一种液冷磁流变液扭振减振器

1.本发明涉及扭振减振器散热结构技术领域，尤其涉及可以液冷的磁流变液扭振减振器。


背景技术：

2.随着发动机曲轴系扭振减振器的广泛使用，避免了扭振对曲轴的破坏现象的发生，同时也显著的降低了曲轴运转过程中的冲击和噪声，提高了发动机的可靠性和使用寿命，目前已被商业化的扭振减振器主要是橡胶减振器和硅油减振器两类，但因这两类减振器同属于定阻尼扭振减振器，只能针对某一特定的共振频率会表现出良好的减振效果，由此，大部分学者将目光转向了磁流变扭振减振器。
3.磁流变液作为一种智能材料，被广泛应用于各种阻尼器件中，在轴系扭转振动减振器的设计中，因其变刚度、变阻尼的特性，可以做到在不同共振频率下，通过调整激励电流的大小，改变磁流变液的黏度，使磁流变液达到最佳阻尼减振的效果。由此可以实现在各共振频率下都能有良好的减振效果。
4.因扭振减振器内部质量环与外壳较大的转速差，随之而来的高粘度流体黏性耗散发热日益显著，目前对硅油减振器外端面上设置散热片已有研究并投入到使用中，但是针对磁流变扭振减振器的散热结构的设计较少，因磁流变扭振减振器内部存在双热源，既线圈的电阻热以及高粘度流体的黏性耗散，使得普通的硅油减振器散热片不能满足磁流变扭振器的散热需求，且磁流变液受温度影响较大，如未能阻止磁流变液扭振减振器温度上升，超过其工作温度的上限时，减震效果将显著下降，同时，因为温度的影响，磁流变液的黏度会发生变化，阻尼比也会发生变化，而进一步影响磁流变液扭振减振器的性能。因此研制出一种可以同时对磁流变扭振减振器双热源进行散热的结构十分需要。


技术实现要素：

5.基于上述问题，本发明提出一种液冷磁流变液扭振减振器，通过冷却液通道和阻尼通道，达到减振目的同时实现冷却效果。
6.所采用的技术方案是：一种液冷磁流变液扭振减振器，呈圆柱形，包括左端盖、导液盘、密封盘、外置质量环、导磁环、内置壳体、导热环、线圈、封盖、导液管和右端盖；左端盖、导液盘与外置质量环的一侧通过螺栓固定；封盖、右端盖与外置质量环的另一侧通过螺栓固定；
7.左端盖的一侧通过轴承固定有水管接头，另一侧上开有冷却液通道一；左端盖上还设有磁流变液导液口；左端盖通过螺栓与导液盘、外置质量环进行联接。
8.导液盘上开有第一冷却液通孔和导液孔；第一冷却液通孔与左端盖上的冷却液通道一相通；导液孔与左端盖上的磁流变液导液口相通。
9.内置壳体的一侧开口，另一侧设有外伸轴，外伸轴连接外部曲轴；内置壳体的开口处，与密封盘进行固定，密封盘呈圆盘状，使得内置壳体中空处密封；密封盘与导液盘之间
有空隙，为第四阻尼通道；内置壳体的外侧设有导磁环；导磁环有三个依次排列，相互之间存在空隙，为第一阻尼通道。
10.外置质量环上开有第二冷却液通孔；第二冷却液通孔与导液盘上的第一冷却液通孔相通。
11.右端盖，一侧开有冷却液通道二，另一侧设有轴承定位，轴承定位与密封轴承二配合；右端盖上还设有导线孔；右端盖与封盖的一侧相固定；封盖的另一侧与导热环相固定，封盖的另一侧与内置壳体之间有空隙，为第三阻尼通道；
12.封盖上设有第三冷却液通孔和线孔；第三冷却液通孔与冷却液通道二、第二冷却液通孔相通；导热环和外置质量环之间有空隙，为冷却液通道三。
13.导热环上设有环形凹槽，凹槽内捆绑线圈；线圈穿过封盖上的线孔从右端盖上的导线孔上引出；导热环与导磁环之间存在空隙，为第二阻尼通道；
14.所述的第一阻尼通道、第二阻尼通道、第三阻尼通道和第四阻尼通道相通，充满磁流变液；
15.导液管通过密封轴承二和密封轴承三固定在外伸轴上，且位于右端盖上；导液管内设有环形冷却液通道；一侧设有入液孔；冷却液通过入液孔到环形冷却液通道，再到右端盖的冷却液通道二。
16.进一步的，冷却液通道一与水管接头相通。
17.进一步的，内置壳体为内置铝壳体。
18.进一步的，导磁环与内置壳体过盈配合。
19.进一步的，导热环为铜制导热环。
20.进一步的，导液管为硅胶制导液管。
21.本发明一种液冷磁流变液扭振减振器，能同时进行磁流变液工作和散热工作。
22.磁流变液工作过程：封盖、外置质量环、导热环、导液盘、左端盖、右端盖均是通过螺纹联接，形成一个外联合体，外联合体与内置铝壳体在轴心处通过密封轴承一进行联接。当发动机运行，曲轴带动内置铝壳体转动，线圈未通电时，线圈周边并不能够产生磁场，故磁流变液呈现为液态，此时磁流变液黏度低，阻尼小，剪切应力小，由此并不能带动外置质量环转动。此时曲轴的扭转刚度并未改变，固有频率不变，共振频率不改变，不能避免共振的发生(同未安装扭振减振器)。当线圈通入一定电流时，线圈周边产生磁场，磁路依次通过外置质量环、封盖、磁流变液、最上面的导磁环、磁流变液、中间的导磁环、磁流变液、最下面的导磁环、磁流变液、外置质量环完成闭合回路，期间垂直穿过磁流变液四次，磁路以与磁流变液运动方向相垂直穿过后，磁流变液即呈现为类固态，此时磁流变液黏度增高，阻尼相对较大，剪切应力变大，由此会带动外置质量环进行转动。曲轴系统的扭转刚度随着磁流变液的黏度改变而改变，固有频率、共振频率也会随之改变，此时既可以通过调整电流改变磁流变液的黏度，进而调整共振频率，由此可以规避开能够引起共振的激励频率，从而避免共振。同时因为磁流变液的阻尼效果，也可以降低扭振的振幅。
23.散热工作过程：本发明内部设计液冷通道，采用液冷的方式对两个热源(线圈产生的电阻热和磁流变液黏性耗散产生的热量)进行散热，冷却液从水箱依次流经导液管的入液孔、右端盖的冷却液通道二、封盖的第三冷却液通孔、冷却液通道三、外置质量环上的第二冷却液通道、导液盘的第一冷却液通孔到左端盖的冷却液通道一、水管接头流回至水箱
完成冷却液循环。
24.本结构中磁流变液黏性耗散产生的热量和线圈产生的电阻热会由导热环将热量传导至导热环与外置质量环之间的冷却液通道里，进而被冷却液将热量从减振器内部带出，完成散热。
25.首先，磁流变液扭振减振器的传热系统相比传统的硅油减振器增加了线圈，当导线匝数较多，导线过长时，导线电阻较大，线圈会产生电阻热。同时在磁流变工作区域也会产生由磁流变液黏性耗散所产生的热量。当内置铝壳体与外置质量环转速差较大时，磁流变液黏性耗散部分产生的热量占主导，这种情况一般会发生在加速度较大的情况下，如起步、超车、刹车等工况；当内置铝壳体与外置质量环转速差较小时，线圈产生的热量与流变液黏性耗散部分产生的热量处于同一数量级，因此线圈产热不能够被忽略，这种情况一般发生在发动机运行比较稳定的工况时，如匀速行驶工况。因传统的散热装置(大多为散热片)只对磁流变液黏性耗散部分所产生的热量进行散热，并未考虑到线圈产生的电阻热，且传统的散热片散热效率不高。
附图说明
26.图1为本发明的结构示意图；
27.图2为本发明的剖面的结构示意图；
28.图3为本发明另一剖面的结构示意图；
29.图4为本发明中左端盖的剖面图；
30.图5为本发明中右端盖的结构示意图；
31.图6为本发明中外置质量环的结构示意图；
32.图7为本发明中内置壳体的结构示意图。
具体实施方式
33.下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
34.参见图1至图7所示，一种液冷磁流变液扭振减振器，呈圆柱形，包括左端盖5、导液盘4、密封盘82、外置质量环3、导磁环83、内置壳体8、导热环9、线圈91、封盖2、导液管6和右端盖1；左端盖5、导液盘4与外置质量环3的一侧通过螺栓固定；右端盖1、封盖2与外置质量环3的另一侧通过螺栓固定。
35.左端盖5的一侧通过轴承固定有水管接头7，另一侧上开有冷却液通道一51；冷却液通道一51与水管接头7相通；左端盖5上还设有磁流变液导液口52；左端盖5通过螺栓与导液盘4、外置质量环3进行联接。
36.导液盘4上开有第一冷却液通孔41和导液孔42，导液孔42与第二阻尼通道85相通，磁流变液通过左端盖5上的导液口52和导液盘4上的导液孔42到第二阻尼通道85内；第一冷却液通孔41与左端盖5上的冷却液通道一51相通。
37.内置壳体8为内置铝壳体，一侧开口，另一侧设有外伸轴81，外伸轴81连接外部曲轴；内置壳体8的开口处，与密封盘82进行固定，密封盘82呈圆盘状，使得内置壳体8的中空呈密封；密封盘82与导液盘4之间有空隙，为第四阻尼通道87。内置壳体8的外侧设有导磁环
83；导磁环83有三个依次排列，相互之间存在空隙，为第一阻尼通道84。导磁环83与内置壳体8过盈配合。
38.外置质量环3上开有第二冷却液通孔31；第二冷却液通孔31与导液盘4上的第一冷却液通孔41相通。
39.右端盖1一侧开有冷却液通道二12，另一侧设有轴承定位，轴承定位与密封轴承二13配合；右端盖1上还设有导线孔11；右端盖1与封盖2的一侧相固定，封盖2的另一侧与内置壳体6之间有空隙，为第三阻尼通道86；导热环9固定在封盖2上；封盖2上设有第三冷却液通孔21和线孔22；第三冷却液通孔21与冷却液通道二12、第二冷却液通孔31相通；导热环9和外置质量环3之间有空隙，为冷却液通道三92。
40.导热环9为铜制导热环，设有环形凹槽，凹槽内捆绑线圈91；线圈91穿过封盖2上的线孔22从右端盖1上的导线孔11上引出；导热环9与导磁环83之间存在空隙，为第二阻尼通道85。
41.第一阻尼通道84、第二阻尼通道85、第三阻尼通道86和第四阻尼通道87相通，且充满磁流变液。
42.导液管6为硅胶制导液管，通过密封轴承二13和密封轴承三14固定在外伸轴61上，且位于右端盖1上；导液管6内设有环形冷却液通道；一侧设有入液孔61；冷却液通过入液孔61到环形冷却液通道，再到右端盖1的冷却液通道二12。
43.冷却液循环过程：冷却液从水箱依次流经导液管6的入液孔61、右端盖的冷却液通道二12、封盖的第三冷却液通孔21、冷却液通道三92、外置质量环上的第二冷却液通道31、导液盘的第一冷却液通孔41到左端盖的冷却液通道一51、水管接头7流回至水箱完成冷却液循环。