[发明专利]一种汽车碰撞磁流变脂缓冲装置

说明书

本发明公开一种汽车碰撞磁流变脂缓冲装置，包括缓冲平台、活塞杆、弹簧、筒体、活塞、外部导磁环和内部导磁环；活塞杆一端连接缓冲平台，另一端连接活塞，在活塞杆和筒体之间安装有弹簧；活塞内开有安装孔，安装孔内安装通流杆，通流杆上开孔；活塞外侧依次套设有内部导磁环和外部导磁环；内部导磁环和外部导磁之间形成磁流变阻尼通道；筒体内充满磁流变脂。本发明通过两个阶段，吸收碰撞产生的能量；第一阶段利用活塞内部的通孔可以及时有效降低冲击力的峰值，第二阶段利用磁流变脂的机理特性，在磁场的作用下变得粘稠产生阻尼力进而缓解剩余冲击力。

技术领域

本发明涉及缓冲装置技术领域，尤其涉及一种汽车碰撞磁流变脂缓冲装置。

背景技术

汽车在行使过程中发生碰撞时，主要依赖汽车车身的变形来吸收能量，从而减小对车上人员的伤害。对于汽车碰撞的主要特征如下：

(1)汽车发生碰撞时瞬时能量大，汽车的质量非常大，轿车的车身质量大约在500～2500kg之间。另外，碰撞损伤严重的事故中，碰撞速度同样的比较大，正是由于这两方面的因素导致汽车碰撞中的碰撞能量非常大。

(2)碰撞持续时间短，汽车碰撞过程是指从汽车碰撞接触瞬间到脱离接触瞬间的时间历程，这一过程持续时间极其短暂，而汽车磁流变脂缓冲装置起到缓冲作用的时间只有几十毫秒。

(3)需要比较大的位移量，发生碰撞时主要依赖汽车车身上的变形来吸收能量来降低传到驾驶员身上的能量。为了吸收大部分汽车碰撞能量是需要比较大的位移量。

为了提升汽车的安全性能，减少碰撞事故中的人员伤亡是待解决的一个关键问题。随着人们研究的进展，出现了各种吸能方式，例如：渐进压溃式、液压阻尼式、摩擦式、气囊式等等；以这些吸能方式创造的缓冲装置在碰撞时发挥了重要的作用。但是这些吸能元件存在阻尼不能主动调节。

随着汽车安全标准的提升以及磁流变材料的出现，让专家学者们看到了汽车碰撞吸能的新方向。这种随着磁场变化其流变特性也发生改变并且它的改变是迅速、连续、可逆转的智能材料，这种材料设计的缓冲装置具备阻尼力可调、高效吸能等诸多优点。

在传统磁流变缓冲装置中材料的选择通常应用磁流变液，而这种材料还存在着一定缺陷，比如：易沉降、稳定性差、阻尼力可调范围小等缺点。而其中的磁流变脂具备不易沉降、稳定好等特点，既可较好地弥补磁流变液的缺点，又保持着磁流变液快速响应、粘度与剪切屈服应力变化大的优点。但磁流变脂材料较为粘稠，相对于磁流变液材料流动性较差，因此在汽车碰撞过程中亟需解决这一问题。

发明内容

基于上述问题，本发明提出一种磁流变脂缓冲装置，通过两个阶段，吸收碰撞产生的能量；第一阶段利用活塞内部通孔可以及时有效降低冲击力的峰值，第二阶段利用磁流变脂的机理特性，在磁场的作用下变得粘稠产生阻尼力进而缓解剩余冲击力。同时为了增加磁场利用率，设计一种导磁环和非导磁环交替连接的方式，使得励磁线圈产生的磁场多次垂直经过阻尼通道，增加了磁场的使用率，也增加了磁流变脂的输出阻尼力。

所采用的技术方案是：一种汽车碰撞磁流变脂缓冲装置，包括缓冲平台、活塞杆、弹簧、筒体、活塞、外部导磁环和内部导磁环；

活塞杆，一侧开有线孔；其一端与缓冲平台通过螺纹连接，另一端与活塞连接；

活塞位于筒体内；中间开有环形槽，环形槽内缠绕有励磁线圈，励磁线圈一端从活塞杆的线孔内引出；活塞内还开有两个通孔，通孔内安装有通流杆；

通流杆为中空，且一侧开孔；其一端通过螺纹固定在筒体的底部，另一端位于活塞内部的通孔；

筒体内部充满磁流变脂，其上部设有上端盖进行密封；上端盖与缓冲平台之间安装有弹簧；筒体内安装有外部导磁环和内部导磁环；内部导磁环和外部导磁环依次套设在活塞的外侧，且内部导磁环和外部导磁环之间形成间隙，间隙为磁流变阻尼通道；