本发明专利技术涉及一种汽车悬架系统磁流变液阻尼装置。该阻尼装置的磁场发生器由永磁体和电磁线圈组成，在磁场发生器的上部设计有导向器和阻尼调节器，其作用分别是确保阻尼通道为一均匀的环形通道和满足阻尼器复原过程阻尼大与压缩过程阻尼小的要求。电磁线圈中的电流按双向设计，实现对阻尼通道中磁场强度的控制，减小电磁线圈中的励磁电流，降低能源消耗，减小阻尼器的发热。本阻尼装置在未加控制的条件下，是一种与传统减振器特性相当的阻尼器，完全可以代替被动减振器使用，配上相应的电流控制器，可以实时调节悬架系统的阻尼特性，以提高汽车行驶安全性和平顺性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于汽车悬架新
，具体涉及一种汽车悬架系统用磁流变液阻尼装置。
技术介绍
汽车悬架的主要作用是提高汽车的安全性(操纵稳定性)和平顺性(乘坐舒适性)、减少动载荷引起的零部件和货物损坏。目前，汽车上普遍采用由弹性元件和阻尼元件组成的传统悬架系统，这种悬架系统是针对特定的路面状况和汽车运行状况设计的，其实质是借助弹性和阻尼元件消耗和缓和车辆行驶时由路面产生的振动，而系统静动态特性固定不变。只能保证在设计条件下的减振效果，即使采用优化设计方法，改善机械结构，其减振性能也是有限的。随着高速公路网的发展，汽车的速度有很大程度的提高，这对现代汽车的悬架系统提出了更高的要求，而传统的被动悬架系统难以解决安全性和舒适性之间的矛盾。磁流变阻尼装置是一种阻尼可控的特殊阻尼元件，可能根据道路与汽车行驶状况改变阻尼特性，实现安全性和舒适性平衡。在外加磁场下作用下，磁流变液的粘度能在瞬间(毫秒级)呈现出数量级的变化，从自由流动的液体转变为半固体甚至固体，呈现可控的屈服强度，这种变化是可逆的，当外加磁场消失后，磁流变材料的所有物理特性又自然恢复原状，粘度表观出现类似“液—固—液”的可逆相变过程。利用这个可控的流动特性，磁流变液能以不同形式，构成控制器与执行器之间良好的耦合介质，成为各种不同结构磁流变智能阻尼元器件，利用可控的磁流变阻尼器，先进的传感系统和DSP的智能控制器，结合汽车悬架系统的机械结构，对汽车悬架的阻尼进行自动调节，从而实现智能化的半主动悬架。这对中国的汽车工业来说，是注入新活力的有效途径之一，对提高汽车产品的技术含量和市场竞争力都具有十分重要的意义。与电流变液材料相比，磁流变液材料表现出下列优点磁流变液器件的工作电压较低(一般为0～20伏特)，而电流变液器件则要求强电场(一般为0～4000KV/mm)；在磁场作用下，磁流变液的磁流变效应产生的剪切屈服强度比电流变液在相同功耗条件下产生的剪切屈服强度大一个数量级；磁流变液对使用环境的要求比较宽松，对使用过程中产生杂质的不敏感。虽然磁流变液器件广泛应用于土建工程结构、机械系统、汽车、轨道交通运输、飞行器、武器系统、家用电器等众多重要领域，但由于汽车悬架系统的特殊性，要求功耗低、压缩与复原阻尼力不同、器件体积受限制于悬架空间、活塞杆最大行程必须满足悬架动挠度要求，因此，一般结构的磁流变阻尼器不能满足要求，更不能在悬架系统中使用。现有公开的磁流变阻尼装置结构各有不同，如美国专利US6311810“MAGNETORHEOLOGICAL FLUID DAMPER”(磁流变液阻尼器)、美国专利US6260675“MAGNETORHEOLOGICAL FLUID DAMPER”(磁流变液阻尼器)、美国专利US6497309“MAGNETORHEOLOGICAL DAMPER WITH AN EXTERNAL COIL”(具有外置线圈的磁流变阻尼器)。它们所使用的磁场发生器均为励磁线圈，并且为单向施加电流，在要求中等阻尼力的情况下，需要中等的电流强度，而汽车悬架在中等阻尼条件下工作的时间较多，所以功耗较大；另外，美国专利US5277281“MAGNETORHEOLOGICAL FLUID DAMPERS”(磁流变液阻尼器)采用了浮动活塞补偿器，这种补偿器在活塞杆压缩过程中，由于补偿空间体积减小，阻尼器的阻尼力随压缩行程的增加而增加。另外，在压缩过程中，活塞作用面积大，而复原过程中，活塞作用面积小，导致压缩阻尼力大而复原阻尼力小，这与汽车悬架系统要求的阻尼力相反。后者采用双伸出杆结构，只对磁流变液的温度进行补偿。这些结构的阻尼器要在汽车悬架系统中应用，还有改进的必要。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的不足，目的在于提供一种汽车悬架系统用磁流变液阻尼控制装置，本装置将磁流变液作为阻尼控制装置的可控阻尼介质，在可控磁场发生器的共同作用下，磁流变液在环形阻尼通道中流动时，其流动特性(表观粘度和剪切屈服应力)迅速发生变化，改变阻尼器上下腔之间的压力差，进而实现对本装置的阻尼特性进行实时控制；该阻尼装置的磁场发生器的电磁线圈未通励磁电流时，阻尼通道中的磁流变液被永磁体磁化，处于中等磁化状态，阻尼器的阻尼满足汽车被动悬架所要求的阻尼值，相当于被动阻尼器；电磁线圈中的电流按双向设计，电磁线圈产生的磁场分别增加或减小永磁体的磁场强度，实现对阻尼通道中磁场强度的控制；通过设计有导向器和阻尼调节器，确保阻尼通道为一均匀的环形通道和满足阻尼器复原过程阻尼大与压缩过程阻尼小的要求；通过设置有补偿器，补偿阻尼器活塞杆的体积变化和阻尼器工作温度引起的磁流变液体积变化。本专利技术的技术方案如下汽车悬架系统磁流变阻尼控制装置，包括工作缸、活塞总成、补偿器和密封装置，工作缸内充满磁流变液，并被活塞总成分成上下两腔，活塞总成与工作缸壁之间留有阻尼通道，补偿器位于工作缸底部，工作缸的端部由密封装置密封，这与现有的磁流变阻尼控制装置相似。本装置的活塞总成包括空心活塞杆、导向器和活塞式磁场发生器，将活塞杆与导向器和磁场发生器组合在一起，导向器和活塞式磁场发生器与活塞杆同轴连接，它们之间有同轴度要求，这样可以确保阻尼器的环形通道的尺寸和磁场分布是均匀的。电磁线圈的引出线通过活塞杆的中心穿出，导向器本体内设置有连通阻尼通道和工作缸上腔的阻尼孔。所述的活塞式磁场发生器由永磁体、电磁线圈、端部磁芯、内磁芯和外磁芯组成。将永磁体置于电磁线圈中，使两者的磁场强度进行矢量相加来控制阻尼器通道中的磁场强度。这种设置能够有效降低磁流变阻尼控制装置的功耗。当电磁线圈未通电时，由于永磁体的作用，环形阻尼通道中的磁场强度处于中等磁场强度；当线圈中电流产生的磁场与永磁体的磁场方向相同时，环形阻尼通道中的磁场强度增大；反之，环形阻尼通道中的磁场强度减小。这样实现环形阻尼通道中磁流变体的流动特性控制，进而控制阻尼装置的阻尼特性。在磁场发生器中设置永磁体的目的在于，未加控制电流时阻尼器的阻尼特性与传统的汽车减震器的阻尼特性相当，可以有效地降低阻尼器的能耗，同时在控制系统出现故障时阻尼器的阻尼特性与传统的汽车减震器的阻尼特性相当，汽车也可以安全行驶。磁场发生器的内磁芯和外磁芯分别由活塞杆和工作缸兼做，工作缸作为磁路的组成部分，可以保证工作缸的结构强度和降低阻尼器的制造成本。阻尼通道位于端部磁芯和外磁芯之间，这样有利于减小磁路的磁阻和磁滞损耗，减小涡流引起的磁路发热。电磁线圈中的电流设计为双向，这样电流较小有利于减小阻尼器的功耗和发热。所述的导向器由导向器本体和活塞环组成，活塞环要确保阻尼通道为一均匀的环形通道。导向器本体又兼做阻尼调节器。导向器本体上端面设置有阻尼力调节阀片和调节弹簧，阻尼力调节阀片遮挡住导向器本体内的一部分阻尼孔，其作用是通过阻尼调节阀片调节复原和压缩过程中的阻尼力，满足阻尼器复原过程阻尼大与压缩过程阻尼小的要求。当活塞杆向上运动(复原过程)时，阀片在弹簧的作用下，将一部分阻尼孔被关闭，实现磁流变液从阻尼器上腔流入下腔阻力大；当活塞杆向下运动(压缩过程)时，阀片在下腔压力的作用下克服弹簧的作用力，将被关闭的阻尼孔打开，实现磁流变液从阻尼器下腔流入上腔阻力小，满足汽车悬架对阻尼器特性的要求。磁流变阻尼控制装置的阻尼力本文档来自技高网...
【技术保护点】
汽车悬架系统磁流变液阻尼装置，包括工作缸、活塞总成、补偿器和密封装置，工作缸被活塞总成分成上下两腔，其内充满磁流变液，活塞总成与工作缸壁间留有阻尼通道，连接工作缸的上下两腔，工作缸的有底部有补偿器，端部由密封装置密封；其特征在于：活塞总成包括空心活塞杆、导向器和活塞式磁场发生器，导向器和活塞式磁场发生器通过活塞杆同轴连接，活塞式磁场发生器的电磁线圈的引出线通过活塞杆的中心穿出，导向器内设置有连通阻尼通道和工作缸上腔的阻尼孔。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：廖昌荣，余淼，张红辉，陈伟民，黄尚廉，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]
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