專利名稱：阻尼可調(diào)控的磁流變阻尼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用磁流變技術(shù)的阻尼器。
技術(shù)背景近幾十年來，利用磁流變或電流變技術(shù)的可控阻尼器發(fā)展越來越迅速，磁流變或電 流變阻尼器在振動(dòng)控制領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣，其可控的減震性能在車輛工程，航天航空， 土木工程，體育器材等有著重要的作用。磁流變液的主要組成分為軟磁性顆粒、母液以及為了防止磁性顆粒沉降而添加的在 總組分中所占比例很少的添加劑。其基本特征是在外磁場的作用下能在瞬間(毫秒級) 從自由液體轉(zhuǎn)變?yōu)榘牍腆w，呈現(xiàn)可控的屈服強(qiáng)度，而且這種變化是可逆的。磁流變阻尼 器利用磁流變液的流變特性，在阻尼器上設(shè)置了磁場的阻尼通道，當(dāng)阻尼器活塞與缸體 發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，則會(huì)擠壓缸體內(nèi)的磁流變液，使其從阻尼通道流過，當(dāng)阻尼通道內(nèi)沒 有磁場作用時(shí)，磁流變液為粘性流體，若對阻尼通道施加磁場，阻尼通道內(nèi)的磁流變液 發(fā)生硬化成為粘塑性體，導(dǎo)致活塞運(yùn)動(dòng)的阻尼力增大。調(diào)節(jié)磁場強(qiáng)度可以改變磁流變液 的屈服強(qiáng)度，從而調(diào)節(jié)阻尼器的阻尼力的大小。目前發(fā)明使用的磁流變阻尼器，不論是剪切式，擠壓式還是閥式，磁流變液的阻尼 通道主要有在電磁線圈內(nèi)部和在電磁線圈與缸體之間兩種形式。專利CN1187205C， CN2525303Y等，阻尼通道在電磁線圈與缸體之間，要求阻尼通道直徑盡量小，才能獲得 較大的阻尼力，但阻尼通道的直徑越小則制造成本就越高。阻尼器的阻尼通道必須為鐵 磁性材料制成，否則阻尼通道的磁路不能閉合，阻尼器就不能工作。美國專利 Pat. 6019201等，阻尼通道在電磁線圈內(nèi)部，但磁場方向與磁流變液的流向不能保持垂 直。磁流變液的流向與磁場方向垂直時(shí)會(huì)產(chǎn)生最大的阻尼力。美國專利Pat.6510929Bl 保證了磁流變液與磁場方向的垂直，但內(nèi)部的磁流變液成鏈面積較少，不能產(chǎn)生大的阻 尼力。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有的磁流變阻尼器阻尼通道面積小，產(chǎn)生阻尼力小的技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種允許大面積的磁流變液成鏈、產(chǎn)生較大阻尼力、并且在活塞壓縮和復(fù) 原過程中產(chǎn)生不同阻尼力、滿足不同減振要求的阻尼可調(diào)控的磁流變阻尼器。 實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)解決方案如下阻尼可調(diào)控的磁流變阻尼器包括液壓缸體3，液壓缸體3內(nèi)設(shè)有活塞6,活塞6連 接著活塞桿2，活塞6夾層側(cè)壁內(nèi)設(shè)有電磁線圈10，活塞桿2—側(cè)的液壓缸體內(nèi)部為上 工作腔5，活塞另一側(cè)的液壓缸體內(nèi)部為下工作腔7。與電磁線圈10對應(yīng)的活塞6內(nèi)中部設(shè)有平行的兩個(gè)以上圓板狀空腔，兩個(gè)圓板狀 空腔均垂直于活塞桿2;活塞桿2軸向中部設(shè)有阻尼通道13，位于上方的圓板狀空腔頂 部中間連通著阻尼通道13，阻尼通道13上端連通著出口 14，出口14位于活塞桿徑向， 且連通著上工作腔5，位于下方的圓板狀空腔底部中間連通著進(jìn)口通道15,進(jìn)口通道15 的另一端口位于下工作腔7內(nèi)；兩個(gè)以上圓板狀空腔對應(yīng)面之間分別由四條以上的連接 通管11連通；所述下工作腔7下部的液壓缸體內(nèi)依次設(shè)有移動(dòng)活塞18和內(nèi)彈簧19; 液壓缸體3外部套設(shè)有彈簧20。所述位于活塞桿徑向上的出口 14為放射狀的十字形出口。 所述四條以上連接通管11均布于圓板狀空腔的圓周邊緣。 所述移動(dòng)活塞18的裙部設(shè)有一道以上的密封圈17。所述活塞桿2的外伸端上設(shè)有圓形擋板21，液壓缸體下工作腔7下端設(shè)有圓形固定 連接塊9，套設(shè)在液壓缸體3上的彈簧20位于擋板21和固定連接塊9之間。上述結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)以上的圓板狀空腔、進(jìn)口通道15、與活塞桿軸線平行的連接通道 11、阻尼通道13和放射狀出口 14構(gòu)成磁流變液通道。如圖5所示，磁流變效應(yīng)主要發(fā)生在磁流變液通道中的兩個(gè)板狀空間區(qū)域即上層圓 板狀空腔12和下圓板狀空腔16， 一級磁流變效應(yīng)發(fā)生在上圓板狀空腔12區(qū)域，二級的 磁流變效應(yīng)發(fā)生在下圓板狀空腔16區(qū)域。陰影部分為磁流變液阻尼通道，磁場方向恰 好與一級上圓板狀空腔12和二級下圓板狀空腔16中的磁流變液的流動(dòng)方向垂直，而進(jìn) 口通道15和阻尼通道13中液體流向也與磁場垂直，大大增加了磁流變效應(yīng)的發(fā)生區(qū)域。 當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)，擠壓工作腔中的磁流變液通過阻尼通道，在外加磁場的作用下，磁流變 液的屈服強(qiáng)度增大，使活塞兩端的壓差增加和阻尼力增大。外加的彈簧20可以承受靜載荷和有減振作用，防止磁流變阻尼器的失效。也可以不加外彈簧20，僅依靠活塞的阻 尼通道產(chǎn)生的阻尼力工作。放射狀出口 M和連接通道11的設(shè)計(jì)，如圖3， 4所示，即 使在無外加磁場和彈簧20的情況下，也可產(chǎn)生一定的阻尼力，防止阻尼器失效。而進(jìn) 口通道15和放射狀出口 14的不同設(shè)計(jì)，允許產(chǎn)生不同的壓縮和回復(fù)阻尼力，可滿足特 定的要求，增加了阻尼器的靈活性。本發(fā)明的阻尼器可以包含一個(gè)或多個(gè)工作缸，其內(nèi) 部的活塞還可以采取多級形式，活塞外纏繞的電磁線圈也可采用多級形式，活塞內(nèi)部的 磁流變液通道的平板空間也可由兩個(gè)增至多個(gè)。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較具有幾方面的優(yōu)點(diǎn)1、 本發(fā)明阻尼器的阻尼力變化范圍大通過活塞內(nèi)部上、下圓板狀空腔的設(shè)計(jì)， 充分利用了磁場強(qiáng)度，增大了磁流變液的成鏈區(qū)域，增大了阻尼器可控阻尼力的變化范 圍；2、 設(shè)計(jì)靈活，適用范圍廣通道出口部分和進(jìn)口部分的不同設(shè)計(jì)，可以產(chǎn)生不同 的壓縮和回復(fù)阻尼力，可以滿足不同的要求；3、 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，能耗降低，制造成本低，可以使用非鐵磁性材料，甚至是塑料。4、 具有自動(dòng)保護(hù)功能，液壓缸體外部套設(shè)的彈簧，可以防止磁流變液失效時(shí)阻尼 器繼續(xù)工作。


圖l為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為液壓缸體和活塞的局部放大圖，圖3為圖2的A-A剖視圖，圖4為圖2的B-B剖視圖，圖5為阻尼磁流變液阻尼通道放大圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地說明。 實(shí)施例參見圖l，阻尼可調(diào)控的磁流變阻尼器包括液壓缸體3，液壓缸體3內(nèi)設(shè)有圓柱活 塞6，活塞6連接著活塞桿2，活塞6將阻尼器的液壓缸體3分為兩個(gè)部分上工作腔 (回復(fù)腔)5和下工作腔(壓縮腔)7，工作腔內(nèi)裝適量的磁流變液?；钊?夾層側(cè)壁內(nèi)設(shè)有電磁線圈IO，電磁線圈10通過兩根導(dǎo)線4連接到外部的電源上，通過控制外部電 流的大小來改變磁流變阻尼器阻尼力的大小。由圖2、圖3和圖4可見，與電磁線圈10對應(yīng)的活塞6內(nèi)中部設(shè)有平行的上圓板狀 空腔12和下圓板狀空腔16，且上圓板狀空腔12和下圓板狀空腔16均垂直于活塞桿2; 活塞桿2軸向中部設(shè)有阻尼通道13，上圓板狀空腔12頂部中間連通著阻尼通道13，阻 尼通道13上端連通著出口 14，出口14位于活塞桿徑向，且連通著上工作腔5，下圓板 狀空腔16底部中間連通著進(jìn)口通道15，進(jìn)口通道15的另一端口位于下工作腔7內(nèi)；上 圓板狀空腔12和下圓板狀空腔16對應(yīng)面之間分別由六條連接通管11連通，六條連接 通管11均布于圓板狀空腔的圓周邊緣。上圓板狀空腔12、下圓板狀空腔16、進(jìn)口通道15、與活塞桿軸線平行的連接通道 11、阻尼通道13和放射狀出口 14構(gòu)成磁流變液通道。磁流變液的阻尼力在磁流變液通道中產(chǎn)生，如圖5所示。活塞6在工作腔中作往復(fù) 運(yùn)動(dòng)，擠壓磁流變液通過磁流變液通道，磁流變液通過一級上圓板狀空腔12和二級下 圓板狀空腔16時(shí)，外加磁場的方向恰好與液體的流向垂直，磁流變液附著成鏈，阻礙 磁流變液的流動(dòng)產(chǎn)生阻尼力，大的空間區(qū)域保證大面積的磁流變液效應(yīng)的發(fā)生，電磁線 圈內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度也最大，都保證了大的可控阻尼力的產(chǎn)生。磁路和阻尼通道的設(shè)計(jì) 可以保證阻尼器使用鐵磁性或非鐵磁性材料，甚至是塑料，降低了材料的要求。阻尼器的放射狀十字形出口 14部分如圖3所示，出口 14從活塞桿中心沿徑向發(fā)散， 出口的數(shù)目可以根據(jù)不同的要求設(shè)計(jì)。連接通道11如圖4所示，連接通道ll沿軸向分 布，應(yīng)盡量靠近活塞的邊緣，數(shù)目也可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)。出口和進(jìn)口不同幾何尺寸和數(shù) 目的設(shè)計(jì)，可以產(chǎn)生不同的壓縮和回復(fù)阻尼力，滿足一定的阻尼力需要的要求。在外加 磁場失效和無外彈簧的情況下，通過對出口部分和進(jìn)口部分的不同設(shè)計(jì)，可以產(chǎn)生一定 的阻尼力，防止阻尼器完全失效，保證一定減震效果。下工作腔7下部的液壓缸體內(nèi)依次設(shè)有移動(dòng)活塞18和內(nèi)彈簧19;下部工作腔7與 補(bǔ)償腔8被移動(dòng)活塞18分離開，移動(dòng)活塞18的裙部裝有兩道密封圈17，防止工作腔中 的磁流變液在工作時(shí)流到補(bǔ)償腔中，補(bǔ)償腔8是為了補(bǔ)償活塞桿2壓縮時(shí)進(jìn)入工作腔的 體積。補(bǔ)償腔中的內(nèi)彈簧19可以支撐移動(dòng)活塞18，內(nèi)彈簧19也可以不安裝，內(nèi)部裝高 壓氣體?；钊麠U與缸體接觸處應(yīng)安裝密封圈，防止磁流變液的泄漏。液壓缸體3外部套裝有彈簧20?；钊麠U2的外伸端上固定安裝有圓形擋板21，液 壓缸體的下工作腔7下端裝有圓形固定連接塊9，套裝在液壓缸體3上的彈簧20位于擋 板21和固定連接塊9之間，可以承載靜載荷和有減振作用，保證磁流變阻尼器的正常 工作?；顒?dòng)連接器1固定連接著活塞桿2的外伸端，活動(dòng)連接器1是可以轉(zhuǎn)動(dòng)的，通過 其連接外部器件上，固定連接器9可以與外部設(shè)備固連在一起。
權(quán)利要求
1、阻尼可調(diào)控的磁流變阻尼器，包括液壓缸體(3)，液壓缸體(3)內(nèi)設(shè)有活塞(6)，活塞(6)連接著活塞桿(2)，活塞(6)夾層側(cè)壁內(nèi)設(shè)有電磁線圈(10)，活塞桿(2)一側(cè)的液壓缸體內(nèi)部為上工作腔(5)，活塞另一側(cè)的液壓缸體內(nèi)部為下工作腔(7)，其特征在于與電磁線圈(10)對應(yīng)的活塞(6)內(nèi)中部設(shè)有平行的兩個(gè)以上圓板狀空腔，兩個(gè)圓板狀空腔均垂直于活塞桿(2)；活塞桿(2)軸向中部設(shè)有阻尼通道(13)，位于上方的圓板狀空腔頂部中間連通著阻尼通道(13)，阻尼通道(13)上端連通著出口(14)，出口(14)位于活塞桿徑向，且連通著上工作腔(5)，位于下方的圓板狀空腔底部中間連通著進(jìn)口通道(15)，進(jìn)口通道(15)的另一端口位于下工作腔(7)內(nèi)；兩個(gè)以上圓板狀空腔對應(yīng)面之間分別由四條以上連接通管(11)連通；所述下工作腔(7)下部的液壓缸體內(nèi)依次設(shè)有移動(dòng)活塞(18)和內(nèi)彈簧(19)；液壓缸體(3)外部套設(shè)有彈簧(20)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻尼可調(diào)控的磁流變阻尼器，其特征在于與電磁線圈 (10)對應(yīng)的活塞(6)內(nèi)中部設(shè)有平行的上圓板狀空腔(12)和下圓板狀空腔(16)，且上圓板狀空腔(12)和下圓板狀空腔(16)均垂直于活塞桿(2);上圓板狀空腔(12) 頂部中間連通著阻尼通道(13)，下圓板狀空腔(16)底部中間連通著進(jìn)口通道(15)， 上圓板狀空腔(12)和下圓板狀空腔(16)對應(yīng)面之間分別由六條連接通管(11)連通。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻尼可調(diào)控的磁流變阻尼器，其特征在于所述位于活 塞桿徑向上的出口 (14)為放射狀的十字形出口。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻尼可調(diào)控的磁流變阻尼器，其特征在于所述四條以 上連接通管(11)均布于圓板狀空腔的圓周邊緣。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻尼可調(diào)控的磁流變阻尼器，其特征在于所述移動(dòng)活塞(18)的裙部設(shè)有一道以上的密封圈(17)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻尼可調(diào)控的磁流變阻尼器，其特征在于所述活塞桿(2)的外伸端上設(shè)有圓形擋板(21)，液壓缸體的下工作腔(7)下端設(shè)有圓形固定連 接塊(9)，套設(shè)在液壓缸體(3)上的彈簧(20)位于擋板(21)和固定連接塊(9)之 間。
全文摘要
本發(fā)明涉及阻尼可調(diào)控的磁流變阻尼器。解決了現(xiàn)有的磁流變阻尼器阻尼通道面積小，產(chǎn)生阻尼力小的問題。其改進(jìn)是在活塞內(nèi)增設(shè)了磁流變液通道，即活塞內(nèi)中部設(shè)有平行的兩個(gè)以上圓板狀空腔，活塞桿軸向有阻尼通道，上方的圓板狀空腔頂部中間連通著阻尼通道，阻尼通道上端連通著出口，出口位于活塞桿徑向，且連通著上工作腔，下方的圓板狀空腔底部中間連通著進(jìn)口通道；兩個(gè)以上圓板狀空腔對應(yīng)面之間分別連接通管連通；該阻尼器的阻尼力變化范圍大，充分利用磁場強(qiáng)度，增大磁流變液的成鏈區(qū)域，增大阻尼器可控阻尼力的變化范圍；出口和進(jìn)口的不同設(shè)計(jì)，可以產(chǎn)生不同的壓縮和回復(fù)阻尼力，滿足不同的要求；外加彈簧可以承受靜載和有減振作用。
文檔編號F16F9/53GK101319698SQ20081002014
公開日2008年12月10日 申請日期2008年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月27日
發(fā)明者郭朝陽, 龔興龍 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)