CN107429782B - 动态减震器、防振装置及磁流变弹性体的制造方法 - Google Patents

动态减震器、防振装置及磁流变弹性体的制造方法 Download PDF

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Abstract

具有根据来自外部的输入而能够移动可动部(17)、和产生与供给的电流相应的强度的磁场的励磁线圈(14)。可动部(17)构成为包含将励磁线圈(14)产生的磁场的通道即磁路构成为环状的闭磁路的第1、第2磁性体芯部(11)、(12)、和根据励磁线圈(14)产生的磁场的大小而粘弹性的性质发生变化的磁流变弹性体(13)。磁流变弹性体(13)以将第1、第2磁性体芯部(11)、(12)之间的至少一个部位连结来构成闭磁路的方式配置。

Description

动态减震器、防振装置及磁流变弹性体的制造方法
技术领域
本发明涉及动态减震器、防振装置及磁流变弹性体的制造方法。
背景技术
在以往的被动型动态吸震器中,由于结构要素的物理参数固定,所以减振装置的特性值被唯一确定。因此,在干扰频率与动态吸震器的固有频率一致的情况下能够得到较高的减振效果,但在干扰频率稍有不同的情况下,或者在随着时间而变动的非稳定的情况下,动态吸震器的减振效果无法充分地发挥。对于该问题,公知一种在某种程度的频带范围内维持减振效果的最佳调谐/最佳衰减的设计方法,但无法得到低于由频率响应曲线上的定点(不动点)规定的响应振幅的减振效果。
另一方面,作为被动型减振装置的对立性方法,公知一种主动型的动态吸震器(active·mass·damper)。在该方式中除了质量要素以外,用于对质量强制进行激振的执行机构被组入在装置中,从理论上说无论在怎样的干扰作用的情况下,均能够生成任意的减振力,因此无论稳定/非稳定均能够实现较高的减振效果。但是,公知用于直接投入外部能量的结构会变得复杂、需要用于避免不稳定性的控制***设计、及成本问题大的情况。而且,作为被动型和主动型的中间控制方式而具有半主动型(semi-active型)。作为半主动型的考虑方法,通过使原本在被动型中特性固定的***的结构要素的某一个物理参数以某些手段成为可变,来使***特性具有可变性,从而能够以某种程度追从干扰的特性变动地进行控制。具有如下优点:具有源于被动要素的可靠性和稳定性,且能够得到接近于主动型的控制性能,而且能够以比主动型低的成本构成装置。
在专利文献1中,公开有如下的结构:在通过施加磁场而弹性模量变化的磁性弹性体的外周配置励磁线圈,由此,通过基于励磁线圈产生的磁场施加来使磁性弹性体的弹性模量成为可变。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2012/026332号
发明内容
但是,在专利文献1的结构中,公开了对磁性弹性体使用电磁铁来施加磁场的结构,但由于磁性弹性体和电磁铁由开磁路构成,所以换言之,仅仅只是在磁性弹性体附近放置电磁铁,磁通会向磁性弹性体以外漏出,而无法有效地对磁性弹性体施加磁场。
因此,本发明的目的在于提供一种通过有效地对磁性弹性体施加磁场而能够任意地调整磁性弹性体的力学性质的动态减震器及防振装置。
(1)解决上述课题的本发明是一种动态减震器,具有:非磁性体的壳体;根据来自外部的输入而能够移动的可动部;产生与供给的电流相应的强度的磁场的励磁线圈;根据上述励磁线圈产生的磁场的大小而粘弹性的性质发生变化的磁流变弹性体;和将上述励磁线圈产生的磁场的通道即磁路构成为环状的闭磁路的多个磁性部件。其中,上述可动部构成为包含上述多个磁性部件中的至少一个。并且,上述磁流变弹性体以将构成上述可动部的磁性部件与其他磁性部件连结来构成所述闭磁路的方式配置。
根据本发明,当从励磁线圈施加磁场时,能够经由多个磁性部件对磁流变弹性体施加磁场(磁流变弹性体构成磁路),从而根据基于励磁线圈产生的磁场的强弱来使磁流变弹性体(弹性部件)的刚性可变。
由此,经由弹性部件而配置的可动部在根据来自外部的输入而可动时,能够根据弹性部件的刚性来调整该可动状态,因此能够进行与来自外部的输入相应的防振控制。
另外,在非磁性体的壳体内部将形成从励磁线圈开始的磁路的磁性部件通过磁流变弹性体连结地配置,由此能够构成闭磁路,因此能够有效地对磁流变弹性体施加来自励磁线圈的施加磁场,因此能够提高(该施加磁场中的)防振性能,并且也能够进行省电化。
(2)其他本发明是一种(1)的动态减震器,其特征在于,上述多个磁性部件是第1磁性体芯部和构成上述可动部的第2磁性体芯部,上述磁流变弹性体在相对于可动方向垂直的方向上连结在上述第1磁性体芯部与上述第2磁性体芯部之间,内藏于上述磁流变弹性体的内部的磁性颗粒沿上述垂直的方向取向。
根据本发明,磁流变弹性体内的磁性颗粒沿相对于可动部的可动方向垂直的方向取向。因此,根据在闭磁路中流动的磁通,使磁流变弹性体内的经取向的磁性颗粒之间的束合力变化,由此能够大幅设定磁流变弹性体的刚性相对于向可动部的可动方向的输入的可变范围,从而能够提高动态减震器的防振性能。
(3)其他本发明是一种(2)的动态减震器,其特征在于,上述第1磁性体芯部具有:配置在上述壳体与上述励磁线圈之间的圆筒部;和从上述圆筒部朝向周向内侧延伸的第1延伸部,上述第2磁性体芯部具有:沿上述圆筒部的轴向延伸的圆柱部;和从上述圆柱部朝向周向外侧延伸的第2延伸部,上述磁流变弹性体以将上述第1延伸部的内端部与上述第2延伸部的外端部连结的方式设成环状,上述可动部具有上述第2磁性体芯部、和与上述圆柱部的外周连结的非磁性体的质量部件,上述动态减震器是根据上述磁流变弹性体的刚性调整上述可动部的振动状态的主动动态减震器。
根据本发明,能够构成将磁流变弹性体配置在闭磁路上的主动动态减震器,因此能够提高主动动态减震器的防振性能。
另外,不仅是质量部件、也能够将第2磁性体芯部作为质量来使其可动,因此能够使装置轻量化、小型化。
(4)其他本发明是一种(3)的动态减震器,其特征在于,具有永磁铁,该永磁铁设在上述第2磁性体芯部上,与从上述励磁线圈通过施加磁场而形成于上述第1磁性体芯部的磁路平行地形成磁路,上述永磁铁内藏于上述非磁性体的质量部件。
根据本发明,能够将通向励磁线圈的施加电力保持零的状态地对磁流变弹性体保持作为基准的弹性模量,因此能够抑制电力消耗。
另外,通过使施加电力可变来增减由永磁铁施加于磁流变弹性体的磁力,由此能够相对于作为基准的刚性而降低或提高磁流变弹性体的弹性模量,因此能够容易地进行磁流变弹性体的弹性模量的调整。
(5)其他本发明是一种(3)或(4)的动态减震器,其特征在于,沿上述第1磁性体芯部、第2磁性体芯部的轴向以多层配置上述第1延伸部、上述第2延伸部及上述磁流变弹性体的结构,上述多层中的、配置在该轴向的外侧的磁流变弹性体与配置在轴向内侧的磁流变弹性体相比,轴向的厚度变薄、或周向的长度变长、或者含有磁性颗粒的量变少。
根据本发明,通过如上述结构那样改变各层的结构,而能够在外侧和内侧使磁流变弹性体的刚性同等,从而能够进行有效的刚性可变。
另外,通过设置上述多层,而也能够用作安全装置(fail-safe)。
(6)其他本发明是一种防振装置,其特征在于,具有(2)的动态减震器,上述第1磁性体芯部具有:配置在上述壳体与上述励磁线圈之间的圆筒部;和从上述圆筒部朝向周向内侧延伸的第1延伸部,上述第2磁性体芯部具有:沿上述圆筒部的轴向延伸的圆柱部;和从上述圆柱部朝向周向外侧延伸的第2延伸部,上述磁流变弹性体以将上述第1延伸部的内端部与上述第2延伸部的外端部连结的方式设成环状,上述可动部与轴连结,该轴向上述壳体的轴向外侧突出,且一端与防振对象部件连结。
根据本发明,能够构成将磁流变弹性体配置在闭磁路上的防振装置,因此能够提高防振装置的防振性能。
(7)其他本发明是一种防振装置,其特征在于,具有:壳体,其以非磁性体设置;摆动轴,其能够摆动地配置在上述壳体内部,且至少一端固定在外部;磁流变弹性体,其以根据来自上述摆动轴的输入而弹性变形的方式配置,在弹性材料的内部内藏磁性颗粒,根据施加的磁力的大小来使弹性模量可变;励磁线圈,其配置在上述壳体内部,对上述磁流变弹性体施加磁力;和至少两个磁性体芯部,其配置在上述壳体与上述励磁线圈之间,以经由上述磁流变弹性体而形成磁路的方式设置,上述两个磁性体芯部具有:配置在上述摆动轴的外周的圆筒部;和从上述圆筒部的轴向外侧的端部朝向轴向内侧延伸的延伸部,上述磁流变弹性体以将上述两个磁性体芯部的轴向内侧的端部通过上述磁流变弹性体连结的方式设成筒状,上述防振装置具有传递机构,该传递机构从上述摆动轴向轴垂直方向延伸,与上述磁流变弹性体的内周抵接,将上述摆动轴相对于上述壳体的位移向上述磁流变弹性体传递。
根据本发明,对壳体或摆动轴施加输入,在摆动轴相对于壳***移了的情况下,能够经由传递机构向磁流变弹性体传递基于位移产生的荷载。
由此,通过励磁线圈使磁流变弹性体的刚性可变,由此能够进行针对摆动轴的轴垂直方向的输入的可变防振。
另外,通过上述结构,相对于基于励磁线圈产生的磁通,在磁性体芯部及磁流变弹性体之间形成闭磁路,因此能够有效地对磁流变弹性体施加来自励磁线圈的施加磁场,能够提高防振性能,并且也能够进行省电化。
(8)其他本发明是一种(3)的动态减震器中的磁流变弹性体的制造方法,其特征在于,具有:在上述第1磁性体芯部的圆筒部的内周配置上述励磁线圈的工序;在上述励磁线圈的内周配置上述质量部件及上述第2磁性体芯部的工序;在上述圆柱部与上述励磁线圈之间配置非磁性体的第1模具的工序;在上述第1延伸部及上述第2延伸部的轴向外侧配置第2模具的工序;向由上述第1模具、上述第2模具、上述第1延伸部及上述第2延伸部构成的间隙流入在橡胶等弹性材料的内部内藏了磁性颗粒的磁流变弹性体的原料的工序;和通过对上述励磁线圈施加电力来使上述磁流变弹性体磁化的工序。
根据本发明,仅通过对构成主动动态减震器的部件安装第1模具、第2模具就能够进行磁流变弹性体的磁化,因此能够进行动态减震器的制造所需的部件的数量削减。
发明效果
根据本发明,能够提供一种通过有效地对磁性弹性体施加磁场而能够任意地调整磁性弹性体的力学性质的动态减震器及防振装置。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的动态减震器的纵剖视图。
图2是本发明的第1实施方式的动态减震器的图1中的A-A剖切剖视图。
图3是以(a)~(c)来说明本发明的第1实施方式的动态减震器的磁流变弹性体的各种例子的图。
图4是本发明的第1实施方式的动态减震器的控制***的概略结构图。
图5是说明本发明的第1实施方式的动态减震器的作用的曲线图。
图6是本发明的第2实施方式的动态减震器的纵剖视图,(a)和(b)示出不同的结构例。
图7是本发明的第3实施方式的动态减震器的纵剖视图。
图8是说明本发明的第3实施方式的动态减震器的作用的曲线图。
图9是本发明的第4实施方式的动态减震器的纵剖视图。
图10中,(a)是本发明的第5实施方式的防振装置的纵剖视图,(b)是说明对该防振装置使用了线性衬套(linear bush)的例子的纵剖视图,(c)是说明对该防振装置使用了橡胶罩的例子的纵剖视图。
图11是表示本发明的第5实施方式的防振装置的其他结构例的纵剖视图,(a)和(b)示出不同的结构例。
图12是表示本发明的第6实施方式的防振装置的其他结构例的纵剖视图。
图13是说明本发明的第7实施方式的磁流变弹性体的制造方法的图。
图14是表示将本发明的第5实施方式的防振装置适用于转矩杆的例子的图。
具体实施方式
接下来参照附图来详细地说明用于实施本发明的一个方式(实施方式)。
《第1实施方式》
图1是本发明的第1实施方式的动态减震器2的纵剖视图,图2是该动态减震器2的图1中的A-A剖切剖视图。
动态减震器2具有非磁性体的圆筒状的壳体21。在壳体21内收纳有根据来自外部的输入而能够移动的可动部17、和第1磁性体芯部11。可动部17具有第2磁性体芯部12和调整块16。另外,在壳体21内收纳有产生与供给的电流相应的强度的磁场的励磁线圈14。励磁线圈14卷绕在圆环状的线圈骨架(bobbin)15上。
第1磁性体芯部11及第2磁性体芯部12是将励磁线圈14产生的磁场的通道即磁路(以白色箭头示出)构成为环状闭磁路的多个、在本例中为两个磁性部件。
第2磁性体芯部12构成可动部17,具有沿圆柱部11a的轴向延伸的圆柱部12a、和从圆柱部12a朝向周向外侧延伸的第2延伸部12b。
第1磁性体芯部11具有配置在壳体21与励磁线圈14之间的圆筒部11a、和从圆筒部11a朝向周向内侧延伸的第1延伸部11b。
另外,磁流变弹性体(MRE)13以将第1磁性体芯部11与第2磁性体芯部12之间的至少一个部位(在本例中为上下两个部位)连结而构成闭磁路的方式配置。即,磁流变弹性体13在相对于可动部17的可动方向垂直的方向(图1的水平方向)上连结在第1磁性体芯部11与第2磁性体芯部12之间。磁流变弹性体13以将第1延伸部11b的内端部与第2延伸部12b的外端部连结的方式设成环状。
并且,在本例中,励磁线圈14励磁,由此如白色箭头所示构成依次从圆筒部11a、上侧的第1延伸部11b、上侧的第2延伸部12b、圆柱部12a、下侧的第2延伸部12b、下侧的第1延伸部11b通过并返回到圆筒部11a的闭磁路。
磁流变弹性体13是根据励磁线圈14产生的磁场的大小而粘弹性的性质发生变化的部件。具体地说,磁流变弹性体13由添加了铁粉等磁性颗粒13a的橡胶材料等弹性材料构成,具有在不存在基于励磁线圈14产生的磁场的状态(或磁场低的状态)下刚性变低、在基于励磁线圈14产生的磁场高的状态下刚性变高的性质(详细情况将在后叙述)。
在圆柱部12a的外周设有构成可动部17的作为非磁性体的质量部件的调整块16。
图3示出磁流变弹性体13的各种例子。图3的(a)的磁流变弹性体13A在橡胶材料等弹性材料中随机地分散磁性颗粒13a。图3的(b)的磁流变弹性体13B是取向的例子,磁性颗粒13a朝向圆环状的磁流变弹性体13B的中心排列(取向)。图3的(c)的磁流变弹性体13C在构成磁流变弹性体13C的四个部分13C1~13C4中,磁性颗粒13a分别沿相同的方向排列。并且,各部分13C1~13C4的磁性颗粒13a的排列朝向圆环状的磁流变弹性体13C的中心侧。
此外,在图1的例子中,磁流变弹性体13是磁性颗粒13a如图3的(b)那样取向的图像。另外,在图2的例子中,磁流变弹性体13是磁性颗粒如图3的(a)那样随机排列的图像。
此外,在图3的(c)的例子中,磁流变弹性体13C以由四个零部件构成的方式表现,但即使由不同的部分构成,也可以构成为一体。
总之,在本例中,磁流变弹性体13B、图3的(c)的磁流变弹性体13C的磁性颗粒13a沿与可动部17的可动方向垂直的方向(图1的水平方向)取向。
图4是动态减震器2的控制***50的概略结构图。表51用于在旋转机械M1、例如车辆的发动机中求出与旋转机械M1的转速相应的驱动电流值。并且,包含半导体开关元件等而构成的功率驱动器(power driver)52将该驱动电流施加于励磁线圈14。由此,以与旋转机械M1的转速相应的驱动电流对励磁线圈14励磁。由此通过励磁线圈14产生的磁场与旋转机械M1的转速相应地变化,可动部17(质量M)的磁流变弹性体13的刚性发生变化,由此磁流变弹性体13的弹性常数(K)发生变化。
接下来说明动态减震器2的动作。
动态减震器2在由于产生振动而磁流变弹性体13沿图1的上下方向振动时,对磁流变弹性体13沿图1的上下方向施加剪切力,磁性颗粒13a的排列偏移。此时若通过励磁线圈14施加磁场,则磁性颗粒13a将要沿磁场的方向排列。其成为相对于外力的阻力,外表上来看磁流变弹性体13的刚性提高。通过该磁流变弹性体13的刚性的变动,可动部17的共振频率变化,使振动衰减的频率变化。该情况下的刚性的变动根据表51而与车辆的发动机等的转速相应地变动,因此能够与车辆的发动机等的转速的变动相应地有效地抑制振动。
图5是表示分别在将动态减震器2关闭的情况(Control OFF)和在将其开启的情况(Control ON)下振动与车辆的发动机的转速相应地向车辆的转向以何种程度传递的曲线图。是动态减震器2配置在发动机安装点附近、且追从发动机的转速地减少了振动的情况下的、转向振动的控制效果的一个例子。根据该曲线图可知,将动态减震器2开启的情况(Control ON)与将其关闭的情况(Control OFF)相比,能够追从车辆的发动机的转速地有效地抑制振动。
并且,在本实施方式的动态减震器2中,在非磁性体的壳体21的内部将形成从励磁线圈14开始的磁路的第1磁性体芯部11和第2磁性体芯部12通过磁流变弹性体13连结地配置,由此能够通过这些部件构成闭磁路,因此,即,由于能够在闭磁路上配置磁流变弹性体13,所以能够有效地对磁流变弹性体13施加来自励磁线圈14的施加磁场。因此,能够提高动态减震器2的防振性能,并且也能够进行省电化。
另外,在图3的(b)的磁流变弹性体13B、图3的(c)的磁流变弹性体13C的例子中,磁流变弹性体13内的磁性颗粒13a沿相对于可动部17的可动方向(图1的上下方向)垂直的方向取向。因此,根据在由第1、第2磁性体芯部11、12形成的闭磁路中流动的磁通量使磁流变弹性体13内的经取向的磁性颗粒13a之间的束合力变化,由此能够大幅设定磁流变弹性体13的刚性相对于向可动部17的可动方向的输入的可变范围,从而能够提高动态减震器2的防振性能。
而且,通过上述结构,能够构成将磁流变弹性体13配置在闭磁路上的主动动态减震器,因此能够提高主动动态减震器的防振性能。
在此基础上,不仅是调整块16、也能够将第2磁性体芯部12作为质量来使其可动,因此能够将装置轻量化、小型化。
此外,动态减震器2构成为基本上由作为特性固定的被动要素的弹性要素、质量要素及衰减要素构成的单自由度振动***,使其特性值与作为减振对象的干扰频率一致,以最大限度地发挥减振效果的方式调整各种物理参数。在本实施方式中,着眼于这些物理参数中的弹性要素,使弹性模量根据外部信号成为可变,由此也能够自动地(任意地)调整特性值,从而能够追从控制对象频率的变化地维持减振效果最高的状态。
此外,由于磁流变弹性体13的材料自身的物性发生变化,所以能够容易与现有的被动型弹簧元件进行置换,能够成形为任意形状,因此作为弹簧元件组入时的自由度大,设置上的制约少。由此,与现有的减振装置相比能够不显著增大装置整体的形状尺寸地构成。另外,磁流变弹性体13相对于磁场施加的物性变化的响应性为几毫秒,是非常良好的,在这一方面也是有利的。
《第2实施方式》
在以下的各实施方式的说明中,以与第1实施方式的不同点为中心进行说明,对与第1实施方式相同的部件标注相同的附图标记,并省略详细的说明。
图6是本发明的第2实施方式的动态减震器2A的纵剖视图。图6的(a)的动态减震器2A与第1实施方式的不同之处在于以下方面:首先,第2磁性体芯部12被将壳体21在图6中沿上下贯穿的轴18穿插,通过螺栓19被固定在壳体21上而相对于壳体21不可动。另外,位于其外周的第1磁性体芯部11在壳体21内能够可动且将第1磁性体芯部11作为质量部的方面不同。并且,励磁线圈14也设在第2磁性体芯部12上的方面也不同。
由此,在动态减震器2A中,能够增大作为可动部的第1磁性体芯部11的质量。
图6的(b)的例子的动态减震器2A将图6的(a)的动态减震器2A的励磁线圈14分为上下两层,在该上下两层的励磁线圈14之间也设有磁流变弹性体13。
《第3实施方式》
图7是本发明的第3实施方式的动态减震器2B的纵剖视图。图7的动态减震器2B与第1实施方式的不同之处在于以下方面:具有设在第2磁性体芯部12上、且与从励磁线圈14通过施加磁场形成在第1磁性体芯部11中的磁路(图7中以白色箭头示出)平行地形成磁路的永磁铁61,永磁铁61被作为上述非磁性体的质量部件的调整块16内藏。
由于是这样的结构,所以即使不对励磁线圈14进行励磁,也能够通过将永磁铁61夹装在闭磁路中来预先将偏磁场施加于磁流变弹性体13。
图8是表示通向励磁线圈14的施加电流、与磁流变弹性体13的刚性之间的关系的曲线图。刚性Ga示出第1实施方式的情况,刚性Gb示出第3实施方式的情况。第1实施方式的刚性Ga在零安培处成为最低值(没有对励磁线圈14进行励磁时的磁流变弹性体13的刚性的特性值),在最大电流处成为最高值。与此相对,本实施方式的刚性Gb由于偏磁场始终存在,所以最低值、最高值均需要的施加电流比第1实施方式的情况变低,而能够使用于得到刚性Gb的中间值的施加电流为零安培。
由此,能够将通向励磁线圈14的施加电流保持零的状态地对磁流变弹性体13保持作为基准的弹性模量,因此能够抑制电力消耗。
另外,通过使施加电流可变来增减由永磁铁61施加于磁流变弹性体13的磁力,由此能够相对于作为基准的刚性而降低或提高磁流变弹性体13的弹性模量,因此能够容易地进行磁流变弹性体13的弹性模量的调整。
《第4实施方式》
图9是本发明的第4实施方式的动态减震器2C的纵剖视图。图9的动态减震器2C与第1实施方式的不同之处在于以下方面:将第1延伸部11b、第2延伸部12b及磁流变弹性体13的结构在第1、第2磁性体芯部11、12的轴向的上下分别以多层、在图9的例子中为两层配置。而且,该多层(两层)中的、配置在第1、第2磁性体芯部11、12的轴向外侧的磁流变弹性体13b与配置在该轴向内侧的磁流变弹性体13c相比,使该轴向上的厚度变薄、或使周向的长度变长、或者使含有磁性颗粒13a的量变少。
如上述那样,在以多层配置了使用磁流变弹性体13的闭磁路的情况下,越是靠第1、第2磁性体芯部11、12的轴向外侧,则来自励磁线圈14的磁通越强,越是靠轴向内侧,则来自励磁线圈的磁通越弱。
因此,在使各层为相同结构的情况下,外侧的层的磁流变弹性体13的刚性比内侧的层变高,实质上可动部17依存于外侧的层的磁流变弹性体13的刚性而可动,无法进行有效的刚性可变。
因此,通过如上述那样改变各层的结构,而能够在外侧和内侧使磁流变弹性体13的刚性同等,从而能够进行有效的刚性可变。
另外,通过设置上述的多个层,而也能够用作安全装置。
《第5实施方式》
在第5实施方式中,说明将上述的动态减震器2用作防振装置的例子。
图10的(a)是本发明的第5实施方式的防振装置1的纵剖视图。图10的防振装置1与第1实施方式的不同之处在于,可动部17与轴31连结,该轴31从贯穿壳体21的顶板21a的孔21b穿插而向圆柱部12a的轴向外侧突出,且一端与防振对象部件(未图示)连结。轴31以长度方向成为第2磁性体芯部12的长度方向的方式贯穿第2磁性体芯部12的中心部,从第2磁性体芯部12的下端至上端的范围内固定。
这样构成的防振装置1将轴31的一端与防振对象部件连结,壳体21固定在规定部件上。由此,能够使动态减震器2作为防振装置1而发挥功能。作为防振装置1的用途,例如能够适用于车辆的转矩杆来用于车辆的防振。
作为轴31相对于壳体21的支承机构,如图10的(b)所示,能够在孔21b的内周面与轴31的外周面之间夹装线性衬套71。在该情况下,能够将轴31的移动方向仅限制于轴31的轴向。
另外,如图10的(c)所示,能够在孔21b的内周面与轴31的外周面之间夹装橡胶罩72。在该情况下,不仅能够将轴31的移动方向容许为轴31的轴向,还能够容许为轴31的径向,从而也能够应对轴31的扭转运动。
图11的例子是在图10的例子中轴31的下端从贯穿壳体21的底板21c的孔21d穿插而向圆柱部12a的轴向外侧突出的结构。图11的(a)与图10的(b)同样地使用线性衬套71来将轴31的移动方向限制于轴31的轴向的一个方向。图11的(b)也与图10的(c)同样地使用橡胶罩72来应对轴31的扭转运动。
通过上述结构,能够构成将磁流变弹性体13配置在闭磁路上的防振装置1,因此能够提高防振装置1的防振性能。
《第6实施方式》
在第6实施方式中,说明应用了上述的动态减震器2的防振装置。
图12是本发明的第6实施方式的防振装置1A的纵剖视图。
防振装置1A具有以非磁性体设置的圆筒状的壳体21、和能够摆动地配置在壳体21内部且至少一端固定在外部的摆动轴32。即,摆动轴32的一端侧从贯穿壳体21的顶板21a的孔21b穿插而向外部突出,另一端侧从贯穿底板21c的孔21d穿插而向外部突出。并且,在孔21b、21d的内周面与摆动轴32的外周面之间夹装有橡胶罩72,能够将摆动轴32相对于壳体21摆动地支承。
磁流变弹性体13为圆环状,以根据来自摆动轴32的输入而弹性变形的方式配置,在橡胶等弹性材料的内部内藏磁性颗粒13a,根据施加的磁力的大小而弹性模量可变。
卷绕在线圈骨架15上的励磁线圈14配置在壳体21的内部,对磁流变弹性体13施加磁力。
在壳体21与励磁线圈14之间设有以经由磁流变弹性体13而形成磁路的方式设置的至少两个磁性体芯部。
磁性体芯部11A、12A具有配置在摆动轴32的外周的圆筒部11Aa、12Aa、和从圆筒部11Aa、12Aa的轴向外侧的端部朝向轴向内侧延伸的延伸部11Ab、12Ab。
磁流变弹性体13以将两个磁性体芯部11A、12A的轴向内侧的端部通过该磁流变弹性体13连结的方式呈筒状。
传递机构81从摆动轴32向轴垂直方向延伸,与磁流变弹性体13的内周抵接,将摆动轴32相对于壳体21的位移向磁流变弹性体13传递。
在磁性体芯部11A、12A、励磁线圈14、磁流变弹性体13的内周、摆动轴32的外周、传递机构81的外周填充有橡胶制等的弹性材料82。
通过上述结构,在对壳体21或摆动轴32施加输入而摆动轴32相对于壳体21位移了的情况下,能够经由传递机构81向磁流变弹性体13传递基于位移产生的荷载。
由此,通过励磁线圈14使磁流变弹性体13的刚性可变,由此能够进行针对摆动轴32的轴垂直方向的输入的可变防振。
另外,通过上述结构,相对于基于励磁线圈14产生的磁通,在磁性体芯部11A、12A及磁流变弹性体13之间形成有闭磁路,因此能够有效地对磁流变弹性体13施加来自励磁线圈14的施加磁场,从而能够提高防振性能,并且也能够进行省电化。
《第7实施方式》
图13是说明本发明的第7实施方式的磁流变弹性体的制造方法的图。
第7实施方式是上述的磁流变弹性体的制造方法。该制造方法在图1、图2所示的第1实施方式的动态减震器2中以磁流变弹性体13的制造为例进行说明。
该制造方法通过依次实施下述的各工序来实现。
(第1工序)
在第1磁性体芯部11的圆筒部11a的内周配置卷绕于线圈骨架15的励磁线圈14。
(第2工序)
在励磁线圈14的内周配置作为质量部件的调整块16及第2磁性体芯部12。
(第3工序)
在第2磁性体芯部12的圆柱部12a与励磁线圈之间配置非磁性体的例如板状的第1模具91。其以使第1模具91与上下的第1延伸部11b及第2延伸部12b抵接的方式进行。
(第4工序)
在第1延伸部11b及第2延伸部12b的轴向外侧配置例如板状的第2模具92。
(第5工序)
向由第1模具91、第2模具92、第1延伸部11b及第2延伸部12b构成的间隙流入在橡胶等弹性材料的内部中内藏了磁性颗粒13a的磁流变弹性体13的原料。
(第6工序)
通过对励磁线圈14施加电流,来使磁流变弹性体13磁化。
进行以上的各工序,在磁流变弹性体13的原料硬化后,生成将第1磁性体芯部11与第2磁性体芯部12连结的磁流变弹性体13,形成可动部17(图1)。然后除去第1模具91、第2模具92,将可动部17收纳于壳体21(图1),由此能够制造动态减震器2。
通过上述结构,仅通过在构成主动动态减震器的部件上安装第1模具91、第2模具92,就能够进行磁流变弹性体13的磁化,因此能够进行动态减震器2的制造所需的部件的数量削减。
《其他》
接下来示出对转矩杆适用了图11的(a)的防振装置1的例子。如图14所示,转矩杆101具有呈一对的第1及第2绝缘子(insulator)103、102、以及图11的(a)的防振装置1。
第1绝缘子103安装在车辆的发动机侧。另一方面,直径比第1绝缘子103大的第2绝缘子102安装在车辆的车身侧。
防振装置1参照图11的(a)等而为上述的构成,轴31的两端分别安装在第1及第2绝缘子103、102上,对箭头所示的方向上的振动进行防振。
本发明不仅能够适用于具有发动机的车辆,当然也能够适用于电动汽车和燃料电池汽车等所有车型。
而且,在船舶(小型船舶)等中,也能够适用于在由于潮流或侧风而船体趋于横向那样的情况(产生单向流的情况)下、作为其应对而由驾驶员对船舶的操舵盘进行保舵的状况。
附图标记说明
1 防振装置
2 动态减震器
11 第1磁性体芯部(磁性部件)
11a 圆筒部
11b 第1延伸部
11A 磁性体芯部
11Aa 圆筒部
11Ab 延伸部
12 第2磁性体芯部(磁性部件)
12a 圆柱部
12b 第2延伸部
12A 磁性体芯部
12Aa 圆筒部
12Ab 延伸部
13(13A、13B、13C) 磁流变弹性体
14 励磁线圈
16 调整块(质量部件)
17 可动部
21 壳体
31 轴
32 摆动轴
61 永磁铁
81 传递机构

Claims (6)

1.一种动态减震器,其特征在于,具有:
非磁性体的壳体;
根据来自外部的输入而能够移动的可动部;
产生与被供给的电流相应强度的磁场的励磁线圈;
根据所述励磁线圈产生的磁场的大小而粘弹性的性质发生变化的磁流变弹性体;和
将所述励磁线圈产生的磁场的通道即磁路构成为环状的闭磁路的多个磁性部件,
所述多个磁性部件的端部分别具有向与其他磁性部件相对的方向延伸的延伸部,
所述可动部构成为包含所述多个磁性部件中的至少一个,
所述磁流变弹性体以将构成所述可动部的磁性部件的延伸部与其他磁性部件的延伸部连结来构成所述闭磁路的方式配置。
2.如权利要求1所述的动态减震器,其特征在于,
所述多个磁性部件是第1磁性体芯部和构成所述可动部的第2磁性体芯部,
所述磁流变弹性体在相对于可动方向的垂直方向上连结在所述第1磁性体芯部与所述第2磁性体芯部之间,
内藏于所述磁流变弹性体的内部的磁性颗粒沿所述垂直方向取向。
3.如权利要求2所述的动态减震器,其特征在于,
所述第1磁性体芯部具有:
配置在所述壳体与所述励磁线圈之间的圆筒部;和
从所述圆筒部朝向周向内侧延伸的第1延伸部,
所述第2磁性体芯部具有:
沿所述圆筒部的轴向延伸的圆柱部;和
从所述圆柱部朝向周向外侧延伸的第2延伸部,
所述磁流变弹性体以将所述第1延伸部的内端部与所述第2延伸部的外端部连结的方式设成环状,
所述可动部具有:
所述第2磁性体芯部;和
与所述圆柱部的外周连结的非磁性体的质量部件,
所述动态减震器是根据所述磁流变弹性体的刚性调整所述可动部的振动状态的主动动态减震器。
4.如权利要求3所述的动态减震器,其特征在于,
具有永磁铁,该永磁铁设在所述第2磁性体芯部上,与从所述励磁线圈通过施加磁场而形成于所述第1磁性体芯部的磁路平行地形成磁路,
所述永磁铁内藏于所述非磁性体的质量部件。
5.如权利要求3所述的动态减震器,其特征在于,
沿所述第1磁性体芯部、第2磁性体芯部的轴向以多层配置所述第1延伸部、所述第2延伸部及所述磁流变弹性体的结构,
所述多层中的、配置在该轴向的外侧的磁流变弹性体与配置在轴向内侧的磁流变弹性体相比,轴向的厚度变薄、或周向的长度变长、或者含有磁性颗粒的量变少。
6.一种防振装置,其特征在于,
具有权利要求2所述的动态减震器,
所述第1磁性体芯部具有:
配置在所述壳体与所述励磁线圈之间的圆筒部;和
从所述圆筒部朝向周向内侧延伸的第1延伸部,
所述第2磁性体芯部具有:
沿所述圆筒部的轴向延伸的圆柱部;和
从所述圆柱部朝向周向外侧延伸的第2延伸部,
所述磁流变弹性体以将所述第1延伸部的内端部与所述第2延伸部的外端部连结的方式设成环状,
所述可动部与轴连结,该轴向所述壳体的轴向外侧突出,且一端与防振对象部件连结。
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