設(shè)有率降磁軌通道的基于磁流變流體的支架裝置制造方法
【專利摘要】公開(kāi)了一種用于在底座上支承振動(dòng)源的基于磁流變流體的液壓支架裝置(20、220)。主流體通道(104、304)在抽吸室(64、264)與容納室(66、266)之間延伸,以在其間傳遞流體。電磁鐵線圈(98、298)可變地生成橫穿該主流體通道的磁通量,以可變地改變?cè)撝Ъ艿淖枘釀偠?。率降磁軌通道?20、320)在該抽吸室(64、264)與該容納室(66、266)之間延伸,以按預(yù)定頻率振動(dòng)通過(guò)其的磁流變流體(68、268),來(lái)減小該支架裝置(20、220)的動(dòng)態(tài)剛性??刂破鳎?08)按該預(yù)定頻率、相對(duì)接近于和超過(guò)該預(yù)定頻率的頻率,施加通過(guò)該電磁鐵線圈(98、298)的電流,以大致防止該磁流變流體(68、268)流過(guò)該主流體通道(104、304),來(lái)迫使該磁流變流體(68、268)僅大致流過(guò)該率降磁軌通道(120、320),以防止該液壓支架裝置(20、220)的動(dòng)態(tài)剛性在這些頻率下發(fā)生的急劇增加。
【專利說(shuō)明】設(shè)有率降磁軌通道的基于磁流變流體的支架裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 用于在底座上支承振動(dòng)源的基于磁流變流體的液壓支架裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]常規(guī)液壓支架,用于支承和提供振動(dòng)源的振動(dòng)隔離。這種支架的公知應(yīng)用是,用于支承機(jī)動(dòng)車(chē)輛的組件。這種支架通常應(yīng)用于提供隔離發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng),同時(shí)還用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)和所連接的動(dòng)力總成組件相對(duì)于車(chē)架或主體結(jié)構(gòu)的移動(dòng)。在發(fā)動(dòng)機(jī)和動(dòng)力總成支架的多種應(yīng)用中,需要使支架的阻尼特性可變,從而對(duì)特定頻率下的振動(dòng)進(jìn)行選擇性隔離。
[0003]已經(jīng)開(kāi)發(fā)出基于磁流變流體的振動(dòng)阻尼支架,能夠隔離或衰減多個(gè)頻率下的振動(dòng)。如本領(lǐng)域已知,磁流變流體響應(yīng)于磁場(chǎng)來(lái)修改其剪切特性。具體來(lái)說(shuō),它在暴露于磁場(chǎng)時(shí),能夠從自由流動(dòng)的、線性、粘性流體可逆轉(zhuǎn)地變成具有可控屈服強(qiáng)度的半固體。這些基于磁流變流體的支架使用該流體的這種特性,以在需要時(shí)控制彈簧剛度和阻尼率。
[0004]Baudendistel等人在美國(guó)專利6622995中公開(kāi)了這樣一種基于磁流變流體的支架。該支架包括外殼,該外殼環(huán)繞且沿著第一軸線延伸,并且限定一殼室。由彈性材料制成的柔性主體部分設(shè)置在殼室中并與外殼互連,以響應(yīng)于振動(dòng)源因外部激勵(lì)造成相對(duì)于外殼的移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生彈性變形。該柔性主體環(huán)繞并沿著第一軸線徑向延伸。由彈性材料制成的隔膜設(shè)置在殼室中,并且與柔性主體沿軸向隔開(kāi)。
[0005]分隔組裝件設(shè)置在殼室中的柔性主體與隔膜之間,以將殼室分為,柔性主體與分隔組裝件之間的抽吸室,和分隔組裝件與隔膜之間的容納室。每一個(gè)室的容積都根據(jù)柔性主體和隔膜響應(yīng)于外部激勵(lì)的變形而改變。將傳感器設(shè)置在機(jī)動(dòng)車(chē)輛上,以測(cè)量該車(chē)輛響應(yīng)于外部激勵(lì)的振動(dòng)狀態(tài),并且生成對(duì)應(yīng)振動(dòng)頻率信號(hào)。磁流變流體包含在抽吸室和容納室中。該分隔組裝件限定一在抽吸室與容納室之間軸向延伸的主流體通道,以在抽吸室與容納室之間建立流體連通,用于響應(yīng)于柔性主體與隔膜的變形使流體在兩室之間流動(dòng)。
[0006]該分隔組裝件包括與主流體通道相鄰設(shè)置的多個(gè)電磁鐵線圈,這些電磁鐵線圈用于可變地生成穿過(guò)主流體通道的磁通量,以改變穿過(guò)主流體通道的流體的剪切阻力,可變地改變支架裝置的動(dòng)態(tài)剛性。
[0007]在特定頻率下,比如機(jī)動(dòng)車(chē)輛的空轉(zhuǎn)頻率,由于基于磁流變流體的阻尼支架中的磁流變流體的質(zhì)量,都不期望動(dòng)態(tài)彈簧鋼性變高。希望降低這些頻率下的動(dòng)態(tài)彈簧鋼性,以減小駕駛員所感受的振動(dòng)。
[0008]本領(lǐng)域還已知的是,基于非磁流變流體的液壓阻尼支架裝置包括由分隔組裝件限定、并且在抽吸室與容納室之間延伸的率降磁軌通道,用于振動(dòng)通過(guò)其的流體來(lái)產(chǎn)生“率降”效應(yīng),或者在預(yù)定振動(dòng)頻率下降低支架裝置的動(dòng)態(tài)剛性。Takashima等人與2003年7月15日在美國(guó)專利US6592110中公開(kāi)了上述支架。然而,隨著這種底座的已知問(wèn)題是,在超過(guò)預(yù)定率降頻率的振動(dòng)頻率下出現(xiàn)“率升”或支架的動(dòng)態(tài)剛性急劇增加,因?yàn)榱黧w同時(shí)流過(guò)率降磁軌通道和主流體通道,導(dǎo)致這兩個(gè)通道所生效的頻率交疊。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]本發(fā)明提供這種基于磁流變流體的液壓支架裝置,類似美國(guó)專利6622995中所公開(kāi)的,進(jìn)一步還包括由所述分隔組裝件限定的率降磁軌通道;該率降磁軌通道在所述抽吸室與所述容納室之間延伸,與所述主流體通道和所述至少一個(gè)電磁鐵線圈徑向隔開(kāi),限定位于所述抽吸室處的上磁軌開(kāi)口和位于所述容納室處的下磁軌開(kāi)口,用于響應(yīng)于所述柔性主體與所述隔膜的變形來(lái)振動(dòng)通過(guò)該通道內(nèi)的磁流變流體,以減小所述支架裝置在預(yù)定頻率下的動(dòng)態(tài)剛性。所述支架裝置還包括控制器,該控制器用于響應(yīng)所述傳感器在所述預(yù)定頻率、相對(duì)接近于所述預(yù)定頻率和超過(guò)所述預(yù)定頻率的頻率時(shí)向所述電磁鐵線圈施加電流,以增加流經(jīng)所述主流體通道的磁流變流體的剪切阻力,從而大致防止所述磁流變流體流過(guò)所述主流體通道,以迫使所述磁流變流體僅大致流過(guò)所述率降磁軌通道,以在所述預(yù)定頻率下進(jìn)一步減小所述支架裝置的所述動(dòng)態(tài)剛性,并且防止所述液壓支架裝置的動(dòng)態(tài)剛性在相對(duì)接近于和超過(guò)所述預(yù)定頻率的頻率下急劇增加。
[0010]由此,本發(fā)明一個(gè)或更多方面的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)是,通過(guò)本系統(tǒng)中的磁流變阻尼組件控制所述磁流變流體所經(jīng)過(guò)的路徑,產(chǎn)生了所述預(yù)定頻率(例如,按機(jī)動(dòng)車(chē)輛的空轉(zhuǎn)頻率)下的率降效應(yīng),同時(shí)消除率相對(duì)接近于和超過(guò)所述預(yù)定頻率下現(xiàn)有技術(shù)中已知的不需要的率升效應(yīng)。具體來(lái)說(shuō),按這些頻率向所述至少一個(gè)電磁鐵線圈施加相對(duì)較大電流,由此,大致密封所述主流體通道,并且迫使所述流體僅流過(guò)所述率降磁軌通道,以提供更大的率降效應(yīng)并且防止發(fā)生率升。另外,與現(xiàn)有技術(shù)所述支架中的非磁流變流體相比,本發(fā)明所述支架中的所述磁流變流體的密度越大,提供率降效應(yīng)越大。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0011]參照下面詳細(xì)描述,并結(jié)合附圖,對(duì)本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)有更加清楚的理解,其中:
[0012]圖1是液壓支架裝置第一可行實(shí)施方式的截面圖和控制系統(tǒng)、電源的示意圖;
[0013]圖2是液壓支架裝置的第二可行實(shí)施方式的截面圖和控制系統(tǒng)、電源的示意圖;以及
[0014]圖3是三個(gè)不同支架裝置構(gòu)造的動(dòng)態(tài)剛性與頻率的模型測(cè)試數(shù)據(jù)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]參照附圖,視圖中相同表示指示對(duì)應(yīng)部分,液壓支架裝置20、220總體示出為在底座上支承振動(dòng)源。在所述可行實(shí)施方式中,液壓支架裝置20、220被用于在機(jī)動(dòng)車(chē)輛的車(chē)架上支承一組件。然而,應(yīng)當(dāng)理解,支架裝置20、220可以被用于在底座上支承各種其它振動(dòng)源。
[0016]液壓支架裝置20、220包括外殼22、222,外殼22、222的內(nèi)部形成有殼室44、244。外殼22、222包括大致呈碗狀的下外殼部24、224,下外殼部24、224環(huán)繞并沿著第一軸線A從閉口的下外殼部下端部26、226向開(kāi)口的下外殼部上端部28、228延伸。自下外殼部24、224徑向向外延伸形成下外殼部唇狀部30、230。外殼22、222還包括大致呈杯狀的上外殼部32、232,通常設(shè)置在下外殼部24、224的軸向上方,并且環(huán)繞并沿著與第一軸線A平行的第二軸線B,從開(kāi)口的上外殼部下端部34、234向閉口的上外殼部上端部36、236延伸。自上外殼部下端部34、234徑向向外延伸形成上外殼部唇狀部38、238,上外殼部唇狀部38、238設(shè)置在下外殼部唇狀部30、230下面并與其相配合,以限制上外殼部32、232和下外殼部24、224彼此遠(yuǎn)離的軸向移動(dòng)。應(yīng)當(dāng)理解,下外殼部24、224和上外殼部32、232皆可以具有其它形狀(例如,方形或矩形形狀截面)。自上外殼部上端部36、236徑向向外延伸形成安裝法蘭40、240,以與振動(dòng)源(B卩,在該可行實(shí)施方式中,機(jī)動(dòng)車(chē)輛的車(chē)架)接合。上外殼部上端部36,236還形成有沿第二軸線B的上外殼部孔42、242。上外殼部32、232和下外殼部24、224內(nèi)部形成有殼室44、244。
[0017]液壓支架裝置20、220還包括由彈性材料制成的柔性主體46、246,其徑向環(huán)繞第二軸線B并沿著第二軸線B軸向從設(shè)置在殼室44、244內(nèi)的大致呈截頭圓錐體狀的柔性主體下部48、248起、貫穿上外殼孔42、242延伸至殼室44、244外的柔性主體上部50、250。外部激勵(lì)(例如,活塞振動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)搖擺、道路振動(dòng)等)使該組件相對(duì)外殼22、222發(fā)生移動(dòng),柔性主體46、246響應(yīng)于該移動(dòng)相對(duì)外殼22、222產(chǎn)生彈性變形。柔性主體46、246形成有柔性主體通道54、254,柔性主體通道54、254沿第二軸線B延伸、貫穿柔性主體46、246。柔性主體上部50、250形成有自第二軸線B徑向向外延伸的柔性主體法蘭56、256,在柔性主體46,246變形超過(guò)預(yù)定長(zhǎng)度時(shí),接合閉口的上外殼部上端部36、236。換句話說(shuō),柔性主體法蘭56、256防止柔性主體下部48、248撓曲超過(guò)該柔性主體法蘭56、256接合上外殼部上端部36、236的點(diǎn)。
[0018]隔膜58、258大致呈圓形,由彈性材料制成,并形成有膜片邊緣60、260,隔膜58、258密封設(shè)置在柔性主體46、246下面的殼室44、244中。分隔組裝件62、262設(shè)置在殼室44、244中、位于柔性主體46、246與隔膜58、258之間,將殼室44、244劃分成位于柔性主體46,246與分隔組裝件62、262之間的抽吸室64、264,和位于分隔組裝件62、262與隔膜58、258之間的容納室66、266,每一個(gè)室64、66、264、266的容積都根據(jù)柔性主體46、246和隔膜58,258響應(yīng)于外部激勵(lì)的變形而改變。分隔組裝件62、262徑向環(huán)繞第一軸線A并沿著第一軸線A軸向延伸。磁流變流體68、268包含在抽吸室64、264和容納室中66、266中。如本領(lǐng)域所公知的,磁流變流體68、268改變其剪切特性的改變速度快。具體來(lái)說(shuō),磁流變流體68、268在暴露至磁場(chǎng)時(shí),能夠從自由流動(dòng)的、線性粘性流體可逆轉(zhuǎn)地變成可控場(chǎng)強(qiáng)的半固態(tài)。
[0019]在柔性主體通道54、254內(nèi)、相鄰柔性主體上部50、250處,設(shè)有形狀與柔性主體通道54、254相適應(yīng)的金屬上支承部件70、270,金屬上支承部件70、270和柔性主體46、246鍵連接,從而限制柔性主體46、246徑向向內(nèi)移動(dòng)。上支承部件70、270徑向環(huán)繞第二軸線B并沿著第二軸線B從位于殼室44、244內(nèi)部的上支承部件下部72、272起、貫穿上外殼孔42、242至殼室44、244外的上支承部件上部76、276延伸。上支承部件70、270形成有上支承部件通道78、278,其沿著第二軸線B貫穿該柔性主體延伸。應(yīng)當(dāng)理解為,上支承部件70、270可以由各種其它高強(qiáng)度材料制成。
[0020]帶螺紋且大致呈柱狀的第一安裝部件80、280固定地設(shè)置在上支承部件通道78、278中,并且沿第二軸線B遠(yuǎn)離上支承部件上部76、276延伸,以螺紋連接方式接合振動(dòng)源(即,該可行實(shí)施方式中的車(chē)輛的組件)。應(yīng)當(dāng)理解,第一安裝部件80、280可以按其它方式(例如,螺栓或焊接)與該振動(dòng)源互連。
[0021]具有大致呈L狀截面的金屬加強(qiáng)部件82、282環(huán)繞第二軸線B徑向地設(shè)置在殼室44、244中。該加強(qiáng)部件82、282形成有加強(qiáng)部件垂直部84、284,其徑向設(shè)置在上外殼部32、232與柔性主體下部48、248之間,以限制柔性主體下部48、248徑向向外移動(dòng)。該加強(qiáng)部件82、282還形成有加強(qiáng)部件水平部86、286,其沿軸向處于柔性主體46、246下面,以限制柔性主體下部48、248沿軸向向加強(qiáng)部件82、282移動(dòng)。應(yīng)當(dāng)理解為,加強(qiáng)部件82、282可以由各種其它高強(qiáng)度材料制成。
[0022]分隔組裝件62、262還包括大致呈筒狀的金屬下支承部件88、288,其徑向環(huán)繞第一軸線A地并沿著第一軸線A從下支承部件下端部83、283向下支承部件上端部85、285延伸。下支承部件88、288形成有下支承部件法蘭90、290,下支承部件法蘭90、290遠(yuǎn)離下支承部件88、288徑向延伸并與下支承部件上端部85、285相鄰。應(yīng)當(dāng)理解為,下支承部件88、288可以由其它高強(qiáng)度材料制成,并且可以具有其它形狀(例如,大致呈方形的截面)。
[0023]分隔組裝件62、262還包括金屬的、大致呈筒狀的電磁鐵支承環(huán)92、292,其徑向上設(shè)置在下支承部件88、288與上外殼部32、232之間,軸向上設(shè)置在加強(qiáng)部件82、282與下外殼部唇狀部30、230之間。電磁鐵支承環(huán)92、292限定環(huán)繞其徑向延伸的電磁鐵槽94、294。卷筒狀線軸96、296設(shè)置在電磁鐵槽94、294中。至少一個(gè)電磁鐵線圈98、298環(huán)繞線軸96、296纏繞,以選擇性地生成磁通量。電磁鐵支承環(huán)92、292還限定傳感器腔100、300,其與電磁鐵槽94、294相對(duì)徑向向外隔開(kāi)。另外,分隔組裝件62、262包括由具有高導(dǎo)磁率的材料組成的磁通環(huán)102、302,以集中來(lái)自至少一個(gè)電磁鐵線圈98、298的磁通量,該磁通環(huán)102、302徑向設(shè)置在鄰近下支承部件下端部83、283的下支承部件88、288與電磁鐵支承環(huán)92、292之間,并且軸向設(shè)置在下支承部件法蘭90、290與下外殼部唇狀部30、230之間。隔膜邊緣60、260軸向上密封夾在電磁鐵支承環(huán)92、292與下外殼部唇狀部30、230之間。應(yīng)當(dāng)理解為,任何數(shù)量的電磁鐵槽94、294、線軸96、296以及電磁鐵線圈98、298都可以按各種位置設(shè)置在電磁鐵支承環(huán)92、292上。另外,應(yīng)當(dāng)理解為,可以使用一個(gè)以上的磁通環(huán)101、302。
[0024]分隔組裝件62、262限定至少一個(gè)主流體通道104、304,其沿軸向在抽吸室64、264與容納室66、266之間延伸,沿徑向在磁通環(huán)102、302與電磁鐵支承環(huán)92、292之間延伸,響應(yīng)于柔性主體46、246和隔膜58、258因外部激勵(lì)而產(chǎn)生的變形,在抽吸室64、264與容納室66,266之間傳遞磁流變流體68、268。為相對(duì)較低頻率(通常按20Hz并且至少大約20Hz)下的可變阻尼振動(dòng),例如這些由道路振動(dòng)所引起的振動(dòng),所述至少一個(gè)電磁鐵線圈98、298選擇性地生成橫穿磁通環(huán)102、302和主流體通道104、304的磁通量,以增加主流體通道104、304中的磁流變流體68、268的剪切阻力,由此增加支架裝置20、220的阻尼剛性。換句話說(shuō),借助于該磁流變阻尼組件,液壓支架裝置20、220適于隔離或抑制在相對(duì)較低頻率范圍下的振動(dòng),以最優(yōu)化汽車(chē)的乘坐、舒適性以及操縱特性。
[0025]液壓支架裝置20、220還包括向支架裝置20、220供電的電源106,和控制由所述至少一個(gè)電磁鐵線圈98、298生成的磁通量的控制器108。多條電磁鐵導(dǎo)線110、310在控制器108、所述至少一個(gè)電磁鐵線圈98、298以及電源106之間延伸貫穿上外殼部32、232,電連接所述至少一個(gè)電磁鐵線圈98、298、控制器108以及電源106。
[0026]傳感器112、312設(shè)置在傳感器腔100、300中,并且延伸到抽吸室64、264中,以測(cè)量抽吸室中的壓力變化并生成與該組件的振動(dòng)頻率相對(duì)應(yīng)的信號(hào),其中,抽吸室的壓力變化是響應(yīng)柔性主體46、246對(duì)外部激勵(lì)響應(yīng)的變形。應(yīng)當(dāng)理解為,可以使用一個(gè)以上的傳感器112、312,而且傳感器112、312可以放置在振動(dòng)源、液壓支架裝置20、220,或底座上的不同位置處,以測(cè)量振動(dòng)源的各種振動(dòng)狀態(tài),如位移、速度,或加速度,從而生成與振動(dòng)源的振動(dòng)頻率相對(duì)應(yīng)的信號(hào)。多條傳感器導(dǎo)線111、311在控制器108、(多個(gè))傳感器112,以及電源106之間延伸,以電連接控制器108、(多個(gè))傳感器112,以及電源106。
[0027]控制器108限定電磁鐵活動(dòng)操作狀態(tài),為施加通過(guò)電磁鐵線圈98、298的可變正電流,產(chǎn)生橫穿主流體通道104、304的磁通量,以增加磁流變流體68、268的粘度,從而增加流經(jīng)主流體通道104、304的磁流變流體68、268的剪切阻力,可變地增加支架裝置20、220的阻尼剛性。另外,控制器108限定電磁鐵非活動(dòng)操作狀態(tài),沒(méi)有施加電流橫穿主流體通道104,304,磁流變流體68、268流經(jīng)主流體通道104、304時(shí)粘度不變。當(dāng)所測(cè)量振動(dòng)頻率為前述相對(duì)較低頻率時(shí),控制器108響應(yīng)于來(lái)自所述至少一個(gè)傳感器112、312的信號(hào),啟動(dòng)電磁鐵活動(dòng)和不活動(dòng)操作狀態(tài)。
[0028]為減小支架裝置20、220在預(yù)定頻率下的阻尼剛性,下支承部件88、288設(shè)有沿第一軸線A貫穿其內(nèi)并延伸的率降磁軌通道120、320,其于抽吸室64、264處形成上磁軌開(kāi)口124,324,于容納室66、266處形成下磁軌開(kāi)口 126、326,響應(yīng)于柔性主體46、246和隔膜58、258的變形來(lái)振動(dòng)其內(nèi)流經(jīng)的磁流變流體68、268。率降磁軌通道120、320與主流體通道104、304和電磁鐵線圈98、298向內(nèi)徑向隔開(kāi)一預(yù)定距離,以使經(jīng)過(guò)率降磁軌通道120、320的磁流變流體68、268的粘度很大程度上保持不受電磁鐵線圈98、298的影響。振蕩磁流變液68,268充當(dāng)與現(xiàn)有的支架組件串接的彈簧元件,在預(yù)定頻率下實(shí)現(xiàn)了“率降”的效果,或者降低了支架裝置20、220的整體動(dòng)態(tài)彈簧率。在可行實(shí)施方式中,該率降效應(yīng)通過(guò)調(diào)整率降磁軌通道120、320的長(zhǎng)度和直徑的尺寸被調(diào)整為適合機(jī)動(dòng)車(chē)輛的理想頻率。然而,應(yīng)當(dāng)理解為,率降磁軌通道120、320可以調(diào)整尺寸以在其它頻率下產(chǎn)生率降。還應(yīng)理解為,率降磁軌通道120、320的位置和形狀可以改變以調(diào)整適合應(yīng)用于不同系統(tǒng)的支架裝置20、220。
[0029]現(xiàn)有技術(shù)中包括率降磁軌通道120、320的基于非磁流變流體的支架,一個(gè)公知的問(wèn)題是,振動(dòng)頻率大于和相對(duì)接近于率降頻率時(shí),會(huì)產(chǎn)生“率升”(或支架裝置20、220的動(dòng)態(tài)剛性急劇增加),會(huì)導(dǎo)致液壓流體同時(shí)流經(jīng)主流體通道和率降磁軌通道。為了彌補(bǔ)這種不需要的效應(yīng),在本發(fā)明中,使電磁鐵線圈98、298通過(guò)相對(duì)較大的電流(即,在所述可行實(shí)施方式中,大約0.3安培),從而增加主流體通道104、304中的磁流變流體68、268的粘度,使得主流體通道104、304基本上被密封。本發(fā)明的控制器108限定率降操作狀態(tài),是施加相對(duì)較大的電流通過(guò)電磁鐵線圈98、298,基本上防止磁流變流體68、268流過(guò)主流體通道104、304,以迫使磁流變流體68、268在這些頻率下流過(guò)率降磁軌通道120、320。
[0030]圖3所示的模型測(cè)試數(shù)據(jù),說(shuō)明了本發(fā)明包括率降磁軌通道120、320的基于磁流變流體的支架裝置20、220的優(yōu)點(diǎn)。具體來(lái)說(shuō),圖3所示為三個(gè)不同支架裝置構(gòu)造的動(dòng)態(tài)剛性與頻率的關(guān)系。構(gòu)造I是沒(méi)有率降磁軌通道液壓支架裝置,并且沒(méi)有施加通過(guò)電磁鐵線圈的電流。構(gòu)造2是具有直徑為15.9_的率降磁軌通道的液壓支架裝置,沒(méi)有施加通過(guò)電磁鐵線圈的電流(與現(xiàn)有技術(shù)的率降磁軌通道相似)。構(gòu)造3是具有直徑為15.9mm的率降磁軌通道的液壓支架裝置,并且施加通過(guò)電磁鐵的0.3安培電流。應(yīng)當(dāng)理解為,率降磁軌可以具有各種直徑,并且施加通過(guò)電磁鐵線圈的電流的量值可以基于支架裝置和使用率降磁軌通道的系統(tǒng)的具體構(gòu)造來(lái)改變。如圖所示,模型測(cè)試數(shù)據(jù)顯示構(gòu)造I和2在約40Hz (接近機(jī)動(dòng)車(chē)輛的空轉(zhuǎn)頻率)時(shí)產(chǎn)生率降效應(yīng),這是通過(guò)率降磁軌通道產(chǎn)生的流體振動(dòng)的結(jié)果。再如圖所示,構(gòu)造3的率降效應(yīng)數(shù)值更大,這是因?yàn)閱⒂昧寺式挡僮鳡顟B(tài),有效地迫使所有流體通過(guò)率降磁軌通道,而不再通過(guò)非主流體通道。再如圖所示,因?yàn)閱⒂昧寺式挡僮鳡顟B(tài),在相對(duì)接近于和超出率降頻率的頻率下,構(gòu)造3的率升大致低于構(gòu)造2。
[0031]為改進(jìn)支架裝置20、220所影響的狀態(tài)的有效范圍,支架裝置20、220還包括率降閥128、328,以借助于致動(dòng)器130、330選擇性地開(kāi)啟和關(guān)閉率降磁軌通道120、320,以使率降磁軌通道120、320可以被開(kāi)啟,使得磁流變流體68、268能夠按各種流率振動(dòng)通過(guò)其內(nèi)的磁流變流體,或者關(guān)閉,以保持沒(méi)有率降磁軌通道120、320的磁流變阻尼組件的功能。選擇性地控制通過(guò)率降磁軌通道120、320的磁流變流體68、268的流率,有利于允許出現(xiàn)要控制率降的頻率。該能力在汽車(chē)領(lǐng)域中特別有利,因?yàn)檐?chē)輛的常規(guī)制造中改變機(jī)動(dòng)車(chē)輛的空轉(zhuǎn)頻率是基于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)溫度狀況,或者由空調(diào)或其它電氣負(fù)載產(chǎn)生的發(fā)動(dòng)機(jī)載荷。因此,因?yàn)槁式甸y128、328和致動(dòng)器130、330,所以率降可以按基于當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的各種頻率出現(xiàn)。
[0032]在可行實(shí)施方式中,率降閥128、328通常具有蘑菇形狀,并且與率降磁軌通道120、320相鄰設(shè)置,并且環(huán)繞第一軸線A徑向地和從下桿部132、332起軸向地延伸至上盤(pán)狀部134、334。率降閥128、328的上盤(pán)狀部134、334限定下盤(pán)表面136和336和上盤(pán)表面138,3380應(yīng)當(dāng)理解為,率降閥128、328可以具有能夠開(kāi)啟和關(guān)閉率降磁軌通道120、320的其他形狀。
[0033]致動(dòng)器130、330包括大致呈筒狀致動(dòng)器殼140、340,其徑向環(huán)繞第一軸線A并軸向沿著第一軸線A從致動(dòng)器殼下端部142、342向致動(dòng)器殼上端部144、344延伸。應(yīng)當(dāng)理解為,可以使用具有各種形狀的各種類型的致動(dòng)器(例如,電動(dòng)機(jī)、螺線管、壓差裝置等)。致動(dòng)器移動(dòng)部件146、346部分設(shè)置在致動(dòng)器殼上端部144、344中,并且從致動(dòng)器殼上端部144、344起延伸,以提供率降閥128、328的軸向移動(dòng)。多條致動(dòng)器導(dǎo)線114、314在致動(dòng)器130、330、控制器108以及電源106之間延伸,以電連接致動(dòng)器130、330和傳感器108以及電源106。
[0034]在如圖1中最佳呈現(xiàn)的第一可行實(shí)施方式中,率降閥128沿軸向夾在隔膜58與致動(dòng)器移動(dòng)部件146之間,以在率降閥128軸向移動(dòng)期間,緊靠率降磁軌通道120的下磁軌開(kāi)口 126選擇性地移動(dòng)隔膜58,密封關(guān)閉率降磁軌通道120。而且,移動(dòng)部件146是柱狀活塞,其可滑動(dòng)地設(shè)置在致動(dòng)器殼140中并且沿第一軸線A自致動(dòng)器殼140起延伸。另外,下外殼部下端部26限定沿第一軸線A的下外殼孔150。致動(dòng)器殼140位于下外殼部24軸向下方,自致動(dòng)器殼下端部142起,貫穿下外殼孔150延伸至殼室44中的致動(dòng)器殼上端部144。上支承部件70形成有平行于第二軸線B的填充通道122,貫穿上支承部件70延伸到抽吸室64中,以容納磁流變流體68。密封球152設(shè)置在填充通道122中,以響應(yīng)于室64、66充滿磁流變流體68而密封該通道。
[0035]而且,在第一可行實(shí)施方式中,下支承部件88和電磁鐵支承環(huán)92借助于扣件116彼此互連。具體來(lái)說(shuō),下支承部件88限定貫穿下支承部件法蘭90軸向延伸的至少一個(gè)下支承部件固定通道117。而且,電磁鐵支承環(huán)92限定至少一個(gè)電磁鐵支承環(huán)固定通道118,其軸向延伸到電磁鐵支承環(huán)92中并對(duì)準(zhǔn)所述至少一個(gè)下支承部件固定通道117??奂?16螺旋延伸貫穿下支承部件88和電磁鐵支承環(huán)92的固定通道117、118,以互連下支承部件88和電磁鐵支承環(huán)92。應(yīng)當(dāng)理解為,可以存在更多固定通道117、118和扣件116。
[0036]如圖2所示,在第二可行實(shí)施方式中,率降閥328的下桿狀部332從容納室266起通過(guò)率降磁軌通道320向抽吸室264中的上盤(pán)狀部334延伸,以在率降閥328軸向移動(dòng)期間,緊靠率降磁軌通道320的上磁軌開(kāi)口 324選擇性地移動(dòng)率降閥328的上盤(pán)狀部334,密封關(guān)閉率降磁軌通道320。在這個(gè)實(shí)施方式中,抽吸室264中的壓力有利于使率降閥328傾斜靠近率降磁軌通道320。而且,率降閥328的下桿狀部332限定一螺紋閥孔354,其沿著第一軸線A延伸到下桿狀部332中。致動(dòng)器移動(dòng)部件346也帶有螺紋,并且以螺旋方式設(shè)置在閥孔354中,繞第一軸線A在閥孔354中旋轉(zhuǎn)移動(dòng),來(lái)提供率降閥328的軸向移動(dòng)。換句話說(shuō),第二可行實(shí)施方式的致動(dòng)器330是“螺旋型”致動(dòng)器,使得帶螺紋移動(dòng)部件346旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)率降閥328軸向移動(dòng)。下支承部件288限定至少一對(duì)帶肩螺栓孔456,其貫穿該下支承部件288軸向延伸,并且與第一軸線A徑向隔開(kāi)。一對(duì)筒狀容納螺栓環(huán)458均軸向上背離下盤(pán)表面336延伸并對(duì)準(zhǔn)一對(duì)帶肩螺栓孔456中的一個(gè)。每一個(gè)容納螺栓環(huán)458具有一帶螺紋的容納螺栓環(huán)內(nèi)表面460。帶肩螺栓462從容納室266中的螺栓端頭487延伸至帶螺紋螺桿489,其貫穿每一個(gè)帶肩螺栓孔456軸向延伸進(jìn)入每一個(gè)容納螺栓環(huán)458中,并與容納螺栓環(huán)458螺旋接合,以在致動(dòng)器移動(dòng)部件346旋轉(zhuǎn)移動(dòng)期間防止率降閥328旋轉(zhuǎn),以允許率降閥328軸向移動(dòng),并且可以防止率降閥328軸向移動(dòng)超過(guò)預(yù)定距離,這是因?yàn)槁式甸y328軸向移動(dòng)超過(guò)預(yù)定距離時(shí)螺栓端頭487將接合下支承部件288。
[0037]為進(jìn)一步縮減液壓支架裝置220的動(dòng)態(tài)剛性,第二可行實(shí)施方式的液壓支架裝置220還包括分離器組裝件364,以保持抽吸室264中的流體的體積。該分離器組件364包括分離器環(huán)366,其沿軸向遠(yuǎn)離率降閥328的上盤(pán)狀部334的上表面338延伸到抽吸室264中。分離器法蘭368自分離器環(huán)366徑向向內(nèi)延伸。上O形環(huán)370沿軸向設(shè)置在分離器法蘭368下面并與其接合。下O形環(huán)372沿軸向設(shè)置在上O形環(huán)370下面,并且與率降閥328的上盤(pán)表面338接合。由柔性材料制成的盤(pán)狀分離器隔膜374設(shè)置在上O形環(huán)370與下O形環(huán)372之間,密封接合上O形環(huán)370和下O形環(huán)372,以響應(yīng)于抽吸室264中的壓力變化抵著O形環(huán)370、372軸向移動(dòng),使得通過(guò)大致保持抽吸室264的容積來(lái)減小支架裝置220的動(dòng)態(tài)剛性,有效抵消空轉(zhuǎn)頻率振動(dòng)。而且,率降閥328的上盤(pán)狀部334與分離器隔膜374軸向隔開(kāi),以限定一氣泡376,通過(guò)改變氣泡376中的氣體的體積來(lái)調(diào)諧支架裝置220的動(dòng)態(tài)剛性。
[0038]顯見(jiàn)的是,本發(fā)明的許多修改例和變型例根據(jù)上述教導(dǎo)是可以的,并且與如具體描述的相比,可以以其它方式具體實(shí)踐,同時(shí)處于所附權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)。這些前項(xiàng)陳述應(yīng)被解釋成覆蓋其中本發(fā)明的新穎性行使其效用的任何組合。本裝置權(quán)利要求書(shū)中使用的單詞“所述(said)”指這樣的前項(xiàng),S卩,其是意指包括在該權(quán)利要求書(shū)的覆蓋范圍中的肯定陳述,而放在一單詞之前的單詞“該(the)”不意指包括在該權(quán)利要求書(shū)的覆蓋范圍中。另夕卜,權(quán)利要求書(shū)中的標(biāo)號(hào)僅為方便起見(jiàn),而非以任何方式理解為限制性的。
【權(quán)利要求】
1.一種用于在一底座上支承振動(dòng)源的基于磁流變流體的液壓支架裝置,該基于磁流變流體的液壓支架裝置包括: 外殼,環(huán)繞并沿第一軸線延伸,并限定一殼室, 柔性主體,由彈性材料制成,至少部分地設(shè)置在所述殼室中并與所述外殼互連,環(huán)繞并沿所述第一軸線徑向延伸,所述柔性主體響應(yīng)于由外部激勵(lì)造成的所述振動(dòng)源相對(duì)于所述外殼的移動(dòng)而產(chǎn)生彈性變形, 隔膜,由彈性材料制成,設(shè)置在所述殼室中,與所述柔性主體軸向隔開(kāi), 分隔組裝件,設(shè)置在所述殼室中、位于所述柔性主體與所述隔膜之間,將所述殼室劃分成抽吸室和容納室,所述抽吸室位于所述柔性主體與所述分隔組裝件之間,所述容納室位于所述分隔組裝件與所述隔膜之間,所述抽吸室和所述容納室各自的容積根據(jù)所述柔性主體和所述隔膜響應(yīng)于所述外部激勵(lì)的變形而改變, 至少一個(gè)傳感器,設(shè)置在所述液壓支架裝置、所述振動(dòng)源與所述底座中的至少一個(gè)上,用于測(cè)量所述振動(dòng)源響應(yīng)于所述外部激勵(lì)的振動(dòng)狀態(tài),并且生成對(duì)應(yīng)的振動(dòng)頻率信號(hào),磁流變流體,容納在所述抽吸室和所述容納室內(nèi),響應(yīng)于磁場(chǎng)以改變其剪切特性, 所述分隔組裝件限定了一主流體通道,所述主流體通道在所述抽吸室與所述容納室之間軸向延伸,以在所述抽吸室與所述容納室之間建立流體連通,響應(yīng)于所述柔性主體與所述隔膜的所述變形使所述流體在所述主流體通道中流動(dòng), 所述分隔組裝件包括與所述主流體通道相鄰設(shè)置的至少一個(gè)電磁鐵線圈,所述至少一個(gè)電磁鐵線圈用于可變地生成橫穿所述主流體通道的磁通量,從而改變流經(jīng)所述主流體通道的所述磁流變流體的剪切阻力,以可變地改變所述支架裝置的動(dòng)態(tài)剛性, 所述分隔組裝件還限定一率降磁軌通道,所述率降磁軌通道在所述抽吸室與所述容納室之間延伸,與所述主流體通道和所述至少一個(gè)電磁鐵線圈徑向間隔開(kāi),以限定位于所述抽吸室處的上磁軌開(kāi)口和位于所述容納室處的下磁軌開(kāi)口,所述率降磁軌通道響應(yīng)于所述柔性主體與所述隔膜的所述變形來(lái)振動(dòng)通過(guò)其中的所述磁流變流體,從而減小所述支架裝置在預(yù)定頻率下的動(dòng)態(tài)剛性, 控制器,響應(yīng)于來(lái)自所述傳感器在所述預(yù)定頻率以及相對(duì)接近于和超過(guò)所述預(yù)定頻率的頻率下的所述信號(hào),施加通過(guò)所述電磁鐵線圈的電流,以增大經(jīng)過(guò)所述主流體通道的所述磁流變流體的剪切阻力,基本上防止所述磁流變流體流過(guò)所述主流體通道,迫使所述磁流變流體基本上僅流過(guò)所述率降磁軌通道,以在所述預(yù)定頻率下進(jìn)一步減小所述支架裝置的動(dòng)態(tài)剛性,并且防止所述液壓支架裝置的動(dòng)態(tài)剛性在超過(guò)所述預(yù)定頻率的頻率下急劇增大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于磁流變流體的液壓支架裝置,其中,所述率降磁軌通道沿所述第一軸線延伸,與所述主流體通道和所述至少一個(gè)電磁鐵線圈徑向向內(nèi)隔開(kāi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于磁流變流體的液壓支架裝置,其中,與所述率降磁軌通道相鄰設(shè)置有率降閥,所述率降閥朝向和遠(yuǎn)離所述率降磁軌通道移動(dòng),以選擇性地開(kāi)啟和關(guān)閉所述率降磁軌通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于磁流變流體的液壓支架裝置,其中,所述率降閥總體具有蘑菇形狀,并且沿所述第一軸線徑向延伸且沿所述第一軸線從總體具有圓筒形狀的下桿狀部向總體具有圓盤(pán)形狀的上盤(pán)狀部軸向延伸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于磁流變流體的液壓支架裝置,其中,所述基于磁流變流體的液壓支架裝置還包括致動(dòng)器,所述致動(dòng)器包括致動(dòng)器殼和致動(dòng)器移動(dòng)部件,所述致動(dòng)器殼從致動(dòng)器殼下端部向致動(dòng)器殼上端部延伸,所述致動(dòng)器移動(dòng)部件部分地設(shè)置在所述致動(dòng)器殼上端部中,并從所述致動(dòng)器殼上端部起延伸,從而提供所述率降閥的所述軸向移動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于磁流變流體的液壓支架裝置,其中,所述率降閥沿軸向夾在所述隔膜與所述致動(dòng)器移動(dòng)部件之間,以在所述率降閥的所述軸向移動(dòng)期間,緊靠所述率降磁軌通道的所述下磁軌開(kāi)口選擇性地移動(dòng)所述隔膜,從而密封關(guān)閉所述率降磁軌通道。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于磁流變流體的液壓支架裝置,其中,所述移動(dòng)部件是可滑動(dòng)地設(shè)置在所述致動(dòng)器殼中并且沿著所述第一軸線自所述致動(dòng)器殼延伸的活塞。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于磁流變流體的液壓支架裝置,其中,所述率降閥的所述下桿狀部從所述容納室起通過(guò)所述率降磁軌通道向所述抽吸室中的所述上盤(pán)狀部延伸,以在所述率降閥的所述軸向移動(dòng)期間,緊靠所述率降磁軌通道的所述上磁軌開(kāi)口選擇性地移動(dòng)所述率降閥的所述上盤(pán)狀部,從而密封關(guān)閉所述率降磁軌通道。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于磁流變流體的液壓支架裝置,其中,所述率降閥的所述下桿狀部限定一閥孔,所述閥孔具有沿著所述第一軸線延伸到所述下桿狀部中的螺紋。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于磁流變流體的液壓支架裝置,其中,所述致動(dòng)器移動(dòng)部件具有螺紋,并且以螺紋連接方式設(shè)置在所述閥孔中,繞所述第一軸線在所述閥孔中旋轉(zhuǎn)移動(dòng),來(lái)提供所述率降閥的所述軸向移動(dòng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的基于磁流變流體的液壓支架裝置,其中,所述分隔組裝件限定至少一對(duì)帶肩螺栓孔,所述帶肩螺栓孔貫穿所述分隔組裝件沿軸向延伸并與所述第一軸線徑向隔開(kāi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的基于磁流變流體的液壓支架裝置,其中,所述率降閥的所述上盤(pán)狀部限定下盤(pán)表面、上盤(pán)表面和一對(duì)容納螺栓環(huán),所述一對(duì)容納螺栓環(huán)為筒狀,均軸向上背離所述下盤(pán)表面延伸,并對(duì)準(zhǔn)所述一對(duì)帶肩螺栓孔中的一個(gè),所述容納螺栓環(huán)限定具有螺紋的容納螺栓環(huán)內(nèi)表面。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的基于磁流變流體的液壓支架裝置,其中,所述基于磁流變流體的液壓支架裝置還包括帶肩螺栓,所述帶肩螺栓從處于所述容納室中的螺栓端頭起向螺栓桿延伸,所述螺栓桿具有通過(guò)所述一對(duì)帶肩螺栓孔中的一個(gè)帶肩螺栓孔并軸向延伸的螺紋,所述螺栓桿進(jìn)入所述一對(duì)容納螺栓環(huán)中的一個(gè)并與其螺紋連接,以在所述致動(dòng)器移動(dòng)部件的所述旋轉(zhuǎn)移動(dòng)期間防止所述率降閥旋轉(zhuǎn),以允許所述率降閥的所述軸向移動(dòng),并且在所述率降閥的軸向移動(dòng)超過(guò)預(yù)定距離時(shí),所述帶肩螺栓抵著所述分隔組裝件接合所述螺栓端頭,來(lái)防止所述率降閥移動(dòng)超過(guò)所述預(yù)定距離。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的基于磁流變流體的液壓支架裝置,其中,所述基于磁流變流體的液壓支架裝置包括分離器組裝件,該分離器組裝件用于進(jìn)一步縮減所述支架裝置的動(dòng)態(tài)剛性。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的基于磁流變流體的液壓支架裝置,其中,所述分離器組裝件包括分離器環(huán) ,所述分離器環(huán)遠(yuǎn)離所述率降閥的所述上盤(pán)狀部沿軸向延伸到所述抽吸室中。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的基于磁流變流體的液壓支架裝置,其中,所述基于磁流變流體的液壓支架裝置還包括分離器法蘭,所述分離器法蘭相對(duì)于所述分離器環(huán)徑向向內(nèi)延伸。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的基于磁流變流體的液壓支架裝置,其中,所述分離器法蘭的軸向下方設(shè)置有與其相接合的上O形環(huán),所述上O形環(huán)的軸向下方設(shè)置有下O形環(huán),所述下O形環(huán)在所述率降閥的所述上盤(pán)表面中并且與所述上盤(pán)表面相接合。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的基于磁流變流體的液壓支架裝置,其中,所述上O形環(huán)與所述下O形環(huán)之間設(shè)有分離器隔膜,所述分離器隔膜密封接合所述上O形環(huán)和所述下O形環(huán),響應(yīng)于所述抽吸室中的壓力變化來(lái)抵著所述O形環(huán)軸向移動(dòng),使得通過(guò)大致保持所述抽吸室的容積來(lái)減小所述支架裝置的動(dòng)態(tài)剛性,以有效抵消因所述外部激勵(lì)而造成的振動(dòng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的基于磁流變流體的液壓支架裝置,其中,所述率降閥的所述上盤(pán)狀部與所述分離器隔膜軸向隔開(kāi),以限定一氣泡,所述氣泡用于通過(guò)改變所述氣泡中的氣體的體積來(lái)調(diào)諧所述支架裝置的動(dòng)態(tài)剛性。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于磁流變流體的液壓支架裝置,其中,所述振動(dòng)源是機(jī)動(dòng)車(chē)輛的一部件,所述底座是所述機(jī)動(dòng)車(chē)輛的車(chē)架,所述預(yù)定頻率是所述機(jī)動(dòng)車(chē)輛的空轉(zhuǎn)頻率,所述控制器限定用于施加通過(guò)所述電磁鐵線圈的相對(duì)較大電流的率降操作狀態(tài),以基本上防止所述磁流變流體流過(guò)所述主流體通道,迫使所述流體流過(guò)所述率降磁軌通道,來(lái)防止所述液壓支架裝置的動(dòng)態(tài)剛性在超過(guò)所述機(jī)動(dòng)車(chē)輛的空轉(zhuǎn)頻率的頻率下發(fā)生急劇增加?!?br>
【文檔編號(hào)】F16F9/34GK103827540SQ201280044451
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2012年7月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月12日
【發(fā)明者】E·L·舒曼, D·J·巴爾塔, B·W·富爾曼, S·L·斯泰利 申請(qǐng)人:北京京西重工有限公司