-7)通过连接接口(2a)与中间腔(Y)相通，中间腔(Y)中的磁流变液经过外置阀(12)进行单向流动；
阀座(12-11)的下端外壁与外安装座(12-13)形成第二空腔(12-13a)，第二空腔(12-13a)与储油腔(X)相通，外置阀(12)中的磁流变液经过阀座(12-11)上的径向回油孔(12-11a)进入到第二空腔(12-13a)，单向回流至储油腔(X)；
阀芯(12-7)的中心加工有轴向常通孔(12-7a)，阀芯的另一端设有径向常通孔(12-7b)，阀芯(12-7)的外壁同轴套装有调节螺母(12-8)、上支撑盖(12-9)、一级环形导磁块(12-101)、一级环形通道(12-61)、二级环形导磁块(12-102)、二级环形通道(12-62)；
所述调节螺母(12-8)、上支撑盖(12-9)、一级环形导磁块(12-101)、一级环形通道(12-61)、二级环形导磁块(12-102)、二级环形通道(12-62)的外壁同轴安装有隔磁筒(12-4)和导磁筒(12-5), 隔磁筒(12-4)和导磁筒(12-5)的外壁套装线圈(12-3)，线圈(12-3)的外壁与阀盖(12-2)、阀座(12-11)的内壁接触并定位；
所述一级环形导磁块(12-101)和二级环形导磁块(12-102)分别设有第一贯通常通孔(12-101a)和第二贯通常通孔(12-102a)，一级环形通道(12-61)的上、下端面分别加工有第一端面常通孔(12-61a)和第二端面常通孔(12-61b)，二级环形通道(12-62)的上、下端面分别加工有第三端面常通孔(12-62a)和第四端面常通孔(12-62b)，一级环形导磁块(12-101)与盆形的上支撑盖(12-9)构成的空间为第一空腔(12-15)，二级环形通道(12-62)的下端面与阀座(12-11)构成的空间为径向通道(12-14)，径向通道(12-14)与第二空腔(12-13a)相通；
所述第一贯通常通孔(12-101a)与第一端面常通孔(12-61a)对齐并相通，第二端面常通孔(12-61b) 与第二贯通常通孔(12-102a)对齐并相通，第二贯通常通孔(12-102a)与第三端面常通孔(12-62a)对齐并相通，第四端面常通孔(12-62b)与径向通道(12-14)相通；
从而形成一级环形通道（12-61）和二级环形通道（12-62）的整个周长、径向通道（12-14）的径向长度均为有效阻尼长度。
2.根据权利要求1中所述一种复合式磁流变液减振器，其特征在于：在外置阀(12)中，一级环形通道(12-61)和二级环形通道(12-62)的上、下壁采用导磁材料，一级环形通道(12-61)和二级环形通道(12-62)的内、外壁采用隔磁材料；一级环形导磁块(12-101)、二级环形导磁块(12-102)、导磁筒(12-5)、阀盖(12-2)、阀座(12-11)采用导磁材料，阀芯(12-7)、上支撑盖(12-9)、隔磁筒(12-4)均采用隔磁材料；
从而使得磁场路径依次由径向通道(12-14)、二级环形通道(12-62)、二级环形导磁块(12-102)、一级环形通道(12-61)、一级环形导磁块(12-101)、导磁筒(12-5)、阀盖(12-2)、阀座(12-11)形成闭合回路，绝大部分磁力线全部垂直穿过一级环形通道(12-61)、二级环形通道(12-62)、径向通道(12-14)中的磁流变液，一级环形通道(12-61)和二级环形通道(12-62)内的磁流变液的周向流动方向与磁力线垂直，径向通道(12-14)内的磁流变液径向流动方向与磁力线垂直。
3.根据权利要求1中所述一种复合式磁流变液减振器，其特征在于：所述中间缸筒(2)的两端采用缩径结构，分别采用第一密封圈(4-1)和第二密封圈(4-2)实现与工作缸筒(3)相应位置的密封。
4.根据权利要求1中所述一种复合式磁流变液减振器，其特征在于：所述活塞总成(7)上布置的单向阀为流通阀(7-3)和拉伸阀(7-5)，底阀组件(9)上安装的单向阀为补偿阀(9-3)和压缩阀(9-5)，流通阀(7-3)和补偿阀(9-3)由较薄的少片圆环形阀片叠加而成，拉伸阀(7-5)和压缩阀(9-5)由较厚的多片圆环形阀片叠加而成。
5.根据权利要求4中所述一种复合式磁流变液减振器，其特征在于：正常复原阶段，活塞总成(7)上行，流通阀(7-3)、拉伸阀(7-5)、压缩阀(9-5)处于常关闭状态，补偿阀(9-3)容易开启，复原腔(Z-1)内的磁流变液由工作缸筒(3)上端的第一常通孔(3a)进入中间腔(Y)，经由外置阀(12)汇流至储油腔(X)，储油腔(X)内的磁流变液经过补偿阀(9-3)补偿到压缩腔(Z-2)；
正常压缩阶段，活塞总成(7)下行，拉伸阀(7-5)、补偿阀(9-3)、压缩阀(9-5)处于常关闭状态，流通阀(7-3)开启，压缩腔(Z-2)内的磁流变液经过流通阀(7-3)进入到复原腔(Z-1)，复原腔(Z-1)内的磁流变液由工作缸筒(3)上端的第一常通孔(3a)进入中间腔(Y)，经由外置阀(12)汇流至储油腔(X)；
正常压缩和复原阶段，磁流变液均经过外置阀(12)单向循环流动并实施粘度控制，实现阻尼力的调控；极限工作状态下，拉伸阀(7-5)和压缩阀(9-5)实施过载保护，适当开启，减振器按照被动模式工作。
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Application publication date: 20180216 Assignee: BOYI (TIANJIN) PNEUMATIC TECHNOLOGY INSTITUTE Co.,Ltd. Assignor: Hubei University of Automobile Technology Contract record no.: X2024980001352 Denomination of invention: A composite magnetorheological fluid damper Granted publication date: 20230328 License type: Common License Record date: 20240129 |
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