CN113606276B - 圆周阵列螺旋槽活塞防沉降磁流变阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种圆周阵列螺旋槽活塞防沉降磁流变阻尼器，包括活塞缸、活塞杆和活塞组件，所述活塞组件与活塞杆单自由度转动配合，所述活塞组件与活塞缸内圆面轴向密封滑动且转动配合，所述搅拌组件与活塞组件传动配合，所述活塞组件外圆面设有螺旋槽，所述螺旋槽连通至活塞组件轴向两端面处。本发明中在活塞组件上行或者下行过程中，磁流变液流动过程中会对活塞组件施加圆周切向分力，进而能够在无需外界供能的前提下带动整个活塞组件作旋转运动，活塞组件带动搅拌组件转动进而对磁流变液搅拌，以改善磁流变液沉降现象，使得阻尼器在开始工作后短时间内快速自动恢复正常工作状态，从而有效避免磁流变液沉降而引起的阻尼性能和减振效果下降的问题。

Description

圆周阵列螺旋槽活塞防沉降磁流变阻尼器

技术领域

本发明涉及阻尼器技术领域，特别涉及一种圆周阵列螺旋槽活塞防沉降磁流变阻尼器。

背景技术

流变阻尼器是基于磁流变效应的一种减振装置，由于其阻尼力可调，能够进行半主动控制，广泛应用于各个领域；但是由于磁流变液存在静置沉降问题，使得磁流变阻尼器的研发和应用受到了很大的限制。

现有技术中，通常通过对磁流变液本身材质的改进来解决磁流变液沉降问题，但磁流变液本身的改进仅可以延缓磁流变液沉降的速度，并不能解决长时间放置的磁流变液沉降问题；当阻尼器长时间静置时，磁流变液仍然会发生沉降现象，从而影响到减振器的阻尼性能以及减振效果。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种圆周阵列螺旋槽活塞防沉降磁流变阻尼器，该装置可实现正常减震工作开始后快速自动搅拌磁流变液，使磁流变液恢复正常工作状态，从而有效避免磁流变液沉降而引起的阻尼性能和减振效果下降的问题。

本发明的圆周阵列螺旋槽活塞防沉降磁流变阻尼器，包括活塞缸、与活塞缸轴向滑动配合的活塞杆和连接于活塞杆上的活塞组件，所述活塞组件与活塞杆单自由度转动配合，所述活塞组件与活塞缸内圆面轴向密封滑动且转动配合，所述搅拌组件与活塞组件传动配合，所述活塞组件外圆面设有螺旋槽，所述螺旋槽连通至活塞组件轴向两端面处，所述活塞杆驱使活塞组件在活塞缸内轴向滑动时，活塞缸内位于活塞组件轴向两侧的空间内的磁流变液经螺旋槽流动，磁流变液同时驱使活塞组件转动，进而带动搅拌组件转动以对磁流变液搅拌。

进一步，所述搅拌组件包括固定于活塞组件下端的缓冲套、单自由度轴向滑动内套于缓冲套内的搅拌轴、安装于搅拌轴上的搅拌叶片以及弹性件，所述弹性件连接于搅拌轴与缓冲套之间用于对搅拌轴提供轴向弹性缓冲力。

进一步，所述活塞组件包括活塞体，所述活塞体外圆面中部沿周向设有环形安装槽，所述安装槽内封装有励磁线圈，所述励磁线圈封装后形成的外轮廓与活塞缸内壁之间具有设定间隙，所述安装槽将活塞体外圆面轴向分隔为上外圆面和下外圆面，所述螺旋槽设于活塞体上外圆面和下外圆面上。

进一步，所述活塞组件还包括上导向环和下导向环，所述上导向环和下导向环分别连接于活塞体的上端和下端，所述上导向环和下导向环与活塞缸内圆面轴向滑动密封配合，所述活塞体外圆面与活塞缸内圆面之间具有设定间隙，所述上导向环和下导向环上轴向开设有导流通孔。

进一步，还包括浮动活塞，所述浮动活塞设于活塞缸内并位于活塞组件下方，所述浮动活塞与活塞缸内圆面轴向密封滑动配合，所述浮动活塞与活塞缸底部之间形成密封的气室。

进一步，所述上导向环和活塞杆之间设置有用于限制二者相对转动角度的限位组件，所述限位组件包括第一限位件和第二限位件，其中一限位件连接于上导向环上，另一限位件设于活塞杆上，所述第一限位件上具有周向限位缺口，所述第二限位件上位于第一限位件的限位缺口内。

进一步，所述活塞组件还包括一号内衬套和二号内衬套，所述活塞杆下端呈上大下小的阶梯轴，所述活塞体上端开设有与活塞杆小径段配合的装配孔，所述一号内衬套套于与活塞杆小径段并抵在轴肩处，所述二号内衬套套于与活塞杆小径段靠近底部位置，所述活塞杆小径段安装于装配孔内并通过一号内衬套和二号内衬套与装配孔转动配合。

进一步，所述搅拌轴下端向下延伸超出搅拌叶片，所述搅拌轴下端连接有球头，所述球头向下抵在浮动活塞上端面。

进一步，所述上导向环和下导向环上外套固定有自润滑套，所述自润滑套与活塞缸内圆面轴向密封滑动且转动配合。

进一步，所述活塞杆为中空结构，所述活塞体下外圆面处或者上圆面处开设有与活塞杆内腔连通的出线孔，活塞杆内穿设有导线，所述导线经出线孔穿出与励磁线圈连接。

本发明的有益效果：

本发明中在活塞组件上行或者下行过程中，磁流变液流动过程中会对活塞组件施加圆周切向分力，进而能够在无需外界供能的前提下带动整个活塞组件作旋转运动，活塞组件带动搅拌组件转动进而对磁流变液搅拌，以改善磁流变液沉降现象，使得阻尼器在开始工作后短时间内快速自动恢复正常工作状态，从而有效避免磁流变液沉降而引起的阻尼性能和减振效果下降的问题；另外螺旋槽使得阻尼通道长度有效增加，利于减小活塞组件长度，进而达到节约装配空间、提高阻尼器结构紧凑的目的，而且也增大阻尼力可调节范围。

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为本发明结构示意图；

图2为立体结构示意图；

图3为局部结构示意图；

具体实施方式

如图所示：本实施例的圆周阵列螺旋槽活塞防沉降磁流变阻尼器，包括活塞缸1、与活塞缸轴向滑动配合的活塞杆2和连接于活塞杆上的活塞组件3，所述活塞组件与活塞杆单自由度转动配合，所述活塞组件与活塞缸内圆面轴向密封滑动且转动配合，所述搅拌组件与活塞组件传动配合，所述活塞组件外圆面设有螺旋槽4，所述螺旋槽连通至活塞组件轴向两端面处，所述活塞杆驱使活塞组件在活塞缸内轴向滑动时，活塞缸内位于活塞组件轴向两侧的空间内的磁流变液经螺旋槽流动，磁流变液同时驱使活塞组件转动，进而带动搅拌组件转动以对磁流变液搅拌。

结合图1所示，活塞缸1的上端开口下端密封，其开口端密封盖有缸筒盖14，缸筒盖14与活塞缸1之间通过密封圈密封，缸筒盖14开设有安装孔，活塞杆穿过该安装孔与缸筒盖14单自由度轴向密封滑动配合，活塞杆与缸筒盖14内圆面之间通过密封圈密封，活塞杆上端预留螺纹段用于与外部设备连接，活塞杆上端外套有衬套15，活塞杆螺纹段连接压紧螺母16，压紧螺母将衬套压于缸筒盖14上端面，通过该结构提高整个阻尼器的初始稳定性，当阻尼器的活塞杆需要与外部设备连接时，可将衬套15和压紧螺母16拆除；

结合图3所示，活塞组件外圆面设有多条螺旋槽4，各螺旋槽4圆周阵列分布，活塞缸内的上下液压腔室通过螺旋槽4连通，当阻尼器工作时，活塞组件轴向运行，此时活塞缸内的上下液压腔室内的磁流变液通过螺旋槽4相互流动，磁流变液流动过程中会对活塞组件施加圆周切向分力，进而能够在无需外界供能的前提下带动整个活塞组件作旋转运动，活塞组件带动搅拌组件转动进而对磁流变液搅拌，以改善磁流变液沉降现象，使得阻尼器在开始工作后短时间内快速自动恢复正常工作状态，从而有效避免磁流变液沉降而引起的阻尼性能和减振效果下降的问题；另外螺旋槽4使得阻尼通道长度有效增加，利于减小活塞组件长度，进而达到节约装配空间提高阻尼器结构紧凑的目的，而且也增大阻尼力可调节范围。

本实施例中，所述搅拌组件包括固定于活塞组件下端的缓冲套5、单自由度轴向滑动内套于缓冲套内的搅拌轴6、安装于搅拌轴上的搅拌叶片7以及弹性件17，所述弹性件连接于搅拌轴与缓冲套之间用于对搅拌轴提供轴向弹性缓冲力。结合图1所示，缓冲套5固定于下导向环3c的下端面，其中下导向环3c在后续内容详细论述；缓冲套5内圆为内花键结构，搅拌轴6通过外花键结构与缓冲套5轴向滑动配合，其中缓冲套上端具有径向向外延伸形成的上连接盘，搅拌轴的中部具有径向向外延伸形成的下连接盘，弹性件17为圆柱螺旋弹簧外套于缓冲套5上，且弹性件17的两端分别连接于上连接盘和下连接盘上，当然，弹性件17也可以为已知的其他弹性结构；弹性件用于为搅拌轴6提供轴向滑动的缓冲力，同时也为搅拌轴6提供轴向拉力，以防止搅拌轴6脱出缓冲套5；该结构可使得活塞突然动作时，搅拌轴6实现轴向缓冲，并且可提高搅拌效率。

本实施例中，所述活塞组件3包括活塞体3a，所述活塞体外圆面中部沿周向设有环形安装槽，所述安装槽内封装有励磁线圈8，所述励磁线圈封装后形成的外轮廓与活塞缸1内壁之间具有设定间隙，所述安装槽将活塞体外圆面轴向分隔为上外圆面和下外圆面，所述螺旋槽4设于活塞体上外圆面和下外圆面上。结合图1所示，安装槽内填充有环氧树脂18，通过环氧树脂将励磁线圈8封装于安装槽内，环氧树脂18构成了环形结构，环氧树脂18外圆面与活塞缸1内壁之间具有设定间隙，该间隙可依据实际使用工况调整，该间隙的设置利于活塞体上外圆面和下外圆面上螺旋槽4之间的相互连通；另外励磁线圈8设置于活塞体中部的位置，利于控制活塞体上外圆面和下外圆面上螺旋槽内的磁流变液；励磁线圈8产生的磁场作用于阻尼通道内的磁流变液，以控制磁流变液阻尼性能进而使得阻尼器的阻尼性能可控；

本实施例中，所述活塞组件3还包括上导向环3b和下导向环3c，所述上导向环3b和下导向环3c分别连接于活塞体3a的上端和下端，所述上导向环3b和下导向环3c与活塞缸内圆面轴向滑动密封配合，所述活塞体外圆面与活塞缸内圆面之间具有设定间隙，所述上导向环3b和下导向环3c上轴向开设有导流通孔3d。导流通孔3d优选设置有多个并沿相应的导向环轴向端面圆周阵列分布，各个导流通孔与各个螺旋槽4一一匹配，其中导流通道和与其匹配的螺旋槽4的相邻端部正对，以达到良好的道理目的，同时也利于磁流变液周向均匀流动，对磁流变液起到辅助搅拌的功能；上导向环3b和下导向环3c与活塞缸内圆面密封滑动配合，既保证了活塞组件的密封性，同时起到对整个活塞组件的支撑导向作用，使得活塞杆的下端得到有效支撑，提高整个阻尼器的结构稳定性和运行可靠性；活塞体外圆面与活塞缸内圆面之间具有设定间隙，该间隙可依据实际使用工况调整，通过间隙的留设，利于活塞体与活塞缸之间的装配，同时也利于活塞体上外圆面和下外圆面上螺旋槽之间的连通，实际使用时，应保证该设定间隙较小，以保证大部分的磁流变液通过螺旋槽流动。

本实施例中，还包括浮动活塞9，所述浮动活塞设于活塞缸1内并位于活塞组件下方，所述浮动活塞与活塞缸1内圆面轴向密封滑动配合，所述浮动活塞与活塞缸1底部之间形成密封的气室。结合图1所示，活塞缸1为两段式分体结构，其上段为工作缸筒1a、下段为储气缸筒1b，工作缸筒1a下端与储气缸筒1b上端螺纹密封连接，工作缸筒1a下端与储气缸筒1b轴向之间和径向之间均通过密封环密封；浮动活塞9位于储气缸筒1b内，储气缸筒1b上设置有充气阀20；当浮动活塞9下行时压缩储气缸筒1b的气室内的空气，浮动活塞与活塞缸总成构成了补偿气缸结构，在活塞压缩以及复原行程过程中，基于体积的变化，浮动活塞可轴向自适应滑动，补偿气缸可保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。

本实施例中，所述上导向环和活塞杆之间设置有用于限制二者相对转动角度的限位组件，所述限位组件包括第一限位件10和第二限位件11，其中一限位件连接于上导向环上，另一限位件设于活塞杆上，所述第一限位件10上具有周向限位缺口，所述第二限位件11上位于第一限位件10的限位缺口内。结合图1和图3所示，本实施例中第一限位件10连接于活塞杆上，第一限位件为块状结构并沿活塞杆某一径向方向延伸，相应的第二限位件11连接于上导向环的上端面，其中上导向环为半环形的瓦状结构，上导向环的周向缺口即为限位缺口，该缺口的开度大小即为限位角度，当上导向环转动时，第二限位件11的周向两端抵在第一限位件10上时转动被阻挡，通过第一限位件10和第二限位件11的配合用于控制活塞组件的相对转动角度，使得活塞组件的转动角度位于预设范围内，以保证活塞组件与活塞杆产生相对旋转运动时不会损伤中间的导线19。

本实施例中，所述活塞组件3还包括一号内衬套3e和二号内衬套3f，所述活塞杆下端呈上大下小的阶梯轴，所述活塞体上端开设有与活塞杆小径段配合的装配孔，所述一号内衬套3e套于与活塞杆小径段并抵在轴肩处，所述二号内衬套3f套于与活塞杆小径段靠近底部位置，所述活塞杆小径段安装于装配孔内并通过一号内衬套3e和二号内衬套3f与装配孔转动配合。结合图1所示，一号内衬套3e和二号内衬套3f均采用铜套，或者也可以采用其他材料，一号内衬套3e和二号内衬套3f与活塞杆过盈配合，一号内衬套3e和二号内衬套3f与装配孔转动配合，通过该结构可避免活塞杆与活塞组件直接接触磨损，同时一号内衬套3e和二号内衬套3f的设置，也便于后期检修；为保证活塞组件与活塞杆的单自由度滑动配合，还需在活塞组件与活塞杆之间设置销钉，其中销钉可径向设置于活塞体上，并在活塞杆上开设环形槽，销钉内端部抵在环形槽内，以使得活塞组件与活塞杆轴向连接，或者销钉可设置于上导向环上，具体不再赘述。

本实施例中，所述搅拌轴6下端向下延伸超出搅拌叶片，所述搅拌轴6下端连接有球头12，所述球头向下抵在浮动活塞9上端面。在阻尼器静置状态下，搅拌轴在自重的影响下拉伸弹性件17，使得球头12接触浮动活塞顶部，球头12使得其接触面积减小且降低转动或者轴向滑动时与磁流变液的摩擦；阻尼器工作时，缓冲套5会随着活塞组件进行直线运动和旋转运动，活塞组件下行，搅拌轴6相对缓冲套5轴向向上滑动，此时弹性件17受到压缩，缓冲球头与浮动活塞之间的作用力，同时搅拌叶片随着活塞组件进行旋转以实现无外界能源情况下的自动搅拌。

本实施例中，所述上导向环3b和下导向环3c上外套固定有自润滑套13，所述自润滑套13与活塞缸内圆面轴向密封滑动且转动配合。自润滑套为聚四氟乙烯环，当然也可以为其他具有自润滑性能的材料，利用自润滑套减小活塞组件与活塞缸的接触面积，而且利用自润滑套的自润滑性减小活塞组件的滑动和转动摩擦阻力。

本实施例中，所述活塞杆2为中空结构，所述活塞体下外圆面处或者上圆面处开设有与活塞杆内腔连通的出线孔，活塞杆2内穿设有导线19，所述导线经出线孔穿出与励磁线圈8连接。结合图1所示，所述活塞杆为上活塞杆和下活塞杆构成的两段式结构，其中上活塞杆与缸筒盖配合，所述下活塞杆与活塞组件配合，上活塞杆和下活塞杆均为中空结构，上活塞杆和下活塞杆螺纹连接，其中导线19经过活塞杆和出线孔穿至安装槽内与励磁线圈8连接，出线孔以及外露的导线通过环氧树脂18封装。

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)

1.一种圆周阵列螺旋槽活塞防沉降磁流变阻尼器，包括活塞缸、活塞杆和活塞组件，其特征在于：所述活塞组件与活塞杆单自由度转动配合，所述活塞组件与活塞缸内圆面轴向密封滑动且转动配合，搅拌组件与活塞组件传动配合，所述活塞组件外圆面设有螺旋槽，所述螺旋槽连通至活塞组件轴向两端面处，所述活塞杆驱使活塞组件在活塞缸内轴向滑动时，活塞缸内位于活塞组件轴向两侧的空间内的磁流变液经螺旋槽流动，磁流变液同时驱使活塞组件转动，进而带动搅拌组件转动以对磁流变液搅拌；

所述活塞组件包括活塞体，所述活塞体外圆面中部沿周向设有环形安装槽，所述安装槽内封装有励磁线圈，所述励磁线圈封装后形成的外轮廓与活塞缸内壁之间具有设定间隙，所述安装槽将活塞体外圆面轴向分隔为上外圆面和下外圆面，所述螺旋槽设于活塞体上外圆面和下外圆面上；

所述活塞组件还包括上导向环和下导向环，所述上导向环和下导向环分别连接于活塞体的上端和下端，所述上导向环和下导向环与活塞缸内圆面轴向滑动密封配合，所述活塞体外圆面与活塞缸内圆面之间具有设定间隙，所述上导向环和下导向环上轴向开设有导流通孔。

2.根据权利要求1所述的圆周阵列螺旋槽活塞防沉降磁流变阻尼器，其特征在于：所述搅拌组件包括固定于活塞组件下端的缓冲套、单自由度轴向滑动内套于缓冲套内的搅拌轴、安装于搅拌轴上的搅拌叶片以及弹性件，所述弹性件连接于搅拌轴与缓冲套之间用于对搅拌轴提供轴向弹性缓冲力。

3.根据权利要求2所述的圆周阵列螺旋槽活塞防沉降磁流变阻尼器，其特征在于：还包括浮动活塞，所述浮动活塞设于活塞缸内并位于活塞组件下方，所述浮动活塞与活塞缸内圆面轴向密封滑动配合，所述浮动活塞与活塞缸底部之间形成密封的气室。

4.根据权利要求1述的圆周阵列螺旋槽活塞防沉降磁流变阻尼器，其特征在于：所述上导向环和活塞杆之间设置有用于限制二者相对转动角度的限位组件，所述限位组件包括第一限位件和第二限位件，其中一限位件连接于上导向环上，另一限位件设于活塞杆上，所述第一限位件上具有周向限位缺口，所述第二限位件上位于第一限位件的限位缺口内。

5.根据权利要求1所述的圆周阵列螺旋槽活塞防沉降磁流变阻尼器，其特征在于：所述活塞组件还包括一号内衬套和二号内衬套，所述活塞杆下端呈上大下小的阶梯轴，所述活塞体上端开设有与活塞杆小径段配合的装配孔，所述一号内衬套套于与活塞杆小径段并抵在轴肩处，所述二号内衬套套于与活塞杆小径段靠近底部位置，所述活塞杆小径段安装于装配孔内并通过一号内衬套和二号内衬套与装配孔转动配合。

6.根据权利要求3所述的圆周阵列螺旋槽活塞防沉降磁流变阻尼器，其特征在于：所述搅拌轴下端向下延伸超出搅拌叶片，所述搅拌轴下端连接有球头，所述球头向下抵在浮动活塞上端面。

7.根据权利要求1所述的圆周阵列螺旋槽活塞防沉降磁流变阻尼器，其特征在于：所述上导向环和下导向环上外套固定有自润滑套，所述自润滑套与活塞缸内圆面轴向密封滑动且转动配合。

8.根据权利要求1所述的圆周阵列螺旋槽活塞防沉降磁流变阻尼器，其特征在于：所述活塞杆为中空结构，所述活塞体下外圆面处或者上圆面处开设有与活塞杆内腔连通的出线孔，活塞杆内穿设有导线，所述导线经出线孔穿出与励磁线圈连接。

Images