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CN110925349B - 自传感分离式双筒磁流变阻尼器 - Google Patents

自传感分离式双筒磁流变阻尼器 Download PDF

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CN110925349B CN201911176651.5A CN201911176651A CN110925349B CN 110925349 B CN110925349 B CN 110925349B CN 201911176651 A CN201911176651 A CN 201911176651A CN 110925349 B CN110925349 B CN 110925349B
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Abstract

本发明公开了一种自传感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，活塞杆组件压缩和复原磁流变液分别对应形成第一循环回路和第二循环回路；第二活塞筒内设置有用于形成第一循环回路和第二循环回路的磁流变液调节机构,本专利通过磁流变液内外通道间的循环流动以实现压缩和复原工况下阻尼力值的独立控制；且该装置可通过远离磁流变线圈的自传感LVDT结构设计检测磁流变阻尼器的活塞杆与活塞外筒的相对位移和相对速度，为调节阻尼器阻尼力提供依据。

Description

自传感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，具体涉及一种自传感分离式双筒磁流变阻尼器。
背景技术
现有被动式减振装置的压缩阻尼力及复原阻尼力不能根据工况进行自适应调节，为了改善可控阻尼特性，可以输出半主动阻尼的磁流变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，需要一种自传感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，本专利发明了一种自传感分离式双筒磁流变阻尼器，通过磁流变液内外通道间的循环流动以实现压缩和复原工况下阻尼力值的独立控制；且该装置可通过远离磁流变线圈的自传感LVDT结构设计检测工况的振动幅值和速度，为调节阻尼器阻尼力提供依据。
一种自传感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，所述活塞杆组件压缩时和复原时磁流变液分别对应形成第一循环回路和第二循环回路；第二活塞筒内设置有用于形成所述第一循环回路和第二循环回路的磁流变液调节机构。
进一步，所述磁流变液调节机构包括固定设置于第二活塞筒中部的隔磁套筒、设置于隔磁套筒内的第一通道、设置于隔磁套筒内的第二通道、设置于隔磁套筒内的第三通道以及设置于隔磁套筒内的第四通道；所述第一通道和第二通道相对于隔磁套筒轴线对称设置；第三通道和第四通道相对于隔磁套筒轴线对称设置；所述隔磁套筒底端与第二活塞筒底端形成有容纳腔，所述第一通道与活塞内筒之间以及隔磁套筒与活塞外筒之间分别形成有第一导流腔和第二导流腔；所述第一通道一端与第一导流腔连通，第一通道另一端连通所述容纳腔；所述第二通道、第三通道以及第四通道均是上端与第二导流腔连通，第二通道、第三通道以及第四通道下端均与所述容纳腔连通。
进一步，所述第一通道内设置有第三活塞筒，所述第三活塞筒内固定设置有第三活塞，所述第三活塞周向方向均匀缠绕设置有第三磁感线圈，所述第三活塞与第三活塞筒之间形成可供磁流变液流动的第三环形通道。
进一步，所述第二通道内部与第一通道内部设置有相同的结构。
进一步，所述第三通道下端开设有安装槽，所述安装槽内设置有用于开启或者关闭第三通道的单向流通阀组件。
进一步，所述单向流通阀组件包括固定安装于安装槽内的“十字”安装座、与“十字”安装座连接设置的弹簧以及与弹簧连接弹簧挡片；所述第三通道内部与第四通道内部结构相同；所述第三通道安装槽槽口以及第四通道安装槽槽口处设置有限位挡杆，所述限位挡杆包括两个圆形的限位环以及连接两个限位环的连接杆。
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；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、与活塞杆固定连接设置的活塞头以及设置于活塞头上的密封圈；所述活塞内筒外壁上设有初级线圈和次级感应线圈。
本发明的有益效果是：
本专利解决悬架在阻尼匹配时，压缩复原行程下所需输出阻尼力不等的情况，特别是复原力大于压缩力的工况需求，克服被动式减振器很难根据工况进行大范围压缩力和复原力调节的限制以及磁流变阻尼器控制算法极其复杂的问题。相比较单一线圈进行控制算法的调试，本技术方案的控制能力和范围更广泛，可靠性更好，既可以采用简单的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。同时针对于压缩力和复原力的不同要求，可提前施加电流值，避免磁流变器件响应时间不同而无法运行控制算法以施加电流改变阻尼力值。同时LVDT活塞远离磁流变线圈，防止磁场耦合导致实际状态很难监测；通过检测工况的振动幅值，设计简单的控制算法以控制阻尼器改善乘坐舒适性。
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端部结构示意图；
图3为本发明A-A结构示意图；
图4为本发明单向流通阀组件；
图5为本发明“十字”安装座的侧视图；
图6为本发明“十字”安装座的俯视图；
图7为本发明弹簧挡片截面示意图；
图8为本发明第二通道的第二种结构示意图；
图9为本发明第二通道的第三种结构示意图；
图10为本发明第二通道的第四种结构示意图。
具体实施方式
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端部结构示意图；图3为本发明A-A结构示意图；图4为本发明单向流通阀组件；图5为本发明“十字”安装座的侧视图；图6为本发明“十字”安装座的俯视图；图7为本发明弹簧挡片截面示意图；图8为本发明第二通道的第二种结构示意图；如图所示；一种自传感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，所述活塞杆组件1压缩时和复原时磁流变液分别对应形成第一循环回路和第二循环回路；第二活塞筒内设置有用于形成所述第一循环回路和第二循环回路的磁流变液调节机构；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。本技术方案通过磁流变液不同的循环通道以实现压缩和复原工况下阻尼力值的独立控制；且该装置可通过远离磁流变线圈的自传感LVDT结构设计检测工况的振动幅值和速度，为调节阻尼器阻尼力提供依据，通过检测工况的振动幅值，设计简单的控制算法以控制阻尼器改善乘坐舒适性。
本实施例中，所述磁流变液调节机构包括固定设置于第二活塞筒中部的隔磁套筒21、设置于隔磁套筒21内的第一通道22、设置于隔磁套筒21内的第二通道23、设置于隔磁套筒21内的第三通道24以及设置于隔磁套筒内21的第四通道25；所述第一通道22和第二通道23相对于隔磁套筒轴线对称设置；第三通道24和第四通道25相对于隔磁套筒轴线对称设置；所述隔磁套筒底端(隔磁套筒底端即图1中的竖直方向的下端)与第二活塞筒底端形成有容纳腔29，所述隔磁套筒21顶端与活塞内筒2以及隔磁套筒21顶端与活塞外筒3分别形成有连通的第一导流腔28和第二导流腔30；所述第一通道22一端与第一导流腔28连通，第一通道22另一端连通所述容纳腔29；所述第二通道23、第三通道24以及第四通道25均是上端与第二导流腔30连通，第二通道23、第三通道24以及第四通道25下端均与所述容纳腔29连通。隔磁套筒21为圆柱状结构，且隔磁套筒21内部设置四个通道，第一通道22两端分别连通第一导流腔28和容纳腔29，活塞杆组件1在压缩和复原时，磁流变液分别选择不同的通道进行循环流动。
本实施例中，所述第一通道22内设置有第三活塞筒10，所述第三活塞筒10内固定设置有第三活塞11，所述第三活塞11周向方向均匀缠绕设置有第三磁感线圈，所述第三活塞11与第三活塞筒10之间形成可供磁流变液流动的第三环形通道，第一通道22上端通过第一导流腔28与活塞内筒2连通，第一通道22下端与容纳腔29连通，所述第二通道23内部与第一通道22内部设置有相同的结构，第二通道23内部设置有相应的第四活塞筒12和第四活塞13，第四活塞筒12和第四活塞13之间形成第四环形通道，第四活塞13周向方向也布置有第四磁感线圈，相对于第一通道22内的部件，第二通道23内的部件仅仅是长度尺寸有差异。
本实施例中，所述第三通道24下端开设有安装槽，所述安装槽内设置有用于开启或者关闭第三通道24的单向流通阀组件20。第三通道24内的结构以及布置方式与第四通道25内的结构以及布置方式完全相同，通过单向流通阀组件20的设置用以实现磁流变液形成不同的循环回路。
本实施例中，所述单向流通阀组件20包括固定安装于安装槽内的“十字”安装座26、与“十字”安装座26连接设置的弹簧以及与弹簧连接弹簧挡片27；所述第三通道24内部与第四通道25内部结构相同；所述第三通道安装槽槽口以及第四通道安装槽槽口处设置有限位挡杆19，所述限位挡杆19包括两个圆形的限位环以及连接两个限位环的连接杆，两个限位环以及连接杆是采用一体成型加制造的，且限位挡杆19固定设置于隔磁套筒21的下端(即隔磁套筒21的底端)。“十字”安装座26固定设置在安装槽内部，通过十字”安装座26上的凸台以及弹簧挡片27上的凸台将弹簧安装在二者之间，弹簧挡片27的直径大于限位挡杆19的限位环的直径，当活塞杆组件1压缩时(即活塞杆组件1从左往右运动时)，磁流变液依次流经活塞内筒2、第一导流腔28、第三环形通道、容纳腔29、第三通道24和第四通道25(此时由于第三、第四通道的开孔面积是第四环形通道面积的5-10倍，由于节流作用，阻力增大，磁流变液主要从第三、第四通道流过)、第二导流腔30、活塞内筒2和活塞外筒3之间的第一环形通道、最后流入活塞内筒2。当活塞杆组件1复原时(即活塞杆组件1从右往左运动时)，磁流变液依次流经活塞内筒2和活塞外筒3之间的第一环形通道、第二导流腔30、第四环形通道(此时第三、第四通道由于单向流通阀组件20的设置而处于关闭状态)、容纳腔29、第三环形通道、第一导流腔28、最后流回活塞内筒2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，安装底座8底部还设置有用于安装的连接吊耳，方便设备的安装，安装底座8与活塞内筒2与活塞外筒3均采用固定连接的方式进行安装。
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；所述补偿缸筒组件包括补偿缸筒16、设置于补偿缸筒16端部的气门芯18以及设置于补偿缸筒13内可沿补偿缸筒13轴向方向自由移动的浮动活塞17，加强肋板一端与活塞外筒3的底端固定连接，加强肋板另一端与第二活塞筒端部固定连接，同时容纳腔29与补偿缸筒16进行连通，补偿缸筒组件进行磁流变液的体积补偿，使设备运行更加平稳。
本实施例中，所述活塞内筒2端部、活塞外筒3底部(即水平右端)、第二活塞筒端部均设置有用于磁流变液循环流动的导流孔，活塞内筒2的底端设置有常通孔，使阻尼器的外特性输出更为平滑。
本实施例中，所述活塞杆组件1包括活塞杆、与活塞杆固定连接设置的活塞头4以及设置于活塞头4上的密封圈；所述活塞内筒2外壁上设有初级线圈6和次级感应线圈5，第二活塞筒底端设置有密封端盖14，本装置内部的各个磁感线圈通过密封端盖14将其引出，并通过导线密封结构15将其密封，导线密封结构15采用现有的油封或者密封环等现有结构均可，此处不做过多赘述。
本实施例中，如图8所示，可以单独加入永磁铁31以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，提高系统稳定性。
本实施例中，如图9所示，也可以单独加入导磁材料33与非导磁材料32焊接而成的多通道圆环，多通道圆环采用与第三活塞11固定连接设置的方式进行安装，降低阻尼器在高速冲击下磁流变液的流通速度，保证磁流变阻尼器的输出阻尼力稳定平缓，降低与冲击速度的关联性，提高可控范围。
本实施例中，如图10所示，可以同时加入永磁铁31和由导磁材料33与非导磁材料32焊接而成的多通道圆环。
本实施例中，第一通道22以及第二通道23的内部布置结构即可以相同也可以不同，二者均可以采用以上的不同布置方式来提升产品的性能，用于满足使用需求。
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 (9)

1.一种自传感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，所述活塞杆组件压缩时和复原时磁流变液分别对应形成第一循环回路和第二循环回路；第二活塞筒内设置有用于形成所述第一循环回路和第二循环回路的磁流变液调节机构；所述磁流变液调节机构包括固定设置于第二活塞筒中部的隔磁套筒、设置于隔磁套筒内的第一通道、设置于隔磁套筒内的第二通道、设置于隔磁套筒内的第三通道以及设置于隔磁套筒内的第四通道；所述第一通道和第二通道相对于隔磁套筒轴线对称设置；第三通道和第四通道相对于隔磁套筒轴线对称设置；所述隔磁套筒底端与第二活塞筒底端形成有容纳腔，所述第一通道与活塞内筒之间以及隔磁套筒与活塞外筒之间分别形成有第一导流腔和第二导流腔；所述第一通道一端与第一导流腔连通，第一通道另一端连通所述容纳腔；所述第二通道、第三通道以及第四通道均是上端与第二导流腔连通，第二通道、第三通道以及第四通道下端均与所述容纳腔连通。
2.根据权利要求 1 所述的自传感分离式双筒磁流变阻尼器，其特征在于：所述第一通道内设置有第三活塞筒，所述第三活塞筒内固定设置有第三活塞，所述第三活塞周向方向均匀缠绕设置有第三磁感线圈，所述第三活塞与第三活塞筒之间形成可供磁流变液流动的第三环形通道。
3.根据权利要求 2 所述的自传感分离式双筒磁流变阻尼器，其特征在于：所述第二通道内部与第一通道内部设置有相同的结构。
4.根据权利要求 2 所述的自传感分离式双筒磁流变阻尼器，其特征在于：所述第三通道下端开设有安装槽，所述安装槽内设置有用于开启或者关闭第三通道的单向流通阀组件。
5.根据权利要求 4 所述的自传感分离式双筒磁流变阻尼器，其特征在于：所述单向流通阀组件包括固定安装于安装槽内的“十字”安装座、与“十字”安装座连接设置的弹簧以及与弹簧连接弹簧挡片；所述第三通道内部与第四通道内部结构相同；所述第三通道安装槽槽口以及第四通道安装槽槽口处设置有限位挡杆，所述限位挡杆包括两个圆形的限位环以及连接两个限位环的连接杆。
6.根据权利要求 1 所述的自传感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。
7.根据权利要求 6 所述的自传感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；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。
8.根据权利要求 7 所述的自传感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、第二活塞筒端部均设置有用于磁流变液循环流动的导流孔。
9.根据权利要求 1 所述的自传感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、与活塞杆固定连接设置的活塞头以及设置于活塞头上的密封圈；所述活塞内筒外壁上设有初级线圈和次级感应线圈。
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