TW524935B - Magnetically actuated friction damper - Google Patents

Description

524935 五、發明説明（1 【發明領域】 本發明有關於一種被動減震器，更 + :關於一種摩擦減震器，其中該摩擦之正常力係藉第一與 第二減震構件之間的磁吸力所提供者。 /、 【發明背景】 摩擦減·震器一 < 係將一摩擦力施加於_可移動構件以 分散該構件之平移或旋轉能量來產生構件可接受之移動。 習用摩擦減震器典型上係由表面作用減震器所構成， 其型式說明於corcoran et al•之美國專利號5 257 68〇 訂- 及Th〇rn之美國專利號4,957,279。表面作用減震器係藉 由作動一彈性元件以將動能轉換為熱能，利用分散平移或 旋轉能量來作動。如此習用減震器一般係包括一具内壁之 殼體，及一可移動穿過該殼體之彈性構件。該内壁與該彈 性構件之間的干涉產生摩擦減震。 除此之外，摩擦減震可被一摩擦減震器供應於一可移 動構件上，該摩擦減震器利用一可控制的流體以精確地控 制所供應的減震力。如此裝置係習知技藝，如磁流變 (magnet〇rhe〇l〇gical(MR))流體裝置，且如此之MR裝置 一般可參考Carlson et al•之美國專利號5 284 33〇 ;及 亦為Carlson et al•之美國專利號5 277 281。MR裝置 I為旋轉或線性作用變異型式，且如此減震器使用一可控 制的MR流體，包括細微軟磁性粒子撥付於一液體載體 中。MR流體顯現一，，濃化，，行為（一流變性），有時係指 為在被置於充分強度之磁場時一表面上的黏滯度。若該 524935 五 、發明説明（2 MR流體所置的磁場強度愈高，則以一特定 ^ &装置可達到 的減震力愈高。儘管有許多可有效提供減雳 主. 辰又應用，習用 表面作用及MR摩擦減震器仍具有許多缺 ” ^ ^ 百先，習用 减辰器對溫度變化及熱膨脹具敏感性。當 姑— 田為用減震器受到 頋者溫度增加或降低時，該MR流體之黏滯度可能會受影 響且流體黏滯度的改變會因此影響所供應之減震力 溫度變化亦會影響該彈性減震元件之特性，且會使該= 減震元件收縮或膨脹而產生尺寸變化。該減震元件尺寸或 特性之變化將改變該表面作用摩擦減震器所供應之減震 力0 〆 表面作用減震係藉該殼體與彈性元件之間小心計算的 干涉所提供的。於MR t置中，藉維持該殼體與活塞：件 之間-精確界定間隙尺寸，以確保有效之減震。該仙产 體流過該界定之間障:。藉由上述，習用減震器對尺寸容許 及容許裕度非常敏感’必須嚴厲維持以使f用摩擦減震器 可提供有效減震力。然而，經過超時重複使用該等減震器 後，於移動減震器構件之間的標準容許裕度經常會失去而 此構件谷許裕度的偏差會對該摩擦減震器提供的力產生負 面衫響。最後，習用摩擦減震器組裝困難，且僅特定範圍 的材質可用於此種習用摩擦減震器上。 前述說明了目前裝置及方法所存在的限制。因此，由 此可知且提供一替代裝置來克服上述一或多個限制。據 此’以下說明-適用之替代摩擦減震器，其包含的特徵 細說明於後。 ------------------------裝—— (請先閲讀背面之注意事項再蜞寫本頁) -------訂-------- :線丨 524935 五、發明説明（3 【發明概要】 猎本發明提供—種摩擦減震器來達成上述目的，立提 減震力’不會對溫度變化或構件之間的容許裕度 可易於組裳且可結合由多種材質製成的構件。 兮減：亡特點中，其由本發明之摩擦減震器達成。 二體，包含一穴部形成於其内；-第-構

件W又置於該穴部内且可你好〜立17 A A 於該穴部内；-中門構件：二° ^動’一第二構件設置 第槿株… 第一與第二構件之間，該 弟一構件與該中間構件摩擦銜接；及至少-磁場產生體， 安裝以磁性―及第二構件， 體 件與該中間構件之摩擦銜接，且其中該第一構件=4 中間構件而移動，以產生一減震力。 ’、几〜 該第二構件可隨該第一構件的移動而移動。在一 構之前’該第-及第二構件係相對齊的。當該第 鼻牛開始移位時’該第二構件係落後於該第 離，且之後再被吸向該第一構件距 件實質上相互對齊。。戈者，”广^第—及第二構 者該第二構件係固定者。於+ - :，該第-及第二構件係以磁性轉接，且藉此夢二 之減震器提供平順開始之減震力，減除於可移動2! 構件之間的靜態摩擦。 減震器 除此之外，於-替代實施例中，該第―及第 構件可不設置於-殼體内。於 料及中間 固定者。貝知例中該中間構件之端部係被 前述及其他特點將由以下對本發明之詳細說明，並參 本紙張尺度翻巾關家標準（⑽）Μ規格⑵Μ7公楚) 6- 五、發明説明（4 考圖式，而得以瞭解。 【圖式之簡要說明】 第1圖係本發明之摩 端蓋； 减辰裔之等角圖，其移除殼體 第2圖係第1圖之減 心成震裔之縱剖圖，· 第3圖係沿第1圖剖線3-3之側剖圖； 第4圖係弟1圖之縱 么， 、” 圖，顯不於第一構件被移動之 '\ —及第二構件及中間構件之對齊狀態； 第5圖係第4圖於該第-構件被移位之後之縱剖圖； 第6圖係胃用摩擦減震器力對移位之曲線圖； Α Θ係本發明摩擦減震器力對移位之曲線圖； f 8圖係本發明第二實施例之摩擦減震器之縱剖圖； 第9圖係沿第8圖剖線9一9之側剖圖； 圖 第1〇圖係本發明第三實施例之摩擦減震器之縱剖 件 第11圖係本發明第四實施例之摩擦減震器第一構 第二構件、中間構件及支承層之縱剖圖；及 第12圖係本發明一替代可行實施例之縱剖圖，其第 第一構件及中間構件未被一殼體包圍，該殼體與該中 間構件的端部固定。 【較佳實施例之詳細說明】 現如圖所示，其中相同元件以相同標號表示，第1〜5 圖揭露第一實施例的摩擦減震器1 〇。 摩擦減震器1〇包含一長型管狀殼體12，具有殼壁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 524935 五、發明説明（5 2定-内殼面16及殼穴π。該殼體最佳係以非金屬材質 W:例如塑冑，且儘管所示及所述之該殼體係管狀而具 有一圓形剖面，但吾人須知該殼體亦可為任何適意剖面， 例如矩形或方形形狀。 該殼體包含個別第一及第二殼體端18及2〇，且該等 端分別藉及第二端蓋22及24將其封閉。至少一該等 端蓋係可移除地附接於其相對殼體端上。為了詳述本發明 的較佳實施例，端i 24係固定於第二殼體端2〇上，且端 蓋22則是藉螺接、干涉配接或其他習用可移除附接裝 置’可移除地附接於第一殼體端18上。端蓋22包含有孔 26’ -桿體28自該殼穴向外凸伸穿過該孔26以致於其桿 端3:可連接於譬如一玩具、觸覺裝置、自動門或如洗衣 機之器具的可移動構件上。托架32係與端蓋Μ 一體製 成，且該托架可作為用以於該減震器10作動期間扣住該 第二殼體端的震置。 縱向延伸相對槽34及36設置沿著該殼壁14的内表 面且該等槽於該等殼體端18及20處呈開放。肖34及36 可適以納置一中間構件40之縱向緣。在詳細說明開始時 該中間構件亦可視為一中間摩擦層。該構件所具有置 設於槽34及36内之該等縱向緣係以橫跨該殼穴17之擇 向延伸以將該較大殼穴分成個別較小的第一及第二穴部 17a及17b。參見第μ 3圖。該中間摩擦層⑼可以多種 不同非磁性材質製成，例如聚乙烯或其他塑膠、不錄鋼、 黃銅、疊層或汽車應用上用於剎車塊之複合材質。 本紙張尺度顧t國國家標準（〇S7^格⑽X297^J7 ---------------η:φ------------------、？-L----------0 (請先閲讀背面之注意事項再褀寫本頁) 524935

本發明該摩擦減震器1G對磨損及尺寸容許裕度不具 二字$摩擦層40因磨損或製造容許裕度的損失所造 、厚度之變異’對於減震表現少有影響，此係因該第—及 第一摩擦元件50及fin μ X » ^ 及60的正吊摩擦力負載並非如其他摩擦 :震器’例如表面作用減震器一樣，係尺寸大小來決定： 因此，即使該中間構件4。卜大部分因超時受到磨损， 該等元:5G與6Q之間的正常負載力亦不會受到影響。 該第構件50置設於穴部17a内且以習知方式連接 於桿體28 一端。該桿體連接於構件50之-非磁性座體 52且該座體再支撐_對永久磁石，㈣永久磁石 54a，54b並排置设於該座體内。該座體亦可以任何適意非 磁性材質製成’例如塑膠或紹。如第2及3圖所示，當該 構件5G置設於穴冑17a内時，該座體始終置設於該^ 構件40上且與該中間構件4〇摩擦銜接，且該等永久磁石 54a，54b藉一金屬持板56吸住該等磁石而可防止其不定 位。除了防止磁石移位外，該板56另可封閉磁路7〇以產 生一可靠且一致的磁場。當該桿體28以如箭頭及 102其中之一方向軸向移動時，該構件5〇以相同軸向方 向移動且該座體及該等磁石維持與該構件4〇摩擦銜接。 該第二構件60置設於穴部17b内且磁性耦接於構件 50。該磁性耦接係以磁場70之破折線來表示。如第一構 件50，第二構件60包含並齊磁石64a，64b，其受支偉於 座體。一持板66沿該座體一側蓋住該等磁石。如第 2圖所示’該等磁石54a，54b及64a，64b個別受其座體所 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 請 先 閲 讀 背 之 注 7¾ 事 項 ： 再 填 ： f 袭 本 頁 訂 ----—__-1U- 本紙張尺細中 524935 五、發明説明（7 支樓，以致於其北與南極被以可產生該連接之磁場7〇的 方式導向。該等持板56及66完成此磁性耗接回路。以此 方式’該等構件5〇及6〇經由該中間構件4〇才目互吸引。 當構件60置設於穴部17b内時’座體62恆與構件摩 擦銜接。以下將更詳細說明細節，第二構件60以一箭頭 100及1G2所^日方向大體相同方向移動且跟隨著第一構件 50之移動。 ，吾人需知本發明之摩擦減震器並不需如所揭露以特定 水平導向以對該減震器提供有效減震。儘管於第3圖中， 所不八部1 7a為一上穴部而所示穴部i几為一下穴部，穴 部17a及l7b之導向亦可相反，即該穴部爪為上穴部而 穴部Ha為下穴部，或該殼體可自如第3圖的位置被旋轉 於任何角度上。 現將詳述摩擦減震器10之作動。為簡化起見，現僅 就減震器U)以構件60之方向100詳細說明之。然而，五 人需知該減震器10若以第2圖所示方向102移動時里； 以相同方式作動。 ，、係 在該減震器組裝之後’端蓋24藉由托架固定且桿端 該等第參與之可移動物件上。當該減震器被組裝時， “ &第二構件50及6〇磁性耦接且被磁場7〇唯 於構件40的表面上。 琢U維持 w現如第4及5圖所示，該第二構件60因磁石 二及，a’64b之間的磁吸力而傾向於與該第—構： ' 4如第4圖所示。當該第一構件沿中間構件切以 -10-

(請先閲讀背面之注意事項再蜞寫本頁) 鬌· 五 、發明説明（8 方向100轴向蔣# 士 50或與第-構Πο:、該搆… 之落後距離由第二：不：接。此見第5圖。該構件60 及60係蕻-讲目中距X表示。此係因該等構件50 十生彈簧有效地耦接。儘管該桿體28係直接 耦接於該第_槿杜址 你置接 該磁性强笼 ，…、而該第二構件60係有效地耦接於 ^义，-貫。因此在該第二構件開始跟隨該第一構件移動 該^一^性-簧必須先被充分移位以提供足夠力去克服 二 之摩擦力。—旦該第二構件克服了該第-構件 的摩擦力時，該第二構件6〇會迅速地向該第一構：： 回/直至該第一及第二構件實質上對齊為止。當該第一構 :繼績被移位時，該第二構件會落後該第 落後距離Y。見第4圖。 相田小 孩第及第二構件之部分不耦接金該減震器的，，感 的優點。此部分不輕接改善正常與摩擦減震 ::辕之大部分的錯動。此錯動對熟於此技藝者係指靜 悲摩擦。臂用摩擦減震器之靜態摩擦作用可由第6圖圖表 所不。由-習用減震器所供應的減震力起先是高的… :於靜態摩擦存在產生移動阻力的緣故，且之後-旦該； 辰兀件克服了第6圖A點所示靜態摩擦之力，該減震力會 降低至其作動程度。第7圖以圖表顯示本發明的減震巧， 其提供-平滑、無靜態摩擦增加之力，直到該減震力達 其作動程度為止。見第7圖以B表示之點。 —第二實施例摩擦減震器200顯示於第8及9圖 二實施例摩擦減震器2GG包括摩擦減震器1()所有元件乂， ______ 本紙張尺度適用中國國家標準（〇丨5) A4規格（210X297公釐）

-----------攀… (皆先閲讀背面之注意事项再填寫本頁j .訂丨 :線丨 524935 A7 B7 五、發明説明（9 ) 除了該可移動第—構件6〇夕卜。該第二實施例摩擦減震器 包含一固定第二構件205,其橫跨於該殼體的縱向。該第 二構件置位於該腔室内，以該下構件緣部置設支撐於該殼 壁之内表面上。見第9圖。 第三實施例摩檫減震器300顯示於第1〇圖。該第三 實施例摩擦減震器包含第二實施例摩擦減震器所有元 件，除了一中間構件210係延伸於該殼體的縱長。更確切 地說，於第三實施例摩擦減震器3〇"，該中間構件係附 接於該第一座體52的底側，以當構件50相對於該第二構 件移動時與該座體移動。該構件21〇係以黏劑或其他習用 方式附著。於一替代實施例中，該摩擦減震器可包含該摩 擦層210沿該座體52底側及中間構件4〇沿該第二 205的全長。 第四實施例摩擦減震器400顯示於第u圖。該摩擦 減震器包含第二實施例摩擦減震器2〇〇的特徵，且更包人 一軸承構件405，其係以橡膠或其他彈性材質製成，： 構件405係以習用方式固定於該座體52底側。該轴3 件包含數間隔半圓肋部410,其以平行方式侧向延伸橫過 該構件。該等肋部於該減震器400作動期間，仍與該=达 構件摩擦銜接。 間 於第二、三及四實施例中，該第一構件5〇係與該第 二構件205磁性耗接。肖第二構件係一軟質磁性層例:鐵 或鋼。於摩擦減震器200,则及綱中，當該第_構“ 縱向移動時，以平順增加該等摩擦減震器2〇〇, 3〇〇及4⑽ _ -12- 本紙張尺度適用中關家鮮（CNS) A4規格（210X297公爱） ---------------------------------訂----------------€· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 524935 A7 B7 五、發明説明（10 # 所供應之力，可達到第7圖之平滑無靜態摩擦的狀態。 於第一至第四實施例減震器10 200 300及400中， 該第-及第二構件50及6G及中間摩擦層4G可不被殼體 12所圍繞。此構造如第12圖所示。於此替代構造中，該 中間構件40的端部係以附接構件_及5()2維持固定， 該等附接構件500卩502可為任何適意附接構件例如一托 架或其類似物。該被固定構件端部之替代例包含該構件 4〇之縱向緣之固定部，纟固定方式係以不干擾構件50及 6 0的移位。 儘管以對本發明之較佳實施例作詳細說明，吾人應瞭 解此可作變更，且因此本發明並不侷限於此詳細說^細 節，而可作落於以下申請專利範圍内之變化及取代。π 【本發明的元件標號對照】 10, 200, 300, 400…摩擦減震器 12…殼體 14…殼壁 16···内殼面 17a，17b···第一 18，20···第一， 22，24···第一 ' 28…桿體 32…拢架 40…中間構件 50, 60···第一， 1 7…殼穴 ，二穴部 二殼體端 二端蓋 26...孔 30...桿端 34，36…縱向延伸相對槽 二摩擦元件 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNJS) A4規格（21〇χ297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填鞀本頁} |裝— •訂丨 :線丨 524935 A7 B7 五、發明説明（1 52.. .非磁性座體 5 6...金屬持板 62.. .座體 6 6…持板 7 0…磁路 205…第二構件 210…構件 405.. .軸承構件 410.. .肋部 500, 502...附接構件 54a，54b...永久磁石 64a，64b~磁石 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) .¾. 、¥

Claims (1)

1. 524935 六、申清專利範圍 1· 一種減震器，包括·· (a) Λ又體，包含一穴部形成於其内； (::第-構件’設置於該穴部内且可於該穴部内移 (c) 一第二構件，設置於該穴部内； ⑷-中間構件，位於該第一與第二構件之間，該第一 構件與該中間構件摩擦銜接；及 ⑷至少-磁場產生體，安裝以磁_接於該第一及第 二構件’藉以維持該第-構件與該中間構件之摩擦銜 以 接，且其中該第一構件係可抗該中間構件而移動， 產生一減震力。 其中該第二構件係 其中該第二構件係 其中該第二構件係 2·如申凊專利範圍第1項之減震器 可移動者。 3·如申請專利範圍第1項之減震器 固定者。 4·如申請專利範圍第2項之減震器 跟隨該第一構件移動。 其中該第一構件 5·如申請專利範圍第1項之減震器 卜 〜，叫氺一攝件 Μ 括第1¾，該至少-磁場產生體受支樓於該第— 體内，該第-構件進一步包括—持體以維持該^少— 場產生體於該第一座體内。 6·如申請專利範圍第5項之減震器，其中該第一構件 該至少一磁場產生體係由數永久磁石所構成。 件 7·如申請專利範圍第5項之減震器，其中該第二構件 -15- 524935 A8 B8 C8 D8

   申請專利範圍 括一第二座體，該至少一磁場產生體亦受支撐於該第二 座體内，1¾第二構件進一纟包括一第二持體以維持該至 少一磁場產生體於該第二座體内。 8:如申請專利範圍帛7項之減震器，其中該第二構件之 該至少一磁場產生體係由數永久磁石所構成。 之 \如申請專利範圍第1項之減震器，其中該殼體係由一 官狀構件所構成，該管狀構件具有一壁，其界定一内殼 面’具有用《支撐沿該内殼面設置之該中間構件心 置，該殼體進一步包括第一及第二端蓋構件。 10·如申請專利範圍第9項之減震器，其中該用以支擇該 中門構件的衣置係由相對縱向延伸凹槽所構成。 11·如申請專利範圍第丨項之減震器，其中該第二構件被 固定且該中間構件固定於該第一構件。 12·如申請專利範圍第丨項之減震器，其中該摩擦減震器 包含一摩擦層於該中間構件與該第一構件之間。 13·如申請專利範圍帛12項之減震器，其中該摩擦層包 括數肋部。 14·如申凊專利範圍第u項之減震器，其中該第二構件 被該殼壁所支樓。 15· —種摩擦減震器，包括： (a) —殼體，包含一穴部形成於其内； (b) 第一構件，設置於該穴部内且可於該穴部内移 動； (c) 一第二構件，設置於該穴部内且可於該穴部内移 .....-................裝—.............tr……-............緣 (請先閲讀背面之注意事项再填寫本頁)

   、申請專利範圍 動； ::間構件，位於該第—與第二構件之間，該第_ 構件與該中間構件摩擦銜接；及 二二少;!=生體’安裝以磁性耗接於該第-及第 接，且/ 夺該第—構件與該中間構件之摩擦銜 產生—:震r—構件— 16. 如申請專利範圍第15項之摩擦減震器 及第二構件係相對齊者。 17. 如申請專利範圍第15項之摩擦減震器 構件係對應於該第-構件的移動而移動。 ^如申請專利範圍第17項之摩擦減震器 其中該第 其中該第 ——一▲ 7、序傺减晨器，其中杏 -構件開始移位時該第二構件係落後於該第—構件田厂 19· 一種減震器，包括·· (a) —第一構件； (b) —第二構件； (C)-中間構件，位於該第—與第二構件之間，一 構件與該中間構件摩擦銜接；及 Μ 至少-磁場產生體，安裝以磁_接於該第— :構:”藉:第維持構件與該中間構件之摩擦銜 接且/、中,亥苐一構件係可抗該中間構件 生-減震力；及 初以產 (d)用以防止該中間構件移位之裝置。 2〇.如申請專利範圍第19項之減震器，其中該中間構件 -17- 524935 A8 B8 C8 D8申請專利範圍具有相對端部，該用以防止該中間構件移位之裝置附接 於該等端部上。 請 先 閲 讀 背 面 之 注 意 事 項 再寫裝 本 頁 訂 -18 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公爱）