一种发动机磁流变扭振减振器的制作方法

本发明涉及一种减振器，尤其是涉及一种发动机磁流变扭振减振器。

背景技术：

曲轴作为发动机的扭转弹性系统，通常是由若干个曲拐依次连接形成。在发动机(例如柴油机)的高速的运转中,曲轴不可避免的存在一定的自振频率，曲轴会承受气体压力产生的干扰力矩,而干扰力矩的大小和方向又是周期性变化的,导致曲拐瞬时角速度的变化。由于曲轴后端装有飞轮,飞轮惯量很大，故飞轮瞬时角速度可认为是均匀的，此时曲拐对飞轮便产生相对的扭转摆动,即扭振。当干扰力矩与曲轴的自振频率相等时,曲轴便产生共振,使发动机功率受到损失,由曲轴带动的齿轮磨损加剧,甚至使曲轴因共振而折断。

目前，主要通过在曲轴上安装减振器来吸收其扭振的能量，避免产生共振。公布号为cn102168736a的中国发明专利公开了一种发动机磁流变扭振减振器，该减振器包括环形壳体、惯性圆环、环形减磨衬套和环形导电线圈，环形壳体上的侧壁设置有与其同轴的环形腔室，惯性圆环、环形减磨衬套和环形线圈同轴设置在环形腔室内，环形减磨衬套与环形腔室的外壁固定连接，惯性圆环位于在环形减磨衬套，惯性圆环轴向固定，但惯性圆环可相对于环形减磨衬套沿其中心轴转动，环形导电线圈安装在惯性圆环内，环形导电线圈的取电端始终与减磨衬套接触，环形腔室与惯性圆环的间隙中充满磁流变液。环形减磨衬套接有导线，该导线经过绝缘导管引出环形壳体外。在减振时，曲轴穿过环形壳体的内孔，电源与导线连接为环形导电线圈提供工作电压，环形导电线圈通电后产生磁场而控制磁流变液流动的特性，实现对曲轴旋转阻尼力的调整。

但是，上述发动机磁流变扭振减振器存在以下问题：一、该减振器仅为执行机构，自身无法根据发动机实时转速情况控制磁场变化，必须要配备检测控制系统检测发动机实时转速，并控制电源生成相应的电压信号来实现磁场改变，系统庞大复杂，由此导致减振系统成本较高；二、环形导电线圈与环形减磨衬套采用接触式取电方式，惯性圆环相对环形减磨衬套可以转动，所以两者间必然采用间隙配合的配合方式(大部分区域存在间隙，局部又接触取电)，而曲轴在高速运行中会有周期性大强度的径向跳动，会对惯性圆环产生频繁的大负荷刚性冲击，一方面会导致惯性圆环的疲劳故障，缩小使用寿命，另一方面惯性圆环与环形减磨衬套的间隙配合在实际工作环境下，由于接触区域实时变化会导致供电不稳定的问题；三、惯性圆环与环形减磨衬套的间隙配合在实际运行中会使惯性圆环与环形减磨衬套表面覆盖一层阻尼液膜，由于阻尼液是绝缘液体，输入电流通过阻尼液膜时会产生大量热量，阻碍电流通过，加大能量损耗。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种可自适应调节阻尼力、相对成本较低、不会对惯性圆环产生频繁的大负荷刚性冲击，供电稳定，且能量损耗较小的发动机磁流变扭振减振器。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种发动机磁流变扭振减振器，包括磁流变扭振减振器主体结构，所述的发动机磁流变扭振减振器还包括自适应调压模块，所述的自适应调压模块包括第一环形壳体、控制变压器、电压比较器、第一集电环、第二集电环、ac-dc转换器和自适应电刷组件，所述的电压比较器具有第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端和输出端，所述的第一集电环和所述的第二集电环分别设置在所述的第一环形壳体的外侧壁上，所述的第一环形壳体上设置有左端开口的第一环形凹腔，所述的第一环形凹腔的开口处设置有将其开口盖住的第一盖板；所述的控制变压器安装在所述的第一环形凹腔中，所述的控制变压器具有初级线圈和次级线圈，所述的初级线圈和所述的次级线圈均为环状，所述的初级线圈具有第一输入端和第二输入端，所述的次级线圈具有第一输出端和第二输出端，所述的初级线圈的第一输入端和所述的第一集电环连接，所述的初级线圈的第二输入端和所述的第二集电环连接，所述的次级线圈的右侧由内到外依次设置有第一导电环、第二导电环、第三导电环和第四导电环，所述的第一导电环、所述的第二导电环、所述的第三导电环和所述的第四导电环互不接触，所述的第一导电环、所述的第二导电环、所述的第三导电环和所述的第四导电环的右端面位于同一平面上，所述的第一导电环通过第一导电线和所述的次级线圈连接，所述的第二导电环通过第二导电线和所述的次级线圈连接，所述的第三导电环通过第三导电线和所述的次级线圈连接，所述的第四导电环通过第四导电线和所述的次级线圈的第一输出端连接，所述的次级线圈位于所述的第一导电线和所述的次级线圈的第二输出端之间的线圈匝数为其总线圈匝数的四分之一，所述的次级线圈位于所述的第二导电线和所述的次级线圈的第二输出端之间的线圈匝数为其总线圈匝数的四分之二，所述的次级线圈位于所述的第三导电线和所述的次级线圈的第二输出端之间的线圈匝数为其总线圈匝数的四分之三。所述的自适应电刷组件包含保持架和三个自适应单元，所述的保持架设置在所述的第一环形凹腔内，所述的保持架上设置有三个安装口，三个所述的安装口沿所述的第一环形凹腔的径向延伸，每相邻两个安装口之间的夹角为120度，三个所述的自适应单元一一对应安装在所述的三个安装口内，所述的自适应单元包括弹簧和电刷，所述的弹簧的一端与所述的第一环形凹腔的外侧壁固定连接，所述的弹簧的另一端与所述的电刷固定连接，所述的电刷受力能在所述的安装口内沿所述的第一环形凹腔的径向移动，初始状态，所述的电刷与所述的第一导电环接触，所述的弹簧处于自然伸张状态，当所述的电刷受力移动时，所述的弹簧被压缩，所述的电刷依次与所述的第二导电环、所述的第三导电环和所述的第四导电环接触；三个所述的自适应单元的弹簧与所述的电压比较器的第一输入端、第二输入端和第三输入端一一对应连接，所述的电压比较器的第四输入端和所述的次级线圈的第二输出端连接，所述的电压比较器的输出端和所述的ac-dc转换器的输入端连接，所述的ac-dc转换器的输出端与所述的磁流变扭振减振器主体结构连接为其提供工作电压。

所述的磁流变扭振减振器主体结构包括第二环形壳体、惯性圆环、第一励磁线圈和第二励磁线圈，所述的第二环形壳体的左端和所述的第一环形壳体的右端连接，所述的第二环形壳体上设置有右端开口的第二环形凹腔，所述的第二环线凹腔的开口处设置有将其开口盖住的第二盖板，所述的第二环形凹腔的内侧壁上设置有第一环形安装腔，所述的第一励磁线圈安装在所述的第一环形安装腔内，所述的第二环形凹腔的外侧壁上设置有第二环形安装腔，所述的第二励磁线圈安装在所述的第二环形安装腔内，所述的惯性圆环设置在所述的第二环形凹腔内，所述的惯性圆环的左端面上设置有第一环形凹槽，所述的第一环形凹槽内设置有第一橡胶垫圈，所述的第一橡胶垫圈和所述的第二环形凹腔的底部接触，所述的惯性圆环的右端面上设置有第二环形凹槽，所述的第二环形凹槽内设置有第二橡胶垫圈，所述的第二橡胶垫圈和所述的第二盖板接触，所述的惯性圆环与所述的第二环形凹腔之间填充有磁流变液，所述的ac-dc转换器的输出端分别与所述的第一励磁线圈和所述的第二励磁线圈连接。

所述的第二环形凹腔的外侧壁上附着有第一耐磨环，所述的第二环形凹腔的内侧壁上附着有第二耐磨环，所述的惯性圆环的内壁和所述的第二耐磨环接触，所述的惯性圆环的外壁和所述的第一耐磨环接触。该结构中，通过第一耐磨环和第二耐磨环的设置，减少减振器起动时自然下垂的惯性环与第二环形壳体的摩擦，防止惯性环上的金属物质在长期工作中磨损脱落，污染磁流变液。

与现有技术相比，本发明的优点在于通过设置自适应调压模块，在发动机起动前，第一集电环和第二集电环接入外部交流电，使自适应调压模块通电，发动机起动后在低速转动时，电刷在曲轴的带动作用下产生的离心力不足以克服弹簧的弹力，此时电刷停留在初始位置与第一导电环接触，此时，控制变压器的次级线圈中四分之一匝数的绕线处于工作状态，输出电压最小，随着曲轴转速增大离心力逐渐增大至克服弹簧的弹力，此时，弹簧被压缩，电刷向弹簧方向移动，在弹簧移动过程中根据实时转速，电刷或者与第二导电环接触，或者与第三导电环接触或者与第四导电环接触，控制变压器的次级线圈处于有效工作的绕线匝数增加，输出电压变大，由此自适应调压模块会随发动机实际转速的增加，增大输出电压，自适应调压模块输出的三路电压经过电压比较器后，输出其中两路或两路以上相同的电压给ac-dc转换模块，来降低自适应调压模块随曲轴振动的偏差，保证电压稳定，电压比较器输出电压经ac-dc转换模块后为磁流变扭振减振器主体结构提供稳定的工作电压，使磁流变扭振减振器主体结构产生对应大小输入电压的强弱磁场，改变阻尼力，由此本发明可自适应调节阻尼力、相对成本较低成本较低、不会对惯性圆环产生频繁的大负荷刚性冲击，供电稳定，且能量损耗较小。

附图说明

图1为本发明的发动机磁流变扭振减振器的剖视图；

图2为本发明的发动机磁流变扭振减振器的自适应电刷组件的结构图；

图3为曲轴低速转动时，本发明的发动机磁流变扭振减振器的自适应电刷组件的状态图；

图4为曲轴高速转动时，本发明的发动机磁流变扭振减振器的自适应电刷组件的状态图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例一：如图所示，一种发动机磁流变扭振减振器，包括磁流变扭振减振器主体结构，发动机磁流变扭振减振器还包括自适应调压模块，自适应调压模块包括第一环形壳体1、控制变压器2、电压比较器3、第一集电环4、第二集电环5、ac-dc转换器6和自适应电刷组件，电压比较器3具有第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端和输出端，第一集电环4和第二集电环5分别设置在第一环形壳体1的外侧壁上，第一环形壳体1上设置有左端开口的第一环形凹腔7，第一环形凹腔7的开口处设置有将其开口盖住的第一盖板8；控制变压器2安装在第一环形凹腔7中，控制变压器2具有初级线圈21和次级线圈22，初级线圈21和次级线圈22均为环状，初级线圈21具有第一输入端和第二输入端，次级线圈22具有第一输出端和第二输出端，初级线圈21的第一输入端和第一集电环4连接，初级线圈21的第二输入端和第二集电环5连接，次级线圈22的右侧由内到外依次设置有第一导电环9、第二导电环10、第三导电环11和第四导电环12，第一导电环9、第二导电环10、第三导电环11和第四导电环12互不接触，第一导电环9、第二导电环10、第三导电环11和第四导电环12的右端面位于同一平面上，第一导电环9通过第一导电线13和次级线圈22连接，第二导电环10通过第二导电线14和次级线圈22连接，第三导电环11通过第三导电线15和次级线圈22连接，第四导电环12通过第四导电线16和次级线圈22的第一输出端连接，次级线圈22位于第一导电线13和次级线圈22的第二输出端之间的线圈匝数为其总线圈匝数的四分之一，次级线圈22位于第二导电线14和次级线圈22的第二输出端之间的线圈匝数为其总线圈匝数的四分之二，次级线圈22位于第三导电线15和次级线圈22的第二输出端之间的线圈匝数为其总线圈匝数的四分之三。自适应电刷组件包含保持架17和三个自适应单元，保持架17设置在第一环形凹腔7内，保持架17上设置有三个安装口18，三个安装口18沿第一环形凹腔7的径向延伸，每相邻两个安装口18之间的夹角为120度，三个自适应单元一一对应安装在三个安装口18内，自适应单元包括弹簧19和电刷20，弹簧19的一端与第一环形凹腔7的外侧壁固定连接，弹簧19的另一端与电刷20固定连接，电刷20受力能在安装口18内沿第一环形凹腔7的径向移动，初始状态，电刷20与第一导电环9接触，弹簧19处于自然伸张状态，当电刷20受力移动时，弹簧19被压缩，电刷20依次与第二导电环10、第三导电环11和第四导电环12接触；三个自适应单元的弹簧19与电压比较器3的第一输入端、第二输入端和第三输入端一一对应连接，电压比较器3的第四输入端和次级线圈22的第二输出端连接，电压比较器3的输出端和ac-dc转换器6的输入端连接，ac-dc转换器6的输出端与磁流变扭振减振器主体结构连接为其提供工作电压。

实施例二：如图所示，一种发动机磁流变扭振减振器，包括磁流变扭振减振器主体结构，发动机磁流变扭振减振器还包括自适应调压模块，自适应调压模块包括第一环形壳体1、控制变压器2、电压比较器3、第一集电环4、第二集电环5、ac-dc转换器6和自适应电刷组件，电压比较器3具有第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端和输出端，第一集电环4和第二集电环5分别设置在第一环形壳体1的外侧壁上，第一环形壳体1上设置有左端开口的第一环形凹腔7，第一环形凹腔7的开口处设置有将其开口盖住的第一盖板8；控制变压器2安装在第一环形凹腔7中，控制变压器2具有初级线圈21和次级线圈22，初级线圈21和次级线圈22均为环状，初级线圈21具有第一输入端和第二输入端，次级线圈22具有第一输出端和第二输出端，初级线圈21的第一输入端和第一集电环4连接，初级线圈21的第二输入端和第二集电环5连接，次级线圈22的右侧由内到外依次设置有第一导电环9、第二导电环10、第三导电环11和第四导电环12，第一导电环9、第二导电环10、第三导电环11和第四导电环12互不接触，第一导电环9、第二导电环10、第三导电环11和第四导电环12的右端面位于同一平面上，第一导电环9通过第一导电线13和次级线圈22连接，第二导电环10通过第二导电线14和次级线圈22连接，第三导电环11通过第三导电线15和次级线圈22连接，第四导电环12通过第四导电线16和次级线圈22的第一输出端连接，次级线圈22位于第一导电线13和次级线圈22的第二输出端之间的线圈匝数为其总线圈匝数的四分之一，次级线圈22位于第二导电线14和次级线圈22的第二输出端之间的线圈匝数为其总线圈匝数的四分之二，次级线圈22位于第三导电线15和次级线圈22的第二输出端之间的线圈匝数为其总线圈匝数的四分之三。自适应电刷组件包含保持架17和三个自适应单元，保持架17设置在第一环形凹腔7内，保持架17上设置有三个安装口18，三个安装口18沿第一环形凹腔7的径向延伸，每相邻两个安装口18之间的夹角为120度，三个自适应单元一一对应安装在三个安装口18内，自适应单元包括弹簧19和电刷20，弹簧19的一端与第一环形凹腔7的外侧壁固定连接，弹簧19的另一端与电刷20固定连接，电刷20受力能在安装口18内沿第一环形凹腔7的径向移动，初始状态，电刷20与第一导电环9接触，弹簧19处于自然伸张状态，当电刷20受力移动时，弹簧19被压缩，电刷20依次与第二导电环10、第三导电环11和第四导电环12接触；三个自适应单元的弹簧19与电压比较器3的第一输入端、第二输入端和第三输入端一一对应连接，电压比较器3的第四输入端和次级线圈22的第二输出端连接，电压比较器3的输出端和ac-dc转换器6的输入端连接，ac-dc转换器6的输出端与磁流变扭振减振器主体结构连接为其提供工作电压。

本实施例中，磁流变扭振减振器主体结构包括第二环形壳体23、惯性圆环24、第一励磁线圈25和第二励磁线圈26，第二环形壳体23的左端和第一环形壳体1的右端连接，第二环形壳体23上设置有右端开口的第二环形凹腔，第二环线凹腔的开口处设置有将其开口盖住的第二盖板27，第二环形凹腔的内侧壁上设置有第一环形安装腔，第一励磁线圈25安装在第一环形安装腔内，第二环形凹腔的外侧壁上设置有第二环形安装腔，第二励磁线圈26安装在第二环形安装腔内，惯性圆环24设置在第二环形凹腔内，惯性圆环24的左端面上设置有第一环形凹槽，第一环形凹槽内设置有第一橡胶垫圈28，第一橡胶垫圈28和第二环形凹腔的底部连接，惯性圆环24的右端面上设置有第二环形凹槽，第二环形凹槽内设置有第二橡胶垫圈29，第二橡胶垫圈29和第二盖板27连接，惯性圆环24与第二环形凹腔之间填充有磁流变液，ac-dc转换器6的输出端分别与第一励磁线圈25和第二励磁线圈26连接。

实施例三：如图所示，一种发动机磁流变扭振减振器，包括磁流变扭振减振器主体结构，发动机磁流变扭振减振器还包括自适应调压模块，自适应调压模块包括第一环形壳体1、控制变压器2、电压比较器3、第一集电环4、第二集电环5、ac-dc转换器6和自适应电刷组件，电压比较器3具有第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端和输出端，第一集电环4和第二集电环5分别设置在第一环形壳体1的外侧壁上，第一环形壳体1上设置有左端开口的第一环形凹腔7，第一环形凹腔7的开口处设置有将其开口盖住的第一盖板8；控制变压器2安装在第一环形凹腔7中，控制变压器2具有初级线圈21和次级线圈22，初级线圈21和次级线圈22均为环状，初级线圈21具有第一输入端和第二输入端，次级线圈22具有第一输出端和第二输出端，初级线圈21的第一输入端和第一集电环4连接，初级线圈21的第二输入端和第二集电环5连接，次级线圈22的右侧由内到外依次设置有第一导电环9、第二导电环10、第三导电环11和第四导电环12，第一导电环9、第二导电环10、第三导电环11和第四导电环12互不接触，第一导电环9、第二导电环10、第三导电环11和第四导电环12的右端面位于同一平面上，第一导电环9通过第一导电线13和次级线圈22连接，第二导电环10通过第二导电线14和次级线圈22连接，第三导电环11通过第三导电线15和次级线圈22连接，第四导电环12通过第四导电线16和次级线圈22的第一输出端连接，次级线圈22位于第一导电线13和次级线圈22的第二输出端之间的线圈匝数为其总线圈匝数的四分之一，次级线圈22位于第二导电线14和次级线圈22的第二输出端之间的线圈匝数为其总线圈匝数的四分之二，次级线圈22位于第三导电线15和次级线圈22的第二输出端之间的线圈匝数为其总线圈匝数的四分之三；自适应电刷组件包含保持架17和三个自适应单元，保持架17设置在第一环形凹腔7内，保持架17上设置有三个安装口18，三个安装口18沿第一环形凹腔7的径向延伸，每相邻两个安装口18之间的夹角为120度，三个自适应单元一一对应安装在三个安装口18内，自适应单元包括弹簧19和电刷20，弹簧19的一端与第一环形凹腔7的外侧壁固定连接，弹簧19的另一端与电刷20固定连接，电刷20受力能在安装口18内沿第一环形凹腔7的径向移动，初始状态，电刷20与第一导电环9接触，弹簧19处于自然伸张状态，当电刷20受力移动时，弹簧19被压缩，电刷20依次与第二导电环10、第三导电环11和第四导电环12接触；三个自适应单元的弹簧19与电压比较器3的第一输入端、第二输入端和第三输入端一一对应连接，电压比较器3的第四输入端和次级线圈22的第二输出端连接，电压比较器3的输出端和ac-dc转换器6的输入端连接，ac-dc转换器6的输出端与磁流变扭振减振器主体结构连接为其提供工作电压。

本实施例中，磁流变扭振减振器主体结构包括第二环形壳体23、惯性圆环24、第一励磁线圈25和第二励磁线圈26，第二环形壳体23的左端和第一环形壳体1的右端连接，第二环形壳体23上设置有右端开口的第二环形凹腔，第二环线凹腔的开口处设置有将其开口盖住的第二盖板27，第二环形凹腔的内侧壁上设置有第一环形安装腔，第一励磁线圈25安装在第一环形安装腔内，第二环形凹腔的外侧壁上设置有第二环形安装腔，第二励磁线圈26安装在第二环形安装腔内，惯性圆环24设置在第二环形凹腔内，惯性圆环24的左端面上设置有第一环形凹槽，第一环形凹槽内设置有第一橡胶垫圈28，第一橡胶垫圈28和第二环形凹腔的底部接触，惯性圆环24的右端面上设置有第二环形凹槽，第二环形凹槽内设置有第二橡胶垫圈29，第二橡胶垫圈29和第二盖板27接触，惯性圆环24与第二环形凹腔之间填充有磁流变液，ac-dc转换器6的输出端分别与第一励磁线圈25和第二励磁线圈26连接。

本实施例中，第二环形凹腔的外侧壁上附着有第一耐磨环30，第二环形凹腔的内侧壁上附着有第二耐磨环31，惯性圆环24的内壁和第二耐磨环31接触，惯性圆环24的外壁和第一耐磨环30接触。