具有增大的开启屈服强度的磁流变流体阻尼器的制作方法

专利名称：具有增大的开启屈服强度的磁流变流体阻尼器的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及可控流体阀及装置的领域。更具体地，本发明涉及一种可控磁 流变流体阻尼器装置。
背景技术：
磁流变(MR)流体阻尼器装置典型地包括装有MR流体的气缸以及布置成在该气缸 内做往复运动的活塞组件。活塞组件在气缸内限定两个室，并包括用于控制MR流体在这两 个室之间的流动的MR流体阀装置。MR流体阀装置典型地包括通向两个室中的MR流体的流 动通道以及用于向该流动通道中的MR流体施加磁场的磁场发生器。当流动通道中的MR流 体暴露于施加的磁场时，MR流体的表观粘度增大，导致穿过活塞组件的压差增大，也被认为 是阻尼力的增大。压差或阻尼力随着磁场的强度增大而增大。MR流体阻尼器装置被认为是 当向流动通道中的MR流体施加磁场时处于开启状态(on-state，或接通状态)，并且当不向 流动通道中的MR流体施加磁场时处于关闭状态(off-state，或断开状态)。需要一种在处于关闭状态时呈现低的阻尼力同时在处于开启状态时实现更高的 阻尼力的MR流体阻尼器装置，当阻尼器装置在高阻尼器速度下工作时尤其如此。

发明内容
在一个实施方式中，本发明包括一种磁流变流体阀。本磁流变流体阀优选地包括 磁场发生器，该磁场发生器具有至少一个电磁线圈以及极长度(pole length)为Lm的至少 一个磁极。本磁流变流体阀优选地包括邻近电磁线圈的至少一个流动通道，该至少一个流 动通道的间隙宽度为g，并且比率！^/g优选地大于或等于15。在另一实施方式中，本发明包括一种磁流变流体阻尼器。本磁流变流体阻尼器优 选地包括阻尼器壳体，该阻尼器壳体具有用于容纳磁流变流体的内腔。本磁流变流体阻尼 器优选地包括将阻尼器壳体内腔分成第一阻尼器壳体内腔室和第二阻尼器壳体内腔室的 活塞组件。该活塞组件优选地包括磁流变流体阀，该磁流变流体阀具有磁场发生器，具有 至少第一磁极，该至少第一磁极的极长度为Lm ；以及至少第一流动通道，邻近磁场发生器， 该至少第一流动通道的间隙宽度为g，其中，比率Lm/g优选地大于或等于15。阻尼器壳体内 腔优选地设置有磁流变流体磁铁粒子总体积百分数低于30%的磁流变阻尼器流体，其中， 磁流变流体磁铁粒子总体积百分数低于30%的磁流变阻尼器流体在Lm/g的优选比率下可 控地流过至少第一流动通道，以控制活塞组件相对于阻尼器壳体的运动。在另一实施方式中，本发明包括一种磁流变流体阻尼器。本磁流变流体阻尼器优 选地包括阻尼器壳体，该阻尼器壳体具有用于容纳磁流变流体的内腔。本磁流变流体阻尼器优选地包括放置在阻尼器壳体内的活塞组件。该活塞组件优选地包括磁流变流体阀，该 磁流变流体阀包括磁场发生器，具有至少一个电磁线圈以及极长度为Lm的至少一个磁极； 以及至少一个第一流动通道，邻近至少一个电磁线圈，该至少一个流动通道的间隙宽度为 g，并且比率Lm/g优选地大于或等于15。在另一实施方式中，本发明包括一种制造磁流变流体阻尼器的方法。本制造磁流 变流体阻尼器的方法优选地包括提供具有用于容纳磁流变流体的内腔的阻尼器壳体。本制 造磁流变流体阻尼器的方法优选地包括提供用于将阻尼器壳体内腔分成第一阻尼器壳体 内腔室和第二阻尼器壳体内腔室的活塞组件。该活塞组件优选地包括磁流变阀，该磁流变 阀具有磁场发生器，具有至少第一磁极，该至少第一磁极的极长度为Lm ；以及至少第一流 动通道，邻近磁场发生器，该至少第一流动通道的间隙宽度为g，其中，比率Lm/g优选地大于 或等于15。本制造磁流变流体阻尼器的方法优选地包括提供磁流变流体的磁铁粒子总体积 百分数低于30%的磁流变阻尼器流体。本制造磁流变流体阻尼器的方法优选地包括将活塞 组件和磁流变流体阻尼器流体放置在阻尼器壳体中，其中，磁流变流体的磁铁粒子总体积 百分数低于30%的磁流变阻尼器流体在Lm/g的优选比率下可控地流过至少第一流动通道， 以控制活塞组件相对于阻尼器壳体的运动。应理解，上述概要和以下详细描述都是本发明的示例，并且旨在提供用于理解如 所要求保护的本发明的性质和特性的概述或构架。


下面所描述的附图示出了本发明的各种典型实施方式，而不应被看作是对本发明 的范围的限制，因为本发明可允许具有其他效果相当的实施方式。附图提供了对本发明的 进一步理解，并结合到本说明书中且构成本说明书的一部分。无需改变图片的尺寸，并且为 了清楚和简明，图片中的某些特征和某些视图的尺寸或图表可放大示出。图1是以流动模式工作且包括内储存器的磁流变流体阻尼器装置的横截面。图2A是以流动模式工作且包括外储存器的磁流变流体阻尼器装置的横截面。图2B是沿着包括活塞杆导向件的磁流变流体阻尼器装置的一部分的图2A的线2B 的放大图。图2C是包括具有内储存器的活塞杆导向件的磁流变流体阻尼器装置的一段的横 截面。图3是包括具有磁流变流体阀的活塞组件的磁流变流体阻尼器装置的一段的横 截面。图4是包括带有磁流变流体阀的活塞组件的磁流变流体阻尼器装置的一段的横 截面，该磁流变流体阀具有单个流动通道。图5是沿着包括带有磁流变流体阀的活塞组件的磁流变流体阻尼器装置一部分 的图2A的线5的放大图，该磁流变流体阀具有多个流动通道。图6是具有磁流变流体阀的活塞组件的压力与流动速率的图表，其中，三个同心 的流动通道在较低的流动速率和较低的压力下工作。图7是具有磁流变流体阀的活塞组件的压力与流动速率的图表，其中，三个同心 的流动通道在比图6的流动速率大的流动速率下工作。
图8是具有磁流变流体阀的活塞组件的压力与流动速率的图表，其中，三个同心 的流动通道在比图7的流动速率大的流动速率下工作。图9是对于具有较大Lm/g的具有磁流变流体阀的活塞组件的屈服应力与磁场强 度的图表。图10是用于测量磁流变流体阀中的屈服强度的流动模式流变计的透视图。图11是为磁流变流体阀中的磁流变流体的铁粒子体积分数的函数的屈服应力的 图表，其中，Lm/g为25并且Lm/g为50。图12是为对磁流变流体阀中铁粒子体积分数施加的磁场的函数的屈服应力的图 表，其中，磁流变流体阀中装有的磁流变流体的体积在15 %至40 %的范围内，并且Lm/g为 25。图13是关于本发明的实施方式和现有的磁流变流体阻尼器装置的屈服增强区域 图。图14是用于双通道磁流变流体阀的测量到的和模型预测的性能数据，其中，Lm/g 为 23. 7。图15是用于磁流变流体阀的三件式分流器的横截面图。图16是用于磁流变流体阀的一件式分流器的横截面图。图17描绘了在剪切模式下工作的磁流变流体阻尼器装置。图18A是沿着线18A-18A的图18C的横截面。图18B是18A的横截面的透视图。图18C是具有磁流变流体阀的活塞组件的俯视图，其中，两个流动通道之间布置 有电磁线圈。图19A是包括活塞组件的磁流变流体阻尼器装置的一段的俯视图，该活塞组件由 堆叠的磁渗透板制成。图19B是沿着线19B-19B的图19A的横截面。图20A是包括具有磁流变流体阀的活塞组件的磁流变流体阻尼器装置的一段的 横截面，该磁流变流体阀具有用于合并来自多个通道的流体的室。图20B是包括具有磁流变流体阀的活塞组件的磁流变流体阻尼器装置的一段的 横截面，该磁流变流体阀具有用于合并来自多个通道的流体的室。图21A是在流动模式下工作并包括具有双线圈的活塞组件的磁流变流体阻尼器 装置的一段的横截面。图21B是部分地在剪切模式下工作并包括具有双线圈的活塞组件的磁流变流体 阻尼器装置的一段的横截面。
具体实施例方式现在将参照如附图中所示的几个优选实施方式对本发明进行详细说明。在说明这 些优选实施方式时，为了提供对本发明的彻底理解，阐述了大量具体细节。然而，对本领域 技术人员而言显而易见的是，缺少一些或全部这些具体细节，本发明仍可以实施。在其他情 况下，没有详细说明众所周知的特征和/或处理步骤，从而使得不会不必要地混淆本发明。 另外，使用相似或相同的参考标记来表示共有或相似的元件。
图1示意性地绘出了在流体模式下操作的磁流变(MR)液体阻尼器装置100。MR 液体阻尼器装置100包括阻尼器壳体102。阻尼器壳体102 —般为柱状外形并且具有封闭 的第一远端104和设置有孔108的第二远端106。阻尼器壳体102设置有其中布置有活塞 组件200的内腔110。活塞组件200将内腔110细分为第一室114和第二室116。第一室 114和第二室116中的每个都可以含有MR流体118。活塞组件200沿着阻尼器壳体102的 纵轴往复运动并且在流体室114和流体室116中产生相应的压差。上述压差可以由于施加 于活塞杆124与阻尼器壳体102之间的外部刺激力而存在。可以在活塞组件200上安装一 个或更多由无摩擦金属制成的耐磨带120以支撑活塞组件200在内腔110内的往复运动。 耐磨带120接合阻尼器壳体102的内壁并且也可以提供活塞组件200与阻尼器壳体102之 间的流体密封。活塞组件200包括用于响应于来自MR液体阻尼器装置100的外部的刺激 控制室114与室116之间的MR流体118的流动的MR流体阀。可以通过活塞杆124接收这 样的刺激，活塞杆124设置有与活塞组件200连接的一端126和用于连接需要控制或运动 阻尼的例如车辆座椅或底盘的结构(未图示)的另一端128。活塞杆124穿过孔108延伸 并且能够相对于阻尼器壳体102轴向地滑动。在孔108与阻尼器壳体102之间可以设置有 密封件130以控制流体从内腔110泄漏。MR液体阻尼器装置100还可以包括阻尼器壳体102的内腔110内的储存器132。 可替换的，如下面将要说明的，可以将该储存器置于阻尼器壳体102外部或与活塞杆导承 (或活塞杆导向件)成为一体。储存器132可以用作使容纳在阻尼器壳体102内的MR流 体118中的瞬压最小化，从而使阻尼器壳体102内气穴现象(cavitation)或负压的风险最 小化。在图1所示的实施方式中，储存器132被设为内腔110内的充气室132并且与MR流 体室114相邻。在充气室132与MR流体室114之间可以设置有浮动活塞134。浮动活塞 134可以根据室114与室132间的压力差在内腔110内轴向往复移动。在浮动活塞134上 安装有密封元件136以在浮动活塞134与阻尼器壳体102间进行密封，从而防止室114和 室132中的流体混合。在可替代的实施方式中，可以使用隔板或其他适合的分隔件代替浮 动活塞134。充气室132可以通过注入阀138充入气体。充注气体可以是例如氮气的惰性 气体。在可替代的实施方式中，可以在MR液体阻尼器100的内腔110内使用例如囊式储存 器的其它形式的储存器。图2A示出了储存器133优选地置于阻尼器壳体102的外部的MR液体阻尼器装置 100的优选实施方式。在本优选实施方式中，外部阻尼器底座安装式储存器133包括流体 室135和流体室137以及设置于流体室135和流体室137之间的浮动活塞134。浮动活塞 134可以装有密封元件141以提供浮动活塞134与储存器133的内壁之间的密封，从而将流 体室135和流体室137彼此隔离。外部阻尼器底座安装式储存器133内的流体室135与阻 尼器壳体102内部的MR流体室114通过阻尼器底座常规流动管道139连接。外部阻尼器 底座安装式储存器133优选为通过阻尼器端的底座131、通过为MR流体提供通过阻尼器端 底座131的弯曲的常规变向流动通道的阻尼器底座常规流动导管139而安装，该MR流体通 过阻尼器底座常规流动管道139从阻尼器壳体102朝外流动进入外部阻尼器底座安装式储 存器133，随后从外部阻尼器底座安装式储存器133朝内流回阻尼器壳体102内部。储存 器133的室137优选为是充气室。外部阻尼器底座安装式储存器的浮动活塞134优选为在 储存器133内以与活塞组件200和活塞杆124的运动方向相反的方向轴向往复移动。在图2A中，阻尼器壳体102的远端104安装于连接至活塞杆124的连接元件129内。连接元件 129能够用于将活塞杆124与如前面提到的需要控制或运动阻尼的结构相连接。在优选实 施方式中，阻尼器壳体102不包括储存器，其内部没有储存器，而是阻尼器装置优选地包括 外部储存器，优选外部阻尼器底座安装式储存器。图2A示出了具有活塞杆导承142的优选实施方式的MR流体阻尼器装置100的优 选实施方式。图2B是活塞杆导承142的优选实施方式的放大图。在图2B中，活塞杆导承 142固定于阻尼器壳体102的远端104处，阻尼器壳体102安装有这样的活塞杆导承142 该活塞杆导承142包含用于容纳活塞杆124的通道127。活塞杆导承142包括以任何适合 的方法固定于阻尼器壳体102的导向体143。在图2B中所示的实施方式中，固定体143通 过螺纹连接143固定于阻尼器壳体102的内壁，并且在固定体143的外表面上设置有密封 件145以在固定体143与阻尼器壳体102的内壁间进行密封。固定体143包括内部装有过 滤器149的环形室146。过滤器149设置有内部装有轴承150的袋形腔从而使得轴承150 位于过滤器149与活塞杆124之间，从而接合并支撑活塞杆124的往复运动。过滤器149通 过端板151保持在环形室146中，该端板具有室116中的MR流体能够到达过滤器149所经 过的流体流动端口。在过滤器149与活塞杆124之间设置有杆密封件152以在过滤器149 与活塞杆124之间进行密封。过滤器149过滤并滤出从流体室116进入环形室146的MR 流体118中的磁化粒子。过滤器149优选由多孔、无磁性、耐腐蚀的金属制成。在优选实施 方式中，过滤器149具有250mm以下的细孔尺寸并且由不锈钢制成。优选地，过滤器149包 括纵向沿活塞杆124轴向延伸的烧结不锈钢轴向延伸过滤器元件、容纳密封件152的密封 腔，以及用于容纳轴承150的轴承腔。固定体143包括其中装有第二外侧杆密封件153的 第二外侧腔室。杆密封件153提供固定体143与活塞杆124间位于过滤器149上方的外侧 位置处的的密封。固定体143还包括其中装有擦拭器154的另一外侧第三腔室。随着活塞 杆124移进移出孔108，擦拭器将活塞杆124擦拭干净。杆密封件152、153和擦拭器154优 选地由例如弹性材料的密封材料制成。在如图2C中所示的不同的实施方式，活塞杆导承173的导向体170变形为包括外 部腔室155。外部腔室155上装有隔板157并且当活塞杆导承173固定于阻尼器壳体102 的远端的合适的位置处时邻近阻尼器壳体102的内壁布置隔板157。隔板157和外部腔室 155限定了作为内部储存器159的气体体积。可以通过阻尼器壳体102的壁上的汽门(未 图示)向储存器159充入例如氮气的惰性气体。隔板157通过位于阻尼器壳体102的内壁 与活塞杆导承173的外部间的空隙169与室116内的流体接触。隔板157根据室116中的 瞬压受压或膨胀。设置有储存器159的活塞杆导承173提供了邻近MR流体阻尼器装置的 内部的活塞杆入口的内部储存器。图3示意性地绘出了可以包含在MR流体阻尼器装置中的典型活塞组件200的横 截面。活塞组件200具有普通圆柱形状。设在活塞组件200中的MR流体阀201包括磁场 发生器202。一般来说，术语“磁场发生器”可以被理解为意指设置有用于产生在其开启状 态下强度控制可变的可控磁场的一个或更多电磁(EM)线圈以及邻近EM线圈的磁极的任何 结构或结构组件。“磁极”是载有磁通量的结构。在图3的实施方式中，磁场发生器202包 括围绕在由例如低碳钢或其它磁渗透铁磁材料的磁渗透材料制成的磁芯206周围的EM线 圈(例如，磁导线)。总的来说，决定磁芯206中和活塞组件200的其它构件中的磁渗透材料的特性及其变化的一些因素为磁导率、饱和度、矫磁力以及顽磁(或剩磁)。更高的磁导 率和饱和度是期望的，同时更低的矫磁力和顽磁是期望的。在MR流体阻尼器中使用磁渗透 材料的情况下，磁渗透材料的相对磁导率优选为远大于容纳于阻尼器内的MR流体的相对 磁导率。优选地，磁渗透材料的相对磁导率至少大于MR流体的磁导率的100倍，优选为至 少200倍，更优选为至少1000倍。磁芯206具有中心部206A和位于中心部206A的相对两端的呈现为凸缘的极部 (或极片)206B、206C。极部206B、206C中的每一者设置有极长度为1^的磁极。将极部206B 与极部206C之间的间隔指定为极间隔A。在一些替代实施方式中，磁极可能不是与磁芯206 形成一体的，而是通过其他位于磁芯206上方和下方的磁渗透结构进行设置。中心部206A 可以为柱形。EM线圈204围绕中心部206A缠绕N圈。EM线圈204可以缠绕在布置于中心 部206A中的凹槽内的绕线轴上。EM线圈204被设置在极部206B与极部206C之间。磁芯 206可以包括通道(未图示)，它使得外部导线223、225可以连接至EM线圈204。EM线圈 204可以被设置在中心部206A上使得其与极部206B、极部206C的外表面206B1、206C1齐 平。可以使用例如环氧树脂等的非磁性材料来确保EM线圈204位于中心部206A上的合适 位置。也可以用非磁性材料填充EM线圈204间的任何空间，从而防止流体进入EM线圈204 之间。可替代地，如图4中所示，EM线圈204可以不用分别与极部206B、极部206C的外表 面206B、206C齐平(而是可以相对凹入)。可以靠近EM线圈204设置垫片212，从而产生 磁间断将通过极部206B、206C提供的磁极分隔开。垫片212可以由例如铝或塑料等的非磁 性材料或具有非常低的磁导率的材料制成。回到图3，设置在活塞组件200内的MR流体阀201还包括环绕磁场发生器202的 通量环214。通量环214的横截面为典型地圆形，但也可以使用例如正方形或六边形等的其 他横截面形状。通量环214由例如关于磁芯206的上文中所述的磁渗透材料制成。在优选 实施方式中，通量环214与磁场发生器202同心且与磁场发生器202径向间隔布置。MR流 体阀201还包括限定在磁场发生器202与通量环214之间的流动通道216。流动通道216 可以为环形且与磁场发生器202同心。在图3中所示的示例中，通量环214的长度与磁场 发生器202的长度(Lp)基本相同。例如使用端板220、端板222使通量环214与磁场发生 器202连接。端板220、端板222包括分别与通量环214中的凹槽接合的凸出部220A、凸出 部222A。端板220、端板222还包括分别与磁芯206上的突脊接合的凹槽220B、凹槽222B。 优选地，端板220、端板222包括与流动通道216相对齐的孔220C、222C。优选地，位于孔 220C、222C处的尖锐边远离流动通道216以避免在流动通道216的远端处产生流动干扰。 使用端板220、222将磁场发生器202连接至通量环214的替代方式是在通量环214的远端 与磁芯206间形成连接肋条(未图示)。当在MR流体阻尼器100、140中设置有活塞组件200时，MR流体阻尼器中的MR流 体118充满流动通道216。所述MR流体为微米级可磁化颗粒的非胶质悬浮液，优选为铁粒 子。通过电线223、225向EM线圈214提供电流以使EM线圈204通电并产生穿过流动通道 216中的MR流体施加的磁场。磁通量218优选地在通过磁芯206，穿过流动通道216的路 径中移动，优选为通过通量环214，穿过流动通道216并通过磁芯206。磁通量218 (用虚线 和箭头示出)优选为与极部206B、206C垂直。当向流动通道216施加磁场时，流动通道216 中的MR流体的表观粘度增大，提供可控磁场开启状态。通过改变开启的磁场的强度可以控制流动通道216中的MR流体的屈服强度。MR流体阻尼器(图1中的100或图2中的140) 在流动模式中工作，这意味着限定流动通道216的表面相对于垂直的磁场和流动通道216 中的轴向流动保持静止不动。优选地，极部206B、206C的表面和通量环214的朝向流动通 道216的表面是光滑的以使惯性及过渡效应最小化。流动通道216具有沿磁通量218穿过流动通道216流动的方向测量的间隙宽度g。 优选地，流动通道216的间隙宽度g沿着流动通道216的流动间隙长度不变或基本不变。如 稍后将要说明的，当Lm/g较大时，MR流体阻尼器可获得增强的开启状态屈服强度。这里的 较大是指！^/^大于或等于15。更加优选地，Lm/g大于或等于20。最优选地，Lm/g大于或等 于25。在其它的优选实施方式中，Lm/g在从20至50的范围内。对于图3中所绘的活塞组 件几何体来说，通过增大Lm或减小g使Lm/g更大。然而，增大Lm导致了不希望的活塞组件 的总长以及在磁芯206和通量环204中的磁饱和。为了避免磁饱和，必须增加磁芯206的 直径D。_和阻尼器壳体102的厚度twall。这会导致大的阻尼器。减小g会迅速导致不能接 受的高的关闭状态力。通过使用N个具有间隙宽度&的流动通道(i的范围从1至N，且N > 1)，是使Lm/ g变大而又不显著增大MR流体阻尼器的尺寸的优选方式。在此种情况下，各流动通道i的 Lm/g都较大。对于0. 5mm的间隙宽度和25的Lm/g值，Lm约为12. 5mm。对于包括具有分别 都为0. 5mm的间隙宽度gl、g2的两条流动通道的系统，总共1. Omm的总间隙宽度对MR流体 室之间的流体流动来说是可用的。对于包括一条流体通道的的系统，为了获得Imm的间隙 宽度和25的Lm/g值，Lffl必须为25mm，即为包括两条流动通道的系统所需的Lm的两倍。这 个例子说明了通过使用多个流动通道能够获得具有增强的开启状态屈服强度的紧凑型阻 尼器。如前所讨论的，增强的开启状态屈服强度是通过变大而获得的。这里的大， 指的是Lm/g大于或等于15。更优选地，Lm/g为大于或等于20。最优选地，Lm/g大于或等于 25。在其它优选实施方式中，Lm/g的范围从20至50。图5示出了包括多个流动通道的活塞组件200的优选实施方式。为了形成优选的 多个流动通道，在磁场发生器202与通量环214之间设置有流量分流器230从而限定位于 磁场发生器202与通量环214之间的两个流动通道232、234。端板220、222可以包括用于 将流量分流器230连接至通量环214和磁场发生器202的磁芯206的零件。在优选实施方 式中，分流器230为环状并与磁场发生器202和通量环214同心。这就导致了与磁场发生 器202和通量环214同心的环形流动通道232、234。如果需要多于两个的流动通道，附加 的分流器能够被设置在磁场发生器202与通量环214之间。一般来说，限定N个流动通道 需要N-I个分流器，这里N > 0。流动通道232具有间隙宽度&，流动通道234具有间隙宽 度&。一般来说，形成在磁场发生器202与圆柱体204之间的各流动通道可以具有间隙宽 度&，这里i的范围为从1至N，N是流动通道的数量。流动通道可以具有相同的或不同的 间隙宽度。为了增强开启状态屈服强度,LmZ^i较大，如上所述，这里i的范围从1至N，N是 流动通道的数量。应该注意的是，Lm/gi是基于各流动通道计算的。如果活塞组件200包括多个具有相同间隙宽度& = g的环形流动通道，并且在流 动通道中的磁场相等，当布置在MR流体阻尼器内时活塞组件200上的压差将近似为
权利要求
1.一种磁流变流体阀，包括磁场发生器，具有至少一个电磁线圈以及极长度为Lm的至少一个磁极；以及邻近所述电磁线圈的至少一个流动通道，所述至少一个流动通道的间隙宽度为g，其 中，比率1^4大于或等于15。
2.根据权利要求1所述的磁流变流体阀，进一步包括环绕所述磁场发生器的通量环， 并且其中，所述至少一个流动通道限定在所述通量环与所述磁场发生器之间。
3.根据权利要求1所述的磁流变流体阀，其中，所述间隙宽度g沿着所述至少一个流动 通道的流动间隙长度基本不变。
4.根据权利要求1所述的磁流变流体阀，其中，所述至少一个流动通道的形状是环形的。
5.根据权利要求2所述的磁流变流体阀，进一步包括限定在所述磁场发生器与所述通 量环之间的至少一个额外的流动通道，所述至少一个额外的流动通道的间隙宽度为gl，其 中，比率！^仏大于或等于15。
6.根据权利要求5所述的磁流变流体阀，进一步包括设置在所述磁场发生器与所述通 量环之间的分流器，所述分流器在所述磁场发生器与所述通量环之间限定所述至少一个流 动通道和所述至少一个额外的流动通道。
7.根据权利要求6所述的磁流变流体阀，其中，所述至少一个分流器的径向厚度等于 或小于所述通量环的径向厚度的1/2。
8.根据权利要求6所述的磁流变流体阀，其中，所述至少一个分流器在第一磁可渗透 部与第二磁可渗透部之间包括无磁性部。
9.根据权利要求8所述的磁流变流体阀，其中，所述磁场发生器具有至少两个隔开的 磁极，并且其中，所述无磁性部的轴向长度小于所述至少两个隔开的磁极之间的极间隔与 所述至少一个流动通道和所述至少一个额外的流动通道的间隙宽度g和gl的平均值的两 倍之间的差值。
10.根据权利要求6所述的磁流变流体阀，其中，所述至少一个分流器在其中部中设置 有凹槽，并且进一步包括设置在所述凹槽中的无磁性材料。
11.根据权利要求10所述的磁流变流体阀，其中，所述磁场发生器具有至少两个隔开 的磁极，并且其中，所述凹槽的轴向长度小于所述至少两个磁极之间的极间隔与所述至少 一个流动通道和所述至少一个额外的流动通道的间隙宽度g和gl的平均值的两倍之间的 差值。
12.根据权利要求1所述的磁流变流体阀，其中，磁可渗透磁芯包括同心间隔布置的内 磁芯部和外磁芯部，并且其中，所述电磁线圈包含在所述外磁芯部中。
13.根据权利要求12所述的磁流变流体阀，进一步包括限定在所述内磁芯部与所述外 磁芯部之间的至少一个额外的流动通道，所述至少一个额外的流动通道的间隙宽度为gl， 其中，比率Lm/gl大于或等于15。
14.根据权利要求13所述的磁流变流体阀，其中，所述至少一个额外的流动通道与所 述至少一个流动通道是同心的。
15.根据权利要求1所述的磁流变流体阀，其中，所述电磁线圈偏离所述磁场发生器的 邻近所述至少一个流动通道的表面。
16.根据权利要求2所述的磁流变流体阀，其中，所述磁场发生器接合至所述通量环。
17.根据权利要求1所述的磁流变流体阀，其中，所述磁场发生器包括一堆板，每块所 述板都由磁可渗透材料制成，并且其中，所述电磁线圈设置在形成于至少一块所述板中的 凹槽中。
18.根据权利要求17所述的磁流变流体阀，其中，所述至少一个流动通道由形成在所 述板中的多个狭缝提供。
19.一种磁流变流体阻尼器，包括阻尼器壳体，具有用于容纳磁流变流体的内腔；以及活塞组件，将所述阻尼器壳体内腔分成第一阻尼器壳体内腔室和第二阻尼器壳体内腔 室，所述活塞组件包括磁流变流体阀，所述磁流变流体阀具有磁场发生器，具有至少第一磁极，所述至少第一磁极的极长度为U1 ；以及至少第一流动通道，邻近所述磁场发生器，所述至少第一流动通道的间隙宽度为g，其 中，比率！^/g大于或等于15，所述阻尼器壳体内腔设置有磁铁粒子总体积百分数低于30%的磁流变流体阻尼器流 体，其中，磁流变流体磁铁粒子总体积百分数低于30 %的所述磁流变阻尼器流体以所述比 率Lm/g可控地流过所述至少第一流动通道，以控制所述活塞组件相对于所述阻尼器壳体的 运动。
20.根据权利要求19所述的阻尼器，进一步包括环绕所述磁场发生器的通量环，并且 其中，所述至少第一流动通道在所述通量环与所述磁场发生器之间。
21.根据权利要求19所述的阻尼器，其中，所述间隙宽度g沿着所述至少第一流动通道 的长度基本不变。
22.根据权利要求19所述的阻尼器，进一步包括间隙宽度为gl的至少第二流动通道， 其中，比率Lm/gl等于或大于15。
23.根据权利要求20所述的阻尼器，进一步包括介于所述磁场发生器与所述通量环之 间的至少第二流动通道，所述至少第二流动通道的间隙宽度为gl，其中，比率Lm/gl等于或 大于15。
24.根据权利要求20所述的阻尼器，进一步包括设置在所述磁场发生器与所述通量环 之间的分流器，所述分流器在所述磁场发生器与所述通量环之间限定所述至少第一流动通 道和至少第二流动通道，所述至少第二流动通道的间隙宽度为gl，其中，比率Lm/gl等于或 大于15。
25.根据权利要求24所述的阻尼器，其中，所述磁流变阻尼器流体的铁体积分数不大 于 26%。
26.根据权利要求24所述的阻尼器，其中，所述磁流变阻尼器流体的铁体积分数小于 18%。
27.根据权利要求24所述的阻尼器，其中，所述磁流变阻尼器具有外储存器。
28.根据权利要求24所述的阻尼器，其中，所述磁流变阻尼器具有外底座安装式储存器。
29.根据权利要求24所述的阻尼器，其中，所述磁流变阻尼器具有外底座安装式储存 器，所述外底座安装式储存器具有阻尼器底座常规流动管道，所述阻尼器底座常规流动管道提供穿过阻尼器端部底座到所述外底座安装式储存器中的弯曲的常规变向流动路径。
30.根据权利要求19所述的阻尼器，其中，所述磁流变阻尼器具有外底座安装式储存 器，所述外底座安装式储存器具有阻尼器底座常规流动管道，所述阻尼器底座常规流动管 道提供穿过阻尼器端部底座到所述外底座安装式储存器中的弯曲的常规变向流动路径，并 且所述外底座安装式储存器包括储存器活塞，所述储存器活塞在所述外底座安装式储存器 内以与所述活塞组件的运动相反的运动轴向地往复。
31.根据权利要求30所述的阻尼器，其中，所述阻尼器包括活塞杆导向件，所述活塞杆 导向件具有接收内侧密封件和活塞杆轴承的轴向延伸过滤器件。
32.根据权利要求31所述的阻尼器，其中，所述活塞杆导向件包括第二外侧杆密封件 和外侧杆刷。
33.根据权利要求32所述的阻尼器，其中，所述轴向延伸过滤器件从铁体积分数不大 于26%的磁流变阻尼器流体过滤磁性铁粒子，并且阻止所述磁性铁粒子到达所述第二外侧 杆密封件。
34.一种磁流变流体阻尼器，包括阻尼器壳体，具有用于容纳磁流变流体的内腔；以及活塞组件，设置在所述阻尼器壳体内，所述活塞组件包括磁流变流体阀，所述磁流变流 体阀包括磁场发生器，具有至少一个电磁线圈以及极长度为Lm的至少一个磁极；以及至 少一个流动通道，邻近所述至少一个电磁线圈，所述至少一个流动通道的间隙宽度为g，并 且比率Lm/g大于或等于15。
35.根据权利要求34所述的磁流变流体阻尼器，进一步包括限定在所述阻尼器壳体内 的储存器。
36.根据权利要求34所述的磁流变流体阻尼器，进一步包括位于所述阻尼器壳体外的 储存器以及提供该外储存器与所述阻尼器壳体的内部之间的连通的管道。
37.根据权利要求34所述的磁流变流体阻尼器，进一步包括接合至所述活塞的活塞杆。
38.根据权利要求37所述的磁流变流体阻尼器，进一步包括设置在所述阻尼器壳体内 的活塞杆导向件，所述活塞杆导向件中具有用于接收所述活塞杆的通道。
39.根据权利要求38所述的磁流变流体阻尼器，其中，所述活塞杆导向件包括活塞杆 轴承组件，以接合所述活塞杆并支持所述活塞杆的往复运动。
40.根据权利要求38所述的磁流变流体阻尼器，其中，所述活塞杆导向件包括储存器。
41.根据权利要求38所述的磁流变流体阻尼器，其中，所述活塞杆导向件设置有室并 包括设置在所述室中以用于将粒子从来自所述阻尼器壳体的内腔并容纳在所述室中的磁 流变流体滤出的过滤器。
42.一种制造磁流变流体阻尼器的方法，包括提供具有用于容纳磁流变流体的内腔的阻尼器壳体；提供用于将所述阻尼器壳体内腔分成第一阻尼器壳体内腔室和第二阻尼器壳体内腔 室的活塞组件，所述活塞组件包括磁流变流体阀，所述磁流变流体阀具有磁场发生器，具有至少第一磁极，所述至少第一磁极的极长度为Lm ；以及至少第一流动通道，邻近所述磁场发生器，所述至少第一流动通道的间隙宽度为g，其中，比率！^/g大于或等于15，提供磁流变流体的磁铁粒子总体积百分数低于30%的磁流变阻尼器流体，将所述活塞组件和所述磁流变阻尼器流体设置在所述阻尼器壳体中，其中，所述磁流 变流体的磁铁粒子总体积百分数低于30%的所述磁流变阻尼器流体以所述比率Lm/g可控 地流过所述至少第一流动通道，以控制所述活塞组件相对于所述阻尼器壳体的运动。
43.根据权利要求42所述的方法，其中，提供磁流变流体的磁铁粒子总体积百分数低 于30%的磁流变阻尼器流体包括从各组磁流变阻尼器流体中选出磁铁粒子总体积百分数 低于30%的所述磁流变流体，所述各组磁流变阻尼器流体包括磁铁粒子总体积百分数不同 且低于30%的多种不同的磁流变阻尼器流体。
44.根据权利要求43所述的方法，其中，选出的至少第一阻尼器流体的铁体积分数不 大于26%。
45.根据权利要求43所述的方法，其中，选出的至少第二阻尼器流体的铁体积分数不 大于16%。
46.根据权利要求42所述的方法，包括通过阻尼器端部底座限定所述阻尼器壳体的第 一端部，所述阻尼器端部底座包括弯曲的常规变向流动路径管道，所述弯曲的常规变向流 动路径管道将阻尼器流体重新定向为向外流出到安装有所述阻尼器端部底座的外底座安 装式储存器。
47.根据权利要求46所述的方法，所述阻尼器底座常规流动管道提供穿过阻尼器端部 底座到所述外底座安装式储存器中的所述弯曲的常规变向流动路径，并且所述外底座安装 式储存器包括储存器活塞，所述储存器活塞在所述外底座安装式储存器内以与所述活塞组 件的运动相反的运动轴向地往复。
48.根据权利要求47所述的方法，包括通过活塞杆导向件限定所述阻尼器壳体的第 二端部，所述活塞杆导向件具有轴向延伸过滤器件，所述轴向延伸过滤器件接收内侧密封 件和活塞杆轴承。
49.根据权利要求48所述的方法，其中，所述活塞杆导向件包括第二外侧杆密封件、外 侧杆刷、以及用于使所述活塞组件往复的往复活塞杆。
50.根据权利要求49所述的方法，其中，所述轴向延伸过滤器件从铁体积分数不大于 26%的磁流变阻尼器流体过滤磁性铁粒子，并且阻止所述磁性铁粒子到达所述第二外侧杆 密封件。
全文摘要
本发明公开一种磁流变流体阀，包括磁场发生器，具有至少一个电磁线圈(204)以及极长度为Lm的至少一个磁极。本磁流变流体阀进一步包括邻近电磁线圈的至少一个流动通道(118)。该至少一个流动通道的间隙宽度为g，其中，比率Lm/g大于或等于15。
文档编号F16F9/53GK102112776SQ200980130231
公开日2011年6月29日 申请日期2009年6月2日 优先权日2008年6月2日
发明者J·大卫·卡尔森, 道格拉斯·E·艾弗斯, 马克·R·乔利 申请人:洛德公司