TWI531734B - 轉動向阻力器 - Google Patents

Description

轉動向阻力器

本發明係關於一種阻力器，尤指一種應用磁流變液的轉動向阻力器，其係用於提供旋轉物體阻力。

磁流變液(magnetorheological fluid,MRF)是一種開發中的智慧型材料，在外加磁場的作用下，磁流變液中的固體磁性顆粒會沿著N、S極之間的磁力線，在兩極之間形成鏈狀，並進而產生抗剪應力的作用。

習知應用磁流變液的阻力器包括內轉式阻力器，其主要係由一外筒、一內導磁體及一磁流變液構成，其中該外筒係包覆該內導磁體；該內導磁體環設有複數導磁桿，並於各該導磁桿上纏繞線圈以作為一個外加磁場，且纏繞有線圈的導磁桿係穿設於該外筒之外，並藉由於該等線圈上通以電壓或電流進而產生磁場，且該內導磁體可相對於該外筒而轉動；以及該磁流變液係填充於該外筒及該內導磁體之間。

此外，該阻力器提供阻力的方式如下所述：當該內導磁體相對於該外筒進行轉動時，藉由於該等線圈上通以電壓或電流而產生一磁場，而在該磁場作用範圍內的磁流變液會沿著該磁場的N、S極之間的磁力線，在兩極之間形成鏈狀，並進而於該內導磁體的外表面及該外筒的內表面產生抗剪應力的作用，而使得該內導磁體無法相對於該外筒而轉動，進而達到提供阻力之目的。

然而，習知的內轉式阻力器由於其結構的限制，使得當欲提升該內轉式阻力器的阻力時，須藉由增加該外筒及該內導磁體之間的空間，進而增 加磁流變液的範圍才能達成提升阻力之目的，但將使得內轉式阻力器的體積過大。

為解決上述現有技術的缺失，本發明之一目的在於提供一種轉動向阻力器，其係可藉由內部的結構配置而能有效利用空間，而將該轉動向阻力器的體積減少，並達到輕量化之目的。

為達上述目的及其他目的，本發明係提供一種轉動向阻力器其包括：一磁場生成部，其具有一導磁本體、偶數導磁延伸體、偶數導磁線圈組、偶數阻隔體、二第一蓋體及二軸體，該等導磁延伸體係等角度環設於該導磁本體，各該導磁線圈組係套設於各該導磁延伸體，各該阻隔體係連接於相鄰之二導磁延伸體之間，該等第一蓋體係設於該導磁本體、該等導磁延伸體及該等阻隔體之兩側以封閉該等導磁線圈組，該等軸體係分別設於該等第一蓋體；一導磁外滾筒，其包覆該磁場生成部，並且樞接於該等軸體；以及一磁流變液，其填充於該磁場生成部與該導磁外滾筒之間。

於一實施例中，各該導磁延伸體包含一柱型導磁身部及一弧型導磁頂部，各該導磁線圈組係套設於該柱型導磁身部，各該阻隔體係連接於相鄰之二弧型導磁頂部之間。

於一實施例中，其中相鄰之二弧型導磁頂部具有相反之磁場方向

於一實施例中，其中該等軸體係由一轉軸貫穿該等第一蓋體及該導磁本體而形成。

於一實施例中，其中該磁場生成部更包含二第一墊圈，該等第一墊圈分別設於各該第一蓋體與該等導磁延伸體及該等阻隔體之間。

於一實施例中，其中該導磁外滾筒包含一導磁環體及二第二蓋體，該等第二蓋體係設於該導磁環體之兩側，該導磁本體、該等導磁延伸體、 該等導磁線圈組、該等阻隔體及該等第一蓋體設於該導磁環體內，該等軸體分別樞接於該等第二蓋體。

於一實施例中，其中該導磁外滾筒更包含二第二墊圈，該等第二墊圈係分別設於各該第二蓋體與該導磁環體之間。

於一實施例中，其中該導磁本體為圓柱，該磁場生成部具有圓柱外形，該導磁外滾筒為圓筒。

藉此，本發明的轉動向阻力器係藉由該磁場生成部、該導磁外滾筒及該磁流變液的配置，使得該導磁外滾筒可以該磁場生成部為軸心進行旋轉，並透過該磁場生成部產生的磁場作用於該磁流變液上，使得該磁流變液中的固體磁性顆粒會沿著N、S極之間的磁力線，在兩極之間形成鏈狀，並進而產生抗剪應力的作用，而提供一阻力。

1‧‧‧轉動向阻力器

11‧‧‧磁場生成部

111‧‧‧導磁本體

112‧‧‧導磁延伸體

112a‧‧‧柱型導磁身部

112b‧‧‧弧型導磁頂部

113‧‧‧導磁線圈組

114‧‧‧阻隔體

115‧‧‧第一蓋體

115a‧‧‧第一環形溝槽

116‧‧‧轉軸

116a‧‧‧軸體

117‧‧‧第一墊圈

12‧‧‧導磁外滾筒

121‧‧‧導磁環體

122‧‧‧第二蓋體

122a‧‧‧第二環形溝槽

123‧‧‧第二墊圈

13‧‧‧磁流變液

第1圖係為本發明轉動向阻力器的分解示意圖。

第2圖係為本發明轉動向阻力器的組裝示意圖。

第3圖係為本發明轉動向阻力器的立體示意圖。

第4圖係為本發明轉動向阻力器的剖視示意圖。

為充分瞭解本發明之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本發明做一詳細說明，說明如後：請同時參閱第1圖至第4圖，其分別為本發明轉動向阻力器1的分解示意圖、組裝示意圖、立體示意圖及剖視示意圖。

首先，如第1圖所示，該轉動向阻力器1包括一磁場生成部11、一導磁外滾筒12以及一磁流變液13(如第4圖所示)。

該磁場生成部11具有一導磁本體111、偶數導磁延伸體112、偶數導磁線圈組113、偶數阻隔體114、二第一蓋體115及二軸體116a。

於本實施例中，該導磁本體111的外形為圓柱，但亦可為矩形柱、三角柱等，然並不限於此。

該等導磁延伸體112係等角度環設於該導磁本體111，亦即，該等導磁延伸體112係平均設於該導磁本體111之周圍。更具體而言，於本實施例中，該等導磁延伸體112的數量為4個，表示該等導磁延伸體112的配置係以相鄰之二導磁延伸體112相差90度的方式而環設於該導磁本體111；另外，若該等導磁延伸體112的數量為2個，則該等導磁延伸體112的配置係以相鄰之二導磁延伸體112相差180度的方式而環設於該導磁本體111；再者，若該等導磁延伸體112的數量為6個，則該等導磁延伸體112的配置係以相鄰之二導磁延伸體112相差60度的方式而環設於該導磁本體111；以此類推。由上述可得知，該等導磁延伸體112的配置方式係以其數量來決定，原則上係平均設於該導磁本體111之周圍，又此配置方式之目的在於使該導磁本體111之周圍的磁場能夠平均，即磁力線之分布能夠均勻。另外，該等導磁延伸體112可與該導磁本體111一體成形，或以卡扣、黏合、焊接或鎖固的方式組接於該導磁本體111。

各該導磁線圈組113係套設於各該導磁延伸體112，更詳細而言，各該導磁線圈組113係卡設於該導磁本體111的表面及各該導磁延伸體112的頂部之間，使得各該導磁延伸體112與各該導磁線圈組113之組合可視為一電磁鐵，換言之，當通電於該等導磁線圈組113時，該電磁鐵會產生具有N極與S極的一磁場。此外，該導磁線圈組113的線圈匝數可依實際需求進行纏繞設置。

各該阻隔體114係連接於相鄰之二導磁延伸體112之間，更具體而言，各該阻隔體114係可以黏合或卡扣的方式連接於相鄰之二導磁延伸體112之間。由第4圖可知，藉由該等阻隔體114及該等導磁延伸體112的配置，可用以使 相鄰之導磁延伸體112及導磁線圈組113之間所產生的磁場形成穿過該磁流變液13的迴圈。

該等第一蓋體115設於該導磁本體111、該等導磁延伸體112及該等阻隔體114之兩側以封閉該等導磁線圈組113。更具體而言，該等第一蓋體115可藉由鎖固、黏合、焊接、卡扣等方式設於該導磁本體111、該等導磁延伸體112及該等阻隔體114之兩側以封閉該等導磁線圈組113。

由第2圖可知，該等軸體116a係分別可以鎖固、黏合、焊接、卡扣等方式設於該等第一蓋體115。

該導磁外滾筒12係包覆該磁場生成部11，並且樞接於該等軸體116a，另外，該導磁外滾筒12之兩側可藉由軸承結構而樞接於該等軸體116a上，並以該磁場生成部11為軸心進行旋轉。

該磁流變液13係填充於該磁場生成部11與該導磁外滾筒12之間，此外，該磁流變液13由於該等阻隔體114、該等導磁延伸體112的頂部及該等第一蓋體115的阻隔，使得該磁流變液13僅得於該磁場生成部11與該導磁外滾筒12之間流動，而無法流至該磁場生成部11內部的封閉空間中，其可避免該磁流變液13影響該等導磁延伸體112及該等導磁線圈組113產生磁場。

請再參閱第3圖及第4圖，如圖所示，當於相鄰的導磁線圈組113施加相反的電壓時，相鄰的導磁延伸體112及導磁線圈組113之間便可形成通過該磁流變液13的複數磁場迴路，且該等磁場迴路可同時存在，進而可提升磁場的效能。另外，由於本發明的轉動向阻力器1所產生的阻力係施加於該導磁外滾筒12，阻力的力臂及力矩較大，因此在相同的體積下，本發明的轉動向阻力器1可提供較大的阻力。

上述的轉動向阻力器中，各該導磁延伸體112係可包含一柱型導磁身部112a及自該柱型導磁身部112a之一端延伸的一弧型導磁頂部112b，以使該導 磁延伸體112呈T形，其中，該等導磁延伸體112的柱型導磁身部112a係等角度環設於該導磁本體111。藉此，各該導磁延伸體112的柱型導磁身部112a可套設該導磁線圈組113，而各該導磁延伸體112的弧型導磁頂部112b可提供較大的磁場作動面積。

各該導磁線圈組113係套設於各該導磁延伸體112的柱型導磁身部112a，使得各該導磁延伸體112與各該導磁線圈組113之組合可視為一電磁鐵，換言之，當通電於該等導磁線圈組113時，該電磁鐵會產生具有N極與S極的一磁場。此外，該導磁線圈組113的線圈匝數可依需求進行纏繞設置。

各該阻隔體114係可以黏合或卡扣的方式連接於相鄰之二導磁延伸體112的弧型導磁頂部112b之間。由第4圖可知，藉由該等阻隔體114及該等弧型導磁頂部112b的配置，可用以使相鄰之導磁延伸體112及導磁線圈組113之間所產生的磁場形成穿過該磁流變液13的迴圈。

上述的轉動向阻力器中，為了提升磁場的作用範圍，相鄰之二電磁鐵可配置為具有相反之磁場方向，如第4圖所示之導磁外滾筒12的周圍所標示之二N極與二S極，其中該等N極與該等S極係交錯配置，藉以使得該等磁力線能夠自一電磁鐵連接至相鄰的另一電磁鐵，進而增加磁力線的分布範圍。

上述的轉動向阻力器中，如第1圖所示，該等軸體116a係可由一轉軸116貫穿該等第一蓋體115及該導磁本體111而形成，更具體而言，該轉軸116可藉由凸設於其上的一鍵部(圖未示)，並與設於該導磁本體111之貫孔的凹槽卡合，進而使得該轉軸116可與該導磁本體111緊配合，換言之，該轉軸116係與該導磁本體111可同步轉動。

上述的轉動向阻力器中，該磁場生成部11更可包含二第一墊圈117，係分別設於各該第一蓋體115與該導磁本體111之間，更具體而言，各該第一蓋體115之內部各設有一第一環形溝槽115a，且各該第一墊圈117係部分設於 該第一環形溝槽115a內、部分設於該第一環形溝槽115a外，並且藉由設於該第一環形溝槽115a外的部份第一墊圈117來與該導磁本體111緊密結合。

上述的轉動向阻力器中，該導磁外液筒12可包含一導磁環體121及二第二蓋體122，該等第二蓋體122係設於該導磁環體121之兩側，該導磁本體111、該等導磁延伸體112、該等導磁線圈組113、該等阻隔體114及該等第一蓋體115設於該導磁環體121內，該等軸體116a分別樞接於該等第二蓋體122，其中該等軸體116a可由一轉軸116貫穿該等第一蓋體115及該導磁本體111而形成。更具體而言，該等第二蓋體122可藉由鎖固、黏合、焊接、卡扣等方式設於該導磁環體121之兩側。

上述的轉動向阻力器中，該導磁外滾筒12更可包含二第二墊圈123，係分別設於各該第該導磁環體121與該等第二蓋體122之間，更具體而言，各該第二蓋體122之內部各設有一第二環形溝槽122a，且各該第二墊圈123係部分設於該第二環形溝槽122a內、部分設於該第二環形溝槽122a外，並且藉由設於該第二環形溝槽122a外的部份第二墊圈123來與該導磁環體121緊密結合。

上述的轉動向阻力器中，該導磁本體111可為圓柱，該磁場生成部11可具有圓柱外形，該導磁外滾筒12可為圓筒。藉此，本發明的轉動向阻力器1可配合圓形的外部結構。

綜上所述，本發明的轉動向阻力器係藉由該磁場生成部、該導磁外滾筒及該磁流變液的配置，使得該導磁外滾筒可以該磁場生成部為軸心進行旋轉，並透過該磁場生成部產生的磁場作用於該磁流變液上，使得該磁流變液中的固體磁性顆粒會沿著N、S極之間的磁力線，在兩極之間形成鏈狀，並進而產生抗剪應力的作用，而提供一阻力於該導磁外滾筒；並且，更提供二第一墊圈於該磁場生成部以及二第二墊圈於該導磁外滾筒12，使得該磁流變液不易漏出。

本發明在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本發明，而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本發明之範疇內。因此，本發明之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧轉動向阻力器

11‧‧‧磁場生成部

111‧‧‧導磁本體

112‧‧‧導磁延伸體

112a‧‧‧柱型導磁身部

112b‧‧‧弧型導磁頂部

113‧‧‧導磁線圈組

114‧‧‧阻隔體

115‧‧‧第一蓋體

115a‧‧‧第一環形溝槽

116‧‧‧轉軸

117‧‧‧第一墊圈

12‧‧‧導磁外滾筒

121‧‧‧導磁環體

122‧‧‧第二蓋體

122a‧‧‧第二環形溝槽

123‧‧‧第二墊圈

Claims (8)

1. 一種轉動向阻力器，其包括：一磁場生成部，其具有一導磁本體、偶數導磁延伸體、偶數導磁線圈組、偶數阻隔體、二第一蓋體及二軸體，該等導磁延伸體係等角度環設於該導磁本體，各該導磁線圈組係套設於各該導磁延伸體，各該阻隔體係連接於相鄰之二導磁延伸體之間，該等第一蓋體係設於該導磁本體、該等導磁延伸體及該等阻隔體之兩側以封閉該等導磁線圈組，該等軸體係分別設於該等第一蓋體；一導磁外滾筒，其包覆該磁場生成部，並且樞接於該等軸體；以及一磁流變液，其填充於該磁場生成部與該導磁外滾筒之間。
2. 如請求項1所述之轉動向阻力器，其中各該導磁延伸體包含一柱型導磁身部及一弧型導磁頂部，各該導磁線圈組係套設於該柱型導磁身部，各該阻隔體係連接於相鄰之二弧型導磁頂部之間。
3. 如請求項2所述之轉動向阻力器，其中相鄰之二弧型導磁頂部具有相反之磁場方向。
4. 如請求項1所述之轉動向阻力器，其中該等軸體係由一轉軸貫穿該等第一蓋體及該導磁本體而形成。
5. 如請求項1所述之轉動向阻力器，其中該磁場生成部更包含二第一墊圈，該等第一墊圈分別設於各該第一蓋體與該等導磁延伸體及該等阻隔體之間。
6. 如請求項1所述之轉動向阻力器，其中該導磁外滾筒包含一導磁環體及二第二蓋體，該等第二蓋體係設於該導磁環體之兩側，該導磁 本體、該等導磁延伸體、該等導磁線圈組、該等阻隔體及該等第一蓋體設於該導磁環體內，該等軸體分別樞接於該等第二蓋體。
7. 如請求項6所述之轉動向阻力器，其中該導磁外滾筒更包含二第二墊圈，該等第二墊圈係分別設於各該第二蓋體與該導磁環體之間。
8. 如請求項1所述之轉動向阻力器，其中該導磁本體為圓柱，該磁場生成部具有圓柱外形，該導磁外滾筒為圓筒。