CN111572299B - 可变刚度衬套组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可变刚度衬套组件，该可变刚度衬套组件包括：内管状构件；外管状构件，该外管状构件同轴地包围内管状构件；以及弹性构件，该弹性构件连接在内管状构件与外管状构件之间。内管状构件包括：管状内轭；线圈，该线圈同轴地缠绕在内轭周围；以及一对外轭，所述一对外轭各在其轴向外端处附接到内轭，并且在其轴向内端处附接到相对的另一个外轭，以便在所述一对外轭之间限定环形间隙，并且弹性构件在内部限定一对第一液室，所述一对第一液室经由由环形间隙提供的第一连通通道彼此连通。一对第一液室和第一连通通道填充有磁性流体，该磁性流体的粘度根据施加到其的磁场的强度而变化。

Description

可变刚度衬套组件

技术领域

本发明涉及一种被构造为插在振动源与支撑该振动源的支撑构件之间的弹性衬套组件，更具体地涉及一种可以改变刚度的可变刚度衬套组件。

背景技术

已知包括填充有磁性流体的液室的垫组件(可变刚度衬套组件)。比如参见JPH02-053542UM。根据该现有技术，垫组件包括内管、包围内管的管状垫构件、包 围垫构件的中间管以及包围中间管的外管。

垫构件在内部限定沿周向布置的四个液室。各液室的外壁设置有连通孔。中间管设置有环形凸条(bead)，该环形凸条以在中间管与外管之间限定环形通道的这种方 式径向向内突出。中间管设置有四个开口，以便使环形通道与液室的连通孔分别连通。

线圈以其线圈线沿周向延伸的这种方式容纳在环形通道中。通过向线圈供应电流来生成磁场，并且磁性流体的粘度根据磁场强度而变化。由此，可以通过改变供应到 线圈的电流来改变垫构件的刚度(弹簧特性)。

根据该现有技术，可以通过使施加到磁性流体的通道的磁场的强度最大化来增加刚度的可变范围。因为磁场在线圈内部最大，所以可想到在线圈内部设置流体通道。 然而，将磁性流体的通道放置在线圈内部是不切实际的。由此，期望使施加到磁性流 体的通道的磁场强度最大化，而不需要在线圈内设置通道。

发明内容

鉴于这种认识和与现有技术关联的问题，本发明的主要目的是提供一种可变刚度衬套组件，该可变刚度衬套组件可以使施加到磁性流体通道的磁场的强度最大化，而 不需要在线圈内放置通道。

为了实现这种目的，本发明的一个实施方式提供了一种可变刚度衬套组件(12、112、212)，该可变刚度衬套组件包括：内管状构件(21)；外管状构件(23)，该外 管状构件同轴地包围内管状构件，在内管状构件与外管状构件之间限定环形空间；以 及弹性构件(24)，该弹性构件连接在内管状构件与外管状构件之间；其中，内管状 构件包括：管状内轭(25)；线圈(26)，该线圈同轴地缠绕在内轭周围；以及一对外 轭(27)，所述一对外轭各在其轴向外端处附接到内轭，并且在其轴向内端处附接到 相对的另一个外轭，以便在一对外轭之间限定环形间隙，并且弹性构件在内部限定一对第一液室(38)，所述一对第一液室经由由在一对外轭之间限定的环形间隙提供的 第一连通通道(45)彼此连通，一对第一液室和第一连通通道填充有磁性流体(50)， 该磁性流体的粘度根据施加到其的磁场的强度而变化。

从而，内轭和一对外轭以由线圈生成的磁场集中在环形间隙中的这种方式形成磁路。因此，可以通过以高效方式改变流过线圈的电流来改变可变刚度衬套组件的刚度。

优选地，一对第一液室隔着内管状构件的中心轴线(X)沿直径彼此相对。

从而，可以最大化使一对第一液室彼此连通的连通通道的长度，使得可以以特别有效的方式向磁性流体施加磁场。

优选地，可变刚度衬套组件还包括中间管状构件(29)，该中间管状构件由具有 低磁导率的材料制成，并且包围在一对外轭的轴向内端之间限定的环形间隙，其中， 中间管状构件设置有：突出部(42)，该突出部阻塞在一对外轭的轴向内端之间限定 的环形间隙的一部分；和一对开口(41)，所述一对开口在中间管状构件的与突出部 的相应周向端邻接的部分中径向穿过中间管状构件，并且与相应的第一液室连通。

从而，阻塞环形间隙的一部分的突出部允许两个第一液室之间的连通通道专有地设置为单个弓形通道。优选地，突出部沿周向延伸基本上小于180度，使得可以实现 连通通道的足够长度。因此，磁场被有效地施加到流过连通通道的磁性流体，并且可以以甚至更有效的方式改变可变刚度衬套组件的刚度。

优选地，一对外轭中的一个外轭的轴向内端设置有小直径部(32)，并且中间管 状构件在其第一轴向端处抵靠限定在一个外轭的小直径部的基端处的环形肩面(35)， 且在其第二轴向端处抵靠另一个外轭的轴向内端。

从而，可以以有利的方式保持中间管状构件，并且可以简化连通通道的密封。

根据本发明的另一个方面，弹性构件还限定了与一对第一液室(140)在周向上 交替的一对第二液室(141)，并且中间管状构件(129)还包括将环形间隙分成轴向 分开的两个部分的中央环(129C)，其中，第一连通通道(146A)由环形间隙的位于 中央环的一侧的部分限定，并且使一对第二液室彼此连通的第二连通通道(146B) 由环形间隙的位于中央环的另一侧的部分限定。优选地，中央环由具有高磁导率的材 料制成。

从而，可变刚度衬套组件在两个不同方向上提供了可变刚度。此外，可变刚度衬套组件的刚度可以从一个方向向另一个方向变化。当中央环由具有高磁导率的材料制 成时，可以提高磁路的效率。

优选地，各外轭的轴向内端设置有小直径部(132)，并且中间管状构件包括一对圆柱部分，各圆柱部分在其第一轴向端处抵靠限定在一对外轭中的一个对应外轭的小 直径部的基端处的环形肩面，且在其第二轴向端处抵靠中央环。

从而，可以以有利的方式保持中间管状构件，并且可以简化连通通道的密封。

优选地，各圆柱部分设置有：突出部(142)，该突出部阻塞环形间隙的限定在对 应外轭和中央环之间的部分；和一对开口(143)，所述一对开口在各圆柱部分的与突 出部的相应周向端邻接的部分中径向穿过各圆柱部分，在沿轴向看时，一对圆柱部分中的一个圆柱部分的突出部从另一个圆柱部分的突出部偏移约90度。

从而，一对第一液室可以彼此连通，并且一对第二液室可以以相互独立的方式以高度空间有效的方式彼此连通。

优选地，一对第一液室在与内管状构件的中心轴线(X)正交的第一方向上彼此 相对，并且一对第二液室在与第一方向和中心轴线这两者正交的第二方向上彼此相 对。

从而，可以沿与轴线正交的两个方向改变可变刚度衬套组件的刚度。

优选地，线圈包括彼此轴向对齐的一对线圈，并且在一对外轭之间限定的环形间隙延伸到在两个线圈之间限定的间隙中，中间管状构件的突出部延伸到两个线圈之间 的间隙中。

因为在一对外轭之间限定的环形间隙延伸到在两个线圈之间限定的间隙中，所以连通通道从一对外轭的相对两端沿径向进一步向内延伸，由此，由线圈产生的磁场可 以施加到在更宽区域上流动的磁性流体，使得可以进一步提高磁效率。

优选地，弹性构件由以彼此对齐关系轴向彼此抵靠的一对圆柱部分构成，一对第一液室由从两个圆柱部分的彼此相对的轴向端凹进的凹部形成。

从而，可以促进用于在内部限定液室的弹性构件的制造过程。

根据本发明的另一个方面，提供了一种可变刚度衬套组件(212)，该可变刚度衬套组件包括：内管状构件(21)；外管状构件(23)，该外管状构件同轴地包围内管状 构件，在内管状构件与外管状构件之间限定环形空间；和弹性构件(24)，该弹性构 件连接在内管状构件与外管状构件之间；其中，内管状构件包括：管状轭(25)；一 对线圈(226A、226B)，所述一对线圈同轴地缠绕在轭周围并彼此轴向对齐，以在所述一对线圈之间限定间隙(SC)，所述一对线圈被构造成生成沿相反方向定向的磁场， 弹性构件在内部限定一对液室(40A、40B)，所述一对液室经由由在一对线圈之间限 定的间隙提供的连通通道(245)彼此连通，所述一对液室和连通通道填充有磁性流 体(50)，该磁性流体的粘度根据所施加的磁场的强度而变化。

从而，因为连接一对液室的连通通道由在轴向对齐的两个线圈之间限定的间隙提供，所以可以将磁场施加到流过连通通道的磁性流体，而无需将通道放置在各线圈内。

优选地，可变刚度衬套组件还包括中间管状构件(229)，该中间管状构件由具有低磁导率的材料制成并且包围在一对线圈之间限定的间隙(SC)，其中，中间管状构 件设置有：突出部(242)，该突出部阻塞在一对线圈之间限定的间隙的一部分；和一 对开口(41)，所述一对开口在中间管状构件的与突出部的相应周向端邻接的部分中 径向穿过中间管状构件并与相应的液室连通。

从而，阻塞在一对线圈之间限定的间隙的一部分的突出部允许两个液室之间的连通通道专有地设置为单个弓形通道。因此，磁场被有效地施加到流过连通通道的磁性 流体，并且可以以甚至更有效的方式改变可变刚度衬套组件的刚度。

由此，本发明提供了一种可变刚度衬套组件，该可变刚度衬套组件可以使施加到磁性流体的通道的磁场的强度最大化，而无需将该通道放置在线圈内。

附图说明

图1是整合有根据本发明的一个实施方式的可变刚度衬套组件的后轮悬架装置的立体图；

图2是可变刚度衬套组件的立体图；

图3是可变刚度衬套组件的分解立体图；

图4是可变刚度衬套组件的横截面图；

图5是沿着图4中的线V-V截取的截面图；

图6是沿着图4中的线VI-VI截取的截面图，示出了由可变刚度衬套组件的线圈 产生的磁通的方向；

图7是示出在可变刚度衬套组件处于高刚度和低刚度时的车厢噪声水平与发动机转速的关系的曲线图；

图8是类似于图6的视图，示出了根据本发明第二实施方式的可变刚度衬套组件；

图9A是沿着图8中的线IXA-IXA截取的截面图；

图9B是沿着图8中的线IXB-IXB截取的截面图；

图9C是沿着图8中的线IXC-IXC截取的截面图；

图10是类似于图4的视图，示出了根据本发明的第三实施方式的可变刚度衬套 组件以及由其线圈生成的磁通的方向；

图11A是沿着图10中的线XIA-XIA截取的截面图；以及

图11B是沿着图10中的线XIB-XIB截取的截面图，示出了由可变刚度衬套组件 的线圈生成的磁通的方向。

具体实施方式

下文中参照附图描述根据本发明的优选实施方式的可变刚度衬套组件12，该可变刚度衬套组件12应用于车辆的车轮悬架装置。

图1所示的车轮悬架装置1包括用于左后轮2的双叉骨型独立车轮悬架装置。如 图1所示，车轮悬架装置1包括纵臂3、上臂4、第一下臂5、第二下臂6、弹簧7 以及阻尼器8。

纵臂3沿前后方向延伸，并且在其前端处经由衬套组件9由车身枢转地支撑。左 后轮2可旋转地支撑在纵臂3的后端处。

第一下臂5由大致沿横向延伸的金属板构件构成，并且在其外侧端处由纵臂3 支撑且在其内侧端处由车身支撑。在本实施方式中，纵臂3设置有一个定位在另一个 后面的一对支撑件10。支撑件10设置有沿前后方向彼此对齐的通孔。在第一下臂5 的外侧端处设置有管状套环11(参见图2)，并且管状可变刚度衬套组件12同轴地嵌 合到套环11中。可变刚度衬套组件12设置有沿着其中心轴线X延伸的螺栓孔(参见图2)。如图1所示，螺栓14穿过螺栓孔13和支撑件10的通孔，以将第一下臂5 的外侧端枢转地连接到纵臂3。因此，第一下臂5在其外侧端处经由可变刚度衬套组 件12由纵臂3可枢转地支撑。类似地，第一下臂5的内侧端经由另一个可变刚度衬 套组件12由车身枢转地支撑。

第二下臂6大致横向延伸，并且在其外侧端处枢转地连接到纵臂3且在其内侧端处枢转地连接到车身。压缩螺旋弹簧7插在第二下臂6与车身的悬挂在第二下臂6 上的部分之间。类似地，阻尼器8插在第二下臂6与车身的悬挂在第二下臂6上的部 分之间。弹簧7和阻尼器8共同用作减震器，该减震器吸收从路面传递到车身的振动。

上臂4与第一下臂5类似地大致横向延伸，并且以与第一下臂5类似的方式，在 其外侧端处经由另一个可变刚度衬套组件12枢转地连接到纵臂3，并在其内侧端处 经由又一个可变刚度衬套组件12枢转地连接到车身。

这些可变刚度衬套组件12具有基本相同的结构。以下公开仅针对设置在第一下臂5上的可变刚度衬套组件12，因为基本相同的公开适用于其余的可变刚度衬套组件12。在以下描述中，为了便于描述，可变刚度衬套组件12的轴线X被假定为沿竖 直方向延伸，但在实际应用中，可变刚度衬套组件12的轴线X的方向可以指向前后 方向或任意其他方向。

(第一实施方式)

如图2所示，根据第一实施方式的可变刚度衬套组件12包括：内管状构件21， 该内管状构件限定螺栓孔13；外管状构件23，该外管状构件以同轴关系包围内管状 构件21，其间限定环形间隙；以及弹性构件24，该弹性构件插在内管状构件21与外 管状构件23之间，并且将内管状构件21和外管状构件23彼此连接。

如图2所示，内管状构件21沿着轴线X(轴向X)延伸。如图3至图5所示， 内管状构件21包括：管状内轭25，该管状内轭25沿着轴线X布置；线圈26，该线 圈同轴地缠绕在内轭25的外周周围；以及一对外轭27，所述一对外轭相对于内管状 构件21同轴地布置，并且各外轭具有连接到内轭25的对应轴向端部(或径向凸缘 31)的轴向外端和与另一个外轭27相对的轴向内端。内管状构件21还包括中间管状 构件29，该中间管状构件嵌合到在外轭27的相对两端之间限定的环形间隙中，并且 限定内圆周表面和外圆周表面，该内圆周表面和外圆周表面与外轭27的内圆周表面 和外圆周表面大致齐平。

内轭25和外轭27由具有高磁导率的材料制成，并且通常由表现出铁磁性的金属材料(诸如铁)构成。在该实施方式中，内轭25和外轭27由软铁制成。

线圈26通过将涂覆铜线缠绕在内轭25外周的中央部上而形成，并且沿轴向X 延伸。如图5所示，内轭25的上端和下端各设置有沿径向向外方向突出的凸缘31。 凸缘31的外周表面与线圈26的外周表面齐平，并且抵靠并附接到对应外轭27的内 圆周表面。在本实施方式中，如图3所示，凸缘31中的至少一个设置有引线槽33， 该引线槽沿径向向内方向凹进，使得连接到线圈26的两端的引线经由引线槽33从内 管状构件21中抽出。

如图3所示，外轭27各自具有沿着轴线X延伸的管状形状。如图5所示，各外 轭27在其轴向外端部处连接到内轭25的上端或下端。由此，外轭27的轴向内端在 相对于轴向的大致中央部处彼此相对。在下文中，连接到内轭25的上部的外轭27 可以被称为上外轭27A，并且连接到内轭25的下部的外轭27可以被称为下外轭27B。

上外轭27A的内径基本上等于上凸缘31和线圈26的外径。内轭25的上部和线 圈26的上部容纳在上外轭27A的内孔中。由此，上凸缘31的外周表面和线圈26的 上外周表面与上外轭27A的内周表面接触，使得在它们之间未限定间隙。

下外轭27B的内径基本上等于下凸缘31和线圈26的外径。内轭25的下部和线 圈26的下部容纳在下外轭27B的内孔中。由此，下凸缘31的外周表面和线圈26的 下外周表面与下外轭27B的内周表面接触，使得在它们之间未限定间隙。下外轭27B 的外径与上外轭27A的外径基本上相等。

由此，线圈26容纳在凹部中，该凹部在位于上凸缘31与下凸缘31之间的内轭 25的部分中径向向内凹进。

如图5所示，下外轭27B的上端部设置有小直径部32，该小直径部的直径比下 外轭27B的剩余部分小，使得在小直径部32的下基端处限定面向上的环形肩面35。 小直径部32的上端位于上外轭27A的下端的稍下方，并且中间管状构件29嵌合在 限定在小直径部32与上外轭27A之间的间隙中。

中间管状构件29是由非磁性材料(优选是非磁性金属)制成的构件，该非磁性 材料的磁导率比形成内轭25的材料的磁导率低。具体地，中间管状构件29优选由铝 制成。

中间管状构件29的外径基本上等于外轭27的外径。中间管状构件29的内周设 置有突出部42，该突出部42在围绕内管状构件21的中心轴线X的一定角度范围内 径向向内突出，否则具有与小直径部32的外径相同的内径。由此，小直径部32嵌合 在中间管状构件29的下部的内孔中。中间管状构件29在下端处抵靠环形肩面35， 以便填充在环形肩面35与中间管状构件29的下端面之间限定的轴向间隙。

中间管状构件29的内周表面在其下部的整个周边上与小直径部32的外周表面接触，并且中间管状构件29的内周表面与小直径部32的外周表面之间的空间被密封。 应注意，中间管状构件29的上部以预定间隙包围线圈26。中间管状构件29的上端 抵靠上外轭27A的下轴向端面，并且在中间管状构件29的上端与上外轭27A之间的 间隙被密封。

由此，由中间管状构件29的上部的内周表面、线圈26的外周表面、上外轭27A 的下端面以及下外轭27B的小直径部32的上端面在内管状构件21中限定弓形间隙S。 该间隙S在设置有突出部42的位置不存在。由此，如将在下文中讨论的，该间隙S 沿周向延伸的角度基本上大于180度。上外轭27A和下外轭27B彼此相对，在它们 之间具有间隙S。中间管状构件29的外径基本上等于上外轭27A的外径和下外轭27B 的外径。

如图3所示，外管状构件23包括上外管状构件23A、下外管状构件23B以及包 围上外管状构件23A和下外管状构件23B的管状保持器构件23C。上外管状构件23A 和下外管状构件23B的形状相同，并且沿着轴线X轴向抵靠彼此。上外管状构件23A 和下外管状构件23B紧密地容纳在管状保持器构件23C中。

外管状构件23的内径(上外管状构件23A和下外管状构件23B的内径)基本上 大于中间管状构件29的外径、下外轭27B的外径以及上外轭27A的外径。在本实施 方式中，中间管状构件29、下外轭27B的外径以及上外轭27A的外径全部以同轴关 系布置，并且具有相同的外径。由此，外管状构件23包围中间管状构件29、下外轭 27B以及上外轭27A，并且在外管状构件23与内管状构件21之间限定环形空间。

弹性构件24由诸如橡胶和弹性体的弹性材料制成，并且嵌合在内管状构件21 与外管状构件23之间的环形空间中，如图2所示。更具体地，如图3所示，弹性构 件24包括上弹性构件24A和下弹性构件24B。上弹性构件24A是管状构件，并且在 其内周表面处与上外轭27A的外周表面接触，并且在其外周表面处与上外管状构件23A的内周表面接触。如图6所示，上弹性构件24A的下表面形成有一对上凹部38A， 所述一对上凹部相对于内管状构件21的中心轴线X在沿直径相对的位置处向上凹 进。

下弹性构件24B是类似于上弹性构件24A的管状构件。下弹性构件24B在其内 周表面处与下外轭27B的外周表面和中间管状构件29的外周表面接触，并且在其外 周表面处与下外管状构件23B的内周表面接触。下弹性构件24B的上表面形成有一 对下凹部38B，所述一对下凹部分别在与上凹部38A对应的位置处向下凹进。

上弹性构件24A的下表面和下弹性构件24B的上表面彼此接合，使得由上凹部 38A和下凹部38B限定一对液室40(可分别称为第一液室40A和40B)。换言之，在 弹性构件24中限定了一对第一液室40，该弹性构件填充外管状构件23与内管状构 件21之间的环形空间。如图5所示，两个第一液室40A和40B相对于中心轴线X 沿直径彼此相对。

在本实施方式中，第一液室40A和40B沿着嵌合有可变刚度衬套组件12的臂(第 一下臂5或上臂4)的长度方向或沿着车辆的横向彼此相对。

如图4和图6所示，通过分别在紧接第一液室40A和40B的径向内部、中间管 状体37的上边缘中形成缺口，而在中间管状体37上形成有两个开口41。两个开口 41沿周向彼此隔开，并且相对于竖直方向位于相同的高度。如图4所示，在顶视图 中由通过轴线X和开口41中心的两条径向线形成的角度θ基本上小于180度。角度 θ可以在30度至170度之间。

在中间管状构件29的两个开口41之间，径向向内突出的突出部42沿周向延伸。 当从上方观察时，突出部42具有(扇形的)弓形形状。在本实施方式中，当从上方 观察时，突出部42沿着下面两条路径中较短的一条路径形成，该两条路径沿着管状 件的外圆周表面沿周向连接两个开口41。如可以容易地理解的，突出部42绕轴线X 延伸。

如图5所示，突出部42嵌合到间隙S中，该间隙限定在上外轭27A与下外轭27B 之间。突出部42在其上边缘处抵靠上外轭27A，并且在突出部42的上表面与上外轭27A的下表面之间的间隙被封闭。突出部42在其下边缘处抵靠下外轭27B的上端面 (更具体地，为小直径部32的上端面)，并且在突出部42的下表面与小直径部32 的上端面之间限定的间隙被封闭。因此，弓形通道或圆周通道43由线圈26的外周表 面、中间管状构件29的内周表面、上外轭27A的下端面、下外轭27B的小直径部32的上端面以及突出部42的周向端面限定在内管状构件21上。上外轭27A和下外 轭27B经由圆周通道43沿竖直方向彼此相对。

如图4所示，弹性构件24设置有将第一液室40A和40B分别连接到对应开口 41的一对连接通道44。从而，第一液室40A和40B经由包括连接通道44、开口41 以及圆周通道43的连通通道45彼此连通。

如图6所示，圆周通道43的轴向尺寸基本上小于液室40的轴向尺寸，并且圆周 通道43的径向尺寸基本上小于液室40的径向尺寸。圆周通道43的轴向尺寸优选地 在液室40的轴向尺寸的0.1倍至0.5倍之间。在该实施方式中，圆周通道43的轴向 尺寸是液室40的轴向尺寸的大约0.2倍。

如图4所示，磁性流体50容纳在第一液室40A和40B以及连通通道45中。磁 性流体50可以是包含分散在诸如油的溶剂中的铁颗粒的不可压缩的流体，特别是可 以包括粘弹性(特别是粘度)根据施加的磁场的强度而变化的流体，诸如磁粘弹性流体(MRF：磁流变流体)和磁粘弹性化合物(MRC：磁流变化合物)。在本实施方式 中，MRC用作磁性流体50。当将磁场施加到磁性流体50时，细的铁颗粒布置为沿 着磁场方向延伸的链，以形成链簇。因此，链簇阻碍溶剂在垂直于磁场的方向上的流 动，并且磁性流体50的有效粘度增加。磁性流体50甚至可能变得几乎是固体。

下面讨论根据该实施方式的可变刚度衬套组件12的操作模式。在车辆转向时， 在任一情况下，载荷均沿长度方向施加于第一下臂5和上臂4。当载荷被输入到第一 下臂5(或上臂4)时，内管状构件21接收使外管状构件23沿第一下臂5(上臂4) 的长度方向移动的载荷。因此，弹性构件24变形，使得一个液室40的立方容积增大 而另一个液室40的立方容积减小。由于弹性构件24的变形，容纳在一个液室40中 的磁性流体50经由连通通道45移动到另一个液室40。此时，在连通通道45中流动 的磁性流体50遇到阻力，并且以类似于常规流体阻尼器的方式衰减了施加到可变刚 度衬套组件12的振动。

当向线圈26供应电流时，在线圈26周围生成磁场。图6示出了与由线圈26生 成的磁场对应的磁场线。如图6所示，磁场线形成环路，该环路依次通过内管状构件21、上外轭27A以及下外轭27B。因此，内管状构件21、上外轭27A以及下外轭27B 形成磁路48，该磁路48将磁场集中在位于上外轭27A与下外轭27B之间的连通通 道45中。

连通通道45中的磁性流体50的粘度随着磁场的施加而增加。因此，施加到在连 通通道45中流动的磁性流体50的阻力增大，使得对在内管状构件21与外管状构件23之间相对移动的阻力增大，或者换言之，可变刚度衬套组件12的刚度增大。由此， 通过控制施加到线圈26的电压，可以控制可变刚度衬套组件12的刚度。

接着，下面讨论该实施方式的可变刚度衬套组件12的优点。当设置在车轮悬架 装置1的上臂4(或下臂5和6)中的可变刚度衬套组件12的刚度改变时，从发动机 传递到车辆内部的噪声的强度变化。图7示出了在可变刚度衬套组件12的刚度高(实 线)和低(虚线)时的发动机转速与传递到乘客舱的噪声强度(以分贝为单位)之间 的关系。如图7所示，当可变刚度衬套组件12的刚度降低时，从路面传递到车身的 振动被可变刚度衬套组件12吸收，并且降低车辆内部的振动噪声。

另一方面，当可变刚度衬套组件12的刚度减小时，车辆的操纵可能受损。在根 据本实施方式的可变刚度衬套组件12中，当期望改善车辆操纵时，可以增大可变刚 度衬套组件12的刚度，而当期望降低振动噪声时，可以降低可变刚度衬套组件12 的刚度。从而，可以根据需要在确保有利的车辆操纵的同时降低振动噪声。

在本实施方式的可变刚度衬套组件12中，可以通过以下方式改变其刚度：通过 借助线圈26供应电流来改变磁性流体50的粘度。在这方面，期望由线圈26生成的 磁场集中在磁性流体50的流道中。

上外轭27A和下外轭27B连接到内轭25的相应轴向外端部，并且经由连通通道 45彼此相对。内管状构件21、上外轭27A以及下外轭27B各由具有高磁导率的材料 制成，并且由线圈26生成的磁场线通过由内轭25、上外轭27A以及下外轭27B引 导来穿过连通通道45。换言之，内轭25、上外轭27A以及下外轭27B形成磁路48，该磁路48使由线圈26生成的磁通的泄漏最小化并且将磁场集中在连通通道45中。 从而，可以以高效方式相对于流过线圈26的电流改变可变刚度衬套组件12的刚度。

为了使可变刚度衬套组件12的刚度的可变范围最大化，优选地使连通通道45 的横截面积最小化并使连通通道45的圆周长度最大化。在本实施方式中，因为第一 液室40A和40B设置在沿周向分开的位置处，所以连接它们的连通通道45可以沿周 向伸长。因此，可以以有效的方式将磁场施加到连通通道45，使得可以更有效地阻止磁性液体在两个液室40之间的移动。从而，可以使可变刚度衬套组件12的刚度的 可变范围最大化。

两个开口41由单个弓形圆周通道43连接，而不是通过将两个开口41独立连接 到彼此的一对圆周通道来连接。与后一种情况相比，在前一种情况下可以减小连接两 个液室40的通道的有效横截面积。因此，本实施方式允许可变刚度衬套组件12的刚 度的可变范围最大化。

进一步地，因为用于连通两个液室40的两个可能的圆周通道中的较长的一个圆周通道被选择为本实施方式的圆周通道43，而用于连通两个液室40的两个可能的圆周通道中较短的一个圆周通道被突出部42阻塞，所以可以使圆周通道43(连通通道 45)的长度最大化，并且可以使可变刚度衬套组件12的刚度的可变范围最大化。

(第二实施方式)

第二实施方式的可变刚度衬套组件112仅在内管状构件121的外轭127、中间管 状构件129以及弹性构件124的构造上与第一实施方式的可变刚度衬套组件12不同， 但在其他方面类似于第一实施方式的可变刚度衬套组件12。因此，第二实施方式的 其他部件用与第一实施方式的部件相同的附图标记表示，而不必重复对这种零件的描 述。

如图8所示，外轭127如第一实施方式中具有管状形状，并且嵌合在凸缘31的 外周表面上并附接到该外周表面，这些凸缘分别设置在内轭25的上端部和下端部上。 外轭127由彼此轴向相对的两部分或上外轭127A和下外轭127B构成。在该实施方 式中，上外轭127A和下外轭127B在形状上均与第一实施方式的下外轭27B相似， 并且被布置为是彼此的镜像。上外轭127A的下端和下外轭127B的上端设置有沿着 轴线X朝向彼此突出的小直径部132。

与第一实施方式中相同，中间管状构件129具有大致管状的形状，该形状具有沿着轴线X延伸的中心线，并且中间管状构件定位在上外轭127A与下外轭127B之间。 在本实施方式中，中间管状构件129包括：环形中央部129C，该环形中央部定心在 轴线X周围(参见图9B)；大致管状的上中间管状构件129A，该上中间管状构件轴 向地抵靠环形中央部129C的上表面；以及大致管状的下中间管状构件129B，该下中 间管状构件轴向地抵靠环形中央部129C的下表面，全部与内轭25成同轴关系。

中央部129C由具有高磁导率的金属或其他材料制成。中央部129C的外径基本 上等于上外轭127A和下外轭127B的外径。中央部129C的内径基本上等于线圈26 的外径。中央部129C的内周表面与线圈26的外周表面大致接触。

下中间管状构件129B由具有低磁导率的金属或其他材料(诸如铝)制成，并且 可以具有与第一实施方式的中间管状构件29相同的形状。与第一实施方式中类似， 下中间管状构件129B的内孔的下半部分嵌合在形成在下外轭127B的上端中的小直 径部132上。下中间管状构件129B设置有突出部142B，该突出部从下中间管状构件 129B的内周表面的上部径向向内突出，并且沿圆周延伸基本上小于180度的角度。 由此，下外轭127B和中央部129C隔着下中间管状构件129B彼此相对(参见图8)。 更具体地，下中间管状构件129B的下端抵靠限定在小直径部132的基端处的环形肩 面，并且突出部142B的下端抵靠下外轭127B的小直径部132的上端面。由此，在 小直径部132的上端与不存在突出部142B的中央部129C的下端之间产生间隙SB(参 见图9C)。

上中间管状构件129A也由具有低磁导率的金属或其他材料(诸如铝)制成，并 且具有与下中间管状构件129B相同的形状。上中间管状构件129A绕轴线X与下中 间管状构件129B成角度地偏移90度。与下中间管状构件129B类似，上中间管状构 件129A的内孔的下半部分嵌合在形成于上外轭127A的下端中的小直径部132上。 上中间管状构件129A设置有突出部142A，该突出部从上中间管状构件129A的内周 表面的下部径向向内突出，并且沿圆周延伸基本上小于180度的角度。由此，上外轭 127A和中央部129C隔着上中间管状构件129A彼此相对(参见图8)。更具体地，上 中间管状构件129A的下端抵靠限定在小直径部132的基端处的环形肩面，并且突出部142A的上端抵靠上外轭127A的小直径部132的下端面。由此，在小直径部132 的下端与不存在突出部142A的中央部129C的上端之间产生间隙SA(参见图9A)。

如图8所示，与第一实施方式中相同，在内管状构件121与外管状构件123之间 限定环形空间，并且该空间填充有由诸如橡胶的弹性材料制成的弹性构件124。弹性 构件124在其内圆周表面处连接到内管状构件121的外圆周表面，并且在其外圆周表 面处连接到外管状构件123的内圆周表面。因此，内管状构件121和外管状构件123 经由弹性构件124连接到彼此。

与第一实施方式中相同，弹性构件124包括管状的上弹性构件124A和管状的下 弹性构件124B。如图8和图9A所示，与第一实施方式中相同，上弹性构件124A设 置有从下表面向上凹进的四个上凹部138A。四个上凹部138A沿周向等间隔地布置。 更具体地，两个上凹部138A绕轴线X沿第一方向Y彼此相对，并且另两个上凹部 138A绕轴线X沿与第一方向Y正交的第二方向Z彼此相对。在本实施方式中，可变 刚度衬套组件112附接到悬架臂，使得悬架臂的长度方向与第一方向Y一致。

如图8和图9C所示，与第一实施方式中相同，下弹性构件124B设置有从其上 表面向下凹进的四个下凹部138B。四个下凹部138B与对应的上凹部138A对齐，因 此沿周向等间隔地布置。

如图9A所示，上弹性构件124A的下表面和下弹性构件124B的上表面接合到彼 此，并且由上凹部38A和下凹部38B共同限定四个液室140。更具体地，四个液室 140包括隔着轴线X沿第一方向Y彼此相对的两个第一液室140A和140B(可以被 称为第一液室141A)以及隔着轴线X沿第二方向Z彼此相对的两个第二液室140C 和140D(可以被称为第二液室141B)。由此，如图9A和图9C所示，弹性构件124 在内管状构件121与外管状构件123之间的环形空间中，在内部限定沿着第一方向Y 布置的第一液室141A和沿着第二方向Z布置的第二液室141B。

如图9A所示，环形间隙SA在对应的圆周范围内由突出部142A填充并封闭， 但在别的范围内在内管状构件121中提供弓形的第一圆周通道144A。

与第一实施方式的中间管状构件29类似，上中间管状构件129A在突出部142A 的两个周向端处分别设置有沿径向定向的一对第一开口143A。进一步地，上弹性构 件124A形成有一对连接通道145A，所述一对连接通道使第一液室141A与对应的第 一开口143A分别连通。由此，第一液室141A经由由第一开口143A、连接通道145A 以及第一圆周通道144A构成的第一连通通道146A彼此连通。

如图9C所示，环形间隙SB在对应的圆周范围内由突出部142B填充并封闭，但 在别的范围内在内管状构件121中提供弓形的第二圆周通道144B。如前所述，当从 上方观察时，下中间管状构件129B的突出部142B相对于上中间管状构件129A的突 出部142A沿逆时针方向成角度地偏移90度。

与上中间管状构件129A类似，下中间管状构件129B在突出部142B的两个周向 端处分别设置有沿径向定向的一对第二开口143B。进一步地，下弹性构件124B形成 有使第二液室141B与对应的第二开口143B分别连通的一对连接通道145B。由此， 第二液室141B经由由第二开口143B、连接通道145B以及第二圆周通道144B构成 的第二连通通道146B彼此连通。

与第一实施方式中相同，第一液室141A、第二液室141B、第一连通通道146A 以及第二连通通道146B中的每一个均填充有磁性流体50。

下面描述根据第二实施方式的可变刚度衬套组件112的特征和优点。当向线圈26供应电流时，如图8所示，在环路中形成由线圈26生成的磁场线，该环路穿过内 轭25、上外轭127A、中央部129C以及下外轭127B。此时，磁场线竖直穿过上外轭 127A、中央部129C以及下外轭127B。因此，内轭25、上外轭127A以及下外轭127B 形成磁路148，该磁路将磁场集中在限定在上外轭127A与下外轭127B之间的间隙 SA和间隙SB中。因此，以有效方式增大了分别流过位于间隙SA和间隙SB中的第 一连通通道146A和第二连通路径146B的磁性流体50的粘度。

当沿平行于第一方向Y的方向向内管状构件121施加载荷时，内管状构件121 相对于外管状构件23沿第一方向Y移动。因此，第一液室141A中的一个的立方容 积增大，而另一个第一液室141A的立方容积以互补的方式减小，并且磁性流体50在第一液室141A之间移动。

当向线圈26供应电流时，第一连通通道146A内部的磁性流体50的粘度增加， 使得阻止磁性流体50在第一液室141A之间的移动。因此，与不向线圈26供应电流 或向其供应很少电流时相比，向内管状构件121施加了更强的针对移动的阻力，并且可变刚度衬套组件112在第一方向Y上的刚度增大。类似地，当电流通过线圈26时， 流过第二连通通道146B的磁性流体50的粘度增大，使得阻止磁性流体50在第二液 室141B之间的移动。因此，可变刚度衬套组件112在第二方向Z上的刚度增大。由 此，在可变刚度衬套组件112中，可以同时改变在与轴线X正交的两个方向上或在 第一方向Y和第二方向Z上的刚度。

(第三实施方式>

第三实施方式的可变刚度衬套组件212与第一实施方式的可变刚度衬套组件12的不同之处在于中间管状构件229的形状(参见图10)，并且在于在内轭25上具有 一对线圈226(上线圈226A和下线圈226B)，而不是一个线圈。如图11A和图11B 所示，上线圈226A和下线圈226B隔着间隙SC彼此相对。当从上方观察时，上线圈 226A和下线圈226B沿相反的方向缠绕。

如图11A所示，上线圈226A的下端与上外轭27A的下端竖直对齐，并且下线 圈226B的上端与下外轭27B的上端竖直对齐。因此，设置在两个线圈226之间的间 隙SC也与在上外轭27A与下外轭27B之间限定的间隙SD竖直对齐。如图10所示， 两个线圈226之间的间隙SC以及形成在上外轭27A与下外轭27B之间的间隙SD从径向外侧被中间管状构件229包围。

如图10所示，类似于第一实施方式，内管状构件21与外管状构件23之间的环 形空间由弹性构件24填充，并且在弹性构件24中的沿直径相对的位置中或在中间管 状构件229的径向外侧上形成有一对第一液室40A和40B。

中间管状构件229设置有：一对开口41，所述一对开口在分别对应于第一液室 40A和40B的位置处沿径向穿过；和突出部242，该突出部从其内周表面径向向内突 出，并且沿周向延伸基本上小于180度的角度。突出部242的周向端分别邻接两个开 口41。在本实施方式中，如图11A所示，突出部242具有与中间管状构件229的上 端面齐平或形成其一部分的上表面，并且突出部242的下表面相对于中间管状构件 229的下端面向上偏移。

如图10所示，突出部242在顶视图中具有弧形(扇形)。如图11A所示，突出 部242延伸到间隙SC中并且在其内周表面处与内轭25的外周表面接触。由此，填 充并封闭了突出部242的内周表面与内轭25的外周表面之间的间隙。由此，如图10 和图11A所示，弓形圆周通道243由内轭25的外表面、上线圈226A的下表面、下 线圈226B的上表面、上外轭27A的下端面、下外轭27B的上端面、中间管状构件 229的内周表面以及突出部242的周向端面限定。如图10所示，弹性构件24设置有 将第一液室40分别连接到对应开口41的一对连接通道44。由此，第一液室40A和 40B经由由连接通道44、开口41以及圆周通道243构成的连通通道245连接到彼此。 如图10和图11A所示，连通通道245穿过上线圈226A与下线圈226B之间的间隙SC。

与第一实施方式中类似，第一液室40A和40B以及连通通道245中的每一个均 填充有磁性流体50。如图11A所示，上线圈226A和下线圈226B连接到可变电压源 260。可变电压源260将电压施加到上线圈226A和下线圈226B，并且生成沿相反方 向且以相同大小定向的一对磁场。可变电压源260基于预定的操作输入或控制信号来 改变输出电压的大小。

下面描述如上所述构造的可变刚度衬套组件212的操作模式。当从可变电压源260向上线圈226A和下线圈226B施加电压时，上线圈226A和下线圈226B生成如 由图11B中的箭头线指示的彼此相反且具有相同大小的磁场。图11B示出了由于由 上线圈226A生成的磁场而产生的磁场线270A和由于由下线圈226B生成的磁场而产 生的磁场线270B。如图11B所示，由上线圈226A生成的磁场线270A和由下线圈226B生成的磁场线270B在位于上线圈226A与下线圈226B之间的部分中彼此接合。 因此，如由图10中的箭头指示的，磁场线270A和270B相对于轴线X沿径向延伸， 并且沿径向定向的磁场被施加到连通通道245。由于该磁场，流过连通通道245的磁 性流体50的粘度增加，并且阻止磁性流体50在第一液室40A和40B之间的移动。 因此，增加了可变刚度衬套组件212的刚度。

下面将讨论如上所述构造的可变刚度衬套组件212的特征和优点。可以通过改变施加到上线圈226A和下线圈226B的电压来改变可变刚度衬套组件212的刚度。在 本实施方式中，通过向延伸到在上线圈226A与下线圈226B之间限定的间隙中的连 通通道245施加对应的磁场来改变可变刚度衬套组件212的刚度。进一步地，通过在 上线圈226A和下线圈226B中沿彼此相反的方向生成磁场，磁场线被形成为如图10 所示地从轴线X径向向外共同延伸，使得磁场可以在从线圈226的内孔到位于其径 向外部的连通通道245的宽范围内施加到连通通道245。从而，可以在宽区域上将磁 场施加到连通通道245，使得可以以有效的方式且在宽范围内改变磁性流体50的粘 度。

此外，在流过连通通道45的磁性流体中形成磁性颗粒的链簇，以便沿着磁场径 向向外延伸。从而，以有效方式阻止磁性流体50在圆周通道243中的移动，并且可变刚度衬套组件212的刚度可以在宽范围内变化。

已经鉴于具体实施方式描述了本发明，但本发明不受这种实施方式限制，并且可以在不偏离本发明的范围的情况下以各种方式修改。

比如，第三实施方式中的连通通道245被限定在上线圈226A与下线圈226B之 间产生的间隙SC以及上外轭27A与下外轭27B之间限定的间隙SD中，但可以仅包 括间隙SC或仅包括间隙SD(或在间隙SC的外周上延伸的通道)。因为磁场线被形 成为如图10所示地径向向外延伸，所以即使在连通通道245仅包括间隙SC或仅包 括间隙SD时，也可以向连通通道245施加足够强的磁场。

Claims (8)

1.一种可变刚度衬套组件，该可变刚度衬套组件包括：

内管状构件；

外管状构件，该外管状构件同轴地包围所述内管状构件，在所述内管状构件与所述外管状构件之间限定环形空间；以及

弹性构件，该弹性构件连接在所述内管状构件与所述外管状构件之间；

其中，所述内管状构件包括：管状内轭；线圈，该线圈同轴地缠绕在所述内轭周围；以及一对外轭，所述一对外轭各在其轴向外端处附接到所述内轭，并且在其轴向内端处附接到相对的另一个外轭，以便在所述一对外轭之间限定环形间隙，

该可变刚度衬套组件还包括中间管状构件，该中间管状构件由具有低磁导率的材料制成，并且包围在所述一对外轭的所述轴向内端之间限定的所述环形间隙，

所述弹性构件在内部限定一对第一液室，所述一对第一液室经由由在所述一对外轭之间限定的所述环形间隙提供的第一连通通道彼此连通，所述一对第一液室和所述第一连通通道填充有磁性流体，该磁性流体的粘度根据施加到其的磁场的强度而变化，

所述管状内轭和所述一对外轭形成磁路，所述磁路将所述磁场集中在所述第一连通通道中，

所述中间管状构件设置有：突出部，该突出部阻塞在所述一对外轭的所述轴向内端之间限定的所述环形间隙的一部分；和一对开口，所述一对开口在所述中间管状构件的与所述突出部的相应周向端邻接的部分中径向穿过所述中间管状构件，并且与相应的第一液室连通，

所述一对开口沿周向彼此隔开，并且相对于所述内管状构件的轴线方向位于相同的高度，

由通过所述内管状构件的轴线和所述一对开口的中心的两条径向线形成的角度小于180度，并且

所述第一连通通道围绕所述内管状构件的轴线沿周向延伸超过180度的角度。

2.根据权利要求1所述的可变刚度衬套组件，其中，所述一对第一液室隔着所述内管状构件的中心轴线沿直径彼此相对。

3.根据权利要求1所述的可变刚度衬套组件，其中，所述一对外轭中的一个外轭的所述轴向内端设置有小直径部，并且所述中间管状构件在其第一轴向端处抵靠限定在所述一个外轭的所述小直径部的基端处的环形肩面，且在其第二轴向端处抵靠另一个外轭的所述轴向内端。

4.根据权利要求1所述的可变刚度衬套组件，其中，所述弹性构件还限定了与所述一对第一液室在周向上交替的一对第二液室，并且所述中间管状构件还包括将所述环形间隙分成轴向分开的两个部分的中央环，并且

其中，所述第一连通通道由所述环形间隙的位于所述中央环的一侧的部分限定，并且使所述一对第二液室彼此连通的第二连通通道由所述环形间隙的位于所述中央环的另一侧的部分限定。

5.根据权利要求4所述的可变刚度衬套组件，其中，各外轭的所述轴向内端设置有小直径部，并且所述中间管状构件包括一对圆柱部分，各圆柱部分在其第一轴向端处抵靠限定在所述一对外轭中的一个对应外轭的所述小直径部的基端处的环形肩面，且在其第二轴向端处抵靠所述中央环。

6.根据权利要求4所述的可变刚度衬套组件，其中，所述一对第一液室在与所述内管状构件的中心轴线正交的第一方向上彼此相对，并且所述一对第二液室在与所述第一方向和所述中心轴线这两者正交的第二方向上彼此相对。

7.根据权利要求1所述的可变刚度衬套组件，其中，所述线圈包括彼此轴向对齐的一对线圈，并且在所述一对外轭之间限定的所述环形间隙延伸到在两个线圈之间限定的间隙中，所述中间管状构件的所述突出部延伸到所述两个线圈之间的所述间隙中。

8.根据权利要求1或2所述的可变刚度衬套组件，其中，所述弹性构件由以彼此对齐关系轴向彼此抵靠的一对圆柱部分构成，所述一对第一液室由从两个圆柱部分的彼此相对的轴向端凹进的凹部形成。