CN112696451B - 旋转阻尼器组件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种旋转阻尼器组件。一种旋转阻尼器组件包括沿着中心轴线延伸的壳体。壳体包括上部和下部。下部限定了流体腔室。上部限定了与流体腔室连通的隔室。磁场发生器包括位于上部与下部之间的磁芯。磁芯沿着中心轴线在上部与下部之间延伸。至少一个线圈围绕磁芯延伸。轴沿着中心轴线延伸穿过上部和磁芯并进入流体腔室中，以便于磁流变流体从隔室流到流体腔室。磁场发生器包括插入件，插入件包含永磁材料，用于产生永久磁场以改变磁流变流体的粘度。
Description
技术领域
本发明总体上涉及旋转阻尼器组件。
背景技术
旋转阻尼器组件在本领域中是已知的。半主动(semi-active)旋转阻尼器的开发已取得了很大进展。半主动旋转阻尼器使用通过改变电场或磁场的强度来改变其特性的工作流体(例如，电流变流体或磁流变流体)。
当电流变流体或磁流变流体受到电场或磁场作用时，流体中包含的颗粒被连接形成链，从而导致流体从液相变为凝胶相，即，流体的粘度增大。在非电场/磁场中，流体充当牛顿流体，其剪应力与应变率成比例。然而，在电场或磁场中，所述流体充当宾厄姆(Bingham)流体，其无应变的初始应力等于屈服应力，因为分散在流体中的粒子被重新排列以形成链。
美国专利6,095,295中公开了一种这样的半主动旋转阻尼器。半主动旋转阻尼器包括沿着中心轴线延伸的壳体。壳体包括上部和下部。下部限定了流体腔室。上部限定了与流体腔室连通的隔室。磁场发生器夹在上部与下部之间，用于产生磁场。磁场发生器包括围绕中心轴线延伸的外主体。外主体限定了与隔室和流体腔室流体连通的洞。磁场发生器包括沿着中心轴线在上部与下部之间延伸的磁芯。至少一个线圈围绕磁芯延伸，用于产生磁场。轴沿着中心轴线延伸穿过上部和磁芯并进入下部的流体腔室中。
随着磁流变流体在旋转阻尼器组件中移动，磁流变流体的温度升高，这可能导致磁流变流体的体积膨胀。因此，由于磁流变流体的膨胀，发生了气蚀(cavitation)，这降低了旋转阻尼器组件的使用寿命。
发明内容
本发明在其最广泛的方面提供了一种具有增加的阻尼水平的旋转阻尼器组件。本发明还提供了一种具有响应于断电或系统故障的备用工作模式的旋转阻尼器组件。本发明还提供了一种旋转阻尼器组件，所述旋转阻尼器组件能够适应磁流变流体的膨胀，从而减少了气蚀并提高了旋转阻尼器的使用寿命。
本发明的一个方面提供了一种旋转阻尼器组件。所述旋转阻尼器组件包括沿着中心轴线延伸的壳体。所述壳体包括上部和下部。所述下部限定了用于容纳磁流变流体的流体腔室。所述上部限定了与所述流体腔室连通的隔室。磁场发生器包括位于所述上部与所述下部之间的磁芯。所述磁芯沿着所述中心轴线在所述上部与所述下部之间延伸。至少一个线圈围绕所述磁芯延伸。轴沿着所述中心轴线延伸穿过所述上部和所述磁芯并进入所述流体腔室中，以便于磁流变流体从所述隔室流到所述流体腔室。所述磁场发生器包括插入件，所述插入件包含永磁材料，用于产生永久磁场以改变所述磁流变流体的粘度。通过组合在工作期间由所述至少一个线圈产生的通量密度和所述插入件的通量密度，所述旋转阻尼器组件能够增加所述旋转阻尼器组件的阻尼水平。另外，通过包括所述插入件，所述旋转阻尼器组件能够响应于断电或系统故障而提供连续的磁通量(即，备用模式)。
本发明的另一方面提供了一种旋转阻尼器组件。所述旋转阻尼器组件包括沿着中心轴线延伸的壳体。所述壳体包括上部和下部。所述下部限定了用于容纳磁流变流体的流体腔室。所述上部限定了与所述流体腔室连通的隔室。磁场发生器包括位于所述上部与所述下部之间的磁芯。所述磁芯沿着所述中心轴线在所述上部与所述下部之间延伸。至少一个线圈围绕所述磁芯延伸。轴沿着所述中心轴线延伸穿过所述上部和所述磁芯并进入所述流体腔室中，以便于磁流变流体从所述隔室流到所述流体腔室。气杯位于所述流体腔室中，将所述流体腔室分成上腔室和下腔室，以适应所述磁流变流体的膨胀。
附图说明
将容易理解本发明的其它优点，这是因为通过参考以下结合附图考虑的详细说明，本发明的其它优点将变得更好理解，其中：
图1是根据本发明的一个实施方式构造的旋转阻尼器组件的横截面立体图；
图2是旋转阻尼器组件的分解视图；
图3是旋转阻尼器组件的上轴承构件的放大横截面视图；以及
图4是包括旋转阻尼器组件的轴的容器的顶视图。
具体实施方式
参考附图，其中，贯穿这几个视图，相同的附图标记表示对应的部件，图1总体示出了根据本发明的一个实施方式构造的旋转阻尼器组件20。
如图1和图2最佳例示出的，旋转阻尼器组件20包括壳体22，该壳体22具有大致筒形形状、沿着中心轴线A延伸。壳体22包括彼此轴向间隔开的上部24和下部26。具有大致筒形形状的下部26沿着中心轴线A在第一端28与第二端30之间延伸。下部26限定了流体腔室32、34，该流体腔室32、34在第一端28与第二端30之间延伸，用于容纳磁流变流体。如本领域已知的，磁流变流体通过改变其剪切特性来做出响应。更具体地，响应于施加至磁流变流体的磁场，该磁流变流体具有将其剪切特性从自由流动或粘性液体改变成具有可控屈服强度的半固体的能力。
具有大致筒形形状的气杯36可滑动地设置在流体腔室32、34中，将流体腔室分成上腔室32和下腔室34。上腔室32在气杯36与第二端30之间延伸。下腔室34在气杯36与第一端28之间延伸。气杯36包括顶部38和底部40。具有大致环形形状的顶部38设置在中心轴线A上，位于下腔室34中。具有大致管状形状的底部40从顶部38向外并且围绕中心轴线A环形地朝向壳体22的下部26的第一端28延伸。底部40包括外表面42，其面向壳体22的下部26的内表面44。外表面42围绕中心轴线A环形地延伸，并且限定了凹槽46，该凹槽46围绕底部延伸，用于容纳O形环47，该O形环47位于凹槽46中，与壳体22的下部26的内表面44接合。
具有大致圆形形状的端板48联接至壳体22的下部26的第一端28。围绕中心轴线A设置的多个紧固件50延伸穿过端板48并联接至壳体22的下部26，以将端板48固定至壳体22的下部26的第一端28。位于端板48上的充气阀52从端板48向外并沿着中心轴线A延伸，用于允许用户将气体引入到在气杯36与端板48之间的下腔室34中，以提供附加阻尼力。位于流体腔室32、34的上腔室32中的突起54从下部26的内表面44径向向内延伸，用于接合气杯36并限制气杯36在流体腔室32、34中的轴向移动。通过将气体引入下腔室34中，气体在气杯36与端板48之间被加压。由于在下腔室34中形成了加压气体，因此气杯36和加压气体能够响应于流体腔室32、34内的磁流变流体的移动而提供附加阻尼力。随着磁流变流体在旋转阻尼器组件20中移动，该磁流变流体的温度升高，这可能导致磁流变流体的体积膨胀。因此，加压气体和气杯36能够适应磁流变流体的膨胀，从而防止了由磁流变流体的膨胀引起的气蚀。
具有大致筒形形状的磁场发生器56联接至壳体22的下部26的第二端30。磁场发生器56产生用于改变磁流变流体以基于磁流变流体的粘度提供各种阻尼力的磁场/磁通量。磁场发生器56包括具有上环58和下环60的外主体58、60。具有大致环形形状的上环58设置成与壳体22的上部24呈抵接关系。具有大致环形形状的下环60设置成与壳体22的下部26的第二端30呈抵接关系。磁场发生器56限定了洞62，该洞62具有大致筒形形状，沿着中心轴线A延伸并与壳体22的下部26的上腔室32连通。
下环60限定了凹槽64，该凹槽64定位成与上环58相邻，与洞62连通并围绕中心轴线A环形地延伸。位于凹槽64中的至少一个线圈66围绕中心轴线A环形地延伸并与电源(未示出)电连通，用于产生磁场。位于凹槽64中的线圈筒体(cylinder)68围绕中心轴线A环形地延伸，联接至上环58和下环60，用于将至少一个线圈66固定在凹槽64中。
具有大致筒形形状的磁芯70设置在洞62中，并且与上环58和下环60径向间隔开。磁场发生器56包括插入件72，该插入件72包含永磁材料，以生成用于改变磁流变流体的粘度的永久磁场。在磁场发生器56中包括插入件72增加了旋转阻尼器组件20的工作模式。例如，根据本发明的实施方式，在磁场发生器56中包括插入件72允许旋转阻尼器组件20在软(soft)模式与硬(hard)模式之间工作。在软模式下，可以将特定水平的电流施加至至少一个线圈66以抵消插入件72的磁通量。换句话说，在软模式下，电源和至少一个线圈66产生反磁通量，以抵消插入件72的磁通量，从而降低磁流变流体的粘度并允许磁流变流体在旋转阻尼器组件20中更自由地流动，以提供“软”阻尼感。在硬模式下，可以向至少一个线圈66供应大量电流。因此，一旦达到最大电流，控制器就切换电流方向以组合由至少一个线圈66产生的磁通量和插入件72的磁通量，从而增加了磁流变流体的粘度，以提供“硬”阻尼感。
此外，在断电或系统故障的情况下，在磁场发生器56中包括插入件72提供了备用工作模式。在断电或系统故障期间，电流不能从电源发送通过至少一个线圈66。由于不能使用至少一个线圈66生成电磁通量，所以旋转阻尼器组件20可以在备用模式下工作。换句话说，代替使用至少一个线圈66产生电磁通量，旋转阻尼器组件20基于由插入件72(例如永磁体)产生的磁通量工作，以改变磁流变流体的粘度并提供阻尼。
根据本发明的实施方式，至少一个线圈66和插入件72彼此径向间隔开。磁芯70限定了用于容纳插入件72的凹部74。根据本发明的实施方式，凹部74围绕中心轴线A环形地延伸。容纳在凹部74中的插入件72围绕中心轴线A环形地延伸。根据本发明的另一实施方式，代替围绕中心轴线A环形地延伸，磁芯70可以限定多个凹部74，该多个凹部74围绕磁芯70定位成彼此周向间隔开。因此，插入件72可以被容纳在多个凹部74的各个凹部中。磁芯70还限定了多个通道76，该多个通道76围绕磁芯70定位，彼此周向间隔开。多个通道76中的各个通道76以与所述凹部74垂直的关系沿着磁芯70延伸。
位于洞62中并且在磁芯70与外主体58、60之间的分流器78联接至磁芯70，以限定多个通路80，该多个通路80围绕中心轴线A定位，位于磁芯70与外主体58、60之间。分流器78包括主体82和多个突起84。主体82位于磁芯70与壳体22的上部24之间。多个突起84从主体82向外延伸，其中，多个凸起84中的各个凸起84位于沿着中心轴线A延伸的多个通道76中的一个通道76中，以在磁芯70与外主体58、60之间建立多个通路80。
壳体22的上部24包括套管86，该套管86具有大致管状形状，并且定位成与磁场发生器56相邻，围绕中心轴线A延伸。上部24限定了沿着中心轴线A延伸的隔室88。套管86包括凸缘90，该凸缘90以与中心轴线A垂直的关系从套管86径向向外延伸。围绕中心轴线A设置并且彼此周向间隔开的多个螺栓92延伸穿过凸缘90和磁场发生器56。多个螺栓92与壳体22的下部26的第二端30接合，以将壳体22的上部24固定至磁场发生器56和壳体22的下部26。具有大致筒形形状并与凸缘90轴向间隔开的帽94联接至套管22，以关闭隔室88。
轴96沿着中心轴线A延伸并且穿过帽94到达位于壳体22的下部26的上腔室32中的远端98。远端98与气杯36间隔开。位于壳体22中的一对轴承构件100、102围绕轴96设置在壳体22与轴96之间，以允许轴96相对于壳体22旋转。根据本发明的实施方式，所述一对轴承构件100、102包括上轴承构件100和下轴承构件102。上轴承构件100位于上部24的隔室88中并与帽94相邻。上轴承构件100围绕轴96延伸，以提供对轴96的支撑。下轴承构件102位于壳体22的下部26的上腔室32中。下轴承构件102围绕轴96的远端98延伸，也提供对轴96的支撑。
根据本发明的实施方式，上轴承构件100包括上外壳(casing)104，该上外壳104具有大致筒形形状，位于隔室88中并与帽94相邻。与轴96径向间隔开的上外壳104围绕轴96环形地延伸。具有大致环形形状的上轴承106位于轴96与上壳体104之间，围绕轴96环形地延伸以提供对轴96的支撑。定位成与帽94相邻的保持件108联接至上外壳104，围绕中心轴线A环形地延伸，以将上轴承106固定在上外壳104中。设置在帽94与轴96之间的密封环110围绕中心轴线A环形地延伸，以进行密封并防止环境污染物进入上轴承106。上外壳104包含上转换密封件140和上外壳密封件141，并防止磁流变流体泄漏到上轴承106中。
下轴承构件102包括下外壳112，该下外壳112具有大致筒形形状，并位于壳体22的下部26的上腔室32中，围绕轴96的远端98环形地延伸。下轴承114具有大致环形形状，并且位于轴96的远端98与下壳体112之间，围绕轴96环形地延伸以提供对轴96的支撑。具有大致环形形状并与轴96的远端98轴向间隔开的盖116联接至下外壳112，以防止下轴承114从下外壳112掉出。位于盖116与突起54之间的夹环118联接至下外壳112，围绕中心轴线A环形地延伸，以将下轴承114和盖116固定在下外壳112中。包含下转换密封件142的下外壳112和包含下外壳密封件143的盖116一起防止磁流变流体泄漏到下轴承114中。
如图3和图4最佳示出的，具有大致筒形形状并位于隔室88中的容器120被夹在分流器78与上轴承构件100之间，用于容纳磁流变流体。容器120具有基部122和壁124。具有大致圆形形状的基部122被设置成与分流器78相邻并联接至轴96。基部122从轴96朝向壳体22的上部24的套管86径向向外延伸。位于隔室88中并与套管86相邻的壁124从基部122朝向上轴承构件100向外并围绕中心轴线A环形地延伸。基部122、壁124和轴96共同限定了空腔126，该空腔126位于基部122、壁124与轴96之间，并且围绕中心轴线A环形地延伸。基部122限定了多个(例如，四个)孔128，该多个孔128围绕中心轴线A定位并且彼此周向间隔开，其中，多个孔128中的各个孔128与多个通路80中的一通路80流体连通。根据本发明的实施方式，多个孔128包括彼此间隔开的四个孔128。位于空腔126中的一对流体叶片130从轴96径向向外、在直径上彼此相反地朝向壁124延伸，以便于磁流变流体从空腔126到多个通路80的流动。根据本发明的一个实施方式中，壁124包括唇部132，唇部132与多个孔128中的各个孔128相邻，朝向中心轴线A径向向内延伸，用于与流体130的叶片接合，以限制轴96的旋转移动。
在工作时，随着轴96在空腔126中旋转，流体叶片130通过多个孔128和多个通路80将磁流变流体的流动从空腔126引导至流体腔室32、34。随着磁流变流体流过通路80，磁流变流体的粘度基于不同工作模式而改变。在软模式下，将特定水平的电流施加至至少一个线圈66以抵消插入件72的磁通量。换句话说，在软模式下，至少一个线圈66产生反磁通量，以抵消插入件72的磁通量，从而允许磁流变流体在旋转阻尼器组件20中更自由地流动，以提供“软”阻尼感。在硬模式下，向至少一个线圈66供应大量电流。因此，一旦达到最大电流，控制器就切换电流方向以组合由至少一个线圈66产生的磁通量和插入件72的磁通量，从而增加了磁流变流体的粘度，以提供“硬”阻尼感。在整个工作过程中，随着磁流变流体移动通过通路80，磁流变流体的温度升高，这导致磁流变流体的体积膨胀。加压气体和气杯36适应磁流变流体的膨胀，从而防止了由磁流变流体的膨胀引起的气蚀。
显然，根据以上教导，本发明的许多修改和变型是可能的，并且可以以不同于具体描述的方式但在所附权利要求的范围内的方式来实践。
本申请要求于2020年1月9日提交的、序列号为62/959,134的美国临时专利申请的权益，该美国临时专利申请的全部公开内容通过引用并入本文。
Claims (18)
1.一种旋转阻尼器组件，所述旋转阻尼器组件包括：
壳体，所述壳体沿着中心轴线延伸并且包括上部和下部，所述下部限定了用于容纳磁流变流体的流体腔室，并且所述上部限定了与所述流体腔室连通的隔室；
磁场发生器，所述磁场发生器包括磁芯并且位于所述上部与所述下部之间，所述磁芯沿着所述中心轴线在所述上部与所述下部之间延伸；
至少一个线圈，所述至少一个线圈围绕所述磁芯延伸；以及
轴，所述轴沿着所述中心轴线延伸穿过所述上部和所述磁芯并进入所述流体腔室中，以便于磁流变流体从所述隔室流到所述流体腔室；
其中，所述磁场发生器包括插入件，所述插入件包含永磁材料，用于产生永久磁场以改变所述磁流变流体的粘度，
其中，所述至少一个线圈和所述插入件彼此径向间隔开。
2.根据权利要求1所述的旋转阻尼器组件，其中，所述磁场发生器包括围绕所述中心轴线延伸的外主体，所述外主体限定了用于容纳所述磁芯的洞；并且
其中，所述外主体限定了凹槽，所述凹槽围绕所述中心轴线延伸，用于容纳所述至少一个线圈。
3.根据权利要求1所述的旋转阻尼器组件，其中，所述磁芯限定了用于容纳所述插入件的凹部。
4.根据权利要求3所述的旋转阻尼器组件，其中，所述凹部和所述插入件围绕所述中心轴线环形地延伸。
5.根据权利要求4所述的旋转阻尼器组件，其中，所述磁芯限定了多个通道，所述凹部围绕所述中心轴线环形地延伸，并且所述多个通道彼此周向间隔开，垂直于所述凹部沿着所述磁芯延伸。
6.根据权利要求5所述的旋转阻尼器组件，所述旋转阻尼器组件还包括分流器，所述分流器联接至所述磁芯，以限定多个通路。
7.根据权利要求6所述的旋转阻尼器组件，其中，所述分流器包括主体和多个突起，所述主体位于所述磁芯上，与所述上部相邻；并且
所述多个突起中的各个突起彼此间隔开并容纳在所述多个通道中的一个通道中，沿着所述中心轴线延伸，以建立围绕所述磁芯定位的所述多个通路。
8.根据权利要求7所述的旋转阻尼器组件，所述旋转阻尼器组件还包括容器，所述容器位于所述隔室中并与所述磁芯相邻；
其中，所述容器包括基部和壁，所述基部、所述壁和所述轴共同限定了围绕所述中心轴线环形地延伸的空腔。
9.根据权利要求8所述的旋转阻尼器组件，其中，所述基部限定了多个孔，所述多个孔围绕所述中心轴线定位并彼此周向间隔开；并且
其中，所述多个孔中的各个孔与所述多个通路中的一个通路流体连通。
10.根据权利要求9所述的旋转阻尼器组件，所述旋转阻尼器组件还包括一对流体叶片，所述一对流体叶片位于所述空腔中，以便于磁流变流体从所述空腔流到所述多个通路。
11.根据权利要求10所述的旋转阻尼器组件，其中，所述一对流体叶片从所述轴径向向外、在直径上彼此相反地朝向所述壁延伸。
12.根据权利要求1所述的旋转阻尼器组件，所述旋转阻尼器组件还包括一对轴承构件，所述一对轴承构件包括上轴承构件和下轴承构件，以提供对所述轴的支撑。
13.根据权利要求12所述的旋转阻尼器组件，其中，所述上轴承构件位于所述隔室中，围绕所述轴延伸；并且
所述下轴承构件位于所述流体腔室中，围绕所述轴的远端延伸。
14.根据权利要求1所述的旋转阻尼器组件，所述旋转阻尼器组件还包括气杯，所述气杯位于所述流体腔室中，将所述流体腔室分成上腔室和下腔室，以适应所述磁流变流体的膨胀。
15.根据权利要求14所述的旋转阻尼器组件，所述旋转阻尼器组件还包括端板，所述端板联接至所述壳体的所述下部的第一端；以及
充气阀，所述充气阀位于所述端板上，用于允许用户将气体引入到在所述气杯与所述端板之间的所述下腔室中。
16.一种旋转阻尼器组件，所述旋转阻尼器组件包括：
壳体，所述壳体沿着中心轴线延伸并且包括上部和下部，所述下部限定了用于容纳磁流变流体的流体腔室，并且所述上部限定了与所述流体腔室连通的隔室；
磁场发生器，所述磁场发生器包括位于所述上部与所述下部之间的磁芯，所述磁芯沿着所述中心轴线在所述上部与所述下部之间延伸；
至少一个线圈，所述至少一个线圈围绕所述磁芯延伸；
轴，所述轴沿着所述中心轴线延伸穿过所述上部和所述磁芯并进入所述流体腔室中，以便于磁流变流体从所述隔室流到所述流体腔室；以及
气杯，所述气杯位于所述流体腔室中，将所述流体腔室分成上腔室和下腔室，以适应所述磁流变流体的膨胀。
17.根据权利要求16所述的旋转阻尼器组件，所述旋转阻尼器组件还包括端板，所述端板联接至所述壳体的所述下部的第一端；以及
充气阀，所述充气阀位于所述端板上，用于允许用户将气体引入到在所述气杯与所述端板之间的所述下腔室中。
18.根据权利要求16所述的旋转阻尼器组件，其中，所述磁场发生器包括插入件，所述插入件包含永磁材料，用于产生永久磁场以改变所述磁流变流体的粘度；并且
所述至少一个线圈和所述插入件彼此径向间隔开。
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Denomination of invention: Rotating damper assembly Effective date of registration: 20230517 Granted publication date: 20220906 Pledgee: Jingxi Zhixing Zhangjiakou Automotive Electronics Co.,Ltd. Pledgor: BEIJINGWEST INDUSTRIES Co.,Ltd. Registration number: Y2023990000256 |
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