具有增大的開啟屈服強(qiáng)度的磁流變流體阻尼器的制造方法
【專利摘要】一種具有增大的開啟屈服強(qiáng)度的磁流變流體阻尼器。本發(fā)明公開一種磁流變流體閥，包括磁場(chǎng)發(fā)生器，具有至少一個(gè)電磁線圈（204）以及極長(zhǎng)度為L(zhǎng)m的至少一個(gè)磁極。本磁流變流體閥進(jìn)一步包括鄰近電磁線圈的至少一個(gè)流動(dòng)通道(118)。該至少一個(gè)流動(dòng)通道的間隙寬度為g，其中，比率Lm/g大于或等于15。
【專利說(shuō)明】具有增大的開啟屈服強(qiáng)度的磁流變流體阻尼器
[0001]本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?00980130231.1、申請(qǐng)日為2009年6月2日、發(fā)明名稱為“具有增大的開啟屈服強(qiáng)度的磁流變流體阻尼器”的專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
[0002]交叉參考
[0003]本申請(qǐng)要求2008年6月2日提交的臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/058203的權(quán)益，其公開內(nèi)容通過(guò)引證結(jié)合于此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0004]本發(fā)明總體上涉及可控流體闊及裝置的領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及一種可控磁流變流體阻尼器裝置。
【背景技術(shù)】
[0005]磁流變(MR)流體阻尼器裝置典型地包括裝有MR流體的氣缸以及布置成在該氣缸內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞組件?；钊M件在氣缸內(nèi)限定兩個(gè)室，并包括用于控制MR流體在這兩個(gè)室之間的流動(dòng)的MR流體閥裝置。MR流體閥裝置典型地包括通向兩個(gè)室中的MR流體的流動(dòng)通道以及用于向該流動(dòng)通道中的MR流體施加磁場(chǎng)的磁場(chǎng)發(fā)生器。當(dāng)流動(dòng)通道中的MR流體暴露于施加的磁場(chǎng)時(shí)，MR流體的表觀粘度增大，導(dǎo)致穿過(guò)活塞組件的壓差增大，也被認(rèn)為是阻尼力的增大。壓差或阻尼力隨著磁場(chǎng)的強(qiáng)度增大而增大。MR流體阻尼器裝置被認(rèn)為是當(dāng)向流動(dòng)通道中的MR流體施加磁場(chǎng)時(shí)處于開啟狀態(tài)(on-state,或接通狀態(tài)),并且當(dāng)不向流動(dòng)通道中的MR流體施加磁場(chǎng)時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)(off-state，或斷開狀態(tài))。
[0006]需要一種在處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)呈現(xiàn)低的阻尼力同時(shí)在處于開啟狀態(tài)時(shí)實(shí)現(xiàn)更高的阻尼力的MR流體阻尼器裝置，當(dāng)阻尼器裝置在高阻尼器速度下工作時(shí)尤其如此。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明包括一種磁流變流體閥。本磁流變流體閥優(yōu)選地包括磁場(chǎng)發(fā)生器，該磁場(chǎng)發(fā)生器具有至少一個(gè)電磁線圈以及極長(zhǎng)度(pole length)為L(zhǎng)m的至少一個(gè)磁極。本磁流變流體閥優(yōu)選地包括鄰近電磁線圈的至少一個(gè)流動(dòng)通道，該至少一個(gè)流動(dòng)通道的間隙寬度為g，并且比率1^4優(yōu)選地大于或等于15。
[0008]在另一實(shí)施方式中，本發(fā)明包括一種磁流變流體阻尼器。本磁流變流體阻尼器優(yōu)選地包括阻尼器殼體，該阻尼器殼體具有用于容納磁流變流體的內(nèi)腔。本磁流變流體阻尼器優(yōu)選地包括將阻尼器殼體內(nèi)腔分成第一阻尼器殼體內(nèi)腔室和第二阻尼器殼體內(nèi)腔室的活塞組件。該活塞組件優(yōu)選地包括磁流變流體閥，該磁流變流體閥具有:磁場(chǎng)發(fā)生器，具有至少第一磁極，該至少第一磁極的極長(zhǎng)度為L(zhǎng)m ;以及至少第一流動(dòng)通道，鄰近磁場(chǎng)發(fā)生器，該至少第一流動(dòng)通道的間隙寬度為g，其中，比率Lm/g優(yōu)選地大于或等于15。阻尼器殼體內(nèi)腔優(yōu)選地設(shè)置有磁流變流體磁鐵粒子總體積百分?jǐn)?shù)低于30%的磁流變阻尼器流體，其中，磁流變流體磁鐵粒子總體積百分?jǐn)?shù)低于30%的磁流變阻尼器流體在Lm/g的優(yōu)選比率下可控地流過(guò)至少第一流動(dòng)通道，以控制活塞組件相對(duì)于阻尼器殼體的運(yùn)動(dòng)。[0009]在另一實(shí)施方式中，本發(fā)明包括一種磁流變流體阻尼器。本磁流變流體阻尼器優(yōu)選地包括阻尼器殼體，該阻尼器殼體具有用于容納磁流變流體的內(nèi)腔。本磁流變流體阻尼器優(yōu)選地包括放置在阻尼器殼體內(nèi)的活塞組件。該活塞組件優(yōu)選地包括磁流變流體閥，該磁流變流體閥包括:磁場(chǎng)發(fā)生器，具有至少一個(gè)電磁線圈以及極長(zhǎng)度為U1的至少一個(gè)磁極；以及至少一個(gè)第一流動(dòng)通道，鄰近至少一個(gè)電磁線圈，該至少一個(gè)流動(dòng)通道的間隙寬度為g，并且比率Lm/g優(yōu)選地大于或等于15。
[0010]在另一實(shí)施方式中，本發(fā)明包括一種制造磁流變流體阻尼器的方法。本制造磁流變流體阻尼器的方法優(yōu)選地包括提供具有用于容納磁流變流體的內(nèi)腔的阻尼器殼體。本制造磁流變流體阻尼器的方法優(yōu)選地包括提供用于將阻尼器殼體內(nèi)腔分成第一阻尼器殼體內(nèi)腔室和第二阻尼器殼體內(nèi)腔室的活塞組件。該活塞組件優(yōu)選地包括磁流變閥，該磁流變閥具有:磁場(chǎng)發(fā)生器，具有至少第一磁極，該至少第一磁極的極長(zhǎng)度為L(zhǎng)m ;以及至少第一流動(dòng)通道，鄰近磁場(chǎng)發(fā)生器，該至少第一流動(dòng)通道的間隙寬度為g，其中，比率Lm/g優(yōu)選地大于或等于15。本制造磁流變流體阻尼器的方法優(yōu)選地包括提供磁流變流體的磁鐵粒子總體積百分?jǐn)?shù)低于30%的磁流變阻尼器流體。本制造磁流變流體阻尼器的方法優(yōu)選地包括將活塞組件和磁流變流體阻尼器流體放置在阻尼器殼體中，其中，磁流變流體的磁鐵粒子總體積百分?jǐn)?shù)低于30%的磁流變阻尼器流體在Lm/g的優(yōu)選比率下可控地流過(guò)至少第一流動(dòng)通道，以控制活塞組件相對(duì)于阻尼器殼體的運(yùn)動(dòng)。
[0011]應(yīng)理解，上述概要和以下詳細(xì)描述都是本發(fā)明的示例，并且旨在提供用于理解如所要求保護(hù)的本發(fā)明的性質(zhì)和特性的概述或構(gòu)架。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]下面所描述的附圖示出了本發(fā)明的各種典型實(shí)施方式，而不應(yīng)被看作是對(duì)本發(fā)明的范圍的限制，因?yàn)楸景l(fā)明可允許具有其他效果相當(dāng)?shù)膶?shí)施方式。附圖提供了對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并結(jié)合到本說(shuō)明書中且構(gòu)成本說(shuō)明書的一部分。無(wú)需改變圖片的尺寸，并且為了清楚和簡(jiǎn)明，圖片中的某些特征和某些視圖的尺寸或圖表可放大示出。
[0013]圖1是以流動(dòng)模式工作且包括內(nèi)儲(chǔ)存器的磁流變流體阻尼器裝置的橫截面。
[0014]圖2A是以流動(dòng)模式工作且包括外儲(chǔ)存器的磁流變流體阻尼器裝置的橫截面。
[0015]圖2B是沿著包括活塞桿導(dǎo)向件的磁流變流體阻尼器裝置的一部分的圖2A的線2B的放大圖。
[0016]圖2C是包括具有內(nèi)儲(chǔ)存器的活塞桿導(dǎo)向件的磁流變流體阻尼器裝置的一段的橫截面。
[0017]圖3是包括具有磁流變流體閥的活塞組件的磁流變流體阻尼器裝置的一段的橫截面。
[0018]圖4是包括帶有磁流變流體閥的活塞組件的磁流變流體阻尼器裝置的一段的橫截面，該磁流變流體閥具有單個(gè)流動(dòng)通道。
[0019]圖5是沿著包括帶有磁流變流體閥的活塞組件的磁流變流體阻尼器裝置一部分的圖2A的線5的放大圖，該磁流變流體閥具有多個(gè)流動(dòng)通道。
[0020]圖6是具有磁流變流體閥的活塞組件的壓力與流動(dòng)速率的圖表，其中，三個(gè)同心的流動(dòng)通道在較低的流動(dòng)速率和較低的壓力下工作。[0021]圖7是具有磁流變流體閥的活塞組件的壓力與流動(dòng)速率的圖表，其中，三個(gè)同心的流動(dòng)通道在比圖6的流動(dòng)速率大的流動(dòng)速率下工作。
[0022]圖8是具有磁流變流體閥的活塞組件的壓力與流動(dòng)速率的圖表，其中，三個(gè)同心的流動(dòng)通道在比圖7的流動(dòng)速率大的流動(dòng)速率下工作。
[0023]圖9是對(duì)于具有較大Lm/g的具有磁流變流體閥的活塞組件的屈服應(yīng)力與磁場(chǎng)強(qiáng)度的圖表。
[0024]圖10是用于測(cè)量磁流變流體閥中的屈服強(qiáng)度的流動(dòng)模式流變計(jì)的透視圖。
[0025]圖11是為磁流變流體閥中的磁流變流體的鐵粒子體積分?jǐn)?shù)的函數(shù)的屈服應(yīng)力的圖表，其中，Lm/g為25并且Lm/g為50。
[0026]圖12是為對(duì)磁流變流體閥中鐵粒子體積分?jǐn)?shù)施加的磁場(chǎng)的函數(shù)的屈服應(yīng)力的圖表，其中，磁流變流體閥中裝有的磁流變流體的體積在15%至40%的范圍內(nèi)，并且Lm/g為25。
[0027]圖13是關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施方式和現(xiàn)有的磁流變流體阻尼器裝置的屈服增強(qiáng)區(qū)域圖。
[0028]圖14是用于雙通道磁流變流體閥的測(cè)量到的和模型預(yù)測(cè)的性能數(shù)椐，其中，Lm/g為 23.7。
[0029]圖15是用于磁流變流體閥的三件式分流器的橫截面圖。
[0030]圖16是用于磁流變流體閥的一件式分流器的橫截面圖。
[0031]圖17描繪了在剪切模式下工作的磁流變流體阻尼器裝置。
[0032]圖18A是沿著線18A-18A的圖18C的橫截面。
[0033]圖18B是18A的橫截面的透視圖。
[0034]圖18C是具有磁流變流體閥的活塞組件的俯視圖，其中，兩個(gè)流動(dòng)通道之間布置有電磁線圈。
[0035]圖19A是包括活塞組件的磁流變流體阻尼器裝置的一段的俯視圖，該活塞組件由堆疊的磁滲透板制成。
[0036]圖19B是沿著線19B-19B的圖19A的橫截面。
[0037]圖20A是包括具有磁流變流體閥的活塞組件的磁流變流體阻尼器裝置的一段的橫截面，該磁流變流體閥具有用于合并來(lái)自多個(gè)通道的流體的室。
[0038]圖20B是包括具有磁流變流體閥的活塞組件的磁流變流體阻尼器裝置的一段的橫截面，該磁流變流體閥具有用于合并來(lái)自多個(gè)通道的流體的室。
[0039]圖21A是在流動(dòng)模式下工作并包括具有雙線圈的活塞組件的磁流變流體阻尼器裝置的一段的橫截面。
[0040]圖21B是部分地在剪切模式下工作并包括具有雙線圈的活塞組件的磁流變流體阻尼器裝置的一段的橫截面。
【具體實(shí)施方式】
[0041]現(xiàn)在將參照如附圖中所示的幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。在說(shuō)明這些優(yōu)選實(shí)施方式時(shí)，為了提供對(duì)本發(fā)明的徹底理解，闡述了大量具體細(xì)節(jié)。然而，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，缺少一些或全部這些具體細(xì)節(jié)，本發(fā)明仍可以實(shí)施。在其他情況下，沒(méi)有詳細(xì)說(shuō)明眾所周知的特征和/或處理步驟，從而使得不會(huì)不必要地混淆本發(fā)明。另外，使用相似或相同的參考標(biāo)記來(lái)表示共有或相似的元件。
[0042]圖1示意性地繪出了在流體模式下操作的磁流變(MR)液體阻尼器裝置100。MR液體阻尼器裝置100包括阻尼器殼體102。阻尼器殼體102 —般為柱狀外形并且具有封閉的第一遠(yuǎn)端104和設(shè)置有孔108的第二遠(yuǎn)端106。阻尼器殼體102設(shè)置有其中布置有活塞組件200的內(nèi)腔110?；钊M件200將內(nèi)腔110細(xì)分為第一室114和第二室116。第一室114和第二室116中的每個(gè)都可以含有MR流體118?；钊M件200沿著阻尼器殼體102的縱軸往復(fù)運(yùn)動(dòng)并且在流體室114和流體室116中產(chǎn)生相應(yīng)的壓差。上述壓差可以由于施加于活塞桿124與阻尼器殼體102之間的外部刺激力而存在。可以在活塞組件200上安裝一個(gè)或更多由無(wú)摩擦金屬制成的耐磨帶120以支撐活塞組件200在內(nèi)腔110內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。耐磨帶120接合阻尼器殼體102的內(nèi)壁并且也可以提供活塞組件200與阻尼器殼體102之間的流體密封?；钊M件200包括用于響應(yīng)于來(lái)自MR液體阻尼器裝置100的外部的刺激控制室114與室116之間的MR流體118的流動(dòng)的MR流體閥?？梢酝ㄟ^(guò)活塞桿124接收這樣的刺激，活塞桿124設(shè)置有與活塞組件200連接的一端126和用于連接需要控制或運(yùn)動(dòng)阻尼的例如車輛座椅或底盤的結(jié)構(gòu)(未圖示)的另一端128?；钊麠U124穿過(guò)孔108延伸并且能夠相對(duì)于阻尼器殼體102軸向地滑動(dòng)。在孔108與阻尼器殼體102之間可以設(shè)置有密封件130以控制流體從內(nèi)腔110泄漏。
[0043]MR液體阻尼器裝置100還可以包括阻尼器殼體102的內(nèi)腔110內(nèi)的儲(chǔ)存器132?？商鎿Q的，如下面將要說(shuō)明的，可以將該儲(chǔ)存器置于阻尼器殼體102外部或與活塞桿導(dǎo)承(或活塞桿導(dǎo)向件)成為一體。儲(chǔ)存器132可以用作使容納在阻尼器殼體102內(nèi)的MR流體118中的瞬壓最小化，從而使阻尼器殼體102內(nèi)氣穴現(xiàn)象(cavitation)或負(fù)壓的風(fēng)險(xiǎn)最小化。在圖1所示的實(shí)施方式中，儲(chǔ)存器132被設(shè)為內(nèi)腔110內(nèi)的充氣室132并且與MR流體室114相鄰。在充氣室132與MR流體室114之間可以設(shè)置有浮動(dòng)活塞134。浮動(dòng)活塞134可以根椐室114與室132間的壓力差在內(nèi)腔110內(nèi)軸向往復(fù)移動(dòng)。在浮動(dòng)活塞134上安裝有密封元件136以在浮動(dòng)活塞134與阻尼器殼體102間進(jìn)行密封，從而防止室114和室132中的流體混合。在可替代的實(shí)施方式中，可以使用隔板或其他適合的分隔件代替浮動(dòng)活塞134。充氣室132可以通過(guò)注入閥138充入氣體。充注氣體可以是例如氮?dú)獾亩栊詺怏w。在可替代的實(shí)施方式中，可以在MR液體阻尼器100的內(nèi)腔110內(nèi)使用例如囊式儲(chǔ)存器的其它形式的儲(chǔ)存器。
[0044]圖2A示出了儲(chǔ)存器133優(yōu)選地置于阻尼器殼體102的外部的MR液體阻尼器裝置100的優(yōu)選實(shí)施方式。在本優(yōu)選實(shí)施方式中，外部阻尼器底座安裝式儲(chǔ)存器133包括流體室135和流體室137以及設(shè)置于流體室135和流體室137之間的浮動(dòng)活塞134。浮動(dòng)活塞134可以裝有密封元件141以提供浮動(dòng)活塞134與儲(chǔ)存器133的內(nèi)壁之間的密封，從而將流體室135和流體室137彼此隔離。外部阻尼器底座安裝式儲(chǔ)存器133內(nèi)的流體室135與阻尼器殼體102內(nèi)部的MR流體室114通過(guò)阻尼器底座常規(guī)流動(dòng)管道139連接。外部阻尼器底座安裝式儲(chǔ)存器133優(yōu)選為通過(guò)阻尼器端的底座131、通過(guò)為MR流體提供通過(guò)阻尼器端底座131的彎曲的常規(guī)變向流動(dòng)通道的阻尼器底座常規(guī)流動(dòng)導(dǎo)管139而安裝，該MR流體通過(guò)阻尼器底座常規(guī)流動(dòng)管道139從阻尼器殼體102朝外流動(dòng)進(jìn)入外部阻尼器底座安裝式儲(chǔ)存器133，隨后從外部阻尼器底座安裝式儲(chǔ)存器133朝內(nèi)流回阻尼器殼體102內(nèi)部。儲(chǔ)存器133的室137優(yōu)選為是充氣室。外部阻尼器底座安裝式儲(chǔ)存器的浮動(dòng)活塞134優(yōu)選為在儲(chǔ)存器133內(nèi)以與活塞組件200和活塞桿124的運(yùn)動(dòng)方向相反的方向軸向往復(fù)移動(dòng)。在圖2A中，阻尼器殼體102的遠(yuǎn)端104安裝于連接至活塞桿124的連接元件129內(nèi)。連接元件129能夠用于將活塞桿124與如前面提到的需要控制或運(yùn)動(dòng)阻尼的結(jié)構(gòu)相連接。在優(yōu)選實(shí)施方式中，阻尼器殼體102不包括儲(chǔ)存器，其內(nèi)部沒(méi)有儲(chǔ)存器，而是阻尼器裝置優(yōu)選地包括外部?jī)?chǔ)存器，優(yōu)選外部阻尼器底座安裝式儲(chǔ)存器。
[0045]圖2A示出了具有活塞桿導(dǎo)承142的優(yōu)選實(shí)施方式的MR流體阻尼器裝置100的優(yōu)選實(shí)施方式。圖2B是活塞桿導(dǎo)承142的優(yōu)選實(shí)施方式的放大圖。在圖2B中，活塞桿導(dǎo)承142固定于阻尼器殼體102的遠(yuǎn)端104處，阻尼器殼體102安裝有這樣的活塞桿導(dǎo)承142:該活塞桿導(dǎo)承142包含用于容納活塞桿124的通道127?；钊麠U導(dǎo)承142包括以任何適合的方法固定于阻尼器殼體102的導(dǎo)向體143。在圖2B中所示的實(shí)施方式中，固定體143通過(guò)螺紋連接143固定于阻尼器殼體102的內(nèi)壁，并且在固定體143的外表面上設(shè)置有密封件145以在固定體143與阻尼器殼體102的內(nèi)壁間進(jìn)行密封。固定體143包括內(nèi)部裝有過(guò)濾器149的環(huán)形室146。過(guò)濾器149設(shè)置有內(nèi)部裝有軸承150的袋形腔從而使得軸承150位于過(guò)濾器149與活塞桿124之間，從而接合并支撐活塞桿124的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。過(guò)濾器149通過(guò)端板151保持在環(huán)形室146中，該端板具有室116中的MR流體能夠到達(dá)過(guò)濾器149所經(jīng)過(guò)的流體流動(dòng)端口。在過(guò)濾器149與活塞桿124之間設(shè)置有桿密封件152以在過(guò)濾器149與活塞桿124之間進(jìn)行密封。過(guò)濾器149過(guò)濾并濾出從流體室116進(jìn)入環(huán)形室146的MR流體118中的磁化粒子。過(guò)濾器149優(yōu)選由多孔、無(wú)磁性、耐腐蝕的金屬制成。在優(yōu)選實(shí)施方式中，過(guò)濾器149具有250mm以下的細(xì)孔尺寸并且由不銹鋼制成。優(yōu)選地，過(guò)濾器149包括:縱向沿活塞桿124軸向延伸的燒結(jié)不銹鋼軸向延伸過(guò)濾器元件、容納密封件152的密封腔，以及用于容納軸承150的軸承腔。固定體143包括其中裝有第二外側(cè)桿密封件153的第二外側(cè)腔室。桿密封件153提供固定體143與活塞桿124間位于過(guò)濾器149上方的外側(cè)位置處的的密封。固定體143還包括其中裝有擦拭器154的另一外側(cè)第三腔室。隨著活塞桿124移進(jìn)移出孔108，擦拭器將活塞桿124擦拭干凈。桿密封件152、153和擦拭器154優(yōu)選地由例如彈性材料的密封材料制成。
[0046]在如圖2C中所示的不同的實(shí)施方式，活塞桿導(dǎo)承173的導(dǎo)向體170變形為包括外部腔室155。外部腔室155上裝有隔板157并且當(dāng)活塞桿導(dǎo)承173固定于阻尼器殼體102的遠(yuǎn)端的合適的位置處時(shí)鄰近阻尼器殼體102的內(nèi)壁布置隔板157。隔板157和外部腔室155限定了作為內(nèi)部?jī)?chǔ)存器159的氣體體積。可以通過(guò)阻尼器殼體102的壁上的汽門(未圖示)向儲(chǔ)存器159充入例如氮?dú)獾亩栊詺怏w。隔板157通過(guò)位于阻尼器殼體102的內(nèi)壁與活塞桿導(dǎo)承173的外部間的空隙169與室116內(nèi)的流體接觸。隔板157根椐室116中的瞬壓受壓或膨脹。設(shè)置有儲(chǔ)存器159的活塞桿導(dǎo)承173提供了鄰近MR流體阻尼器裝置的內(nèi)部的活塞桿入口的內(nèi)部?jī)?chǔ)存器。
[0047]圖3示意性地繪出了可以包含在MR流體阻尼器裝置中的典型活塞組件200的橫截面?；钊M件200具有普通圓柱形狀。設(shè)在活塞組件200中的MR流體閥201包括磁場(chǎng)發(fā)生器202。一般來(lái)說(shuō)，術(shù)語(yǔ)“磁場(chǎng)發(fā)生器”可以被理解為意指設(shè)置有用于產(chǎn)生在其開啟狀態(tài)下強(qiáng)度控制可變的可控磁場(chǎng)的一個(gè)或更多電磁(EM)線圈以及鄰近EM線圈的磁極的任何結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)組件?！按艠O”是載有磁通量的結(jié)構(gòu)。在圖3的實(shí)施方式中，磁場(chǎng)發(fā)生器202包括圍繞在由例如低碳鋼或其它磁滲透鐵磁材料的磁滲透材料制成的磁芯206周圍的線圈(例如,磁導(dǎo)線)。總的來(lái)說(shuō),決定磁芯206中和活塞組件200的其它構(gòu)件中的磁滲透材料的特性及其變化的一些因素為磁導(dǎo)率、飽和度、矯磁力以及頑磁(或剩磁)。更高的磁導(dǎo)率和飽和度是期望的，同時(shí)更低的矯磁力和頑磁是期望的。在MR流體阻尼器中使用磁滲透材料的情況下，磁滲透材料的相對(duì)磁導(dǎo)率優(yōu)選為遠(yuǎn)大于容納于阻尼器內(nèi)的MR流體的相對(duì)磁導(dǎo)率。優(yōu)選地,磁滲透材料的相對(duì)磁導(dǎo)率至少大于MR流體的磁導(dǎo)率的100倍，優(yōu)選為至少200倍，更優(yōu)選為至少1000倍。
[0048]磁芯206具有中心部206A和位于中心部206A的相對(duì)兩端的呈現(xiàn)為凸緣的極部(或極片)206B、206C。極部206B、206C中的每一者設(shè)置有極長(zhǎng)度為L(zhǎng)m的磁極。將極部206B與極部206C之間的間隔指定為極間隔A。在一些替代實(shí)施方式中，磁極可能不是與磁芯206形成一體的，而是通過(guò)其他位于磁芯206上方和下方的磁滲透結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)置。中心部206A可以為柱形。EM線圈204圍繞中心部206A纏繞N圈。EM線圈204可以纏繞在布置于中心部206A中的凹槽內(nèi)的繞線軸上。EM線圈204被設(shè)置在極部206B與極部206C之間。磁芯206可以包括通道(未圖示)，它使得外部導(dǎo)線223、225可以連接至EM線圈204。EM線圈204可以被設(shè)置在中心部206A上使得其與極部206B、極部206C的外表面206B1、206C1齊平。可以使用例如環(huán)氧樹脂等的非磁性材料來(lái)確保EM線圈204位于中心部206A上的合適位置。也可以用非磁性材料填充EM線圈204間的任何空間，從而防止流體進(jìn)入EM線圈204之間?？商娲?，如圖4中所示，EM線圈204可以不用分別與極部206B、極部206C的外表面206B、206C齊平(而是可以相對(duì)凹入)?？梢钥拷麰M線圈204設(shè)置墊片212，從而產(chǎn)生磁間斷將通過(guò)極部206B、206C提供的磁極分隔開。墊片212可以由例如鋁或塑料等的非磁性材料或具有非常低的磁導(dǎo)率的材料制成。
[0049]回到圖3，設(shè)置在活塞組件200內(nèi)的MR流體閥201還包括環(huán)繞磁場(chǎng)發(fā)生器202的通量環(huán)214。通量環(huán)214的橫截面為典型地圓形，但也可以使用例如正方形或六邊形等的其他橫截面形狀。通量環(huán)214由例如關(guān)于磁芯206的上文中所述的磁滲透材料制成。在優(yōu)選實(shí)施方式中，通量環(huán)214與磁場(chǎng)發(fā)生器202同心且與磁場(chǎng)發(fā)生器202徑向間隔布置。MR流體閥201還包括限定在磁場(chǎng)發(fā)生器202與通量環(huán)214之間的流動(dòng)通道216。流動(dòng)通道216可以為環(huán)形且與磁場(chǎng)發(fā)生器202同心。在圖3中所示的示例中，通量環(huán)214的長(zhǎng)度與磁場(chǎng)發(fā)生器202的長(zhǎng)度(Lp)基本相同。例如使用端板220、端板222使通量環(huán)214與磁場(chǎng)發(fā)生器202連接。端板220、端板222包括分別與通量環(huán)214中的凹槽接合的凸出部220A、凸出部222A。端板220、端板222還包括分別與磁芯206上的突脊接合的凹槽220B、凹槽222B。優(yōu)選地，端板220、端板222包括與流動(dòng)通道216相對(duì)齊的孔220C、222C。優(yōu)選地，位于孔220C、222C處的尖銳邊遠(yuǎn)離流動(dòng)通道216以避免在流動(dòng)通道216的遠(yuǎn)端處產(chǎn)生流動(dòng)干擾。使用端板220、222將磁場(chǎng)發(fā)生器202連接至通量環(huán)214的替代方式是在通量環(huán)214的遠(yuǎn)端與磁芯206間形成連接肋條(未圖示)。
[0050]當(dāng)在MR流體阻尼器100、140中設(shè)置有活塞組件200時(shí)，MR流體阻尼器中的MR流體118充滿流動(dòng)通道216。所述MR流體為微米級(jí)可磁化顆粒的非膠質(zhì)懸浮液，優(yōu)選為鐵粒子。通過(guò)電線223、225向EM線圈214提供電流以使EM線圈204通電并產(chǎn)生穿過(guò)流動(dòng)通道216中的MR流體施加的磁場(chǎng)。磁通量218優(yōu)選地在通過(guò)磁芯206，穿過(guò)流動(dòng)通道216的路徑中移動(dòng)，優(yōu)選為通過(guò)通量環(huán)214,穿過(guò)流動(dòng)通道216并通過(guò)磁芯206。磁通量218 (用虛線和箭頭示出)優(yōu)選為與極部206B、206C垂直。當(dāng)向流動(dòng)通道216施加磁場(chǎng)時(shí)，流動(dòng)通道216中的MR流體的表觀粘度增大，提供可控磁場(chǎng)開啟狀態(tài)。通過(guò)改變開啟的磁場(chǎng)的強(qiáng)度可以控制流動(dòng)通道216中的MR流體的屈服強(qiáng)度。MR流體阻尼器(圖1中的100或圖2中的140)在流動(dòng)模式中工作，這意味著限定流動(dòng)通道216的表面相對(duì)于垂直的磁場(chǎng)和流動(dòng)通道216中的軸向流動(dòng)保持靜止不動(dòng)。優(yōu)選地，極部206B、206C的表面和通量環(huán)214的朝向流動(dòng)通道216的表面是光滑的以使慣性及過(guò)渡效應(yīng)最小化。
[0051]流動(dòng)通道216具有沿磁通量218穿過(guò)流動(dòng)通道216流動(dòng)的方向測(cè)量的間隙寬度g。優(yōu)選地，流動(dòng)通道216的間隙寬度g沿著流動(dòng)通道216的流動(dòng)間隙長(zhǎng)度不變或基本不變。如稍后將要說(shuō)明的，當(dāng)Lm/g較大時(shí)，MR流體阻尼器可獲得增強(qiáng)的開啟狀態(tài)屈服強(qiáng)度。這里的較大是指Lm/g大于或等于15。更加優(yōu)選地，Lm/g大于或等于20。最優(yōu)選地，Lm/g大于或等于25。在其它的優(yōu)選實(shí)施方式中，Lm/g在從20至50的范圍內(nèi)。對(duì)于圖3中所繪的活塞組件幾何體來(lái)說(shuō)，通過(guò)增大Lm或減小g使Lm/g更大。然而，增大Lm導(dǎo)致了不希望的活塞組件的總長(zhǎng)以及在磁芯206和通量環(huán)204中的磁飽和。為了避免磁飽和，必須增加磁芯206的直徑Dmm和阻尼器殼體102的厚度twall。這會(huì)導(dǎo)致大的阻尼器。減小g會(huì)迅速導(dǎo)致不能接受的聞的關(guān)閉狀態(tài)力。
[0052]通過(guò)使用N個(gè)具有間隙寬度gi的流動(dòng)通道(i的范圍從I至N，且N>1)，是使Lm/g變大而又不顯著增大MR流體阻尼器的尺寸的優(yōu)選方式。在此種情況下，各流動(dòng)通道i的Lm/g都較大。對(duì)于0.5mm的間隙寬度和25的Lm/g值，Lm約為12.5mm。對(duì)于包括具有分別都為0.5mm的間隙寬度gl、g2的兩條流動(dòng)通道的系統(tǒng)，總共1.0mm的總間隙寬度對(duì)MR流體室之間的流體流動(dòng)來(lái)說(shuō)是可用的。對(duì)于包括一條流體通道的系統(tǒng)，為了獲得Imm的間隙寬度和25的Lm/g值，Lm必須為25mm，即為包括兩條流動(dòng)通道的系統(tǒng)所需的Lm的兩倍。這個(gè)例子說(shuō)明了通過(guò)使用多個(gè)流動(dòng)通道能夠獲得具有增強(qiáng)的開啟狀態(tài)屈服強(qiáng)度的緊湊型阻尼器。如前所討論的，增強(qiáng)的開啟狀態(tài)屈服強(qiáng)度是通過(guò)使1^/^變大而獲得的。這里的大，指的是Lm/g大于或等于15。更 優(yōu)選地，Lm/g為大于或等于20。最優(yōu)選地，Lm/g大于或等于25。在其它優(yōu)選實(shí)施方式中，Lm/g的范圍從20至50。
[0053]圖5示出了包括多個(gè)流動(dòng)通道的活塞組件200的優(yōu)選實(shí)施方式。為了形成優(yōu)選的多個(gè)流動(dòng)通道，在磁場(chǎng)發(fā)生器202與通量環(huán)214之間設(shè)置有流量分流器230從而限定位于磁場(chǎng)發(fā)生器202與通量環(huán)214之間的兩個(gè)流動(dòng)通道232、234。端板220、222可以包括用于將流量分流器230連接至通量環(huán)214和磁場(chǎng)發(fā)生器202的磁芯206的零件。在優(yōu)選實(shí)施方式中，分流器230為環(huán)狀并與磁場(chǎng)發(fā)生器202和通量環(huán)214同心。這就導(dǎo)致了與磁場(chǎng)發(fā)生器202和通量環(huán)214同心的環(huán)形流動(dòng)通道232、234。如果需要多于兩個(gè)的流動(dòng)通道，附加的分流器能夠被設(shè)置在磁場(chǎng)發(fā)生器202與通量環(huán)214之間。一般來(lái)說(shuō)，限定N個(gè)流動(dòng)通道需要N-1個(gè)分流器，這里N>0。流動(dòng)通道232具有間隙寬度gl，流動(dòng)通道234具有間隙寬度g2。一般來(lái)說(shuō)，形成在磁場(chǎng)發(fā)生器202與圓柱體204之間的各流動(dòng)通道可以具有間隙寬度gi，這里i的范圍為從I至N，N是流動(dòng)通道的數(shù)量。流動(dòng)通道可以具有相同的或不同的間隙寬度。為了增強(qiáng)開啟狀態(tài)屈服強(qiáng)度，Lm/gi較大，如上所述，這里i的范圍從I至N，N是流動(dòng)通道的數(shù)量。應(yīng)該注意的是，Lm/gi是基于各流動(dòng)通道計(jì)算的。
[0054]如果活塞組件200包括多個(gè)具有相同間隙寬度gi=g的環(huán)形流動(dòng)通道，并且在流動(dòng)通道中的磁場(chǎng)相等，當(dāng)布置在MR流體阻尼器內(nèi)時(shí)活塞組件200上的壓差將近似為:[0055]
【權(quán)利要求】
1.一種磁流變流體閥，包括: 磁場(chǎng)發(fā)生器，具有至少一個(gè)電磁線圈以及極長(zhǎng)度為L(zhǎng)m的至少一個(gè)磁極；以及 鄰近所述電磁線圈的至少一個(gè)流動(dòng)通道，所述至少一個(gè)流動(dòng)通道的間隙寬度為g，其中，比率Lm/g大于或等于20。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁流變流體閥，進(jìn)一步包括環(huán)繞所述磁場(chǎng)發(fā)生器的通量環(huán)，并且其中，所述至少一個(gè)流動(dòng)通道限定在所述通量環(huán)與所述磁場(chǎng)發(fā)生器之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁流變流體閥，其中，所述間隙寬度g沿著所述至少一個(gè)流動(dòng)通道的流動(dòng)間隙長(zhǎng)度不變。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁流變流體閥，其中，所述至少一個(gè)流動(dòng)通道的形狀是環(huán)形的。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁流變流體閥，進(jìn)一步包括限定在所述磁場(chǎng)發(fā)生器與所述通量環(huán)之間的至少一個(gè)額外的流動(dòng)通道，所述至少一個(gè)額外的流動(dòng)通道的間隙寬度為gl，其中，比率Lm/gl大于或等于20。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的磁流變流體閥，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述磁場(chǎng)發(fā)生器與所述通量環(huán)之間的分流器，所述分流器在所述磁場(chǎng)發(fā)生器與所述通量環(huán)之間限定所述至少一個(gè)流動(dòng)通道和所述至少一個(gè)額外的 流動(dòng)通道。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁流變流體閥，其中，所述至少一個(gè)分流器的徑向厚度等于或小于所述通量環(huán)的徑向厚度的1/2。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁流變流體閥，其中，所述至少一個(gè)分流器在第一磁可滲透部與第二磁可滲透部之間包括無(wú)磁性部。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的磁流變流體閥，其中，所述磁場(chǎng)發(fā)生器具有至少兩個(gè)隔開的磁極，并且其中，所述無(wú)磁性部的軸向長(zhǎng)度小于所述至少兩個(gè)隔開的磁極之間的極間隔與所述至少一個(gè)流動(dòng)通道和所述至少一個(gè)額外的流動(dòng)通道的間隙寬度g和gl的平均值的兩倍之間的差值。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁流變流體閥，其中，所述至少一個(gè)分流器在其中部中設(shè)置有凹槽，并且進(jìn)一步包括設(shè)置在所述凹槽中的無(wú)磁性材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的磁流變流體閥，其中，所述磁場(chǎng)發(fā)生器具有至少兩個(gè)隔開的磁極，并且其中，所述凹槽的軸向長(zhǎng)度小于所述至少兩個(gè)磁極之間的極間隔與所述至少一個(gè)流動(dòng)通道和所述至少一個(gè)額外的流動(dòng)通道的間隙寬度g和gl的平均值的兩倍之間的差值。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁流變流體閥，其中，磁場(chǎng)發(fā)生器進(jìn)一步包括磁可滲透磁芯，所述磁可滲透磁芯具有同心間隔布置的內(nèi)磁芯部和外磁芯部，并且其中，所述電磁線圈包含在所述外磁芯部中。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的磁流變流體閥，進(jìn)一步包括限定在所述內(nèi)磁芯部與所述外磁芯部之間的至少一個(gè)額外的流動(dòng)通道，所述至少一個(gè)額外的流動(dòng)通道的間隙寬度為gl，其中，比率Lm/gl大于或等于20。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的磁流變流體閥，其中，所述至少一個(gè)額外的流動(dòng)通道與所述至少一個(gè)流動(dòng)通道是同心的。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁流變流體閥，其中，所述電磁線圈偏離所述磁場(chǎng)發(fā)生器的鄰近所述至少一個(gè)流動(dòng)通道的表面。
16.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁流變流體閥，其中，所述磁場(chǎng)發(fā)生器接合至所述通量環(huán)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁流變流體閥，其中，所述磁場(chǎng)發(fā)生器包括一堆板，每塊所述板都由磁可滲透材料制成，并且其中，所述電磁線圈設(shè)置在形成于至少一塊所述板中的凹槽中。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的磁流變流體閥，其中，所述至少一個(gè)流動(dòng)通道由形成在所述板中的多個(gè)狹縫提供。
19.一種磁流變流體阻尼器，包括: 阻尼器殼體，具有用于容納磁流變流體的內(nèi)腔；以及 活塞組件，設(shè)置在所述阻尼器殼體內(nèi)，所述活塞組件包括磁流變流體閥，所述磁流變流體閥包括:磁場(chǎng)發(fā)生器，具有至少一個(gè)電磁線圈以及極長(zhǎng)度為U1的至少一個(gè)磁極；以及至少一個(gè)流動(dòng)通道，鄰近所述至少一個(gè)電磁線圈，所述至少一個(gè)流動(dòng)通道的間隙寬度為g，并且比率Lm/g大于或等于20。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的磁流變流體阻尼器，進(jìn)一步包括限定在所述阻尼器殼體內(nèi)的儲(chǔ)存器。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的磁流變流體阻尼器，進(jìn)一步包括位于所述阻尼器殼體外的儲(chǔ)存器以及提供該外儲(chǔ)存器與所述阻尼器殼體的內(nèi)部之間的連通的管道。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的磁流變流體阻尼器，進(jìn)一步包括接合至所述活塞的活塞桿。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的磁流變流體阻尼器，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述阻尼器殼體內(nèi)的活塞桿導(dǎo)向件，所述活塞桿導(dǎo)向件中具有用于接收所述活塞桿的通道。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的磁流變流體阻尼器，其中，所述活塞桿導(dǎo)向件包括活塞桿軸承組件，以接合所述活塞桿并支持所述活塞桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的磁流變流體阻尼器，其中，所述活塞桿導(dǎo)向件包括儲(chǔ)存器。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的磁流變流體阻尼器，其中，所述活塞桿導(dǎo)向件設(shè)置有室并包括設(shè)置在所述室中以用于將粒子從來(lái)自所述阻尼器殼體的內(nèi)腔并容納在所述室中的磁流變流體濾出的過(guò)濾器。
【文檔編號(hào)】F16F9/32GK103644238SQ201310683316
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2009年6月2日 優(yōu)先權(quán)日:2008年6月2日
【發(fā)明者】J·大衛(wèi)·卡爾森, 馬克·R·喬利, 道格拉斯·E·艾弗斯 申請(qǐng)人:洛德公司