磁流变流体阻尼器制造技术

提供一种磁流变阻尼器装置，其具有装置每单位体积增加的剪切界面面积，由此提高阻尼器的冲程力。所述阻尼器大体包括：圆柱形壳体；设置于所述圆柱形壳体中的磁流变流体；设置于所述圆柱形壳体内且与所述圆柱形壳体滑动啮合的活塞组件，其限定第一腔室和第二腔室，其中所述活塞组件包括数个从第一腔室延伸到第二腔室的圆柱形流体通道和电磁体；以及与所述电磁体电连通的电源。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】背景本公开内容一般涉及一种磁流变流体阻尼器，更具体地说，涉及一种提供阻尼装置每单位体积和/或质量增加的剪切界面面积的磁流变流体阻尼器。磁流变(MR)流体属于可控流体的类别。这些流体的基本特性是它们能够在暴露于磁场时在毫秒级时间内从自由流动的线性粘性液体可逆地变为具有可控屈服强度的半固体。在无外加磁场时，MR流体可近似为牛顿液体。典型的MR流体是将约20至约40体积％的相对较纯的软铁颗粒(通常为约3至约5微米)悬浮于诸如矿物油、合成油、水或二元醇的载液中而形成的悬浮液。通常会添加类似于商用润滑剂中的各种专用添加剂，以便防止重力沉降，促进颗粒悬浮，提高润滑性，修正粘度，并抑制磨损。MR流体的极限强度取决于悬浮颗粒的饱和磁化度的平方。由铁颗粒组成的MR流体在150-250kA/m(1Oe＝80A/m)的外加磁场的作用下通常展现出30-90kPa的最大屈服强度。MR流体对于在制备和使用过程中可能遇到的水分或其它污染物并不十分敏感。另外，因为磁极化机理不受表面活性剂和添加剂的表面化学的影响，所以相对直接简单的是使MR流体保持稳定，以使得尽管存在较大的密度失配，仍可防止颗粒-液体分离。大多数装置采用MR流体的模式是阀式、直剪式或这两种模式的组合。阀式装置的实例包括伺服阀、阻尼器和减震器。直剪式装置的实例包括离合器、制动器和变摩擦减震器。MR阻尼器可以提供的最大冲程力通常取决于MR流体的性质、流型和阻尼器的大小。然而，目前的MR材料、流型和阻尼器几何结构所能达到的冲程力范围还不足以使这些装置实际用于某些应用，例如碰撞管理应用。对于某些应用来说，每单位体积需要增加的剪切界面，因为这直接增大了有效冲程力。简述本文公开一种磁流变阻尼器，其包括圆柱形壳体；设置于所述圆柱形壳体中的磁流变流体；设置于所述圆柱形壳体内且与所述圆柱形壳体滑动啮合的活塞组件，其限定第一腔室和第二腔室，其中所述活塞组件包括数个从所述第一腔室延伸到所述第二腔室的圆柱形流体通道和至少一个电磁体；以及与所述电磁体电连通的电源。在另一实施例中，磁流变阻尼器包括圆柱形壳体；设置于所述圆柱形壳体中的磁流变流体；设置于所述圆柱形壳体内且与所述圆柱形壳体滑动啮合的活塞组件，其限定笫一腔室和第二腔室，其中所述活塞组件包括开放单元多孔介质和至少一个设置于所述活塞组件中心的电磁体，其中所述多孔介质包括数个从所述第一腔室延伸到所述第二腔室的流体通道；以及与所述电磁体电连通的电源。以下各图和具体实施方式举例说明上述及其它特征。附图简述现参照附图，这些图是例示性实施例，其中类似元件用类似数字编号附图说明图1是磁流变阻尼器的横截面图；图2是图1中的MR阻尼器的根据一个实施例的活塞组件的端视图；图3是图1中的MR阻尼器的根据第二实施例的活塞组件的端视图；图4是图1中的MR阻尼器的根据第三实施例的活塞组件的端视图。详细说明本文公开一种磁流变流体阻尼器，这里又称为MR阻尼器。MR阻尼器尤其适合用于需要阻尼控制的应用，在一优选实施例中，其采用提供增加的装置每单位体积的剪切界面面积的设计，由此提高冲程力，从而克服现有技术中所提到的一些问题。如下文将更详细地论述，本文所述的MR阻尼器优选采用开放单元多孔介质的活塞，以便提供多个流体通道。这些流体通道可以具有或可以不具有相同的几何结构和尺寸。已知，大的反转比(tum-up ratio)可以通过减小断态力(off-state force)和/或通过提高/增大初始通态力(on-state force)来获得。初始通态力通常取决于MR流体的屈服应力，而后者又主要取决于流体流动间隙中的磁通密度。已发现，通过增加由流体通道提供的每单位体积的剪切界面面积，可以获得大的反转比。图1图解说明流体通道的每单位体积具有增加的剪切界面面积的例示性磁流变(MR)流体阻尼器10的横截面图。MR流体阻尼器10包括总体标为12的活塞组件，此活塞组件可滑动地啮合在圆柱形壳体14内。圆柱形壳体14的两端用端盖16、18密封。浮动活塞20设置于壳体14内靠近端盖18的位置。这样，活塞组件12便限定了第一腔室22和第二腔室24，这两个腔室内都充满了MR流体。由浮动活塞20和壳体端盖18限定的第三腔室25内充满惰性气体。这样，第三腔室25便和MR流体分隔开。浮动活塞20和其中的惰性气体在活塞组件12的运动过程中适应变化的杆体积。活塞组件12附接在空心杆26上，空心杆26在与端盖16相邻设置的密封轴承28内滑动。导线20设置于由空心杆26提供的内部区域内。导线20的一端与活塞组件12内的线圈32电连通。线圈32可以带有可变电流以产生具有可变且可控的磁通密度的磁场，其磁通密度取决于电流量。这样，便可以控制设置于活塞组件12内的MR流体的粘度和剪切性质。导线的另一端与用于向线圈32提供电流的电源(图中未示)电连通，其中电流可以是交流电或直流电，这取决于所需应用。活塞轴承34安装在活塞组件12的环形表面上，以便允许沿圆柱形壳体14的壁平滑的滑动接触，同时在第一腔室22和第二腔室24之间形成流体密封。活塞组件12进一步包括数个非同心、非重叠的圆柱形孔36(即，其轴平行于圆柱体本身的轴)，这些孔分别延伸穿过活塞纽件12，以便允许MR流体在第一腔室22和第二腔室24之间流体连通。如图2中更清楚地展示，圆柱形孔36具有圆形横截面，从而使得能够具有比过去的设计大得多的横截面表面积。圆形流道36的大小和数量取决于所需应用。为了使反转比最大化，圆柱形孔36所提供的横截面积优选占活塞组件12的有效横截面积的至少约30％，更优选大于约40％，进一步更优选大于50％(理论上限为约78％)。在实际使用中，这可能不大于60％，因为单元壁需要足够厚度(即，屈服强度)，以便能经受住所施加的负荷。圆柱形孔36所提供的体积增加增大了剪切界面值，由此提高了冲程力。圆柱形孔36可以由复数块环形板形成，或者可具有单件式构造。在用堆叠排列的环形板形成活塞组件时，每块板都包含数个圆形开口，这些开口经过对准而形成圆柱形孔36。圆柱形孔36的横截面直径可以相同或不同，这取决于所需应用。在一替代实施例中，孔36并非圆柱形，而是具有可变直径，例如是从第一腔室22到第二腔室24直径逐渐增大的孔，或是在从笫一腔室22延伸到第二腔室24时直径逐渐减小的孔。这样，断态性质就得以方向性地定向。优选地，形成孔36的环形板是硬质、非磁性材料，例如塑料、不锈钢、铝、镍及类似物。活塞组件12还可在每一端包括端板40，这些端板的尺寸优选设计成覆盖活塞芯32的各端面，但不会阻碍流体流过孔36。端板40还起到另外一个作用，那就是通过作为活塞芯32与杆26和圆柱体14之间的磁隔离屏障，使漏通量最小化并由此增大初始通态力，从而使所述数个圆柱形孔36中的磁场最大化。因此，端板40优选由硬质、非磁性材料形成。图3图解说明另一实施例，其中活塞组件包括开放单元多孔结构。在这个特定实施例中，介质的每个单元都包括蜂窝壁结构50，所述蜂窝壁结构具有六边形开口，但也可设想是任何多边形开口。开口之间的间距选择成使得能够经受住MR流体阻尼器工作时所处的工作压力和环境条件。多片蜂窝结构可以堆叠排列以便在其中形成多孔流道52，或者蜂窝结构可以是单件式构造。虽然描绘了蜂窝结构，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁流变阻尼器，所述阻尼器包括：圆柱形壳体；设置于所述圆柱形壳体中的磁流变流体；设置于所述圆柱形壳体内且与所述圆柱形壳体滑动啮合的活塞组件，其限定第一腔室和第二腔室，其中所述活塞组件包括数个从所述第一腔室延伸到所述 第二腔室的圆柱形流体通道和至少一个电磁体；以及与所述至少一个电磁体电连通的电源。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：AL布劳恩，NL约翰逊，CS纳穆杜里，
申请(专利权)人：通用汽车公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]