專(zhuān)利名稱(chēng)：半主動(dòng)隔振緩沖裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及減振才支術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種尤其適用于電子產(chǎn)品 的利用》茲流變液或電流變液實(shí)現(xiàn)減4展的半主動(dòng)隔4展纟爰沖裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的減振4晉施包括一皮動(dòng)式減纟展和主動(dòng)式減纟展。所謂;故動(dòng)式減 振是指在需要減振的設(shè)備上安裝簡(jiǎn)單的減振器，該減振器的特征參 數(shù)是不可變的，因而其適應(yīng)性差。所謂主動(dòng)式減振則是通過(guò)建立一 個(gè)反饋機(jī)制，當(dāng)需要減振的機(jī)構(gòu)運(yùn)行狀況發(fā)生變化時(shí)，反饋機(jī)制的 傳感器將變化信息反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)處理后再將處理指令 傳遞給減振器，使減振器產(chǎn)生相應(yīng)的減振阻尼。雖然主動(dòng)式減振具 有一定的適應(yīng)性，但其控制算法復(fù)雜，且存在反饋延遲的問(wèn)題。隨著減振技術(shù)的發(fā)展，新的減振手段不斷出現(xiàn)，其中利用磁流 變液或電流變液實(shí)現(xiàn)減振緩沖的裝置得到了較快的發(fā)展。石茲;危變'液(MR， magneto-rheological fluid )是一種含有》茲'1"生樣丈 粒的特殊液體，由基液、懸浮于基液中的磁性顆粒和穩(wěn)定劑構(gòu)成。 在顯孩K竟下，/磁流變液中》茲性顆粒在零》茲場(chǎng)和強(qiáng)》茲場(chǎng)作用下的分布 狀態(tài)是不相同的。在零》茲場(chǎng)下，磁流變液中磁性顆粒分布是雜亂的， 而在強(qiáng)石茲場(chǎng)作用下，卻有規(guī)則地沿,茲場(chǎng)方向成鏈或鏈?zhǔn)鵂钆帕小ｊP(guān) 于磁流變效應(yīng)的最直觀的解釋是，強(qiáng)磁場(chǎng)作用使得》茲性顆粒在兩極 板之間形成鏈?zhǔn)鵂罱Y(jié)構(gòu)，像橋一樣橫架在極板之間，阻礙了流體的正常流動(dòng)。而且，在強(qiáng)》茲場(chǎng)較弱時(shí)，鏈lt量少、長(zhǎng)度短、直徑細(xì)，剪斷所需的外力較小，相應(yīng)的磁流變液剪切屈服強(qiáng)度低；隨著外磁 場(chǎng)的不斷增加，^茲流變液中鏈?zhǔn)鴁:量增加、長(zhǎng)度加長(zhǎng)、直徑變粗，剪切外力也增加，相應(yīng)的磁流變液粘度和阻尼也提高。如果磁場(chǎng)按 一定規(guī)律變化，磁流變液粘度和阻尼也同規(guī)律快速變化(毫秒級(jí))。電流變液(ER， electrorheological fluid)是一種類(lèi)似于》茲流變 液的智能材料，由微米(納米)尺度的具有高介電常數(shù)的顆粒均勻 分散在絕緣低介電常數(shù)的油相介質(zhì)中，形成懸浮液，當(dāng)施加外電場(chǎng) 時(shí)，ER流體從流動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)為類(lèi)固體狀態(tài)，其表觀粘度激增幾個(gè)數(shù) 量級(jí)，并達(dá)到較高剪切應(yīng)力該過(guò)程是可逆，可控，快速和低功耗的， 可用于有效解決枳4成震動(dòng)的防護(hù)問(wèn)題。中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利200520021463.2公開(kāi)了 一種基于》茲流變才支 術(shù)的抗沖減振裝置，結(jié)構(gòu)包括有邊柱，懸浮結(jié)構(gòu)，鋼絲繩減振器， 磁流變阻尼器，力傳感器，球絞鏈，加速度傳感器，速度傳感器， 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，電源等。該方案借助包括計(jì)算機(jī)在內(nèi)的控制系統(tǒng) 來(lái)對(duì)磁流變對(duì)磁流變阻尼進(jìn)行智能調(diào)節(jié)，主要用于艦船的大型抗沖 減振金屬結(jié)構(gòu)。中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利200420037740.4 7>開(kāi)了 一種萬(wàn)茲流變智能阻 尼墻，其主要由磁流變液，墻體、滑動(dòng)板、剛性底槽、上、下安裝 ^1,激》茲繞組，計(jì)算才幾，電源等構(gòu)成。該方案通過(guò)加在激》茲線圏上 的控制電壓來(lái)調(diào)整阻尼墻體的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，尺寸與建筑物的幾何尺 寸有關(guān)，尺寸較大。中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)03141795.7公開(kāi)了一種磁流變液減振制動(dòng) 系統(tǒng)，其包括制動(dòng)開(kāi)關(guān)，可變電阻，電流表，》茲流變液，缸筒，活 塞，活塞桿，勵(lì)》茲線圏，控制電路，電源等。該技術(shù)方案通過(guò)調(diào)節(jié) 可變電阻控制制動(dòng)器和阻尼器電》茲場(chǎng)的強(qiáng)度，以此來(lái)改變制動(dòng)器和阻尼器提供的阻尼力矩和阻尼力的大小，達(dá)到同步減振制動(dòng)的作 用。目前世界上應(yīng)用電流變液的"阻尼系統(tǒng)"的專(zhuān)利，既有靠專(zhuān)用 電源和控制電路的，也有靠壓電陶資提供電壓控制的。中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利02294319.6 7>開(kāi)了 一種電流變液可調(diào)減振 器，由減震器和電流變液阻滯閥組成，通過(guò)控制電路控制加在電流 變液上的電壓差，以此改變電流變液的流動(dòng)性，乂人而影響調(diào)節(jié)阻滯 閥中的活塞運(yùn)動(dòng)的難易程度，調(diào)節(jié)減振器的阻力值。該技術(shù)方案主 要用于車(chē)輛懸架領(lǐng)域。中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利96236145.3 />開(kāi)了 一種電流變'液與壓電陶 瓷復(fù)合的自適應(yīng)阻尼器，其在圓柱形筒內(nèi)經(jīng)由密封隔板將活塞腔與 壓電陶瓷片分開(kāi)?；钊蛷椈蓹C(jī)構(gòu)作用于壓電陶瓷元件，響應(yīng)外界 振動(dòng)而產(chǎn)生一個(gè)電壓，該電壓輸出接到固定在活塞桿上的同心圓環(huán) 柱電才及上，通過(guò)電才及使活塞月空內(nèi)的電流變液固化，增大阻尼力，乂人 而減小活塞的4展動(dòng)。這些現(xiàn)有技術(shù)證明了^茲流變液和電流變液用于減振系統(tǒng)是完 全可能的。但現(xiàn)有纟支術(shù)普遍存在下列缺點(diǎn)，阻礙了在諸如電子產(chǎn)品 等小型設(shè)備中的應(yīng)用1. 現(xiàn)有的^茲流變液或電流變液減振系統(tǒng)必須要有金屬缸體、 活塞等往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件，活塞運(yùn)動(dòng)需要行程，因此這些減振系統(tǒng)外形 多為大型矩形箱拒，笨重，適用建筑、艦船、重載卡車(chē)等領(lǐng)域，由 于尺寸較大而無(wú)法用于小型電子產(chǎn)品，如要求輕薄的筆記本電腦。2. 金屬缸體、活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件要求有較高的加工精度和配 合4青度，導(dǎo)至爻3見(jiàn)有,茲流變液或電流變液減l展系統(tǒng)的制造成本4交高。3. 現(xiàn)有的磁流變液減振系統(tǒng)需要電源產(chǎn)生磁場(chǎng)，通過(guò)改變電 流大小來(lái)控制磁場(chǎng)強(qiáng)度，從而控制/f茲流變液的阻尼特性，電路控制 復(fù)雜。4. 現(xiàn)有的》茲流變液或電流變液減4展系統(tǒng)單純依靠石茲流變液或 電流變液的"阻尼"特性進(jìn)行減振，雖然能夠獲得較大的阻尼且阻 尼易于控制，但具有片面性。其對(duì)隔離重載荷效果較優(yōu)，但不具有 小型電子產(chǎn)品需要的綜合的頻率特性和隔振緩沖能力。對(duì)于小型電子產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，除了阻尼可變以外，還需要在小載荷 時(shí)表現(xiàn)出軟特性，大載荷時(shí)表現(xiàn)硬特性。這種綜合的動(dòng)態(tài)減振能力 是設(shè)計(jì)減振器所需的理想境界。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中的至少一種 缺陷的半主動(dòng)隔振緩沖裝置。本發(fā)明的 一 個(gè)目的在于提供 一 種利用磁流變液的半主動(dòng)隔振 緩沖裝置，其不需要電源產(chǎn)生磁場(chǎng)。本發(fā)明的另 一個(gè)目的在于提供一種利用》茲流變液的半主動(dòng)隔 振緩沖裝置，其不需要通過(guò)電流大小來(lái)控制磁場(chǎng)強(qiáng)度。本發(fā)明的另 一個(gè)目的在于提供一種利用{茲流變液的半主動(dòng)隔 振緩沖裝置，其不需要采用缸體和活塞等運(yùn)動(dòng)部件，以減小尺寸和 降低成本。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于4是供一種利用,茲流變液的半主動(dòng)隔 振緩沖裝置，其能夠提供綜合的動(dòng)態(tài)阻尼減振特性。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于4是供一種利用電流變液的半主動(dòng)隔 振緩沖裝置，其不需要采用缸體和活塞等運(yùn)動(dòng)部件，以減小尺寸和 降低成本。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種利用電流變液的半主動(dòng)隔 振緩沖裝置，其能夠提供綜合的動(dòng)態(tài)阻尼減振特性。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種半 主動(dòng)隔振緩沖裝置，包括第一腔體和第二腔體，以及用于形成》茲場(chǎng) 的第一f茲場(chǎng)部件和第二》茲場(chǎng)部件，其中所述第 一腔體與所述第二腔 體之間具有流體通道，所述第一腔體中容納有》茲流變液，所述第一 /磁場(chǎng)部件和所述第二/f茲場(chǎng)部件隔著所述;茲流變液相對(duì)設(shè)置，其特4正 在于，所述第 一月空體的至少側(cè)壁由沿負(fù)荷施加方向可伸縮的彈性部件構(gòu)成；所述第一》茲場(chǎng)部件直4妄或間接連4妄到所述第一腔體的側(cè)壁 的下端，所述第二磁場(chǎng)部件直接或間接連接到所述第一腔體的側(cè)壁 的上端。其中，所述第一腔體與所述第二腔體由隔板件隔開(kāi)，所述流體 通道形成于所述隔板件上。所述第一腔體由所述彈性部件、連接到 所述彈性部件上端的所述隔纟反件和連4妄到所述彈性部件下端的一 底板限定形成。所述第二腔體由所述隔板件和一罩蓋在所述隔板件 上的頂蓋限定形成。其中，所述第一^茲場(chǎng)部^f牛和所述第二》茲場(chǎng)部4牛中至少之一為7JC石茲體。優(yōu)選地，所述第一萬(wàn)茲場(chǎng)部件為永^茲體，所述第二》茲場(chǎng)部件由 所述隔板件構(gòu)成，為軟^茲體。其中，所述隔板件包括軟,茲板罩和i殳置在所述軟》茲板罩中部的 軟磁中心板，所述軟磁板罩和所述軟磁中心板之間的間隙形成所述流體通道，并同時(shí)構(gòu)成》茲隙。優(yōu)選地，所述軟》茲中心板通過(guò)非導(dǎo)^茲 材料構(gòu)成的支架連接到所述軟磁板罩上，其中，所述彈性部件由粘彈材料或彈性金屬薄膜制成。優(yōu)選地， 所述彈性部件為波紋膜盒。其中，所述第一腔體的下部容納所述》茲流變液，而上部容納有 空氣，形成空氣柱。優(yōu)選地，還包括空氣壓力調(diào)節(jié)閥，與所述第二 腔體或所述第一腔體的空氣相連通。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種半主動(dòng)隔振緩沖裝置， 其特征在于，包括第一腔體和第二腔體，以及用于形成電場(chǎng)的第一 電場(chǎng)部件和第二電場(chǎng)部件，其中所述第 一腔體與所述第二腔體之間 具有流體通道，所述第一腔體中容納有電流變液，所述第一電場(chǎng)部 件和所述第二電場(chǎng)部件隔著所述電流變液相對(duì)i殳置，所述第一腔體的至少側(cè)壁由沿負(fù)荷施加方向可伸縮的彈性部件構(gòu)成；所述第 一 電 場(chǎng)部件直接或間*接連接到所述第一腔體的側(cè)壁的下端，所述第二電 場(chǎng)部件直4妻或間^接連^f矣到所述第 一腔體的側(cè)壁的上端。其中，所述第一腔體與所述第二腔體由隔板件隔開(kāi)，所述流體通道形成于所述隔板件上。所述彈性部件具有底壁，所述第一腔體 由所述彈性部件和連接到所述彈性部件上端的所述隔板件限定形成。所述第二腔體由所述隔板件和一罩蓋在所述隔板件上的頂蓋限 定形成。其中，所述第一電場(chǎng)部件為壓電陶資組件，設(shè)置在所述第一腔 體內(nèi)側(cè)底部，所述第二電場(chǎng)部件為所述隔板件，由金屬制成，構(gòu)成 一電招j反，所述壓電陶資組件通過(guò)導(dǎo)線與所述隔^反件電連《^妄。其中，所述隔板件中部設(shè)置有絕緣子，所述絕緣子的下端與所 述壓電陶瓷組件4妄觸。所述絕緣子可滑動(dòng)地i殳置在所述隔板件中部 的孔中，并且套設(shè)有彈簧，所述彈簧將所述絕緣子朝向所述壓電陶 瓷組件偏壓。優(yōu)選地，所述隔板件包括彈性薄壁，所述絕緣子安裝 在所述彈性薄壁上。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述彈性薄壁為波紋膜壁。其中，所述彈性部件由粘彈材料制成。其中，所述第一腔體的下部容納所述電流變液。所述第一腔體 的上部容納有空氣，形成空氣柱。為實(shí)現(xiàn)綜合動(dòng)態(tài)能力，本發(fā)明將彈性材料與基于電、磁流變液 的減振裝置相結(jié)合，利用傳統(tǒng)彈性材料的性能來(lái)彌補(bǔ)基于電、磁流 變液的減振裝置的不足。本發(fā)明具有以下沖支術(shù)歲文果1. 結(jié)構(gòu)小型化。本發(fā)明利用彈性材料(包括粘彈材料或彈性 薄月莫金屬)，結(jié)合永久》茲場(chǎng)與,茲流變液體，或者結(jié)合電場(chǎng)與電流變 液體，構(gòu)成一種阻尼可變的半主動(dòng)隔振緩沖裝置。例如主體可以采 用一個(gè)傳統(tǒng)粘彈材料或彈性金屬薄膜制成的波紋膜盒腔體，如是電 流變液，應(yīng)用絕緣粘彈材料，實(shí)際上就是一個(gè)彈簧，它中空，是一 個(gè)腔體，內(nèi)部有一段空氣柱，兼為儲(chǔ)存少量約幾克到幾十克工作物 質(zhì)(電或磁流變液)的主腔。這種裝置不再需要金屬缸體和活塞等 往復(fù)運(yùn)行部件，而且將彈簧與腔體結(jié)合為一體，結(jié)構(gòu)復(fù)用，有利于 結(jié)構(gòu)小型化。可以有效地減小尺寸，從而可以適用于筆記本電腦等 小型電子產(chǎn)品。2. 降低成本。由于不需要金屬缸體、活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件，因 而對(duì)加工精度和g己合精度降低，從而可以降低生產(chǎn)成本。3. 綜合的動(dòng)態(tài)減振能力。本發(fā)明利用彈性材料(包括粘彈材 料或彈性薄膜金屬)，結(jié)合永久》茲場(chǎng)與》茲流變液體，或者結(jié)合電場(chǎng) 與電流變液體，構(gòu)成一種阻尼可變的半主動(dòng)隔振緩沖系統(tǒng)。這樣， 通過(guò)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，兼容了小載荷和重載荷，解決了粘彈材料+腔體內(nèi) 有一段空氣柱+ ^茲流變液結(jié)合的困難，合成了具有阻尼可變和優(yōu)異 的綜合頻率特性。因?yàn)檎硰棽牧吓c磁流變液優(yōu)點(diǎn)互補(bǔ)，所以在小載 荷時(shí)，呈現(xiàn)軟特性，強(qiáng)載荷時(shí)呈現(xiàn)硬特性，從而可以優(yōu)化能量消誄毛 和吸收。而且，動(dòng)態(tài)特性優(yōu)異，響應(yīng)速度快。4. 寬溫特性。由于^茲流變液具有寬溫特性，因而基于f茲流變 液的半主動(dòng)隔振IC沖裝置具有突出的寬溫特性。例如，在-30°C~80 °C都能保證半主動(dòng)隔離緩沖的特性。5. 無(wú)電源和控制電^^:采用巧^H吉構(gòu)實(shí)現(xiàn)半主動(dòng)，耳又消了現(xiàn) 有技術(shù)中的電源和控制電路，這又減小了結(jié)構(gòu)和降低了成本，并提 供了工作可靠性。應(yīng)該理解，以上的一^:性描述和以下的詳細(xì)描述都是列舉和說(shuō) 明性質(zhì)的，目的是為了對(duì)要求保護(hù)的本發(fā)明提供進(jìn)一步的說(shuō)明。


附圖構(gòu)成本"i兌明書(shū)的一部分，用于幫助進(jìn)一步理解本發(fā)明。這 些附解了本發(fā)明的 一 些實(shí)施例，并與i兌明書(shū) 一 起用來(lái)i兌明本發(fā) 明的原理。在附圖中相同的部件用相同的標(biāo)號(hào)表示。其中圖1所示為4艮據(jù)本發(fā)明的利用石茲流變液的半主動(dòng)隔振緩沖裝置 的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2所示為該利用磁流變液的半主動(dòng)隔振緩沖裝置的立體分解 結(jié)構(gòu)示意圖；圖3所示為磁板罩的立體結(jié)構(gòu)示意圖，其中》茲板罩上裝設(shè)有軟 磁芯板；圖4所示為該利用A茲流變液的半主動(dòng)隔振緩沖裝置的主視結(jié)構(gòu) 示意圖；圖5所示為該利用》茲流變液的半主動(dòng)隔振緩沖裝置的主視剖牙見(jiàn) 結(jié)構(gòu)示意圖；圖6所示為該利用磁流變液的半主動(dòng)隔振緩沖裝置在圖5中A 部的剖^L放大結(jié)構(gòu)示意圖；圖7所示為^4居本發(fā)明的利用電流變液的半主動(dòng)隔振緩沖裝置 的立體剖^L結(jié)構(gòu)示意圖；圖8所示為該利用電流變液的半主動(dòng)隔振緩沖裝置中的蓋子的 立體結(jié)構(gòu)示意圖；以及圖9所示為該利用電流變液的半主動(dòng)隔振緩沖裝置中的蓋子的 另一種實(shí)施方式的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。 第一實(shí)施例參見(jiàn)圖1、 2、 5和6，基于》茲流變液的半主動(dòng)減振緩沖裝置 包才舌波纟丈膜盒110、底氺反120、隔^反4牛130、和頂蓋160。其中， 底板120連接到所述波紋膜盒110下端，隔板件130連接到波紋 月莫盒110上端，頂蓋160罩蓋在隔4反件130上。波紋膜盒(彈性部件)110是主體件，由傳統(tǒng)粘彈材料如橡 膠或彈性金屬薄膜如錫磷青銅制成，實(shí)際上就是一個(gè)中空的彈 簧，承擔(dān)傳統(tǒng)的被動(dòng)隔振緩沖功能。在外部振動(dòng)沖擊載荷作用下， 波紋膜盒110可以如彈簧那樣靈活地壓縮或張開(kāi)。波紋膜盒110中空，與隔板件130和底板120共同限定形成寸諸存一l殳空氣4主和少量約幾克-幾十克工作物質(zhì)》茲流變液MR 的主腔體111 (第一腔體)。隔板件130和罩蓋在其上的頂蓋160共同限定形成一瀉流腔 (第二腔體)161,供系統(tǒng)承受動(dòng)力學(xué)載荷時(shí)，作為控制阻尼變 化的纟爰沖區(qū)。在該瀉流腔外設(shè)置一調(diào)節(jié)用的單向壓力閥133，可 以與第二腔體161或第一腔體111連通，用來(lái)從外部對(duì)腔體進(jìn)行充 氣或放氣，以調(diào)節(jié)或控制腔體內(nèi)的氣體壓力。參見(jiàn)圖6，下永久石茲才及(第一》茲場(chǎng)部件)140與教J茲中心體 (第二電場(chǎng)部^f牛)135共同形成中心石茲場(chǎng)。當(dāng)波鄉(xiāng)丈膜盒110^皮壓 縮或張開(kāi)時(shí)，下永久石茲才及140與衫J茲中心體135之間的距離是可 變的，與外部載荷保持一定函數(shù)關(guān)系，隨距離變化，磁阻變化， 軟z磁中心體135被i茲化的強(qiáng)度也隨之與外部載荷〗呆持一定函數(shù)關(guān) 系變化?？梢允浅烧?，成指數(shù)等。這種關(guān)系與下永久^f茲極140 的》茲特性和結(jié)構(gòu)、幾何形狀有關(guān)。隔^反件(第二》茲場(chǎng)部件)130由上杯、形》茲斗反罩131和壽欠》茲中 心體135共同構(gòu)成。上杯形^F茲板罩131中具有圓孑L 132,其與軟磁中心體135利用非》茲性連接片136作為支架進(jìn)行同心裝配，磁 化后，隔板件130與軟》茲中心體135 二者互為異性》茲極，比如一 個(gè)為N才及，另一個(gè)為S才及。二者之間具有環(huán)狀間隙137,作為阻 尼控制磁隙，i茲隙中具有較強(qiáng)的圓環(huán)》茲場(chǎng)，該i茲場(chǎng)作為阻尼控制 磁場(chǎng)，也隨之與外部載荷保持一定函數(shù)關(guān)系變化。同時(shí)，該間隙 137還兼作主腔體111與瀉流腔161之間的流體通道。圖6中示 出了由；茲力線構(gòu)成的i茲路。磁流變液MR ( magneto國(guó)rheological fluid )作為工作物質(zhì)，它 的剪切屈服強(qiáng)度、或粘度與外磁場(chǎng)的強(qiáng)度變化成正比。半主動(dòng)特性的實(shí)現(xiàn)當(dāng)設(shè)備承受較小載荷時(shí)，傳統(tǒng)粘彈材料 或彈性金屬薄膜)加空氣柱組成的被動(dòng)隔振緩沖系統(tǒng)發(fā)揮作用。 基本上就是一個(gè)普通減振器，表現(xiàn)為軟特性(特性曲線的斜率隨 變形而逐漸減小的彈簧稱(chēng)為軟特性彈簧)。當(dāng)載荷達(dá)到較大時(shí)，半主動(dòng)特性逐步顯示波紋膜盒110被 壓縮專(zhuān)交多，無(wú)法容納原有,茲流變液MR。壓縮》茲流變液MR經(jīng)控 制石茲隙，即間隙137進(jìn)入瀉流腔161,而控制^茲隙的磁場(chǎng)使》茲流 變液MR的粘度增加，使本裝置對(duì)外的硬度、剛度迅速增加，同 時(shí)液體的粘滯阻尼和摩檫阻尼劇增，由于控制》茲隙中的阻尼控制 》茲場(chǎng)也與外部載荷保持一定函凄t關(guān)系變化，因此石更度、剛度和阻 尼也與外部動(dòng)力學(xué)載荷保持一定函數(shù)關(guān)系變化。系統(tǒng)主要表現(xiàn)出 硬特性，(特性曲線的斜率隨變形而逐漸增大的彈簧稱(chēng)為硬特性 彈簧)，從而優(yōu)化了能量的消耗與吸收。對(duì)于筆記本電腦等電子產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，^使用環(huán)境經(jīng)常比較復(fù)雜， 惡劣環(huán)境的沖擊跌落等振動(dòng)沖擊載荷復(fù)雜多變，因此需要小型 化，動(dòng)態(tài)特性好的半主動(dòng)隔振緩沖系統(tǒng)。所謂"半主動(dòng)"就是不 用控制電路，而只是靠結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單控制。本實(shí)施例是一種"粘彈材料(或金屬薄膜)結(jié)構(gòu)+加空氣柱+ 7;K久》茲場(chǎng)與^茲流變液"組成的一種阻尼可變的半主動(dòng)隔4展纟爰沖 方案，能利用》茲流變液在》茲場(chǎng)作用下粘度發(fā)生變^f匕，較好地實(shí)現(xiàn) 對(duì)能量的消耗與吸收。本實(shí)施例的特點(diǎn)總結(jié)如下A. 結(jié)構(gòu)復(fù)用將彈簧與腔體結(jié)合為一體。本實(shí)施例的主體 是一個(gè)傳統(tǒng)粘彈材料或彈性金屬薄膜組成的波紋膜盒，實(shí)際上就 是一個(gè)彈簧，其兼作磁流變液的主腔體，有利于結(jié)構(gòu)小型化。B. 簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，取消傳統(tǒng)的來(lái)回運(yùn)動(dòng)的"活塞"，變?yōu)閴嚎s"腔 體"結(jié)構(gòu)，外形則有i殳計(jì)為短圓柱臺(tái)的可能，也有利于適配小型、 輕薄產(chǎn)品。C. 上杯形》茲—反罩、圓環(huán)i茲場(chǎng)和阻尼4空制萬(wàn)茲隙、瀉流月空等有 利于結(jié)構(gòu)小型化。D. 采用與小型電子產(chǎn)品的結(jié)合方式采用了小型電子產(chǎn)品 和筆記本電腦的常用安裝方式(3個(gè)安裝孔，可用小螺釘連接， 或結(jié)構(gòu)改動(dòng)用粘結(jié)-如3M強(qiáng)力膠粘結(jié))，便于與小型電子產(chǎn)品 匹西己。根據(jù)需要，該實(shí)施例的基于電流變液的半主動(dòng)減振緩沖裝置 的結(jié)構(gòu)尺寸可以達(dá)到①15 x 8mm。E. 無(wú)電源和控制電路采用巧妙結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)半主動(dòng)，耳又消了 現(xiàn)有技術(shù)中的電源和控制電路，這又減小了很多。F.優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，兼容了小載荷和重載荷在進(jìn)行了上述的結(jié) 構(gòu)變革后，解決了粘彈材料+腔體內(nèi)有一段空氣柱+電流變液結(jié) 合的困難，因?yàn)檎硰棽慕?與》茲流變液優(yōu)點(diǎn)互補(bǔ)，合成了具有阻尼 可變和優(yōu)異的綜合動(dòng)態(tài)特性，小栽荷時(shí)，呈現(xiàn)軟特性，強(qiáng)載荷時(shí) 呈現(xiàn)硬特性。第二實(shí)施例參見(jiàn)圖7,基于電流變液的半主動(dòng)減振緩沖裝置包括彈性容 器210、隔板件230、和頂蓋260。其中，隔板件230罩蓋在彈性 容器210上端，頂蓋260罩蓋在隔板件230上。彈性容器(彈性部件)210是主體件，由傳統(tǒng)粘彈材料如橡 膠等絕緣材料制成，承擔(dān)傳統(tǒng)的被動(dòng)隔振緩沖功能。其與隔板件 230共同限定形成儲(chǔ)存一段空氣柱和少量約幾克-幾十克工作物 質(zhì)電流變液ER的主月空體211 (第一月空體)。隔板件(第二電場(chǎng)部件)230由諸如錫磷青銅的導(dǎo)電彈性材 料制成，其與罩蓋在其上的頂蓋260共同限定形成瀉流腔(第二 腔體)161，供系統(tǒng)承受動(dòng)力學(xué)載荷時(shí)，作為控制阻尼變化的緩 沖區(qū)。在主腔體211的內(nèi)側(cè)底部固定(或壓塑結(jié)合)有壓電陶瓷組 件(第一電場(chǎng)部件)240，該壓電陶瓷組件240包括壓電陶瓷片， 封裝在彈性金屬(如錫磷青銅)薄盒內(nèi)，如遇機(jī)械振動(dòng)或外力， 就會(huì)產(chǎn)生一定電壓，如遇較強(qiáng)機(jī)械振動(dòng)或外力，就會(huì)產(chǎn)生高電壓。該壓電陶瓷纟且ff 240有內(nèi)、夕卜電才及，內(nèi)電才及為高電<立電才及， 外電極為接地電極，連至隔板件(第二電場(chǎng)部件)230，連接方 法可以是如圖7如示，柔性導(dǎo)線245連至隔板件230，也可以是壓塑時(shí)將柔性導(dǎo)線245熱壓在粘彈材并+的彈性容器210的內(nèi)壁 中，以將電壓加至隔板件230與壓電陶資組件240的內(nèi)電極之間。 乂人而將電壓加至電流變液ER的上下兩端。隔板件230上裝有絕緣子220,利用彈性偏壓的彈簧225頂 在壓電陶瓷組件240上，和彈性容器210的底部一道，將機(jī)械振 動(dòng)力傳達(dá)到壓電陶瓷組件240上。隔板件230上有彈性薄壁235， 控制阻尼的瀉流槽(流體通道)232。隔板件230上有安裝凸臺(tái) 和安裝孔，可用螺釘將本發(fā)明的半主動(dòng)隔振緩沖裝置安裝在機(jī)器 殼體(如筆記本電腦殼體)的底面，或其他需要的位置。位于隔才反件230上部的瀉流腔233是供系統(tǒng)岸義受動(dòng)力學(xué)載荷 時(shí)，電流變液ER^皮壓縮后，經(jīng)瀉流一曹232強(qiáng)制流入，作為控制阻 尼變化的l^沖空間。圖8和9示出了二種不同結(jié)構(gòu)的彈性隔^1件230，其中圖8所 示的彈性隔板件230為彈簧片式，其底壁為平面狀，上面具有多個(gè) 長(zhǎng)槽形瀉流槽232。圖9所示的彈性隔板件230為波紋膜彈簧式， 其底壁為波紋狀的薄膜壁，即波紋膜壁，以提供更好的彈性。當(dāng)處于較強(qiáng)的外部激勵(lì)時(shí)(比如，；決落，沖擊，強(qiáng)振)，彈 性容器210被壓縮或張開(kāi)，振幅4艮大，彈簧225將絕緣子220頂 在壓電陶資組件240上，和彈性容器210的底部一道將外部振動(dòng) 4專(zhuān)癥合壓電陶資紐j牛240， 4吏壓電陶資ifH牛240因壓電-文應(yīng)產(chǎn)生高 電壓，該電壓力口于電流變液ER, -使電流變液的特性隨外部載荷 保持一定函數(shù)關(guān)系變化，從流動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)轭?lèi)固體狀態(tài)，其表觀 粘度激增幾個(gè)數(shù)量級(jí)，阻尼激增。由于電流變液主腔體211 #皮大大壓縮，電流變液ER在強(qiáng)制 壓力下經(jīng)瀉流4曹232 4非入渴流月空233。由于電;克變液ER的粘度激增，通過(guò)時(shí)將產(chǎn)生較大的阻尼，包括液體的粘滯阻尼和摩檫阻 尼增加，加上空氣被壓縮形成阻尼，因而能有效地發(fā)揮衰減響應(yīng) 峰^直的作用。此時(shí)，除了阻尼增加外，本發(fā)明的半主動(dòng)隔振緩沖裝置的對(duì) 外硬度迅速增加，綜合形成硬特性(特性曲線的斜率隨變形而逐 漸增大的彈簧稱(chēng)為硬特性彈簧)，從而優(yōu)化了能量的衰減和吸收 的效果，避免了危害。本實(shí)施例的基于電流變液的半主動(dòng)隔纟展緩沖裝置具有"半主 動(dòng)"、"小型化"的特點(diǎn)，且具有"兼容小載荷和重載荷，，的綜合動(dòng)態(tài)特性。該裝置能適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境，例如能保證在-30。C到+ 80 'C下的正常工作。本實(shí)施例是一種粘彈材料結(jié)構(gòu)、結(jié)合空氣柱、壓電陶瓷元件 與電流變液體組成的 一 種小型化的的半主動(dòng)隔4展》爰沖系統(tǒng)。具有 阻尼可變，和良好的動(dòng)態(tài)特性。4交好地實(shí)現(xiàn)對(duì)能量的消壽毛與吸收， 避免了危害的發(fā)生。本實(shí)施例主體彈性容器是一個(gè)傳統(tǒng)粘彈材料(如橡膠等絕 緣材料)制成的普通隔振緩沖元件，內(nèi)部主腔體充有少量空氣和 電流變液，當(dāng)設(shè)備承受較小載荷時(shí)，以彈性容器加空氣的氣體彈 簧和阻尼起主要作用，電流變液起次要作用，發(fā)4軍傳統(tǒng)的#1動(dòng)隔 振緩沖功能。在外部振動(dòng)沖擊載荷作用下，彈性容器可以被靈活 壓縮或張開(kāi)。此時(shí)彈性容器呈現(xiàn)軟特性(特性曲線的斜率隨變形 而逐漸減小的彈簧稱(chēng)為軟特性彈簧)。本實(shí)施例的特點(diǎn)總結(jié)如下A. 結(jié)構(gòu)復(fù)用將彈簧與腔體結(jié)合為一體。本實(shí)施例的主體 彈性容器是一個(gè)傳統(tǒng)粘彈材料(橡膠，絕緣材料)組成的普通隔 振緩沖元件，其是中空腔體件，內(nèi)部有一段空氣柱，兼為儲(chǔ)存少 量(約幾克-幾十克)工作物質(zhì)流變液的主腔體。有利于結(jié)構(gòu)小 型化。B. 簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，取消傳統(tǒng)的來(lái)回運(yùn)動(dòng)的"活塞"，變?yōu)閴嚎s"腔 體"結(jié)構(gòu)，也有利于小型化。C. 隔板件、瀉流槽、瀉流腔使控制阻尼結(jié)構(gòu)小型化。D. 可以采用小型電子產(chǎn)品和筆記本電腦的常用安裝方式(小 螺釘連接，或用3M強(qiáng)力膠粘結(jié))，便于與小型電子產(chǎn)品匹配。該實(shí)施例的基于電流變液的半主動(dòng)減振緩沖裝置的結(jié)構(gòu)尺 寸可以達(dá)到①15 x 8mm。E. 兼容小載荷和重載荷。在解決結(jié)構(gòu)上的問(wèn)題后，粘彈材 泮+ +腔體內(nèi)有一4殳空氣柱+電流變液，因?yàn)檎硰棽牟?與電流變液 優(yōu)點(diǎn)互補(bǔ)，合成了具有阻尼可變和優(yōu)異的綜合頻率特性，小載荷 時(shí)，呈現(xiàn)軟特性，強(qiáng)載荷時(shí)呈現(xiàn)硬特性。以上^f又為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì) 于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本 發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng) 包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半主動(dòng)隔振緩沖裝置，包括第一腔體(111)和第二腔體(161)，以及用于形成磁場(chǎng)的第一磁場(chǎng)部件(140)和第二磁場(chǎng)部件(130)，其中所述第一腔體(111)與所述第二腔體(161)之間具有流體通道(132)，所述第一腔體(111)中容納有磁流變液(MR)，所述第一磁場(chǎng)部件(140)和所述第二磁場(chǎng)部件(130)隔著所述磁流變液(MR)相對(duì)設(shè)置，其特征在于，所述第一腔體(111)的至少側(cè)壁由沿負(fù)荷施加方向可伸縮的彈性部件(110)構(gòu)成；所述第一磁場(chǎng)部件(140)直接或間接連接到所述第一腔體(111)的側(cè)壁的下端，所述第二磁場(chǎng)部件(130)直接或間接連接到所述第一腔體(111)的側(cè)壁的上端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半主動(dòng)隔振緩沖裝置，其特征在于，所 述第一腔體(111)與所述第二腔體(161)由隔板件(130) 隔開(kāi)，所述流體通道(132)形成于所述隔板件(130)上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半主動(dòng)隔振緩沖裝置，其特征在于，所 述第一腔體(111)由所述彈性部件(110)、連接到所述彈性 部件(110)上端的所述隔板件(130)和連纟妄到所述彈性部件(110)下端的一底^反(120)限定形成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的半主動(dòng)隔振緩沖裝置，其特征在于，所 述第二腔體(161 )由所述隔板件(130)和一罩蓋在所述隔板 件(130)上的頂蓋(160)限定形成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的半主動(dòng)隔振緩沖裝置，其特征在于，所 述第一》茲場(chǎng)部ff (140)為7JCf茲體。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的半主動(dòng)隔振緩沖裝置，其特征在于，所 述第二》茲場(chǎng)部件(130)由所述隔^反件(130)構(gòu)成，為軟f茲體。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的半主動(dòng)隔振緩沖裝置，其特征在于，所 述隔板件(130)包括軟磁板罩(131 )和設(shè)置在所述軟磁板罩(131 )中部的軟磁中心板(135)，所述軟磁板罩(130)和所 述軟磁中心板(135)之間的間隙(137)形成所述流體通道， 并同時(shí)構(gòu)成萬(wàn)茲隙。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的半主動(dòng)隔振緩沖裝置，其特征在于，所 述軟磁中心板(135 )通過(guò)非導(dǎo)磁材料構(gòu)成的支架(136 )連接 到所述軟^磁板罩(131 )上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一項(xiàng)所述的半主動(dòng)隔振緩沖裝置，其 特征在于，所述彈性部件(110)由粘彈材料或彈性金屬薄膜 制成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一項(xiàng)所述的半主動(dòng)隔振緩沖裝置，其 特征在于，所述彈性部件(110)為波紋膜盒。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的半主動(dòng)隔振緩沖裝置，其 特4正在于，所述第一^空體(111)的下部容納所述石茲流變液(MR)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的半主動(dòng)隔振緩沖裝置，其特征在于， 所述第一腔體(111)的上部容納有空氣，形成空氣柱。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的半主動(dòng)隔振緩沖裝置，其特征在于， 還包括空氣單向壓力調(diào)節(jié)閥(133),與所述第二腔體(161) 或所述第一腔體(111)的空氣相連通。
14. 一種半主動(dòng)隔振緩沖裝置，其特征在于，包括第一腔體(211) 和第二腔體(233 ),以及用于形成電場(chǎng)的第一電場(chǎng)部件(240 ) 和第二電場(chǎng)部件(230)，其中所述第一腔體(211)與所述第 二腔體(233 )之間具有流體通道(232 ),所述第一腔體(211 ) 中容納有電流變液(ER),所述第一電場(chǎng)部件(240)和所述 第二電場(chǎng)部件(230)隔著所述電流變液(ER)相對(duì)i殳置，其 特征在于，所述第一腔體(211)的至少側(cè)壁由沿負(fù)荷施加方向可伸 縮的彈性部4牛(210)構(gòu)成；所述第一電場(chǎng)部件(240)直接或間接連接到所述第一腔 體(211)的側(cè)壁的下端，所述第二電場(chǎng)部件(230)直接或間 接連接到所述第一腔體(211)的側(cè)壁的上端。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的半主動(dòng)隔振緩沖裝置，其特征在于， 所述第一腔體(211)與所述第二腔體(233 )由隔板件(230) 隔開(kāi)，所述流體通道(232)形成于所述隔才反件(230)上。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的半主動(dòng)隔振緩沖裝置，其特征在于， 所述彈性部件(210)具有底壁，所述第一腔體(211 )由所述 彈性部件(210)和連4^到所述彈性部件(210)上端的所述隔 一反4牛(230)限定形成。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的半主動(dòng)隔振緩沖裝置，其特征在于， 所述第二腔體(233 )由所述隔板件(230 )和一罩蓋在所述隔 板件(230)上的頂蓋(260)限定形成。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的半主動(dòng)隔振緩沖裝置，其特征在于， 所述第一電場(chǎng)部件(240)為壓電陶瓷組件，設(shè)置在所述第一 腔體(211)內(nèi)側(cè)底部，所述第二電場(chǎng)部件(230)為所述隔板 件(230 )，由金屬制成，構(gòu)成一電極板，所述壓電陶瓷組件(240 ) 通過(guò)導(dǎo)線(245 )與所述隔^反件(230)電連孑妄。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的半主動(dòng)隔振緩沖裝置，其特征在于， 所述隔板件(230 )中部設(shè)置有絕緣子(220 )，所述絕緣子(220 ) 的下端與所述壓電陶資紐j牛(240)接觸。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的半主動(dòng)隔振緩沖裝置，其特征在于， 所述絕桑彖子(220 )可滑動(dòng)地i殳置在所述隔4反件(230 )中部的 孔(231 )中，并且套設(shè)有彈簧(225 ),所述彈簧(225 )將所 述絕緣子(220)朝向所述壓電陶瓷組件(240)偏壓。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的半主動(dòng)隔振緩沖裝置，其特征在 于，所述隔4反件(230 )包括彈性薄壁(235 )，所述絕緣子(220 ) 安裝在所述彈性薄壁(235 )上。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的半主動(dòng)隔振緩沖裝置，其特征在于， 所述彈性薄壁(235 )為波紋膜壁。
23. 根據(jù)權(quán)利要求14到20中任一項(xiàng)所述的半主動(dòng)隔振緩沖裝置， 其特征在于，所述彈性部件(210)由粘彈材料制成。
24. 根據(jù)權(quán)利要求14至20中任一項(xiàng)所述的半主動(dòng)隔振緩沖裝置， 其特征在于，所述第一腔體(211)的下部容納所述電流變液(ER)。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的半主動(dòng)隔振緩沖裝置，其特征在于， 所述第一腔體(211)的上部容納有空氣，形成空氣柱。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種半主動(dòng)隔振緩沖裝置，包括以流體通道(132)相連通的第一和第二腔體(111、161)，以及第一和第二磁場(chǎng)部件(140、130)，第一腔體(111)中容納有磁流變液(MR)，第一和第二磁場(chǎng)部件(140、130)隔著磁流變液(MR)相對(duì)設(shè)置，其中，第一腔體(111)的至少側(cè)壁由沿負(fù)荷施加方向可伸縮的彈性部件(110)構(gòu)成；第一磁場(chǎng)部件(140)連接到第一腔體(111)的側(cè)壁的下端，第二磁場(chǎng)部件(130)連接到第一腔體(111)的側(cè)壁的上端。本發(fā)明還提出了一種以電流變液作為工作介質(zhì)的半主動(dòng)隔振緩沖裝置。本發(fā)明除了阻尼可變以外，還能夠在小載荷時(shí)表現(xiàn)出軟特性，大載荷時(shí)表現(xiàn)硬特性，從而提供適用于小型電子產(chǎn)品的綜合動(dòng)態(tài)減振能力。
文檔編號(hào)F16F9/53GK101334081SQ200710118189
公開(kāi)日2008年12月31日 申請(qǐng)日期2007年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月29日
發(fā)明者余明江, 史小巖, 張智言, 菁 田, 謝元睿 申請(qǐng)人:聯(lián)想(北京)有限公司