[发明专利]用于改善阻尼力的带有主通道和次通道的磁流变(MR)活塞组件

说明书

技术领域

本发明涉及用于可控阻尼应用的磁流变(MR)阻尼器，其包括MR活塞组件，该组件带有用于布线的主通道，更特别地，次通道限定在主通道MR活塞组件的活塞体中，并且从限定在活塞体中的槽相对于活塞体的轴线朝活塞体的第一端部延伸的一段次通道改善MR阻尼力性能，特别是在低的MR活塞组件速度下性能。

背景技术

传统的活塞阻尼器也包括磁流变(MR)阻尼器。MR阻尼器包括容纳MR流体的缸体。MR活塞可滑动地接合缸体内部。杆的第一端部连接于该MR活塞并且该杆的第二端部延伸到缸体外面。杆和缸体连接于两个分离结构，用于抑制或阻尼这两个结构沿着MR活塞的行进方向的相对运动。阻尼力在MR阻尼器的缸体内部产生，其抵抗杆和MR活塞沿着MR阻尼器轴线的运动。

MR流体由微金属颗粒、载体流体和稳定剂组成。微金属颗粒(例如铁)悬浮在载体流体中。MR流体中的微金属颗粒的尺寸范围可以在0.1到10微米，并且当在放大时通过人眼观看时表现为椭圆体或秤球体的形状。如果金属颗粒太大，则金属颗粒可能从悬浮在MR载体流体中的状态沉淀下来。如果金属颗粒太小，金属颗粒的上所需的磁性作用开始减小。典型的MR流体由按MR载体流体的体积计算20％-40％的微金属颗粒组成。MR流体中的载体流体可以是一种油，比如烃油、硅油和酯油。优先地，在MR流体中使用烃油。烃油具有所需的高润滑性并可获得很宽的粘性范围。稳定剂是载体流体中的添加剂，其抑制金属颗粒的逐渐的重力沉淀。如果金属颗粒在MR流体中沉淀，稳定剂帮助阻止金属沉淀物变得结实。如果出现结实的金属沉淀物，将金属沉淀物随机地重新混合回到MR流体中将变得困难。对于MR流体，低蒸气压也是所希望的，使得MR流体不易蒸发。该MR流体应该适于在大温度范围上工作。

在施加磁场情况下，MR流体显示出选择性受控的流体行为。当磁场未施 加到MR流体时，微金属颗粒随机地悬浮在MR流体中。在没有磁场的情况下，MR流体具有低粘度并显示出流动性。当磁场施加于MR流体时，微金属颗粒在几毫秒之内在MR流体中形成颗粒链。颗粒链通常沿着所施加电场的磁通量方向排列。颗粒链的形成使MR流体特性从液态变为准固体态，增加了粘性并显示出类似于粘弹性材料的行为。在经受变形中，粘弹性材料显示出粘性和弹性特性。当施加应力时，粘性材料抵抗剪切流并且随时间线性地产生应变。当被拉伸时，弹性材料瞬间地产生应边，但是一旦该应力被取消，它们很快地回到初始状态。在存在磁场的情况下作为粘弹性材料的MR流体显示出这两种性质。MR流体也显示出与时间有关的应变特性。

在MR阻尼器操作中，当活塞在缸体中以往复速度运动时，MR流体穿过MR活塞中的开口。开口中的MR流体暴露于变化的磁场，通过对布置在MR活塞中的电线圈提供变化的电流产生该变化的磁场。该活塞(由金属软磁材料形成)结合有电线圈形成电磁体。电磁体对缸体中的MR流体施加磁场。磁场的施加造成MR流体中微金属颗粒在所述开口中形成颗粒链，该颗粒链大体沿着磁通量方向并且垂直于流过活塞的MR流体流的方向排列。微金属颗粒链限制MR流体运动穿过活塞中的开口，并导致MR流体的屈服应力增大。MR流体屈服应力的增大导致MR阻尼器中力的增大。如本领域技术人员所理解的，施加到电磁体的电流可以改变以在MR阻尼器变化的活塞速度下产生MR流体变化的力操作条件。因而，可以产生MR活塞的变化的阻尼效应。变化的阻尼效应允许实现MR活塞和缸体之间的相对运动的可变受控阻尼。悬挂系统中MR阻尼器的阻尼性能主要取决于MR阻尼器的阻尼力—活塞组件速度特性。MR阻尼器的可变受控的阻尼性能可以使用阻尼力—活塞组件速度曲线进行测量和评估。