基于挤压与可变流道面积混合模式的磁流变液悬置的制作方法

1.本发明涉及基于挤压与可变流道面积混合模式的磁流变液悬置。


背景技术：

2.磁流变液是一种具有流变特性的智能材料，即在外界磁场作用下，磁流变属性，尤其是粘度能够在牛顿流体和半固体状态之间快速、可逆地调节。磁流变液悬置是磁流变液的典型应用之一，这种半主动执行器具有毫秒级的响应速度、阻尼力大、结构简单、耐久性好、耗能低以及替代性好的特点，在外界磁场控制下，可以实现磁流变液悬置刚度和阻尼的实时调节。
3.常见的磁流变液悬置大多工作在流动模式，在传统液压悬置的基础上，利用磁流变液替代腔内液压油，通过外加磁路的设计，实现悬置阻尼的调节。这种流动模式的磁流变液悬置，一方面需要使用大量的磁流变液，增加了悬置的生产成本，另一方面即使使用解耦器，也避免不了高频振动时因流体惯性作用而增大悬置的阻尼，恶化悬置隔振性能，同时由于发动机振动幅值相对较小，悬置阻尼力可调节范围比较小。
4.基于此，中国发明专利“基于挤压模式的发动机磁流变液压悬置”、公开号为cn103148158a，其公开了一种用于汽车发动机悬置系统的磁流变液挤压悬置，在该悬置中设置了上下挤压极板和惯性通道及解相膜，实现了对挤压间隙磁场强度的控制，进而控制了悬置的动刚度，但悬置中采用的惯性通道结构会产生磁流变液高频共振现象，恶化悬置的高频隔振性能。
5.中国发明专利“基于混合模式的发动机磁流变液压悬置”、公开号为cn104088955a，其公开了一种混合模式的发动机磁流变液悬置，在挤压极板和挤压线圈座之间形成挤压阻尼通道，在外磁芯和流动线圈座之间形成流动阻尼通道，采用流动模式和挤压模式的混合模式结构，增加了阻尼力的可调范围、提高悬置的隔振能力，但是阻尼通道的使用也会恶化悬置的高频隔振性能，并且磁流变液挤压模式工作在悬置压缩过程，不利于悬置相对位移的控制。
6.且，以上两种专利都使用了大量的磁流变液，降低了磁流变液的使用效率，提高了生产成本。


技术实现要素：

7.本发明提供了基于挤压与可变流道面积混合模式的磁流变液悬置，其克服了背景技术所存在的不足。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
8.基于挤压与可变流道面积混合模式的磁流变液悬置，它包括顶端开口的壳体、设置并封堵于壳体顶端开口处的橡胶主簧、贯穿橡胶主簧的连接杆、设置于壳体内侧底部的橡胶底膜和挤压盘，所述橡胶主簧与橡胶底膜之间形成密闭且充满磁流变液的腔室，所述挤压盘固接在连接杆上且位于腔室内，所述腔室内设置有由高导磁材料制成的线圈底座，该线圈底座将腔室分隔成上腔室和下腔室，且所述线圈底座与壳体内壁之间围成有惯性通
道，该惯性通道连通上腔室和下腔室；
9.所述线圈底座外周设有贯穿线圈底座内外的贯穿孔，贯穿孔内设置有隔磁导环；所述线圈底座内设置有上下布置的第一线圈和第二线圈，第一线圈和第二线圈之间通过分隔垫进行分隔，且，第一线圈与挤压盘相对应，第二线圈与隔磁导环相对应；
10.该悬置受到的外部激励可通过橡胶主簧带动连接杆上下活动进而带动挤压盘上下活动以挤压磁流变液，第一线圈通电时可在第一线圈周围产生闭合的磁感线磁路，使得被挤压的磁流变液切割第一线圈产生的磁感线以产生大阻尼力；第二线圈通电时第二线圈产生的磁感线在隔磁导环的上下两端形成圆弧形，通过改变第二线圈的通电电流进而改变该圆弧形磁感线的弧度以改变惯性通道的横截面面积，以调节磁流变液通过惯性通道处的流量而实现该悬置的刚度及阻尼可调。
11.一较佳实施例之中：所述线圈底座包括下底座和中空的上底座，所述上底座间隔布置在下底座上方且二者之间围成所述的贯穿孔，所述下底座设有第二容置腔，第二容置腔之中心设有套杆，所述第二线圈套置在套杆外且位于第二容置腔内并向上延伸至上底座内部。
12.一较佳实施例之中：所述套杆高度高于第二容置腔高度，该套杆顶端伸入之上底座内。
13.一较佳实施例之中：所述分隔垫套置在套杆外且位于上底座内并靠抵在第二线圈上，该分隔垫设有环形的第一容置腔，所述第一线圈置于第一容置腔内。
14.一较佳实施例之中：所述第一线圈顶端与分隔垫顶端、上底座顶端均相齐平。
15.一较佳实施例之中：所述连接杆竖向布置且其与套杆同轴布置，所述挤压盘之中心与连接杆底端相固接，且挤压盘位于第一线圈正上方。
16.一较佳实施例之中：所述橡胶主簧顶端设置有加强板，所述连接杆顶端与加强板相固接，所述加强板设有与上腔室相连通的注液孔，所述加强板还设有出气孔，该出气孔延伸至连接杆内并与上腔室相连通。
17.一较佳实施例之中：所述壳体包括上壳体、中壳体和下壳体，上壳体与中壳体之间通过第一螺栓相锁接；所述下底座外周设有连接片，所述中壳体、连接片与下壳体之间通过第二螺栓相锁接。
18.一较佳实施例之中：所述连接片与下壳体之间设置有密封圈。
19.一较佳实施例之中：所述壳体和连接杆均采用非磁性材料制成，所述挤压盘和分隔垫均采用高导磁材料制成。
20.本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
21.1.通过对第一线圈和第二线圈分别通电，第二线圈通电时第二线圈产生的磁感线在隔磁导环的上下两端形成圆弧形，通过改变第二线圈的通电电流进而改变该圆弧形磁感线的弧度以改变惯性通道的横截面面积，以调节磁流变液通过惯性通道处的流量而实现该悬置的刚度及阻尼可调，最后实现悬置的宽频隔振效果。但是第二线圈通电时磁流变液产生的阻尼力较小，可通过第一线圈的通电以使磁流变液产生较大阻尼力，为：第一线圈通电时可在第一线圈周围产生闭合的磁感线磁路，使得被挤压的磁流变液切割第一线圈产生的磁感线以产生大阻尼力。
22.该悬置采用挤压与可变流道面积的混合模式，具有大的动刚度调节和较小的零场
动刚度和频宽，使得该悬置具有良好的隔振性能和相对位移控制性能。
23.2.第二线圈套置在套杆外且位于第二容置腔内并向上延伸至上底座内部，可更好的保护第二线圈，避免由于连接杆的往复运动导致第二线圈的疲劳损坏。
附图说明
24.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
25.图1绘示了一较佳实施例的基于挤压与可变流道面积混合模式的磁流变液悬置的俯视示意图。
26.图2绘示了图1的a
‑
a剖视示意图。
27.图3绘示了上壳体的俯视示意图。
28.图4绘示了图3的b
‑
b剖视示意图。
29.图5绘示了中壳体的俯视示意图。
30.图6绘示了图5的c
‑
c剖视示意图。
31.图7绘示了下壳体的俯视示意图。
32.图8绘示了图7的d
‑
d剖视示意图。
33.图9绘示了下底座的俯视示意图。
34.图10绘示了图9的e
‑
e剖视示意图。
具体实施方式
35.本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“第一”、“第二”或“第三”等，都是为了区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
36.本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，对于方位词，如使用术语“中心”、“横向”、“纵向”、“水平”、“垂直”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位或位置关系乃基于附图所示的方位和位置关系，且仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或以特定的方位构造和操作，所以也不能理解为限制本发明的具体保护范围。
37.本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“固接”、“固定连接”，应作广义理解，即两者之间没有位移关系和相对转动关系的任何连接方式，也就是说包括不可拆卸的固定连接、可拆卸的固定连接、连为一体以及通过其他装置或元件固定连接。
38.本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，如使用术语“包括”、“具有”、以及它们的变形，意图在于“包含但不限于”。
39.请查阅图1至图10，基于挤压与可变流道面积混合模式的磁流变液悬置的一较佳实施例，所述的基于挤压与可变流道面积混合模式的磁流变液悬置，它包括顶端开口的壳体100、设置并封堵于壳体100顶端开口处的橡胶主簧200、贯穿橡胶主簧200的连接杆300、设置于壳体100内侧底部的橡胶底膜400和挤压盘500，所述橡胶主簧与橡胶底膜之间形成密闭且充满磁流变液的腔室，所述挤压盘固接在连接杆上且位于腔室内。
40.所述腔室内设置有由高导磁材料制成的线圈底座，该线圈底座将腔室分隔成上腔
室1和下腔室2，且所述线圈底座与壳体100内壁之间围成有惯性通道3，该惯性通道3连通上腔室1和下腔室2。
41.所述线圈底座外周设有贯穿线圈底座内外的贯穿孔610，贯穿孔610内设置有隔磁导环600；所述线圈底座内设置有上下布置的第一线圈700和第二线圈800，第一线圈700和第二线圈800之间通过分隔垫900进行分隔，且，第一线圈700与挤压盘500相对应，第二线圈800与隔磁导环600相对应。
42.该悬置受到的外部激励可通过橡胶主簧200带动连接杆300上下活动进而带动挤压盘500上下活动以挤压磁流变液，第一线圈700通电时可在第一线圈700周围产生闭合的磁感线磁路，使得被挤压的磁流变液切割第一线圈700产生的磁感线以产生大阻尼力；第二线圈800通电时第二线圈800产生的磁感线在隔磁导环600的上下两端形成圆弧形，通过改变第二线圈800的通电电流进而改变该圆弧形磁感线的弧度以改变惯性通道3的横截面面积，以调节磁流变液通过惯性通道3处的流量而实现该悬置的刚度及阻尼可调。
43.本实施例中，所述线圈底座包括下底座620和中空的上底座630，所述上底座630间隔布置在下底座620上方且二者之间围成所述的贯穿孔610，也即，所述隔磁导环600夹置在上底座630和下底座620之间，三者之间可通过胶水粘接等方式进行固定。如图10所示，所述下底座620设有第二容置腔621，第二容置腔621之中心设有套杆622。所述第二线圈800套置在套杆622外且位于第二容置腔621内并向上延伸至上底座630内部。第二线圈800被线圈底座和分隔垫900包围，可更好的保护第二线圈800，避免由于连接杆300的往复运动导致第二线圈800的疲劳损坏。
44.本实施例中，所述套杆622高度高于第二容置腔621高度，该套杆622顶端伸入之上底座630内。同时，套杆622高度也高于第二线圈800之高度，当第二线圈800套入套杆622处时，套杆622顶端伸出第二线圈800。
45.本实施例中，如图2所示，所述分隔垫套900置在套杆622顶端外且位于上底座630内并靠抵在第二线圈800上，该分隔垫900设有环形的第一容置腔910，所述第一线圈700置于第一容置腔910内。
46.本实施例中，所述第一线圈700顶端与分隔垫900顶端、上底座630顶端均相齐平。也即，第一线圈700顶端与磁流变液相解接触，第一线圈700可采用漆包线铜线的形式。
47.本实施例中，所述连接杆300竖向布置且其与套杆622同轴布置，所述挤压盘500呈圆盘结构，其中心与连接杆300底端相固接，且挤压盘500位于第一线圈700正上方。
48.本实施例中，所述橡胶主簧200顶端设置有加强板210，所述连接杆300顶端与加强板210相固接，所述加强板210设有与上腔室1相连通的注液孔211，所述加强板210还设有出气孔212，该出气孔212延伸至连接杆300内并与上腔室1相连通。实际装配时，橡胶主簧200、加强板210和连接杆300三者之间可通过二次注塑的形式进行固定。
49.本实施例中，所述壳体100包括上壳体110、中壳体120和下壳体130，上壳体110与中壳体120之间通过第一螺栓111相锁接；所述下底座620外周设有连接片623，所述中壳体120、连接片623与下壳体130之间通过第二螺栓121相锁接。
50.具体的，如图4所示，所述上壳体110呈圆环形，所述橡胶主簧200通过二次注塑的方式固定在上壳体110中间。且，所述上壳体110设有四个均匀间隔布置的第一螺栓孔112。如图6所示，所述中壳体120呈中空的圆柱形，其上端和下端外周分别向外凸设有第一圆台
122和第二圆台123，第一圆台122和第二圆台123分别设有第二螺栓孔124和第三螺栓孔125。所述下壳体130设有内凹槽131，且其顶端向外凸设有第三圆台132，第三圆台132设有第四螺栓孔133。其中，第一圆台122与上壳体110相靠抵在一起且第一螺栓孔112与第二螺栓孔124相对应，第一螺栓111穿过第一螺栓孔112和第二螺栓孔124后进行锁接，如此，上壳体110与中壳体120固接在一起。
51.如图10所示，所述下底座620外周设有四个连接片623，每一连接片623均设有第五螺栓孔624，第二圆台123、连接片623与第三圆台132依次靠抵在一起且第三螺栓孔125、第五螺栓孔624与第四螺栓孔133相对应。第二螺栓121穿过第三螺栓孔125、第五螺栓孔624和第四螺栓孔133后进行锁接，如此，中壳体120、下底座620和下壳体130固接在一起。
52.本实施例中，所述连接片623与下壳体130之第三圆台132之间设置有密封圈135。也即，在连接片623的底面设有半圆形的第一密封槽625，在第三圆台132的底面设有半圆形的第二密封槽136，所述密封圈夹置在第一密封槽625和第二密封槽136之间。且，所述上壳体110底端面与中壳体120顶端面之间也设置有密封圈113。
53.本实施例中，所述壳体100和连接杆300均采用非磁性材料制成，所述挤压盘500和分隔垫900均采用高导磁材料制成。
54.该悬置通过橡胶主簧200与发动机进行连接，通过下壳体130与车身进行连接。
55.该悬置的工作原理为：
56.该悬置受到外部激励时，该外部激励可以为发动机的激励以及路面激励，可通过橡胶主簧200带动连接杆300上下活动进而带动挤压盘500上下活动以挤压磁流变液，以挤压盘500向下活动为例，挤压盘500向下活动可挤压其下方的磁流变液，第一线圈700通电，可在第一线圈700周围产生闭合的磁感线磁路，使得被挤压的磁流变液切割第一线圈700产生的磁感线以产生大阻尼力。且，部分被挤压的磁流变液向下移动至惯性通道3处，而此时第二线圈800通电，第二线圈800产生的磁感线在隔磁导环600的上下两端形成圆弧形，该圆弧形磁感线可减小惯性通道3的横截面积，使得通过该惯性通道3的磁流变液减少；通过改变第二线圈800的通电电流进而改变该圆弧形磁感线的弧度以改变惯性通道3的横截面面积，以调节磁流变液通过惯性通道3处的流量而实现该悬置的刚度及阻尼可微调，最后实现悬置的宽频隔振效果。
57.该悬置采用挤压与可变流道面积的混合模式，具有大的动刚度调节和较小的零场动刚度和频宽，使得该悬置具有良好的隔振性能和相对位移控制性能。且，该悬置无需太多的磁流变液，提高了磁流变液的使用效率，降低了生产成本。
58.以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。