一种工作行程可调节的磁流变弹性体减震器

摘要

本发明涉及一种工作行程可调节的磁流变弹性体减震器，包括安装在两块电磁铁之间的磁流变弹性体，两块电磁铁之间连接有铰链四杆机构，铰链四杆机构连接有支撑杆，支撑杆的顶部与外部负载连接，铰链四杆机构用于将支撑杆的垂直移动转换为水平移动，从而作用在磁流变弹性体上产生弹性形变，起到减震作用。与现有技术相比，本发明基于磁流变弹性体减震器结构，通过设置铰链四杆机构，利用杠杆原理成比例地放大磁流变弹性体的位移，使减震器的工作行程大大增加，以适应各种应用需求。

权利要求

1.一种工作行程可调节的磁流变弹性体减震器，其特征在于，包括安装在两块电磁铁(1)之间的磁流变弹性体(3)，两块电磁铁(1)之间连接有铰链四杆机构，所述铰链四杆机构连接有支撑杆(8)，所述支撑杆(8)的顶部与外部负载连接，所述铰链四杆机构用于将支撑杆(8)的垂直移动转换为水平移动，从而作用在磁流变弹性体(3)上产生弹性形变，起到减震作用；

所述铰链四杆机构包括末端相互铰接的第一连杆(5)和第二连杆(7)，所述第一连杆(5)和第二连杆(7)分别对应铰接有对称连杆，所述第一连杆(5)与其对称连杆交叉连接，所述第一连杆(5)与其对称连杆分别铰接至两块电磁铁(1)，所述第二连杆(7)与其对称连杆的铰接位置与支撑杆(8)相连接；

所述第一连杆(5)与其对称连杆的铰接位置安装有限位块(12)，所述限位块(12)用于防止磁流变弹性体(3)过载损坏、防止支撑杆(8)向下运动时与铰链四杆机构发生碰撞；

所述支撑杆(8)上设置有防侧倾机构，所述防侧倾机构分别与第二连杆(7)及其对称连杆相连接，所述防侧倾机构包括相互交叉铰接的第三连杆(10)及其对称连杆，所述第三连杆(10)及其对称连杆分别与第二连杆(7)、第二连杆(7)的对称连杆相铰接。

2.根据权利要求1所述的一种工作行程可调节的磁流变弹性体减震器，其特征在于，所述电磁铁(1)包括铁芯(16)以及缠绕在铁芯(16)上的线圈(17)，所述线圈(17)导线(18)与外部可控电源模块(15)连接，通过改变外部可控电源模块(15)的输出电流值，对应改变电磁铁(1)产生的磁场，从而调节磁流变弹性体(3)的弹性系数和阻尼系数，起到调节减震器阻尼力的效果。

3.根据权利要求2所述的一种工作行程可调节的磁流变弹性体减震器，其特征在于，所述铁芯(16)上开设有用于安装磁流变弹性体(3)的凹槽。

4.根据权利要求1所述的一种工作行程可调节的磁流变弹性体减震器，其特征在于，所述第一连杆(5)与其对称连杆的铰接位置连接有底座(13)。

5.根据权利要求4所述的一种工作行程可调节的磁流变弹性体减震器，其特征在于，所述底座(13)外包裹有密封的外壳(14)，所述电磁铁(1)和磁流变弹性体(3)均位于外壳(14)内部。

说明书

一种工作行程可调节的磁流变弹性体减震器

技术领域

[0001] 本发明涉及减震器技术领域，尤其是涉及一种工作行程可调节的磁流变弹性体减震器。

背景技术

[0002] 减震器在各个领域都有着广泛的应用，现有减震器大多为液压、气压减震器、弹簧减震器，上述几种类型的减震器，其阻尼力在出厂时就已经确定下来，无法随着不同的工况和需求随时改变阻尼力的大小，这就导致减震器的适应性较差，在实际应用中，当工作环境或工作状态发生变化时，就必须相应更换减震器，造成工作周期变长、成本攀升。

[0003] 为此，现有技术对减震器的阻尼力调节控制进行了研究，比如空气悬挂系统利用主动控制空气压力来调节阻尼力大小，但是对于空气弹簧本身的密封性要求较高，需要常备高压气罐，适应性较差维修成本高加工精度要求高。

[0004] 此外，目前有研究出磁流变弹性体减震器，以实现减震器的阻尼力可调节性能，但由于磁流变弹性体本身是将微米尺度的铁磁性颗粒掺入到高分子聚合物中，大多使用羰基铁粉与橡胶的组合。磁流变弹性体受到外力无法像液体一样随意流动只会被压缩，为了防止结构本身被破坏，必须施加限位装置，这使得产生的形变位移十分有限，导致目前的磁流变弹性体减震器的工作行程很短，并不能无法满足实际应用需求。

发明内容

[0005] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种工作行程可调节的磁流变弹性体减震器，以增加减震器的工作行程，从而更好地满足实际应用需求。

[0006] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种工作行程可调节的磁流变弹性体减震器，包括安装在两块电磁铁之间的磁流变弹性体，两块电磁铁之间连接有铰链四杆机构，所述铰链四杆机构连接有支撑杆，所述支撑杆的顶部与外部负载连接，所述铰链四杆机构用于将支撑杆的垂直移动转换为水平移动，从而作用在磁流变弹性体上产生弹性形变，起到减震作用。

[0007] 进一步地，所述铰链四杆机构包括末端相互铰接的第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和第二连杆分别对应铰接有对称连杆，所述第一连杆与其对称连杆交叉连接，所述第一连杆与其对称连杆分别铰接至两块电磁铁。

[0008] 进一步地，所述第二连杆与其对称连杆的铰接位置与支撑杆相连接。

[0009] 进一步地，所述第一连杆与其对称连杆的铰接位置安装有限位块，所述限位块用于防止磁流变弹性体过载损坏、防止支撑杆向下运动时与铰链四杆机构发生碰撞。

[0010] 进一步地，所述支撑杆上设置有防侧倾机构，所述防侧倾机构分别与第二连杆及其对称连杆相连接。

[0011] 进一步地，所述防侧倾机构包括相互交叉铰接的第三连杆及其对称连杆，所述第三连杆及其对称连杆分别与第二连杆、第二连杆的对称连杆相铰接。

[0012] 进一步地，所述电磁铁包括铁芯以及缠绕在铁芯上的线圈，所述线圈导线与外部可控电源模块连接，通过改变外部可控电源模块的输出电流值，对应改变电磁铁产生的磁场，从而调节磁流变弹性体的弹性系数和阻尼系数，起到调节减震器阻尼力的效果。

[0013] 进一步地，所述铁芯上开设有用于安装磁流变弹性体的凹槽。

[0014] 进一步地，所述第一连杆与其对称连杆的铰接位置连接有底座。

[0015] 进一步地，所述底座外包裹有密封的外壳，所述电磁铁和磁流变弹性体均位于外壳内部。

[0016] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：

[0017] 一、本发明将磁流变弹性体安装在两块电磁铁之间，并将两块电磁铁与铰链四杆机构相连接，通过设置相互铰接的连杆、相互铰接的连杆及其对称连杆，基于杠杆原理，能够利用铰链四杆机构将用于安装负载的支撑杆的垂直移动转换为水平移动，以成比例地放大磁流变弹性体的横向水平位移，从而有效增加整个减震器的工作行程，扩大了磁流变弹性体减震器的应用范围。

[0018] 二、本发明利用铁芯上缠绕线圈的电磁铁以及外部可控电源模块，以此增大电磁铁产生磁场的可控度，有利于准确及时地调节减震器的阻尼力大小。

[0019] 三、本发明通过在铰链四杆机构中第一连杆与其对称连杆的铰接位置安装限位块，能够起到防止磁流变弹性体过载损坏、防止负载支撑杆与四杆机构碰撞的作用。

附图说明

[0020] 图1为本发明的结构示意图；

[0021] 图2为本发明中电磁铁结构示意图；

[0022] 图中标记说明：1、电磁铁，2、铰链，3、磁流变弹性体，4、铰链，5、第一连杆，6、铰链，7、第二连杆，8、支撑杆，9、铰链，10、第三连杆，11、铰链，12、限位块，13、底座，14、外壳，15、可控电源模块，16、铁芯，17、线圈，18、导线。

具体实施方式

[0023] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

[0024] 实施例

[0025] 如图1所示，一种工作行程可调节的磁流变弹性体减震器，包括安装在两块电磁铁1之间的磁流变弹性体3，两块电磁铁1之间连接有铰链四杆机构，铰链四杆机构连接有支撑杆8，支撑杆8的顶部与外部负载连接，铰链四杆机构用于将支撑杆8的垂直移动转换为水平移动，从而作用在磁流变弹性体3上产生弹性形变，起到减震作用。

[0026] 其中，铰链四杆机构包括末端通过铰链6相互铰接的第一连杆5和第二连杆7，第一连杆5和第二连杆7分别对应铰接有对称连杆，第一连杆5与其对称连杆通过铰链4交叉连接，第一连杆5与其对称连杆分别通过铰链2铰接至两块电磁铁1；

[0027] 第二连杆7与其对称连杆通过铰链11相互连接，且该铰接位置与支撑杆8相连接；

[0028] 为防止磁流变弹性体3过载损坏、防止支撑杆8向下运动时与铰链四杆机构发生碰撞，在第一连杆5与其对称连杆的铰接位置安装有限位块12。

[0029] 在外加载荷作用下，为保证支撑杆8的平衡，支撑杆8上设置有防侧倾机构，防侧倾机构分别与第二连杆7及其对称连杆相连接，防侧倾机构包括通过铰链9相互交叉铰接的第三连杆10及其对称连杆，第三连杆10及其对称连杆分别与第二连杆7、第二连杆7的对称连杆相铰接，利用防侧倾机构给支撑杆8提供侧向力、防止侧倾。

[0030] 本实施例中，电磁铁1为圆柱形，如图2所示，电磁铁1包括铁芯16以及缠绕在铁芯16上的线圈17，为保证磁场强度和均匀性，铁芯16上开设有用于安装磁流变弹性体3的凹槽；

[0031] 线圈导线18与外部可控电源模块15连接，通过改变外部可控电源模块15的输出电流值，对应改变电磁铁1产生的磁场，从而调节磁流变弹性体3的弹性系数和阻尼系数，起到调节减震器阻尼力的效果，本实施例中，可控电源模块15包括电流控制器以及12V恒压直流电源。

[0032] 此外，第一连杆5与其对称连杆的铰接位置连接有底座13，本实施例中，底座13与铰链四杆机构之间为非刚性连接，且底座13外包裹有密封的外壳14，电磁铁1和磁流变弹性体3均位于外壳14内部、底座13下方位置，利用外壳14保护磁流变弹性体3不受外界污染。

[0033] 综上所述，本发明在磁流变弹性体减震器结构上增加铰链四杆机构，利用杠杆原理成比例的放大磁流变弹性体的位移，使减震器的工作行程大大增加，以适应各种工作需求，通过铰链四杆机构巧妙地放大了磁流变弹性体的位移，提升了减震器的工作行程，解决了当前磁流变弹性体减震器工作行程较短的问题，扩大了磁流变弹性体减震器的应用范围，为以后的磁流变弹性体减震器设计研究提供了新的思路；

[0034] 当电磁铁未通电流时，该减震器为被动减震器，当电磁铁与可控电源模块通电连接时，该减震器由于仅需调节电流大小就可控制减震器阻尼力大小，应用场景大幅增多，并可以与计算机相结合实现应对实时工况环境的阻尼力动态自动调节；

[0035] 采用的零件除磁流变弹性体、底座、支撑杆、外壳外均为量产标准件，可大幅降低成本和装配难度，本磁流变弹性体减震器采用量产的圆柱形电磁铁产生磁场取代了以往用线圈的方式，增大了磁场可控制强度，使阻尼力的实际值尽可能的接近理论值。磁流变弹性体直接安装在电磁铁的铁芯处，既保证了强度又保证了磁场的均匀性。

[0036] 本技术方案的具体工作原理为：外加载荷作用在支撑杆上形成上下运动，这种上下运动通过铰链四杆机构的作用，转化为左右运动并成比例地缩小了上下位移、增大横向位移，这种横向的位移作用在磁流变弹性体上转化为弹性形变，最终减小震动；通过可控电源模块调节通过电磁铁的电流大小，进而调节通过磁流变弹性体的磁场大小，最终调节减震器阻尼力的大小；当负载过大导致磁流变弹性体位移过大时限位块发生碰撞，阻止进一步位移形变、保护整个减震器。

[0037] 在实际应用中，可将本减震器成对分别布置在负载的各个端点附近，铰链四杆机构的长度可根据不同工况使用环境可选用不同长度的连杆来控制位移放大倍数，所有铰接处需使用合适的润滑脂且要定期维护更换。