負(fù)剛度設(shè)備的制造方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用 本申請(qǐng)要求2014年6月9日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No. 62/009, 416的權(quán)益，其全部?jī)?nèi)容 作為引用并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明設(shè)及負(fù)剛度設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0003] 本節(jié)陳述只是提供與本發(fā)明相關(guān)的背景信息。因此，運(yùn)些陳述不意圖構(gòu)成對(duì)現(xiàn)有 技術(shù)的認(rèn)可。
[0004] 負(fù)剛度設(shè)備是已知的，它們通過(guò)例如機(jī)械卡扣或電磁實(shí)現(xiàn)它們的性能目標(biāo)。機(jī)械 負(fù)剛度設(shè)備需要接頭，它們呈現(xiàn)出磨損和摩擦。此外，需要垂直彈黃的機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)會(huì)受到 包裝障礙。電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)可W采取線性電機(jī)的形式，它們大而重且昂貴，或是采取螺線管吸 引器的形式，它們局限于小的位移。另外，電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要能量輸入，包括在保持的同時(shí)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] -種負(fù)剛度設(shè)備包括填充流體的膜盒（bellows),插在第一表面與第二表面之間， 其中，該膜盒和第一、第二表面具有在第一和第二表面之間的大致平衡的定向。該膜盒和第 一、第二表面包括其它定向，其中，第一和第二表面從大致平衡的定向移開(kāi)，膜盒施加位移 力W促使第一和第二表面進(jìn)一步離開(kāi)該大致平衡的定向。
[0006] 本發(fā)明提供下列技術(shù)方案。
[0007] 技術(shù)方案1. 一種負(fù)剛度設(shè)備，包括： 流體填充的膜盒，其插設(shè)在第一表面與第二表面之間，其中，該膜盒和第一、第二表面 具有在第一和第二表面之間的大致平衡的定向，并且其中，該膜盒和第一、第二表面包括其 它定向，其中，第一和第二表面從大致平衡的定向移開(kāi)，膜盒施加位移力W促使第一和第二 表面進(jìn)一步離開(kāi)該大致平衡的定向。
[0008] 技術(shù)方案2.如技術(shù)方案1所述的負(fù)剛度設(shè)備，其中，該設(shè)備包括線性運(yùn)動(dòng)負(fù)剛度 設(shè)備，包括： 細(xì)長(zhǎng)的內(nèi)導(dǎo)向體，其包括所述第一表面，所述內(nèi)導(dǎo)向體沿著線性運(yùn)動(dòng)的軸線縱向?qū)R 并且具有相應(yīng)的第一和第二端； 細(xì)長(zhǎng)的外導(dǎo)向體，其包括所述第二表面，所述內(nèi)導(dǎo)向體沿著線性運(yùn)動(dòng)的軸線縱向?qū)R 并且具有相應(yīng)的第一和第二端，所述外導(dǎo)向體與所述內(nèi)導(dǎo)向體同軸布置，從而使得外導(dǎo)向 體的第二表面W間隔鄰近的方式包圍且面對(duì)內(nèi)導(dǎo)向體的第一表面；并且 所述膜盒包括大致環(huán)形的柔性流體外殼，其插設(shè)在內(nèi)導(dǎo)向體的第一表面與外導(dǎo)向體的 第二表面之間并且接觸它們。
[0009] 技術(shù)方案3.如技術(shù)方案1所述的負(fù)剛度設(shè)備，其中，該設(shè)備包括旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)負(fù)剛度 設(shè)備，包括： 內(nèi)導(dǎo)向體，其包括所述第一表面，相對(duì)于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的軸線凸起； 外導(dǎo)向體，其包括所述第二表面，相對(duì)于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的軸線凹陷并且W間隔鄰近的方式 面對(duì)內(nèi)導(dǎo)向體的第一表面；并且 所述膜盒包括柔性流體殼體，其插設(shè)在內(nèi)導(dǎo)向體的第一表面與外導(dǎo)向體的第二表面之 間并且接觸它們。
[0010] 技術(shù)方案4.如技術(shù)方案2所述的負(fù)剛度設(shè)備，其中，所述膜盒包括與外導(dǎo)向體的 第二表面接觸的外壁和與內(nèi)導(dǎo)向體的第一表面接觸的內(nèi)壁，進(jìn)一步地，其中，所述外壁固定 連接到外導(dǎo)向體的所述第二表面，且所述內(nèi)壁固定連接到所述內(nèi)導(dǎo)向體的所述第一表面。
[0011] 技術(shù)方案5.如技術(shù)方案3所述的負(fù)剛度設(shè)備，其中，所述膜盒包括與外導(dǎo)向體的 第二表面接觸的外壁和與內(nèi)導(dǎo)向體的第一表面接觸的內(nèi)壁，進(jìn)一步地，其中，所述外壁固定 連接到外導(dǎo)向體的所述第二表面，所述內(nèi)壁固定連接到所述內(nèi)導(dǎo)向體的所述第一表面。
[0012] 技術(shù)方案6.如技術(shù)方案1所述的負(fù)剛度設(shè)備，其中，所述流體包括液體。
[0013] 技術(shù)方案7.如技術(shù)方案1所述的負(fù)剛度設(shè)備，其中，所述流體包括氣體。
[0014] 技術(shù)方案8.如技術(shù)方案2所述的負(fù)剛度設(shè)備，其中，外導(dǎo)向體的所述第二表面朝 著至少一端向外張開(kāi)。
[0015] 技術(shù)方案9.如技術(shù)方案8所述的負(fù)剛度設(shè)備，其中，外導(dǎo)向體的所述第二表面線 性張開(kāi)。
[0016] 技術(shù)方案10.如技術(shù)方案8所述的負(fù)剛度設(shè)備，其中外導(dǎo)向體的所述第二表面曲 線地張開(kāi)。
[0017] 技術(shù)方案11.如技術(shù)方案10所述的負(fù)剛度設(shè)備，其中，內(nèi)導(dǎo)向體的所述第一表面 是圓柱形的。
[0018] 技術(shù)方案12.如技術(shù)方案2所述的負(fù)剛度設(shè)備，其中，內(nèi)導(dǎo)向體的所述第一表面 朝著至少一端向內(nèi)漸縮。
[0019] 技術(shù)方案13. -種負(fù)剛度設(shè)備，包括： 細(xì)長(zhǎng)的內(nèi)構(gòu)件，其沿著線性運(yùn)動(dòng)的軸線縱向?qū)R，包括對(duì)立的端部W及外表面； 細(xì)長(zhǎng)的外構(gòu)件，其沿著線性運(yùn)動(dòng)的軸線縱向?qū)R，包括對(duì)立的端部W及朝著至少一端 向外張開(kāi)的內(nèi)表面，所述外構(gòu)件W間隔鄰近的方式包圍所述內(nèi)構(gòu)件；和 柔性的環(huán)形流體殼體，其包括外壁和內(nèi)壁，所述殼體插設(shè)在內(nèi)構(gòu)件的外表面與外構(gòu)件 的內(nèi)表面之間，從而使得外壁共形接觸外構(gòu)件的內(nèi)表面并且內(nèi)壁共形接觸內(nèi)構(gòu)件的外表 面，并且其中所述外壁固定連接到外構(gòu)件的所述內(nèi)表面，并且所述內(nèi)壁固定連接到所述內(nèi) 構(gòu)件的所述外表面。
[0020] 技術(shù)方案14.如技術(shù)方案13所述的負(fù)剛度設(shè)備，其中，外構(gòu)件的所述第二表面線 性張開(kāi)。
[0021] 技術(shù)方案15.如技術(shù)方案13所述的負(fù)剛度設(shè)備，其中，外構(gòu)件的所述第二表面曲 線地張開(kāi)。
[0022] 技術(shù)方案16.如技術(shù)方案13所述的負(fù)剛度設(shè)備，其中，內(nèi)構(gòu)件的所述外表面是圓 柱形的。
[0023] 技術(shù)方案17.如技術(shù)方案13所述的負(fù)剛度設(shè)備，其中，內(nèi)構(gòu)件的所述外表面朝著 至少一端向內(nèi)漸縮。
【附圖說(shuō)明】
[0024]現(xiàn)在將W舉例的方式描述一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，參照附圖，其中： 圖1示出本發(fā)明的處于平衡定向的線性運(yùn)動(dòng)負(fù)剛度設(shè)備的實(shí)施例； 圖2-A至圖2-C示出本發(fā)明的圖1的線性運(yùn)動(dòng)負(fù)剛度設(shè)備的某些主要部件； 圖3-A和圖3-B示出本發(fā)明的圖1的線性運(yùn)動(dòng)負(fù)剛度設(shè)備從平衡定向移開(kāi)； 圖4-A和圖4-B示出本發(fā)明的圖1的線性運(yùn)動(dòng)負(fù)剛度設(shè)備應(yīng)用到液壓氣動(dòng)式懸架支柱 上； 圖5示出本發(fā)明的來(lái)自表格1的力比對(duì)位移數(shù)據(jù)； 圖6-A和圖6-B示出本發(fā)明的處于平衡定向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)負(fù)剛度設(shè)備的實(shí)施例；和 圖7-A和圖7-B示出本發(fā)明的圖6-A和6-B的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)負(fù)剛度設(shè)備移離平衡定向。
【具體實(shí)施方式】
[00巧]現(xiàn)在參照附圖，其中，所示僅僅是為了說(shuō)明某些示范性實(shí)施例，而不是為了限制它 們。圖1示出一種在工作時(shí)是線性的負(fù)剛度設(shè)備100,即線性運(yùn)動(dòng)負(fù)剛度設(shè)備。該線性運(yùn)動(dòng) 負(fù)剛度設(shè)備100包括Ξ個(gè)主要部件：外管或外導(dǎo)向體1，內(nèi)管或內(nèi)導(dǎo)向體3W及柔性的大致 環(huán)形的膜盒2。因此，總體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的線性運(yùn)動(dòng)負(fù)剛度設(shè)備包括插在第一表面與第二表 面之間的大致環(huán)形膜盒。
[0026] 膜盒2大致位于外導(dǎo)向體1的內(nèi)表面8與內(nèi)導(dǎo)向體3的外表面7之間且接觸它們。 膜盒2的接觸外導(dǎo)向體1的內(nèi)表面8的大體部分可W稱作外壁19,并且，膜盒2的接觸內(nèi)導(dǎo) 向體3的外表面7的大體部分可W稱作內(nèi)壁17。膜盒端壁可W泛指膜盒2的連接內(nèi)、外壁 的軸向相對(duì)部分。因?yàn)槟ず性趦?nèi)、外導(dǎo)向體的表面之間的位置關(guān)系和與它們的接觸關(guān)系在 工作時(shí)是變化的，因此要理解的是，內(nèi)壁、外壁和端壁是相對(duì)描述法并且不指代膜盒的絕對(duì) 部分。膜盒2是柔性的，由橡膠或彈性體材料制成，并且填充有流體，氣體或液體。
[0027] 內(nèi)導(dǎo)向體3是細(xì)長(zhǎng)圓柱形，并且沿著線性運(yùn)動(dòng)的軸線(縱向中屯、線200)縱向?qū)R。 外導(dǎo)向體1是細(xì)長(zhǎng)的，沿著線性運(yùn)動(dòng)的軸線縱向?qū)R，但當(dāng)剖過(guò)縱向中屯、線200時(shí)具有大致 凸起截面的壁。當(dāng)垂直于縱向中屯、線200剖時(shí)，外導(dǎo)向體1的截面是圓環(huán)形的，帶有位于中 央的最小圓周和朝著外導(dǎo)向體1的每端遠(yuǎn)離該最小圓周單調(diào)增大的圓周。雖然內(nèi)、外導(dǎo)向 體3、1分別示為縱向?qū)ΨQ的，但是申請(qǐng)人構(gòu)思了非對(duì)稱幾何結(jié)構(gòu)，例如，導(dǎo)向體1最小圓周 位于更接近一端的地方，有變化曲率的大致凸起的截面或看情況向外張開(kāi)或減小的管狀結(jié) 構(gòu)可W僅僅在其一端。此外，雖然內(nèi)導(dǎo)向體3是圓柱形的，但是內(nèi)導(dǎo)向體3也可W具有其它 的幾何結(jié)構(gòu)。例如，內(nèi)導(dǎo)向體3可W具有最大中央圓周和朝著每端遠(yuǎn)離該最大圓周減小的 圓周。雖然內(nèi)導(dǎo)向體3示為空的中空?qǐng)A柱體，但是可替代的，該導(dǎo)向體可W是完全實(shí)屯、的， 帶有填充忍的中空或是本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的任何構(gòu)造。用于制造內(nèi)導(dǎo)向體3和外導(dǎo) 向體1的材料可W是任何應(yīng)用合適的材料，取決于運(yùn)樣的考慮因素，例如質(zhì)量、強(qiáng)度、工作 環(huán)境、對(duì)制造的設(shè)計(jì)等等。示范性材料可W包括常規(guī)的鋼原料管。張開(kāi)和減小管原料的技 術(shù)是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的，并且可W包括例如沖壓成形、旋轉(zhuǎn)成形和液壓成形。
[002引負(fù)剛度設(shè)備100在圖1中示出，有在外導(dǎo)向體1與膜盒2之間的縱向?qū)ΨQ布置，即， 膜盒2相對(duì)于外導(dǎo)向體1的最小截面圓周定位在中央。膜盒2被約束在外導(dǎo)向體1的內(nèi)表 面8與內(nèi)導(dǎo)向體3的外表面7之間。即使在導(dǎo)向體1的最窄區(qū)段，膜盒2的內(nèi)部上可W存 在開(kāi)式管道供流體流通在其中。在圖1的部件定向中，膜盒2從頭到尾被壓成幾乎一致的 壁到壁厚度，因?yàn)橄鄬?duì)于外導(dǎo)向體1對(duì)稱布置，縱向力設(shè)日果有，按照內(nèi)表面8和外表面7的 輪廓)是平衡的。因此，圖1的定向被稱作大致平衡定向或平衡狀態(tài)。運(yùn)樣的位置也可W稱 作標(biāo)稱或配平位置。膜盒2在相應(yīng)表面處連在內(nèi)導(dǎo)向體3和外導(dǎo)向體1上，在此，它們?cè)谝?個(gè)或多個(gè)點(diǎn)處對(duì)齊通過(guò)對(duì)稱中屯、剖取的截面（即，垂直于通過(guò)外導(dǎo)向體