CN113898693A - 减振执行器 - Google Patents

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Abstract

本说明书提供的减振执行器，利用磁体系统或弹簧系统将可控大小的负刚度特性引入到半主动系统中，从而在半主动执行器(可控阻尼执行器)的基础上耦合可控负刚度执行器。所述减振执行器基于半主动执行器(可控阻尼执行器)与可控负刚度执行器的耦合集成，来实现主动执行器的四象限力学特性，在保证半主动执行器(可控阻尼执行器)振动控制系统低功耗、低成本、稳定可靠和结构简单的基础上，提高半主动系统的减振效果，将半主动系统隔离振动的效果提高到了接近主动系统的水平。

Description

减振执行器
技术领域
本说明书涉及振动控制与隔离领域，尤其涉及一种减振执行器。
背景技术
当人类或物体长期处于振动环境中时，振动环境会对人类或物体造成不利影响。特别是在车辆行驶过程中，过大的振动幅度和振动加速度不仅会影响车辆中的用户的身体健康，还可能破坏建筑或桥梁结构，降低其安全性和使用寿命。因此，降低振动的影响十分重要。现有技术中通常采用减振系统来减少和隔离振动。常用的减振系统分为被动系统、半主动系统以及主动系统。被动系统结构简单、成本低，但自身参数不能调节，减振效果较差，只在某一特定情况下最佳，因此使用场景受限。主动系统可以产生大小和方向均可调节的作用力，能够在力-激励速度图中实现四个象限范围内的力学控制，减振性能好。但主动系统由于能耗大、结构复杂和成本过高等因素难以推广。半主动系统介于被动系统与主动系统之间，相对于被动系统，具有参数可调、减振性能好的优点，相对于主动系统具有结构简单、可靠性高、功耗低且成本低等优点，具有广泛的应用前景。
但现有技术中，半主动系统中采用阻尼可调减振器作为半主动执行器，只能实现阻尼力大小的调节，无法实现阻尼力方向的调节。因此半主动系统只能在力-激励速度图的第一、第三象限中提供有限范围的可控力学性能，无法实现第二、第四象限的反向力，导致半主动系统无法在全频域段内实现最优性能，减振性能也不如主动系统。
因此，需要提供一种新的结构简单、功耗低且减振性能高的减振执行器，使其既具有半主动执行器的可靠性高、结构简单和低能耗的优势，又具有主动执行器减振性能高的优势。
发明内容
本说明书提供一种新的结构简单、功耗低且减振性能高的减振执行器。
本说明书提供一种减振执行器，包括可控阻尼执行器以及可控负刚度执行器，所述可控阻尼执行器运行时基于控制系统的控制信号实现阻尼的调节；所述可控负刚度执行器与所述可控阻尼执行器连接，运行时至少基于所述控制信号实现负刚度的调节。
在一些实施例中，所述减振执行器运行时连接第一物体和第二物体，当所述第一物体相对于所述第二物体沿振动方向振动时，所述可控阻尼执行器向所述第一物体和所述第二物体施加阻尼力，所述可控负刚度执行器向所述第一物体和所述第二物体施加附加力，所述阻尼力与所述附加力方向相反，以及所述减振执行器基于所述控制信号调节所述阻尼和所述负刚度的大小，使所述阻尼力和所述附加力的合力与所述振动方向相同或相反。
在一些实施例中，所述可控阻尼执行器包括电/磁流变减振器、电控阀式减振器、馈能式减振器、空气弹簧和半主动惯容器中的至少一种。
在一些实施例中，所述可控负刚度执行器包括可控负刚度组件，所述可控负刚度组件包括磁性机构以及可控负刚度弹簧机构中的至少一种，所述磁性机构运行时基于所述控制信号调节磁场的大小和方向以在振动方向形成并调节所述负刚度；所述可控负刚度弹簧机构包括至少一个与所述振动方向呈预设夹角分布的可控刚度的弹簧，以在所述振动方向形成所述负刚度，运行时基于所述控制信号实现对所述负刚度的调节。
在一些实施例中，所述磁性机构包括第一磁性装置以及第二磁性装置，所述第一磁性装置的磁极分布方向与所述振动方向平行；所述第二磁性装置与所述第一磁性装置沿所述振动方向滑动连接，并与所述第一磁性装置的磁极分布方向一致，所述第一磁性装置与所述第二磁性装置中的至少一个为电磁体，所述电磁体运行时基于所述控制信号改变磁场大小和方向，从而实现所述负刚度的调节。
在一些实施例中，所述第一磁性装置包括两个磁性体，所述两个磁性体固定连接并沿所述振动方向相对间隔设置，且磁极分布方向一致，所述第二磁性装置，位于所述两个磁性体之间，与所述两个磁性体沿所述振动方向相互吸引，并在所述两个磁性体之间移动，当所述第二磁性装置位于所述两个磁性体的中心位置时，所述第二磁性装置处于平衡位置，所述两个磁性体对所述第二磁性装置的合力为零，当所述第二磁性装置相对于所述两个磁性体沿所述振动方向振动偏离所述平衡位置时，所述两个磁性体对所述第二磁性装置的合力与所述第二磁性装置的所述振动方向一致，从而使所述磁性机构具有所述负刚度。
在一些实施例中，所述两个磁性体均为永磁体，所述第二磁性装置为所述电磁体。
在一些实施例中，所述第一磁性装置包括至少一个圆环状磁性体，所述至少一个圆环状磁性体固定连接并沿所述振动方向相对间隔设置，且磁极分布方向一致，所述第二磁性装置位于所述至少一个圆环状磁性体的圆环内，并与所述圆环同轴，所述第二磁性装置与所述第一磁性装置沿所述圆环的径向方向相互吸引，当所述第二磁性装置在所述振动方向的中心与所述第一磁性装置在所述振动方向的中心一致时，所述第二磁性装置处于平衡位置，所述第一磁性装置对所述第二磁性装置的合力为零，当所述第二磁性装置相对于所述第一磁性装置沿所述振动方向振动偏离所述平衡位置时，所述第一磁性装置对所述第二磁性装置的合力与所述第二磁性装置的所述振动方向一致，从而使所述磁性机构具有所述负刚度。
在一些实施例中，所述至少一个圆环状磁性体为永磁体，所述第二磁性装置为所述电磁体。
在一些实施例中，所述可控负刚度执行器还包括第一缸体以及第一活塞杆，所述第一活塞杆与所述第一缸体沿所述振动方向滑动连接，其中，所述可控负刚度组件分别与所述第一缸体和所述第一活塞杆连接。
在一些实施例中，所述可控阻尼执行器包括第二缸体、第二活塞以及可控阻尼组件，所述第二缸体容纳有阻尼液；所述第二活塞位于所述第二缸体内，沿所述振动方向与所述第二缸体滑动连接，其中，所述第一缸体和所述第一活塞杆分别与所述第二缸体和所述第二活塞连接；所述可控阻尼组件与所述第二缸体和所述第二活塞中的至少一个连接，运行时基于所述控制信号实现对所述阻尼的调节，当所述第二活塞与所述第二缸体相对振动时，所述可控阻尼组件对所述第二缸体和所述第二活塞施加与其振动方向相反的大小可控的阻尼力。
在一些实施例中，所述阻尼液为磁流变液，所述可控阻尼组件包括电磁线圈，安装在所述第二缸体或第二活塞上，运行时与所述控制系统电连接，并基于所述控制信号控制经过所述电磁线圈的电流，其中，所述可控阻尼组件运行时基于所述控制信号控制经过所述电磁线圈的电流，从而控制磁场的强弱，改变所述磁流变液的粘度和流动性，进而实现对所述阻尼的调节。
在一些实施例中，所述可控阻尼组件还包括铁芯，安装在所述电磁感线圈内。
在一些实施例中，所述可控阻尼组件还包括线圈支架，包括线槽，所述电磁线圈缠绕在所述线槽中。
在一些实施例中，所述电磁线圈安装在所述第二活塞上，并与所述第二缸体沿与所述振动方向垂直的方向相对，所述第二活塞与所述第二缸体之间存在磁流变液液隙。
在一些实施例中，所述电磁线圈安装在所述第二活塞上，并沿所述振动方向与所述第二缸体相对；所述可控阻尼组件还包括底板，安装在所述第二缸体上，与所述电磁线圈相对。
在一些实施例中，所述电磁线圈安装在所述第二缸体上；所述可控阻尼组件还包括底板，安装在所述第二缸体上，与所述第二活塞相对。
在一些实施例中，所述可控阻尼组件包括电控阀，安装在所述第二活塞上，运行时与所述控制系统电连接，当所述第二活塞相对所述第二缸体沿所述振动方向振动时，所述阻尼液通过所述电控阀在所述第二活塞的两侧来回流动，所述控制系统基于所述控制信号控制通过所述电控阀的电流，进而实现对所述阻尼的调节。
在一些实施例中，所述可控负刚度弹簧机构包括第一弹簧、第二弹簧以及第三弹簧，所述第一弹簧沿所述振动方向设置，包括第一端和第二端；所述第二弹簧沿与所述振动方向呈所述预设角度的方向设置，一端与所述第一端连接，另一端与所述第二端固定连接；所述第三弹簧与所述第二弹簧对称设置，一端与所述第一端连接，另一端与所述第二端固定连接，其中，所述预设角度为直角或锐角，所述第二弹簧与所述第三弹簧中的至少一个为所述可控刚度的弹簧，运行时与所述控制系统电连接，当所述第二弹簧与所述第三弹簧被压缩至与所述振动方向垂直的方向时，只有所述第一弹簧提供所述振动方向的承载力，所述第二弹簧与所述第三弹簧可以在所述振动方向上提供所述负刚度，所述控制系统基于所述控制信号控制所述可控刚度的弹簧刚度以实现对所述负刚度的调节。
在一些实施例中，所述可控负刚度执行器在运行时还基于所述控制信号实现正刚度以及所述正刚度的调节。
由以上技术方案可知，本说明书提供的减振执行器，利用磁体系统或弹簧系统将可控大小的负刚度特性引入到半主动系统中，从而在半主动执行器(可控阻尼执行器)的基础上耦合可控负刚度执行器。所述减振执行器基于半主动执行器(可控阻尼执行器)与可控负刚度执行器的耦合集成，来实现主动执行器的四象限力学特性，在保证半主动执行器(可控阻尼执行器)振动控制系统低功耗、低成本、稳定可靠和结构简单的基础上，提高半主动系统的减振效果，将半主动系统隔离振动的效果提高到了接近主动系统的水平。所述减振执行器是一种能在半主动执行器的结构上达到主动控制效果的伪主动执行器。
所述减振执行器可以达到以下有益效果：
1.本说明书提供的减振执行器通过一组同极排列的磁性装置或弹簧之间的组合形成可控负刚度执行器，从而引入与行程相关的负刚度特性，并将负刚度特性与磁流变减振器等半主动系统组合，组合后的减振执行器可以自产生驱动力，从而使组合后的减振执行器的减振性能高于半主动系统；
2.本说明书提供的减振执行器的可控负刚度执行器，通过改变电磁体中的电流大小或是改变弹簧系统中的弹簧刚度，可以得到大小可控的负刚度，进一步提高了减振执行器的可控性，改善了振动控制效果；并且不同结构的可控负刚度执行器与半主动系统相结合，构成了减振执行器的多种结构形式，扩展了减振执行器的应用领域；
3.本说明书提供的减振执行器的减振效果与主动系统较为接近，而且能耗和成本比主动系统低，工作更加稳定可靠；并且减振执行器相较于一般的半主动系统，振动隔离效果得到明显改善，使减振执行器可以适用于更多场景，包括某些对振动较为敏感的物品的隔振；
4.本说明书提供的减振执行器中引入的负刚度特性可以调节振动隔离系统的整体刚度，从而扩大了减振的有效频率范围；
5.本说明书提供的减振执行器结构紧凑，便于安装，应用推广较为方便，可以在现有车辆的半主动系统(比如磁流变减振器、可控电控阀式减振器，等等)的基础上进行改进，从而提高车辆悬架系统的减振性能。
本说明书提供的减振执行器的其他功能将在以下说明中部分列出。根据描述，以下数字和示例介绍的内容将对那些本领域的普通技术人员显而易见。本说明书提供的减振执行器的创造性方面可以通过实践或使用下面详细示例中所述的方法、装置和组合得到充分解释。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了根据本说明书的实施例提供的一种减振执行器的工作原理示意图；
图2示出了根据本说明书的实施例提供的一种力-激励速度的示意图；
图3A示出了根据本说明书的实施例提供的一种减振执行器的结构简图；
图3B示出了根据本说明书的实施例提供的另一种减振执行器的结构简图；
图3C示出了根据本说明书的实施例提供的另一种减振执行器的结构简图；
图3D示出了根据本说明书的实施例提供的另一种减振执行器的结构简图；
图4示出了根据本说明书的实施例提供的一种减振执行器的结构示意图；
图5示出了根据本说明书的实施例提供的另一种减振执行器的结构示意图；
图6示出了根据本说明书的实施例提供的另一种减振执行器的结构示意图；
图7示出了根据本说明书的实施例提供的另一种减振执行器的结构示意图；
图8示出了根据本说明书的实施例提供的另一种减振执行器的结构示意图；
图9A示出了根据本说明书的实施例提供的另一种减振执行器的结构示意图；以及
图9B示出了图9A的局部放大图I。
具体实施方式
以下描述提供了本说明书的特定应用场景和要求，目的是使本领域技术人员能够制造和使用本说明书中的内容。对于本领域技术人员来说，对所公开的实施例的各种局部修改是显而易见的，并且在不脱离本说明书的精神和范围的情况下，可以将这里定义的一般原理应用于其他实施例和应用。因此，本说明书不限于所示的实施例，而是与权利要求一致的最宽范围。
这里使用的术语仅用于描述特定示例实施例的目的，而不是限制性的。比如，除非上下文另有明确说明，这里所使用的，单数形式“一”，“一个”和“该”也可以包括复数形式。当在本说明书中使用时，术语“包括”、“包含”和/或“含有”意思是指所关联的整数，步骤、操作、元素和/或组件存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、组件和/或组的存在或在该系统/方法中可以添加其他特征、整数、步骤、操作、元素、组件和/或组。
考虑到以下描述，本说明书的这些特征和其他特征、以及结构的相关元件的操作和功能、以及部件的组合和制造的经济性可以得到明显提高。参考附图，所有这些形成本说明书的一部分。然而，应该清楚地理解，附图仅用于说明和描述的目的，并不旨在限制本说明书的范围。还应理解，附图未按比例绘制。
本说明书提供的减振执行器，在半主动系统的基础上引入可控负刚度特性，将可控阻尼执行器与可控负刚度执行器相结合，来实现主动执行器的四象限力学特性。本说明书提供的减振执行器，在保证半主动执行器(可控阻尼执行器)振动控制系统低功耗、低成本、稳定可靠和结构简单的基础上，提高半主动系统的减振效果，将半主动系统隔离振动的效果提高到了接近主动系统的水平。也就是说，本说明书提供的减振执行器是一种能达到主动系统减振效果的半主动执行器。为了方便描述，我们将本说明书提供的这种能达到主动系统减振效果的半主动执行器定义为伪主动执行器。
为了方便描述，我们首先对以下描述中将要出现的术语进行如下解释：
负刚度；当物体受到外力发生变形时，物体产生与变形方向相同的力。负刚度与正刚度相反。
图1示出了根据本说明书的实施例提供的一种减振执行器001的工作原理示意图。减振执行器001可以应用于任意的减振场景中，不仅可以应用于车辆的悬挂系统，还可以应用于建筑、桥梁、精密测量等振动、防护与利用系统中。如图1所示，减振执行器001运行时两端可以分别连接第一物体010和第二物体020。第一物体010和第二物体020可以是能够沿振动方向相对移动的两个自由物体。减振执行器001可以在第一物体010和第二物体020之间起到减振、隔振的功能。第一物体010和第二物体020可以是任意场景中可能存在振动的物体。比如，在车辆中，第一物体010和第二物体020分别可以是车辆底盘和车体。再比如，在桥梁系统中，第一物体010和第二物体020分别可以是梁体结构和立柱结构，等等。所述振动方向可以是第一物体010和第二物体020在发生振动时的相对移动方向。比如，在车辆中，车辆底盘和车体的所述振动方向可以是竖直方向。在一些实施例中，所述振动方向还可以是水平方向，斜向方向，等等。本说明书对所述振动方向不做限定，所述振动方向可以是任意方向。
如图1所示，减振执行器001可以包括可控阻尼执行器200以及可控负刚度执行器400。图1中C代表阻尼，-K代表负刚度。所述刚度是指一个结构抵抗变形的能力。可控阻尼执行器200的两端可以与第一物体010和第二物体020直接或间接连接，以在第一物体010和第二物体020之间提供大小可控的阻尼力。当第一物体010与第二物体020相对振动时，可控阻尼执行器200对第一物体010的阻尼力与第一物体010相对于第二物体020振动的运动方向(即第一物体010相对于第二物体020的速度方向)相反。可控阻尼执行器200对第二物体020的阻尼力与第二物体020相对于第一物体010振动的运动方向(即第二物体020相对于第一物体010的速度方向)相反。可控阻尼执行器200运行时能够与控制系统(图1中未示出)电连接，以基于所述控制系统的控制信号实现阻尼的调节，从而实现对阻尼力大小的控制。
可控负刚度执行器400的两端可以与第一物体010和第二物体020直接或间接连接，以在第一物体010和第二物体020之间提供大小可控的附加力。当第一物体010与第二物体020相对振动时，可控负刚度执行器400可以产生负刚度特性。负刚度可控负刚度执行器400对第一物体010的附加力与第一物体010相对于第二物体020的振动的运动方向相同。可控负刚度执行器400对第二物体020的附加力与第二物体020相对于第一物体010的振动的运动方向相同。其中，所述附加力的方向与所述阻尼力的方向相反。可控负刚度执行器400运行时能够与所述控制系统电连接，以基于所述控制系统的控制信号实现负刚度的调节，从而实现对所述附加力大小的控制。
当第一物体010相对于第二物体020沿振动方向振动时，减振执行器001可以基于所述控制信号调节所述阻尼和所述负刚度的大小，以控制所述阻尼力和所述附加力的大小，使所述阻尼力和所述附加力的合力与所述振动方向相同或相反，从而使振动执行器001可以实现在力-激励速度图中的四象限内的力学控制特性，在保证可控阻尼执行器200(半主动执行器)振动控制系统低功耗、低成本、稳定可靠和结构简单的基础上，提高半主动系统的减振效果，将半主动系统隔离振动的效果提高到了接近主动系统的水平。
图2示出了根据本说明书的实施例提供的一种力-激励速度的示意图。所述力-激励速度图的横轴可以是减振执行器001受到的激励速度V，纵轴可以是减振执行器001的输出力F。减振执行器001的输出力为所述阻尼力和所述附加力的合力。当所述激励速度V的方向为正方向时，所述激励速度V为正值。当所述激励速度V的方向为负方向时，所述激励速度V为负值。当所述输出力F的方向与所述激励速度V的方向一致时，所述输出力F为正值。当所述输出力F的方向与所述激励速度V的方向相反时，所述输出力F为负值。所述在力-激励速度图中的四象限内的力学控制可以是：当减振执行器001受到正方向或负方向的激励速度V时，所述输出力F的方向可以与所述激励速度V的方向一致以实现在所述力-激励速度图中第一象限1、第三象限3的力学控制；当减振执行器001受到正方向或负方向的激励速度V时，所述输出力F的方向可以与所述激励速度V的方向相反以实现在所述力-激励速度图中第二象限2、第四象限4的力学控制。比如，当减振执行器001受到正方向的激励速度V时，所述控制系统调节所述阻尼力和所述附加力的大小，使所述阻尼力大于所述附加力时，此时所述输出力F也为正方向，从而实现在所述力-激励速度图中第一象限1的力学控制。再比如，当减振执行器001受到正方向的激励速度V时，所述控制系统调节所述阻尼力和所述附加力的大小，使所述阻尼力小于所述附加力时，所述输出力F为负方向，从而实现在所述力-激励速度图中第四象限4的力学控制。再比如，当减振执行器001受到负方向的激励速度V时，所述控制系统调节所述阻尼力和所述附加力的大小，使所述阻尼力大于所述附加力时，此时所述输出力F也为负方向，从而实现在所述力-激励速度图中第三象限3的力学控制。再比如，当减振执行器001受到负方向的激励速度V时，所述控制系统调节所述阻尼力和所述附加力的大小，使所述阻尼力小于所述附加力时，所述输出力F为正方向，从而实现在所述力-激励速度图中第二象限2的力学控制。
可控阻尼执行器200可以是电/磁流变减振器、电控阀式减振器、馈能式减振器、空气弹簧和半主动惯容器中的至少一种。如图1所示，可控阻尼执行器200可以包括第二缸体210、第二活塞230以及可控阻尼组件250。
第二缸体210中可以容纳有阻尼液。所述阻尼液可以提供所述阻尼力。根据可控阻尼执行器200的类型不同，所述阻尼液的类型也可以是不同的。我们将在后面的描述中对所述阻尼液进行详细描述。
第二活塞230可以位于第二缸体210内，沿所述振动方向与第二缸体210滑动连接。第二缸体210和第二活塞230之间可以沿所述振动方向相对移动。第二缸体210和第二活塞230可以直接或间接与第一物体010和第二物体020连接。
可控阻尼组件250可以与第二缸体210和第二活塞230中的至少一个连接。在一些实施例中，可控阻尼组件250可以安装在第二缸体210上。在一些实施例中，可控阻尼组件250也可以安装在第二活塞230上。可控阻尼组件250在运行时可以与所述控制系统电连接，并基于所述控制信号实现对所述阻尼的调节。当第二活塞230与第二缸体210相对振动时，可控阻尼组件250对第二缸体210和第二活塞230施加与其振动方向相反的大小可控的阻尼力。具体地，当第二活塞230与第二缸体210相对振动时，可控阻尼组件250可以对第二活塞230施加与第二活塞230相对于第二缸体210的振动方向相反的大小可控的阻尼力。反之，可控阻尼组件250可以对第二缸体210施加与第二缸体210相对于第二活塞230的振动方向相反的大小可控的阻尼力。
如图1所示，可控负刚度执行器400可以包括第一缸体410、第一活塞杆430以及可控负刚度组件450。
第一活塞杆430可以沿所述振动方向与第一缸体410滑动连接。第一缸体410和第一活塞杆430之间可以沿所述振动方向相对移动。第一缸体410和第一活塞杆430可以直接或间接与第一物体010和第二物体020连接。
可控负刚度组件450可以与第一缸体410和第一活塞杆430连接。可控负刚度组件450在运行时可以与所述控制系统电连接，至少能够基于所述控制信号产生所述负刚度特性，并基于所述控制信号实现对所述负刚度的调节。当第一活塞杆430与第一缸体410相对振动时，可控负刚度组件450对第一活塞杆430与第一缸体410施加与其振动方向相同的大小可控的附加力。具体地，当第一活塞杆430与第一缸体410相对振动时，可控负刚度组件450可以对第一活塞杆430施加与第一活塞杆430相对于第一缸体410的振动方向相同的大小可控的附加力。反之，可控负刚度组件450可以对第一缸体410施加与第一缸体410相对于第一活塞杆430的振动方向相同的大小可控的附加力。
可控阻尼执行器200可以与可控负刚度执行器400连接。所述连接可以是直接连接或间接连接。所述间接连接可以是可控阻尼执行器200与可控负刚度执行器400通过其他设备实现间接连接，比如第一物体010或第二物体020。第一缸体410和第一活塞杆430可以分别与第二缸体210和第二活塞230连接。在一些实施例中，第一缸体410可以与第二缸体210连接，第一活塞杆430可以与第二活塞230连接。在一些实施例中，第一缸体410可以与第二活塞230连接，第一活塞杆430可以与第二缸体210连接。为了方便展示，下面我们将以第一缸体410与第二缸体210连接，第一活塞杆430与第二活塞230连接为例进行描述。第一缸体410与第二缸体210连接时，第一缸体410与第二缸体210可以是一体成型，也可以是分体式结构，并固定连接。所述固定连接可以是螺纹连接、焊接、铆接、粘接、卡扣等连接方式中的一种或多种。第一活塞杆430与第二活塞230连接时，第一活塞杆430与第二活塞230可以是一体成型，也可以是分体式结构，并固定连接。所述固定连接可以是螺纹连接、焊接、铆接、粘接、卡扣等连接方式中的一种或多种。
可控负刚度执行器400可以是能提供负刚度特性的任意结构形式。在一些实施例中，可控负刚度执行器400可以是磁性机构。具体地，可控负刚度组件450可以是所述磁性机构。所述磁性机构运行时能够基于所述控制信号调节磁场的大小和方向，从而通过所述磁场在所述振动方向产生的吸引力或互斥力，从而在所述振动方向形成并调节所述负刚度。在一些实施例中，可控负刚度执行器400还可以是可控负刚度弹簧机构。具体地，可控负刚度组件450可以是所述可控负刚度弹簧机构。所述可控负刚度弹簧机构可以包括至少一个与所述振动方向呈预设夹角分布的可控刚度的弹簧，以在所述振动方向形成所述负刚度。可控负刚度弹簧机构运行时能够基于所述控制信号实现对所述负刚度的调节。
图3A示出了根据本说明书的实施例提供的一种减振执行器001的结构简图；图3B示出了根据本说明书的实施例提供的另一种减振执行器001的结构简图；图3C示出了根据本说明书的实施例提供的另一种减振执行器001的结构简图；图3D示出了根据本说明书的实施例提供的另一种减振执行器001的结构简图。其中，图3A至图3C所示的减振执行器001中的可控负刚度执行器400中的可控负刚度组件450为所述磁性机构。图3D所示的减振执行器001中的可控负刚度执行器400中的可控负刚度组件450为所述可控负刚度弹簧机构。
如图3A至图3C所示，所述磁性机构(即可控负刚度组件450)可以包括第一磁性装置452以及第二磁性装置454。
第一磁性装置452可以产生磁场。第一磁性装置452的磁极分布方向可以与所述振动方向平行。比如，当所述振动方向为竖直方向时，第一磁性装置452的N极和S极也沿所述竖直方向分布。
第二磁性装置454也可以产生磁场。第二磁性装置454的磁极分布方向与第一磁性装置452的磁极分布方向一致。也就是说，第二磁性装置454的N极方向与第一磁性装置452的N极方向一致，第二磁性装置454的S极方向与第一磁性装置452的S极方向一致。第二磁性装置454可以与第一磁性装置452沿所述振动方向滑动连接，从而改变与第一磁性装置452在所述振动方向上的距离，以产生所述负刚度。
第一磁性装置452与第二磁性装置454可以分别安装在第一缸体410和第一活塞杆430上。在一些实施例中，第一磁性装置452可以安装在第一缸体410内部，第二磁性装置454可以安装在第一活塞杆430上。在一些实施例中，第一磁性装置452可以安装在第一活塞杆430上，第二磁性装置454可以安装在第一缸体410内部。图3A至图3C所示的减振执行器中，以第一磁性装置452可以安装在第一缸体410内部，第二磁性装置454可以安装在第一活塞杆430上为例进行说明。
第一磁性装置452与第二磁性装置454中的至少一个为电磁体。所述电磁体运行时能够基于所述控制信号改变磁场大小和方向，从而实现所述负刚度的调节。在一些实施例中，第一磁性装置452可以是永磁体，第二磁性装置454可以是所述电磁体。在一些实施例中，第一磁性装置452和第二磁性装置454可以均为所述电磁体。第一磁性装置452可以是所述电磁体，第二磁性装置454可以是所述永磁体。图3A至图3C所示的减振执行器中，以第一磁性装置452为所述永磁体，第二磁性装置454为所述电磁体为例进行描述。此时，所述电磁体可以包括铁芯454-1和电磁线圈454-2。电磁线圈454-2可以与所述控制系统电连接，基于所述控制信号调节通过电磁线圈454-2的电流大小，以控制电磁线圈454-2的磁场强度，从而实现对所述负刚度的调节。
在一些实施例中，第一磁性装置452和第二磁性装置454可以沿所述振动方向排列，以在所述振动方向产生吸引力，从而产生所述负刚度，如图3A所示。第一磁性装置452可以包括两个磁性体452-1。为了方便描述，我们以两个磁性体452-1均为永磁体，第二磁性装置454为所述电磁体为例进行描述。
两个磁性体452-1相对固定连接并沿所述振动方向相对间隔设置，且磁极分布方向一致，即两个磁性体452-1的N极方向一致，S极的方向也一致。当两个磁性体452-1安装在第一缸体410上时，两个磁性体452-1可以沿所述振动方向分别安装在第一缸体410的两端，并相对固定，从而实现沿所述振动方向相对间隔设置。当两个磁性体452-1安装在第一活塞杆430上时，两个磁性体452-1也可以沿所述振动方向分别安装在第一活塞杆430的两端，并相对固定，从而实现沿所述振动方向相对间隔设置。
第二磁性装置454可以位于两个磁性体452-1之间，与两个磁性体452-1沿所述振动方向相互吸引。第二磁性装置454运行时能够在两个磁性体452-1之间移动。当第二磁性装置454位于两个磁性体452-1的中心位置时，两个磁性体452-1与第二磁性装置454的距离一致，对第二磁性装置454的吸引力也一致，并相互抵消。此时，第二磁性装置454处于平衡位置。两个磁性体452-1对第二磁性装置454的合力为零。当第一物体010与第二物体020相对振动时，引起第一缸体410与第一活塞杆430之间的相对振动。第二磁性装置454与两个磁性体452-1也沿所述振动方向相对振动。此时，第二磁性装置454偏离所述平衡位置时，两个磁性体452-1与第二磁性装置454之间的距离不一致。两个磁性体452-1对第二磁性装置454的合力与第二磁性装置454相对于两个磁性体452-1的振动方向一致，从而使所述磁性机构具有所述负刚度。
在一些实施例中，第一磁性装置452和第二磁性装置454可以沿与所述振动方向垂直的方向排列，以在与所述振动方向垂直的方向产生吸引力，并在所述振动方向产生互斥力，从而产生所述负刚度，如图3B和图3C所示。第一磁性装置452可以包括至少一个圆环状磁性体452-3。为了方便描述，我们以至少一个圆环状磁性体452-3均为永磁体，第二磁性装置454为所述电磁体为例进行描述。
至少一个圆环状磁性体452-3之间可以固定连接并沿所述振动方向相对间隔设置，且磁极分布方向一致。即至少一个圆环状磁性体452-3的N极方向一致，S极的方向也一致。至少一个圆环状磁性体452-3可以安装在第一缸体410上或者第一活塞杆430上。
第二磁性装置454可以位于至少一个圆环状磁性体452-3的圆环内，并与所述圆环同轴。第二磁性装置454与第一磁性装置452沿所述圆环的径向方向相互吸引。当第二磁性装置454在所述振动方向的中心与第一磁性装置452在所述振动方向的中心一致时，第二磁性装置454处于平衡位置。此时，第一磁性装置452对第二磁性装置454的合力为零。当第一物体010与第二物体020相对振动时，引起第一缸体410与第一活塞杆430之间的相对振动。第二磁性装置454与至少一个圆环状磁性体452-3也沿所述振动方向相对振动。此时，第二磁性装置454偏离所述平衡位置，第一磁性装置452与第二磁性装置454之间产生沿所述振动方向的互斥力。第一磁性装置452对第二磁性装置454的合力与第二磁性装置454相对于至少一个圆环状磁性体452-3的振动方向一致，从而使所述磁性机构具有所述负刚度。
在一些实施例中，至少一个圆环状磁性体452-3的数量为1个，如图3B所示。在一些实施例中，至少一个圆环状磁性体452-3的数量为多个，如图3C所示。当至少一个圆环状磁性体452-3的数量为多个，多个圆环状磁性体452-3可以沿所述振动方向相对间隔设置，且多个圆环状磁性体452-3的中心轴一致。多个圆环状磁性体452-3可以沿所述振动方向均匀分布，也可以非均匀分布。多个圆环状磁性体452-3可以使振动执行器001在任意长的行程范围内实现非线性可控负刚度，扩大振动执行器001的应用范围。
如图3D所示，所述可控负刚度弹簧机构(即可控负刚度组件450)可以包括第一弹簧456、第二弹簧457以及第三弹簧458。
第一弹簧456可以沿所述振动方向设置。第一弹簧456可以包括第一端456-1和第二端456-2。第一端456-1和第二端456-2可以分别与第一缸体410和第一活塞杆430连接。在图3D所示的实施例中，第二端456-2可以与第一缸体410连接。第一端456-1可以与第一活塞杆430连接，从而与可控阻尼执行器200连接。
第二弹簧457可以沿与所述振动方向呈所述预设角度的方向设置。第二弹簧457的一端可以与第一端456-1连接，另一端可以与第二端456-2固定连接。在图3D所示的实施例中，第二弹簧457的另一端可以与第一缸体410连接，以实现与第二端456-2的固定连接。其中，所述预设角度为直角或锐角。
第三弹簧458可以与第二弹簧457相对于第一弹簧456对称设置。第三弹簧458的一端可以与第一端456-1连接。第三弹簧458的另一端可以与第一缸体410连接，以与第二端456-2固定连接。
第二弹簧457与第三弹簧458中的至少一个为所述可控刚度的弹簧。所述可控刚度的弹簧运行时与所述控制系统电连接，以实现对刚度的控制。如图3D所示，第一弹簧456、第二弹簧457以及第三弹簧458的一端共同连接至O点(第一端456-1)。当第二弹簧457与第三弹簧458被压缩至与所述振动方向垂直的方向(如图3D所示的水平方向)时，只有第一弹簧456提供所述振动方向(如图3D所示的竖直方向)的承载力。第二弹簧457与第三弹簧458不影响恢复力。第二弹簧457与第三弹簧458可以在所述振动方向(如图3D所示的竖直方向)上提供所述负刚度。所述控制系统基于所述控制信号控制所述可控刚度的弹簧的刚度以实现对所述负刚度的调节。可控阻尼执行器200与第一端456-1(O点)连接，从而将所述可控阻尼与所述可控负刚度耦合。
需要说明的是，图3A至图3D所示的减振执行器001中的可控阻尼执行器200可以是本说明书描述的任意一种可控阻尼执行器200。
图4示出了根据本说明书的实施例提供的一种减振执行器001的结构示意图。其中，可控阻尼执行器200与可控负刚度执行器400可以在竖直方向上连接。可控阻尼组件250可以是磁流变减振器250a。此时，所述阻尼液为磁流变液。可控负刚度组件450可以是所述磁性机构450a。
如图4所示，减振执行器001整体结构呈现出缸体形状。第一缸体410可以与第二缸体210在所述减振方向(竖直方向)上连接。第二缸体210可以位于第一缸体410上部，从而将减振执行器001分为上部空间211和下部空间411。上部空间211即第二缸体210的腔体。下部空间411即第一缸体410的腔体。上部空间211可以用来安装可控阻尼组件250，即磁流变减振器250a。下部空间411可以用来布置可控负刚度组件450，即所述磁性机构450a。第一缸体410与第二缸体210可以是一体成型结构，也可以是分体式结构并固定连接。
如图4所示，第二缸体210可以包括缸体212和端盖214。端盖214与缸体212合围形成上部空间211。端盖214与缸体212上部通过过盈配合保证密封连接。第二活塞230可以包括活塞杆231和活塞236。活塞杆231的底端可以通过螺纹与活塞236连接在一起。活塞236上端面钻有螺纹孔，与活塞杆231的外螺纹相配合，保证二者装配的可靠。第一活塞杆430可以与活塞杆231固定连接，从而与活塞236固定连接。在一些实施例中，活塞杆231中部开有内孔231-1，用于容纳电线。
第一缸体410底部和活塞杆231顶部的吊耳结构用来将减振执行器001与第一物体010和第二物体020连接。当第一物体010与第二物体020沿所述振动方向相对振动时，活塞杆231带动第一活塞杆430相对于第一缸体410和第二缸体210沿所述振动方向相对振动。为了保证活塞杆231与第一活塞杆430相对于第一缸体410和第二缸体210的运动方向为所述振动方向，第一缸体410设置有第一导向槽413。第二缸体210上设置有第二导向槽213。第一导向槽413和第二导向槽213同轴，并沿所述振动方向延伸。第一活塞杆430与第一导向槽413相匹配，活塞杆231与第二导向槽213相匹配。其中，第二导向槽213开设在端盖214上。且第二导向槽213通孔，活塞杆231可以穿过的第二导向槽213。在一些实施例中，在第一导向槽413和第二导向槽213中设置有滑动轴承003。滑动轴承003对活塞杆231和第一活塞杆430的运动起到导向和润滑的作用。
在一些实施例中，为了保证密封性，在第二导向槽213和活塞杆231之间安装有密封圈005。密封圈005保证充入腔体中的磁流变液的密封效果。在一些实施例中，在缸体212和端盖214配合的圆周面上同样装有密封圈005，防止磁流变液发生泄漏。在一些实施例中，端盖214和缸体212的接触面加工成阶梯形。在缸体212的上部空间211的底部与第一活塞杆430之间安装有密封圈005，防止上部空间211中充入的磁流变液泄露到下部空间411中。
上部空间211可以用来安装磁流变减振器250a。如前所述，在一些实施例中，可控阻尼组件250可以安装在第二缸体210上。在一些实施例中，可控阻尼组件250也可以安装在第二活塞230上。图4所示减振执行器001中，磁流变减振器250a安装在活塞236上。磁流变减振器250a可以包括电磁线圈251。在一些实施例中，磁流变减振器250a还可以包括线圈支架253，铁芯252。为了与第二磁性装置454中的电磁体进行区别，这里我们将电磁线圈251定义为第二电磁线圈251，将铁芯252定义为第二铁芯252。
第二电磁线圈251可以安装在第二缸体210或第二活塞230上。图4所示的减振执行器001中，第二电磁线圈251安装在第二活塞230中的活塞236上。第二电磁线圈251运行时可以与所述控制系统电连接，并可以基于所述控制信号控制经过第二电磁线圈251的电流，从而控制磁场的强弱，改变所述磁流变液的粘度和流动性，进而实现对所述阻尼的调节。
在一些实施例中，磁流变减振器250a还可以包括线圈支架253。线圈支架253可以包括线槽。所述线槽可以位于线圈支架253的外部，并向线圈支架253的内部凹陷，呈凹槽状结构。第二电磁线圈251缠绕在所述线槽中。所述线槽可以增加第二电磁线圈251缠绕的匝数上且能保证第二电磁线圈251的规整。线圈支架253安装在第二缸体210或第二活塞230上。具体地，线圈支架253与第二电磁线圈251安装在相同的部件上。图4所示的减振执行器001中，线圈支架253安装在第二活塞230中的活塞236上。在一些实施例中，线圈支架253上开有径向小孔，用于容纳电线。第二电磁线圈251的电线可依次穿过线圈支架253上的径向小孔以及活塞杆231的内孔231-1，与外部导线相连。
在一些实施例中，磁流变减振器250a还可以包括第二铁芯252。第二铁芯252可以安装在第二电磁线圈251内。线圈支架253内部开有同轴线的通孔。第二铁芯252嵌入线圈支架253的通孔中，且上下端面对齐，从而增强第二电磁线圈251形成的磁场的磁性。在第二铁芯25的中心开设有螺纹孔，用于与活塞杆231连接。线圈支架253和第二铁芯252固定在活塞236的中部位置。
如图4所示，缸体212的上部空间211内注有磁流变液。第二电磁线圈251可以与第二缸体210沿与所述振动方向垂直的方向相对。第二活塞230的活塞236与缸体212之间存在磁流变液液隙。此时，磁流变减振器250a工作在剪切-流动混合模式下。第二电磁线圈251通电后产生的励磁磁场经第二铁芯252穿过活塞236和缸体212间的液隙。所述控制系统通过改变第二电磁线圈251中通入电流的大小来控制磁场的强弱，从而改变液隙中磁流变液的粘度和流动性，进而改变产生的阻尼力的大小。
下部空间411可以用来布置可控负刚度组件450，即所述磁性机构450a。如前所述，磁性机构450a可以包括第一磁性装置452和第二磁性装置454。第一磁性装置452可以包括两个磁性体452-1。两个磁性体452-1可以是永磁体。两个磁性体452-1可以分别固定安装在减振执行器001下部空间411的顶部和底部。第二磁性装置454位于两个磁性体452-1之间，并与第一活塞杆430固联。第二磁性装置454可以是电磁体。第二磁性装置454可以包括电磁线圈454-2和铁芯454-1。为了与磁流变减振器250a做出区别，我们将电磁线圈454-2和铁芯454-1分别定义为第一电磁线圈454-2和第一铁芯454-1。如图4所示，第一活塞杆430穿过磁性体452-1与第二活塞230连接。因此，两个磁性体452-1以及第二磁性装置454的形状为环形。两个磁性体452-1以及第二磁性装置454的磁极分布方向一致。在一些实施例中，在第一活塞杆430和固定在缸体212上的两个磁性体452-1之间装有滑动轴承003，以减少相对运动时的摩擦。第一活塞杆430与第一缸体410之间的滑动连接，保证第二磁性装置454在上下运动过程中与缸体212的同轴度，对第二磁性装置454的运动起到良好的导向作用。
当第二磁性装置454处于两个磁性体452-1之间的中心位置时，第二磁性装置454所受合力为零。此时第二磁性装置454处于平衡位置。当第二磁性装置454偏离平衡位置向上或者向下运动时，两个磁性体452-1对第二磁性装置454的合力与其运动方向一致，从而使第二磁性装置454和第一活塞杆430具有负刚度特性。所述第一活塞杆430的顶部与活塞236固联，这样由磁性机构450a形成的负刚度特性传递到了第二活塞230上。磁流变减振器250a的阻尼特性与磁性机构450a的负刚度特性叠加，从而得到减振执行器001的特性。
图5示出了根据本说明书的实施例提供的另一种减振执行器001的结构示意图。其中，可控阻尼执行器200与可控负刚度执行器400可以在竖直方向上连接。可控阻尼组件250可以是磁流变减振器250b。此时，所述阻尼液为磁流变液。可控负刚度组件450可以是所述磁性机构450a。图5中的第一缸体410、第一活塞杆430以及第二缸体210和第二活塞230的结构可以与图4中一致，在此不再赘述。
如图5所示，上部空间211可以用来安装磁流变减振器250b。上部空间211中注有磁流变液。如前所述，在一些实施例中，可控阻尼组件250可以安装在第二缸体210上。在一些实施例中，可控阻尼组件250也可以安装在第二活塞230上。图5所示的减振执行器001中，磁流变减振器250b安装在活塞236上。磁流变减振器250b可以包括第二电磁线圈251以及线圈支架253。
线圈支架253固定安装在缸体212的上部空间211中。第二电磁线圈251缠绕在线圈支架253上。线圈支架253和缸体212间留有间隙。在活塞236上下运动的过程中，磁流变液在缸体212和线圈支架253的间隙中流动。所述控制系统通过改变第二电磁线圈251中通入电流的大小，从而改变磁流变液的粘度，进而产生可控的阻尼力。
在缸体212的下部空间411的顶部和底部分别安装有两个磁性体452-1。两个磁性体452-1均为永磁体。在两个磁性体452-1中间有一个可以上下运动的第二磁性装置454。第二磁性装置454为电磁体。第二磁性装置454的运动方向由第一活塞杆430与第一导向槽413间的滑动连接以及活塞杆231与第二导向槽213间的滑动连接来保证。所述控制系统通过改变第二磁性装置454中第一电磁线圈454-2通入电流的大小，可以产生大小可变的负刚度。
图6示出了根据本说明书的实施例提供的另一种减振执行器001的结构示意图。其中，可控阻尼执行器200与可控负刚度执行器400可以在竖直方向上连接。可控阻尼组件250可以是磁流变减振器250c。此时，所述阻尼液为磁流变液。可控负刚度组件450可以是所述磁性机构450a。图5中的第一缸体410、第一活塞杆430以及第二缸体210和第二活塞230的结构可以与图4中一致，在此不再赘述。
如图6所示，缸体212的上部空间211可以用来安装磁流变减振器250c。上部空间211中注有磁流变液。如前所述，在一些实施例中，可控阻尼组件250可以安装在第二缸体210上。在一些实施例中，可控阻尼组件250也可以安装在第二活塞230上。图6所示的减振执行器001中，磁流变减振器250c安装在缸体212上。磁流变减振器250c可以包括第二电磁线圈251。磁流变减振器250c还可以包括底板259。
第二电磁线圈251可以安装在第二缸体210或第二活塞230上。图6所示的减振执行器001中，第二电磁线圈251安装在缸体212中。底板259可以安装在缸体212的底部，与活塞236相对。第二电磁线圈251运行时可以与所述控制系统电连接。当第二电磁线圈251中通入电流时，在第二电磁线圈251的周围会产生磁场。所述磁场的磁感线通过缸体212、活塞236、活塞236和底板259间的磁流变液体和底板259形成闭合回路。
活塞236的两端分别与活塞杆231和第一活塞杆430连接。在活塞236上下运动的过程中，所述控制系统能够基于所述控制信号控制经过第二电磁线圈251的电流大小，从而控制所述磁场的强弱，改变处在活塞236和底板259间的所述磁流变液的粘度和流动性，进而实现对所述阻尼的调节。随着所述磁场的变化，所述磁流变液可在非常短的时间内能从自由流动的液体转变为半固体乃至固体，使所述磁流变液呈现不同刚度。在活塞236和底板259相互靠近的过程中会挤压所述磁流变液体，不同刚度的磁流变液体便会产生变化的阻尼力。此时的磁流变减振器250c工作在挤压模式下。
图7示出了根据本说明书的实施例提供的另一种减振执行器001的结构示意图。其中，可控阻尼执行器200与可控负刚度执行器400可以在竖直方向上连接。可控阻尼组件250可以是磁流变减振器250d。此时，所述阻尼液为磁流变液。可控负刚度组件450可以是所述磁性机构450a。图5中的第一缸体410、第一活塞杆430以及第二缸体210和第二活塞230的结构可以与图4中一致，在此不再赘述。
如图7所示，缸体212的上部空间211可以用来安装磁流变减振器250d。上部空间211中注有磁流变液。如前所述，在一些实施例中，可控阻尼组件250可以安装在第二缸体210上。在一些实施例中，可控阻尼组件250也可以安装在第二活塞230上。图7所示的减振执行器001中，磁流变减振器250d安装在活塞236上。磁流变减振器250d可以包括第二电磁线圈251以及底板259。
如前所述，第二电磁线圈251可以安装在第二缸体210或第二活塞230上。图7所示的减振执行器001中，第二电磁线圈251安装在活塞236上。第二电磁线圈251可以安装在活塞236的底部，沿所述振动方向与第二缸体210的底部相对。底板259可以安装在缸体212的底部，与第二电磁线圈251相对。第二电磁线圈251运行时可以与所述控制系统电连接。当第二电磁线圈251中通入电流时，在第二电磁线圈251的周围会产生磁场。所述磁场的磁感线通过活塞236、活塞236和底板259间的磁流变液体和底板259形成闭合回路。
活塞236的两端分别与活塞杆231和第一活塞杆430连接。在活塞236上下运动的过程中，所述控制系统能够基于所述控制信号控制经过第二电磁线圈251的电流大小，从而控制所述磁场的强弱，改变处在活塞236和底板259间的所述磁流变液的粘度和流动性，进而实现对所述阻尼的调节。随着所述磁场的变化，所述磁流变液可在非常短的时间内能从自由流动的液体转变为半固体乃至固体，使所述磁流变液呈现不同刚度。在活塞236和底板259相互靠近的过程中会挤压所述磁流变液体，不同刚度的磁流变液体便会产生变化的阻尼力。此时的磁流变减振器250d工作在挤压模式下。
图8示出了根据本说明书的实施例提供的另一种减振执行器001的结构示意图。其中，可控阻尼执行器200与可控负刚度执行器400可以在竖直方向上连接。可控阻尼组件250可以是磁流变减振器250e。此时，所述阻尼液为磁流变液。可控负刚度组件450可以是磁性机构450b。
如图8所示，第一缸体410和第二缸体210连接为一个整体。第一缸体410分为两个部分，分别位于第二缸体210的两侧，且与第二缸体210固定连接。第一缸体410和第二缸体210内的腔体可以被划分为上部空间412、下部空间411和中部空间216。在缸体212和活塞236之间装有密封圈003，以保证中部空间216的密封效果，防止磁流变液发生泄漏。在缸体212和活塞236之间安装有滑动轴承003。
中部空间216用于安装磁流变减振器250e。中部空间216中注有磁流变液。磁流变减振器250e可以包括第二电磁线圈251以及线圈支架253。线圈支架253固定安装在缸体212上。第二电磁线圈251缠绕在线圈支架253上。线圈支架253和活塞236间留有间隙。第二电磁线圈251运行时可以与所述控制系统电连接。当第二电磁线圈251中通入电流时，在第二电磁线圈251的周围会产生磁场。所述磁场的磁感线通过线圈支架253、第二电磁线圈251、第二电磁线圈251和活塞236间的磁流变液体、活塞236形成闭合回路。在活塞236上下运动的过程中，磁流变液在缸体212和线圈支架253的间隙中流动。所述控制系统通过改变第二电磁线圈251中通入电流的大小，从而改变磁流变液的粘度，进而产生可控的阻尼力。此时的磁流变减振器250e工作在剪切模式下。
上部空间412和下部空间411用于安装磁性机构450b。在上部空间412的顶部和下部空间411的底部分别安装有两个磁性体452-1。两个磁性体452-1均为永磁体。在两个磁性体452-1中间有一个可以上下运动的第二磁性装置454。第二磁性装置454为电磁体。第二磁性装置454可以包括两个电磁体。所述两个电磁体分别位于上部空间412和下部空间411。所述两个电磁体可以通过活塞236连接。第二磁性装置454的下端可以与第一活塞杆430连接。第一活塞杆430通过滑动轴承003穿过磁性体452-1与第一缸体410滑动连接，对第二磁性装置454的上下运动起到润滑和导向的作用。所述控制系统通过改变第二磁性装置454中第一电磁线圈454-2通入电流的大小，可以产生大小可变的负刚度。
图9A示出了根据本说明书的实施例提供的另一种减振执行器001的结构示意图；以及图9B示出了图9A的局部放大图I。其中，可控阻尼执行器200与可控负刚度执行器400可以在竖直方向上连接。可控阻尼组件250可以是电控阀式减振器250f。可控负刚度组件450可以是磁性机构450a。其中，第一缸体410、第一活塞杆430、第二缸体210、第二活塞230以及磁性机构450a与前述图4一致，在此不再赘述。
如图9A所示，缸体212的上部空间211中注有所述阻尼液。上部空间211用于安装电控阀式减振器250f。电控阀式减振器250f可以包括电控阀258。电控阀258可以安装在第二活塞230的活塞236上。活塞236上开有回流路径236-1，用于活塞236上下两侧的阻尼液体的来回流动。电控阀258运行时与所述控制系统电连接。所述控制系统能够基于所述控制信号控制通过电控阀258的电流，进而实现对所述阻尼的调节。
如图9B所示，电控阀258可以包括定铁芯258-1、第三电磁线圈258-2、螺旋弹簧258-3和动铁芯258-4。定铁芯258-1和第三电磁线圈258-2可以安装在活塞236上。定铁芯258-1通过螺旋弹簧258-3与动铁芯258-4连接在一起。第三电磁线圈258-2运行时与所述控制系统电连接。当第三电磁线圈258-2中未通入电流时，动铁芯258-4在螺旋弹簧258-3的弹力作用下关闭回流路径236-1。在第三电磁线圈258-2通入电流时，动铁芯258-4在电磁力的作用下克服螺旋弹簧258-3的弹力往上运动，将回流路径236-1打开。所述控制系统可以基于所述控制信号控制第三电磁线圈258-2中通入电流的大小，从而可以控制回流路径236-1横截面积的大小，进而实现可控大小的阻尼力。
当第二活塞230相对第二缸体210沿所述振动方向上下振动时，所述阻尼液通过电控阀258在活塞236上下两侧来回流动。所述控制系统能够基于所述控制信号控制经过第三电磁线圈258-2的电流大小，从而控制回流路径236-1横截面积的大小，进而实现对所述阻尼的调节。
在缸体212的下部空间411的顶部和底部分别安装有两个磁性体452-1。两个磁性体452-1均为永磁体。在两个磁性体452-1中间有一个可以上下运动的第二磁性装置454。第二磁性装置454为电磁体。第二磁性装置454的运动方向由第一活塞杆430与第一导向槽413间的滑动连接以及活塞杆231与第二导向槽213间的滑动连接来保证。所述控制系统通过改变第二磁性装置454中第一电磁线圈454-2通入电流的大小，可以产生大小可变的负刚度。
需要说明的是，本说明书所提供的多个减振执行器001的实施例中，可控阻尼执行器200和可控负刚度执行器400的结构可以进行任意组合。
在一些实施例中，可控负刚度执行器400在运行时还能够基于所述控制信号实现正刚度以及所述正刚度的调节。当可控负刚度执行器400为所述磁性机构时，所述控制系统能够基于所述控制信号改变通过所述电磁体的电流的方向，从而控制所述电磁体产生的磁场的方向，进而将所述负刚度调节为所述正刚度，实现所述正刚度的调节，使减振执行器001可以适用于更多的场景。
上述对本说明书特定实施例进行了描述。其他实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者是可能有利的。
综上所述，在阅读本详细公开内容之后，本领域技术人员可以明白，前述详细公开内容可以仅以示例的方式呈现，并且可以不是限制性的。尽管这里没有明确说明，本领域技术人员可以理解本说明书需求囊括对实施例的各种合理改变，改进和修改。这些改变，改进和修改旨在由本说明书提出，并且在本说明书的示例性实施例的精神和范围内。
此外，本说明书中的某些术语已被用于描述本说明书的实施例。例如，“一个实施例”，“实施例”和/或“一些实施例”意味着结合该实施例描述的特定特征，结构或特性可以包括在本说明书的至少一个实施例中。因此，可以强调并且应当理解，在本说明书的各个部分中对“实施例”或“一个实施例”或“替代实施例”的两个或更多个引用不一定都指代相同的实施例。此外，特定特征，结构或特性可以在本说明书的一个或多个实施例中适当地组合。
应当理解，在本说明书的实施例的前述描述中，为了帮助理解一个特征，出于简化本说明书的目的，本说明书将各种特征组合在单个实施例、附图或其描述中。然而，这并不是说这些特征的组合是必须的，本领域技术人员在阅读本说明书的时候完全有可能将其中一部分特征提取出来作为单独的实施例来理解。也就是说，本说明书中的实施例也可以理解为多个次级实施例的整合。而每个次级实施例的内容在于少于单个前述公开实施例的所有特征的时候也是成立的。
本文引用的每个专利，专利申请，专利申请的出版物和其他材料，例如文章，书籍，说明书，出版物，文件，物品等，可以通过引用结合于此。用于所有目的的全部内容，除了与其相关的任何起诉文件历史，可能与本文件不一致或相冲突的任何相同的，或者任何可能对权利要求的最宽范围具有限制性影响的任何相同的起诉文件历史。现在或以后与本文件相关联。举例来说，如果在与任何所包含的材料相关联的术语的描述、定义和/或使用与本文档相关的术语、描述、定义和/或之间存在任何不一致或冲突时，使用本文件中的术语为准。
最后，应理解，本文公开的申请的实施方案是对本说明书的实施方案的原理的说明。其他修改后的实施例也在本说明书的范围内。因此，本说明书披露的实施例仅仅作为示例而非限制。本领域技术人员可以根据本说明书中的实施例采取替代配置来实现本说明书中的申请。因此，本说明书的实施例不限于申请中被精确地描述过的实施例。

Claims (20)

1.一种减振执行器，其特征在于，包括：
可控阻尼执行器，运行时基于控制系统的控制信号实现阻尼的调节；以及
可控负刚度执行器，与所述可控阻尼执行器连接，运行时至少基于所述控制信号实现负刚度的调节。
2.如权利要求1所述的减振执行器，其特征在于，运行时连接第一物体和第二物体，当所述第一物体相对于所述第二物体沿振动方向振动时，
所述可控阻尼执行器向所述第一物体和所述第二物体施加阻尼力，所述可控负刚度执行器向所述第一物体和所述第二物体施加附加力，所述阻尼力与所述附加力方向相反，以及
所述减振执行器基于所述控制信号调节所述阻尼和所述负刚度的大小，使所述阻尼力和所述附加力的合力与所述振动方向相同或相反。
3.如权利要求1所述的减振执行器，其特征在于，所述可控阻尼执行器包括电/磁流变减振器、电控阀式减振器、馈能式减振器、空气弹簧和半主动惯容器中的至少一种。
4.如权利要求1所述的减振执行器，其特征在于，所述可控负刚度执行器包括可控负刚度组件，所述可控负刚度组件包括以下情况中的至少一种：
磁性机构，运行时基于所述控制信号调节磁场的大小和方向以在振动方向形成并调节所述负刚度；以及
可控负刚度弹簧机构，包括至少一个与所述振动方向呈预设夹角分布的可控刚度的弹簧，以在所述振动方向形成所述负刚度，运行时基于所述控制信号实现对所述负刚度的调节。
5.如权利要求4所述的减振执行器，其特征在于，所述磁性机构包括：
第一磁性装置，磁极分布方向与所述振动方向平行；以及
第二磁性装置，与所述第一磁性装置沿所述振动方向滑动连接，并与所述第一磁性装置的磁极分布方向一致，
所述第一磁性装置与所述第二磁性装置中的至少一个为电磁体，所述电磁体运行时基于所述控制信号改变磁场大小和方向，从而实现所述负刚度的调节。
6.如权利要求5所述的减振执行器，其特征在于，所述第一磁性装置包括：
两个磁性体，固定连接并沿所述振动方向相对间隔设置，且磁极分布方向一致，
所述第二磁性装置，位于所述两个磁性体之间，与所述两个磁性体沿所述振动方向相互吸引，并在所述两个磁性体之间移动，当所述第二磁性装置位于所述两个磁性体的中心位置时，所述第二磁性装置处于平衡位置，所述两个磁性体对所述第二磁性装置的合力为零，当所述第二磁性装置相对于所述两个磁性体沿所述振动方向振动偏离所述平衡位置时，所述两个磁性体对所述第二磁性装置的合力与所述第二磁性装置的所述振动方向一致，从而使所述磁性机构具有所述负刚度。
7.如权利要求6所述的减振执行器，其特征在于，所述两个磁性体均为永磁体，所述第二磁性装置为所述电磁体。
8.如权利要求5所述的减振执行器，其特征在于，所述第一磁性装置包括：
至少一个圆环状磁性体，固定连接并沿所述振动方向相对间隔设置，且磁极分布方向一致，
所述第二磁性装置位于所述至少一个圆环状磁性体的圆环内，并与所述圆环同轴，所述第二磁性装置与所述第一磁性装置沿所述圆环的径向方向相互吸引，当所述第二磁性装置在所述振动方向的中心与所述第一磁性装置在所述振动方向的中心一致时，所述第二磁性装置处于平衡位置，所述第一磁性装置对所述第二磁性装置的合力为零，当所述第二磁性装置相对于所述第一磁性装置沿所述振动方向振动偏离所述平衡位置时，所述第一磁性装置对所述第二磁性装置的合力与所述第二磁性装置的所述振动方向一致，从而使所述磁性机构具有所述负刚度。
9.如权利要求8所述的减振执行器，其特征在于，所述至少一个圆环状磁性体为永磁体，所述第二磁性装置为所述电磁体。
10.如权利要求4所述的减振执行器，其特征在于，所述可控负刚度执行器还包括：
第一缸体；以及
第一活塞杆，与所述第一缸体沿所述振动方向滑动连接，
其中，所述可控负刚度组件分别与所述第一缸体和所述第一活塞杆连接。
11.如权利要求10所述的减振执行器，其特征在于，所述可控阻尼执行器包括：
第二缸体，容纳有阻尼液；
第二活塞，位于所述第二缸体内，沿所述振动方向与所述第二缸体滑动连接，其中，所述第一缸体和所述第一活塞杆分别与所述第二缸体和所述第二活塞连接；以及
可控阻尼组件，与所述第二缸体和所述第二活塞中的至少一个连接，运行时基于所述控制信号实现对所述阻尼的调节，当所述第二活塞与所述第二缸体相对振动时，所述可控阻尼组件对所述第二缸体和所述第二活塞施加与其振动方向相反的大小可控的阻尼力。
12.如权利要求11所述的减振执行器，其特征在于，所述阻尼液为磁流变液，所述可控阻尼组件包括：
电磁线圈，安装在所述第二缸体或第二活塞上，运行时与所述控制系统电连接，并基于所述控制信号控制经过所述电磁线圈的电流，
其中，所述可控阻尼组件运行时基于所述控制信号控制经过所述电磁线圈的电流，从而控制磁场的强弱，改变所述磁流变液的粘度和流动性，进而实现对所述阻尼的调节。
13.如权利要求12所述的减振执行器，其特征在于，所述可控阻尼组件还包括：
铁芯，安装在所述电磁感线圈内。
14.如权利要求12所述的减振执行器，其特征在于，所述可控阻尼组件还包括：
线圈支架，包括线槽，所述电磁线圈缠绕在所述线槽中。
15.如权利要求12所述的减振执行器，其特征在于，所述电磁线圈安装在所述第二活塞上，并与所述第二缸体沿与所述振动方向垂直的方向相对，所述第二活塞与所述第二缸体之间存在磁流变液液隙。
16.如权利要求12所述的减振执行器，其特征在于，所述电磁线圈安装在所述第二活塞上，并沿所述振动方向与所述第二缸体相对；
所述可控阻尼组件还包括底板，安装在所述第二缸体上，与所述电磁线圈相对。
17.如权利要求12所述的减振执行器，其特征在于，所述电磁线圈安装在所述第二缸体上；
所述可控阻尼组件还包括底板，安装在所述第二缸体上，与所述第二活塞相对。
18.如权利要求11所述的减振执行器，其特征在于，所述可控阻尼组件包括：
电控阀，安装在所述第二活塞上，运行时与所述控制系统电连接，
当所述第二活塞相对所述第二缸体沿所述振动方向振动时，所述阻尼液通过所述电控阀在所述第二活塞的两侧来回流动，所述控制系统基于所述控制信号控制通过所述电控阀的电流，进而实现对所述阻尼的调节。
19.如权利要求4所述的减振执行器，其特征在于，所述可控负刚度弹簧机构包括：
第一弹簧，沿所述振动方向设置，包括第一端和第二端；
第二弹簧，沿与所述振动方向呈所述预设角度的方向设置，一端与所述第一端连接，另一端与所述第二端固定连接；以及
第三弹簧，与所述第二弹簧对称设置，一端与所述第一端连接，另一端与所述第二端固定连接，
其中，所述预设角度为直角或锐角，所述第二弹簧与所述第三弹簧中的至少一个为所述可控刚度的弹簧，运行时与所述控制系统电连接，当所述第二弹簧与所述第三弹簧被压缩至与所述振动方向垂直的方向时，只有所述第一弹簧提供所述振动方向的承载力，所述第二弹簧与所述第三弹簧可以在所述振动方向上提供所述负刚度，所述控制系统基于所述控制信号控制所述可控刚度的弹簧刚度以实现对所述负刚度的调节。
20.如权利要求1所述的减振执行器，其特征在于，所述可控负刚度执行器在运行时还基于所述控制信号实现正刚度以及所述正刚度的调节。
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