阅读说明：本技术 双向独立可控磁流变阻尼器 (Bidirectional independent controllable magneto-rheological damper ) 是由 董小闵 宋现宇 于建强 于 2019-11-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种双向独立可控磁流变阻尼器,包括阻尼器外筒总成、活塞总成、活塞杆、浮动活塞以及填充于阻尼器外筒总成内腔中的磁流变液,所述活塞总成及浮动活塞将阻尼器外筒总成内腔分隔为复原腔、压缩腔和气室,所述活塞总成上形成有压缩通道和复原通道,所述活塞总成在压缩行程中磁流变液通过压缩通道从压缩腔流向复原腔,所述活塞总成在复原行程中磁流变液通过复原通道从复原腔流向压缩腔,在压缩行程以及复原行程过程中,浮动活塞可轴向自适应滑动,实现压缩复原运动的平稳过渡；本发明可以解决被动式减振装置难以根据工况自适应调节的问题以及磁流变阻尼器控制算法复杂的问题,实现压缩力和复原力的独立及联合控制。(The invention discloses a bidirectional independent controllable magnetorheological damper, which comprises a damper outer cylinder assembly, a piston rod, a floating piston and magnetorheological fluid filled in an inner cavity of the damper outer cylinder assembly, wherein the piston assembly and the floating piston divide the inner cavity of the damper outer cylinder assembly into a recovery cavity, a compression cavity and an air chamber; the invention can solve the problems that the passive vibration damper is difficult to adjust in a self-adaptive manner according to the working condition and the control algorithm of the magneto-rheological damper is complex, and realizes the independent and combined control of the compression force and the restoring force.)

双向独立可控磁流变阻尼器

技术领域

本发明属于机械减振技术领域，特别涉及一种双向独立可控磁流变阻尼器。

背景技术

在悬架阻尼匹配时，在压缩和复原工况下所需力值不等的工况，特别是复原力大于压缩力的工况需求时，而现有被动式减振装置的压缩阻尼力及复原阻尼力不能根据工况进行自适应调节，为了改善可控阻尼特性，可以输出可控阻尼的磁流变半主动减振器逐渐得到研究与应用。但是传统磁流变减振器的控制算法较为复杂，而且在一些有限空间内难以输出大阻尼。同时，虽然磁流变液的响应时间较小，但因磁场发生器和控制器的存在，磁流变减振器的响应时间会对其控制存在一定影响。

因此需要一种适应于可以自适应产生非对称阻尼的磁流变减振器，通过对压缩阻尼力和复原阻尼力的单独控制降低减振器对响应时间的要求，降低减振器控制算法的难度，提高减振器的实际控制效果。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种双向独立可控磁流变阻尼器，该装置活塞在压缩以及复原过程中，磁流变液通过不同的通道在活塞两端的腔体内相互流动，通过改变磁流变液的剪切屈服力实现压缩力和复原力调节，该结构可依据运行工况对压缩力和复原力进行大范围调节，应用于汽车悬架时，可以采用较为简单的控制算法实现悬架阻尼的匹配，又可以用于新车悬架开发时进行快速阻尼匹配。

本发明的双向独立可控磁流变阻尼器，包括具有密封腔体的阻尼器外筒总成、安装于阻尼器外筒总成内的活塞总成、连接于活塞总成的活塞杆、填充于阻尼器外筒总成内腔中的磁流变液以及设置于活塞总成上用于改变磁流变液阻尼力的磁场发生器，所述活塞总成外圆与阻尼器外筒总成内圆滑动密封配合，所述活塞总成将阻尼器外筒总成内腔分隔为复原腔和压缩腔，所述活塞总成上形成有压缩通道以及复原通道，所述活塞总成在压缩行程中磁流变液通过压缩通道从压缩腔向复原腔流动，所述活塞总成在复原行程中磁流变液通过复原通道从复原腔向压缩腔流动。

进一步，所述阻尼器外筒总成内还设置有浮动活塞，活塞杆与浮动活塞分别位于活塞总成轴向两侧，所述浮动活塞外圆与阻尼器外筒总成内圆滑动密封配合，浮动活塞与活塞总成将阻尼器外筒总成内腔轴向从左至右分隔为复原腔、压缩腔以及气室，所述磁流变液填充于复原腔和压缩腔内。

进一步，所述活塞总成包括活塞外筒以及位于活塞外筒内的活塞组件，所述活塞外筒与阻尼器外筒总成滑动密封配合，所述活塞组件外圆与活塞外筒内圆之间形成环形流道，所述活塞组件轴向开设有贯通于右端面的中部流道，所述活塞组件外圆开有连通于环形流道以及中部流道的中部通孔，所述活塞外筒左端部开有与环形流道连通的左部通孔，所述活塞外筒右端部开设有与环形流道连通右部复原孔以及与中部流道贯通的右部压缩孔，所述右部压缩孔孔径大于右部复原孔孔径，所述中部流道内设置有仅限磁流变液从压缩腔向复原腔流动的单向阀。

进一步，所述活塞组件包括左部活塞以及连接于左部活塞右端面的右部活塞，所述右部活塞的左端面具有向内沉陷的左槽体，所述中部通孔开设于右部活塞外圆并贯通于左槽体，所述右部活塞的右端面具有向内沉陷的右槽体，所述中部流道轴向开设于右部活塞上并贯通于左槽体以及右槽体，所述右部压缩孔连通于右槽体。

进一步，所述活塞杆密封贯穿于活塞外筒左端面并与左部活塞左端固连，左部活塞左端面与活塞外筒左端内侧之间形成与环形流道连通的左部流道，右部活塞右端面与活塞外筒右端内侧之间形成与环形流道贯通的右部流道，所述右部活塞右端面与活塞外筒右端内侧之间设置有分流环，所述分流环密封右部流道并在径向方向隔离于右部复原孔与右部压缩孔之间。

进一步，所述阻尼器外筒总成包括轴向两端开口的阻尼筒体、密封连接于阻尼筒体左端的阻尼筒端盖以及密封连接于阻尼筒体右端的连接座，所述连接座上设置有气门芯，气门芯上集成有用于检测气室内空气压力和温度的压力传感器以及温度传感器，所述活塞杆轴向滑动密封贯穿于阻尼筒端盖，所述连接座外接有连接吊耳。

进一步，所述活塞外筒包括左端开口的活塞筒体以及可拆卸盖于活塞筒体左端的活塞筒体端盖。

进一步，所述活塞外筒外套有导向环，所述导向环与阻尼器外筒总成内圆滑动密封配合。

进一步，所述单向阀包括阀盖以及弹性件，所述阀盖密封盖于中部流道左端或右部压缩孔左端，所述弹性件连接于活塞组件与阀盖之间为阀盖提供弹性预紧力使阀盖密封盖于相应的端部。

进一步，所述环形流道内设置有至少一个中间过渡筒，所述中间过渡筒为由轴向交错连接的高磁导率环以及隔磁环连接而成，所述隔磁环径向正对于线圈，所述活塞总成上设置有与各组线圈一一匹配的永磁体。

本发明的有益效果：

本发明在复原行程以及压缩行程过程中，通过控制磁场发生器改变位于复原通道或者压缩通道内磁流变液的阻尼力，即可单独控制阻尼器的压缩力以及复原力，该结构简单，易于控制，可大大简化用于控制阻尼器的控制算法，保证在悬架阻尼匹配时，在压缩和复原工况下所需阻尼力值不等的情况，特别是复原力大于压缩力的工况需求时，解决被动式减振装置很难根据工况进行自适应调节压缩力和复原力的限制以及磁流变阻尼器的控制算法极其复杂的问题，实现压缩力和复原力的独立及联合控制；相比较对传统对称阻尼型磁流变减振器控制算法的调试，复原阻尼与压缩阻尼单独控制的磁流变减振器的控制能力和范围更广泛，可靠性更好，既可以采用简单的控制算法实现悬架阻尼的匹配，又可以用于新车悬架开发时进行快速阻尼匹配。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明实施例1结构示意图；

图2为本发明实施例2结构示意图；

图3为图1的局部结构示意图；

图4为本发明实施例3结构示意图；

具体实施方式

图1为本发明实施例1结构示意图；图2为本发明实施例2结构示意图；图3为图1的局部结构示意图；图4为本发明实施例3结构示意图；

结合图1和图3所示，为实施例1，本实施例提供了一种双向独立可控磁流变阻尼器，包括具有密封腔体的阻尼器外筒总成、安装于阻尼器外筒总成内的活塞总成、连接于活塞总成的活塞杆1、填充于阻尼器外筒总成内腔中的磁流变液以及设置于活塞总成上用于改变磁流变液阻尼力的磁场发生器2，所述活塞总成外圆与阻尼器外筒总成内圆滑动密封配合，所述活塞总成将阻尼器外筒总成内腔分隔为复原腔3和压缩腔4，所述活塞总成上形成有压缩通道以及复原通道，所述磁场发生器有多组并分别对应于压缩通道以及复原通道，所述活塞总成在压缩行程中磁流变液通过压缩通道从压缩腔向复原腔流动，所述活塞总成在复原行程中磁流变液通过复原通道从复原腔向压缩腔流动；本实施例中左右向与阻尼外筒的轴向方向相同，结合图1所示，复原腔位于阻尼器外筒总成轴向靠近活塞杆一侧，即位于活塞总成的左侧，压缩腔位于活塞的右侧，在活塞总成上可直接开设两条通道形成有压缩通道以及复原通道并分别在两通道内设置单向阀，以保证在压缩行程以及复原行程中磁流变液分别从压缩通道以及复原通道流动，结合图1所示，当活塞总成从左向右滑动时，为压缩行程，此时压缩腔内的磁流变液受到压缩，压缩腔中的磁流变液从压缩通道流动至复原腔；当活塞总成从右向左滑动时，为复原行程，此时复原腔中的磁流变液从复原通道流动至压缩腔，复原行程以及压缩行程为活塞总成在阻尼器外筒总成轴向两个方向移动时对应的行程，在复原行程以及压缩行程过程中，通过控制磁场发生器改变位于复原通道或者压缩通道内磁流变液的阻尼力，即可单独控制阻尼器的压缩力以及复原力，该结构简单，易于控制，可大大简化用于控制阻尼器的控制算法，保证在悬架阻尼匹配时，在压缩和复原工况下所需力值不等的工况，特别是复原力大于压缩力的工况需求时，解决被动式减振装置很难根据工况进行大范围调节压缩力和复原力的限制以及磁流变阻尼器的控制算法极其复杂的问题，实现压缩力和复原力的独立及联合控制；相比较对传统对称阻尼型磁流变减振器控制算法的调试，复原阻尼与压缩阻尼单独控制的磁流变减振器的控制能力和范围更广泛，可靠性更好，既可以采用简单的控制算法实现悬架阻尼的匹配，又可以用于新车悬架开发时进行快速阻尼匹配；相该阻尼器结构简单，占用空间小，易于在有限空间内布置，并可输出大阻尼。

本实施例中，所述阻尼器外筒总成内还设置有浮动活塞25，活塞杆与浮动活塞分别位于活塞总成轴向两侧，所述浮动活塞外圆与阻尼器外筒总成内圆滑动密封配合，浮动活塞与活塞总成将阻尼器外筒总成内腔轴向从左至右分隔为复原腔3、压缩腔4以及气室5，所述磁流变液填充于复原腔3和压缩腔4内；结合图1所示，气室位于阻尼器外筒总成的右侧，气室为密闭腔体结构，浮动活塞外圆轴向开有环形密封槽，环形密封槽内安装有密封圈，通过该密封圈实现浮动活塞与阻尼器外筒总成内圆的密封，浮动活塞与阻尼器外筒总成构成了补偿气缸结构，在活塞压缩以及复原行程过程中，基于体积的变化，浮动活塞可轴向左右自适应滑动，补偿气缸可保阻尼器在压缩和复原转折点不出现阻尼力值突变，实现压缩复原运动的平稳过渡。

本实施例中，所述活塞总成包括活塞外筒6以及位于活塞外筒内的活塞组件，所述活塞外筒与阻尼器外筒总成滑动密封配合，所述活塞组件外圆与活塞外筒内圆之间形成环形流道7，所述活塞组件轴向开设有贯通于右端面的中部流道8，所述活塞组件外圆开有连通于环形流道以及中部流道的中部通孔9，所述活塞外筒左端部开有与环形流道连通的左部通孔10，所述活塞外筒右端部开设有与环形流道连通的右部复原孔11以及与中部流道贯通的右部压缩孔12，所述右部压缩孔12孔径大于右部复原孔11孔径，所述中部流道内设置有仅限磁流变液从压缩腔向复原腔流动的单向阀；活塞外筒外圆上可轴向开有贯通于轴向两端的通槽，使阻尼器的外特性输出更为平滑，本实施中中部通孔9开设有多个并以右部活塞中轴线为中心对称布置，其中右部压缩孔可开设一个，本实施例中在活塞外筒右端部中心处开设有右部压缩孔12，围绕右部压缩孔12周向开设多个小径右部复原孔11，或者可围绕活塞外筒右端部中心处轴向开设两组环形分布的开孔，其中多个右部压缩孔围成的圈***于多个右部复原孔围成的圈体内侧，右部复原孔11和右部压缩孔12孔径比例优选在1:6～1:12范围之间，在活塞组件从左至右滑动的压缩行程中，由于右部复原孔11孔径较小，磁流变液在该处产生节流效应，使得右部复原孔11处的阻力较大，此时单向阀打开，磁流变液从压缩腔经过右部压缩孔12、中部流道8、中部通孔9进入至环形流道7中部并经过左部通孔10流动至复原腔，此时的液体流动路径经过的通道即为压缩通道，应保证右部复原孔11形成的总阻力大于单向阀的开启阻力使得磁流变液克服单向阀的压力开启单向阀，或者不考虑二者的阻力可通过算法控制单向阀的开启，具体不再赘述；中部通孔9的孔径应大于环形流道的径向厚度，二者尺寸比例宜在5:1至12:1之间。在活塞组件从右至左滑动的复原行程中，复原腔的磁流变液经过左部通孔10、环形流道7以及右部复原孔11流动至压缩腔，此时的液体流动路径经过的通道即为复原通道，压缩通道与复原通道部分重合。

本实施例中，所述活塞组件包括左部活塞13以及连接于左部活塞右端面的右部活塞14，所述右部活塞的左端面具有向内沉陷的左槽体15，所述中部通孔9开设于右部活塞的外圆并贯通于左槽体，所述右部活塞的右端面具有向内沉陷的右槽体16，所述中部流道8轴向开设于右部活塞上并贯通于左槽体以及右槽体，所述右部压缩孔12连通于右槽体；左部活塞和右部活塞的长度可根据使用要求例如汽车悬架阻尼匹配需求优化设计；左槽体以及右槽体的设置利于减小磁流变液的阻尼力，也易于中部通孔9的开孔和单向阀的布置；左部活塞右端作为端盖密封于左槽体开口端使得左槽体形成密封腔体以作为压缩通道的一部分，左部活塞和右部活塞的设计，易于流道的布置和内部零部件的安装，可时刻保证复原力大于压缩力的工况要求；本实施例中，磁场发生器为线圈，设置有两组线圈，一组安装于左部活塞外圆，另一组安装于右部活塞外圆，两组线圈位于中部通孔9的左右两侧，磁流变液流经压缩通道时，左侧一组线圈用于控制内部磁流变液的阻尼力，磁流变液流经过复原通道时，两组线圈共同控制内部磁流变液的阻尼力，其中在活塞杆左端轴向开设穿线孔29至线圈处用于穿线，其中在活塞组件径向穿孔便于线圈与外部线路电连接，此为现有技术，具体不在赘述；该结构的活塞结构相比较单一线圈进行控制算法的调试，多组线圈的控制能力和范围更广泛，可靠性更好，既可以采用简单的控制算法实现悬架阻尼的匹配，又可以用于新车悬架开发时进行快速阻尼匹配。

本实施例中，所述活塞杆密封贯穿于活塞外筒左端面并与左部活塞左端固连，左部活塞左端面与活塞外筒左端内侧之间形成与环形流道连通的左部流道17，右部活塞右端面与活塞外筒右端内侧之间形成与环形流道贯通的右部流道18，所述右部活塞右端面与活塞外筒右端内侧之间设置有分流环19，所述分流环密封右部流道并在径向方向隔离于右部复原孔11与右部压缩孔12之间；分流环19用于右部流道18处将压缩通道以及复原通道隔离，活塞组件通过活塞杆固定支撑，活塞杆右端螺纹连接于左部活塞的左端，使得左部活塞压于活塞筒体端盖6b内侧形成定位。

本实施例中，所述阻尼器外筒总成包括轴向两端开口的阻尼筒体20a、密封连接于阻尼筒体左端的阻尼筒端盖20b以及密封连接于阻尼筒体右端的连接座20c，所述连接座上设置有气门芯21，所述活塞杆轴向滑动密封贯穿于阻尼筒端盖；阻尼筒端盖20b可拆卸螺纹密封连接于阻尼筒体左端，连接座20c同样可拆卸螺纹密封连接于阻尼筒体右端实现阻尼筒体的密封，其中阻尼筒端盖20b与活塞组件之间为复原腔，活塞组件与浮动活塞之间为压缩腔，浮动活塞与连接座20c之间为气室，通过气门芯可调节气室中的气压，气门芯采用现有结构，具体不再赘述，在气门芯的内侧集成有传感器组件26，该传感器组件至少包括压力传感器和温度传感器，其中压力传感器采用GP：50-341型型，温度传感器采用Dinacell-SE830T型，具体压力传感器以及温度传感器的型号可以依据实际使用需要进行选择，具体不在赘述；压力传感器和温度传感器在阻尼器工作过程中实时感知气室内空气压力和温度的状态，由于活塞总成以及浮动活塞的初始位置固定，压力传感器和温度传感器在阻尼器工作过程中实时感知气室内空气压力和温度的状态，结合理想气体状态方程和热力学定律可确定阻尼器活塞总成位置，从而计算活塞总成的运动速度，通过人为设定将速度分为多级，本实施例中对应分为小、中、大三级，其中小、中、大速度范围可依据实际工况进行相应的调整，同时将小、中、大三级速度对应的阻尼器输出阻尼力分为小、中、大三级，即速度越小对应所需的阻尼力越小，速度越大对应所需要的阻尼力越大，具体对应公式可依据实际使用工况进行调整，阻尼力小、中、大三级对应的输入励磁线圈的电流为小、中、大三级，最大电流由励磁线圈的饱和电流确定，初始分级完成后，在使用过程中，压力传感器和温度传感器将感知的压力和温度传递给控制器，其中控制器可采用单片机，控制器将相应的参数结合理想气体状态方程和热力学定律的算法计算活塞总成的运动速度所处的级别，并相应的调整与运动速度对应的电流值，通过控制励磁线圈的电流值从而调节输出阻尼力以达到不同的级别；

本实施例中，所述连接座20c外接有连接吊耳22；通过连接座便于与其他部件的连接，吊耳可以为环状结构或U形结构，具体不再赘述；

本实施例中，所述活塞外筒6包括左端开口的活塞筒体6a以及可拆卸盖于活塞筒体左端的活塞筒体端盖6b；其中活塞筒体端盖6b可拆卸螺纹密封连接于活塞筒体6a左端，通过该结构便于内部零部件的装配。

本实施例中，所述活塞外筒6外套有导向环23，所述导向环与阻尼器外筒总成内圆滑动密封配合；该结构使得活塞外筒6外圆与阻尼筒体20a内圆之间保持一定间隙，通过导向环形成导向以及轴向密封，降低装配难度。

本实施例中，所述单向阀包括阀盖24a以及弹性件24b，所述阀盖密封盖于中部流道左端或右部压缩孔左端，所述弹性件连接于活塞组件与阀盖之间为阀盖提供弹性预紧力使阀盖密封盖于相应的端部；

图1为实施例1，阀盖24a为板状结构并从左侧密封盖于右部压缩孔12上，弹性件24b为圆柱螺旋压缩弹簧，弹性件两端分别连接于阀盖以及左部阀体的右端，此时右部压缩孔12为一个并开设于阻尼筒体20a右端中心处，此时弹性件为压缩预紧力；结合图1和图4所示，阀盖的左侧中心对称布置有若干个凸台24c，使得阀盖在压缩行程过程中被打开时，凸台抵在右槽体16的底部，防止阀盖反向密封中部流道8的右端口处；

图2为实施例2，此时右部压缩孔12有多个，并围绕阻尼筒体20a右端中心处形成环状布置结构，阀盖盖于中部流道左端，弹性件24b为圆柱螺旋拉伸弹簧结构，弹性件两端分别连接于活塞筒体6a右端中心处以及阀盖上，此时弹性件为拉伸预紧力，弹性件还可采用其他形式的弹性结构，实施例2与实施例1其余结构相同，具体不再赘述；

图4为实施3，在实施例1的基础上增加了永磁体以及一个中间过渡筒，具体为所述环形流道内设置有中间过渡筒，所述中间过渡筒为由轴向交错连接的高磁导率环27a以及隔磁环27b连接而成，所述隔磁环径向正对于线圈，所述活塞总成上设置有与各组线圈一一匹配的永磁体28；其中永磁体嵌入于左部活塞外圆以及右部活塞外圆内并位于相应线圈内侧，永磁体可保证阻尼器在无电流通入时，磁流变阻尼器也可以提供剪切屈服力，提高系统稳定性；其中中间过渡筒可连接于活塞组件外圆或者连接于活塞外筒内侧，高磁导率环可采用Fe、Co、Ni材质或合金等导磁材料制成，隔磁环可通过Al或塑料材质等非导磁材料制成，通过中间过渡筒降低阻尼器在高速冲击下磁流变液在环形流道内流通速度，保证磁流变阻尼器的输出阻尼力稳定平缓，降低与冲击速度的关联性，提高可控范围；

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。