CN1170074C - 采用磁路的振动阻尼设备 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种采用磁路的具有六个自由度的振动阻尼设备。振动传送可以被一个振动阻尼结构隔离，以便将利用可动磁体(37)相对于静磁体(27)在轴向上的相对位移和一个金属弹簧(50)的弹性力将弹簧常数设置成大体为零。该位移被橡胶(24a)和金属弹簧(50)迅速恢复到初始位置，所述橡胶(24a)和金属弹簧(50)构成一个使位移复位的装置，其中振动不仅在轴向上(Z轴方向)产生，而且在水平方向上(X或Y轴方向)、绕各轴的旋转方向上、或作为这些方向的叠加方向的一个扭转方向上产生，并且作为一个在一轴向上的振动进行减振。因此，具有六个自由度的振动可以被一个简单的结构所控制。

Description

采用磁路的振动阻尼设备

发明领域

本发明涉及一种采用磁路的振动阻尼设备，并且更具体地涉及一种采用适于作为振动阻尼设备中的一个元件的磁路的振动阻尼设备，所属振动阻尼设备例如为一个汽车车座、一个火车车座或船座、一个引擎固定架等。

背景技术

多种振动阻尼材料、减震器和控制技术已经被普遍地用于减小由机器或设备产生的振动和噪音，所述机器或设备本身通常由弱阻尼材料构成以便确保其刚性。

随着车速的不断提高，由于振动而对人体及其神经系统造成的损伤已经成为一个严重的问题。这种损伤表现出许多症状，例如，疲劳、头痛、肩部僵硬、腰痛和弱视。通常，通过一个具有适当匹配的弹簧和阻尼材料的阻尼设备实现振动绝缘，所述弹簧例如为一个金属弹簧或空气弹簧，而阻尼材料例如为橡胶、粘弹性材料或阻尼器。然而，阻尼设备的动力放大和损失率之间成相互矛盾的关系。更具体地说，为了改善阻尼设备的低频特性而使动力放大减小，便会减小损失率，造成阻尼设备过于牢固。为了改善高频特性而使阻尼设备的损失率增大，会导致其动力放大的增加，造成阻尼设备太软及在低频下的阻尼效率低下。在现有技术中已经进行了许多的尝试，通过半主动控制或主动控制、或者通过采用一个包含有一个动力振动阻尼器的被动阻尼器来抑制振动。

最近公开了一种振动阻尼设备，其包括一个磁性弹簧装置，并且通过结合一个阻尼部件或一个弹性部件，例如一个金属弹簧、橡胶材料而具有大体为伪零(pseudo-zero：准零？)的弹簧常数。该发明提出一种采用多种磁性弹簧装置的振动阻尼设备，并且提出一种在一个公共连接装置上同时设有一个磁性弹簧装置和一个减振器的装置，以便用磁性弹簧装置减震，同时对于伴随大的振动输入所产生的大的位移，利用减振器的阻尼力防止与底部构件的接触等。

然而，当磁性弹簧装置和减震器被设置在一起时，整个设备变大并且结构复杂。因此，人们长期以来希望开发一种振动阻尼设备，该设备同时利用一个磁性弹簧装置实现振动阻尼功能和利用一个结构简单的减震器实现减振功能，以便可以将总体结构只做得更小。

另一方面，迄今为止所提出的振动阻尼装置只是设计用于控制除了在垂直方向上以外的在前后方向和左右方向上的水平振动的一个自由度的系统。如上所述的还包含有一个减振器的装置也仅是一个自由度，并且未提出控制具有六个自由度、即在三维中的X、Y和Z轴方向和除上述方向外的绕各轴的旋转方向上的振动，且同时具有粘性阻尼功能的紧凑设计的振动阻尼装置。

发明的概述

本发明克服了前述现有技术中的缺陷，并且本发明的目的是提供一种振动阻尼设备，该设备结构简单、尺寸小，具有粘性阻尼功能。本发明的另一个目的是提供一种采用磁路的振动阻尼设备，其可以控制具有六个自由度的振动，以便当输入大的振动时执行粘性阻尼功能，并且该设备结构紧凑。

为了达到前述目的，本发明人首先提出了构造一个采用磁路的具有一个自由度的磁性弹簧装置的思想，该装置沿轴向在预定的位移量范围内产生一个负弹簧常数，并且构造一个采用利用该磁性弹簧装置的外壳的粘性液体的减振系统。本发明人还提出了下面的思想，即，通过设置一个复位装置使一个可动件沿X和Y轴方向从一个位移位置、即从在包含旋转方向的其它方向上的一个位移位置回复到其初始位置上，并且通过设置一个具有正弹簧常数且能够产生一个在位移量的预定范围内的组合弹簧常数的弹性部件，以便与上述磁性弹簧装置一起调整到大致为伪零的状态，利用这种结构紧凑的振动阻尼设备可以控制具有六个自由度的振动。

即，在本发明的一个优选实施例中，提供一种采用磁路的振动阻尼设备。该振动阻尼设备包括：

一个相对于一壳体可沿轴向相对运动设置的可动部件；

一个固定到该可动件上的可动磁体；

一个固定设置在上述壳体上且形成一个静磁场的静磁体，以便与所述可动磁体一起沿可动件的轴向方向在位移量的预定范围内具有一个负弹簧常数；

一个弹性部件，用于沿一个方向推动可动件以便保持远离壳体的底壁一定距离，并且通过结合由可动磁体和静磁体产生的磁场的磁力和弹性力，并且在轴向上的位移量的预定范围内，将获得的弹簧常数设置成大致为零；以及

一个活塞，其在可动件的压力下移动，并且，当可动件在轴向上的位移量达到一个预定值时，对注入壳体中的粘性液体加压以便产生流体阻力。

在本发明的一个优选实施例中，采用磁路的振动阻尼设备进一步包括一个复位装置，以便使可动件在除了轴向以外的包括一个旋转方向在内的其它方向上从位移位置恢复到初始位置。

在本发明的一个优选实施例中，所述活塞包括：一个具有预定厚度的网状环，其外周面具有可以与所述壳体的内周面可滑动地接触的外径，和一个层叠到所述网状物的顶面和地面上的圆形板，其中，当可动件相对于壳体在轴向上移动得比预定的量大时，由于被任何圆形板接收的流体压力使得所述网状物变形从而使网眼更小，并且所述网眼具有作为一个产生流体阻力的孔的功能。

在本发明的一个优选实施例中，所述网状物包括按预定距离设置的一个前网眼层和一个后网眼层，并且通过使各网眼层相互连接起来而具有三维结构，所述各网眼层是以在前网眼层和后网眼层之间于相对方向上设置大量线束的方式连接起来的。

在本发明的一个优选实施例中，所述复位装置包括：一个与可动件的圆周相邻接并根据可动件在其它方向上的位移移动其位置的连接件，和一个位于连接件和壳体之间的橡胶构件，以便可以利用弹性回复力使可动件恢复到其初始位置上。

在本发明的一个优选实施例中，所述复位装置包括：一个与可动件的圆周相邻接并根据可动件在其它方向上的位移移动其位置的连接件，一个安装到该连接件上的第一回复磁体，和一个安装到壳体上的第二回复磁体，其中，以下述方式磁化该第一回复磁体和第二回复磁体，即，第一回复磁体和第二回复磁体由于它们的磁性力而相互被迫远离。

在本发明的一个优选实施例中，静磁体设置于壳体中的可动磁体的外侧和内侧。

在本发明的一个优选实施例中，所述弹性构件包括一个金属弹簧。

在本发明的一个优选实施例中，采用一个磁路的振动阻尼设备进一步包括：一个环形密封件，该环形密封件连接到一个固定在构成可动件的可动轴周围的可动盖上，其可以与构成所述壳体的任何部件相距预定距离地支撑可动盖，并且该环形密封件通过与构成壳体的任何部件相邻接而具有限制可动件在一个向下的方向上的可动范围的功能，同时还具有防止注入到壳体中的粘性液体泄漏的功能。

在本发明的一个优选实施例中，采用一个磁路的振动阻尼设备进一步包括：一个环形密封件，该环形密封件连接到一个固定在构成可动件的可动轴周围的可动盖上，其可以与构成所述复位装置的任何部件相距预定距离地支撑可动盖，并且该环形密封件通过与构成复位装置的任何部件相邻接而具有限制可动件在一个向下的方向上的可动范围的功能，同时还具有防止注入到壳体中的粘性液体泄漏的功能。

在本发明的一个优选实施例中，采用一个磁路的振动阻尼设备包括：

一个相对于一个壳体可沿一轴线方向运动的可动件；

一个弹性件，用于一个方向上推动所述可动件以便保持远离所述壳体的底壁一定距离；

一个活塞，其在所述可动件的压力下移动，并且，当所述可动件在轴向上的位移量达到一个预定值时，对注入所述壳体中的粘性液体加压以便产生流体阻力；以及

一个设置在与所述可动件和所述壳体相对的位置上的磁路，伴随着所述可动件相对于所述壳体的运动，该磁路通过磁感应或电磁感应产生一个阻尼力。

附图说明

图1是表示根据本发明的第一个实施例的振动阻尼设备的示意性剖视图；

图2是表示根据上述本发明的第一个实施例的振动阻尼设备的分解透视图；

图3是表示用于一个活塞的网状物的剖视图；

图4是表示构成所述网状物的前网眼层的视图；

图5是表示构成所述网状物的后网眼层的视图；

图6是表示根据本发明的第一个实施例的振动阻尼设备的载荷-位移特性的视图；

图7是表示根据本发明的第二个实施例的振动阻尼设备的示意性剖视图；

图8是表示根据上述本发明的第二个实施例的振动阻尼设备的分解透视图；

图9是表示根据本发明的第三个实施例的振动阻尼设备的示意性剖视图；

图10是表示在上述第三个实施例中所采用的回复磁体的结构的平面图；

图11是表示根据本发明的第三个实施例的振动阻尼设备的分解透视图；

图12是表示对比根据本发明第一个实施例的振动阻尼设备的振动传递特性和传统的液密封引擎固定件的振动传递特性的测试结果的视图；

图13(a)是表示保持静磁体的缸体和保持可动磁体的可动件局部装配在一起的状态的视图，图13(b)是表示在从装配组件上拆除螺栓后所获得的本发明的振动阻尼设备的视图。

优选实施例的详细说明

下面将参照附图更详细地说明本发明的优选实施例。图1和图2表示根据本发明的第一个实施例的振动阻尼设备10，并且，图1是其剖视图而图2是其分解透视图。

该振动阻尼设备10包括一个壳体20和一个可动件30。该壳体20包括一个大致为圆柱形的外缸体21和一个用于封闭该外缸体21的底部开口的环型底壁22。形成外缸体21的底部开口的部分包括一个向内凸出的内边缘21a，并且，所述底壁22位于该内边缘21a上且在其间插入一个作为密封件的由橡胶等制成的填塞物21b。一个用于支撑后面将要说明的金属弹簧50的底侧凸轴23凸出设置于环型底壁22的一个开口部分中。在外缸体21的顶部边缘上设有一个向内凸出且具有一个轴凸出孔24b的环形上盖24，所述轴凸出孔24b大致位于中心的，并且其直径大于可动轴31的直径。

进而，根据本实施例的振动阻尼设备设有一个以层叠到外缸体21的内侧上的方式设置的圆柱状轭25，并且可以是底壁22的下边缘邻接于其上，并且一个内缸体26具有与该轭25相同的直径且位于该轭25的顶部边缘和环形上盖24之间。内缸体26的内侧面作为一个滑动接触面与后面将要说明的活塞35滑动接触。

一个静磁体27被固定在所述轭25的内侧。该静磁体27形成环形，由两个永磁体27a和27b构成，所述永磁体27a和27b相互层叠并且均沿一个径向上被磁化。所述永磁体27a和27b以在层叠方向上(一个轴向方向)不同的磁极相互相邻的方式设置。另外，静磁体27仅需要形成一个在可动件30的运动方向上影响可动磁体37的磁场，并且被层叠磁体的形状、数目以及被磁化的方向等不限于本例的情况。

可动件30被设置成可相对于壳体20沿轴向运动。可动件30包括一个从环形上盖24的轴凸出孔24b向壳体20的外侧凸出的可动轴31，并且向可动轴31外侧凸出的部分被连接到一个框架等上，以便支撑负荷物。

一个圆周面被加工成具有一个弧形截面的金属环31a被安装到可动轴31的中间。一个环型橡胶24a被固定到环形上盖24的底面上，并且一个被加工成截面呈图1中的L形的金属连接件28被固定到橡胶24a的底面上。被加工成摩擦阻力小的金属邻接板28a被固定到连接件28的端面上，其通过邻接板28a与环31a的外周面邻接。通过这些结构，当可动轴31从图1中的轴中心在水平方向(X轴和Y轴方向)上、旋转方向上或扭转方向上产生位移时，可动轴31可借助橡胶构件24a的剪应力从位移位置复位到轴中心位置(初始位置)。

在可动件31的顶部，设有一个直径比壳体20的直径小的盘状件32，和一个在顶部具有可动磁体37的圆柱形磁体保持部件33。该圆柱形磁体保持部件33在轴向的中间部位具有一个向外周凸出的凸缘33a，并且该凸缘33a以使凸缘33a以预定的距离与盘装件32相对的方式设置。应当注意，凸缘33a的外径与盘状件32的直径大体相同且小于壳体20的直径。

活塞35设置在盘状件32和凸缘33a之间的间隙内。该活塞35用于通过推动注入到壳体20中的粘性流体产生流体阻力(粘性阻尼功能)，并且也可以采用任何可实现这一功能的装置。然而，当活塞35被设计成用于如果活塞相对于壳体略为移动则对壳体20产生阻尼效应时，其变得难以对具有小的振幅、例如1mm或更小的振动进行减振。因此，所述活塞35的结构被被优选地制成当振动的量级大于预定值时具有阻尼效应。

因此，在本实施例中，一个具有可插入到盘状件32和凸缘33a之间的间隙中的预定厚度的活塞被用作活塞35，其包括：一个环形网状物351，该环形网状物351的外周面具有可以与壳体20的内周面滑动接触的直径；一个位于网状物351的上面和盘状物32之间的第一盘形板352，和一个位于网状物351的下面和凸缘33a之间的第二盘形板353。该第一和第二盘形板352和353分别形成有比盘状物32和凸缘33a的直径大但比网状物351的直径小的直径。

从而，当振动小时，由于网状物351几乎不变形，并且粘性液体从其网眼流过，所以即使活塞相对于壳体20运动也不会表现出液体阻力。然而，当振动到达预定值以上的状态时，网状物351产生变形，使网眼根据施加到第一和第二盘形板352和353上的压力大小而变小，以便作为一个孔从而执行减振功能。

如上所述，网状物351的外径大于各盘形板352和353的直径，并且其尺寸可与壳体20的内周面滑动接触。采用这种结构，即使当可动轴31例如在扭转方向上移动时，也可以保持与壳体20内周面的滑动接触条件，从而防止由于在网状物和壳体20的内周面之间产生的间隙而使减振能力降低。另外，网状物351和各盘形板352和353的所有内径都形成使得在设有凸缘33a的磁体保持缸体33的外周面和上述网状物和盘形板之间留有预定的间隙，以便可动轴31在水平方向上可以运动。

优选地，构成活塞35的网状物351可以为具有预定厚度的三维网格结构，并且例如可以采用一个具有以预定距离设置的一前网眼层和一后网眼层、且在前网眼层和后网眼层之间沿相对方向设置大量线束以便网眼层相互连接的三维结构。

图3表示网状物351的结构，如图4所示，前网眼层351a的结构为，具有一个由多丝纤维制成的蜂窝型(六角形)网眼，所属多丝纤维由绞缠的单纤维构成。如图5所示，后网眼层351b形成具有由绞缠的单纤维制成的多丝纤维的肋缝(rib stitch)，以便具有比前网眼层351a的蜂窝状网眼小的网眼。线束351c由单纤维或多纤维形成，并且以前网眼层351a和后网眼层351b保持一定距离的方式缝合到前网眼层351a和后网眼层351b之间，从而使网状物351成为一个具有预定刚性的三维网眼针织物。顺便提及，当在本说明书中用到“纤维”一词时，意味着与单纤维和多纤维一样还包括纺纱等。

热塑性树脂被优选地作为纤维材料以形成前网眼层351a、后网眼层351b或线束351c。例如可以采用下述树脂：热塑性聚酯树脂，如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)等；聚酰胺树脂，如尼龙6、尼龙66等；聚烯烃树脂，如聚乙烯、聚丙烯等；或由这些树脂中的两种或更多种混合制成的树脂。

形成线束351c纤维的厚度例如为380d或更大，并且优选为600d或更大。当采用具有上述厚度的纤维时，可以防止由于线束351在较小振幅范围内的倒塌而产生的塌陷，而在受到具有比预定量级大的振动振幅范围内的振动的情况下，其功能是作为一个由于线束351c倒塌使得网眼更小而形成的孔。

表1中表示出了可用于活塞35的三维网状物351的几个特征。

表1

数码		1	2	3	4	5	6
								材料		尼龙	聚酯	←	←	←	←
重量(g/m2)		888	784	864	984	876	1128
								密度	纵向(片/英寸)	8.0	7.5	←	8.5	7.0	8.5
横向(片/英寸)	14.0	13.0	←	←	14.0	13.0
							纤维的厚度		前面	220d/1f	1300d/96f	←	←	←	←
后面		500d/70f	←	←	←	←
								线束	880d/1f	600d/1f	←	←	800d/1f	←
抗拉强度(kg/5cm)	纵向	38.0	156.9	158.4	152.1	148.7									159.3
							横向	24.8	62.1	79.4	136.5	57.5	130.1
	延伸率(％)	纵向	111.1	56.2	62.5	48.3								50.1	50.2
横向							189.3	66.4	68.2	43.3	78.0	40.0
		抗扯强度(kg)	纵向	33.8	87.9	79.2							75.0	91.1	77.7
横向	26.2						49.2	44.9	63.7	41.1	66.7
			重复加载产生的变形率	纵向	-	2.6						←	2.7	1.4	1.2
横向	-	10.6					2.7	5.6	4.6	0.2
				抗磨性	纵向	-					4.5	←	←	←	←
横向	-	4.0	←				4.5	←	←
					网眼层结构	前				网眼	蜂窝	←	网眼	蜂窝	网眼
后	网眼	细网眼	←	细网眼			细网眼	细网眼
						线束结构			平行	交叉	平行	交叉	平行	交叉

在表1中，“d”指“但尼尔”且“1d”是当每克纤维材料被拉到9,000m时的一个厚度单位。例如，“220d”是指纤维具有将一克纤维拉到9,000/220＝40.9m所获得的厚度。字母“f”是指“单纤维”，是表示单纤维数目的单位。例如，“70f”是指包含70条单纤维的一条多纤维。用于抗拉强度的表示“kg/5cm”是反抗对宽度为5cm的试件进行拉伸的强度。用于线束结构的表示“平行”是指从侧面看连接前网眼层351a和后网眼层351b的线束351c相互不交叉的状态，而“交叉”是指从侧面看线束相互交叉的状态。

可动磁体37借助粘合剂被固定支撑在磁体保持缸体33的底端。可动磁体37包括一个直径与磁体保持缸体33大体相同的环形永磁体，并且以与设置在构成静磁体27的层叠永磁体27a和27b内侧的磁极相对应的方式在厚度方向上对该环形永磁体进行磁化，以便北极被置于可动磁体37的上侧而南极被置于可动磁体37的下侧。采用这种结构，当在静磁体27与可动磁体37之间的相对位置发生变化时，吸引力变大或排斥力变大。因此，根据静磁体27与可动磁体37之间的相对位置关系，磁性弹簧的动力学弹簧常数包括两个磁变量。

图6是表示当可动磁体37相对于结构与与图1和图2所示相同的静磁体27从上侧向下侧移动40mm的行程时的载荷反抗位移特性的视图。在图6中，正的载荷值表示在静磁体27和可动磁体37之间的排斥力，负值表示在静磁体27和可动磁体37之间的吸引力。如图1所示，位移20mm的位置是可动磁体37面对静磁体轴向上的大致中间部位的位置。

如图中可以清楚地看出，当可动磁体37靠近静磁体27时，排斥力渐渐变大，并且直到位移大约15mm的点a为止，用一条倾斜变化曲线表示的弹簧常数表现为正值，排斥力在所述点a处为最大值，然而，弹簧常数从该点a到位移大约25mm的点b表现为负值，所述点b的吸引力在所述点b处为最大值。另一方面，如图6所示，作为一个弹性部件、后面将要描述的金属弹簧50表现出线性弹簧常数。因此，在一个由静磁体27和可动磁体37构成的磁性弹簧装置中，如图6所示，大致在15mm到25mm的位移范围内，可以将可动磁体37定位于表现出负弹簧常数的范围内，并采用具有绝对值基本相同的正弹簧常数的金属弹簧50，相互结合所获得的弹簧常数大体为零。为了很好地利用弹簧常数大体为零的范围，优选地，在负载物质与可动轴31连接并对其进行支撑的条件下，，将可动磁体37初始化到面对静磁体27轴向中大致中心的部位上，该位置对应于图6中所示的大约位移20mm的位置。

一个向上的制动件29被设置于壳体20的环形上盖24和内缸体26之间的边界附近，该向上的制动件29的尺寸为：与连接件28的安装位置相比，其底面更为向下伸展。向上的制动件29由橡胶、塑料等制成，并且通过使盘状件32邻接于向上的制动件29上，当可动件30相对于壳体20向上做相当大的振动时，可以限制可动件30向上运动的范围。

可动盖40通过焊接等被固定于可动轴31的外周面上比可动轴31中的环31a更靠上的位置上。此外，设有一个橡胶等制成的环形密封件41。该密封件41的内周被固定在可动盖40的底面上，且其外周被固定于壳体20的外缸体21的外周面上。环形密封件41用于防止注入到壳体20中的粘性液体泄漏，并且在内周的附近，形成一个比其它部分厚的壁厚部分41a。由于固定到可动轴31上的可动盖40通过由橡胶等制成的环形密封件41被连接到壳体20上，所以其随着可动轴31的运动一起垂直运动。因此，当可动轴31相对于壳体20向下做大的振动时，环形密封件41的壁厚部分41a与壳体20的环形上盖24的上面相邻接，从而通过控制可动件30向下运动的范围而具有防止与底部部件接触的功能。当可动轴31在一个旋转方向(扭转方向)上位移时，通过可动盖40连接到可动轴31上的环形密封件41，利用其弹性力使之从位移位置复位到原始位置。

在本实施例中，金属弹簧50包括一个盘簧，该盘簧迫使可动件30与壳体20的底壁22保持距离，并且位于由底壁22制成的底侧凸轴23和从磁体保持缸33的顶部端面向下凸出的支撑轴33b之间。不言而喻，金属弹簧50的设置位置不限于此，如在后面将要说明的第二个实施例的情况下，也可以使金属弹簧50位于壳体20的外周上。

此外，在本实施例中，如图1和图2所示，在壳体20的底壁22的底面上层压环形辅助橡胶60之后，在壳体20的底壁22的底面上设置安装板62，安装板62凸处设置有安装螺栓61以便固定到车架等上。这使得安装方便，并且在底壁22和安装板62之间的辅助橡胶60，具有当可动件30在图1中的水平方向上或扭转方向上移动时，借助剪应力、与环绕上述可动轴31的轴布置的橡胶24a一起作用，使可动件30复位到轴的中心位置的功能。其特别设置用于当可动件30在水平方向上的位移量大时增强使可动件30迅速恢复到初始位置的能力。

根据本实施例的振动阻尼设备10，当输入的振动在小于预定值的振幅范围内时，可以阻断输入振动的转换，因为，如图6所示，将由静磁体27和可动磁体37构成的磁性弹簧装置与作为弹性件的金属弹簧50结合起来所获得的弹簧常数基本为零。这时，由于构成活塞35的网状物351的网眼几乎不塌陷，所以其不作为一个孔，并且粘性液体不被压缩。在轻微振动的范围内，当包括活塞35、壳体20和粘性液体的减振系统在工作状态中时，振动阻尼机构设置弹簧常数，该弹簧常数利用了静磁体27和可动磁体37之间伴随着输入振动的相对位移以及金属弹簧50的弹性力变为零，不起作用。然而，根据本实施例，由于网状物351的网眼不作为一个孔设置，由于受到流体压力其变形超过预定值，所以可有效地利用磁性弹簧装置的振动阻尼功能。

另一方面，当施加大振幅的输入时，由于构成活塞35的网状物351塌陷并且网眼变小，所以网眼作为一个孔以产生流体阻力，以便吸收冲击并抑制与底部部件的接触。

当包括可动轴31的可动件30从轴的中心在水平方向上或扭转方向上发生位移时，由于通过连接件28设置于壳体20顶部周围的橡胶24a通过安装在可动轴31上的环31a在一个剪切方向上变形，其借助剪切应力迅速将可动轴31从位移位置复位到轴的中心(初始位置)。另外，当环形密封件41和金属弹簧50伴随着可动件30从轴中心在水平方向或扭转方向上的位移而产生变形时，并且当可动件30在水平方向上的位移较大时，上述辅助橡胶60也产生变形，并且其用于借助其弹性回复力使包括可动轴31在内的可动件30恢复到它们的初始位置。

结果，当可动件30和壳体20的相对位置从轴的中心不仅在垂直方向上变化而且在水平方向上和扭转方向上也发生变化时，被可动件30保持的可动磁体37相对于被壳体20保持的静磁体27的位置关系，借助于上述部件，例如作为复位装置的橡胶24a、环形密封件41、金属弹簧50和辅助橡胶60，迅速恢复到指定位置。因此，当可动件30在包括一个旋转方向在内的任何方向上位移时，可以由振动阻尼机构隔离该振动，以便利用随着振动输入静磁体27相对于可动磁体37在垂直方向上的位移和金属弹簧50的弹性力使弹簧常数基本为零。

图7和图8表示一个根据本发明的第二个实施例的振动阻尼设备10。在这些附图中，具有与图1和图2中相同符号和标号的部件表示具有与图1和图2中相同功能的部件。在本实施例中，首先，从静磁体270包括一个外磁体271和一个内磁体272这一点上讲，静磁体270不同于在第一个实施例中的静磁体27。外磁体271与第一个实施例中的静磁体27相同，并且形成环形且固定设置在壳体20的内周面上。外磁体271包括两个相互层叠并且磁极方向与第一个实施例中的静磁体27的磁极方向相同的环形永磁体271a和271b。内磁体272固定在大致位于底壁22中心的底侧凸起轴23的外周上。内磁体272是一个由两个环形永磁体272a和272b构成的层，并且层叠成垂直两排固定在底侧凸起轴23的外周上。永磁体272a和272b在厚度方向上被磁化，沿上部永磁体和下部永磁体相互吸引的方向层叠，并且同时，根据可动磁体37的磁体布置，以上部永磁体的北极和下部永磁体的南极分别反抗可动磁体37的方式进行设置。

因此，在本实施例中，静磁体270的结构包括位于可动磁体37外侧的外磁体271和位于可动磁体37内侧的内磁体272。从可动磁体37向外和向内产生磁力线。由于在第一个实施例中静磁体27仅位于可动磁体37的外侧，从可动磁体37向内产生的磁力线的利用效率很低。相反，根据本实施例，由于构成静磁体270的内磁体272位于可动磁体37的内侧，所以可以提高由可动磁体37产生的磁力线的利用效率。

另外，在本实施例中，具有L形截面的连接件28设置于壳体20的环形上盖24上方的位置上，所述连接件28与安装在可动轴31中间部位上的环31a的周面相邻接。橡胶240设置于连接件28和壳体20的环形上盖24之间，并且可以由橡胶240利用其剪切应力校正可动轴31从其轴的中心在水平方向或扭转方向上的位移。橡胶240形成环形以便可以层叠到环形上盖24的上面上，并且该橡胶240包括：一个连接连接件28和环形上盖24以便表现出剪切应力的连接部分241；和一个用于从连接部分241穿过环形上盖24的内周边缘的向上的制动件242，其固定在环形上盖24的后面周围。当盘状件32由于大的振动而向上运动时，该向上的制动件242与盘状件32相邻接。向上竖立的外周壁部分243设置于连接部分241的外周上，并且一个从其上部向内侧弯曲的向内凸出的部分244固定在可动盖40的后面，所述可动盖40通过焊接等安装在可动轴31的外周面上。由于如上所述本实施例的橡胶240包括外周壁部分243和向内凸起的部分244，所以起到了在第一个实施例中的环形密封件的功能，即，防止粘性液体泄漏的功能，和用于控制可动件30向下的运动范围的控制器的功能。

另外，根据本实施例的可动盖40的外径大于壳体20的缸体部分的直径。底壁22和壳体20的安装板62的直径大于壳体20的缸体部分的直径，并且缸体部分的下部沿其外周边缘包围并保持着底壁22和安装板62，形成一个下凸缘201。另外，作为一个弹性部件，包括一个盘簧的金属弹簧70在可动盖40和下凸缘201之间围绕壳体20的外周设置。

在本实施例的振动阻尼设备的情况下，与第一个实施例中的壳体类似，因为通过将由静磁体270和可动磁体37构成的磁性弹簧装置与金属弹簧70结合所获得的弹簧常数可以被设置成大致为零，所以当输入的振动在小于预定值的振幅范围内时，由活塞35、壳体20和粘性液体构成的减振系统不起作用，从而输入振动的传递被该磁性弹簧装置阻断。当施加一个具有大的振幅的大的输入时，构成活塞35的网状物351塌陷，并且网眼变小使该网眼作为一个孔，从而使冲击被吸收，并且由于因此而产生的液体阻力而抑制了与底部部件的接触。

当包括可动轴31的可动件30在除了轴向方向以外的方向上、例如从轴的中心在水平方向或扭转方向上发生位移时，因为安装在可动轴31中的环31a通过连接件28使橡胶240的连接部分241在剪切应力的方向上发生变形，并且同时，金属弹簧70也发生变形，所以因这些部件的回复力使得包括可动轴31在内的可动件30可以恢复到初始位置。结果，当可动件30从轴的中心在水平方向上或扭转方向上相对于壳体20发生位移时，该可动件30被迅速复位，并且可以由振动阻尼机构减小振动，利用静磁体27相对与可动磁体37的相对位移和金属弹簧70在垂直方向上的弹性力将弹簧常数大体设置为零。

橡胶240的外周壁部分243形成于壳体20和可动盖40之间，并且外周壁部分243被设计成具有在位移量的范围内弯曲的厚部，在所述位移量中，通过将静磁体27和可动磁体37在垂直方向上的相对位移与金属弹簧70的弹性力结合起来所获得的弹簧常数大体为零。从而，弹簧常数大致为零的位移量的范围可以被设计成利用静磁体27和可动磁体37在垂直方向上的相对位移，和金属弹簧70的弹性力，而不考虑橡胶240的外周壁部分243的弹簧力。然而，也可以设计一种利用正弹簧常数的方式，而不采用上述的在位移量的预定范围内弯曲外周壁部分243的方式。在这种情况下，借助结合金属弹簧70和外周壁部分243所获得的弹性力，相对于正弹簧常数调整由静磁体27和可动磁体37表现出来的负弹簧常数的量级，从而使两者结合所获得的弹簧常数变成大致为零。

当可动件30做较大的向上振动时，盘状件32与橡胶240的向上制动件242相邻接，从而限制向上运动的范围。另一方面，当可动件30做较大的向下运动时，固定在可动盖40上的橡胶240的向内凸起部分244与连接件28相邻接，从而限制向下的运动范围。

图9至图11是表示根据本发明第三个实施例的振动阻尼设备10的视图。本实施例的振动阻尼设备10具有与第一个实施例大致相似的结构，但与第一个实施例不同之处在于，代替第一个实施例的橡胶24a，可动件30的回复机构由磁体构成。

即，该振动阻尼设备10包括：一个固定在连接件28的上面上的第一回复磁体250，所述连接件28根据可动件30在水平方向上的位移等进行移动；和一个固定在壳体20的环形上盖24的后面上的第二回复磁体251。在一个回复磁体相对于另一个回复磁体的相对面上，在本实施例中，在第二回复磁体251相对于第一回复磁体250的面的相对面上，层叠有一个由非磁性材料制成的滑板，用以减小摩擦阻力，并且伴随着可动件30在水平方向上等的位移，该第一回复磁体250相对于滑板252滑动。

第一回复磁体250和第二回复磁体251均形成环形，并且以在正常条件下不同磁极相互面对的方式磁化，进而，以当可动件30和壳体20相对位移时第一回复磁体250和第二回复磁体251总是被迫相互精确面对的方式进行磁化。而在本实施例中的第一回复磁体250和第二回复磁体251均形成环形，如图10所示，多个磁体被以下述方式被磁化，即，北极和南极沿环的周向交替设置且不同的磁极相互对向。尽管磁化的意义不限于使两者总是被迫相互精确面对，但优选地，通过如图10所示对它们进行磁化而形成多个磁极，因为，在可动轴31在旋转方向上发生预定量的位移的情况下和在可动件30在水平方向上发生位移的情况下，可以通过吸引力和排斥力而恢复到初始位置。

如各实施例所述，振动阻尼机构将磁性弹簧装置的弹簧常数设置成大致为零的作用和在本实施例的振动阻尼设备10中利用活塞35的冲击吸收机构的作用相同。然而，在本实施例中，可动件30在水平方向上或扭转方向上的位移不是通过第一个实施例或第二个实施例中的橡胶24a或240的剪切应力回复的，而主要是通过由上述第一回复磁体250和第二回复磁体251形成的磁场的作用回复的。顺便提及，如在第一个实施例中那样，环形密封件41用于恢复在扭转方向上的位移。

图12是表示振动传输特性的视图。该试验例表示通过采用图1和图2所示的振动阻尼设备10所获得的数据。首先，当在由可动轴31支撑负载物质的条件下以可动磁体37大体在图6中的位置a和位置b之间的中间位置上的方式开始之后，振动阻尼设备10利用壳体20的安装螺栓61被固定到一个振动器台上，然后，施加振动，并测量相对于频率的负载物质振动传送比。另外，为了进行比较，测量具有预定量的负载物质的“液体密封引擎固定架”的振动传送比。液体密封引擎固定架是一种在现有技术中用于引擎固定架中的将液体密封到橡胶固定架中的减振装置。在图12中，“0.5mm”和“1.0mm”表示振幅的量。由于构成活塞35的网状物351的网眼在该范围内几乎不塌陷，所以其不作为一个孔，并且不具有通过压迫粘性液体而表现出来的作为减振系统的减振功能。

如图12中所清楚表示的那样，根据实验例中的振动阻尼设备，在所有频率范围内，振动传送比远低于作为比较例的液体密封引擎固定架。特别是在实验例中，与比较例相比，谐振曲线峰值向低频区移动，并且在人体可以明显感觉到的从3Hz到高频区的很宽的范围内的振动被减弱。

采用根据本发明的磁路的振动阻尼设备不限于如上所述的可动磁体和静磁体均由永磁体构成的磁性弹簧，在图7所示的第二个实施例的结构中，也可以采用这样的磁路，即，代替可动磁体37，由铁磁材料、例如铁等或非磁性材料、例如铜等构成，并且以将铁磁材料或非磁性材料保持在其间的方式设置静磁体。

当由一个静磁体和一个铁磁材料、例如铁等构成磁路时，由于铁磁材料根据它们的相互位移因磁感应效应而被磁化，所以可以产生控制可动磁体30的移动的阻尼力。当由一个静磁体和一个非磁性材料、例如铜等构成磁路时，由于伴随着它们的相对位移在非磁性材料中因电磁感应效应而激发出一个涡流，所以在阻碍它们的相对运动的方向上产生一个阻力，该阻力形成一个阻尼力。

利用由磁感应效应或电磁感应效应产生的阻尼力，可以有效地吸收特别是存在于因粘性液体开始工作而产生上述粘滞阻力之前的振动。

当根据各实施例的振动阻尼设备被组装起来时，例如，在图1所示的壳体20中设置静磁体27的工序是需要耗时的工作。另外，各磁体的安装操作和粘性液体的注入操作或金属弹簧或其它部件的设置操作通常不在组装工厂中进行操作的。例如，可能存在这样的情况，即，在一个工厂中只进行将各磁体分别安装到壳体和可动件上的操作，而其它设置操作在其它工厂中进行。然而，在这种情况下，如果固定有静磁体的壳体和固定有可动磁体的可动件被运输到另一个工厂，则需要在目的地工厂中将这些部件进行分类。

因此，如图13(a)所示，静磁体500被固定到底壁510上，并且一个用作轭的缸体部件520设置于其周围。这时，可动磁体540也固定到一个可动件530上，然后底壁510和可动件530由螺钉550结合起来，从而作为对于运输过程的优选结构，该结合状态可以为一个局部装配状态。采用这种结构，如图13(b)所示，根据本发明的振动阻尼设备可以在位于目的地的另一个工厂中，仅通过拆去螺钉550、将保持静磁体500的缸体部件520设置于壳体560中、将可动轴570连接到可动件530上等，被简单地组装起来。

采用使用了根据本发明的磁路的振动阻尼设备，振动传送可以被一个振动阻尼机构隔离，以使利用可动磁体和静磁体在一个轴向上的相对位移和金属弹簧的弹性力使弹簧常数大体为零。进而，通过用活塞压迫粘性液体，当输入一个大的振动时，可以发挥粘性阻尼功能，从而放置于底部部件接触。因而，可以不单独设置振动吸收装置而实现粘性阻尼功能，并且可以提供一个结构简单的小尺寸振动阻尼设备。另外，由于活塞的结构使得除非可动件和壳体的相对位移大于预定值否则不产生液体阻力，所以由上述磁性弹簧装置构成的阻尼机构对于量级小于预定值的振动输入可以不受干扰。顺便提及，利用采用具有预定厚度的网状物的活塞结构，使得装置具有简单的结构，直到可动件相对于壳体的相对位移大于预定值为止，可以使粘性阻尼功能不产生作用。

另外，当铁磁材料、例如铁等或非磁性材料、例如铜等用于代替可动磁体，也可以采用一个由这种材料和静磁体构成的磁路。在这种情况下，通过利用磁感应或电磁感应产生阻尼力，可以有效地吸收在因粘性液体开始工作而产生粘性阻力之前存在的振动。

更进一步，由于使该结构设有一个复位装置，不仅一个轴向(Z轴方向)上的振动产生的位移，而且在水平方向(X或Y轴方向)上、绕各轴的旋转方向上、或作为这些方向的一个叠加方向的一个扭转方向上的振动产生的位移，可以被复位装置迅速恢复到初始位置上，并且可以被作为一个轴向上的振动进行减振，本发明的振动阻尼设备可以以一个简单的结构控制具有六个自由度的振动。

已经在一定程度上参照附图对本发明的优选实施例进行了说明，根据上述的示范，可以进行显而易见的变形或改变。本发明的范围有所附的权利要求限定。

Claims (10)

1、一种采用磁路的振动阻尼设备，包括：

一个相对于一壳体可沿轴向相对运动设置的可动部件；

一个固定到该可动件上的可动磁体；

一个固定设置在上述壳体上且形成一个静磁场的静磁体，以便与所述可动磁体一起沿可动件的轴向方向在位移量的预定范围内具有一个负弹簧常数；

一个弹性部件，用于沿所述轴向推动可动件以便保持远离壳体的底壁一定距离，并且通过结合由可动磁体和静磁体产生的磁场的磁力和弹性力，并且在所述轴向上的位移量的预定范围内，将获得的弹簧常数设置成大致为零；以及

一个活塞，其在可动件的压力下移动，并且，当可动件在轴向上的位移量达到一个预定值时，对注入壳体中的粘性液体加压以便产生流体阻力。

2、如权利要求1所述的采用磁路的振动阻尼设备，其特征在于进一步包括一个复位装置，以便使可动件在除了轴向以外的包括旋转方向在内的其它方向上从位移位置恢复到初始位置。

3、如权利要求2所述的采用磁路的振动阻尼设备，其特征在于，所述复位装置包括：一个与可动件的圆周相邻接并根据可动件在其它方向上的位移移动其位置的连接件，和一个位于连接件和壳体之间的橡胶构件，以便可以利用弹性回复力使可动件恢复到其初始位置上。

4、如权利要求2所述的采用磁路的振动阻尼设备，其特征在于，所述复位装置包括：一个与可动件的圆周相邻接并根据可动件在其它方向上的位移移动其位置的连接件，一个安装到该连接件上的第一回复磁体，和一个安装到壳体上的第二回复磁体，其中，以下述方式磁化该第一回复磁体和第二回复磁体，即，第一回复磁体和第二回复磁体由于它们的磁性力而相互被迫远离。

5、如权利要求2所述的采用磁路的振动阻尼设备，其特征在于，进一步包括：一个环形密封件，该环形密封件连接到一个固定在构成可动件的可动轴周围的可动盖上，环形密封件在与放置在所述壳体的环形上盖之上的复位装置的连接件相距一预定距离处支撑可动盖，并且该环形密封件具有通过抵接在复位装置的连接件上而限制可动件在一个向下方向上的可动范围的功能，同时还具有防止注入到壳体中的粘性液体泄漏的功能。

6、如权利要求1所述的采用磁路的振动阻尼设备，其特征在于，所述活塞包括：一个具有预定厚度的环形网状物，其外周面具有可以与所述壳体的内周面可滑动地接触的外径，和一个层叠到所述环网状物的顶面和底面上的圆形板，其中，当可动件相对于壳体在轴向上移动得比预定的量大时，由于被任何圆形板接收的流体压力使得所述网状物变形从而使网眼更小，并且所述网眼具有作为一个产生流体阻力的孔的功能。

7、如权利要求6所述的采用磁路的振动阻尼设备，其特征在于，所述网状物包括按预定距离设置的一个前网眼层和一个后网眼层，并且通过使各网眼层相互连接起来而具有三维结构，所述各网眼层是以在前网眼层和后网眼层之间于相对方向上设置大量线束的方式连接起来的。

8、如权利要求1所述的采用磁路的振动阻尼设备，其特征在于，静磁体设置于壳体中的可动磁体的外侧和内侧。

9、如权利要求1所述的采用磁路的振动阻尼设备，其特征在于，所述弹性构件包括一个金属弹簧。

10、如权利要求1所述的采用磁路的振动阻尼设备，其特征在于，进一步包括：一个环形密封件，该环形密封件连接到一个固定在构成可动件的可动轴周围的可动盖上，环形密封件在与所述壳体的一环形上盖相距一预定距离处支撑可动盖，并且该环形密封件具有通过抵接在壳体的环形上盖而限制可动件在一个向下方向上的可动范围的功能，同时还具有防止注入到壳体中的粘性液体泄漏的功能。

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