專利名稱：彈性件、其組件、彈性件和緩沖器組件及包括彈性件的車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種彈性件，更具體地，涉及一種其第一部件上使用永磁體、 其第二部件上使用軟磁性材料的彈性件，這些部件具有沿著縱向軸線相對于 彼此的沖程。
本發(fā)明也涉及一種彈性件的組件，涉及一種彈性件和緩沖器的組件，以 及具有車輪和集成有根據(jù)本發(fā)明的彈性件的車輪懸掛的車輛。
背景技術(shù)：
US 5， 584, 364記載用做車用沖擊吸收器或者載荷校準(zhǔn)器的一種磁性單 元，該;茲性單元具有多組以并列關(guān)系布置的永;茲體。
EP-A-0 391 066記載一種包括傳統(tǒng)彈性件、磁性彈性件和緩沖器的集成 彈性件系統(tǒng)。該磁性彈性件具有內(nèi)部件和外部件，每個(gè)部件都設(shè)置有永磁體，
由此，內(nèi)部件和外部件的場的方向是相反的，從而提供一種負(fù)彈性剛度 (stiffness )，并與傳統(tǒng)彈性件相結(jié)合地^提供具有非線性彈性特性的彈性件系 統(tǒng)。該彈性剛度在中間或?qū)R位置附近較小，當(dāng)彈性件被進(jìn)一步壓縮時(shí)該彈 性剛度較大。
在US'364和EP，066中，相反導(dǎo)向的兩個(gè)相鄰永》茲體之間的排斥力用于 產(chǎn)生彈性作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種包括具有至少一個(gè)永磁體的第一部件的彈性 件，由此提供大的彈性力響應(yīng)，即，隨著相對位移而產(chǎn)生的力的大增加或減 小，其中，所述力響應(yīng)在彈性件的操作期間是可快速調(diào)節(jié)的，同時(shí)彈性件的
體積相對4交小。
為了這一目的，本發(fā)明提供一種具有第一部件和第二部件的彈性件，這 兩個(gè)彈性件可沿著縱向軸線彼此相對地移動，第一部件設(shè)置有至少一個(gè)永磁體，第二部件設(shè)置有軟磁性材料的至少一個(gè)齒部，當(dāng)?shù)谝徊考幱谙鄬τ诘?二部件的對齊位置時(shí)，該齒部以一面對表面面對至少一個(gè)7JOF茲體，由此，隨 著第一部件相對于第二部件移動，所述面對表面的總面積發(fā)生變化，所述第 一和/或第二部件也設(shè)置有至少一組導(dǎo)電繞組，所述繞組連接至電源，從而產(chǎn) 生用于對彈性件的力-位移特性產(chǎn)生影響的磁場。
這種彈性件使用所謂的阻抗或止動力從而產(chǎn)生彈性力。該阻抗力展示出 下述事實(shí)，由永磁體產(chǎn)生的磁場優(yōu)選延伸穿過具有最大導(dǎo)磁性的路徑。例如， 當(dāng)?shù)?一部件相對于第二部件移動離開對齊位置時(shí)，永磁體移動而不與它們的 對應(yīng)齒部對齊。因此，面對齒部表面的永;茲體表面的總面積減小，由此，,茲 場穿過該面積。該/磁場現(xiàn)在被促使延伸穿過齒部外部的具有較低導(dǎo)磁性的路 徑。因此，阻抗力或止動力促使第一和第二部件返回至面對表面的面積被最 大化的位置。
由于阻抗力或止動力是強(qiáng)力，所以可在相對小的體積范圍內(nèi)獲得大彈性 力。此外，如上所述的彈性件示出大概線性的彈性力行為，即，不變的彈性 剛度，即使緊靠兩個(gè)彈性部件的中間或?qū)R位置附近。在傳統(tǒng)機(jī)械彈性件中， 線性彈性力行為僅在部分被壓縮的壓縮彈性件或部分被延伸的拉伸彈性件 中被觀察到。
根據(jù)本發(fā)明的彈性件提供沿兩個(gè)方向的力，即，該彈性件具有在力-位 移示意圖的第一和第三象限中的力-位移特性。因此，沿著第一部件移動不
與第二部件對齊的縱向軸線的方向理論上是不相關(guān)的阻抗力將促使兩個(gè)部 件返回對齊位置，不管初始位移處于哪個(gè)方向。但是，實(shí)際上，很可能地， 可進(jìn)行選擇，打破簡單結(jié)構(gòu)內(nèi)在的對稱結(jié)構(gòu)。
設(shè)置在彈性件的一個(gè)部件上的并且連接至電源的一組導(dǎo)電繞組用于產(chǎn) 生磁場，該磁場的強(qiáng)度可以通過調(diào)節(jié)通過繞組的電流的強(qiáng)度而在任何時(shí)刻進(jìn) 行改變。該繞組優(yōu)選基本上是共軸的。設(shè)置在彈性件的第二部件上的繞組與 設(shè)置在第一部件上的^茲體相互作用，反之亦然。該繞組的,茲場可以導(dǎo)向成與 永》茲體直接地相互作用，或者通過中間軟^磁性材料與永》茲體相互作用。在后 一種情況下，軟磁性材料可提供高導(dǎo)磁性的路徑，同時(shí)增強(qiáng)該磁場。任何一 種方式，設(shè)置在一個(gè)部件上的繞組的磁場與設(shè)置在另一部件上的磁場之間的 相互作用會影響彈性件的力響應(yīng)，由此允許在操作期間調(diào)節(jié)其力-位移特性。
在本發(fā)明的一項(xiàng)實(shí)施例中，所述至少一組繞組的大體公共軸線沿著基本上平行于所述彈性件的縱向軸線的方向延伸。優(yōu)選地，設(shè)置在第一部件上的 所述永磁體相對于所述繞組定位，使得當(dāng)?shù)?一部件相對于第二部件移動離開
對齊位置時(shí)，永磁體沿著所述繞組移動。
如上所述定位繞組可確保在彈性件的操作期間，繞組與至少一個(gè)永磁體 之間的正確相互作用，即，分別在彈性件的第一部件與第二部件之間。相互 作用力的強(qiáng)度取決于至少 一個(gè)永磁體的強(qiáng)度，齒部的設(shè)計(jì)以及流過繞組的電 流的強(qiáng)度和其他特性。流過繞組的任何電流優(yōu)選地是直流(DC)或者經(jīng)整
流或未經(jīng)整流的交流(AC)，存在偏差或不存在偏差，從而保持穩(wěn)定的》茲場。
然而，電流，尤其是電流的強(qiáng)度可被改變，從而改變相互作用力的強(qiáng)度，由 此調(diào)節(jié)該彈性件的行為。對于電流的改變可在彈性件的操作期間的任何時(shí)刻 應(yīng)用。實(shí)際上，正是彈性件操作期間施加的變化使得該彈性件具有有利的動 態(tài)4亍為。
如上所述，這種彈性件的行為可以通過改變流過繞組的電流而發(fā)生變 化。圖1示意性地示出這種彈性件相應(yīng)于各種電流的力-位移特性。在圖1
中，示出力-位移示意圖的第一象限，彈性力F相對于兩個(gè)彈性件的相對位 移d繪制。以字母A標(biāo)示的直線表示在繞組沒有承載電流時(shí)的大概線性彈性 特性，即彈性件是被動的。該彈性件的力響應(yīng)范圍可以通過施加不變或可變 的電流、采用或不采用DC分量、對繞組產(chǎn)生小波動(ripple)而改變。根據(jù) 流過繞組的電流的方向，力-位移關(guān)系將采用曲線Bl或曲線B2的形狀。由 此獲得的曲線B1和B2已經(jīng)發(fā)現(xiàn)不是直線型的，而是曲線型的。這有若干 意義。首先，彈性件常數(shù)，即，曲線的斜度，在彈性件的相對位移區(qū)域上不 再是不變的。其次，由于曲線圖中的陰影區(qū)域并沒有被曲線B1或B2覆蓋， 所以該操作區(qū)域無法達(dá)到實(shí)現(xiàn)相對位移區(qū)域的端部附近的動態(tài)和可控制彈 性件行為的目的。
為了克服這一問題，根據(jù)本發(fā)明的一項(xiàng)實(shí)施例，至少一組繞組包括多個(gè) 繞組子組，每個(gè)子組包括鄰近繞組，所述子組位于沿著第一或第二部件長度 的不同縱向位置，其中，流過所述子組的繞組的電流的至少一個(gè)參數(shù)，諸如 電流的方向或強(qiáng)度，可由電源控制器控制，從而不同于流過另一所述子組的 電流的對應(yīng)參數(shù)。
采用這一實(shí)施例，即使在相對位移區(qū)域的端部附近也可獲得可控制性。 在其他實(shí)施例中，電源控制器可使得至少兩個(gè)子組承載相同但是相反的電流。因此，形成該彈性件的操作區(qū)域的邊界的曲線可假定為基本上直線型 的線的形狀，類似于圖1中的曲線C1和C2。因此，有利地，使用承載相對 電流的繞組的兩個(gè)子組允許該彈性件的操作區(qū)域的膨脹，如圖1中的陰影區(qū) 域所示，同時(shí)保持大概不變的彈性常數(shù)。
在本發(fā)明的一項(xiàng)實(shí)施例中，在該彈性件的操作期間，包括所述繞組的子 組的繞組組合是可變的。
為了改善該彈性件的行為的可控制性，并因此改善該彈性件的力-位移 特性，包括繞組子組的繞組組合可以在彈性件的操作期間是可變的。
可在一項(xiàng)實(shí)施例中獲得可變性，在該實(shí)施例中，所述組繞組的多個(gè)鄰近 繞組構(gòu)成線圈，繞組的所述子組包括多個(gè)所述線圈。在這種實(shí)施例中，電源 控制器可包括切換組件，每個(gè)開關(guān)連接至線圈，所述線圈經(jīng)由所述開關(guān)連接 至所述電源，使得在所述開關(guān)的第一位置，電流沿第一方向流過所述線圈， 在所述開關(guān)的第二位置，所述電流沿相反于第一方向的第二方向流過所述線 圏?？刂圃撻_關(guān)的電源控制器然后判定電流是否流過特定線圈，如果是這樣， 判定沿著哪個(gè)方向。在這種結(jié)構(gòu)中，子組可包括享有相同電流特性的多個(gè)相 鄰線圏。如果需要，那么電源控制器可以立刻決定使線圈不活動，或者通過 改變開關(guān)的狀態(tài)而使得另一子組的部分共享其他電流特性。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面考慮，該彈性件包括位移檢測裝置，用于提供第 一部件與參考位置相比相對于第二部件移動的距離的信息，所述位移檢測裝
置設(shè)置成與電源控制器協(xié)同配合地工作。
優(yōu)選地，電源控制器設(shè)置成與位移檢測裝置協(xié)同配合地工作以根據(jù)第一 和第二部件的相對位移、通過所述繞組的不同子組來調(diào)節(jié)電流，包括電流方向。
為了優(yōu)選地控制流過該彈性件的繞組的電流，理想地，關(guān)于兩個(gè)彈性部 件的當(dāng)前相對位移的信息提供給電源控制器。
在本發(fā)明的一項(xiàng)實(shí)施例中，所述電源控制器確保流過所述組繞組的子組 的電流沿著第一方向?qū)?，所述子組包括直接面對永^茲體的繞組，所述電源 控制器還確保流過其他繞組的電流沿著相對于第一方向的第二方向?qū)颉?br> 測試已經(jīng)示出，尤其地采用這種實(shí)施例，限定該彈性件的操作面積的曲
線可假定為基本上直線型的線的形狀，類似于圖1中的曲線C1和C2，并因 此允許在保持不變彈性件常數(shù)的同時(shí)使得該彈性件的操作區(qū)域膨脹。關(guān)于兩個(gè)部件的相對位置的信息例如通過機(jī)械、電子或光學(xué)位置傳感器
進(jìn)行收集。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面考慮，電源控制器具有用于載荷傳感器的輸入， 以提供關(guān)于正在施加至所述彈性件的力的信息。優(yōu)選地，電源控制器設(shè)置成
電流方向。
為了優(yōu)選地通過彈性件的繞組控制電流，理想地，關(guān)于施加至彈性件的 力的信息可快速提供至電源控制器。施加至該彈性件的力的突然變化例如需 要增強(qiáng)電流強(qiáng)度形式的電源控制器的迅速反應(yīng)，從而防止該彈性件被突然地 壓縮。關(guān)于所施加的力的信息可以例如通過使用在由該彈性件支承的車輪的
軸承中的商業(yè)購得的載荷傳感器(load cell)或載荷力傳感器而收集到。但 是，將載荷傳感器作為該彈性件的一部分的實(shí)施例也是可行的。
根據(jù)本發(fā)明的另 一實(shí)施例，當(dāng)?shù)?一部件相對于第二部件處于對齊位置 時(shí)，所述面對表面的總面積最大，隨著第一部件相對于第二部件移動離開對 齊位置，所述面對表面的總面積減小。
在對齊位置，永磁體直接地面對它們的對應(yīng)齒部。因此，除了由流過繞 組或其他彈性力產(chǎn)生裝置諸如第二部件上的額外傳統(tǒng)彈性件和/或額外永磁 體的電流產(chǎn)生的效果，由阻抗力產(chǎn)生的彈性力將會是最小的。隨著該彈性件 的兩個(gè)部件移動而不彼此對齊，并且該面對表面的總面積減小，由阻抗力產(chǎn) 生的彈性力增加。
該彈性件的第二部件上的齒部優(yōu)選地通過軟一磁性材料的基部互相連接。 除此之外，安裝在第一部件上的永^磁體優(yōu)選地安裝在軟一磁性材料的基部上。 采用這種方式，形成對于磁場具有高導(dǎo)磁性的封閉路徑，從而獲得經(jīng)由第二 部件的基部、永磁體和第一部件的基部延伸穿過相鄰齒部的封閉磁場。在兩 個(gè)彈性部件移動不彼此對齊的這種結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的阻抗或止動力較大，因?yàn)殡S 著位置的導(dǎo)磁性的改變率和磁場的強(qiáng)度也較大。
本發(fā)明也提供一種根據(jù)前述任一實(shí)施例所述的彈性件和傳統(tǒng)彈性件的 組件從而形成彈性件組件。
根據(jù)本發(fā)明的彈性件可連接至傳統(tǒng)彈性件，諸如螺旋或氣體彈性件，并 聯(lián)或者串聯(lián)。
將兩個(gè)彈性件并聯(lián)地設(shè)置會導(dǎo)致每個(gè)彈性件的載荷減小，同時(shí)保留根據(jù)本發(fā)明的彈性件的相同沖程長度。將兩個(gè)彈性件串聯(lián)設(shè)置會一直使得兩個(gè)彈 性件產(chǎn)生相同的力，同時(shí)減小根據(jù)本發(fā)明的彈性件的沖程長度。
該彈性件或彈性件組件以及緩沖裝置并聯(lián)地連接。該緩沖裝置可以是分離于 該彈性件的裝置，或者可集成入該彈性件。
本發(fā)明也提供 一 種設(shè)置有至少 一 個(gè)車輪和懸掛的車輛，該車輪經(jīng)由該懸 掛連接至車輛底盤，該懸掛包括根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的至少一個(gè)彈性 件或彈性件組件。由于該彈性件采用主動類型，即，包括由控制器控制的線 圈以對該彈性件的彈性特性產(chǎn)生影響，可獲得具有非常短的響應(yīng)時(shí)間的主動 懸掛，同時(shí)從結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)來看，該彈性件相當(dāng)簡單并且穩(wěn)定。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明的彈性件的示意性力-位移示意圖的第一象限； 圖2示出彈性件的第一實(shí)施例的示意性剖面圖； 圖3A示出彈性件的第二實(shí)施例的示意性剖面圖； 圖3B示意性地示出切換組件； 圖4示意性地示出具有車輪和車輪懸掛的車輛； 圖5示意性地示出車輛的兩個(gè)車輪以及車體角位移橫向平衡桿和根據(jù)本 發(fā)明的彈性件的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
圖1已經(jīng)在上文進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖2的實(shí)施例示出具有可沿著縱向軸線L相對于彼此移動的第一部件I 和第二部件2的彈性件。在該實(shí)施例中，第一部件l是移動件，第二部件2 是固定件。該移動件被導(dǎo)引在通過軸承以公知方式設(shè)置的軌道中移動。該軸 承可采用各種類型，諸如滾珠或滾柱支承軸承、^磁性軸承、流體軸承、滑動 軸承等。在第一部件1與第二部件2之間，存在間隙3。第一部件1設(shè)置有 采用硬磁性材料的永磁體4、 4，。在該實(shí)施例中，永磁體4、 4，安裝在軟磁性 材料的基部6上。第二部件2包括并且優(yōu)選地整體由軟磁性材料制成。第二 部件2設(shè)置有由軟磁性材料制成的兩個(gè)齒部5、 5，，當(dāng)?shù)谝徊考處于相對 于第二部件2的對齊位置時(shí)，這兩個(gè)齒部的每個(gè)都以面對表面5a、 5a，面對永f茲體4、 4，。每個(gè)齒部5、 5'的面對表面5a、 5a，朝向?qū)?yīng)4cf茲體4、 4'的面 對表面或磁極4a、 4a，導(dǎo)向。相鄰永磁體4、 4'優(yōu)選地具有相反的磁性方向。 在圖2中，每個(gè)磁體4、 4'的石茲性方向由磁體4、 4'中的箭頭示出。磁體4、 4'的北極由N表示，南極由S表示。間隙3在兩個(gè)齒部5、 5'與對應(yīng)永磁體 4、 4'之間延伸。當(dāng)?shù)谝徊考?相對于第二部件2沿著縱向軸線L移動離開 對齊位置進(jìn)入非對齊位置時(shí)，面對表面的總面積發(fā)生變化。在圖2所示的實(shí) 施例中，當(dāng)?shù)谝徊考?處于相對于第二部件2的對齊位置時(shí)，面對表面的總 面積是最大的，當(dāng)?shù)谝徊考?沿著縱向軸線L相對于第二部件2移動離開對 齊位置時(shí)，該面對表面的總面積減小。
隨著第一部件1相對于第二部件2移動離開對齊位置，由于阻抗或者止 動(detent)力，兩個(gè)部件l、 2將被促使返回對齊位置，由此提供沿著平行 于縱向軸線L的方向的彈性力。對于特定體積范圍(volume envelope )的彈 性件，阻抗或止動力可提供相對高的彈性力特性。該彈性件具有將壓縮彈性 和拉伸彈性特性結(jié)合到一起的特殊特征。換句話說，在力-位移特性圖中，
彈性件在第一象限和第三象限中產(chǎn)生作用，由此，彈性力-位移特性在對齊 位置附近是線性的以進(jìn)行良好地逼近。
第二部件2設(shè)置有并且部分地由線圈7環(huán)繞，該線圈連接至可變電源8。 該電源由控制器9控制。當(dāng)電流流過該線圏的繞組時(shí)，該線圈7產(chǎn)生線圈磁 場CMF。該線圈石茲場可具有與由永;茲體4、 4，產(chǎn)生的》茲場PMF相同的方向。 如果是這樣，彈性力相對于該被動結(jié)構(gòu)而增加，即，沒有電流流過該線圈的 繞組。另一方面，該線圈磁場可具有與由永磁體4、 4'產(chǎn)生的磁場PMF的方 向相反的方向。在那種情況下，彈性力相對于該被動結(jié)構(gòu)來說減小。該線圈 》茲場CMF的方向由流過該線圏的繞組的電流的方向確定。該線圈；茲場的密 度由該線圈中的電流強(qiáng)度確定。
控制器9適于連續(xù)地控制該線圈7中的電流強(qiáng)度，并且在需要的情況下 改變該電流強(qiáng)度，由此控制該彈性件的彈性力。代替相應(yīng)于被動彈性件(即， 沒有設(shè)置線圈)獲得的力-位移示意圖中的單一特性，該示意圖的第一象限 和第三象限中的整個(gè)彈性力區(qū)域由單一彈性件覆蓋。在任何時(shí)刻，在任何位 移位置，由彈性件施加的彈性力可瞬時(shí)地通過改變線圏7中的電流而進(jìn)行調(diào) 節(jié)。這可在基本上沒有響應(yīng)時(shí)間的情況下以很高的速率實(shí)現(xiàn)。因此，獲得主 動彈簧。從結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選地將該線圈集成入彈性件的固定部件中，這里 是固定件2。但是，本發(fā)明也覆蓋該線圈集成入該彈性件的可移動部件中的 實(shí)施例，這里是移動件1。
圖3A示出根據(jù)本發(fā)明的彈性件的第二實(shí)施例的示意性剖視圖。該彈性 件示出圍繞縱向軸線M的旋轉(zhuǎn)對稱性。該彈性件的第一部件11設(shè)置有永磁 體14、 14，。第二部件12具有內(nèi)部部件12a和外部部件12b,由此在第一部 件11與第二部件12之間形成兩個(gè)間隙。該彈性件的第二部件的外部部件12b 設(shè)置有齒部15、 15，。該第二部件12的內(nèi)部部件12a設(shè)置有齒部15b、 15b，。 第二部件12也設(shè)置有永磁體16、 16，，兩組導(dǎo)電繞組17、 17，以及凸起止動 件20。永磁體14、 14，、 16、 16，內(nèi)部的箭頭表示-茲場的方向，從南指向北， 但是所有永磁體的極性可以在沒有功能性結(jié)果的情況下反向，只要任何兩個(gè) 》茲體之間的相對極性被保留。
為了增加可由彈性件施加的彈性力，多個(gè)齒部15a、 15a，、 15b、 15b，沿 著縱向軸線設(shè)置在第二部件12上，由此，每個(gè)齒部對應(yīng)于設(shè)置在第一部件 11上的永磁體14、 14，。在對齊位置處(未示出)，齒部15a、 15a，、 15b、 15b， 分別地直接面對其對應(yīng)永磁體14、 14，，由此最小化阻抗力。應(yīng)該清楚的是， 該彈性件可以設(shè)置有任意數(shù)量的齒部-永磁體組合部件，最少數(shù)量是一個(gè)。
齒部15a、 15a，、 15b、 15b，不是如圖2中的齒部5、 5'的方塊形狀，而 是帶有斜面的。 一般地，改變齒部表面的輪廓會影響彈性件的力-位移特性， 并且允許該特性被調(diào)整。該齒部可具有所需要的任何形狀；它們可以例如是 方塊形狀的、帶有斜面的、鋸齒形狀的，或者遵循凹入曲面的凸出點(diǎn)。
為了進(jìn)一步增加可由彈性件施加的彈性力，第二部件12已經(jīng)設(shè)置有永 磁體16、 16，。永磁體16和16，分別靠近齒部15b和15b，定位，并且導(dǎo)向成 使得隨著第一部件11沿沖程方向相對于第二部件12移動離開對齊位置，永 磁體16和16'的磁場逐漸增加地反作用于設(shè)置在第一部件11上的永,茲體14 和14，的相應(yīng)》茲場。該永》茲體16和16'也可用于提供力/位移示意圖中的一力 /位移特性，即，力的突然增加在零位移區(qū)域附近直接地出現(xiàn)，使得似乎力/ 位移特性在該示意圖中沿豎直方向被抵消。在一項(xiàng)備選實(shí)施例中，永磁體16 和16，可以由線圈或線圈組代替，可連接至電源從而形成電磁體，使得磁體 的強(qiáng)度和/或有效位置可在彈性件的操作期間被調(diào)節(jié)。
圖3A所示的彈性件的實(shí)施例的特征在于兩組基本上共軸的導(dǎo)電繞組17、 17，，每組繞組包括多個(gè)線圈17a、 17a，、 17b、 17b，等，在本實(shí)施例中為 十七個(gè)。線圈17a、 17a，、 17b、 17b，等的繞組部分地環(huán)繞該彈性件的第二部 件12的內(nèi)部件。圖3B示意性地示出線圈組17、 17，是如何經(jīng)由切換組件21 連接至可變電源18的，切換組件21的開關(guān)由同樣控制電源18本身的電源 控制器19控制。下面將更多地說明圖3B。
該彈性件的第二部件12大部分由軟磁性材料制成齒部15a、 15a，、 15b、 15b，，第二部件連接該齒部15、 15，的非永磁性部件，以及線圈所圍繞設(shè)置 的第二部件12的內(nèi)部件都由軟磁性材料制成。該軟磁性材料增加彈性件內(nèi) 部的吸引力，并且提供更高的力響應(yīng)。出于相同的原因，第一部件11連接 永磁體14、 14，的非永磁性部件也由軟磁性材料制成。
在對齊位置處，設(shè)置在第二部件12上的齒部15a、 15a，、 15b、 15b，以 它們的面對表面直接地面對設(shè)置在第一部件11上的對應(yīng)永磁體14、 14，。隨 著第一部件11相對于第二部件12移動離開對齊位置，面對表面的總面積， 即，直接面對它們對應(yīng)永》茲體的表面的齒部的表面的總面積減小。在圖3A 中，面對表面的總面積已經(jīng)減小至對齊位置處的值的大約一半。
隨著第一部件11移動而不與第二部件12對齊，作用在兩個(gè)彈性部件之 間的若干或多或少的分別可識別力被激發(fā)，所有這些都有助于提供總彈性 力。第一力分量由阻抗力或止動力形成，直接由于齒部與它們對應(yīng)永磁體的 表面的直接面對的表面的總面積減小而產(chǎn)生。第二力分量由排斥力形成，作 用在設(shè)置在第一部件上的永》茲體14、 14，與分別設(shè)置在第二部件上的永磁體 16、 16，之間?？倧椥粤Φ牡谌至坑稍O(shè)置在第二部件12上的線圈17a、 17b、 17a，、 17b，等的電流承載繞組與設(shè)置在第一部件11上的永^磁體14、 14，之間 的相互作用力而形成。
由線圈17a、 17b、 17a，、 17b，等產(chǎn)生的磁場是可變的，因?yàn)樗鼍€圈經(jīng) 由切換組件21連接至可變電源18,切換組件21的開關(guān)由本身也控制電源 18的電源控制器19控制。因此，直接或間接包括由線圈17a、 17b、 17a，、 17b，等產(chǎn)生的磁場的力分量也是可變的。
在圖3B中，示出電源控制器19已經(jīng)將每組線圈17、 17，分為兩個(gè)子組。 流過兩個(gè)子組的電流沿相反方向流動，由此產(chǎn)生兩個(gè)相對導(dǎo)向的《茲場。由于 電源控制器19連接至位置傳感器22，該傳感器為電源控制器19提供關(guān)于部 件11和12的相對位置的信息，能夠確保流過直接面對一經(jīng)過(passing)永磁體的一組線圈17a"、 17b，，等即第一子組的電流沿第一方向?qū)蛞约傲鬟^其 余線圈即第二子組的電流沿第二相反方向?qū)?。對于這種結(jié)構(gòu)，圖3A所示 的隨機(jī)沖程位置例如大概對應(yīng)于圖3B所示的情況。
在一項(xiàng)備選實(shí)施例中，在附圖中未示出，至少一組繞組構(gòu)成一個(gè)線圏， 其中，該線圈的繞組與可連接至電源的電觸點(diǎn)滑動接觸，使得流過該觸點(diǎn)一 側(cè)上的繞組子組的電流方向相反于流過該觸點(diǎn)另 一側(cè)上的繞組子組的電流 方向。該線圈的自由端可接地，該觸點(diǎn)可連接至具有地上電勢的DC源，該 電勢可以是可變的。這種連接使得在一個(gè)線圈的兩個(gè)部分中形成相反的電
、、六
圖4示意性地示出具有車輪W和車輪懸掛T的車輛V。該車輛懸掛設(shè) 置有根據(jù)本發(fā)明的彈性件S。更具體地，該懸掛設(shè)置有組件30,包括根據(jù)本 發(fā)明的彈性件S和緩沖器31。雖然分別進(jìn)行說明，但是該緩沖器31可集成 入彈性件S。當(dāng)彈性件S如上所述屬于主動類型時(shí)，該彈性特性可相應(yīng)于車 輛V的驅(qū)動情況進(jìn)行調(diào)整。例如，例如，可在曲面中對偏轉(zhuǎn)進(jìn)行反作用，可 對制動期間的車輛的俯沖(diving)進(jìn)行反作用，可調(diào)整彈性力/位移特性以 適應(yīng)道路的類型，速度和/或驅(qū)動方式，即運(yùn)動型或放松和舒適型。所有這些 變化方案都可借助控制彈性件S的線圈17a、 17b、 17a，、 17b，等中的電流大 小和電流方向的控制器19而瞬間實(shí)現(xiàn)，幾乎不需要任何響應(yīng)時(shí)間。
圖5示意性地示出設(shè)置有第一和第二車輪Wl、 W2和車體角位移橫向 平衡桿32的車輛V的實(shí)施例。該車輛包括車體角位移橫向平^f軒桿彈性件33, 該彈性件是根據(jù)本發(fā)明的彈性件的實(shí)施例，并且與第一車輪Wl與第二車輪 W2之間的車體角位移橫向平衡桿32串聯(lián)連接。另外，緩沖器34和傳統(tǒng)彈 性件35或根據(jù)本發(fā)明一項(xiàng)實(shí)施例的其他彈性件可設(shè)置用于每個(gè)車輪Wl、 W2的懸掛。尤其當(dāng)車體角位移橫向平衡桿彈性件33屬于主動類型時(shí)，車輛 V的偏轉(zhuǎn)行為可按需要進(jìn)行調(diào)整，例如，取決于道路的類型，速度和/或驅(qū)動 方式，即，運(yùn)動型或放松和舒適型。所有這些可在幾乎不需要任何響應(yīng)時(shí)間 的同時(shí)瞬間實(shí)現(xiàn)。
應(yīng)該清楚，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，但是由所附的權(quán)利要求限定。 各種實(shí)施例的組合也是可行的。例如，本發(fā)明的范圍也包括多間隙彈性件， 在每個(gè)間隙中具有多于兩個(gè)的齒部并且在鄰接齒部之間具有線圈，以產(chǎn)生線
圈磁場。
權(quán)利要求
1、具有第一部件和第二部件的彈性件，這兩個(gè)彈性件可沿著縱向軸線彼此相對地移動，第一部件設(shè)置有至少一個(gè)永磁體，第二部件設(shè)置有軟磁性材料的至少一個(gè)齒部，當(dāng)?shù)谝徊考幱谙鄬τ诘诙考膶R位置時(shí)，該齒部以一面對表面面對至少一個(gè)永磁體，由此，隨著第一部件相對于第二部件移動，所述面對表面的總面積發(fā)生變化，所述第一和/或第二部件也設(shè)置有至少一組導(dǎo)電繞組，所述繞組連接至電源，從而產(chǎn)生用于對彈性件的力-位移特性產(chǎn)生影響的磁場。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性件，其中，所述至少一組繞組的大體公
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的彈性件，其中，設(shè)置在第一部件上的所 述永^t體相對于所述至少一組繞組定位，使得當(dāng)?shù)谝徊考鄬τ诘诙考?動離開對齊位置時(shí)，永磁體沿著設(shè)置在第二部件上的所述組繞組移動。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的彈性件，其中，至少一組繞組包括 多個(gè)繞組子組，每個(gè)子組包括相鄰繞組，所述子組位于沿著第一或第二部件 長度的不同縱向位置，其中，流過所述子組的繞組的電流的至少一個(gè)參數(shù)， 諸如電流的方向或強(qiáng)度，可由電源控制器控制，從而不同于流過另一所述子 組的電流的對應(yīng)參數(shù)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的彈性件，其中，所述電源控制器確保流過所 述組繞組的子組的電流沿著第一方向?qū)?，所述子組包括直接面對永磁體的 繞組，所述電源控制器還確保流過其他繞組的電流沿著相對于第一方向的第 二方向?qū)颉?br> 6、 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的彈性件，其中，在所述彈性件的操作期 間，組成繞組的所述子組的繞組組合是可變的。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4-6任一項(xiàng)所述的彈性件，其中，所述組繞組的多個(gè) 相鄰繞組構(gòu)成線圏，繞組的所述子組包括多個(gè)所述線圈。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的彈性件，其中，電源控制器包括切換組件， 每個(gè)開關(guān)連接至線圈，所述線圈經(jīng)由所述開關(guān)連接至所述電源，使得在所述 開關(guān)的第一位置，電流沿第一方向流過所述線圈，在所述開關(guān)的第二位置， 所述電流沿相反于第 一方向的第二方向流過所述線圈。
9、 根據(jù)權(quán)利要求4-8任一項(xiàng)所述的彈性件，還包括位移檢測裝置，用于提供第一部件與參考位置相比相對于第二部件移動的距離的信息，所述位 移檢測裝置設(shè)置成與電源控制器協(xié)同配合地工作。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的彈性件，其中，電源控制器設(shè)置成與位移檢 測裝置協(xié)同配合地工作以根據(jù)第一和第二部件的相對位移、通過所述繞組的 不同子組來調(diào)節(jié)電流，包括電流方向。
11、 根據(jù)權(quán)利要求4-10任一項(xiàng)所述的彈性件，其中，電源控制器具有 用于載荷傳感器的輸入，以提供關(guān)于正在施加至所述彈性件的力的信息。
12、 根據(jù)權(quán)利要求所11述的彈性件，其中，電源控制器設(shè)置成與載荷向。" ' '"'°
13、 根據(jù)權(quán)利要求1-12任一項(xiàng)所述的彈性件，其中，至少一組繞組構(gòu) 成線圈，其中，所述線圈的繞組與可連接至電源的電觸點(diǎn)滑動接觸，使得流 過所述觸點(diǎn) 一側(cè)上的繞組的子組的電流的方向相反于流過所述觸點(diǎn)的另一 側(cè)上的繞組的子組的電流的方向。
14、 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的彈性件，其中，當(dāng)?shù)谝徊考鄬τ诘?二部件處于對齊位置時(shí)，所述面對表面的總面積最大，隨著第一部件相對于 第二部件移動離開對齊位置，所述面對表面的總面積減小。
15、 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的彈性件，其中，第二部件設(shè)置有至少 兩個(gè)齒部，所述齒部通過軟/磁性材料互相連接。
16、 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的彈性件，其中，永磁體安裝在軟磁性 材料的基部上。
17、 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的彈性件，其中，第二部件設(shè)置有至少 一個(gè)永磁體，所述磁體相鄰于齒部定位，所述磁體導(dǎo)向成使得隨著所述第一 部件相對于第二部件移動離開對齊位置，其磁場逐漸增加地反作用于設(shè)置在 第 一部件上的永磁體的》茲場。
18、 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的彈性件，其中，彈性件的第一和/或第 二部件所設(shè)置的至少 一組導(dǎo)電繞組的繞組基本上是共軸的。
19、 包括根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的彈性件和傳統(tǒng)彈性件的組件，所 述兩個(gè)彈性件并聯(lián)連接。
20、 包括根據(jù)權(quán)利要求l-18任一項(xiàng)所述的彈性件和傳統(tǒng)彈性件的組件，所述兩個(gè)彈性件串聯(lián)連接。
21 、根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的彈性件或彈性件組件以及緩沖裝置的 組件，所述彈性件或彈性件組件和緩沖裝置并聯(lián)連接。
22、 設(shè)置有至少一個(gè)車輪和懸掛的車輛，該車輪經(jīng)由該懸掛連接至車輛底盤，該懸掛包括根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的至少一個(gè)彈性件或彈性件組件。
23、 設(shè)置有至少第一和第二車輪、車體角位移橫向平衡桿以及車體角位 移橫向平衡桿彈性件的車輛，該車體角位移橫向平衡桿彈性件采用根據(jù)權(quán)利 要求1-21任一項(xiàng)所述的彈性件或彈性件組件，并且在第一車輪與第二車輪 之間與車體角位移橫向平衡桿串聯(lián)連接。
全文摘要
具有可彼此相對移動的第一部件(1)和第二部件(2)的彈性件，第一部件設(shè)置有至少一個(gè)永磁體(4、4’)，第二部件設(shè)置有面對至少一個(gè)永磁體的軟磁性材料的至少一個(gè)齒部(5、5’)，由此，隨著第一部件相對于第二部件移動，所述面對表面的總面積發(fā)生變化，所述第一和/或第二部件也設(shè)置有至少一組導(dǎo)電繞組(7)，所述繞組連接至電源(8)，從而產(chǎn)生用于對彈性件的力-位移特性產(chǎn)生影響的磁場。同樣公開的是這種彈性件和傳統(tǒng)彈性件和/或緩沖器的組件，以及設(shè)置有這種彈性件的車輛。
文檔編號F16F6/00GK101563551SQ200780027716
公開日2009年10月21日 申請日期2007年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月5日
發(fā)明者伯尼·G·范利厄溫, 勞倫蒂厄·恩西卡, 埃琳娜·A·洛莫諾瓦, 安德烈·J·A·范登普特, 約翰尼斯·J·H·保利德斯 申請人:Skf公司