[发明专利]一种磁流变液自适应减振器

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁流变液自适应减振器，尤其是涉及一种压电效应与磁流变液复合式轿车用自适应减振器，适用于汽车悬架系统，通过半主动控制大大减小轿车的振动，从而改善乘坐的舒适性和操作的稳定性。

背景技术

减振器是汽车悬架主要部件，用于改变振源干扰力或系统的传递特性，使振动减小的装置。从产生阻尼的材料主要可划分为有液压和充气两种，还有一种可变阻尼的减振器。汽车悬架半主动减振系统具有结构简单，具有可变阻尼或刚度，是汽车悬架减振系统的发展趋势。本专利采用磁流变液实现可变阻尼，所采用的磁流变液其流变特性可瞬间改变和可逆，价格低廉、对污染不敏感、控制无级、精确和迅速和性能可靠稳定、功耗小等特点，是应用到汽车减振领域最有前景的智能功能材料。压电材料是受到压力作用时会在两端面间出现电压的晶体智能功能材料。压电材料可以因机械变形产生电场，也可以因电场作用产生机械变形，这种固有的机-电耦合效应使得压电材料在工程中得到了广泛的应用。本发明所涉及的一种压电式磁流变液减振器，它是利用磁流变液在外加电压作用下由液体变为固体和由固体变为液体瞬间改变及可逆的特性实现变阻尼；利用压电材料在外加机械力作用下产生电压，施加到线圈的电压产生磁场使磁流变液粘度发生变化实现变阻尼。

普通磁流变液阻尼器，一般需要相对复杂的计算机控制系统和外加高压电源激励才能工作，这使得在许多场合下不便应用。从省去外加电源和计算机控制系统和构成自适应装置的思路出发，笔者利用压电材料受压或受拉产生电压的原理，设计并试制了磁流变液与多层压电陶瓷传感器复合的自适应磁流变液减振器。

采用磁流变液与压电陶瓷复合的方法，用压电陶瓷响应外界加速度产生电压控制磁流变液的粘度，而不需要另加的电源及计算机控制系统，从而使阻尼器具有自适应的特征。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是利用磁流变液的流变特性和压电材料在受到压力作用时会在两端面间出现电压的压电特性，提出一种多层压电式磁流变液减振器装置，实现汽车悬架减振器的自适应控制。

为解决上述技术问题，本发明提供一种压电式磁流变液减振器装置，包括缸体、活塞杆、多层压电陶瓷传感器、浮动阀、单向阀等，其特征在于：活塞杆有导向结构和变阻尼通道结构，其下端部与多层压电陶瓷传感器相连，多层压电陶瓷传感器的输出与缠绕在活塞杆的多层线圈相连，工作缸底部设有浮动阀和单向阀。活塞杆设有导向结构和变阻尼通道结构，采用多层压电陶瓷传感器自动感知活塞杆运动加速度，多层压电陶瓷传感器直接与控制线圈相连，无需其他外部控制装置。

本发明活塞杆与多层压电陶瓷传感器连接在一起，并随活塞杆一起上下运动，活塞杆设有导向结构和阻尼通道结构，当活塞杆运动时，多层压电陶瓷传感器感受活塞杆运动的加速度，并受到磁流变液阻尼的压力，从而产生一定的直流电压，多层压电陶瓷传感器输出与控制线圈直接相连，控制线圈产生的磁场将改变磁流变液的粘度，从而达到调整活塞杆运动加速度的目的，保证轿车运动的平稳性和舒适性。

本发明涉及的磁流变液自适应减振器具有结构简单，自适应能力强，响应快等特点，可代替普通轿车现有后减振器。

附图说明

图1是磁流变自适应液减振器装置图；

图2是磁流变液自适应减振器活塞杆结构图；

图3是磁流变液自适应减振器浮动阀体结构图；

图4是磁流变液自适应减振器保护套。

具体实施方式

参照图1、图2、图3、图4，本发明包括吊环组件1、浮动活塞2、线圈3、工作缸4、活塞杆5，密封圈6-10和12、端盖11、多层压电陶瓷传感器13、保护套14、单向阀15。活塞杆5上端与车架相连，下端与多层压电陶瓷传感器13连在一起，多层压电陶瓷传感器13下部设有浮动活塞2，浮动活塞2下部充满具有一定压力的氮气，用于缓冲冲击，工作缸4下端与吊环组件1焊接在一起，吊环组件1与轮架相连。控制磁流变液粘度的线圈3缠绕在活塞杆5上，工作缸4下部径向设有单向阀15，保护套14包围在多层压电陶瓷传感器13外部，密封圈6-10和12及端盖11起密封和保护作用。

工作原理：当活塞杆5与工作缸4产生相对运动时，多层压电陶瓷传感器13与充满工作缸4内部的磁流变液作用下，受到压力或拉力，多层压电陶瓷传感器13将外力作用产生的电信号输出给线圈3，线圈3在直流电压的作用下产生的磁场使得磁流变液的粘度增加，进而减小活塞杆5与工作缸4产生的相对运动，活塞杆5与工作缸4产生相对运动的加速度越大，活塞杆5与工作缸4产生的相对运动减小越明显。当活塞杆5与工作缸4无相对运动加速度时，压电陶瓷加速度传感器无电信号输出，此时磁流变液粘度最小。