CN102562922A - 填有磁流变液体的阻尼控制设备和具该设备的发动机悬置 - Google Patents

Abstract

填有磁流变液体的阻尼控制设备和具该设备的发动机悬置。阻尼控制设备包括：下芯体，其包含外环、上部板和下部板、将下部板连接至外环的多个连接部、和设置在上部板和下部板之间的线圈；非磁性的隔板，其包含外环、内环、和具有圆周间隙的多个连接部，当隔板结合在下芯体的外环内部的时候，该多个连接部安全地坐设在下芯体的多个连接部上；上芯体，其包含：与下芯体的外环的上端进行紧密接触的外环、圆板形的压力作用板、和将外环与压力作用板相连接的板弹簧；隔膜，其由弹性材料制成并遮护下芯体的下端。当对线圈施加电流的时候，下、上芯体被磁化，并且预定量的MR液体填充到其中，从而MR液体根据隔膜的弹性压缩而在压力作用板和上部板之间流动。

Description

填有磁流变液体的阻尼控制设备和具该设备的发动机悬置

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年11月30日提交的韩国专利申请第10-2010-120967号的优先权，该申请的全部内容结合于此，以用于通过该引用的所有目的。

技术领域

本发明涉及一种对振动进行抑制的阻尼控制设备以及具有该阻尼控制设备的发动机悬置。特别而言，本发明涉及一种填充了磁流变液体(以下称为MR液体)的阻尼控制设备，该阻尼控制设备通过根据外部提供的电流而改变MR液体的剪切应力，从而控制振动阻尼比，并且与相关技术不同的是，通过移除‘控制无效区段’而更有效地控制MR液体的流动，并且本发明涉及一种具有所述阻尼控制设备的发动机悬置。

背景技术

MR液体(磁流变液体)是一种悬浮液，该悬浮液是包含了柔软磁性颗粒的合成烃类液体，并且具有的属性是剪切应力根据周围磁场的强度而发生变化。

正在尝试的是，将通过根据磁场的强度而利用剪切应力的连续改变来控制MR液体的设备不仅应用到一般的机械设备(例如阻尼器和阀)，还应用到用于车辆的设备(例如发动机悬置和减振器)上。

如图1A所示，如果在MR液体周围附近没有磁场的话，则分散在MR液体中的颗粒自由移动，但是如果在MR液体周围形成了磁场，则MR液体中的颗粒垂直于磁场的形成方向而排成行。MR液体的流动特性根据颗粒的移动而变化。

控制MR液体的模式根据磁场的形成和MR液体之间的相对运动而被分成流动模式和挤压模式。

流动模式是根据两侧的压力差P₁-P₂而在上芯体和下芯体之间产生MR液体的体积流量q的模式，且该流动模式向线圈提供电流i_A以形成磁场，从而使得MR液体的颗粒排成行。通过电流i_A的强度来确定MR液体的体积流量q。因此，MR液体的压力和流速在流动路径中同时变化，并且并未施加外部压力。

在挤压模式中，芯板(压力作用板)布置在上芯体和下芯体之间。如果外力F作用到压力作用板，则该压力作用板挤压MR液体，从而MR液体左右移动(图1A)。此时，如果将电流i_A施加到安装在上芯体的线圈，则在将电流施加到线圈的同时，在垂直于MR液体的运动方向上形成了磁场B，从而MR液体的剪切应力发生变化，并导致了MR液体的流度变化。利用挤压模式的阻尼控制设备是对施加到线圈的电流进行控制以改变MR液体的体积流量的装置，从而在上芯体和下芯体之间对接收外力F的压力作用板的振动进行抑制。

同时，发动机悬置安装在车辆的发动机室当中以防止发动机的振动直接传递到车身。对于发动机悬置，通常使用利用绝缘体材料的弹性的橡胶悬置和利用液体弹性效应的液压悬置，该液体弹性效应是根据绝缘体的弹性而使填充到其中液压流体流动。如图1B所示，在液压悬置当中，液压流体包含在由绝缘体和隔膜板形成的内部空间当中，并且该内部空间通过位于该内部空间中的孔板(orifice plate)而分成上流体腔室和下流体腔室。该孔板具有沿着孔板的边缘而形成在内部的环形(或其它形状的)流动路径，且液压流体通过该流动路径而进行流动。在孔板的中心处可以额外地安装有分离器。进一步地，绝缘体连接到与发动机的支架相连接的立柱上。因此，如果根据施加到立柱的荷载而使弹性材料制成的绝缘体重复进行弹性压缩和复位的话，则液压流体穿过所述流动路径而在上流体腔室和下流体腔室之间流动。液压流体的流动使得分离器振动。因此，高频频带振动下的振动通过分离器的振动而得到抑制，并且低频频带下的振动通过液压流体穿过流动路径的流动而得到抑制。

然而，液压悬置仅仅在共振点上呈现出有效的振动隔绝性能。为此，已经发展了填充有MR液体并且具有额外安装在液压悬置当中的线圈的液压悬置，以更加主动地根据车辆的行驶状况来控制振动。

同时，根据相关技术的通过利用挤压模式来控制MR液体的阻尼控制设备、或者填充了MR液体的液压悬置如图1C所示的那样进行工作。

如图1C所示，上芯体和下芯体被布置为互相间隔开，以形成流动路径，MR液体能够通过该流动路径进行流动。上芯体被弹簧支撑，以能够上下移动(与图1A中所示的芯板执行相同的功能)，并且线圈安装在下芯体上。当将外力F作用到上芯体的时候，如果向线圈施加电流的话，则在线圈的周围形成垂直于MR液体的运动方向的磁场，从而增大了MR液体的剪切应力。因此，MR液体的运动根据上芯体的运动而进行减小。为了实现该功能(如图1A所示)，有必要将MR液体的颗粒排成行使其垂直于流动方向。为此，MR液体的流动方向应当垂直于磁场的形成方向。

然而，根据相关技术，在‘控制有效区段’(其中磁场穿过MR液体)内，磁场垂直于MR液体的流动方向，但是在“控制无效区段”(其中磁场并未穿过MR液体)内，磁场平行于MR液体的流动方向而形成从而并未穿过MR液体，这导致了MR液体控制效率的降低。

因此，MR液体中的颗粒仅仅在整个流动路径的局部区段中垂直于磁场的形成方向而排成行。由于这个原因，为了提供所需的性能，通过对作用到线圈的当前电流值进行增大或者延长流动路径来恢复被减少的控制效率。然而，这导致了尺寸的增大以及增大了热量的产生。

公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面提供了一种填充有MR液体的阻尼控制设备，其能够更加有效地控制MR液体的流动特性，并且本发明的各个方面提供了一种具有所述阻尼控制设备的发动机悬置。

并且，本发明已经致力于提供一种填充了MR液体的阻尼控制设备，其通过外力而移动压力作用板，从而MR液体与压力作用板的移动进行连动，而在压力作用板与上部板之间的空间和隔膜与下部板之间的空间之间流动，并且在MR液体在两个空间之间进行流动时，将电流施加到线圈上，从而改变MR液体的剪切应力，从而更加有效地控制通过外力来进行移动或振动的压力作用板的移动，这与电流作用到线圈上以使得压力作用板向移动的通常的螺旋管结构并不相同。

本发明的各个方面提供了一种阻尼控制设备，包括：下芯体，该下芯体包含外环、在所述外环内部互相平行布置的上部板和下部板、将所述下部板连接至所述外环并且沿着下部板的圆周呈间隙布置的多个连接部、以及设置在所述上部板和下部板之间的线圈；由非磁性材料构成的隔板，该隔板包含外环、布置在该外环内部的内环、以及多个连接部，该多个连接部沿着圆周通过间隙而在所述隔板的外环和内环之间布置在所述隔板的下端，并且当所述隔板结合在所述下芯体的外环内部的时候，该隔板的多个连接部安全地坐设在所述下芯体的多个连接部上；上芯体，该上芯体包含：与所述下芯体的外环的上端进行紧密接触的外环，布置在该上芯体的外环的内部的圆板形的压力作用板，从而与所述上部板间隔开来面向该上部板，和将外环与所述压力作用板相连接的多个板弹簧；以及隔膜，该隔膜由弹性材料制成并且与所述下芯体结合在一起，从而遮护所述下芯体的下端。在该阻尼控制设备当中，当对所述线圈施加电流的时候，所述下芯体和上芯体受到磁化，并且预定量的MR液体填充到其中，从而所述MR液体根据所述隔膜的弹性压缩而在所述压力作用板和所述上部板之间流动。

所述阻尼控制设备可以进一步包括下盖，该下盖与所述上芯体的下部相结合从而遮护所述压力作用板和所述板弹簧的底表面，并且多个接合突出部可以在所述隔板的下端被形成为插入到所述下芯体的相邻的连接部之间的间隙当中。

进一步地，所述多个板弹簧的每一个可以具有弧形条状，并且每个板弹簧的一端与所述上芯体的外环的内圆周表面相结合，另一端与所述压力作用板的外圆周表面相结合。弹性隔膜盖可以额外地结合在所述隔膜的下部。

本发明的其他方面提供了一种发动机悬置，其包括如上所述的阻尼控制设备。亦即，本发明的另一个示例性实施方式提供了一种发动机悬置，其中液压流体根据绝缘体的弹性压缩而沿着流动路径在上流体腔室和下流体腔室之间流动，该发动机悬置包括具有上述构型的阻尼控制设备。在该发动机悬置当中，所述阻尼控制设备设置在所述上流体腔室和下流体腔室之间，从而所述压力作用板根据液压流体的流动而弹性地移动。

所述阻尼控制设备可以被设置成与所述绝缘体的内圆周表面紧密接触，从而将所述上流体腔室和所述下流体腔室互相分隔开(以替代根据相关技术的孔板和隔膜)。进一步地，可以在绝缘体内形成各种形式的流动路径，以用来连接上流体腔室和下流体腔室。

本发明的各个方面涉及的发动机悬置还可以包括孔板，该孔板将所述上流体腔室和所述下流体腔室互相分隔开且该孔板在其内部形成有流动路径，并且所述阻尼控制设备可以设置在所述孔板中间所形成的孔当中。

根据本发明的示例性方面，具有上述构型的阻尼控制设备通过引起了磁场的形成，以便在MR液体流动经过的整个流动路径上在垂直于MR液体的流动方向而不具有任何‘控制无效区段’，从而能够更有效地控制MR液体的流动特性。

因此，可以利用相对小的电流来操作阻尼控制设备或者可以减小流动路径的长度，从而防止了热量产生的增大以及体积的增大。

进一步地，由于可以安装具有所述阻尼控制设备的发动机悬置来替代相关技术的孔板或者替代连接至所述孔板的分离器，因此该发动机悬置可以被额外地安装到相关技术中的液压发动机悬置，从而根据车辆的行驶状况而主动递控制液压流体的流动特性。

本发明的方法和装置具有其他的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

图1A是显示了根据控制MR液体的多种模式和磁场的形成的颗粒运动的参考图。

图1B是显示了根据相关技术的填充有液压流体的液压悬置的截面视图。

图1C是显示了根据相关技术的填充有MR液体的阻尼控制设备的操作的截面视图。

图2是显示了根据本发明的示例性阻尼控制设备的内部截面的立体图。

图3是显示了根据本发明的示例性下芯体的整个形状和切开形状的立体图。

图4是显示了根据本发明的示例性隔板的整个形状和和切开形状的立体图及其从顶部观察的平面图。

图5是显示了根据本发明的示例性上芯体的立体图及其从顶部观察的平面图。

图6是显示了示例性的上芯体的立体图，其中顶部和底部被盖子和下盖遮盖。

图7是显示了根据本发明的在组装之前的示例性下芯体、隔板、上芯体和盖子的立体图。

图8是显示了根据本发明的示例性阻尼控制设备的操作的截面视图。

图9是显示具有根据本发明的示例性阻尼控制设备的发动机悬置的横截面视图。

具体实施方式

接下来将具体参考本发明的各个实施例，在附图中和以下的描述中示出了这些实施例的实例。虽然本发明与示例性实施例相结合进行描述，但是应当了解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施例。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施例，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替换、修改、等效形式以及其它实施例。

参考图2所示，在本发明的各个实施方式具有的构型中，下芯体10、隔板(orifice)20和上芯体30安装在隔膜60上，以形成遮护的内部空间，并且该内部空间填充了预定量的MR液体。

隔膜60与隔膜盖61相连接，并且隔膜60和隔膜盖61由弹性材料制成，以能够根据外部荷载或者振动而进行振动。

进一步地，下芯体10连接至线圈40并且其由金属材料制成，以在对线圈40施加电流的时候被磁化而在周围形成磁场。如图3所示，在下芯体10当中，上部板12和下部板13互相平行地布置在管状的外环11内部。上部板12和下部板13通过圆柱形管柱17结合在一起，并且环形线圈40安装在管柱17的外部空间15当中。进一步地，下部板13通过连接部14而连接到外环11的下端。该连接部14可以沿着下部板13的圆周形成为多个，并且多个连接部14可以互相间隔开以形成间隙16。

如图4所示，在隔板20具有的构型中，两个具有不同直径的管子嵌套在一起，亦即，内环22布置在具有较大直径的外环21内部，并且外环21和内环22通过多个连接部24而连接起来。隔板20由非磁性材料制成，例如合成树脂材料，并且在多个连接部24之间形成了间隙25。进一步地，隔板20在间隙25的形成区段处向下突出从而形成了接合突出部23。因此，当隔板20安装在下芯体10上的时候，连接部24被置于连接部14上并且接合突出部23插入到连接部14之间形成的间隙16中，从而在连接部14之间形成的间隙16被连接至在连接部24之间形成的间隙25，从而形成了MR液体流过的流动路径。

进一步地，在上芯体30当中，如图5所示，圆板形的压力作用板33布置在环形的外环31内部，并且该压力作用板33和外环31通过多个板弹簧32而互相连接。板弹簧32形成为弧形条状，并且每个板弹簧32的一端连接到外环31的内圆周表面，而另一端连接到压力作用板33的外圆周表面。因此，压力作用板33能够在向上和向下的方向上弹性移动，其中外力作用在该向上和向下的方向上。

上芯体30由金属材料制成，以能够被磁化，并且其形成的尺寸能够安全地坐设在外环11上。进一步地，如图6所示，为了防止被填充的MR液体直接与上芯体30相接触并且为了防止该被填充的MR液体泄漏，上芯体30的顶部被盖子50遮盖，并且上芯体30的底部被下盖51遮盖。放置盖子50和下盖51来遮护外环31和压力作用板33之间的间隙，并且下盖51的形成的尺寸中，其直径小于盖子50，从而外环31能够与下芯体10的外环11紧密接触。

因此，隔膜60设置在下芯体10的下方，并且如图7所示，线圈40、隔板20、以及与盖子50和下盖51相连接的上芯体30按顺序地结合在下芯体10内部和下芯体10上。

在被配置成如上所述的阻尼控制设备当中，如图8所示，如果将电流施加到线圈40，则下芯体10被磁化从而产生了磁力线，该磁力线形成了磁场。此时，由于隔板20是非磁性的并且下芯体10的外环11与上芯体30的外环31紧密接触，因此在箭头所示的方向上产生了磁力线。

也就是说，磁力线被形成为从下部板13到连接部14、从连接部14到外环11、从外环11到外环31、从外环31到板弹簧32以及从板弹簧32到压力作用板33而互相连接，从而使得压力作用板33和上部板之间的整个区段都变成了‘控制有效区段’(其中MR液体的流动方向垂直于磁场)。

如果将外力作用到压力作用板33，则通过压力作用板33和上部板12之间的压力变化，而使得被填充的MR液体通过隔板20的外环21和内环22之间的间隙而在隔膜60的内部空间和上部空间之间流动。此时，如果将电流作用到线圈40来产生磁场线(磁场)的话，则MR液体中的颗粒通过所产生的磁场线(磁场)而排成多条线(如图1A所示)。由于MR液体的剪切应力相对于所供应的电流的量级而成比例的增大，因此压力作用板33在具有改进刚度的情况下弹性地移动。

因此，由于在MR液体根据外部产生的振动而在“压力作用板33和上部板12之间的空间”与“隔膜60和下部板13之间的空间”之间进行流动的时候，根据本发明各个实施方式的阻尼控制设备通过调节作用到线圈的电流量，而形成了磁场来改变MR液体的剪切应力，因此所述阻尼控制设备能够在根据MR液体的流动而利用‘液体惯性效应’的同时，被控制成更加有效地对不同频率频带下的振动进行抑制。

具有如上所述构造的阻尼控制设备能够被应用到各种场合，本发明的另一个示例性实施方式额外地提供了一种具有上述阻尼控制设备的发动机悬置。

图9是显示了根据本发明各个实施方式的阻尼控制设备被应用到填充了液压流体的液压发动机悬置的视图，从而液压流体根据绝缘体的弹性压缩而通过流动路径在上流体腔室和下流体腔室之间流动。

首先，参考上侧的发动机悬置，可以安装有根据本发明各个实施方式的阻尼控制设备，来替代相关技术中的液压发动机悬置的孔板。

也就是说，在填充了液压流体的发动机悬置当中，阻尼控制设备的压力作用板被配置成根据外部振动而进行振动，从而使得内部的液压流体进行流动。因此，当液压流体流动时，作用到线圈上的电流能够受到控制以调节MR液体的剪切应力，从而减少通过发动机悬置而传递至车身的振动。在这种情况下，根据本发明各个实施方式的阻尼控制设备替代了根据相关技术中的孔板和分离器的功能，并且通过形成各种形式的绝缘槽，而能够配置将上流体腔室和下流体腔室进行连接的流动路径(该流动路径在相关技术中形成在孔板内)。

此外，甚至在图9中的下侧所示的发动机悬置当中，为了相同的目的(目的是对通过悬置而被传递的振动进行减小)，可以将用来连接上流体腔室和下流体腔室的流动路径形成为与根据相关技术的液压发动机悬置相类似，并且根据本发明各个实施方式的阻尼控制设备可以安装在形成于孔板中心处的孔当中，以替代根据相关技术的分离器。亦即，所述阻尼控制设备可以充当分离器的角色，其工作频率根据所施加的电流来变化，这与根据相关技术的具有很窄工作频率频带的分离器并不相同。

作为参考，可以优选的是，具有根据本发明各个实施方式的阻尼控制设备的发动机悬置应当电连接到电池和控制器(该控制器用于控制车辆的电流供应)，从而根据当前的应用来形成磁场。

为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”或“下”、“前”或“后”、“内”或“外”等是用于参考图中显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想穷尽本发明，或者将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由所附的权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (8)

1.一种填充了磁流变液体的阻尼控制设备，包括：

下芯体，该下芯体包含外环、在所述外环内部互相平行布置的上部板和下部板、将所述下部板连接至所述外环并且呈圆周间隙布置的多个连接部、以及设置在所述上部板和下部板之间的线圈；

由非磁性材料构成的隔板，该隔板包含外环、布置在该隔板的外环内部的内环、以及多个连接部，该隔板的多个连接部通过圆周间隙而在所述隔板的外环和内环之间布置在所述隔板的下端，并且当所述隔板结合在所述下芯体的外环内部的时候，该隔板的多个连接部安全地坐设在所述下芯体的多个连接部上；

上芯体，该上芯体包含：与所述下芯体的外环的上端进行紧密接触的外环；布置在该上芯体的外环的内部的圆板形的压力作用板，从而与所述上部板间隔开来面向该上部板；和将所述上芯体的外环与所述压力作用板相连接的多个板弹簧；以及

隔膜，该隔膜由弹性材料制成并且与所述下芯体结合在一起，从而遮护所述下芯体的下端；

其中，当对所述线圈施加电流的时候，所述下芯体和上芯体受到磁化，并且预定量的磁流变液体填充到其中，从而所述磁流变液体根据所述隔膜的弹性压缩而在所述压力作用板和所述上部板之间流动。

2.根据权利要求1所述的填充了磁流变液体的阻尼控制设备，进一步包括下盖，该下盖与所述上芯体的下部相结合从而遮护所述压力作用板和所述板弹簧的底表面。

3.根据权利要求2所述的填充了磁流变液体的阻尼控制设备，其中多个接合突出部在所述隔板的下端被形成为插入到所述下芯体的相邻的连接部之间的间隙当中。

4.根据权利要求2所述的填充了磁流变液体的阻尼控制设备，其中所述多个板弹簧的每一个都具有弧形条状，并且每个板弹簧的一端与所述上芯体的外环的内圆周表面相结合，另一端与所述压力作用板的外圆周表面相结合。

5.根据权利要求1所述的填充了磁流变液体的阻尼控制设备，其中弹性隔膜盖额外地结合在所述隔膜的下部。

6.一种发动机悬置，其中液压流体根据绝缘体的弹性压缩而沿着流动路径在上流体腔室和下流体腔室之间流动，该发动机悬置包括：

阻尼控制设备，该阻尼控制设备包括：

下芯体，该下芯体包含外环、在所述外环内部互相平行布置的上部板和下部板、将所述下部板连接至所述外环并且呈圆周间隙布置的多个连接部、以及设置在所述上部板和下部板之间的线圈；

由非磁性材料构成的隔板，该隔板包含外环、布置在该隔板的外环内部的内环、以及多个连接部，该隔板的多个连接部呈圆周间隙而在所述隔板的外环和内环之间布置在所述隔板的下端，并且当所述隔板结合在所述下芯体的外环内部的时候，该隔板的多个连接部安全地坐设在所述下芯体的多个连接部上；

上芯体，该上芯体包含：与所述下芯体的外环的上端进行紧密接触的外环；布置在该上芯体的外环的内部的圆板形的压力作用板，从而与所述上部板间隔开来面向该上部板；和将所述上芯体的外环与所述压力作用板相连接的多个板弹簧；以及

隔膜，该隔膜由弹性材料制成并且与所述下芯体结合在一起，从而遮护所述下芯体的下端；

其中，当对所述线圈施加电流的时候，所述下芯体和上芯体受到磁化，并且预定量的磁流变液体填充到其中，从而所述磁流变液体根据所述隔膜的弹性压缩而在所述压力作用板和所述上部板之间流动，并且

其中所述阻尼控制设备设置在所述上流体腔室和下流体腔室之间，并且所述压力作用板沿着所述液压流体的流动而弹性地移动。

7.根据权利要求6所述的发动机悬置，其中所述阻尼控制设备被设置成与所述绝缘体的内圆周表面紧密接触，从而将所述上流体腔室和所述下流体腔室互相分隔开。

8.根据权利要求6所述的发动机悬置，还包括孔板，该孔板将所述上流体腔室和所述下流体腔室互相分隔开且该孔板在其内部形成有流动路径，

其中所述阻尼控制设备设置在所述孔板中间所形成的孔当中。

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