本發明屬于機械工程技術領域，涉及一種減振器，尤其是涉及一種磁流變液充氣式減振器。

背景技術：

磁流變液是一種新型的智能材料，具體來說，就是磁流變液的流動特性會隨著所加磁場而變化。在未加磁場的時候，磁流變液表現為液體狀態，而加入磁場后，磁流變液中隨機分布的極化粒子沿磁場方向呈鏈狀或柱狀結構，表現為固體狀態，并且一個變化的過程非常短暫(毫秒級)，而且由液體狀態轉變為固體狀態的過程是可逆的，一旦磁場消除，磁流變液又會呈現為液體狀態。磁流變液減振器正是利用這一特性而設計的一種新型的減振裝置，其阻尼力可迅速連續順逆調節，實現結構振動的智能化控制。磁流變減振器利用電磁反應，以來自監測車身和車輪運動傳感器的輸入信息為基礎，對路況和駕駛環境做出實時響應。磁流變液體作為一種磁性軟粒懸浮液，當液體被注入減振器活塞內的電磁線圈后，線圈的磁場將改變其流變特性(或產生流體阻力)，從而在沒有機電控制閥、且機械裝置簡單的情形下，產生反應迅速、可控性強的阻尼力。磁流變減振器的有著阻尼力可調倍數高、易于實現計算機變阻尼實時控制、結構緊湊以及外部輸入能量小等特點，日益受到工程界的高度重視。

授權公告號為CN 102937158 B的中國發明專利公布了一種汽車磁流變液減振器，包括：工作缸、活塞組件、儲氣囊，活塞組件包括活塞桿和活塞本體；活塞本體安裝于工作缸中，將工作缸隔離為上腔第一腔室和下腔；第一腔室和下腔充滿磁流變液；工作缸與活塞本體之間間隙成為連通第一腔室和下腔的阻尼通道；工作缸與活塞本體間的阻尼通道構成外磁路，活塞本體上有勵磁線圈構成內磁路；通過控制線圈電流控制磁場強度，改變磁流變液的粘度，從而控制磁流變液減振器的阻尼力；儲氣囊安裝在工作缸下端，儲氣囊與工作缸下端形成第四腔室；第四腔室內充滿惰性氣體；該減振器還包括絲杠、絲杠支撐件、螺母件、推力軸承；活塞桿下端有絲杠通過盲孔；活塞桿與活塞本體推力軸承連接；絲桿支撐件固定在活塞本體與儲氣囊之間的工作缸上；工作缸內充滿磁流變液；儲氣囊與工作缸封密空間充滿惰性氣體；絲杠支撐件上軸向有阻尼孔；絲杠下端固定在絲杠支撐件上；螺母件滑配非自鎖安裝在絲杠上；螺母件端部與活塞本體緊固連接，絲杠上端安裝在活塞桿下端絲杠通過盲孔內；活塞桿上下往復帶動與活塞本體緊固連接的螺母件沿絲杠旋轉升降；活塞本體繞推力軸承旋轉。然而，上述專利公開的技術方案中，車輪受到突然沖擊時振動大，噪聲大，結構復雜，工藝復雜。與上述專利相比，本發明減振器中采用密封氣室結構設計，在密封氣室中填充有高壓氣體，這樣可有效減少車輪受到突然沖擊時產生的高頻振動，并有助于消除噪聲；結構較為簡化，大大地減少了材料成本。

技術實現要素：

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種可有效減少車輪受到突然沖擊時產生的高頻振動，消除噪聲效果好，安全穩定的磁流變液充氣式減振器。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種磁流變液充氣式減振器，包括工作缸、插設在工作缸中且可往復移動的活塞桿、設置在活塞桿自由端的活塞組件、依次設置在活塞組件下方的浮動活塞以及密封氣室，所述的活塞組件將浮動活塞上方的工作缸的內腔分隔成第一工作腔以及第二工作腔，所述的第一工作腔、第二工作腔中均填充有磁流變液，所述的活塞組件包括與活塞桿自由端固定連接的活塞、纏繞布設在活塞外側壁上的勵磁線圈以及貫穿活塞設置的流通閥，所述的磁流變液通過流通閥在第一工作腔與第二工作腔之間進行流通，所述的密封氣室中填充有高壓氣體。

所述的活塞上設有壓縮閥及伸張閥。

所述的活塞為圓柱形活塞，該圓柱形活塞的外側壁上開設有環形凹槽，所述的勵磁線圈沿環形凹槽纏繞布設在圓柱形活塞的外側壁上。

所述的流通閥設有一對，并以圓柱形活塞橫截面的圓心為對稱中心沿軸向貫穿設置在圓柱形活塞中。

所述的活塞通過鎖緊螺母及墊片與活塞桿自由端固定連接。

所述的第一工作腔的頂部設有導向座，所述的活塞桿的自由端穿過導向座插設在工作缸中。

所述的導向座上開設有一對相對設置的阻尼孔。

所述的浮動活塞的外側壁上開設有安裝槽，該安裝槽中設有O型密封圈。

所述的工作缸頂部還設有油封，所述的活塞桿的自由端穿過油封插設在工作缸中。

本發明中，所述的壓縮閥和伸張閥都是由一組厚度相同、直徑不等、由大到小而排列的彈簧鋼片組成。在實際使用時，壓縮閥和伸張閥的通道截面積的大小隨活塞組件的運動速度大小而改變。其中，壓縮閥：當活塞向下的運動速度較低時，液壓不足以克服第一工作腔與第二工作腔之間的壓差，此時，多余部分的磁流變液經過縫隙回流至第一工作腔；而當活塞向下運動的速度較高時，第二工作腔的液壓驟增，達到足以克服第一工作腔與第二工作腔之間的壓差時，便會推開壓縮閥，從而使磁流變液流入第一工作腔。伸張閥：當活塞向上的運動速度較低時，磁流變液經伸張閥流入第二工作腔，由于通道截面積很小，便產生液壓，從而消耗了振動能量，使振動迅速衰減；而當活塞上移速度增大到足以克服第一工作腔與第二工作腔之間的壓差時，伸張閥開啟，通道截面積增大，使液壓與壓差保持在一定限度之內。當減振器開始工作時，活塞在磁流變液中做往復運動，從而使第一工作腔和第二工作腔之間產生壓力差，磁流變液便推開壓縮閥或伸張閥而來回流動。

在實際設計時，在工作缸的下部設置浮動活塞，并且在浮動活塞與工作缸一端形成的密閉氣室中充滿高壓氣體(可以選擇氮氣，壓力值為2-3Mpa)，在浮動活塞上部的工作缸內腔中填充磁流變液，通過在浮動活塞上設置大斷面的O型密封圈，從而將磁流變液和高壓氣體完全分開。由于活塞桿的進出而引起的第一工作腔和第二工作腔容積的變化，則由浮動活塞的上下運動來補償。

與現有技術相比，本發明具有以下特點：

1)由于減振器內充有高壓氣體，能有效地減少車輪受到突然沖擊時產生的高頻振動，并有助于消除噪聲；

2)工作缸內充有磁流變液，能夠產生一定的阻尼力，確保控制性能的準確性和較好的故障安全性；

3)充氣式減振器其結構較為簡化，大大地減少了材料成本；

4)由于采用液封，可有效防止磁流變液的滲漏問題；

5)整體結構簡單、緊湊，密封效果好，大大提高了活塞組件與工作缸的相對速度，能產生足夠大的阻尼力，消除噪聲效果好，磁流變液的耐久性和可靠性好，勵磁利用率高，能耗小，可廣泛用于車輛工程、機械工程、環保、醫療、航天航空工程、軍事等眾多技術領域，具有良好的工程適用性和較大的經濟效益。

附圖說明

圖1為本發明的剖面結構示意圖；

圖2為本發明的活塞組件的剖面結構示意圖；

圖3為本發明的導向座的剖面結構示意圖；

圖中標記說明：

1—活塞桿、2—工作缸、3—活塞組件、31—活塞、32—墊片、33—鎖緊螺母、34—勵磁線圈、35—流通閥、4—伸張閥、5—O型密封圈、6—浮動活塞、7—密封氣室、8—壓縮閥、9—導向座、91—阻尼孔、10—油封、11—第一工作腔、12—第二工作腔。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。

實施例：

如圖1所示，一種磁流變液充氣式減振器，包括工作缸2、插設在工作缸2中且可往復移動的活塞桿1、設置在活塞桿1自由端的活塞組件3、依次設置在活塞組件3下方的浮動活塞6以及密封氣室7，活塞組件3將浮動活塞6上方的工作缸2的內腔分隔成第一工作腔11以及第二工作腔12，第一工作腔11、第二工作腔12中均填充有磁流變液，活塞組件3包括與活塞桿1自由端固定連接的活塞31、纏繞布設在活塞31外側壁上的勵磁線圈34以及貫穿活塞31設置的流通閥35，磁流變液通過流通閥35在第一工作腔與第二工作腔之間進行流通，密封氣室7中填充有高壓氣體(可以選擇氮氣，壓力值為2-3Mpa)。工作缸2頂部還設有油封10，活塞桿1的自由端穿過油封10插設在工作缸2中。

如圖2所示，活塞31上設有壓縮閥及伸張閥。活塞31為圓柱形活塞，該圓柱形活塞的外側壁上開設有環形凹槽，勵磁線圈34沿環形凹槽纏繞布設在圓柱形活塞的外側壁上。流通閥35設有一對，并以圓柱形活塞橫截面的圓心為對稱中心沿軸向貫穿設置在圓柱形活塞中。活塞31通過鎖緊螺母33及墊片32與活塞桿1自由端固定連接。

第一工作腔11的頂部設有導向座9，活塞桿1的自由端穿過導向座9插設在工作缸2中。導向座9上開設有一對相對設置的阻尼孔91，如圖3所示。

浮動活塞6的外側壁上開設有安裝槽，該安裝槽中設有O型密封圈5，從而將磁流變液和高壓氣體完全分開。由于活塞桿1的進出而引起的第一工作腔11和第二工作腔12容積的變化，則由浮動活塞6的上下運動來補償。

本實施例中，壓縮閥8和伸張閥4都是由一組厚度相同、直徑不等、由大到小而排列的彈簧鋼片組成。在實際使用時，壓縮閥8和伸張閥4的通道截面積的大小隨活塞組件3的運動速度大小而改變。其中，壓縮閥8：當活塞31向下的運動速度較低時，液壓不足以克服第一工作腔11與第二工作腔12之間的壓差，此時，多余部分的磁流變液經過縫隙回流至第一工作腔11；而當活塞31向下運動的速度較高時，第二工作腔12的液壓驟增，達到足以克服第一工作腔11與第二工作腔12之間的壓差時，便會推開壓縮閥8，從而使磁流變液流入第一工作腔11。伸張閥4：當活塞31向上的運動速度較低時，磁流變液經伸張閥4流入第二工作腔12，由于通道截面積很小，便產生液壓，從而消耗了振動能量，使振動迅速衰減；而當活塞31上移速度增大到足以克服第一工作腔11與第二工作腔12之間的壓差時，伸張閥4開啟，通道截面積增大，使液壓與壓差保持在一定限度之內。當減振器開始工作時，活塞31在磁流變液中做往復運動，從而使第一工作腔11和第二工作腔12之間產生壓力差，磁流變液便推開壓縮閥8或伸張閥4而來回流動。

本實施例磁流變液充氣式減振器的具體工作原理如下：

拉伸行程：當電源接通情況下，活塞組件3上的勵磁線圈34有電流通過，從而使磁流變液產生阻尼力，當活塞桿1處于拉伸狀態時，活塞組件3向第一工作腔11運動，磁流變液通過活塞組件3與工作缸2之間的伸張閥4流向第二工作腔12。由于活塞桿1的存在，自第一工作腔11流來的磁流變液還不足以滿足第二工作腔12所增加的容積，此時由浮動活塞6的上下運動進行補償。

壓縮行程：當電源接通情況下，活塞組件3上的勵磁線圈34有電流通過，從而使磁流變液產生阻尼力，此時，活塞31下移，第二工作腔12的容積減少，壓力升高，磁流變液通過壓縮閥8向第一工作腔11流入。同樣，由于活塞桿的存在，需要浮動活塞6的上下運動進行補償。由于閥對磁流變液的產生較大的阻尼力，消耗了振動能量，使振動衰減。

本實施例設計結構簡化、能產生足夠大的阻尼力，可廣泛用于車輛工程、機械工程、環保、醫療、航天航空工程、軍事等眾多領域，具有良好的工程適用性和較大的經濟效益。

上述的對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和使用發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限于上述實施例，本領域技術人員根據本發明的揭示，不脫離本發明范疇所做出的改進和修改都應該在本發明的保護范圍之內。