本發(fā)明涉及利用磁流變液進行減振的技術領域，尤其涉及一種用于汽車、輪船、工程機械等發(fā)動機懸置系統(tǒng)的閥式磁流變液懸置。

背景技術：

液壓懸置目前廣泛應用于汽車、輪船、工程機械等發(fā)動機懸置系統(tǒng)，相對于廉價的橡膠懸置，液壓懸置在低頻激勵下表現(xiàn)出較大的阻尼特性，一定程度上抑制了懸置系統(tǒng)的振動，而在高頻激勵下由于阻尼孔或慣性通道堵塞，液壓懸置表現(xiàn)出的大剛度特性惡化了懸置系統(tǒng)的高頻隔振性能。與普通懸置液體相比，磁流變液是一種流變特性可調(diào)的智能材料，在外界磁場作用下，其粘度能夠在牛頓流體和半固體狀態(tài)之間快速、可逆地調(diào)節(jié)。應用磁流變液的磁流變液懸置可表現(xiàn)出較大的阻尼力控制范圍，并且具有響應速度快、阻尼力大、結(jié)構(gòu)簡單、耐久性好、耗能低以及替代性好的特點，在外界磁場控制下，可以實現(xiàn)磁流變液懸置阻尼和動剛度的實時調(diào)節(jié)。

常見的磁流變液懸置大多在傳統(tǒng)液壓懸置的基礎上，利用磁流變液替代腔內(nèi)液壓油，通過外加磁路的設計，實現(xiàn)懸置阻尼的調(diào)節(jié)。這種結(jié)構(gòu)的磁流變液懸置，并沒有解決高頻振動時阻尼孔或慣性通道堵塞的問題，即使在添加解耦器的情況下，液體的共振依舊會增大懸置的零場動剛度；同時由于阻尼孔或慣性通道的堵塞，該結(jié)構(gòu)磁流變液懸置阻尼力可調(diào)節(jié)范圍受到了限制；再者由于上液腔體積較大，該結(jié)構(gòu)的磁流變液懸置需使用大量的磁流變液，提高了懸置生產(chǎn)成本。

基于此，中國發(fā)明專利“基于擠壓模式的發(fā)動機磁流變液壓懸置”、公開號：CN103148158A中公開了一種用于汽車動力總成懸置系統(tǒng)的磁流變液擠壓懸置，在該懸置中設置了上下擠壓極板和慣性通道及解耦膜，上下擠壓極板內(nèi)的磁流變液擠壓運動與慣性通道內(nèi)的磁流變液流動運動互不干涉，因此即使在慣性通道堵塞的情況下，依舊能夠利用磁流變液擠壓運動實現(xiàn)較大范圍內(nèi)懸置動剛度的控制；但該懸置中應用的慣性通道和解耦膜結(jié)構(gòu)依然沒有解決高頻激勵時較大的零場動剛度問題。中國發(fā)明專利“基于單向擠壓模式的磁流變液懸置”、公開號：CN104776153A中公開了一種單向擠壓模式的磁流變液壓懸置，摒棄了傳統(tǒng)液壓懸置中的阻尼孔或慣性通道結(jié)構(gòu)，并且橡膠主簧與磁流變液擠壓單元分離設置，僅利用磁流變液的擠壓特性實現(xiàn)懸置動剛度的調(diào)節(jié)，有效避免了流體的高頻堵塞或高頻振動；但是由于磁流變的擠壓工作特性受到擠壓間隙大小的限制，只有當擠壓間隙較小時，磁流變液的擠壓效應才會比較明顯，因此該懸置的應用范圍受到了振動位移幅值的限制，并且在具體使用中，擠壓極板的初始擠壓間隙會隨著預載荷的變化發(fā)生改變，進而影響到懸置的力學特性。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術所存在的不足，提供一種內(nèi)旁通道閥式磁流變液懸置，針對現(xiàn)有技術中磁流變液懸置動剛度可控范圍較低、零場動剛度較大及工作行程有限等問題，提出在不改變現(xiàn)有磁流變液懸置外部尺寸、磁流變液使用量的前提下，實現(xiàn)一種在整個工作頻率范圍內(nèi)具有較大動剛度調(diào)節(jié)、較小零場動剛度以及最大化工作行程的磁流變液懸置，從而同時實現(xiàn)懸置系統(tǒng)較好的低頻位移控制性能和有效的高頻隔振性能。

本發(fā)明為解決技術問題采用如下技術方案：

本發(fā)明內(nèi)旁通道閥式磁流變液懸置的結(jié)構(gòu)特點是：

設置實現(xiàn)阻尼控制的磁流變液單元，是由外缸體在上下兩端一一對應設置上端蓋和下端蓋形成密閉的、體積恒定的液壓腔，在所述液壓腔內(nèi)充滿磁流變液；在所述外缸體內(nèi)同心設置內(nèi)缸筒，在所述外缸體的內(nèi)側(cè)壁與內(nèi)缸筒的外側(cè)壁之間形成有環(huán)形流道；在所述內(nèi)缸筒的頂部端面與上端蓋之間沿圓周間隔設置多個上隔離塊，在所述內(nèi)缸筒的底部端面與下端蓋之間沿圓周間隔設置多個下隔離塊，使所述內(nèi)缸筒在液壓腔內(nèi)獲得定位支撐；在相鄰的上隔離塊之間，以及在相鄰的下隔離塊之間，分別形成有端面流道，內(nèi)缸筒的內(nèi)腔通過端面流道與環(huán)形流通相通；在所述內(nèi)缸筒的外側(cè)筒壁上設置環(huán)形凹槽，勵磁線圈嵌裝在所述環(huán)形凹槽中，由所述勵磁線圈產(chǎn)生的磁場經(jīng)外缸體、內(nèi)缸筒以及環(huán)形流道形成閉合的磁路，使得環(huán)形流道中的磁流變液工作在流動模式下；

設置承受靜載荷的橡膠單元，其橡膠主簧處在液壓腔的外部，由主簧螺栓固定設置在外缸體的頂端；

設置由活塞桿和活塞構(gòu)成的活塞機構(gòu)，活塞桿的頂端通過上基座支撐在橡膠主簧上，活塞桿貫穿上端蓋、內(nèi)缸筒以及下端蓋，活塞桿的底端與下基座間隙配合；活塞以內(nèi)缸筒的內(nèi)腔為活塞腔，活塞在內(nèi)缸筒中的軸向移動帶動液壓腔中磁流變液在環(huán)形通道和內(nèi)缸筒的內(nèi)腔之間形成流動，實現(xiàn)活塞機構(gòu)與磁流變液單元之間的并行作用。

本發(fā)明內(nèi)旁通道閥式磁流變液懸置的結(jié)構(gòu)特點也在于：設置所述活塞桿為直桿，使液壓腔的體積在工作過程中保持為恒定。

本發(fā)明內(nèi)旁通道閥式磁流變液懸置的結(jié)構(gòu)特點也在于：在所述活塞的外圓周面上固定設置一層可彈性變形的塊狀硫化橡膠墊，利用所述硫化橡膠墊，使得活塞與內(nèi)缸筒的內(nèi)側(cè)壁之間在大位移時表現(xiàn)為滑動摩擦作用，在小位移時表現(xiàn)為彈性變形作用，自動實現(xiàn)運動阻尼的調(diào)節(jié)。

本發(fā)明內(nèi)旁通道閥式磁流變液懸置的結(jié)構(gòu)特點也在于：所述外缸體、內(nèi)缸筒均由高導磁材料制成，所述上端蓋、下端蓋、上隔離塊以及下隔離塊均由非導磁材料制成。

本發(fā)明內(nèi)旁通道閥式磁流變液懸置的結(jié)構(gòu)特點也在于：在所述下端蓋上分別設置有與液壓腔相連通的注液孔和排氣孔。

本發(fā)明內(nèi)旁通道閥式磁流變液懸置的結(jié)構(gòu)特點也在于：設置內(nèi)缸筒的定位支撐結(jié)構(gòu)為：上隔離塊和下隔離塊是與內(nèi)缸筒的筒壁相應的弧形塊，在上隔離塊和下隔離塊的頂部和底部均設置有插板，在內(nèi)缸筒的端面上，以及在上端蓋和下端蓋上分別有對應位置上的插槽，利用插板和插槽的嵌插配合實現(xiàn)上隔離塊在內(nèi)缸筒與上端蓋之間的裝配，以及實現(xiàn)下隔離塊在內(nèi)缸筒與下端蓋之間的裝配。

與已有技術相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在：

1、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)形式使得磁流變液的有效作用面積最大化，在整個環(huán)形流道中，除了環(huán)形凹槽對應的部分，其余均為磁流變液有效作用流道，進而在同等外部結(jié)構(gòu)尺寸、相同勵磁激勵下，本發(fā)明具有更大的可控阻尼力；或者在滿足可控阻尼力要求的前提下，通過設計活塞面積與流通通道的面積比可有效地降低活塞運動速度和磁流變液流道的速度比，從而有效降低高速激勵下流體粘性作用引起的懸置零場動剛度；

2、本發(fā)明使得磁流變液懸置具有較大的運動行程，結(jié)構(gòu)中摒棄了電磁線圈-活塞結(jié)構(gòu)，活塞僅起到引導流體運動的作用，因此活塞結(jié)構(gòu)較簡單，在內(nèi)缸筒高度有限的情況下，可最大限度的利用內(nèi)缸筒的長度；

3、本發(fā)明恒定體積液壓腔的結(jié)構(gòu)設計源于橡膠單元與磁流變液單元通過活塞機構(gòu)連接平行作用，橡膠主簧與磁流變液沒有直接接觸，橡膠主簧沒有參與到液壓腔的構(gòu)建中，因此在高頻激勵下，不會因為橡膠主簧的柔性特性發(fā)生流通通道的堵塞，使得懸置在高頻激勵時不會表現(xiàn)出較大的零場動剛度；

4、本發(fā)明恒定體積液壓腔的結(jié)構(gòu)設計使得磁流變液懸置在高頻激勵下具有更小的零場動剛度，環(huán)形流道中磁流變液的慣性特性使得磁流變液懸置表現(xiàn)出負剛度特性，和橡膠主簧的共同作用下，隨著激勵頻率的增加，磁流變液懸置的剛度特性逐漸減??；

5、本發(fā)明在活塞的外圓周面上設置一層具有一定厚度的可彈性變形的塊狀硫化橡膠墊，在發(fā)動機低頻大幅值位移激勵下，硫化橡膠墊與內(nèi)缸筒的內(nèi)側(cè)壁發(fā)生滑動摩擦，使得懸置表現(xiàn)出較大的阻尼特性，而在高頻小幅值位移激勵下，硫化橡膠墊發(fā)生彈性變形，可有效較低活塞與內(nèi)缸筒內(nèi)壁的摩擦力，從而提高懸置的高頻隔振性能。

附圖說明

圖1a為本發(fā)明裝配結(jié)構(gòu)仰視圖；圖1b為圖1a的A-A剖面圖；

圖2a為本發(fā)明裝配結(jié)構(gòu)俯視圖；圖2b為圖2a的B-B剖面圖；

圖3a為本發(fā)明中內(nèi)缸筒端面與隔離塊裝配結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3b為本發(fā)明中內(nèi)缸筒端面示意圖；

圖3c為本發(fā)明中上隔離塊示意圖；

圖3d為本發(fā)明中下隔離塊示意圖；

圖4為本發(fā)明中磁路示意圖；

圖5a為本發(fā)明中下端蓋端面示意圖；圖5b為圖5a的C-C剖面圖；

圖6為本發(fā)明中內(nèi)缸筒與活塞配合示意圖；

圖中標號：1上基座，2活塞桿，3布線孔，4外缸體，5第一導向環(huán)，6上端蓋，7上隔離塊，8活塞，9第二O型圈，10第二導向環(huán)，11下桿體，12注液孔，13下基座，14第二斯特封，15下端蓋，16排氣孔，17下隔離塊，18勵磁線圈，19硫化橡膠墊，20內(nèi)缸筒，21第一斯特封，22密封蓋螺栓 23第一O型圈，24密封蓋，25硫化板，26主簧螺栓，27橡膠主簧，28下基座螺栓，29通孔。

具體實施方式

參見圖1a、圖1b、圖2a和圖2b，本實施例中內(nèi)旁通道閥式磁流變液懸置的結(jié)構(gòu)形式是：

設置實現(xiàn)阻尼控制的磁流變液單元，是由外缸體4在上下兩端一一對應設置上端蓋6和下端蓋15形成密閉的、體積恒定的液壓腔，在液壓腔內(nèi)充滿磁流變液；在外缸體4內(nèi)同心設置內(nèi)缸筒20，在外缸體4的內(nèi)側(cè)壁與內(nèi)缸筒20的外側(cè)壁之間形成有環(huán)形流道；在內(nèi)缸筒20的頂部端面與上端蓋6之間沿圓周間隔設置多個上隔離塊7，在內(nèi)缸筒20的底部端面與下端蓋15之間沿圓周間隔設置多個下隔離塊17，使內(nèi)缸筒20在液壓腔內(nèi)獲得定位支撐；在相鄰的上隔離塊7之間，以及在相鄰的下隔離塊17之間，分別形成有端面流道，內(nèi)缸筒20的內(nèi)腔通過端面流道與環(huán)形流通相通；在內(nèi)缸筒20的外側(cè)筒壁上設置環(huán)形凹槽，勵磁線圈18嵌裝在環(huán)形凹槽中，由勵磁線圈18產(chǎn)生的磁場經(jīng)外缸體4、內(nèi)缸筒20以及環(huán)形流道形成閉合的磁路，使得環(huán)形流道中的磁流變液工作在流動模式下，整個環(huán)形流道中除環(huán)形凹槽對應的部分之外，其它均為磁流變液的有效工作區(qū)域。

如圖3c、圖3d和圖1b所示，

設置內(nèi)缸筒20的定位支撐結(jié)構(gòu)為：如圖3c和圖3d所示，上隔離塊7和下隔離塊17是與內(nèi)缸筒20的筒壁相應的弧形塊，在上隔離塊7和下隔離塊17的頂部和底部均設置有插板；如圖3a、圖3b所示，在內(nèi)缸筒20的端面上，以及在上端蓋6和下端蓋15上分別有對應位置上的插槽，利用插板和插槽的嵌插配合實現(xiàn)上隔離塊7在內(nèi)缸筒20與上端蓋6之間的裝配，以及實現(xiàn)下隔離塊17在內(nèi)缸筒20與下端蓋15之間的裝配；上隔離塊7均勻分布有三塊，下隔離塊17也均勻分布有三塊。

設置承受靜載荷的橡膠單元，其橡膠主簧27處在液壓腔的外部，在橡膠主簧27的外圓周面上固定連接硫化板25，以硫化板25為法蘭盤，通過主簧螺栓26將橡膠主簧27利用硫化板25固定設置在外缸體4的頂端，構(gòu)成內(nèi)旁通道閥式磁流變液懸置的外部結(jié)構(gòu)。

如圖1b和圖2b所示，設置由活塞桿2和活塞8構(gòu)成的活塞機構(gòu)，活塞桿2的頂端與上基座1螺紋連接，活塞桿2是通過上基座1支撐在橡膠主簧27上，活塞桿2的桿體貫穿上端蓋6、內(nèi)缸筒20以及下端蓋15，活塞桿2的底端與下基座13間隙配合；在懸置運動過程中，活塞8以內(nèi)缸筒20的內(nèi)腔為活塞腔，活塞8在內(nèi)缸筒20中的軸向移動帶動液壓腔中磁流變液在環(huán)形通道和內(nèi)缸筒20的內(nèi)腔之間形成流動，實現(xiàn)活塞機構(gòu)與磁流變液單元之間的并行作用；

設置活塞桿2為直桿，以使液壓腔的體積在工作過程中保持為恒定；為便于裝配，活塞桿2的下段是分段設置的下桿體11，下桿體11與活塞桿2為相同直徑，活塞桿2和下桿體11分別與活塞8螺紋連接，構(gòu)成活塞機構(gòu)，下桿體11的底端與下基座13形成間隙配合，下基座13利用下基座螺栓28固定連接在下端蓋15上。

具體實施中，相應的結(jié)構(gòu)形式也包括：

外缸體4和內(nèi)缸筒19均由高導磁材料制成，活塞8、活塞桿2、下桿體11、上端蓋6、下端蓋15、上隔離塊7以及下隔離塊17均由非導磁材料制成，可以是不銹鋼制品或鋁制品。

圖5a和圖5b所示，在下端蓋15上分別設置有與液壓腔相連通的注液孔12和排氣孔16。

圖1b、圖2b和圖6所示，在活塞8的外圓周面上固定設置一層可彈性變形的塊狀硫化橡膠墊19，利用硫化橡膠墊19，使得在活塞8與內(nèi)缸筒20的內(nèi)側(cè)壁之間在大位移時表現(xiàn)為滑動摩擦作用，在小位移時表現(xiàn)為彈性變形作用，自動實現(xiàn)運動阻尼的調(diào)節(jié)。

在外缸體4與上端蓋6之間，以及在外缸體4與下端蓋15之間為螺紋連接以形成液壓腔，并構(gòu)成磁流變液單元的基本結(jié)構(gòu)框架；由于下端蓋15與外缸體4之間為螺紋連接，為了保證裝配，設置在下端蓋15上的、用于嵌插下隔離塊17上的插板的插槽應設置為環(huán)形插槽，如圖5a所示，使得在實施外缸體4與下端蓋15之間的螺紋連接時，下隔離塊17的插板能夠沿環(huán)形插槽滑移；圖3c所示，在任意一塊上隔離塊7上設置有通孔29，對應位置的內(nèi)缸筒的筒壁上、上端蓋6以及密封蓋24上設置有布線孔3，連接導線在通孔29及布線孔3中走線，為勵磁線圈18提供工作電源。

為保證液壓腔的密閉性，如圖1b和2b所示，第一導向環(huán)5和第一斯特封21用于活塞桿2的導向和滑動密封，第二導向環(huán)10和第二斯特封14用于下桿體11的導向和滑動密封，第一O型圈23和第二O型圈9用于靜態(tài)密封，密封蓋24用于第一斯特封21的定位和安裝，下基座13用于第二斯特封14的定位和安裝，密封蓋24通過密封蓋螺栓22與上端蓋6固定連接。

外部振動帶動活塞桿上下運動，使得磁流變液在環(huán)形流道內(nèi)流動，設定較小的活塞面積與流道的面積比，可以有效地降低環(huán)形流道內(nèi)磁流變液流速與活塞運動的速度比，進而在零場狀態(tài)下，使得內(nèi)旁通道閥式磁流變液懸置表現(xiàn)出較小的阻尼特性，并且簡單的活塞結(jié)構(gòu)也使得在緊湊結(jié)構(gòu)下懸置具有較大的運動行程；利用環(huán)形流道內(nèi)磁流變液的慣性特性，磁流變液具有一定的負剛度特性，即隨著激勵頻率的增加，內(nèi)旁通道閥式磁流變液懸置的剛度逐漸降低，從而在高頻激勵下獲得較小的動剛度；同時在環(huán)形流道內(nèi)，除了環(huán)形凹槽對應的部分，其余均為磁流變液有效作用流通通道，在一定的勵磁電流作用范圍內(nèi)，內(nèi)旁通道閥式磁流變液懸置具有較大的動剛度可控范圍；硫化橡膠墊可有效降低活塞與內(nèi)缸筒內(nèi)壁間摩擦力對懸置系統(tǒng)高頻隔振性能的影響。