采用螺旋阻尼通道的自感知型磁流变阻尼器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种采用螺旋阻尼通道的自感知型磁流变阻尼器，包括工作缸和活塞，其中活塞设置在工作缸中将工作缸分为腔室I、II，且腔室I、II均填充磁流变材料，在活塞上设置励磁线圈和供磁流变材料在腔室I、II间流动的螺旋阻尼通道，并且励磁线圈的磁场穿过该螺旋阻尼通道，本发明的磁流变阻尼器中，其阻尼通道为螺旋式的，因此可以延长阻尼通道的有效长度，提高磁场利用率，降低磁流变阻尼器在调节过程中的功耗。
【专利说明】采用螺旋阻尼通道的自感知型磁流变阻尼器
【技术领域】
[0001]本发明涉及振动缓冲【技术领域】，尤其涉及一种采用螺旋阻尼通道的自感知型磁流变阻尼器。
【背景技术】
[0002]磁流变阻尼器是以磁流变液为填充材料，借助于磁流变液在磁场的作用下，能够在毫秒级的时间内发生改变的特性而研制成的智能减震器件，其被广泛用于车辆、航空航天、重型机械和兵器等领域。实际应用中，磁流变阻尼器输出的阻尼力的大小可以根据需求由控制器实现无级调节，但是调节过程需消耗电能，因此如何延长阻尼通道的有效长度，以提高磁场的利用率，进而降低磁流变阻尼器在调节过程中的功耗，是本领域技术人员一直追求的目标。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本发明提供了一种磁流变阻尼器，可以延长阻尼通道的有效长度，提高磁场利用率，降低磁流变阻尼器在调节过程中的功耗。
[0004]本发明公开了一种磁流变阻尼器，包括工作缸和活塞，所述活塞设置在所述工作缸中将所述工作缸分为腔室1、II，所述腔室1、II均填充有磁流变材料，所述活塞上设置励磁线圈和供所述磁流变材料在所述腔室1、II间流动的螺旋阻尼通道，所述励磁线圈的磁场穿过所述螺旋阻尼通道。
[0005]进一步，所述活塞包括活塞头1、11，所述活塞头Ι、π构成“工”字形凹槽，所述励磁线圈绕制在所述“工”字形凹槽内，所述“工”字形凹槽的两端沿轴向设置所述螺旋阻尼通道。
[0006]进一步，在所述“工”字形凹槽两端的表面嵌入不导磁的铜环后，在所述“工”字形凹槽两端的表面上加工出所述螺旋阻尼通道。
[0007]进一步，在所述“工”字形凹槽两端的表面上加工出深度大于所述铜环壁厚的所述轴向的螺旋阻尼通道。
[0008]进一步,所述活塞头1、II由软磁性材料制成。
[0009]进一步，所述螺旋阻尼通道的旋向为顺时针或逆时针，所述螺旋阻尼通道为单头或多头结构。
[0010]进一步，所述螺旋阻尼通道的截面形状为矩形、梯形或锯齿形。
[0011]进一步，在所述活塞头I或II上设置有导线孔。
[0012]进一步，还包括位于腔室I或II内的可膨胀、压缩的蓄能胶囊，在所述工作缸上设置有充气口，所述充气口与所述蓄能胶囊形成密闭的腔室III。
[0013]进一步，还包括安装在充气口的压力传感器和外接的控制器，所述控制器根据所述压力传感器采集的所述蓄能胶囊的压力信号实现所述磁流变阻尼器状态的自感知。
[0014]本发明的有益效果:[0015]由于将活塞上供磁流变液流通的阻尼通道设计为螺旋式，因此解决了传统的将阻尼通道设计在活塞上时阻尼通道有效长度短的问题，通过延长阻尼能道的有效长度，提高了磁场利用率，降低了磁流变阻尼器在调节过程中的功耗。
[0016]在蓄能胶囊的充气口处设置压力传感器，由于压力传感器采集的压力信号可以反应磁流变阻尼器的运行状态信号，因此控制器根据该压力信号可以实现磁流变阻尼器状态的自感知，从而再将已有的其它信息结合运行状态，能够给出对励磁线圈更加精准的控制信号。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述:
[0018]图1是本发明提供的磁流变阻尼器的实施例的结构示意图。
[0019]图2是轴向的螺旋阻尼通道的实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]请参考图1，是本发明提供的磁流变阻尼器的实施例的结构示意图，其包括:工作缸、活塞、活塞杆14和畜能I父囊4。
[0021]其中活塞主要由活塞头17、励磁线圈8、活塞头119和导向器10构成，工作缸由外筒5与底盖2构成，外筒5与底盖2采用螺纹固定；活塞设置在工作缸中，将工作缸分为腔室I和腔室II，活塞杆14的一端固定在活塞上，另一端穿过腔室II并伸出工作缸。
[0022]本实施例中，活塞上设有励磁线圈8和螺旋阻尼通道。具体的，活塞头17与活塞头119构成工字形的凹槽用以绕制励磁线圈8，活塞头17或活塞头119开有导线孔，用以将连接励磁线圈的导线穿出。活塞头17与活塞头119的表面嵌入有不导磁的铜环后，再在活塞头17、活塞头119上加工深度大于铜环壁厚的轴向的螺旋阻尼通道。励磁线圈8在通电后，产生的磁场经过活塞头17、穿过螺旋阻尼通道、由外筒5，经活塞头119回到励磁线圈8。
[0023]本实施例中，活塞头17和活塞头119可以采用软磁性材料，例如:采用电工纯铁。
[0024]本实施例中，活塞杆14中间开有通孔，用以将为励磁线圈提供电流的导线引出。
[0025]本实施例中，螺旋阻尼通道可以为单头的或者多头的，图示为采用单头的。
[0026]本实施例中，，螺旋阻尼通道的方向可以为顺时针或者逆时针，图示为采用顺时针方向。
[0027]本实施例中，螺旋阻尼通道的截面形状可以为矩形、梯形、锯齿形，图示采用矩形结构。
[0028]本实施例中，磁流变阻尼器为圆筒形，相应的外筒5、活塞头7、活塞头9、活塞环10均为圆筒结构。
[0029]本实施例中，活塞杆14伸出工作缸的连接处要进行密封处理，密封结构由支撑座
11、导向座12、骨架密封圈13构成，外筒5端部经密封压力机向内压对骨架密封进行压紧。
[0030]本实施例中，腔室I和腔室II均填充有磁流变材料6，该磁流变材料可以为磁流变液、磁流变脂、磁流变粘弹性流体，优选为磁流变粘弹性流体。磁流变液是由高磁导率、低磁滞性的微小软磁性颗粒和非导磁性液体混合而成的悬浮体。但磁流变液经长时的静止软磁性颗粒会沉降，进而导致阻尼器的失效。磁流变脂是由高磁导率、低磁滞性的微小软磁性颗粒和非导磁油脂形成的混合物。虽然解决了磁流变液的沉降，但是磁流变脂的高温特性较差且挤压时容易出现分油现象。磁流变粘弹性流体是一种全新的可控流体材料，其载体液采用硅基粘弹性流体，温度适应范围宽(-70至230摄氏度)，剪切屈服应力可达120千帕，响应时间约为50毫秒，磁控粘度调节范围宽(约15至20倍)，在外加载荷作用下体积可压缩10%至15%，长期不发生沉降。
[0031]本实施例中，由于螺旋阻尼通道，因此与传统的将阻尼通道设置在工作缸与活塞的间隙处、且为直线形式的结构相比，增大了阻尼通道的有效长度，使得磁流变材料在螺旋阻尼通道中，会阻止活塞杆14运动并形成极大的阻尼力，满足了振动缓冲要求。
[0032]本实施例中，当活塞杆14拉伸时，磁流变材料由腔室I流向腔室II，由于活塞杆14被拉出工作缸，会在阻尼通道内形成空行程；当活塞杆14压缩时，磁流变材料由腔室II流向腔室I，由于活塞杆14进入工作缸，由于磁流变材料不易压缩，会阻止阻尼器的运动耗能。因此需要对活塞杆14进行体积补偿。因此，在一种实施实例中，还包括蓄能胶囊4，蓄能胶囊安装于腔室II中，与充气口 3形成密闭腔室III。
[0033]本实施例中，充气口 3用于充入性质稳定的可压缩气体(例如:氮气)以及旋入压力传感器。
[0034]本实施例中，腔室III中充入的气体为性质稳定的可压缩气体，例如:氮气。
[0035]本实施例中，活塞杆14拉伸时，由于活塞杆14被拉出缸5，进而使得蓄能胶囊膨胀，腔室III内部的压力减小；活塞杆压缩时，由于活塞杆14进入出缸5，进而使得蓄能胶囊压缩，腔室III内部的压力增大；腔室III内部压力变化，进而使得旋入的压力传感器信号的变化。
[0036]本实施例中，底盖2中心有孔用于将补偿胶囊4伸出工作缸，并将补偿胶囊4固定于工作缸。
[0037]本实施例中，补偿胶囊4与底盖2接触部分装有密封圈，用以密封磁流变材料。
[0038]本实施例中，还包括，底座1、控制器、可控电流源、压力传感器。底座I为磁流变阻尼器与支撑点的连接，并保护压力传感器不与支撑点接触；控制器结合振动信号及压力传感器的信号输出控制信号，可控电流源根据控制输出的控制信号，输出相应的控制电流到励磁线圈，进而改变阻尼器的阻尼力。
[0039]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。
【权利要求】
1.一种磁流变阻尼器，包括工作缸和活塞，所述活塞设置在所述工作缸中将所述工作缸分为腔室1、II，所述腔室1、II均填充磁流变材料，其特征在于:所述活塞上设置励磁线圈和供所述磁流变材料在所述腔室1、II间流动的螺旋阻尼通道，所述励磁线圈的磁场穿过所述螺旋阻尼通道。
2.如权利要求1所述的磁流变阻尼器，其特征在于:所述活塞包括活塞头1、II，所述活塞头1、11构成“工”字形凹槽，所述励磁线圈绕制在所述“工”字形凹槽内，所述“工”字形凹槽的两端沿轴向设置所述螺旋阻尼通道。
3.如权利要求2所述的磁流变阻尼器，其特征在于:在所述“工”字形凹槽两端的表面嵌入不导磁的铜环后，在所述“工”字形凹槽两端的表面上加工出所述螺旋阻尼通道。
4.如权利要求3所述的磁流变阻尼器，其特征在于:在所述“工”字形凹槽两端的表面上加工出深度大于所述铜环壁厚的所述轴向的螺旋阻尼通道。
5.如权利要求2-4中任一项所述的磁流变阻尼器，其特征在于:所述活塞头Ι、Π由软磁性材料制成。
6.如权利要求2-4中任一项所述的磁流变阻尼器，其特征在于:所述螺旋阻尼通道的旋向为顺时针或逆时针，所述螺旋阻尼通道为单头或多头结构。
7.如权利要求2-4中任一项所述的磁流变阻尼器，其特征在于:所述螺旋阻尼通道的截面形状为矩形、梯形或锯齿形。
8.如权利要求2-4中任一项所述的磁流变阻尼器，其特征在于:在所述活塞头I或II上设置有导线孔。
9.如权利要求1-4中任一项所述的磁流变阻尼器，其特征在于:还包括位于腔室I或II内的可膨胀、压缩的蓄能胶囊，在所述工作缸上设置有为所述蓄能胶囊充气的充气口，所述充气口与所述蓄能胶囊形成密闭的腔室III。
10.如权利要求9所述的磁流变阻尼器，其特征在于:还包括安装在充气口的压力传感器和外接的控制器，所述控制器根据所述压力传感器采集的所述蓄能胶囊的压力信号实现所述磁流变阻尼器状态的自感知。
【文档编号】F16F9/53GK103511547SQ201310520291
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年10月28日 优先权日:2013年10月28日
【发明者】廖昌荣, 周治江, 鞠锐 申请人:重庆大学