阅读说明：本技术 一种惯容与磁流变阻尼融合式悬架减振机构 (Inertial volume and magnetorheological damping fusion type suspension vibration damping mechanism ) 是由 李恒 于 2020-12-02 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一惯容与磁流变阻尼融合式悬架减振机构,属于减振系统领域,包括缸筒和活塞,缸筒外壁环绕有励磁线圈,缸筒内部设有密闭的内腔,内腔中填充有磁流变液体；活塞滑动连接在内腔中,活塞上设有螺旋管道,螺旋管道连通活塞的两端；活塞一端端部固连有塞杆,塞杆延伸至缸筒外部,且塞杆与缸筒端部滑动密封配合。本发明给出了一种惯容器与阻尼器相融合式的减振机构,同时具备惯容和阻尼功能,从而减少减振系统中所需使用的组件数量,使得减振机构得以小型化和轻量化；并且通过控制励磁线圈中的电流大小,即可实现阻尼调节,为车辆行驶过程中,灵活调节阻尼大小,以适应不同路况或车况提供硬件支持。(The invention provides an inertial volume and magnetorheological damping fusion type suspension damping mechanism, which belongs to the field of damping systems and comprises a cylinder barrel and a piston, wherein an excitation coil is surrounded on the outer wall of the cylinder barrel, a closed inner cavity is arranged in the cylinder barrel, and magnetorheological liquid is filled in the inner cavity; the piston is connected in the inner cavity in a sliding manner, and is provided with a spiral pipeline which is communicated with two ends of the piston; the end part of one end of the piston is fixedly connected with a plug rod, the plug rod extends to the outside of the cylinder barrel, and the plug rod is in sliding sealing fit with the end part of the cylinder barrel. The invention provides a vibration reduction mechanism integrating an inertial container and a damper, and the vibration reduction mechanism has inertial container and damping functions, so that the number of components required to be used in a vibration reduction system is reduced, and the vibration reduction mechanism is miniaturized and lightened; and the damping adjustment can be realized by controlling the current in the magnet exciting coil, so that the damping adjustment can be flexibly adjusted in the driving process of the vehicle to adapt to different road conditions or vehicle conditions and provide hardware support.)

一种惯容与磁流变阻尼融合式悬架减振机构

技术领域

本发明属于减振系统领域，具体涉及一种惯容器与磁流变阻尼悬架减振机构。

背景技术

减振系统广泛应用于汽车、摩托等交通工具中，是一种保障被承载物稳定性的重要部件。传统的减振系统由弹簧和阻尼构成，此类减振系统在使用过程中，各属性参数单一不可调，并且对于振动也只能被动应对，故其减振效果有限，适用范围窄。

针对上述缺陷，由惯容器、阻尼器和弹簧结合构成的减振系统被提出；在此类减振系统中，弹簧作为刚度项，用于缓和振动；阻尼器作为耗能项，用于消耗弹簧吸振后产生的弹性能量；惯容器是一种两端点相对加速度与其所受的力成正比的特殊元件，能以较小的自身质量模拟较大的“虚质量”，与传统质量元件相比，其尺寸和自身质量更小，将其应用减振机构中，能够突破传统弹簧、阻尼减振结构对减振性能的限制，调节减振机构的固有特性，进一步优化减振性能。

现有技术中由惯容器、阻尼器加弹簧组成的减振系统，三个器件都是独立存在的，之后再采用串联或并联等方法连接在一起，因此整体结构体积较大，重量较重，不利于安装使用。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种惯容与磁流变阻尼融合式悬架减振机构，将惯容器与阻尼器融合成一体式结构，有效减小减振机构的整体体积与重量。

本发明通过以下技术手段实现上述技术目的。

一种惯容与磁流变阻尼融合式悬架减振机构，包括缸筒和活塞，缸筒外壁环绕有励磁线圈，缸筒内部设有密闭的内腔，内腔中填充有磁流变液体；活塞滑动连接在内腔中，活塞内设有螺旋管道，螺旋管道连通活塞的两端；活塞一端端部固连有塞杆，塞杆延伸至缸筒外部，且塞杆与缸筒端部滑动密封配合。

进一步地，所述螺旋管道为由两根螺旋管构成的双螺旋结构，螺旋管内设有单向阀，且两根螺旋管流通方向相反。

进一步地，所述活塞包括活塞外壳和活塞芯棒，所述螺旋管道缠绕在活塞外壳和活塞芯棒之间。

进一步地，所述螺旋管道与活塞外壳和活塞芯棒之间为密封配合。

进一步地，所述螺旋管道两端均由活塞端部伸出。

进一步地，所述塞杆与活塞共轴线。

进一步地，所述缸筒为圆柱体结构。

进一步地，所述塞杆直径小于内腔直径。

本发明的有益效果为：

(1)本发明给出了一种惯容器与阻尼器相融合式的减振机构，同时具备惯容和阻尼功能，从而减少减振系统中所需使用的组件数量，使得减振机构得以小型化和轻量化。

(2)本发明减振机构中，在防止腔内液体外漏措施上，只有塞杆与缸筒端部连接处需要做滑动密封处理，相比于其他现有类似功能的减振机构，动密封点少，因此防泄漏措施难度小，装置整体的密封性能高。

(3)本发明减振机构中，通过控制励磁线圈中的电流大小，即可实现阻尼大小的主动调节，为车辆行驶过程中，灵活调节阻尼大小，以适应不同路况或车况提供硬件支持。

(4)本发明中螺旋管道采用流通方向相反的双螺旋管，避免振动时缸筒内活塞换向而引起的液体内部冲击，从而提升装置的稳定性。

(5)本发明通过活塞外壳与活塞芯棒包夹的方式，将螺旋管道设置在活塞内部，形成对螺旋管道的保护，避免螺旋管道直接套置在活塞外层，而导致螺旋管道与缸筒内壁直接摩擦引起的失效问题。

附图说明

图1为本发明惯容与磁流变阻尼融合式悬架减振机构的结构图；

图2为本发明螺旋管道的结构图；

图3为本发明活塞的结构图；

图4为本发明减振机构的使用状态示例图；

附图标记：1.缸筒、2.励磁线圈、3.活塞、31.活塞外壳、32.间隙、33.活塞芯棒、4.塞杆、5.磁流变液体、6.螺旋管道、61.第一螺旋管、62.第二螺旋管。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所示实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相通或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示的惯容与磁流变阻尼融合式悬架减振机构，包括缸筒1、活塞3和塞杆4；缸筒1为中空的圆柱体结构，缸筒1中部沿外圆周方向，环绕有励磁线圈2，缸筒1内腔为密闭结构，内腔中填充有磁流变液体5；活塞3滑动连接在缸体1内腔中，并且活塞3外壁与缸筒1内壁之间密封配合，活塞3内部设有螺旋管道6，螺旋管道6连通活塞3的两端；塞杆4固连在活塞3一端，塞杆4与活塞3共轴线，塞杆4直径小于内腔直径，塞杆4由缸筒1内腔一直延伸至缸筒1外部，并且塞杆4与缸筒1端部接触位置为滑动密封配合。

如图2所示的螺旋管道6，包括第一螺旋管61和第二螺旋管62，第一螺旋管61与第二螺旋管62之间形成双螺旋结构，第一螺旋管61和第二螺旋管62内部均设有单向阀，并且第一螺旋管61与第二螺旋管62内部的单向阀方向相反，例如第一螺旋管61液流流通的方向是由上至下，则第二螺旋管62液流流通的方向是由下至上。

如图3所示的活塞3，为圆柱体结构，包括活塞外壳31和活塞芯棒33，活塞外壳31与活塞芯棒33之间留有用于收纳螺旋管道6的间隙32；当螺旋管道6装配在间隙32内时，螺旋管道6两端的进液口或出液口分别从活塞3两端端面伸出，螺旋管道6与活塞外壳31和活塞芯棒33之间为密封配合。

本发明的使用状态示例如下：

如图4所示的使用状态示例，本发明惯容与磁流变阻尼融合式悬架减振机构，采用并联方式与弹簧连接，即塞杆4端部与弹簧一端通过连杆连接、缸筒1远离塞杆4的一端与弹簧另一端通过连杆连接，由此组成的并联式减振系统的一端与簧载质量连接，即与车架、车厢等部件连接，另一端与非簧载质量连接，即与车轮等部件连接。

在此并联式减振系统中，弹簧起刚度作用，受到路面传来的振动冲击时，发生压缩或拉伸变形，同时本发明减振机构中的活塞3也随之沿缸筒1内腔上下滑移；由于活塞3的分隔作用，缸筒1内腔被划分成上腔和下腔两部分，且上腔和下腔内的液体只能通过设置在活塞3内的螺旋管6相互流通；当活塞3滑移时，上腔和下腔之间随之发生液体流动，液体在流经螺旋管道6时，产生因液体运动质量而导致的惯性力；上述结构即构成本发明减振机构中的惯容器部分，并且所述惯容器满足以下关系：

设x为活塞3相对于缸筒1发生的位移量，则活塞3相对于缸筒1的滑移速度为活塞3的加速度为根据惯容器的定义：

其中，F是惯容器的惯性力，b是惯容器的惯质系数；

根据液体体积守恒原理，活塞3滑移过程中，活塞3端部压缩或扩张的腔室体积等于螺旋管道6内液体的流量，即：

其中，A₁为活塞3端部的面积，A₂为螺旋管道6中一根螺旋管的横截面积，u为螺旋管道6内液体流速；

惯容器存储的动能等于螺旋管道6内液体流动时的动能，即：

其中，l为螺旋管道6中一根螺旋管的管道长度，即相当于螺旋管拉直后的直线长度，ρ为管道内液体的密度；

将公式(2)带入公式(3)可得：

根据公式(1)和(4)可知：惯容器的惯质系数b越大，则惯性力F越大；而惯质系数b又与液体密度ρ、螺旋管的管道长度l以及活塞端部面积A₁和螺旋管横截面积A₂有关，通过调整上述参数即可得到所需求的惯容器。

本发明缸筒1内腔中填充的液体是磁流变液体5，并且在缸体1外圆周上设有励磁线圈2，通过改变电流大小控制励磁线圈2产生的磁场强弱，当励磁线圈2的电流输入增大使得磁场强度增加时，磁流变液体5的剪切屈服强度相应增加，进而使得活塞3滑移的阻尼力越大，由此即构成本发明减振机构中的磁流变阻尼部分。

本发明中用于连通活塞3两端的螺旋管道6也可以是单螺旋管，但是单螺旋管在实际应用中，当活塞3滑移方向改变时，单螺旋管内的液体流向也要随之改变，由此引发管道内液体内部之间的相互冲击，造成不稳定；而本发明优选方案采用的双螺旋管，并且配合单向阀，使得两根螺旋管流通方向相反，保证每根螺旋管内液体流向恒定，避免换向过程中液体内部的流动冲击，提高整个装置的稳定性。

本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。