CN111623077B - 变刚度减振装置 - Google Patents

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Abstract

变刚度减振装置。一种变刚度减振装置包括第一支撑构件、第二支撑构件、一对主弹性构件、分隔弹性构件、第一连通通道、一对第一径向壁、第二连通通道、线圈、磁轭以及磁性流体。所述第二支撑构件包括轴向部分。所述第一连通通道设置在所述第一支撑构件和所述轴向部分中的一者中，以使第一液体室和第二液体室经由所述第一连通通道连通。所述一对第一径向壁将所述第一液体室和所述第二液体室中的一者分隔成一对第三液体室。所述第二连通通道设置在所述第一支撑构件和所述轴向部分中的所述一者中，以使所述一对第三液体室经由所述第二连通通道连通。

Description

变刚度减振装置
技术领域
本发明涉及填充有磁性流体的变刚度减振装置。
背景技术
已知的用于液体填充的发动机支座等的液体填充减振装置包括安装在振动源侧的第一安装构件、安装在振动接收侧的第二安装构件、由诸如橡胶的弹性材料制成并插设在第一安装构件与第二安装构件之间的绝缘体(防振橡胶)、具有由绝缘体部分地限定的壁的液体室、将液体室的内部分隔成主液体室和辅液体室的分隔构件、封闭辅液体室的隔膜以及连接主液体室和辅液体室的共振孔(例如，JP2005-98312A和JP2004-263783A)。
当产生低振幅振动时，需要发动机支座吸收主液体室的内部压力并用作低动力弹簧。当产生具有比低振幅振动高的振幅的高振幅振动时，需要发动机支座具有高阻尼特性。在JP2005-98312A中公开的液体填充减振装置中，为了进一步改善作为低动力弹簧的功能和高阻尼特性，分隔构件设置有不可拉伸的布料分隔膜，该分隔膜在初始状态时是松弛的。另一方面，在JP2004-263783A中公开的液体填充发动机支座中，分隔构件由分隔板和可移动膜组成。可移动膜由橡胶弹性体制成，并且通过硫化结合至分隔板，以使可移动膜与分隔板集成为一体。
这些液体填充减振装置通过利用孔共振来衰减具有高振幅的低频振动(例如，0Hz至15Hz的振动)。另一方面，这些液体填充减振装置通过使布料分隔膜或可移动膜变形而吸收具有低振幅的高频振动。在这些液体填充减振装置中，通过改变隔膜的刚度来调节通过孔的液体的量，以调节共振频率。
而且，所谓的主动控制支座(ACM)被称为主动发动机支座(例如，JP2005-239084A)。ACM设置有用于强制振动质量元件的致动器，以使ACM可以在理论上产生任何期望阻尼力，而无论施加在其上的干涉如何。因此，ACM在稳态和非稳态下都可以实现高阻尼效应。
然而，在JP2005-98312A和JP2004-263783A中公开的液体填充减振装置中，需要通过使用诸如防振橡胶的刚度和阻尼特性、主液体室的容积、辅液体室的容积、孔的直径、孔的长度、膜的刚度和隔膜的刚度的参数来确定整个减振装置的刚度和阻尼特性。因此，整个减振装置的刚度和阻尼特性的调节范围较窄，因此难以在任意频率下具有期望的特性。例如，难以在多个频率下进行调节，使得当产生对汽车的乘坐舒适性造成影响的10Hz上下的振动时，阻尼特性增强，而当产生对发动机的低沉声音造成影响的130Hz上下的振动时，阻尼特性降低。
另一方面，在ACM中，用于直接向其输入外部能量的机构变得复杂。而且，在ACM中，需要设计一种用于避免不稳定性以及其部件成本增加的控制系统。此外，在上文提及的任何文献中公开的减振装置中，都不能针对沿产生发动机负载的轴向以外的方向的振动来调节刚度和阻尼特性。
发明内容
鉴于现有技术的这种问题，本发明的一个主要目的是提供一种能够利用简单的构造来根据需要改变沿轴向和径向的刚度和阻尼特性的变刚度减振装置。
为了实现这种目的，本发明的一个实施方式提供了一种变刚度减振装置(10)，所述变刚度减振装置(10)包括：环形的第一支撑构件(11)，所述第一支撑构件中限定有内孔(13)；第二支撑构件(12)，所述第二支撑构件包括轴向部分(15)以及一对外凸缘(16)，所述轴向部分沿轴向贯穿所述第一支撑构件(11)的所述内孔(13)，所述一对外凸缘设置在所述轴向部分(15)的沿所述轴向的两端处，并沿所述轴向与所述第一支撑构件(11)间隔开规定间隔；一对环形的主弹性构件(17)，所述一对环形的主弹性构件将所述第一支撑构件(11)和所述一对外凸缘(16)中的各个外凸缘连接，并在所述轴向部分(15)周围限定液体室(18)；环形的分隔弹性构件(20)，所述分隔弹性构件将所述第一支撑构件(11)的内周部分和所述轴向部分(15)的外周部分连接，并将所述液体室(18)分隔成第一液体室(18A)和第二液体室(18B)；第一连通通道(44)，所述第一连通通道设置在所述第一支撑构件(11)和所述轴向部分(15)中的一者中，以使所述第一液体室(18A)和所述第二液体室(18B)经由所述第一连通通道(44)彼此连通，所述第一连通通道(44)包括沿周向延伸的第一周向通道(41)；一对第一径向壁(21)，所述一对第一径向壁由弹性材料制成并将所述第一液体室(18A)和所述第二液体室(18B)中的一者分隔成沿第一径向隔着所述轴向部分(15)彼此对置的一对第三液体室(18C、18D)；第二连通通道(49)，所述第二连通通道设置在所述第一支撑构件(11)和所述轴向部分(15)中的所述一者中，以使所述一对第三液体室(18C、18D)经由所述第二连通通道(49)彼此连通，所述第二连通通道(49)包括沿所述周向延伸的第二周向通道(46)；至少一个线圈(26)，所述至少一个线圈与所述第一支撑构件(11)和所述轴向部分(15)中的所述一者同轴地缠绕并设置在其中；磁轭(38)，所述磁轭被包括在所述第一支撑构件(11)和所述轴向部分(15)中的所述一者中，并且被构造成形成与所述第一周向通道(41)和所述第二周向通道(46)至少部分地重叠的磁隙(40)；以及磁性流体(50)，所述磁性流体填充所述第一液体室(18A)、所述第二液体室(18B)、所述第一连通通道(44)和所述第二连通通道(49)。
根据该布置，通过向所述线圈供应电流来在所述线圈周围产生磁场，并且所述磁性流体在所述第一连通通道的所述第一周向通道中和所述第二连通通道的所述第二周向通道中的流动阻力通过穿过所述第一周向通道和所述第二周向通道的磁力线而变化。因此，能够通过流过所述线圈的电流来根据需要改变所述变刚度减振装置的沿所述轴向的刚度(具体地，与所述第一支撑构件和所述第二支撑构件沿所述轴向的移位有关的刚度)和阻尼特性。而且，能够通过流过所述线圈的电流来根据需要改变所述变刚度减振装置的沿所述第一径向的刚度(具体地，与所述第一支撑构件和所述第二支撑构件沿所述第一径向的移位有关的刚度)和阻尼特性。另外，通过在所述第一支撑构件和所述轴向部分中的所述一者上设置所述第一周向通道、所述第二周向通道、所述线圈以及所述磁轭，能够利用简单的构造来改变所述变刚度减振装置的沿所述轴向和所述第一径向的刚度和阻尼特性。
优选地，所述第一支撑构件(11)设置有所述第一连通通道(44)、所述第二连通通道(49)、所述至少一个线圈(26)以及所述磁轭(38)。
根据该布置，与所述轴向部分设置有所述第一连通通道、所述第二连通通道、所述线圈以及所述磁轭的情况相比，可以延长所述第一周向通道和所述第二周向通道。因此，能够极大地改变所述变刚度减振装置的沿所述轴向和所述第一径向的刚度和阻尼特性。
优选地，所述第一周向通道(41)和所述第二周向通道(46)沿大于180°的周向范围设置在所述第一支撑构件(11)中。
根据该布置，可以延长所述第一周向通道和所述第二周向通道，并因此能够更大地改变所述变刚度减振装置的沿所述轴向和所述第一径向的刚度和阻尼特性。
优选地，所述第一周向通道(41)和所述第二周向通道(46)位于所述至少一个线圈(26)的外周侧上。
根据该布置，可以延长所述第一周向通道和所述第二周向通道，并因此能够更大地改变所述变刚度减振装置的沿所述轴向和所述第一径向的刚度和阻尼特性。
优选地，所述至少一个线圈(26)包括：第一线圈(26A)，所述第一线圈与所述第一周向通道(41)相邻；以及第二线圈(26B)，所述第二线圈与所述第二周向通道(46)相邻，并且所述磁轭(38)包括：第一磁轭(38A)，所述第一磁轭被构造成形成与所述第一周向通道(41)至少部分地重叠的第一磁隙(40A)；以及第二磁轭(38B)，所述第二磁轭被构造成形成与所述第二周向通道(46)至少部分地重叠的第二磁隙(40B)。
根据该布置，可以通过供应至所述第一线圈和所述第二线圈的电流来分别改变所述变刚度减振装置的沿所述轴向的刚度和阻尼特性以及所述变刚度减振装置的沿所述第一径向的刚度和阻尼特性。
优选地，所述第一线圈(26A)和所述第二线圈(26B)中的一者位于所述第一线圈(26A)和所述第二线圈(26B)中的另一者的外周侧上，并且所述第一周向通道(41)和所述第二周向通道(46)位于所述第一线圈(26A)与所述第二线圈(26B)之间。
根据该布置，可以通过公共构件形成所述第一磁隙和所述第二磁隙，以使得能够简化所述变刚度减振装置的构造。
优选地，所述第一磁轭(38A)和所述第二磁轭(38B)包括彼此共有的部分，并且所述第一线圈(26A)和所述第二线圈(26B)被构造成沿彼此相反的方向产生磁场。
根据该布置，通过向所述第一磁轭和所述第二磁轭提供彼此共有的部分，可以减小所述变刚度减振装置的尺寸。此外，通过向所述第一线圈供应电流而在所述第一磁轭中产生的磁场和通过向所述第二线圈供应电流而在所述第二磁轭中产生的磁场不会因它们的干涉而减弱。
优选地，所述变刚度减振装置(10)还包括：一对第二径向壁(22)，所述一对第二径向壁由弹性材料制成并将所述第一液体室(18A)和所述第二液体室(18B)中的另一者分隔成沿与所述第一径向交叉的第二径向隔着所述轴向部分(15)彼此对置的一对第四液体室(18E、18F)；以及第三连通通道(54)，所述第三连通通道设置在所述第一支撑构件(11)和所述轴向部分(15)中的所述一者中，以使所述一对第四液体室(18E、18F)经由所述第三连通通道(54)彼此连通，所述第三连通通道(54)包括沿所述周向延伸的第三周向通道(51)，并且所述磁隙(40)与所述第三周向通道(54)至少部分地重叠。
根据该布置，不仅在所述轴向和所述第一径向上，而且在所述第二径向上也可以通过供应至所述线圈的电流来根据需要改变所述变刚度减振装置的刚度和阻尼特性。
优选地，所述轴向部分(15)具有沿所述轴向贯穿的通孔(8)。
根据该布置，可以通过经由诸如贯穿所述通孔的螺栓的紧固装置将振动源侧上的构件或振动接收侧上的构件紧固至所述第二支撑构件的所述一对外凸缘上来将所述变刚度减振装置用作衬套。
优选地，所述分隔弹性构件(20)至少部分地位于所述第一支撑构件(11)的所述内孔(13)中，并沿与所述轴向大致正交的方向延伸。
优选地，所述磁轭(38)包括：通道形成构件(35)，所述通道形成构件形成所述第一周向通道(41)和所述第二周向通道(46)；以及一对层叠构件(36、37)，所述一对层叠构件夹着所述通道形成构件(35)沿所述轴向层叠，并且所述通道形成构件(35)的磁导率低于所述一对层叠构件(36、37)的磁导率。
因此，根据本发明的一个实施方式，可以提供一种能够利用简单的构造来根据需要改变沿轴向和径向的刚度和阻尼特性的变刚度减振装置。
附图说明
图1是示出了根据本发明的第一实施方式的安装至车身的变刚度减振装置的平面图；
图2是图1所示的变刚度减振装置的侧视图；
图3是沿图2的线III-III截取的剖视图；
图4是沿图3的线IV-IV截取的剖视图；
图5是沿图3的线V-V截取的剖视图；
图6是沿图3的线VI-VI截取的剖视图；
图7是沿图3的线VII-VII截取的剖视图；
图8是沿图3的线VIII-VIII截取的剖视图；
图9是沿图3的线IX-IX截取的剖视图；
图10A是示出了转向振动的振动水平的曲线图；
图10B是示出了座椅振动的振动水平的曲线图；
图11是根据本发明的第二实施方式的变刚度减振装置的与图3相对应的截面中的剖视图；
图12是沿图11的线XII-XII截取的剖视图；
图13是沿图11的线XIII-XIII截取的剖视图；
图14是沿图11的线XIV-XIV截取的剖视图；
图15是根据本发明的另一实施方式的变刚度减振装置的与图3相对应的截面中的剖视图；
图16是沿图15的线XVI-XVI截取的剖视图；
图17是沿图15的线XVII-XVII截取的剖视图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的实施方式。
《第一实施方式》
首先，将参照图1至图10B描述本发明的第一实施方式。如图1所示，发动机3横向布置在汽车1(车辆)的车身2的前部。变速器4与发动机3一体地设置，并且动力装置5由发动机3、变速器4等构成。动力装置5经由一对发动机支座(侧支座和横支座)以及扭矩杆6由车身2支撑。该对发动机支座由一对变刚度减振装置10(下文简称为“减振装置10”)构成。
减振装置10接收动力装置5的主负载(自身重量)。各个减振装置10位于整个动力装置5的惯性主轴线上并固定至车身2。另一方面，扭矩杆6在其一个纵向端上经由橡胶衬套7连接至发动机3，并且在其另一纵向端上经由橡胶衬套7连接至车身2。扭矩杆6防止由于发动机3的驱动扭矩而导致动力装置5绕滚动轴线(惯性主轴线)摆动(滚动)。
在各个减振装置10中，沿其轴线X形成有螺栓孔8(参见图4)。动力装置5的支撑构件(未示出)通过被拧入(接合)螺栓孔8的螺栓9(参见图1)紧固至各个减振装置10。由此，动力装置5经由各个减振装置10由车身2支撑。
在下文中，将详细描述减振装置10中的一个减振装置10。在下文中，基于图1所示的减振装置10的安装姿势，将减振装置10的轴向(即，螺栓孔8的延伸方向)限定为竖直方向。然而，这种与方向有关的限定并不限制减振装置10的布置。
如图2至图5所示，减振装置10包括安装至车身2的第一支撑构件11和安装有动力装置5的第二支撑构件12。第一支撑构件11具有环形形状，并且限定了沿轴线X的方向(在下文中称为“轴向”)延伸的圆形内孔13。第二支撑构件12限定上述螺栓孔8。
如图4和图5所示，第二支撑构件12包括：沿轴线X设置的轴向部分15；以及与轴向部分15的沿轴向的两端一体地设置的一对外凸缘16(上外凸缘16A和下外凸缘16B)。轴向部分15的外径小于第一支撑构件11的内径，并且轴向部分15的轴向长度比第一支撑构件11的轴向长度长。轴向部分15沿轴向贯穿第一支撑构件11的内孔13。轴向部分15具有上述螺栓孔8，该螺栓孔8由沿轴向贯穿轴向部分15的通孔(螺栓插入孔)构成。因而，轴向部分15具有圆柱形形状。在其它实施方式中，螺栓孔8可以是有底螺纹孔。各个外凸缘16的外径小于第一支撑构件11的外径。各个外凸缘16具有中心形成有通孔的盘状形状。各个外凸缘16沿轴向以规定间隔与第一支撑构件11间隔开。第二支撑构件12是由金属制成的刚性构件。例如，第二支撑构件12可以包括诸如铁或钴的具有高磁导率的金属，或者可以包括诸如铝的具有低磁导率的金属。
第一支撑构件11的外周部分和第二支撑构件12的各个外凸缘16的外周部分经由一对环形的主弹性构件17(上主弹性构件17A和下主弹性构件17B)彼此连接。因而，在第一支撑构件11与第二支撑构件12之间限定有液体室18(即，在轴向部分15周围限定有液体室18)。各个主弹性构件17是吸收动力装置5的振动的弹簧构件，并且具有截锥形状，其中第一侧(各个对应的外凸缘16那一侧)的外径小于第二侧(第一支撑构件11那一侧)的外径。各个主弹性构件17由诸如弹性体或橡胶的弹性材料制成。当第二支撑构件12接收动力装置5的负载或振动并由此相对于第一支撑构件11沿轴向振动时，一对主弹性构件17中的一个主弹性构件沿轴向收缩，并且该对主弹性构件17中的另一主弹性构件沿轴向伸展以使液体室18的容积保持恒定。
分隔弹性构件20部分地位于第一支撑构件11的内孔13中。分隔弹性构件20沿大致垂直于轴向的方向延伸，并且将液体室18分隔成第一液体室18A和第二液体室18B。第一液体室18A形成在分隔弹性构件20与上主弹性构件17A之间，而第二液体室18B形成在分隔弹性构件20与下主弹性构件17B之间。即，第一液体室18A位于上主弹性构件17A那一侧并且部分地由上主弹性构件17A限定，而第二液体室18B位于下主弹性构件17B那一侧并且部分地由下主弹性构件17B限定。分隔弹性构件20由诸如弹性体或橡胶的弹性材料制成并且具有大致圆柱形形状。分隔弹性构件20的外周部分联接至第一支撑构件11的内周面，并且分隔弹性构件20的内周部分联接至第二支撑构件12的轴向部分15的外周面。
在第一液体室18A中形成有一对第一径向壁21。一对第一径向壁21由弹性材料制成并且将第一液体室18A分隔成沿第一径向(前后方向)隔着轴向部分15彼此对置的一对第三液体室18C、18D。即，沿第一径向隔着轴向部分15彼此对置的一对第三液体室18C、18D通过一对第一径向壁21沿周向彼此分隔。一对第三液体室18C、18D的相位彼此相差180°。在本实施方式中，一对第三液体室18C、18D沿前后方向彼此对置。各个第一径向壁21的内端连接至轴向部分15的外周面，各个第一径向壁21的上端连接至上外凸缘16A的下表面，并且各个第一径向壁21的下部连接至第一支撑构件11的上表面和内周面。一对第一径向壁21与上主弹性构件17A和分隔弹性构件20一体地形成。
通过将未硫化的橡胶倒入第一支撑构件11和第二支撑构件12被布置在规定位置处的模具中然后将橡胶硫化而将分隔弹性构件20与第一支撑构件11和第二支撑构件12的轴向部分15一体地形成。
通过将未硫化的橡胶倒入通过分隔弹性构件20的形成而集成为一体的第一支撑构件11和第二支撑构件12被布置在规定位置处的模具中然后将橡胶硫化而将一对主弹性构件17和一对第一径向壁21与第一支撑构件11和第二支撑构件12一体地形成。
第一支撑构件11包括环形内磁轭25、线圈26和环形外磁轭27。内磁轭25设置在第一支撑构件11的内周部分中。线圈26同轴地缠绕在内磁轭25的外周周围。外磁轭27设置在第一支撑构件11的外周部分中。外磁轭27与内磁轭25形成为一体，并与内磁轭25协作地包围线圈26。
容纳线圈26的一对外凸缘部分28与内磁轭25的上端和下端一体地形成。该对外凸缘部分28构成上磁轭和下磁轭。
通过将经涂覆的铜线缠绕在一对外凸缘部分28之间的内磁轭25周围而形成线圈26。经涂覆的铜线的用作引线的两端从减振装置10中引出。线圈26的外径小于各个外凸缘部分28的外径。在线圈26的外周侧上设置有圆柱形的间隔件34。间隔件34的上端和下端抵接于一对外凸缘部分28的外周部分。在外磁轭27中形成有引出孔(未图示)，并且经涂覆的铜线的两端通过该引出孔从减振装置10中引出。
外磁轭27包括外通道形成构件35、上外磁轭36和下外磁轭37。外通道形成构件35布置在外磁轭27的沿轴向的中间部分处。上外磁轭36和下外磁轭37(一对层叠构件)夹着外通道形成构件35沿轴向层叠。上外磁轭36和下外磁轭37在内磁轭25的外周部分插设在上外磁轭36与下外磁轭37之间的状态下接合至外通道形成构件35。因而，外磁轭27联接至内磁轭25。内磁轭25和外磁轭27构成围绕线圈26的磁轭38(参见图4的放大图)。
内磁轭25、上外磁轭36和下外磁轭37由具有高磁导率的金属制成，并且具体地，包括诸如铁和钴的铁磁金属。在本实施方式中，内磁轭25、上外磁轭36和下外磁轭37由铁制成。间隔件34和外通道形成构件35是由具有比构成内磁轭25、上外磁轭36和下外磁轭37的金属低的磁导率的非磁性金属或树脂制成的刚性构件。例如，间隔件34和外通道形成构件35由铝制成(在附图中，树脂剖面线被施加到这些构件，以使这些构件容易理解)。
外通道形成构件35由非磁性材料制成，并因而在磁轭38中形成环形磁隙40，该磁轭38由内磁轭25和外磁轭27围绕线圈26形成。在线圈26的外周中设置有外通道形成构件35，因而在线圈26的外周中设置有磁隙40。
如图3所示，外通道形成构件35在其内周部分中形成第一周向通道41。第一周向通道41沿周向延伸大于180°的角度。在本实施方式中，第一周向通道41沿周向延伸约340°(小于360°的角度)。第一周向通道41由贯穿外通道形成构件35的槽构成。
如图3、图6和图7所示，第一连通端口42设置在第一周向通道41的一端处。第一连通端口42形成在上外磁轭36中，以使第一周向通道41和第一液体室18A(具体地，在前侧上的第三液体室18C)经由第一连通端口42彼此连通。第二连通端口43设置在第一周向通道41的另一端处。第二连通端口43形成在下外磁轭37中，以使第一周向通道41和第二液体室18B经由第二连通端口43彼此连通。第一周向通道41、第一连通端口42和第二连通端口43构成第一连通通道44，第一液体室18A和第二液体室18B经由该第一连通通道44彼此连通。第一连通通道44形成在第一支撑构件11的外磁轭27中。通过外通道形成构件35在外磁轭27中形成的磁隙40包括与第一周向通道41重叠的部分(间隙)。
如图3所示，外通道形成构件35在其外周部分中形成第二周向通道46。第二周向通道46形成在第一周向通道41的外周侧中。第二周向通道46沿周向延伸大于180°并且小于360°的角度。在本实施方式中，第二周向通道46沿周向延伸约340°(小于360°的角度)。第二周向通道46由贯穿外通道形成构件35的槽构成。
如图3、图8和图9所示，第三连通端口47设置在第二周向通道46的一端处。第三连通端口47形成在上外磁轭36中，以使第二周向通道46和后侧上的第三液体室18D经由第三连通端口47彼此连通。第四连通端口48设置在第二周向通道46的另一端处。第四连通端口48形成在上外磁轭36中，以使第二周向通道46和前侧上的第三液体室18C经由第四连通端口48彼此连通。第二周向通道46、第三连通端口47和第四连通端口48构成第二连通通道49，一对第三液体室18C、18D经由该第二连通通道49彼此连通。第二连通通道49形成在第一支撑构件11的外磁轭27中。通过外通道形成构件35在外磁轭27中形成的磁隙40包括与第二周向通道46重叠的部分(间隙)。
在其它实施方式中，第二周向通道46可以沿周向延伸除约340°之外的角度(例如约330°)。在其它实施方式中，第二周向通道46可以由形成在外通道形成构件35的上表面上的有底槽构成。
第一液体室18A(一对第三液体室18C、18D)、第二液体室18B、第一连通通道44以及第二连通通道49填充有磁性流体50。磁性流体50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，并且优选地由粘弹性(特别是粘度)根据所施加的磁场而变化的磁流变流体(MRF)或磁流变化合物(MRC)构成。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，其中的铁颗粒沿磁场方向排列以形成链状簇。因而，链状簇阻碍了溶剂沿正交于磁场的方向流动，从而磁性流体50的粘度增大并且磁性流体50被半固体化。
接下来，将描述根据本实施方式的减振装置10的操作。如图4所示，当第二支撑构件12相对于第一支撑构件11竖向地移位时，一对主弹性构件17中的一个主弹性构件竖向收缩并且该对主弹性构件17中的另一主弹性构件竖向伸展。因此，第一液体室18A的容积和第二液体室18B的容积以相反的关系改变。即，随着第一液体室18A和第二液体室18B中的一者的容积减小，第一液体室18A和第二液体室18B中的另一者的容积增大。响应于这些容积变化，如图6和图7所示，对第一液体室18A和第二液体室18B中的所述一者进行填充的磁性流体50经由第一连通通道44移动至第一液体室18A和第二液体室18B中的另一者。这时，在构成第一液体室18A的一对第三液体室18C、18D之间，磁性流体50在第二连通通道49中流动。在第二连通通道49中流动的磁性流体50的量约是在第一连通通道44中流动的磁性流体50的量的一半。这时，阻力被施加到在第一连通通道44和第二连通通道49中流动的磁性流体50，因而衰减了施加到减振装置10的振动。
当向构成线圈26的经涂覆的铜线的两端施加电压时，流过线圈26的电流在线圈26的周围产生磁场。图4的放大图中的箭头表示与线圈26产生的磁场相对应的磁力线。由第一支撑构件11的内磁轭25和外磁轭27形成磁路，并且该磁场形成在第一连通通道44的第一周向通道41以及第二连通通道49的第二周向通道46中。
通过将磁场施加到第一周向通道41，第一连通通道44中的磁性流体50的粘度增大。因此，施加到在第一连通通道44中流动的磁性流体50的阻力增大，从而抵抗施加在减振装置10上的竖向振动的阻尼力增大。而且，通过增大施加到在第一连通通道44中流动的磁性流体50的阻力，第二支撑构件12相对于第一支撑构件11不易竖向移动，从而增大减振装置10的竖向刚度。如上所述，通过控制施加到线圈26的电压，可以控制减振装置10抵抗竖向振动的阻尼力。
另一方面，当第二支撑构件12相对于第一支撑构件11沿前后方向移位时，一对主弹性构件17变形以沿前后方向弯曲。因而，分隔弹性构件20变形成使得分隔弹性构件20的前部和后部中的一者沿前后方向收缩并且分隔弹性构件20的前部和后部中的另一者沿前后方向伸展。此时，第一液体室18A和第二液体室18B的容积不改变，并且一对第三液体室18C、18D的容积以相反的关系改变。即，随着第三液体室18C、18D中的一者的容积减小，第三液体室18C、18D中的另一者的容积增大。响应于这些容积变化，如图8和图9所示，对第三液体室18C、18D中的所述一者进行填充的磁性流体50经由第二连通通道49移动至第三液体室18C、18D中的另一者。这时，阻力被施加到在第二连通通道49中流动的磁性流体50，因而衰减了施加到减振装置10的振动。
如图4的放大图所示，当向构成线圈26的经涂覆的铜线的两端施加电压时，流过线圈26的电流在线圈26的周围产生磁场。由第一支撑构件11的内磁轭25和外磁轭27形成磁路，并且磁场形成在第二连通通道49的第二周向通道46中。
通过将磁场施加到第二周向通道46，第二连通通道49中的磁性流体50的粘度增大。因此，施加到在第二连通通道49中流动的磁性流体50的阻力增大，从而抵抗施加在减振装置10上的前后振动的阻尼力增大。而且，通过增大施加到在第二连通通道49中流动的磁性流体50的阻力，第二支撑构件12相对于第一支撑构件11不易沿前后方向移动，从而增大减振装置10的前后刚度。如上所述，通过控制施加到线圈26的电压，可以控制减振装置10抵抗前后振动的阻尼力。
接下来，将描述减振装置10的效果。减振装置10可以通过向线圈26供应电流来改变磁性流体50的粘度，从而可以改变减振装置10的刚度。为了有效地改变减振装置10的刚度，期望在线圈26中产生的磁场集中在磁性流体50的流动通道中。
在本实施方式中，如图4所示，线圈26与第一支撑构件11同轴地缠绕并设置在其中，并且磁轭38设置在第一支撑构件11中，以使磁轭38形成与第一周向通道41和第二周向通道46至少部分地(即，部分地或全部地)重叠的磁隙40。因此，通过向线圈26供应电流而在该线圈26周围产生的磁场集中在第一周向通道41和第二周向通道46中，并且磁性流体50在第一周向通道41和第二周向通道46中的流动阻力被改变。因此，可以通过流过线圈26的电流来根据需要改变减振装置10的沿轴向的刚度(具体地，与第一支撑构件11和第二支撑构件12沿轴向的移位有关的刚度)和阻尼特性。而且，可以通过流过线圈26的电流来根据需要改变减振装置10的沿第一径向(前后方向)的刚度(具体地，与第一支撑构件11和第二支撑构件12沿第一径向的移位有关的刚度)和阻尼特性。另外，通过在第一支撑构件11上设置第一周向通道41、第二周向通道46、线圈26以及磁轭38，能够利用简单的构造来改变减振装置10的沿轴向和第一径向的刚度和阻尼特性。
如图3和图4所示，在本实施方式中，第一支撑构件11设置有第一连通通道44、第二连通通道49、线圈26和磁轭38。因此，与第二支撑构件12的轴向部分15设置有这些构件的情况相比，可以延长第一周向通道41和第二周向通道46。因此，能够极大地改变减振装置10的沿轴向和第一径向的刚度和阻尼特性。
如图3所示，在本实施方式中，第一周向通道41和第二周向通道46沿大于180°的周向范围设置在第一支撑构件11中。因此，可以延长第一周向通道41和第二周向通道46，并因此能够更大地改变减振装置10的沿轴向和第一径向的刚度和阻尼特性。
在本实施方式中，第一周向通道41和第二周向通道46位于线圈26的外周侧上。因此，可以延长第一周向通道41和第二周向通道46，并因此能够更大地改变减振装置10的沿轴向和第一径向的刚度和阻尼特性。
在本实施方式中，轴向部分15具有螺栓孔8，该螺栓孔8由沿轴向贯穿的通孔构成。因此，可以经由诸如贯穿螺栓孔8的螺栓9的紧固装置将振动源侧上的动力装置5或振动接收侧上的车身2紧固至第二支撑构件12的一对外凸缘16。而且，可以利用减振装置10作为衬套。
图10A和图10B是各自示出了取决于根据第一实施方式的用作发动机支座的减振装置10的控制状态的振动水平的曲线图。图10A示出了在汽车1的加速期间的转向振动(在方向盘中产生的振动)的振动水平。图10B示出了在汽车1的加速期间的座椅振动(在座椅中产生的振动)的振动水平(路面的移位增益)。在图10A和图10B中，曲线图的竖直轴表示振动水平。在图10A中，曲线图的水平轴表示发动机的转速。在图10B中，曲线图的水平轴表示频率。
如图10A所示，关于在汽车1的加速期间在方向盘中产生的振动，与使用具有高刚度的传统减振装置的情况相比，在根据第一实施方式的减振装置10以低刚度状态使用的情况下，在发动机转速的整个正常使用范围内降低了振动水平。而且，如图10B所示，关于在汽车1的加速期间在座椅中产生的振动，与使用具有高刚度的传统减振装置的情况相比，在根据第一实施方式的减振装置10以低刚度状态使用的情况下，可以在约10Hz的频率范围内减小振动水平。
《第二实施方式》
接下来，将参照图11至图14描述本发明的第二实施方式。第二实施方式的与第一实施方式的要素相同或相似的要素被赋予与第一实施方式相同的附图标记，并且省略了可以重复第一实施方式的描述的第二实施方式的描述。在第二实施方式中，线圈26周围的构造与第一实施方式中的构造不同。在下文中，将具体描述第二实施方式。
图11是根据本实施方式的减振装置10的与图3相对应的截面中的剖视图。如图11和图12所示，第一支撑构件11包括环形内磁轭25、环形外磁轭27以及环形中间磁轭30。内磁轭25设置在第一支撑构件11的内周部分中。外磁轭27设置在第一支撑构件11的外周部分中。中间磁轭30定位成与内磁轭25和外磁轭27重叠。第一线圈26A与内磁轭25同轴地缠绕并设置在其中，并且第二线圈26B与外磁轭27同轴地缠绕并设置在其中。位于外侧的第二线圈26B的内径大于位于内侧的第一线圈26A的外径。
容纳第一线圈26A的一对外凸缘部分28与内磁轭25的上端和下端一体地形成，并且容纳第二线圈26B的一对内凸缘部分29与外磁轭27的上端和下端一体地形成。一对外凸缘部分28和一对内凸缘部分29构成上磁轭和下磁轭。在第一线圈26A的外周侧和第二线圈26B的内周侧上设置有一对间隔件34。各个间隔件34的上端和下端抵接于与各个间隔件34相对应的一对外凸缘部分28或一对内凸缘部分29。
中间磁轭30包括中间通道形成构件31、上中间磁轭32和下中间磁轭33。中间通道形成构件31位于第一线圈26A与第二线圈26B之间。上中间磁轭32和下中间磁轭33夹着中间通道形成构件31沿轴向层叠。上中间磁轭32和下中间磁轭33在内磁轭25的外周部分和外磁轭27的内周部分插设在上中间磁轭32与下中间磁轭33之间的状态下接合至中间通道形成构件31。因而，中间磁轭30联接至内磁轭25和外磁轭27。
如图12的放大图所示，中间磁轭30与内磁轭25协作形成包围第一线圈26A的第一磁轭38A，并且中间磁轭30与外磁轭27协作形成包围第二线圈26B的第二磁轭38B。中间磁轭30形成公共磁轭39，该公共磁轭39在第一线圈26A与第二线圈26B之间构成第一磁轭38A和第二磁轭38B的公共部分。通过中间磁轭30的中间通道形成构件31，在第一磁轭38A中形成第一磁隙40A，并且在第二磁轭38B中形成第二磁隙40B。
如图11和图13所示，第一连通通道44的第一周向通道41形成在中间通道形成构件31的内周部分中。如图11和图14所示，第二连通通道49的第二周向通道46形成在中间通道形成构件31的外周部分中。第一连通通道44的第一连通端口42和第二连通通道49的第三连通端口47及第四连通端口48形成在上中间磁轭32中。第一连通通道44的第二连通端口43形成在下中间磁轭33中。
分别向第一线圈26A和第二线圈26B中的每一者施加电压。因而，电流被供应至第一线圈26A和第二线圈26B中的每一者，以使在第一线圈26A和第二线圈26B周围产生沿相反方向的磁场。
如图12的放大图所示，当向第一线圈26A施加电压时，通过流过第一线圈26A的电流在第一线圈26A周围产生磁场。因而，包围第一线圈26A的第一磁轭38A形成磁路，以使磁场集中在第一连通通道44的第一周向通道41中。通过向第一周向通道41施加磁场，第一连通通道44中的磁性流体50的粘度增大。因此，如图13所示，施加到在第一连通通道44中流动的磁性流体50的阻力增大，从而抵抗施加在减振装置10上的竖向振动的阻尼力增大。
当向第二线圈26B施加电压时，通过流过第二线圈26B的电流在第二线圈26B周围产生磁场。因而，包围第二线圈26B的第二磁轭38B形成磁路，以使磁场集中在第二连通通道49的第二周向通道46中。通过向第二周向通道46施加磁场，第二连通通道49中的磁性流体50的粘度增大。因此，如图14所示，施加到在第二连通通道49中流动的磁性流体50的阻力增大，从而抵抗施加在减振装置10上的前后振动的阻尼力增大。
如上所述，在本实施方式中，线圈26包括：与第一周向通道41相邻的第一线圈26A；以及与第二周向通道46相邻的第二线圈26B。而且，磁轭38包括：第一磁轭38A，该第一磁轭被构造成形成与第一周向通道41至少部分地(即，部分地或全部地)重叠的第一磁隙40A；以及第二磁轭38B，该第二磁轭被构造成形成与第二周向通道46至少部分地(即，部分地或全部地)重叠的第二磁隙40B。因此，可以通过供应至第一线圈26A和第二线圈26B的电流来分别改变减振装置10的沿轴向的刚度和阻尼特性以及减振装置10的沿第一径向的刚度和阻尼特性。
而且，在本实施方式中，第二线圈26B位于第一线圈26A的外周侧上，并且第一周向通道41和第二周向通道46位于第一线圈26A与第二线圈26B之间。因此，可以通过公共构件(中间通道形成构件31)形成第一磁隙40A和第二磁隙40B，以使得能够简化减振装置10的构造。
而且，第一磁轭38A和第二磁轭38B包括作为彼此共有的部分的公共磁轭39，以使得能够减小减振装置10的尺寸。另一方面，第一线圈26A和第二线圈26B沿彼此相反的方向产生磁场。因此，通过向第一线圈26A供应电流而在第一磁轭38A中产生的磁场和通过向第二线圈26B供应电流而在第二磁轭38B中产生的磁场不会因它们的干涉而减弱。
《另一实施方式》
接下来，将参照图15至图17描述本发明的另一实施方式。本实施方式的与第二实施方式的要素相同或相似的要素被赋予与第二实施方式相同的附图标记，并且省略了可以重复第二实施方式的描述的本实施方式的描述。在本实施方式中，线圈26周围的构造与第二实施方式中的构造不同。在下文中，将具体描述本实施方式。
图15是根据本实施方式的减振装置10的与图3相对应的截面中的剖视图。图16是沿图15的线XVI-XVI截取的剖视图。图17是沿图15的线XVII-XVII截取的剖视图。如图15和图16所示，一对第一径向壁21形成在第一液体室18A中。一对第一径向壁21由弹性材料制成，并且将第一液体室18A分隔成沿第一径向(前后方向)隔着轴向部分15彼此对置的一对第三液体室18C、18D。另一方面，如图15和图17所示，一对第二径向壁22形成在第二液体室18B中。一对第二径向壁22由弹性材料制成，并且将第二液体室18B分隔成沿与第一径向交叉的第二径向(横向)隔着轴向部分15彼此对置的一对第四液体室18E、18F。即，沿第二径向隔着轴向部分15彼此对置的一对第四液体室18E、18F通过一对第二径向壁22沿周向彼此分隔。一对第四液体室18E、18F的相位彼此相差180°。在本实施方式中，一对第四液体室18E、18F沿横向彼此对置。各个第二径向壁22的内端连接至轴向部分15的外周面，各个第二径向壁22的下端连接至下外凸缘16B的上表面，并且各个第二径向壁22的上部连接至第一支撑构件11的下表面和内周面。一对第二径向壁22与下主弹性构件17B和分隔弹性构件20一体地形成。
如图15所示，第一连通通道44的第一周向通道41形成在外通道形成构件35的内周部分中，第二连通通道49的第二周向通道46形成在外通道形成构件35的中间部分中，并且第三连通通道54的第三周向通道51形成在外通道形成构件35的外周部分中。第三周向通道51的沿周向的一端经由第五连通端口52与左侧上的第四液体室18E连通。第三周向通道51的沿周向的另一端经由第六连通端口53与右侧上的第四液体室18F连通。第三连通通道54的第五连通端口52和第六连通端口53形成在下外磁轭37中。
如图16的放大图所示，当向线圈26施加电压时，通过流过线圈26的电流在线圈26周围产生磁场。由第一支撑构件11的内磁轭25和外磁轭27形成磁路，并且在第一连通通道44的第一周向通道41、第二连通通道49的第二周向通道46以及第三连通通道54的第三周向通道51中形成磁场。通过不仅向第一周向通道41和第二周向通道46而且向第三周向通道51施加磁场，施加到在第三周向通道51中流动的磁性流体50的阻力增大。因而，不仅可以增大减振装置10产生的抵抗竖向振动和前后振动的阻尼力，而且还可以增大减振装置10产生的抵抗横向振动的阻尼力。
如上所述，在本实施方式中，一对第二径向壁22将第二液体室18B分隔成沿与第一径向(前后方向)交叉的第二径向(横向)隔着轴向部分15彼此对置的一对第四液体室18E、18F。而且，第三连通通道54设置在第一支撑构件11中，以使一对第四液体室18E、18F经由第三连通通道54彼此连通。第三连通通道54包括沿周向延伸的第三周向通道51，并且磁隙40与第三周向通道51至少部分地(即，部分地或全部地)重叠。因此，不仅在轴向和第一径向上，而且在第二径向上也可以通过供应至线圈26的电流来根据需要改变减振装置10的刚度和阻尼特性。
在本实施方式中，类似于第二实施方式，线圈26可以包括沿径向彼此分开的第一线圈26A和第二线圈26B。根据这样的构造，可以单独控制施加到第一线圈26A和第二线圈26B的电压，从而可以沿多个方向单独控制减振装置10的刚度和阻尼特性。
上面已经描述了本发明的具体实施方式，但是本发明不应该受到前述实施方式的限制，并且在本发明的范围内可以进行各种修改和变更。例如，在上述实施方式中，第一支撑构件11的整体构成磁轭38。另一方面，在其它实施方式中，磁轭38可以设置在第一支撑构件11或第二支撑构件12的轴向部分15的任何部分中。因此，第一支撑构件11或第二支撑构件12的轴向部分15可以包括由具有低磁导率的金属制成的部分。而且，在其它实施方式中，线圈26、包括第一周向通道41的第一连通通道44、包括第二周向通道46的第二连通通道49等可以不设置在第一支撑构件11中而是设置在第二支撑构件12的轴向部分15中。另外，在上述实施方式中，将减振装置10用作汽车1的发动机支撑部分(即，汽车1的振动产生部分)中的发动机支座。另一方面，在其它实施方式中，减振装置10可以应用于产生振动的各个部分，例如，汽车1的马达支撑部分、汽车1的悬架或除汽车1以外的装置的振动产生部分。另外，在本发明的范围内，可以适当地改变上述实施方式中所示的各个构件及其各个部分的特定构造、布置、数量、角度等。此外，并非上述实施方式中所示的所有结构要素都是必不可少的，并且可以适当地选择性地采用这些结构要素。而且，上述实施方式的结构可以适当地组合。

Claims (10)

1.一种变刚度减振装置，所述变刚度减振装置包括：
环形的第一支撑构件，所述第一支撑构件中限定有内孔；
第二支撑构件，所述第二支撑构件包括：轴向部分，所述轴向部分沿轴向贯穿所述第一支撑构件的所述内孔；以及一对外凸缘，所述一对外凸缘设置在所述轴向部分的沿所述轴向的两端处，并沿所述轴向与所述第一支撑构件间隔开规定间隔；
一对环形的主弹性构件，所述一对环形的主弹性构件将所述第一支撑构件和所述一对外凸缘中的各个外凸缘连接，并在所述轴向部分周围限定液体室；
环形的分隔弹性构件，所述分隔弹性构件将所述第一支撑构件的内周部分和所述轴向部分的外周部分连接，并将所述液体室分隔成第一液体室和第二液体室；
第一连通通道，所述第一连通通道设置在所述第一支撑构件和所述轴向部分中的一者中，以使所述第一液体室和所述第二液体室经由所述第一连通通道彼此连通，所述第一连通通道包括沿周向延伸的第一周向通道；
一对第一径向壁，所述一对第一径向壁由弹性材料制成并将所述第一液体室和所述第二液体室中的一者分隔成沿第一径向隔着所述轴向部分彼此对置的一对第三液体室；
第二连通通道，所述第二连通通道设置在所述第一支撑构件和所述轴向部分中的所述一者中，以使所述一对第三液体室经由所述第二连通通道彼此连通，所述第二连通通道包括沿所述周向延伸的第二周向通道；
至少一个线圈，所述至少一个线圈与所述第一支撑构件和所述轴向部分中的所述一者同轴地缠绕并设置在其中；
磁轭，所述磁轭被包括在所述第一支撑构件和所述轴向部分中的所述一者中，并且被构造成形成与所述第一周向通道和所述第二周向通道至少部分地重叠的磁隙；
磁性流体，所述磁性流体填充所述第一液体室、所述第二液体室、所述第一连通通道和所述第二连通通道；
一对第二径向壁，所述一对第二径向壁由弹性材料制成并将所述第一液体室和所述第二液体室中的另一者分隔成沿与所述第一径向交叉的第二径向隔着所述轴向部分彼此对置的一对第四液体室；以及
第三连通通道，所述第三连通通道设置在所述第一支撑构件和所述轴向部分中的所述一者中，以使所述一对第四液体室经由所述第三连通通道彼此连通，所述第三连通通道包括沿所述周向延伸的第三周向通道，并且
所述磁隙与所述第三周向通道至少部分地重叠。
2.根据权利要求1所述的变刚度减振装置，其中，所述第一支撑构件设置有所述第一连通通道、所述第二连通通道、所述至少一个线圈以及所述磁轭。
3.根据权利要求1所述的变刚度减振装置，其中，所述第一周向通道和所述第二周向通道沿大于180°的周向范围设置在所述第一支撑构件中。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的变刚度减振装置，其中，所述第一周向通道和所述第二周向通道位于所述至少一个线圈的外周侧上。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的变刚度减振装置，其中，所述至少一个线圈包括：
第一线圈，所述第一线圈与所述第一周向通道相邻；以及
第二线圈，所述第二线圈与所述第二周向通道相邻，并且
所述磁轭包括：
第一磁轭，所述第一磁轭被构造成形成与所述第一周向通道至少部分地重叠的第一磁隙；以及
第二磁轭，所述第二磁轭被构造成形成与所述第二周向通道至少部分地重叠的第二磁隙。
6.根据权利要求5所述的变刚度减振装置，其中，所述第一线圈和所述第二线圈中的一者位于所述第一线圈和所述第二线圈中的另一者的外周侧上，并且
所述第一周向通道和所述第二周向通道位于所述第一线圈与所述第二线圈之间。
7.根据权利要求5所述的变刚度减振装置，其中，所述第一磁轭和所述第二磁轭包括彼此共有的部分，并且
所述第一线圈和所述第二线圈被构造成沿彼此相反的方向产生磁场。
8.根据权利要求1至3中的任一项所述的变刚度减振装置，其中，所述轴向部分具有沿所述轴向贯穿的通孔。
9.根据权利要求1至3中的任一项所述的变刚度减振装置，其中，所述分隔弹性构件至少部分地位于所述第一支撑构件的所述内孔中，并沿与所述轴向大致正交的方向延伸。
10.根据权利要求1至3中的任一项所述的变刚度减振装置，其中，所述磁轭包括：
通道形成构件，所述通道形成构件形成所述第一周向通道和所述第二周向通道；以及
一对层叠构件，所述一对层叠构件夹着所述通道形成构件沿所述轴向层叠，并且
所述通道形成构件的磁导率低于所述一对层叠构件的磁导率。
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