专利名称：具有环状外置磁场发生器的磁流变液减振器的制作方法
技术领域：
本发明属于轨道车辆悬挂系统技术领域，具体涉及高速轨道车辆悬挂系统中可控减振 器，作为可控阻尼特性的轴箱减振器、二系垂向减振器、二系横向减振器和抗蛇行减振器等。
背景技术：
现有公开的磁流变液减振器结构各有差异， 一般采用内置式磁场发生器和旁通式磁场发 生器。对于内置式磁场发生器的磁流变液减振器，其环状磁流变液阻尼通道位于磁场发生器 中，或者位于磁场发生器与工作油缸之间的间隙。当减振器工作在励磁电流控制的条件下， 环形通道中磁流变液的流动特性变化使得减振器阻尼特性发生变化，由于通道长度受到磁场 分布的限制，减振器的阻尼力调节数值不能满足轨道车辆悬挂系统对减振器阻尼值的要求。 同时励磁线圈的引出线需通过活塞杆，引出线长期可靠的密封存在一定的技术难度。对于旁 通式磁场发生器的磁流变液减振器，尽管减振器调节阻尼值较大，但管道连结的不可靠和磁 场发生器所占空间，使得旁通型磁流变液减振器不能满足轨道车辆悬挂系统对减振器安装技 术要求。发明内容本发明针对现有磁流变液减振器存在的不足，提出一种外置环状磁场发生器的磁流变液 减振器，提高磁流变液减振器调节范围和磁场发生器的可靠性，实现压縮阻尼力与复原阻尼 力相等，满足轨道车辆悬挂系统中轴箱减振器、横向减振器和抗蛇行减振器对阻尼特性的对 称要求。本发明的技术方案如下基于环状外置磁场发生器的磁流变液减振器由工作缸组件、磁场发生器组件、密封结构 和连结装置组成。所述工作缸组件包括内外缸和左右端盖、安装在内缸中的活塞、连结并带动活塞的活塞 杆；内外缸两端密封，缸内有磁流变液，内外缸两端设置有连通内外缸的进出油孔，在内缸 与外缸之间设置交错布置的环形隔板，形成多级径向阻尼通道，由于活塞在工作缸中的运动， 迫使磁流变液从内缸的一个工作腔经过进出油孔流入内外缸之间的内、外缸两端径向阻尼通 道然后径向流动穿越多级阻尼通道回到内缸的另一工作腔，其流动方向为径向，励磁线圈产 生的磁通在设计的磁路集中通过，磁通的方向为径向，与磁流变液的流动方向垂直，增大磁流变液的流动阻力，使磁流变液减振器的阻尼力增大，减小励磁电流，通过阻尼通道的磁通 也随之减小，磁流变液的流动阻力减小，磁流变液减振器的阻尼力也减小。所述磁场发生器组件包围在工作缸组件的外部，包括励磁线圈、外筒、左端导磁环、右 端导磁环、左端盖磁轭、右端盖磁轭、磁流变液和在内缸与外缸之间交错布置的环形隔板， 励磁线圈在外缸上周向绕制，通过外筒引出可控励磁电源线，外筒套在励磁线圈外，左端导 磁环和右端导磁环设置在励磁线圈两端，并夹在外筒与外缸之间，在外筒与外缸之间形成有 左端盖磁轭和右端盖磁轭。当励磁电流为零时，阻尼通道中的磁流变液未受磁场影响，流动 特性好，减振器的阻尼力小。当电流通过励磁线圈时，阻尼通道受到磁场影响，使磁流变液 的流动特性发生变化，其流动阻力增大，减振器的阻尼力增大。所述连结装置连结在外缸的两端。为使线圈产生的磁通进入内外缸之间的阻尼通道，防止磁通进入内外缸本体，提高磁场 对阻尼通道中的磁流变液作用效率，内外缸采用磁导率低的不锈钢材料制作，也能确保其强 度要求。另外为减小线圈产生的磁通通过端盖与活塞杆构成的磁路，活塞杆采用磁导率低的 不锈钢材料制作，也能确保其强度要求。所述工作缸组件中的活塞杆采用等直径双伸出杆结构，活塞杆的两端直接从左右端盖伸 出， 一端与外部的连结装置相连。由于这种工作缸、活塞杆的截面积、磁场发生器的对称关 系，使磁流变液减振器阻尼特性存在复原和压缩行程的对称阻尼特性，能满足轨道车辆悬挂 系统中轴箱减振器、横向减振器和抗蛇行减振器对阻尼特性的对称要求。密封结构包括活塞杆密封和外缸筒密封，在活塞杆密封中采用了双导向环和三级磁性橡 胶Y型密封，导向环和磁性橡胶Y型密封交替布局；外缸筒密封采用三级磁性O型密封。 磁性橡胶Y型密封和磁性O型密封的磁场使磁流变液产生固化效应，从而阻止磁流变液的 渗漏、实现磁性密封，同时磁性橡胶Y型密封又可以实现机械密封。 本发明具有如下优点1.在磁流变液减振器的阻尼通道设计方面，采用了环状外置方式，既可以避免励磁线 圈引线的密封问题，又可以实现磁通的方向与磁流变液流动方向垂直，.且阻尼通道的有效长 度远大于内置轴向阻尼通道的有效长度，从而有效提高了磁流变液减振器调节范围和磁场发 生器的可靠性。2.在磁流变液减振器的密封设计方面，在活塞杆密封中采用了双导向环和三级磁性Y 型密封，外缸筒密封采用三级磁性O型密封，磁性橡胶Y型密封和磁性O型密封的磁场使 磁流变液产生固化效应，从而阻止磁流变液的渗漏、实现磁性密封，同时磁性橡胶Y型密封和磁性O型密封又可以实现机械密封，提高了磁流变液减振器的密封可靠性。3.活塞缸组件采用了等直径双伸出杆结构，可以实现压縮阻尼力与复原阻尼力相等，能 满足轨道车辆悬挂系统中轴箱减振器、横向减振器和抗蛇行减振器对阻尼特性的对称要求。
图1是具有环状外置磁场发生器的磁流变液减振器总体结构图。图2是具有环状外置磁场发生器的磁流变液减振器磁场发生器工作原理与密封结构放大图。.图中1为左吊环，2为活塞杆，3为磁性橡胶O型密封，4为磁性橡胶Y型密封，5 为导向环，6为径向孔出口间隙，7为活塞，8为外筒，9为励磁线圈，IO为磁场发生器组件， ll为右端盖，12为压紧装置，13为右吊环，14为防松螺钉，15为防尘罩，16为内缸，17 为外缸磁性橡胶O型密封元件，18为右端盖磁轭，19为阻尼通道，20为外缸，21为内环形 隔板，22为外环形隔板，23为左端导磁环，24为磁流变液，25为左端盖，26为左压紧装置， 27为活塞运动方向，28为右端径向孔，29为磁流变液径向流动方向，30内缺口， 31外缺口， 32为径向阻尼通道，33为活塞与活塞杆焊接部位，34为活塞导向环，35为引出线，36为右 端径向孔，37为定位螺钉，38为活塞密封，39内缸插入端，40右端导磁环。具体实现方式具有环状外置磁场发生器的磁流变液减振器的结构参见图1和图2:它由工作缸组件、 磁场发生器组件10和连结装置组成。工作缸组件包括内缸16、外缸20、活塞7、活塞杆2、右端盖ll、左端盖25、磁性橡 胶Y型密封元件4，磁性橡胶0型密封元件17等。活塞组件采用等直径双伸出杆结构，活 塞杆2的两端直接从左右端盖11和25伸出， 一端与外部的连结装置.13相连，不需要体积 补偿。在活塞杆2与右端盖11、左端盖25之间采用了涂有聚四氟乙烯的双导向环和三级磁 性橡胶Y型密封4，磁性橡胶Y型密封的磁场使磁流变液产生固化效应，从而阻止磁流变液 的渗漏、实现磁性密封，同时磁性橡胶Y型密封又可以实现机械密封。外缸20与右端盖11、 左端盖25之间采用三级磁性橡胶O型密封元件17密封，磁性橡胶O型密封的磁场使磁流 变液产生固化效应，从而阻止磁流变液的渗漏、实现磁性密封，同时磁性橡胶O型密封又可 以实现机械密封。右端盖ll、左端盖25与外缸20之间由凸台径向定位，分别被左右压紧装 置12、 26紧固于外缸20。左压紧装置26设置吊环，左压紧装置26与外缸20之间螺纹连结， 右压紧装置12与外缸20之间螺纹连结，形成连结装置13。在内缸16与外缸20之间设置交 错布置的环形隔板，即由内环形隔板21与外环形隔板22交替布置形成，相邻隔板分别设置通过内缺口 31和内缺口 30的磁流变液在隔板之间沿径向流动，由 此形成多级径向阻尼通道32。内缸两端设置均匀的左、右端径向孔36和29，以便磁流变液 24与阻尼通道32相通。活塞7与活塞杆2之间通过焊接方式连结，33为活塞与活塞杆的焊 接部位，活塞外缘设置由导向环34与两级密封环38，以防止磁流变液24通过活塞外缘泄漏。 内缸16和阻尼通道32中充满磁流变液24，由于活塞在工作缸中的运动，27为活塞的运动 方向，迫使磁流变液24通过内缸16左端的流通孔进入多级阻尼通道32，磁流变液24在阻 尼通道32径向流动，再由另一端的内缸16右端径向孔28进入工作缸的另一工作腔。磁场发生器组件IO由励磁线圈9、外筒8、左端导磁环23、右端导磁环40、左端盖磁 轭6、右端盖磁轭18、磁流变液24、内环形隔板21和外环形隔板22等组成。为了确保励磁 线圈9产生的磁通通过径向阻尼通道32，内缸16采用磁导率低的不锈钢(1Crl8Ni9Ti)制 作，外缸20的两端采用磁导率高且磁饱和强度高的低碳钢(IO号钢)制作，而中段采用磁 导率低的不锈钢(1Crl8Ni9Ti)制作，中段与两端采用焊接方式连结，活塞杆2与活塞7也 采用磁导率低的不锈钢(1Crl8Ni9Ti)制作，外筒8采用磁导率高且磁饱和强度高的低碳钢 (IO号钢)制作，环形隔板22 (21)采用磁导率高且磁饱和强度高的低碳钢(IO号钢)制 作，左端导磁环23和右端导磁环40采用磁导率高且磁饱和强度高的低碳钢(10号钢)制作， 左端盖磁轭6和右端盖磁轭18采用磁导率高且磁饱和强度高的低碳钢(IO号钢)制作。电 流驱动器通过引出线35向励磁线圈9通电，产生的磁通通过外筒8、右端导磁环40、外缸 20的右端、右端盖磁轭18、磁流变液24和内外环形隔板21和22、左端盖磁轭6、外缸20 的左端、左端导磁环23等。励磁线圈9产生的磁通通过阻尼通道32是轴向方向，而磁流变 液在阻尼通道32的流动方向是径向方向，因此该磁路满足磁流变器件磁路设计准则。当磁 流变液24在阻尼通道32中流动时，励磁线圈9产生的磁通使其流动特性发生变化，进而使 减振器两腔之间的压力差发生，控制减振器的阻尼特性。图中37为定位螺钉，38为活塞密 封，39内缸插入端。连结装置13用于传递列车相关部件之间的相对振动位移，包括左右吊环1和13、防尘 套15和安装衬套等。左吊环1通过螺纹与外缸20连结，同时对左端盖25起到压紧的作用。 右吊环13通过螺纹与活塞杆2连结，设置螺纹防松螺钉14，在右吊环上安装活塞杆防尘罩 15。左右吊环可按安装要求设置橡胶衬套或金属衬套。
权利要求
1、一种基于径向流动模式的磁流变液减振器，包括工作缸组件、磁场发生器组件、密封结构和连结装置；其特征在于所述工作缸组件包括内外缸和左右端盖、安装在内缸中的活塞、连结并带动活塞的活塞杆；内外缸两端密封，缸内有磁流变液，内外缸两端设置有连通内外缸的进出油孔，在内缸与外缸之间设置交错布置的环形隔板，形成多级径向阻尼通道，磁流变液从内缸的一个工作腔经过进出油孔流入内外缸之间的内、外缸两端径向阻尼通道，然后径向流动穿越多级阻尼通道回到内缸的另一工作腔；所述磁场发生器组件包围在工作缸组件的外部，包括励磁线圈、外筒、左端导磁环、右端导磁环、左端盖磁轭、右端盖磁轭、磁流变液和在内缸与外缸之间交错布置的环形隔板，励磁线圈在外缸上周向绕制，通过外筒引出可控励磁电源线，外筒套在励磁线圈外，左端导磁环和右端导磁环设置在励磁线圈两端，并夹在外筒与外缸之间，在环形隔板的两端分别形成有左端盖磁轭和右端盖磁轭；所述连结装置连结在外缸的两端。
2、 根据权利要求1所述的基于径向流动模式的磁流变液减振器，其特征在于所述多 级径向阻尼通道使磁流变液沿径向流动，励磁电流产生的可控磁场集中在阻尼通道磁路中并 沿轴向分布，磁流变液流动方向垂直于外加磁场方向，形成多级阻尼通道串联。
3、 根据权利要求1或2所述的基于径向流动模式的磁流变液减振器，其特征在于所 述内外缸和活塞杆采用非导磁材料制作，以增大磁阻，使励磁电流产生的可控磁场集中在阻 尼通道磁路中，内外缸的端盖采用低碳钢制作作为磁路的一部分，外筒用低碳钢制作作为磁 路的一部分，阻尼通道作为磁路的重要组成部分，其环形隔板采用低碳钢制作，环形隔板与 磁流变液形成多级串联磁路。
4、 根据权利要求3所述的基于径向流动模式的磁流变液减振器，其特征在于所述工 作缸组件中的活塞杆采用等直径双伸出杆结构，活塞杆的两端直接从左右端盖伸出， 一端与 外部的连结装置相连。
5、根据权利要求4所述的基于径向流动模式的磁流变液减振器，其特征在于密封结 构包括活塞杆密封和外缸筒密封，在活塞杆密封中采用了双导向环和三级磁性橡胶Y型密 封，导向环和磁性橡胶Y型密封交替布局；外缸筒密封采用三级磁性O型密封。
全文摘要
本发明涉及一种基于径向流动模式的磁流变液减振器，包括工作缸组件、磁场发生器组件、密封结构和连结装置。其在内缸与外缸之间设置分级隔板结构，形成多级径向阻尼通道，活塞杆在外力的作用下，迫使磁流变液流入磁场发生器的阻尼通道。磁场发生器的励磁线圈在外缸上周向绕制，励磁线圈产生的磁场在阻尼通道磁路中磁通沿轴向分布，内外油缸均采用非导磁材料使磁通集中到阻尼通道磁路中。当励磁电流为零时，阻尼通道中的磁流变液未受磁场影响，流动特性好，阻尼力小。当电流通过励磁线圈时，阻尼通道受到磁场影响，磁流变液流动特性发生变化，流动阻力增大，阻尼力增大。本减振器可避免内置磁场发生器影响密封问题，提高磁流变液减振器的可靠性，适用于高速轨道车辆悬挂系统横向振动和蛇形振动控制。
文档编号F16F9/53GK101319699SQ20081006996
公开日2008年12月10日 申请日期2008年7月11日 优先权日2008年7月11日
发明者淼 余, 刘会兵, 廖昌荣, 张红辉, 陈伟民 申请人:重庆大学