TWI391578B - 磁流變液煞車器 - Google Patents

Description

磁流變液煞車器

本發明係關於一種磁流變液煞車器，尤指可增加外加磁場作用在磁流變液的導磁面積進而得到較佳的煞車力，並可避免煞車力完全失效者。

磁流變液(magnetorheological fluid，簡稱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。

目前應用上述之磁流變液的煞車器基本上是以圓柱體為主，其內部構造主要為外筒加上盤體，且在盤體的外圍環繞著剖面為對稱C形的導磁塊或矽鋼片，其上再纏繞線圈以做為一個外加磁場，而盤體與導磁塊之間的間隙則均勻分佈著磁流變液。

請參閱第1圖，其係為習知磁流變液煞車器之剖面圖，圖式中顯示有一習知之磁流變液煞車器9，其係於一外筒91內樞設有互相連接之一轉軸92及一盤體93，而在盤體93的外圍環繞著剖面為對稱C形的導磁塊94(或矽鋼片)，其上再纏繞有線圈95以用以產生一個外加磁場，而盤體93與導磁塊94之間的間隙則均勻分佈著磁流變液96。

然而，習知剖面為對稱C形導磁塊94的設計方式對於磁流變液96周圍可被外加磁場作用到的磁流變液96導磁面積是有限的，如第1圖箭號所示之磁力線方向，相對而言能提供的煞車力也較小。

再者，習知之磁流變液煞車器9只纏繞了一個線圈95，假使說線圈95毀損或者是斷裂，會造成外加磁力消失，進而造成煞車力完全失效，對於行車安全有重大的危害。

因此，如何發明出一種磁流變液煞車器，以期達到可增加外加磁場作用在磁流變液的導磁面積進而得到較佳的煞車力，並可避免煞車力完全失效的目的，將是本發明所欲積極揭露之處。

有鑑於上述習知磁流變液煞車器之缺憾，發明人有感其未臻於完善，遂竭其心智悉心研究克服，憑其從事該項產業多年之累積經驗，進而研發出一種磁流變液煞車器，以期達到可增加外加磁場作用在磁流變液的導磁面積進而得到較佳的煞車力，並可避免煞車力完全失效的目的。

本發明之主要目的在提供一種磁流變液煞車器，其藉由在磁流變液的周圍依序排列複數線圈及擺放位置不同的磁極線圈，達到可增加外加磁場作用在磁流變液的導磁面積進而得到較佳的煞車力，並可避免煞車力完全失效的目的。

為達上述目的，本發明之磁流變液煞車器包含：一外筒，其具有一內環壁及一內容置室；一非導磁隔離環，其容置於該內容置室並與該內環壁間隔出一空間，該非導磁隔離環具有一環側壁及一內容置空間，該環側壁等角度環繞貫設有複數貫孔；複數導磁塊，其數量及位置與該等貫孔對應，該等導磁塊環繞排列於該內容置空間並彼此相距一間隔；複數導磁桿，其數量及位置與該等導磁塊對應，該等導磁桿分別貫穿該等貫孔以連接該等導磁塊，該等導磁桿於該非導磁隔離環外分別沿該等導磁桿環繞有一線圈；一轉軸，其二端之間環設有容置在該內容置空間內的一盤體且二端分別凸出於該外筒，該盤體具有一上表面、一下表面及一環側面，該環側面與該等導磁塊相距一間隙；一上導磁塊，其套設於該轉軸且結合於該非導磁隔離環上方，該上導磁塊與該上表面相距一上間隙，該上間隙連通該間隙，該上導磁塊上環繞有一上線圈；一下導磁塊，其套設於該轉軸且結合於該非導磁隔離環下方，該下導磁塊與該下表面相距一下間隙，該下間隙連通該間隙，該下導磁塊上環繞有一下線圈；以及一磁流變液，其充填於該間隙、該上間隙與該下間隙。

因此，藉由在磁流變液的周圍依序排列複數線圈及擺放位置不同的磁極線圈，可達到增加外加磁場作用在磁流變液的導磁面積進而得到較佳的煞車力，並可避免煞車力完全失效的目的。

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。

請參閱第2圖，其係為本發明具體實施例之分解圖，於圖式中顯示有一磁流變液煞車器1，且此磁流變液煞車器1包含一外筒11、一非導磁隔離環12、複數導磁塊13、複數導磁桿14、一轉軸15、一上導磁塊16、一下導磁塊17以及一磁流變液18(如第5圖所示)。

請同時參閱第2圖至第6圖，其中之第3圖係為本發明具體實施例之組裝示意圖，第4圖係為本發明具體實施例之立體圖，第5圖係為第4圖沿a-a斷面之剖視圖，第6圖係為第4圖沿b-b斷面之剖視圖。

圖式中之外筒11具有一內環壁111及一內容置室112，且於本實施例中，外筒11係由一上蓋114及一下座115彼此組接而成，且內環壁111與內容置室112係分別位於下座115，同時，內環壁111凹設有複數溝槽113，其數量與導磁桿14對應。

此外，圖式中之非導磁隔離環12係容置於外筒11之內容置室112並與外筒11之內環壁111間隔出一空間121，且此非導磁隔離環12具有一環側壁122及一內容置空間123，環側壁122並等角度環繞貫設有複數貫孔124。

另外，圖式中之複數導磁塊13的數量及位置與貫孔124對應，且導磁塊13係以等角度環繞排列設置於非導磁隔離環12之內容置空間123並彼此相距一間隔131；複數導磁桿14的數量及位置與導磁塊13對應，且導磁桿14分別貫穿貫孔124以連接導磁塊13，導磁桿14於非導磁隔離環12外分別沿導磁桿14環繞有一線圈141；轉軸15的二端之間環設有容置在內容置空間123內的盤體151且二端分別凸出於外筒11，盤體151具有一上表面152、一下表面153及一環側面154，環側面154並與上述之複數導磁塊13相距一間隙t1。

再者，上導磁塊16的上軸承163係環套於轉軸15且結合於非導磁隔離環12上方，上導磁塊16與盤體151之上表面152相距一上間隙t2，此上間隙t2係連通於上述之間隙t1，且上導磁塊16上環繞有一上線圈161；下導磁塊17的下軸承173係環套於轉軸15且結合於非導磁隔離環12下方，下導磁塊17與盤體151之下表面153相距一下間隙t3，此下間隙t3係連通於間隙t1，且下導磁塊17上環繞有一下線圈171；磁流變液18係充填於上述之間隙t1、上間隙t2與下間隙t3。

上述之複數貫孔124、複數導磁塊13與複數導磁桿14其三者之數量係彼此對應，於本實施例中，複數貫孔124、複數導磁塊13與複數導磁桿14之數量係分別為十。因此，每一導磁桿14係分別橫向插置於非導磁隔離環12環側壁122之每一貫孔124並分別對應連接於每一導磁塊13，且每一導磁桿14係分別以其一端靠設於外筒11內環壁111之每一溝槽113。

又於本實施例中，每一導磁塊13係分別呈一弧形或其他可置入環側面154與環側壁122之間的形狀；上導磁塊16環凸有一上環凸部162，且上線圈161係環繞於上環凸部162；下導磁塊17環凸有一下環凸部172，且下線圈171係環繞於下環凸部172。

由上述可知，每一導磁桿14與其所對應頂抵之每一導磁塊13二者之間可形成類似T形之導磁塊線圈組，且再藉由上導磁塊16與下導磁塊17之上、下導磁塊線圈組之設計，可將磁場作用面積大幅增加，如第5圖與第6圖箭號所示之磁力線方向，另外，如第6圖所示，當導磁塊13與導磁桿14的數量為偶數時係為最佳的具體實施例，且相鄰導磁桿14藉由線圈141所產生的磁場方向需相反。

換言之，上述結構係可在磁流變液18周圍設置複數磁極(導磁塊13、導磁桿14、上導磁塊16、下導磁塊17)，且各磁極可以不同之磁場方向依序排列在磁流變液18的周圍而可增加外加磁場作用在磁流變液18的面積，相對可使煞車器產生更大之煞車力。

再者，由於磁極(導磁塊13、導磁桿14、上導磁塊16、下導磁塊17)係為複數，故可避免單一磁極(線圈)毀損而造成外加磁力消失、並進而造成煞車力完全失效之問題。綜上所述，上述之結構可具有以下特色：

1.上述之結構係利用磁流變液鏈結產生抗剪應力的作用，進而達到煞車效果，故結構中並無實質之摩擦件，相對無元件耗損之問題；

2.上述之結構由於可經由電流控制磁流變液鏈結能力，因此煞車力之大小具有連續性和高度可控制性；

3.上述之結構採用複數分散排列之磁極並完全包覆磁流變液，相對可增加外加磁場作用在磁流變液的導磁面積並進而得到較佳的煞車力；

4.上述之結構採用複數分散排列之磁極，故可避免單一磁極(線圈)毀損而造成外加磁力消失、並進而造成煞車力完全失效之問題；

5.上述之結構於設計上可使相鄰的兩磁極(導磁塊、導磁桿)內部磁路方向反向、使磁極(上導磁塊、下導磁塊)磁路方向同向，相對可使整體結構被磁路給包覆住，進而提升磁流變液煞車器之總扭力值；

6.上述之結構可利用非導磁隔離環來固定各個導磁桿，並用來隔離磁流變液，使磁流變液密封在此非導磁隔離環和上、下導磁塊之間的密閉空間，避免磁流變液與線圈接觸；以及

7.上述之結構可直接用電流控制，故具有性能優良、低噪音、響應速度快、無磨損、壽命長的特點。

上述之結構經實際分析模擬，以下列參數可得到較佳之設計結果：

如上所述，本發明完全符合專利三要件：新穎性、進步性和產業上的可利用性。以新穎性和進步性而言，本發明係藉由在磁流變液的周圍依序排列複數線圈及擺放位置不同的磁極線圈，可達到增加外加磁場作用在磁流變液的導磁面積並進而得到較佳的煞車力，並可避免煞車力完全失效的目的；就產業上的可利用性而言，利用本發明所衍生的產品，當可充分滿足目前市場的需求。

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下文之申請專利範圍所界定者為準。

1．．．磁流變液煞車器

11．．．外筒

111．．．內環壁

112．．．內容置室

113．．．溝槽

114．．．上蓋

115．．．下座

12．．．非導磁隔離環

121．．．空間

122．．．環側壁

123．．．內容置空間

124．．．貫孔

13．．．導磁塊

131．．．間隔

14．．．導磁桿

141．．．線圈

15．．．轉軸

151．．．盤體

152．．．上表面

153．．．下表面

154．．．環側面

16．．．上導磁塊

161．．．上線圈

162．．．上環凸部

163．．．上軸承

17．．．下導磁塊

171．．．下線圈

172．．．下環凸部

173．．．下軸承

18．．．磁流變液

9．．．磁流變液煞車器

91．．．外筒

92．．．轉軸

93．．．盤體

94．．．導磁塊

95．．．線圈

96．．．磁流變液

t1．．．間隙

t2．．．上間隙

t3．．．下間隙

第1圖係為習知磁流變液煞車器之剖面圖。

第2圖係為本發明具體實施例之分解圖。

第3圖係為本發明具體實施例之組裝示意圖。

第4圖係為本發明具體實施例之立體圖。

第5圖係為第4圖沿a-a斷面之剖視圖。

第6圖係為第4圖沿b-b斷面之剖視圖。

1．．．磁流變液煞車器

11．．．外筒

111．．．內環壁

112．．．內容置室

113．．．溝槽

114．．．上蓋

115．．．下座

12．．．非導磁隔離環

122．．．環側壁

123．．．內容置空間

124．．．貫孔

13．．．導磁塊

131．．．間隔

14．．．導磁桿

141．．．線圈

15．．．轉軸

151．．．盤體

152．．．上表面

153．．．下表面

154．．．環側面

16．．．上導磁塊

161．．．上線圈

162．．．上環凸部

163．．．上軸承

17．．．下導磁塊

171．．．下線圈

172．．．下環凸部

173．．．下軸承

Claims (7)

1. 一種磁流變液煞車器，其包含：一外筒，其具有一內環壁及一內容置室；一非導磁隔離環，其容置於該內容置室並與該內環壁間隔出一空間，該非導磁隔離環具有一環側壁及一內容置空間，該環側壁等角度環繞貫設有複數貫孔；複數導磁塊，其數量及位置與該等貫孔對應，該等導磁塊環繞排列於該內容置空間並彼此相距一間隔；複數導磁桿，其數量及位置與該等導磁塊對應，該等導磁桿分別貫穿該等貫孔以連接該等導磁塊，該等導磁桿於該非導磁隔離環外分別沿該等導磁桿環繞有一線圈；一轉軸，其二端之間環設有容置在該內容置空間內的一盤體且二端分別凸出於該外筒，該盤體具有一上表面、一下表面及一環側面，該環側面與該等導磁塊相距一間隙；一上導磁塊，其套設於該轉軸且結合於該非導磁隔離環上方，該上導磁塊與該上表面相距一上間隙，該上間隙連通該間隙，該上導磁塊上環繞有一上線圈；一下導磁塊，其套設於該轉軸且結合於該非導磁隔離環下方，該下導磁塊與該下表面相距一下間隙，該下間隙連通該間隙，該下導磁塊上環繞有一下線圈；以及一磁流變液，其充填於該間隙、該上間隙與該下間隙。
2. 如申請專利範圍第1項所述之磁流變液煞車器，其中，該內環壁凹設有複數溝槽，其數量與該等導磁桿對應，該等導磁桿分別以其一端靠設於該等溝槽。
3. 如申請專利範圍第1項所述之磁流變液煞車器，其中，該等導磁塊分別呈弧形。
4. 如申請專利範圍第1項所述之磁流變液煞車器，其中，該外筒由一上蓋及一下座組接而成。
5. 如申請專利範圍第4項所述之磁流變液煞車器，其中，該內環壁與該內容置室位於該下座。
6. 如申請專利範圍第1項所述之磁流變液煞車器，其中，該上導磁塊上環凸有一上環凸部，該上線圈環繞於該上環凸部。
7. 如申請專利範圍第1項所述之磁流變液煞車器，其中，該下導磁塊上環凸有一下環凸部，該下線圈環繞於該下環凸部。