專利名稱：具有環(huán)狀外置磁場發(fā)生器的磁流變液減振器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于軌道車輛懸掛系統(tǒng)技術領域，具體涉及高速軌道車輛懸掛系統(tǒng)中可控減振 器，作為可控阻尼特性的軸箱減振器、二系垂向減振器、二系橫向減振器和抗蛇行減振器等。
背景技術：
現(xiàn)有公開的磁流變液減振器結構各有差異， 一般采用內置式磁場發(fā)生器和旁通式磁場發(fā) 生器。對于內置式磁場發(fā)生器的磁流變液減振器，其環(huán)狀磁流變液阻尼通道位于磁場發(fā)生器 中，或者位于磁場發(fā)生器與工作油缸之間的間隙。當減振器工作在勵磁電流控制的條件下， 環(huán)形通道中磁流變液的流動特性變化使得減振器阻尼特性發(fā)生變化，由于通道長度受到磁場 分布的限制，減振器的阻尼力調節(jié)數值不能滿足軌道車輛懸掛系統(tǒng)對減振器阻尼值的要求。 同時勵磁線圈的引出線需通過活塞桿，引出線長期可靠的密封存在一定的技術難度。對于旁 通式磁場發(fā)生器的磁流變液減振器，盡管減振器調節(jié)阻尼值較大，但管道連結的不可靠和磁 場發(fā)生器所占空間，使得旁通型磁流變液減振器不能滿足軌道車輛懸掛系統(tǒng)對減振器安裝技 術要求。發(fā)明內容本發(fā)明針對現(xiàn)有磁流變液減振器存在的不足，提出一種外置環(huán)狀磁場發(fā)生器的磁流變液 減振器，提高磁流變液減振器調節(jié)范圍和磁場發(fā)生器的可靠性，實現(xiàn)壓縮阻尼力與復原阻尼 力相等，滿足軌道車輛懸掛系統(tǒng)中軸箱減振器、橫向減振器和抗蛇行減振器對阻尼特性的對 稱要求。本發(fā)明的技術方案如下基于環(huán)狀外置磁場發(fā)生器的磁流變液減振器由工作缸組件、磁場發(fā)生器組件、密封結構 和連結裝置組成。所述工作缸組件包括內外缸和左右端蓋、安裝在內缸中的活塞、連結并帶動活塞的活塞 桿；內外缸兩端密封，缸內有磁流變液，內外缸兩端設置有連通內外缸的進出油孔，在內缸 與外缸之間設置交錯布置的環(huán)形隔板，形成多級徑向阻尼通道，由于活塞在工作缸中的運動， 迫使磁流變液從內缸的一個工作腔經過進出油孔流入內外缸之間的內、外缸兩端徑向阻尼通 道然后徑向流動穿越多級阻尼通道回到內缸的另一工作腔，其流動方向為徑向，勵磁線圈產 生的磁通在設計的磁路集中通過，磁通的方向為徑向，與磁流變液的流動方向垂直，增大磁流變液的流動阻力，使磁流變液減振器的阻尼力增大，減小勵磁電流，通過阻尼通道的磁通 也隨之減小，磁流變液的流動阻力減小，磁流變液減振器的阻尼力也減小。所述磁場發(fā)生器組件包圍在工作缸組件的外部，包括勵磁線圈、外筒、左端導磁環(huán)、右 端導磁環(huán)、左端蓋磁軛、右端蓋磁軛、磁流變液和在內缸與外缸之間交錯布置的環(huán)形隔板， 勵磁線圈在外缸上周向繞制，通過外筒引出可控勵磁電源線，外筒套在勵磁線圈外，左端導 磁環(huán)和右端導磁環(huán)設置在勵磁線圈兩端，并夾在外筒與外缸之間，在外筒與外缸之間形成有 左端蓋磁軛和右端蓋磁軛。當勵磁電流為零時，阻尼通道中的磁流變液未受磁場影響，流動 特性好，減振器的阻尼力小。當電流通過勵磁線圈時，阻尼通道受到磁場影響，使磁流變液 的流動特性發(fā)生變化，其流動阻力增大，減振器的阻尼力增大。所述連結裝置連結在外缸的兩端。為使線圈產生的磁通進入內外缸之間的阻尼通道，防止磁通進入內外缸本體，提高磁場 對阻尼通道中的磁流變液作用效率，內外缸采用磁導率低的不銹鋼材料制作，也能確保其強 度要求。另外為減小線圈產生的磁通通過端蓋與活塞桿構成的磁路，活塞桿采用磁導率低的 不銹鋼材料制作，也能確保其強度要求。所述工作缸組件中的活塞桿采用等直徑雙伸出桿結構，活塞桿的兩端直接從左右端蓋伸 出， 一端與外部的連結裝置相連。由于這種工作缸、活塞桿的截面積、磁場發(fā)生器的對稱關 系，使磁流變液減振器阻尼特性存在復原和壓縮行程的對稱阻尼特性，能滿足軌道車輛懸掛 系統(tǒng)中軸箱減振器、橫向減振器和抗蛇行減振器對阻尼特性的對稱要求。密封結構包括活塞桿密封和外缸筒密封，在活塞桿密封中采用了雙導向環(huán)和三級磁性橡 膠Y型密封，導向環(huán)和磁性橡膠Y型密封交替布局；外缸筒密封采用三級磁性O型密封。 磁性橡膠Y型密封和磁性O型密封的磁場使磁流變液產生固化效應，從而阻止磁流變液的 滲漏、實現(xiàn)磁性密封，同時磁性橡膠Y型密封又可以實現(xiàn)機械密封。 本發(fā)明具有如下優(yōu)點1.在磁流變液減振器的阻尼通道設計方面，采用了環(huán)狀外置方式，既可以避免勵磁線 圈引線的密封問題，又可以實現(xiàn)磁通的方向與磁流變液流動方向垂直，.且阻尼通道的有效長 度遠大于內置軸向阻尼通道的有效長度，從而有效提高了磁流變液減振器調節(jié)范圍和磁場發(fā) 生器的可靠性。2.在磁流變液減振器的密封設計方面，在活塞桿密封中采用了雙導向環(huán)和三級磁性Y 型密封，外缸筒密封采用三級磁性O型密封，磁性橡膠Y型密封和磁性O型密封的磁場使 磁流變液產生固化效應，從而阻止磁流變液的滲漏、實現(xiàn)磁性密封，同時磁性橡膠Y型密封和磁性O型密封又可以實現(xiàn)機械密封，提高了磁流變液減振器的密封可靠性。3.活塞缸組件采用了等直徑雙伸出桿結構，可以實現(xiàn)壓縮阻尼力與復原阻尼力相等，能 滿足軌道車輛懸掛系統(tǒng)中軸箱減振器、橫向減振器和抗蛇行減振器對阻尼特性的對稱要求。


圖1是具有環(huán)狀外置磁場發(fā)生器的磁流變液減振器總體結構圖。圖2是具有環(huán)狀外置磁場發(fā)生器的磁流變液減振器磁場發(fā)生器工作原理與密封結構放大圖。.圖中1為左吊環(huán)，2為活塞桿，3為磁性橡膠O型密封，4為磁性橡膠Y型密封，5 為導向環(huán)，6為徑向孔出口間隙，7為活塞，8為外筒，9為勵磁線圈，IO為磁場發(fā)生器組件， ll為右端蓋，12為壓緊裝置，13為右吊環(huán)，14為防松螺釘，15為防塵罩，16為內缸，17 為外缸磁性橡膠O型密封元件，18為右端蓋磁軛，19為阻尼通道，20為外缸，21為內環(huán)形 隔板，22為外環(huán)形隔板，23為左端導磁環(huán)，24為磁流變液，25為左端蓋，26為左壓緊裝置， 27為活塞運動方向，28為右端徑向孔，29為磁流變液徑向流動方向，30內缺口， 31外缺口， 32為徑向阻尼通道，33為活塞與活塞桿焊接部位，34為活塞導向環(huán)，35為引出線，36為右 端徑向孔，37為定位螺釘，38為活塞密封，39內缸插入端，40右端導磁環(huán)。具體實現(xiàn)方式具有環(huán)狀外置磁場發(fā)生器的磁流變液減振器的結構參見圖1和圖2:它由工作缸組件、 磁場發(fā)生器組件10和連結裝置組成。工作缸組件包括內缸16、外缸20、活塞7、活塞桿2、右端蓋ll、左端蓋25、磁性橡 膠Y型密封元件4，磁性橡膠0型密封元件17等?；钊M件采用等直徑雙伸出桿結構，活 塞桿2的兩端直接從左右端蓋11和25伸出， 一端與外部的連結裝置.13相連，不需要體積 補償。在活塞桿2與右端蓋11、左端蓋25之間采用了涂有聚四氟乙烯的雙導向環(huán)和三級磁 性橡膠Y型密封4，磁性橡膠Y型密封的磁場使磁流變液產生固化效應，從而阻止磁流變液 的滲漏、實現(xiàn)磁性密封，同時磁性橡膠Y型密封又可以實現(xiàn)機械密封。外缸20與右端蓋11、 左端蓋25之間采用三級磁性橡膠O型密封元件17密封，磁性橡膠O型密封的磁場使磁流 變液產生固化效應，從而阻止磁流變液的滲漏、實現(xiàn)磁性密封，同時磁性橡膠O型密封又可 以實現(xiàn)機械密封。右端蓋ll、左端蓋25與外缸20之間由凸臺徑向定位，分別被左右壓緊裝 置12、 26緊固于外缸20。左壓緊裝置26設置吊環(huán)，左壓緊裝置26與外缸20之間螺紋連結， 右壓緊裝置12與外缸20之間螺紋連結，形成連結裝置13。在內缸16與外缸20之間設置交 錯布置的環(huán)形隔板，即由內環(huán)形隔板21與外環(huán)形隔板22交替布置形成，相鄰隔板分別設置通過內缺口 31和內缺口 30的磁流變液在隔板之間沿徑向流動，由 此形成多級徑向阻尼通道32。內缸兩端設置均勻的左、右端徑向孔36和29，以便磁流變液 24與阻尼通道32相通。活塞7與活塞桿2之間通過焊接方式連結，33為活塞與活塞桿的焊 接部位，活塞外緣設置由導向環(huán)34與兩級密封環(huán)38，以防止磁流變液24通過活塞外緣泄漏。 內缸16和阻尼通道32中充滿磁流變液24，由于活塞在工作缸中的運動，27為活塞的運動 方向，迫使磁流變液24通過內缸16左端的流通孔進入多級阻尼通道32，磁流變液24在阻 尼通道32徑向流動，再由另一端的內缸16右端徑向孔28進入工作缸的另一工作腔。磁場發(fā)生器組件IO由勵磁線圈9、外筒8、左端導磁環(huán)23、右端導磁環(huán)40、左端蓋磁 軛6、右端蓋磁軛18、磁流變液24、內環(huán)形隔板21和外環(huán)形隔板22等組成。為了確保勵磁 線圈9產生的磁通通過徑向阻尼通道32，內缸16采用磁導率低的不銹鋼(1Crl8Ni9Ti)制 作，外缸20的兩端采用磁導率高且磁飽和強度高的低碳鋼(IO號鋼)制作，而中段采用磁 導率低的不銹鋼(1Crl8Ni9Ti)制作，中段與兩端采用焊接方式連結，活塞桿2與活塞7也 采用磁導率低的不銹鋼(1Crl8Ni9Ti)制作，外筒8采用磁導率高且磁飽和強度高的低碳鋼 (IO號鋼)制作，環(huán)形隔板22 (21)采用磁導率高且磁飽和強度高的低碳鋼(IO號鋼)制 作，左端導磁環(huán)23和右端導磁環(huán)40采用磁導率高且磁飽和強度高的低碳鋼(10號鋼)制作， 左端蓋磁軛6和右端蓋磁軛18采用磁導率高且磁飽和強度高的低碳鋼(IO號鋼)制作。電 流驅動器通過引出線35向勵磁線圈9通電，產生的磁通通過外筒8、右端導磁環(huán)40、外缸 20的右端、右端蓋磁軛18、磁流變液24和內外環(huán)形隔板21和22、左端蓋磁軛6、外缸20 的左端、左端導磁環(huán)23等。勵磁線圈9產生的磁通通過阻尼通道32是軸向方向，而磁流變 液在阻尼通道32的流動方向是徑向方向，因此該磁路滿足磁流變器件磁路設計準則。當磁 流變液24在阻尼通道32中流動時，勵磁線圈9產生的磁通使其流動特性發(fā)生變化，進而使 減振器兩腔之間的壓力差發(fā)生，控制減振器的阻尼特性。圖中37為定位螺釘，38為活塞密 封，39內缸插入端。連結裝置13用于傳遞列車相關部件之間的相對振動位移，包括左右吊環(huán)1和13、防塵 套15和安裝襯套等。左吊環(huán)1通過螺紋與外缸20連結，同時對左端蓋25起到壓緊的作用。 右吊環(huán)13通過螺紋與活塞桿2連結，設置螺紋防松螺釘14，在右吊環(huán)上安裝活塞桿防塵罩 15。左右吊環(huán)可按安裝要求設置橡膠襯套或金屬襯套。
權利要求
1、一種基于徑向流動模式的磁流變液減振器，包括工作缸組件、磁場發(fā)生器組件、密封結構和連結裝置；其特征在于所述工作缸組件包括內外缸和左右端蓋、安裝在內缸中的活塞、連結并帶動活塞的活塞桿；內外缸兩端密封，缸內有磁流變液，內外缸兩端設置有連通內外缸的進出油孔，在內缸與外缸之間設置交錯布置的環(huán)形隔板，形成多級徑向阻尼通道，磁流變液從內缸的一個工作腔經過進出油孔流入內外缸之間的內、外缸兩端徑向阻尼通道，然后徑向流動穿越多級阻尼通道回到內缸的另一工作腔；所述磁場發(fā)生器組件包圍在工作缸組件的外部，包括勵磁線圈、外筒、左端導磁環(huán)、右端導磁環(huán)、左端蓋磁軛、右端蓋磁軛、磁流變液和在內缸與外缸之間交錯布置的環(huán)形隔板，勵磁線圈在外缸上周向繞制，通過外筒引出可控勵磁電源線，外筒套在勵磁線圈外，左端導磁環(huán)和右端導磁環(huán)設置在勵磁線圈兩端，并夾在外筒與外缸之間，在環(huán)形隔板的兩端分別形成有左端蓋磁軛和右端蓋磁軛；所述連結裝置連結在外缸的兩端。
2、 根據權利要求1所述的基于徑向流動模式的磁流變液減振器，其特征在于所述多 級徑向阻尼通道使磁流變液沿徑向流動，勵磁電流產生的可控磁場集中在阻尼通道磁路中并 沿軸向分布，磁流變液流動方向垂直于外加磁場方向，形成多級阻尼通道串聯(lián)。
3、 根據權利要求1或2所述的基于徑向流動模式的磁流變液減振器，其特征在于所 述內外缸和活塞桿采用非導磁材料制作，以增大磁阻，使勵磁電流產生的可控磁場集中在阻 尼通道磁路中，內外缸的端蓋采用低碳鋼制作作為磁路的一部分，外筒用低碳鋼制作作為磁 路的一部分，阻尼通道作為磁路的重要組成部分，其環(huán)形隔板采用低碳鋼制作，環(huán)形隔板與 磁流變液形成多級串聯(lián)磁路。
4、 根據權利要求3所述的基于徑向流動模式的磁流變液減振器，其特征在于所述工 作缸組件中的活塞桿采用等直徑雙伸出桿結構，活塞桿的兩端直接從左右端蓋伸出， 一端與 外部的連結裝置相連。
5、根據權利要求4所述的基于徑向流動模式的磁流變液減振器，其特征在于密封結 構包括活塞桿密封和外缸筒密封，在活塞桿密封中采用了雙導向環(huán)和三級磁性橡膠Y型密 封，導向環(huán)和磁性橡膠Y型密封交替布局；外缸筒密封采用三級磁性O型密封。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于徑向流動模式的磁流變液減振器，包括工作缸組件、磁場發(fā)生器組件、密封結構和連結裝置。其在內缸與外缸之間設置分級隔板結構，形成多級徑向阻尼通道，活塞桿在外力的作用下，迫使磁流變液流入磁場發(fā)生器的阻尼通道。磁場發(fā)生器的勵磁線圈在外缸上周向繞制，勵磁線圈產生的磁場在阻尼通道磁路中磁通沿軸向分布，內外油缸均采用非導磁材料使磁通集中到阻尼通道磁路中。當勵磁電流為零時，阻尼通道中的磁流變液未受磁場影響，流動特性好，阻尼力小。當電流通過勵磁線圈時，阻尼通道受到磁場影響，磁流變液流動特性發(fā)生變化，流動阻力增大，阻尼力增大。本減振器可避免內置磁場發(fā)生器影響密封問題，提高磁流變液減振器的可靠性，適用于高速軌道車輛懸掛系統(tǒng)橫向振動和蛇形振動控制。
文檔編號F16F9/53GK101319699SQ20081006996
公開日2008年12月10日 申請日期2008年7月11日 優(yōu)先權日2008年7月11日
發(fā)明者淼 余, 劉會兵, 廖昌榮, 張紅輝, 陳偉民 申請人:重慶大學