能量回饋性磁流變減振器的製作方法

2023-12-02 16:51:21 1

專利名稱：能量回饋性磁流變減振器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種減振器，尤其是涉及一種磁流變減振器。
背景技術：
磁流變減振器因其阻尼力既具有主動減振系統的無級可控性，又在一定程度上具有被動結構的安全可靠性。磁流變減振器可實現阻尼的連續調節，而且具有響應頻率高、阻尼變化明顯、工作電壓低、耗能少、調節裝置結構簡單、成本低等特點，故在流變阻尼調節半主動懸架中應用前景廣闊，並且已經成為當前汽車工業研究和應用的熱點之一。磁流變減振器的工作介質是磁流變液，其特徵是屈服強度隨著外加電磁場強度的增加而增加，即阻尼係數隨電磁場的改變而改變。因此，減振器的工作原理是利用可控的電磁場改變磁流變液的阻尼係數，根據不同的道路和行駛狀況通過適當的控制策略達到自適應調節減振器工作阻尼力，從而在改善乘坐舒適性和操作穩定性。磁流變液是一種新型的智能材料，流變特性連續、可逆、迅速、易於控制，可以在工程上推廣應用的領域十分廣泛。目前的研究結果表明，磁流變技術能夠在機械工程、汽車工程、自動控制、超精密加工、航空航天以及國防工程等領域推廣應用。其中，磁流變技術應用於汽車半主動懸架是一個比較熱門的技術。磁流變減振器工作原理是由於外加磁場的作用，磁流變液的流變特性發生變化，導致流經磁流變減振器阻尼通道的磁流變液所產生的阻尼力發生變化。因此可以通過改變磁場強度的大小來改變磁流變減振器阻尼力的大小，從而達到智能減振的目的。國內方面，廖昌榮等人對於某型車用磁流變阻尼器進行了實驗研究。胡紅生等人研究了衝擊載荷下的磁流變減振器結構設計與動態特性。在國外，磁流變減振器已開始在汽車座椅、房屋抗震、橋梁減振和許多軍事領域使用，如美國Lord公司開發的汽車減振器，全長15cm，有效磁流變體量為O. 3mm，電力消15w，能使汽車座位振幅減少25% 50%。饋能式磁流變減振器結構的獨特性勢必決定其有獨特的研究價值。磁流變減振器是基於磁流變液可控特性的一種新型可控減振器。通過調節勵磁線圈中的電流獲得不同強度的磁場，使磁流變液在外磁場作用下，其隨機分布的磁化微粒的磁化運動方向大致平行於磁場方向，磁化運動使微粒首尾相連，形成鏈狀結構或複雜的網狀結構，從而使磁流變液的流變特性發生變化，改變減振器的阻尼力。磁流變減振器由活塞杆、工作缸、補償室、活塞幾部分組成。活塞將工作油缸分為上、下兩腔，電磁線圈繞制在繞線架上被封存於活塞內部，通過空心活塞杆引出電源線。電磁線圈產生的磁場穿過位於活塞上的阻尼通道，採用不同的電流產生不同的磁場，進而調節阻尼通道之間的磁流變液的流動粘度，實現對阻尼力大小的控制。減振器的活塞杆在工作缸中往復運動，上下工作腔中的油液在阻尼通道中流動，當活塞杆作拉伸運動時，由於活塞杆的存在，自上流下來的磁流變液不足以充滿下腔所增加的容積，以致於下工作腔產生負壓區，所以需通過補償室對下工作腔進行補償。由於磁流變液在磁場作用下，其流動特性發生變化，從而實現了阻尼可調。壓縮行程時壓力缸內的磁流變液由下腔通過阻尼通道流往上腔，此時通過外加電流使勵磁線圈產生磁場對阻尼孔中的磁流變液作用，引起磁流變液粘度的變化，達到減振效果。伸張行程時壓力缸內的磁流變液由上腔通過阻尼通道流往下腔，同樣，此時加外加電流，磁流變液粘度發生變化，達到減振的效果。磁流變減振器就是通過對間隙中油液的流量來控制減振器的活動，並且在磁飽和範圍之內，通過電流對間隙液體的流量幾乎可以無極變調減振器的減振能力。但是，現有的磁流變減振器需要先獲得一個車體振動的幅度和頻率的信號，再通過該信號，由控制系統控制向其提供電流，從而實現磁流變液的粘度根據路況的變化而變化，這個系統較為複雜，萬一出現信號傳遞和控制系統的故障，便不能完成對磁流變減振器的控制。同時，其在使用過程中也需要消耗大量的電能，這對於汽車電瓶來說是一個較大的負擔。
發明內容本實用新型主要是解決現有技術所存在的結構複雜，信號傳遞路線較長，容易出現故障，能量消耗量大等技術問題，提供一種結構簡單，無須時行信號傳遞，根據路面情況自主進行電流的控制，並具有節能減排的較果。本實用新型的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的一種能量回饋性磁流變減振器，包括缸體，缸體內設有一個活塞，活塞與一個活塞杆相連，其特徵在於所述的活塞內設有一個電磁鐵，所述的缸體設有磁流變液，缸體由活塞分割成上腔和下腔，上腔和下腔之間通過一個阻尼通道相連通，所述的缸體與一個振動能回饋裝置相連，該振動能回饋裝置包括殼體，殼體內設有一個電磁繞組以及相應的鐵芯，殼體上下分別設有一個相互對應的彈簧，兩個彈簧分別與一個條形永磁鐵的上下兩端相連，所述的條形永磁鐵處於所述的電磁繞組內，所述的電磁繞組的電能輸出端與所述的電磁鐵相連。車輛受到路面的衝擊而產生振動，這種振動將持續到衝擊能量完全耗盡為止。為了迅速衰減車架和車身振動，在現有汽車研製中，這部分汽車的振動能量以摩擦熱能的形式散失掉了，造成了振動能量的浪費。機械振動能轉化為電能所採用的方法一般有三種電磁式，靜電式和壓電式。本設計採取電磁式。根據法拉第定律，附在振動質量塊的下面的線圈在固定磁體產生的磁場中，振動會使通過線圈的磁通量發生變化，產生感應電動勢，電磁式振動發電機就是通過磁場將機械能轉化為電能。本方案中，在外部激勵下發電系統受迫振動，永磁鐵隨之上下運動，與繞組相對位置發生變化，進而引起繞組交鏈磁鏈的改變，導致繞組中產生交變的感應電動勢，實現對電磁鐵供電。當汽車行駛的路面變低不平時，汽車便會出現振動，這種振動通過上述結構產生電能，振動的頻率越高，產生的電壓越大，電磁鐵的磁性越大，進而實現磁流變流的粘度越高。因此，本實用新型省去的複雜的控制系統，具有結構簡單、控制準確、節能減排的作用。作為優選，所述的缸體的下部設有一個補償裝置，該補償裝置包括一個設於缸體內的浮動活塞，該浮動活塞的下側為密封氣室，該密封氣室設有一個衝氣口。減振器的活塞杆在工作缸中往復運動，上下工作腔中的油液在阻尼通道中流動，當活塞杆作拉伸運動時，由於活塞杆的存在，自上流下來的磁流變液不足以充滿下腔所增加的容積，以致於下工作腔產生負壓區，所以需通過補償室對下工作腔進行補償。作為優選，所述的缸體的上端設有一個導向密封裝置，導向密封裝置包括一個塞體和一個端蓋，塞體的內孔設有一個環形槽體，環形槽體的下端設有導向環，導向環與所述的活塞杆間隙配合，環形槽體的上端設有擋油環，該擋油環，該導向密封裝置與所述的活塞杆相適配，塞體的外側設有密封圈，所述的端蓋與活塞杆相適配的內孔內設有油封。在導向環的外端設有擋油環，擋油環存在的價值主要是解決導向器位置的內洩漏，直接保證低速阻尼力。活塞杆與導向減磨套為間隙配合，間隙小了，就不需要擋油環，但容易引起卡滯；間隙大了，內部洩露加大，在活塞上腔建立不起足夠的壓強(特別是低速時)，導致力值偏小，加上擋油環可以解決。擋油環的結構設計，能防止過多的液壓油撞擊油封，大大減小了油封老化變形現象，從而保證了減振器的性能和各項技術要求。使其性能更加穩定，提高了減振器的質量和使用壽命。本實用新型的帶來的有益效果是，解決了現有技術所存在的結構複雜，信號傳遞路線較長，容易出現故障，能量消耗量大等技術問題，實現了一種結構簡單，無須時行信號傳遞，根據路面情況自主進行電流的控制，並具有節能減排的較果。

附圖1是本實用新型的一種結構示意圖；附圖2是本實用新型的一種局部放大圖。
具體實施方式
下面通過實施例，並結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步具體的說明。實施例如圖1、圖2所示，本發明涉及一種能量回饋性磁流變減振器，包括缸體1，缸體I內設有一個活塞3，活塞3與一個活塞杆2相連，所述的活塞3內設有一個電磁鐵4，所述的缸體I設有磁流變液，缸體由活塞分割成上腔5和下腔6，上腔5和下腔6之間通過一個阻尼通道相連通。缸體的上端設有一個導向密封裝置，導向密封裝置包括一個塞體15和一個端蓋18，塞體15的內孔設有一個環形槽體，環形槽體的下端設有導向環16，導向環16與所述的活塞杆2間隙配合，環形槽體的上端設有擋油環17，該擋油環17與所述的活塞杆2相適配，塞體15的外側設有密封圈19，所述的端蓋18與活塞杆2相適配的內孔內設有油封20。缸體I的下部設有一個補償裝置，該補償裝置包括一個設於缸體內的浮動活塞8，該浮動活塞8的下側為密封氣室7，該密封氣室7設有一個衝氣口 9。所述的缸體I與一個振動能回饋裝置相連，該振動能回饋裝置包括殼體10，殼體10內設有一個電磁繞組12以及相應的鐵芯11，殼體上下分別設有一個相互對應的彈簧13,兩個彈簧13分別與一個條形永磁鐵14的上下兩端相連，所述的條形永磁鐵處於所述的電磁繞組內，所述的電磁繞組的電能輸出端與所述的電磁鐵4相連。本實用新型在使用中，在外部激勵下發電系統受迫振動，永磁鐵隨之上下運動，與繞組相對位置發生變化，進而引起繞組交鏈磁鏈的改變，導致繞組中產生交變的感應電動勢，實現對電磁鐵供電。當汽車行駛的路面變低不平時，汽車便會出現振動，這種振動通過上述結構產生電能，振動的頻率越高，產生的電壓越大，電磁鐵的磁性越大,進而實現磁流變流的粘度越高。因此，本實用新型省去的複雜的控制系統，具有結構簡單、控制準確、節能減排的作用。
權利要求1.一種能量回饋性磁流變減振器，包括缸體，缸體內設有一個活塞，活塞與一個活塞杆相連，其特徵在於所述的活塞內設有一個電磁鐵，所述的缸體設有磁流變液，缸體由活塞分割成上腔和下腔，上腔和下腔之間通過一個阻尼通道相連通，所述的缸體與一個振動能回饋裝置相連，該振動能回饋裝置包括殼體，殼體內設有一個電磁繞組以及相應的鐵芯，殼體上下分別設有一個相互對應的彈簧，兩個彈簧分別與一個條形永磁鐵的上下兩端相連，所述的條形永磁鐵處於所述的電磁繞組內，所述的電磁繞組的電能輸出端與所述的電磁鐵相連。
2.根據權利要求1所述的能量回饋性磁流變減振器，其特徵在於所述的缸體的下部設有一個補償裝置，該補償裝置包括一個設於缸體內的浮動活塞，該浮動活塞的下側為密封氣室，該密封氣室設有一個衝氣口。
3.根據權利要求1或2所述的能量回饋性磁流變減振器，其特徵在於所述的缸體的上端設有一個導向密封裝置，導向密封裝置包括一個塞體和一個端蓋，塞體的內孔設有一個環形槽體，環形槽體的下端設有導向環，導向環與所述的活塞杆間隙配合，環形槽體的上端設有擋油環，該擋油環與所述的活塞杆相適配，塞體的外側設有密封圈，所述的端蓋與活塞杆相適配的內孔內設有油封。
專利摘要本實用新型涉及一種能量回饋性磁流變減振器，包括缸體，缸體內設有一個活塞，活塞與一個活塞杆相連，所述的活塞內設有一個電磁鐵，所述的缸體設有磁流變液，缸體由活塞分割成上腔和下腔，上腔和下腔之間通過一個阻尼通道相連通，所述的缸體與一個振動能回饋裝置相連，該振動能回饋裝置包括殼體，殼體內設有一個電磁繞組以及相應的鐵芯，電磁繞組內設有一個可上下振動的條形永磁鐵。本實用新型具有結構簡單、控制準確、節能減排的作用。
文檔編號F16F9/06GK202901152SQ20122057123
公開日2013年4月24日 申請日期2012年11月1日 優先權日2012年11月1日
發明者段福斌, 楊禮康, 張志義, 錢雲周 申請人:浙江科技學院, 楊禮康