CN110822009B - 分离式双筒磁流变阻尼器 - Google Patents

分离式双筒磁流变阻尼器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种分离式双筒磁流变阻尼器，包括互成角度连通设置的第一活塞筒与第二活塞筒；第一活塞筒包括同轴设置的活塞内筒和活塞外筒，活塞内筒、活塞外筒以及第二活塞筒形成有磁流变液循环通道；活塞内筒设置有可沿活塞内筒轴向方向往复运动的活塞杆组件，活塞内筒底部固定设置有第一磁流变液调节机构，第二活塞筒内设置有第二磁流变液调节机构；第一磁流变液调节机构和第二磁流变液调节机构分别设置有可供磁流变液形成不同流动循环回路的磁流变液通道，本技术方案解决被动式减振装置很难根据工况自适应调节阻尼力的限制以及磁流变阻尼器的控制算法较为复杂的问题，实现磁流变阻尼器压缩力和复原力的独立调节。

Description

分离式双筒磁流变阻尼器
技术领域
本发明涉及机械减振领域，具体涉及一种分离式双筒磁流变阻尼器。
背景技术
在悬架阻尼匹配时，在压缩和复原工况下所需力值不等的工况，特别是复原力大于压缩力的工况需求时，而现有被动式减振装置的压缩阻尼力及复原阻尼力很难根据工况进行自适应调节，为了改善可控阻尼特性，可以输出可控阻尼的磁流变半主动减振器逐渐得到研究与应用。但是传统磁流变减振器的控制算法较为复杂，而且在一些有限空间内难以输出大阻尼。同时，虽然磁流变液的响应时间较小，但因磁场发生器和控制器的存在，磁流变减振器的响应时间会对其控制存在一定影响。
因此，需要一种分离式双筒磁流变阻尼器，通过对压缩阻尼力和复原阻尼力的单独控制降低减振器对响应时间的要求，降低减振器控制算法的难度，提高减振器的实际控制效果。
发明内容
有鉴于此，本专利解决被动式减振装置很难根据工况进行自适应调节压缩力和复原力的限制以及磁流变阻尼器的控制算法极其复杂的问题，实现磁流变阻尼器压缩力和复原力的独立调节。相比较单一线圈进行控制算法的调试，两个磁流变液调节机构的控制能力和范围更广泛。本结构既可以采用简单控制算法实现悬架阻尼的匹配，又可以用于新车悬架开发时进行快速阻尼匹配。
一种分离式双筒磁流变阻尼器，包括互成角度连通设置的第一活塞筒与第二活塞筒；所述第一活塞筒包括同轴设置的活塞内筒和活塞外筒，所述活塞内筒、活塞外筒以及第二活塞筒形成有可供磁流变液循环流动的磁流变液循环通道；所述活塞内筒设置有可沿活塞内筒轴向方向往复运动的活塞杆组件，所述活塞内筒底部固定设置有第一磁流变液调节机构，所述第二活塞筒内设置有第二磁流变液调节机构；所述第一磁流变液调节机构和第二磁流变液调节机构分别设置有可供磁流变液形成不同流动循环回路的磁流变液通道。
进一步，所述第一磁流变液调节机构包括固定设置于活塞内筒的压缩活塞套筒、设置于压缩活塞套筒端部的压缩活塞挡块、设置于压缩活塞套筒内的压缩活塞铁芯以及设置于压缩活塞挡块与压缩活塞铁芯端部之间可沿轴向方向运动的弹簧挡块。
进一步，所述压缩活塞铁芯轴向方向设置有第一磁流变液通孔，压缩活塞铁芯与压缩活塞挡块固定连接且压缩活塞铁芯与压缩活塞套筒之间形成第一环形通道；所述压缩活塞铁芯轴向端面设置有用于安装弹簧挡块的环形凹槽，压缩活塞挡块上开设有可供磁流变液流动的压缩活塞挡块开孔，所述压缩活塞挡块与弹簧挡块之间设置有用于将弹簧挡块抵持在环形凹槽内的弹簧。
进一步，所述压缩活塞铁芯外圆周上缠绕设置有压缩励磁线圈，所述压缩活塞挡块与弹簧挡块分别设置有用于安装弹簧的第一凸起部和第二凸起部，所述压缩活塞挡块开孔设置于第一凸起部；所述压缩活塞套筒端部设置有限位挡圈。
进一步，还包括与第二活塞筒一体成型的安装底座，所述活塞内筒与活塞外筒均固定连接设置在安装底座上。
进一步，所述第二磁流变液调节机构与第一磁流变液调节机构结构相同，第二磁流变液调节机构固定设置于第二活塞筒内。
进一步，所述活塞外筒的底部与第二活塞筒端部之间设置有加强肋板，所述加强肋板与活塞外筒以及第二活塞筒之间形成有连通磁流变液通道的磁流变液腔体，所述加强肋板上设置有用于对磁流变液流动时进行体积补偿的补偿缸筒组件。
进一步，所述补偿缸筒组件包括补偿缸筒、设置于补偿缸筒端部的气门芯以及设置于补偿缸筒内可沿补偿缸筒轴向方向自由移动的浮动活塞。
进一步，所述活塞内筒端部、活塞外筒底部、第二活塞筒端部以及加强肋板底部均设置有用于磁流变液循环流动的导流孔。
进一步，所述活塞杆组件包括活塞杆、与活塞杆一体成型的活塞头以及设置于活塞头上的密封圈。
本发明的有益效果是：
本专利解决被动式减振装置很难根据工况进行大范围调节压缩力和复原力的限制以及磁流变阻尼器的控制算法极其复杂的问题，实现磁流变阻尼器压缩力和复原力的独立调节。相比较单一线圈进行控制算法的调试，两个磁流变液调节机构的控制能力和范围更广泛。本结构既可以采用简单控制算法实现悬架阻尼的匹配，又可以用于新车悬架开发时进行快速阻尼匹配。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明磁流变液调节机构的第二种结构示意图；
图3为本发明磁流变液调节机构的第三种结构示意图；
图4为本发明磁流变液调节机构的第四种结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明第一结构示意图；图2为本发明磁流变液调节机构的第二种结构示意图；图3为本发明磁流变液调节机构的第三种结构示意图；图4为本发明磁流变液调节机构的第四种结构示意图；如图所示；一种分离式双筒磁流变阻尼器，包括互成角度连通设置的第一活塞筒与第二活塞筒；所述第一活塞筒包括同轴设置的活塞内筒2和活塞外筒3，所述活塞内筒2、活塞外筒3以及第二活塞筒形成有可供磁流变液循环流动的磁流变液循环通道；所述活塞内筒2设置有可沿活塞内筒轴向方向往复运动的活塞杆组件1，所述活塞内筒2中部固定设置有第一磁流变液调节机构，所述第二活塞筒内设置有第二磁流变液调节机构；所述第一磁流变液调节机构和第二磁流变液调节机构分别设置有可供磁流变液形成不同流动循环回路的磁流变液通道；本技术方案解决被动式减振装置很难根据工况进行大范围调节压缩力和复原力的限制以及磁流变阻尼器的控制算法极其复杂的问题，实现磁流变阻尼器压缩力和复原力的独立调节。相比较单一线圈进行控制算法的调试，两个磁流变液调节机构的控制能力和范围更广泛。本结构既可以采用简单控制算法实现悬架阻尼的匹配，又可以用于新车悬架开发时进行快速阻尼匹配。
本实施例中，所述第一磁流变液调节机构包括固定设置于活塞内筒2的压缩活塞套筒7、设置于压缩活塞套筒7端部的压缩活塞挡块4、设置于压缩活塞套筒7内的压缩活塞铁芯6以及设置于压缩活塞挡块4与压缩活塞铁芯6端部之间可沿轴向方向运动的弹簧挡块5。如图1中所示，活塞内筒2顶端设置有密封油封以及导向环，用于加强内部的密封性能以及对活塞杆组件1起到导向功能，当然，活塞内筒2端部也可以采用密封盖的方式进行密封，活塞内筒2内壁设置有用于安装压缩活塞套筒7的安装环槽，压缩活塞套筒7固定安装在安装环槽内，压缩活塞挡块4整体类似一个端盖结构，固定连接设置在压缩活塞套筒7的端部，同时使得二者之间形成一个可供磁流变液流动的循环流动腔体，弹簧挡块5与压缩活塞挡块4之间通过弹簧将二者进行连接，整体结构简单紧凑。
本实施例中，所述压缩活塞铁芯6轴向方向设置有第一磁流变液通孔，压缩活塞铁芯6与压缩活塞挡块4固定连接且压缩活塞铁芯6与压缩活塞套筒7之间形成第一环形通道；所述压缩活塞铁芯6轴向端面设置有用于安装弹簧挡块5的环形凹槽，压缩活塞挡块4上开设有可供磁流变液流动的压缩活塞挡块开孔，所述压缩活塞挡块4与弹簧挡块5之间设置有用于将弹簧挡块5抵持在环形凹槽内的弹簧。第一磁流变液通孔设置于压缩活塞铁芯6中心位置且轴向贯通，压缩活塞铁芯6整体呈圆柱状结构，通过多颗连接螺栓与压缩活塞挡块4固定连接设置，压缩活塞铁芯6的最大直径处的直径小于压缩活塞套筒7的最小内径处的直径，因而压缩活塞铁芯6与压缩活塞套筒7之间形成第一环形通道，压缩活塞挡块4沿着轴向方向上开设有压缩活塞挡块开孔，为了方便于磁流变液流动，在压缩活塞挡块4径向方向也开设有多个开孔，压缩活塞挡块4与弹簧挡块5之间设置有用于将弹簧挡块5抵持在环形凹槽内的弹簧，在活塞杆组件1压缩时(即图1中活塞杆从左往右运动时)，磁流变液通过压缩活塞挡块4上开设的压缩活塞挡块开孔以及径向方向的多个开孔流入循环流动腔体内，此时弹簧以及磁流变液流动的压力将弹簧挡块5抵持在压缩活塞铁芯6端面的环形凹槽内，磁流变液只能从压缩活塞铁芯6与压缩活塞套筒7之间的第一环形通道内流过；当活塞杆组件1复原运动时(即图1中活塞杆从右往左运动时)；磁流变液从第一磁流变液通孔流过并将弹簧挡块5顶开，最后通过压缩活塞挡块开孔流出；当然，设计时第一磁流变液通孔的面积为第一环形通道面积的5-10倍，由于节流作用，磁流变液主要从第一磁流变液通孔流过；通过第一磁流变液调节机构的设置使得活塞杆组件压缩和复原时形成不同的磁流变液循环回路。
本实施例中，所述压缩活塞铁芯6外圆周上缠绕设置有压缩励磁线圈，压缩活塞铁芯6外圆周上设置有向内凹陷的安装环形槽，压缩励磁线圈通过安装环形槽进行安装，所述压缩活塞挡块4与弹簧挡块5分别设置有用于安装弹簧的第一凸起部和第二凸起部，所述压缩活塞挡块开孔设置于第一凸起部；所述压缩活塞套筒7端部设置有限位挡圈；弹簧挡块5截面为“T”字型结构，通过第一凸起部与第二凸起部正对设置方便于进行弹簧的安装，压缩活塞挡块开孔设置于第一凸起部方便于磁流变液进入循环流动腔体后将弹簧挡块5压紧在环形凹槽内。
本实施例中，还包括与第二活塞筒一体成型的安装底座8，所述活塞内筒2与活塞外筒3均固定连接设置在安装底座8上，如图1中所示，安装底座8与第一筒体形成一定的角度且安装底座8向外延伸形成第二活塞筒，安装底座8与活塞内筒2以及第二活塞筒连通，安装底座8上设置有用于将磁感线圈线引出的导线孔18(图1中虚线即为线圈安装示意图)。
本实施例中，所述第二磁流变液调节机构与第一磁流变液调节机构结构相同，第二磁流变液调节机构固定设置于第二活塞筒内，(即第二磁流变液调节机构内部设置有第二磁流变液通孔和第二环形通道以及复原活塞套筒9、复原活塞固定块10、复原活塞挡块12、复原弹簧挡块11)，区别在于在活塞杆组件1压缩时(即图1中活塞杆从左往右运动时)磁流变液通过第一磁流变液调节机构的第一环形通道流出，而磁流变液流过第二磁流变液调节机构时，是通过第二磁流变液调节机构的第二磁流变液通孔流出，活塞杆组件1复原时运动时则刚好相反。
本实施例中，所述活塞外筒3的底部与第二活塞筒端部之间设置有加强肋板，所述加强肋板与活塞外筒3以及第二活塞筒之间形成有连通磁流变液通道的磁流变液腔体，所述加强肋板上设置有用于对磁流变液流动时进行体积补偿的补偿缸筒组件，如图1所示，加强肋板一端与活塞外筒3的底端连接设置，加强肋板另一端与第二活塞筒端部固定连接设置。所述活塞内筒2左端部、活塞外筒3底部、第二活塞筒端部以及加强肋板底部均设置有用于磁流变液循环流动的导流孔，多个导流孔的设置用于形成一个完整的磁流变液循环回路，活塞内筒2的右端部设置有常通孔，使阻尼器的外特性输出更为平滑。
本实施例中，所述补偿缸筒组件包括补偿缸筒15、设置于补偿缸筒15端部的气门芯16以及设置于补偿缸筒内可沿补偿缸筒轴向方向自由移动的浮动活塞14，补偿缸筒15的设置方便于对其进行体积补偿，使得整体机构运行更加平稳。气缸处还设置有气压传感器17，(气压传感器17采用现有技术中的气压传感器，此处不做过多赘述)以检测气体压力的变化，进而识别磁流变阻尼器的振动幅值和速度，为控制阻尼器输出阻尼力提供依据。
本实施例中，所述活塞杆组件1包括活塞杆、与活塞杆一体成型的活塞头以及设置于活塞头上的密封圈，采用一体成型的加工方式，整体结构具有更好的刚度强度。
本实施例中，磁流变液调节机构(包括第一磁流变液调节机构和/或第二磁流变液调节机构)可以采用图2中的设计方式，其中永磁体19嵌入于压缩活塞外圆以及复原活塞外圆内并位于相应线圈内侧，永磁体可保证阻尼器在无电流通入时，磁流变阻尼器也可以提供剪切屈服力，提高***安全性。
本实施例中，磁流变液调节机构(包括第一磁流变液调节机构和/或第二磁流变液调节机构)也可以采用多环形通道的布置方式以增强阻尼效应，如图3，采用导磁材料20与非导磁材料21组成的结构，形成多个环形通道，提高磁流变阻尼器在高速冲击下输出阻尼力的可控范围，其中非导磁环采用径向正对线圈的设置方式。
本实施例中，磁流变液调节机构(包括第一磁流变液调节机构和第二磁流变液调节机构)也可以采用上述结构的组合(如图4)，或者单独使用某一种结构，以此来满足不同工况的使用需求。
本装置的固定压缩活塞块和固定复原活塞块针对压缩力和复原力的不同要求进行独立控制。本装置的补偿气缸保证磁流变阻尼器在压缩和复原转折点不出现阻尼力值突变，实现压缩复原运动的平稳过渡。本装置的两个控制线圈活塞块固定于运动活塞内筒，运动活塞提供密封和实现磁流变液在整个装置内外通道的循环，控制线圈处的损耗量减小，整体使用寿命增加。
本技术方案的整体运行原理如下：
活塞内筒2和活塞外筒3通过螺纹与安装底座8连接，同时利用O型密封环以保证内部的良好密封作用；压缩工况时，活塞杆组件1压缩运动时，压缩活塞挡块4和弹簧挡块5通过弹簧相连接，并与压缩活塞铁芯6和压缩活塞套筒7，一起作为可控制的部件，此时压缩活塞铁芯6的第一磁流变液通孔被关闭，磁流变液通过第一环形通道，改变电流值可改变阻尼力值，此时，复原活塞固定块10的第二磁流变液通孔打开，磁流变液通过第二磁流变液通孔流动，并推动浮动活塞14压缩气体，磁流变液流至运动活塞内筒2和运动活塞外筒3之间的外部通道，最终进入活塞杆组件1和活塞内筒2的内部；复原工况时，则与之相反。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种分离式双筒磁流变阻尼器，其特征在于：包括互成角度连通设置的第一活塞筒与第二活塞筒；所述第一活塞筒包括同轴设置的活塞内筒和活塞外筒，所述活塞内筒、活塞外筒以及第二活塞筒形成有可供磁流变液循环流动的磁流变液循环通道；所述活塞内筒设置有可沿活塞内筒轴向方向往复运动的活塞杆组件，所述活塞内筒底部固定设置有第一磁流变液调节机构，所述第二活塞筒内设置有第二磁流变液调节机构；所述第一磁流变液调节机构和第二磁流变液调节机构分别设置有可供磁流变液形成不同流动循环回路的磁流变液通道；所述第一磁流变液调节机构包括固定设置于活塞内筒的压缩活塞套筒、设置于压缩活塞套筒端部的压缩活塞挡块、设置于压缩活塞套筒内的压缩活塞铁芯以及设置于压缩活塞挡块与压缩活塞铁芯端部之间可沿轴向方向运动的弹簧挡块；所述压缩活塞铁芯轴向方向设置有第一磁流变液通孔，压缩活塞铁芯与压缩活塞挡块固定连接且压缩活塞铁芯与压缩活塞套筒之间形成第一环形通道；所述压缩活塞铁芯轴向端面设置有用于安装弹簧挡块的环形凹槽，压缩活塞挡块上开设有可供磁流变液流动的压缩活塞挡块开孔，所述压缩活塞挡块与弹簧挡块之间设置有用于将弹簧挡块抵持在环形凹槽内的弹簧。
2.根据权利要求1所述的分离式双筒磁流变阻尼器，其特征在于：所述压缩活塞铁芯外圆周上缠绕设置有压缩励磁线圈，所述压缩活塞挡块与弹簧挡块分别设置有用于安装弹簧的第一凸起部和第二凸起部，所述压缩活塞挡块开孔设置于第一凸起部；所述压缩活塞套筒端部设置有限位挡圈。
3.根据权利要求1所述的分离式双筒磁流变阻尼器，其特征在于：还包括与第二活塞筒一体成型的安装底座，所述活塞内筒与活塞外筒均固定连接设置在安装底座上。
4.根据权利要求3所述的分离式双筒磁流变阻尼器，其特征在于：所述第二磁流变液调节机构与第一磁流变液调节机构结构相同，第二磁流变液调节机构固定设置于第二活塞筒内。
5.根据权利要求4所述的分离式双筒磁流变阻尼器，其特征在于：所述活塞外筒的底部与第二活塞筒端部之间设置有加强肋板，所述加强肋板与活塞外筒以及第二活塞筒之间形成有连通磁流变液通道的磁流变液腔体，所述加强肋板上设置有用于对磁流变液流动时进行体积补偿的补偿缸筒组件。
6.根据权利要求5所述的分离式双筒磁流变阻尼器，其特征在于：所述补偿缸筒组件包括补偿缸筒、设置于补偿缸筒端部的气门芯以及设置于补偿缸筒内可沿补偿缸筒轴向方向自由移动的浮动活塞。
7.根据权利要求6所述的分离式双筒磁流变阻尼器，其特征在于：所述活塞内筒端部、活塞外筒底部、第二活塞筒端部以及加强肋板底部均设置有用于磁流变液循环流动的导流孔。
8.根据权利要求1所述的分离式双筒磁流变阻尼器，其特征在于：所述活塞杆组件包括活塞杆、与活塞杆一体成型的活塞头以及设置于活塞头上的密封圈。
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