扭杆弹簧装置
阅读：583发布：2020-05-11
专利汇可以提供扭杆弹簧装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种 扭杆 弹簧 装置，它包括具有恒定的弹簧 刚度 系数的第一扭杆构件和第二扭杆构件。第二扭杆构件与第一扭杆构件相连接，并且第二扭杆构件的弹簧刚度系数是适于变化的。，下面是扭杆弹簧装置专利的具体信息内容。
1.一种扭杆弹簧装置，包括：具有恒定的弹簧刚度系数的第一扭杆构件；以及第二扭杆构件，其特征为，所述第二扭杆构件与所述第一扭杆构件相连接，并且所述第二扭杆构件的弹簧刚度系数是适于变化的。
2.如权利要求1所述的装置，其特征为，所述第一扭杆构件包括杆状扭杆弹簧，并且所述第二扭杆构件包括：具有中空部分的壳体；被插入中空部分中并且在其中延伸的板状扭杆弹簧，并且所述板状扭杆弹簧的一个端部与所述杆状扭杆弹簧相连接；装填在所述中空部分中的磁性流体；以及用于激励磁性流体的激励装置。
3.如权利要求2所述的装置，其特征为，所述激励装置具有多个线圈，并且这些线圈沿着延伸到所述中空部分中的所述板状扭杆弹簧的纵向围绕着壳体地设置。
4.一种扭杆弹簧装置，包括：具有中空部分的壳体；被插入所述中空部分中并在其中延伸的板状扭杆弹簧；臂构件，它固定在所述板状扭杆弹簧的一个端部上，从而所述臂构件的平面与所述板状扭杆弹簧的平面相交；装填在所述中空部分中的磁性流体；以及用于激励磁性流体的激励装置。
扭杆弹簧装置
技术领域
背景技术
已知一种已经用作车辆的稳定器的带有致动器的扭杆。例如，日本公开的专利申请H07-40731和S61-24609披露了相关的技术。该稳定器具有杆状扭杆和能够沿向前和向后的方向为扭杆提供扭力的液压式旋转致动器。当由于车辆在转向期间的侧倾而在扭杆上施加扭力时，该稳定器利用液压式旋转致动器向扭杆施加反向的抵抗扭力。这样，通过受到反向扭力的扭杆来限制车辆的侧倾。
但是，对于稳定器有这样的要求，即，使液压式旋转致动器受到控制，从而在车辆开始直线行驶时主动地取消提供给扭杆的反向扭力。这样所导致的缺陷在于使稳定器的控制复杂化。
另外，该稳定器需要用于工作油的容器、用来使工作油能够从其中流向液压式旋转致动器的管道以及用于施加预定的压力以便传送工作油的油压发生器例如液压泵。这也会带来这样一个缺点，即，需要较大的空间来将油压发生器安装在车辆上。此外，这会导致另一个缺点，即，安装油压发生器会导致车辆的重量增加、每加仑汽油所行驶的平均英里里程减小以及成本增加。
但是，对于稳定器有这样的要求，即，使液压式旋转致动器受到控制，从而在车辆开始直线行驶时主动地取消提供给扭杆的反向扭力。这样所导致的缺陷在于使稳定器的控制复杂化。
另外，该稳定器需要用于工作油的容器、用来使工作油能够从其中流向液压式旋转致动器的管道以及用于施加预定的压力以便传送工作油的油压发生器例如液压泵。这也会带来这样一个缺点，即，需要较大的空间来将油压发生器安装在车辆上。此外，这会导致另一个缺点，即，安装油压发生器会导致车辆的重量增加、每加仑汽油所行驶的平均英里里程减小以及成本增加。
发明内容
本发明寻求提供这样一种扭杆弹簧装置，它不仅能够很容易地控制稳定器，而且还有助于增加每加仑汽油所行驶的平均英里里程以及降低成本。
本发明人发现，其弹簧刚度系数可以变化的扭杆弹簧装置克服了上述缺点。
本发明的一个方面在于提供一种扭杆弹簧装置，它包括具有恒定的弹簧刚度系数的第一扭杆构件和第二扭杆构件。第二扭杆构件与第一扭杆构件相连接，并且第二扭杆构件的弹簧刚度系数是适于变化的。
当车辆在转向期间侧倾时，扭力作用在作为稳定器而安装在车辆上的上述扭杆弹簧装置的第一和第二扭杆构件上。因为第二扭杆构件的弹簧刚度系数是适于变化的，所以可以根据作用在车辆上的离心力来调节其刚度。这样，当车辆转向时，由于第二扭杆构件的弹簧刚度系数增加，所以限制了车辆的侧倾。
当车辆在完成了转向之后继续直线行驶时，该扭杆弹簧装置由于扭力的消失而能够返回其原始位置。因此，该用作为稳定器的扭杆弹簧装置与具有液压式旋转致动器的传统稳定器的不同之处是不需要主动地消除反向扭力的控制。因此，根据本发明的扭杆弹簧装置提供了一种能够很容易进行控制的稳定器。
另外，因为采用了扭杆弹簧装置的稳定器具有弹簧刚度系数可变的第二扭杆构件，所以它不需要用来产生反向扭力以便执行上述控制的油压发生器。因为根据本发明的扭杆弹簧装置没有增加车辆的重量，所以它能够实现每加仑汽油所行驶的平均英里里程更大。还有，由于省去了油压发生器，所以该扭杆弹簧装置可以使成本降低。
本发明的另一个方面在于提供一种扭杆弹簧装置，其第一扭杆构件包括杆状扭杆弹簧，并且其第二扭杆构件包括壳体、板状扭杆弹簧、磁性流体和激励装置。下面将对每个组件给出简要的说明。该壳体具有中空部分。板状扭杆弹簧被插入到该中空部分中并且在其中延伸，并且板状扭杆弹簧的一个端部与杆状扭杆弹簧相连接。磁性流体被充入中空部分中。激励装置激励磁性流体。
上述的扭杆弹簧装置具有彼此连成一体的杆状扭杆弹簧和板状扭杆弹簧。当在没有激励磁性流体的同时将扭力施加在扭杆弹簧装置上时，由于磁性流体保持流动性，所以使板状扭杆弹簧在没有受到磁性流体的作用的情况下在壳体的中空部分中扭转。在这些情况下，具有成为一体的杆状扭杆弹簧和板状扭杆弹簧的扭杆弹簧装置能够保持恒定的弹簧刚度系数。
另一方面，当通过激励装置激励磁性流体时，装在中空部分中的磁性流体在板状扭杆弹簧周围变硬。因此，该装置的弹簧刚度系数由于包括板状扭杆弹簧的第二扭杆构件的弹簧刚度系数的增大而增大。
本发明的再一个方面在于提供一种扭杆弹簧装置，其中激励装置包括多个线圈，并且这些线圈沿着延伸进入中空部分的板状扭杆弹簧的纵向围绕着壳体设置。
上述装置的激励装置具有多个线圈。当向每个线圈提供电流时，使磁性流体激励并且变硬。因为这些线圈沿板状扭杆弹簧的纵向设置在壳体周围，所以可以通过向这些线圈单独地提供电流来控制在中空部分中的硬化磁性流体的范围。因此，控制着这个范围的扭杆弹簧装置可以逐渐地增加弹簧刚度系数。
因此，根据本发明的装置能够考虑到在舒适性方面的平衡地控制车辆的侧倾，因为它可以逐渐地增加弹簧刚度系数。
本发明的再一个方面在于提供一种扭杆弹簧装置，它包括壳体、板状扭杆弹簧、臂构件、磁性流体和激励装置。下面对每个组件给出简要的说明。该壳体具有中空部分。板状扭杆弹簧被插入到该中空部分中并且在其中延伸。臂构件安装在板状扭杆弹簧的一个端部上，从而臂构件的平面与板状扭杆弹簧的平面相交。磁性流体被充入到中空部分中。激励装置可激励磁性流体。
当在没有激励磁性流体的同时通过臂构件对板状扭杆弹簧施加扭力时，由于磁性流体保持流动性，所以使该板状扭杆弹簧在没有受到磁性流体的作用的情况下在壳体的中空部分中扭转。
另一方面，当通过激励装置激励磁性流体时，装在中空部分中的磁性流体在板状扭杆弹簧周围变硬。因此，该板状扭杆弹簧的弹簧刚度系数增加。因为扭杆弹簧装置可以应用于例如通过臂构件承受垂直运动的机构上，所以可以提高其应用的通用性。
附图说明
图1为表示其上装有作为稳定器的根据本发明的扭杆弹簧装置的车辆的示意图。
图2为表示根据本发明的扭杆弹簧装置的透视图。
图3A为沿图2中的线3A-3A截得的剖视图。
图3B为沿图3A中的线3B-3B截得的剖视图。
图4为说明在根据本发明的扭杆弹簧装置的第二扭杆构件中的磁性流体的激励的透视图。
图5为说明其上施加有扭力的板状扭杆弹簧的变形的透视图。
图6A为曲线图，示出了当沿向上方向X(参见图2)作用的力施加在根据本发明的扭杆弹簧装置的端部(参见图2)上时在施加在端部上的力和其位移之间的关系。
图6B为说明位于图6A中的转向点时的板状扭杆弹簧的示意图。
图7为表示根据本发明的另一个扭杆弹簧装置的透视图。
本发明人发现，其弹簧刚度系数可以变化的扭杆弹簧装置克服了上述缺点。
本发明的一个方面在于提供一种扭杆弹簧装置，它包括具有恒定的弹簧刚度系数的第一扭杆构件和第二扭杆构件。第二扭杆构件与第一扭杆构件相连接，并且第二扭杆构件的弹簧刚度系数是适于变化的。
当车辆在转向期间侧倾时，扭力作用在作为稳定器而安装在车辆上的上述扭杆弹簧装置的第一和第二扭杆构件上。因为第二扭杆构件的弹簧刚度系数是适于变化的，所以可以根据作用在车辆上的离心力来调节其刚度。这样，当车辆转向时，由于第二扭杆构件的弹簧刚度系数增加，所以限制了车辆的侧倾。
当车辆在完成了转向之后继续直线行驶时，该扭杆弹簧装置由于扭力的消失而能够返回其原始位置。因此，该用作为稳定器的扭杆弹簧装置与具有液压式旋转致动器的传统稳定器的不同之处是不需要主动地消除反向扭力的控制。因此，根据本发明的扭杆弹簧装置提供了一种能够很容易进行控制的稳定器。
另外，因为采用了扭杆弹簧装置的稳定器具有弹簧刚度系数可变的第二扭杆构件，所以它不需要用来产生反向扭力以便执行上述控制的油压发生器。因为根据本发明的扭杆弹簧装置没有增加车辆的重量，所以它能够实现每加仑汽油所行驶的平均英里里程更大。还有，由于省去了油压发生器，所以该扭杆弹簧装置可以使成本降低。
本发明的另一个方面在于提供一种扭杆弹簧装置，其第一扭杆构件包括杆状扭杆弹簧，并且其第二扭杆构件包括壳体、板状扭杆弹簧、磁性流体和激励装置。下面将对每个组件给出简要的说明。该壳体具有中空部分。板状扭杆弹簧被插入到该中空部分中并且在其中延伸，并且板状扭杆弹簧的一个端部与杆状扭杆弹簧相连接。磁性流体被充入中空部分中。激励装置激励磁性流体。
上述的扭杆弹簧装置具有彼此连成一体的杆状扭杆弹簧和板状扭杆弹簧。当在没有激励磁性流体的同时将扭力施加在扭杆弹簧装置上时，由于磁性流体保持流动性，所以使板状扭杆弹簧在没有受到磁性流体的作用的情况下在壳体的中空部分中扭转。在这些情况下，具有成为一体的杆状扭杆弹簧和板状扭杆弹簧的扭杆弹簧装置能够保持恒定的弹簧刚度系数。
另一方面，当通过激励装置激励磁性流体时，装在中空部分中的磁性流体在板状扭杆弹簧周围变硬。因此，该装置的弹簧刚度系数由于包括板状扭杆弹簧的第二扭杆构件的弹簧刚度系数的增大而增大。
本发明的再一个方面在于提供一种扭杆弹簧装置，其中激励装置包括多个线圈，并且这些线圈沿着延伸进入中空部分的板状扭杆弹簧的纵向围绕着壳体设置。
上述装置的激励装置具有多个线圈。当向每个线圈提供电流时，使磁性流体激励并且变硬。因为这些线圈沿板状扭杆弹簧的纵向设置在壳体周围，所以可以通过向这些线圈单独地提供电流来控制在中空部分中的硬化磁性流体的范围。因此，控制着这个范围的扭杆弹簧装置可以逐渐地增加弹簧刚度系数。
因此，根据本发明的装置能够考虑到在舒适性方面的平衡地控制车辆的侧倾，因为它可以逐渐地增加弹簧刚度系数。
本发明的再一个方面在于提供一种扭杆弹簧装置，它包括壳体、板状扭杆弹簧、臂构件、磁性流体和激励装置。下面对每个组件给出简要的说明。该壳体具有中空部分。板状扭杆弹簧被插入到该中空部分中并且在其中延伸。臂构件安装在板状扭杆弹簧的一个端部上，从而臂构件的平面与板状扭杆弹簧的平面相交。磁性流体被充入到中空部分中。激励装置可激励磁性流体。
当在没有激励磁性流体的同时通过臂构件对板状扭杆弹簧施加扭力时，由于磁性流体保持流动性，所以使该板状扭杆弹簧在没有受到磁性流体的作用的情况下在壳体的中空部分中扭转。
另一方面，当通过激励装置激励磁性流体时，装在中空部分中的磁性流体在板状扭杆弹簧周围变硬。因此，该板状扭杆弹簧的弹簧刚度系数增加。因为扭杆弹簧装置可以应用于例如通过臂构件承受垂直运动的机构上，所以可以提高其应用的通用性。
附图说明
图1为表示其上装有作为稳定器的根据本发明的扭杆弹簧装置的车辆的示意图。
图2为表示根据本发明的扭杆弹簧装置的透视图。
图3A为沿图2中的线3A-3A截得的剖视图。
图3B为沿图3A中的线3B-3B截得的剖视图。
图4为说明在根据本发明的扭杆弹簧装置的第二扭杆构件中的磁性流体的激励的透视图。
图5为说明其上施加有扭力的板状扭杆弹簧的变形的透视图。
图6A为曲线图，示出了当沿向上方向X(参见图2)作用的力施加在根据本发明的扭杆弹簧装置的端部(参见图2)上时在施加在端部上的力和其位移之间的关系。
图6B为说明位于图6A中的转向点时的板状扭杆弹簧的示意图。
图7为表示根据本发明的另一个扭杆弹簧装置的透视图。
具体实施方式
现在将参照这些附图对本发明的实施例进行说明。图1为表示其上装有作为稳定器的根据本发明的扭杆弹簧装置的车辆的示意图。
图2为表示根据本发明的扭杆弹簧装置的透视图。图3A为沿图2中的线3A-3A截得的剖视图。图3B为沿图3A中的线3B-3B截得的剖视图。
如图1所示，扭杆弹簧装置1通过连杆4安装在车辆3的左、右下臂2上。用作车辆3的稳定器的扭杆弹簧装置1在转向期间控制车辆的侧倾。
如图2所示，扭杆弹簧装置1包括一对由杆状扭杆弹簧10(参见图3A)制成的第一扭杆构件5和与第一扭杆构件5相连的第二扭杆构件6。第一扭杆构件5设置在第二扭杆构件6的左、右两侧上，从而夹着第二扭杆构件6。直径和材料与第一扭杆构件5相同的支撑构件7与第一扭杆构件5相连。每个支撑构件7在其端部处具有孔7a，通过该孔固定连杆4(参见图1)和螺栓。
如图3A和3B所示，第二扭杆构件6包括壳体8、板状扭杆弹簧9、磁性流体11和线圈12。在这个方面，线圈12在所附权利要求书中被称为“激励装置”。
作为由非磁性材料制成的圆柱形构件的壳体8具有沿壳体8的纵向延伸的中空部分8a。中空部分8a在壳体8的一个端部处具有开口，杆状扭杆弹簧10的端部通过该开口可旋转地插入中空部分8a中。
板状扭杆弹簧9被插入到壳体8的中空部分8a中。磁性流体11被充入中空部分8a中。密封件13靠近中空部分8a的开口地设置在壳体8和杆状扭杆弹簧10之间，从而磁性流体11不会从中空部分8a中漏出。
板状扭杆弹簧9的一个端部与插入到中空部分8a中的杆状扭杆弹簧10的一个端部相连。并且，延伸到中空部分8a中的板状扭杆弹簧9的另一个端部与中空部分8a的壁，即壳体8相连接。
磁性流体11具有这样的特性，即，它不仅在不受激励时具有流动性，而且在被激励时变硬。由羰基铁颗粒和硅油构成的组合物被指定为磁性流体11的一个示例。
线圈12设置在壳体8的周围并且与电源(未示出)电连接。当向线圈12提供电流时，它沿圆柱形壳体8的轴向感应出磁通MF。这样，使磁性流体11被该磁通MF激励。多个线圈12沿壳体8的中空部分8a的纵向设置。每个线圈12被夹在位于两侧的一对分隔件14之间。
分隔件14为基本上类似环状并且由磁性材料制成的板件。多个分隔件14沿圆柱形壳体8的轴向设置。成对的分隔件14的径向外部夹着线圈12，并且其径向内部面对着装在中空部分8a中的磁性流体11。将安装有线圈12和分隔件14的壳体8放进容器15中并且固定在其中。容器15在一个端部处具有开口15a，以便将杆状扭杆弹簧10引导到其中。杆状扭杆弹簧10通过开口15a插入到壳体8的中空部分8a中。另一个杆状扭杆弹簧10与容器15的另一个端部连接。
下面将参照附图对根据本实施例的扭杆弹簧装置1的操作进行说明。图4为说明在扭杆弹簧装置1的第二扭杆构件6中的磁性流体11的激励的透视图。图5为说明其上施加有扭力的板状扭杆弹簧9的变形的透视图。图6A为曲线图，其示出了当将沿向上方向X(参见图2)作用的力施加在扭杆弹簧装置1的端部1a(参见图2)上时施加在该端部1a上的力和其位移之间的关系。图6B为表示位于图6A中的转向点时的板状扭杆弹簧9的示意图。
首先，将对在第二扭杆构件6的磁性流体11没有被激励时扭杆弹簧装置1的操作进行说明。如图1所示，当车辆3在转向期间开始侧倾时，沿向上方向X的力作用在轮胎3a上。因此，如图2中所示的沿向上方向X的力作用在端部1a上。由此，在第一扭杆构件5，即杆状扭杆弹簧10(参见图3A)中出现扭力。该扭力被传递给与杆状扭杆弹簧10相连的板状扭杆弹簧9(参见图3A)。因为板状扭杆弹簧9的端部与壳体8相连接(参见图3A)，所以扭力使杆状扭杆弹簧10和板状扭杆弹簧9扭转。这时，磁性流体没有被激励并且保持流动性。这样，使板状扭杆弹簧9在壳体8的中空部分8a中被扭转，且没有受到磁性流体11的作用。
另一方面，杆状扭杆弹簧10和板状扭杆弹簧9产生回复力，该力抵抗着沿向上方向X作用在端部1a上的力。因此，因为使沿向上方向X作用在轮胎3a上的力减弱，所以使车辆3的侧倾受到限制。
接下来，将对在第二扭杆构件6的磁性流体11被激励时扭杆弹簧装置1的操作进行说明。
如图3B所示，当通过电源(未示出)给第二扭杆构件6的线圈12提供电流I时，在其中装有磁性流体11的中空部分8a中感应出磁通MF。这样，使在中空部分8a中的磁性流体11受激励并且变硬。
如图4所示，下面针对其中向线圈12a提供电流I(参见图3B)且没有向线圈12b提供电流I的情况进行说明。因为分隔件14由磁性材料制成，所以当给线圈12a供应电流I时，在中空部分8a中激励出的磁通MF形成包括分隔件14和磁性流体11的回路。另一方面，没有被供应电流I的线圈12b没有感应出磁通MF。这样，磁性流体11具有两个不同的部分，即变硬部分11a和未变硬部分11b。
假设将扭力以与上述相同的方式作用在位于第二扭杆构件6中的板状扭杆弹簧9上。如图5所示，由变硬部分11a包围的部分9a没有被扭转，而只有由未变硬部分11b包围的部分9b被扭转。这样，如果通过控制被供应电流I的线圈12的数量来调整变硬部分11a和未变硬部分11b之间的比例，可以逐渐地改变第二扭杆构件6的弹簧刚度系数。因此，具有第二扭杆构件6的扭杆弹簧装置1在力沿向上方向X作用在扭杆弹簧装置1的端部1a上时能够逐渐地控制回复力。
当沿着向上方向的力H作用在扭杆弹簧装置1的端部1a上时，图6A所示的曲线图涉及该力和位移。如图6A中所示，当磁性流体11没有被激励或变硬(参见图6A中的L1)时，扭杆弹簧装置1根据作用在其端部1a上的力的位移较大直至该位移到达将在后面说明的转向点处，这是因为板状扭杆弹簧9在没有受到磁性流体11的作用的情况下被扭转。与之相比，当磁性流体11被部分激励并且变硬(参见在图6A中的L2)时，位移与位移L1相比较小直至转向点，因为位于在变硬部分11a中的板状扭杆弹簧9(参见图4)没有被扭转。
现在对转向点进行说明。在壳体8的中空部分8a中受到扭转的板状扭杆弹簧9的位移随着作用在扭杆弹簧装置1的端部1a上的力的增加而增加。如图6B所示，一旦板状扭杆弹簧9碰到中空部分8a的壁，即壳体8，则即使作用在端部1a上的力增加，其位移也不会再增加。因此，扭杆弹簧装置1的位移主要取决于杆状扭杆弹簧10的位移。这导致扭杆弹簧装置1根据作用在端部1a上的力而减小位移。换句话说，转向点代表扭杆弹簧装置1的位移的斜率由于板状扭杆弹簧9碰到壳体8而开始减小的点。
当所有的磁性流体11被激励并且变硬(参见图6A中的L3)时，只有杆状扭杆弹簧10被扭转，因为板状扭杆弹簧9没被扭转。因此，扭杆弹簧装置1根据作用在其端部1a上的力的位移小于位移L1和L2。在这个方面，因为板状扭杆弹簧9没被扭转，所以位移没有转向点。
从图6A中可以看出，根据本实施例的扭杆弹簧装置1能够通过激励使磁性流体11变硬以提供更大的弹簧刚度系数。
因为扭杆弹簧装置1当车辆3在转向之后开始直线行驶时能够通过其自身的回复力返回到其初始位置，所以不必在车辆3上安装为传统稳定器所配备的液压式旋转致动器。不产生重量增加的扭杆弹簧装置1能够为车辆3实现更佳的每加仑汽油所行驶的平均英里里程。因为扭杆弹簧装置1不需要式液压式旋转致动器，所以它没有使稳定器的控制复杂化。
扭杆弹簧装置1使磁性流体11变硬，从而第二扭杆构件6的弹簧刚度系数适于变化。另外，该扭杆弹簧装置1能够通过控制磁性流体11的变硬比例来逐渐地增加弹簧刚度系数，由此在限制车辆3的侧倾和实现舒适驾驶之间获得很好的平衡。
尽管针对其具体实施例对本发明已经进行了详细说明，但是对于本领域的普通技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改进和变化。例如，虽然在根据本实施例的扭杆弹簧装置1中板状扭杆弹簧9与杆状扭杆弹簧10相连接，但是本发明并不局限于此，而是可以选择下述的扭杆弹簧装置。
这种扭杆弹簧装置除了以下几个方面之外具有与根据上述实施例的扭杆弹簧装置1的第二扭杆构件6(参见图3)相同的第二扭杆构件。将在后面描述的替代杆状扭杆弹簧10的臂构件连接在板状扭杆弹簧9的一个端部上，在上述实施例中与壳体8连接的另一个端部被变成是自由的。
如图7所示，在扭杆弹簧装置21中，其上安装有臂构件16的板状扭杆弹簧9延伸到壳体8的中空部分8a中。臂构件16被固定在板状扭杆弹簧9的一个端部上，从而臂构件16的平面与板状扭杆弹簧9的平面相交。
在扭杆弹簧装置21中，板状扭杆弹簧9在臂构件16绕着板状扭杆弹簧9的纵向轴线转动时被扭转。另外，当磁性流体11被这些线圈12激励时，扭杆弹簧装置21的弹簧刚度系数适于通过与上述实施例相同的方式变化。
根据该实施例的扭杆弹簧装置21可安装在例如主动式稳定器上。在这种情况下，扭杆弹簧装置21的臂构件16应被安装在主动式稳定器的悬臂上，并且容器15的自由侧应该被安装在其传动系统上。
因为扭杆弹簧装置21可被应用于通过臂构件16承受垂直运动的机构上，例如上述的主动式稳定器上，所以可以实现根据本发明的扭杆弹簧装置的通用性。
图2为表示根据本发明的扭杆弹簧装置的透视图。图3A为沿图2中的线3A-3A截得的剖视图。图3B为沿图3A中的线3B-3B截得的剖视图。
如图1所示，扭杆弹簧装置1通过连杆4安装在车辆3的左、右下臂2上。用作车辆3的稳定器的扭杆弹簧装置1在转向期间控制车辆的侧倾。
如图2所示，扭杆弹簧装置1包括一对由杆状扭杆弹簧10(参见图3A)制成的第一扭杆构件5和与第一扭杆构件5相连的第二扭杆构件6。第一扭杆构件5设置在第二扭杆构件6的左、右两侧上，从而夹着第二扭杆构件6。直径和材料与第一扭杆构件5相同的支撑构件7与第一扭杆构件5相连。每个支撑构件7在其端部处具有孔7a，通过该孔固定连杆4(参见图1)和螺栓。
如图3A和3B所示，第二扭杆构件6包括壳体8、板状扭杆弹簧9、磁性流体11和线圈12。在这个方面，线圈12在所附权利要求书中被称为“激励装置”。
作为由非磁性材料制成的圆柱形构件的壳体8具有沿壳体8的纵向延伸的中空部分8a。中空部分8a在壳体8的一个端部处具有开口，杆状扭杆弹簧10的端部通过该开口可旋转地插入中空部分8a中。
板状扭杆弹簧9被插入到壳体8的中空部分8a中。磁性流体11被充入中空部分8a中。密封件13靠近中空部分8a的开口地设置在壳体8和杆状扭杆弹簧10之间，从而磁性流体11不会从中空部分8a中漏出。
板状扭杆弹簧9的一个端部与插入到中空部分8a中的杆状扭杆弹簧10的一个端部相连。并且，延伸到中空部分8a中的板状扭杆弹簧9的另一个端部与中空部分8a的壁，即壳体8相连接。
磁性流体11具有这样的特性，即，它不仅在不受激励时具有流动性，而且在被激励时变硬。由羰基铁颗粒和硅油构成的组合物被指定为磁性流体11的一个示例。
线圈12设置在壳体8的周围并且与电源(未示出)电连接。当向线圈12提供电流时，它沿圆柱形壳体8的轴向感应出磁通MF。这样，使磁性流体11被该磁通MF激励。多个线圈12沿壳体8的中空部分8a的纵向设置。每个线圈12被夹在位于两侧的一对分隔件14之间。
分隔件14为基本上类似环状并且由磁性材料制成的板件。多个分隔件14沿圆柱形壳体8的轴向设置。成对的分隔件14的径向外部夹着线圈12，并且其径向内部面对着装在中空部分8a中的磁性流体11。将安装有线圈12和分隔件14的壳体8放进容器15中并且固定在其中。容器15在一个端部处具有开口15a，以便将杆状扭杆弹簧10引导到其中。杆状扭杆弹簧10通过开口15a插入到壳体8的中空部分8a中。另一个杆状扭杆弹簧10与容器15的另一个端部连接。
下面将参照附图对根据本实施例的扭杆弹簧装置1的操作进行说明。图4为说明在扭杆弹簧装置1的第二扭杆构件6中的磁性流体11的激励的透视图。图5为说明其上施加有扭力的板状扭杆弹簧9的变形的透视图。图6A为曲线图，其示出了当将沿向上方向X(参见图2)作用的力施加在扭杆弹簧装置1的端部1a(参见图2)上时施加在该端部1a上的力和其位移之间的关系。图6B为表示位于图6A中的转向点时的板状扭杆弹簧9的示意图。
首先，将对在第二扭杆构件6的磁性流体11没有被激励时扭杆弹簧装置1的操作进行说明。如图1所示，当车辆3在转向期间开始侧倾时，沿向上方向X的力作用在轮胎3a上。因此，如图2中所示的沿向上方向X的力作用在端部1a上。由此，在第一扭杆构件5，即杆状扭杆弹簧10(参见图3A)中出现扭力。该扭力被传递给与杆状扭杆弹簧10相连的板状扭杆弹簧9(参见图3A)。因为板状扭杆弹簧9的端部与壳体8相连接(参见图3A)，所以扭力使杆状扭杆弹簧10和板状扭杆弹簧9扭转。这时，磁性流体没有被激励并且保持流动性。这样，使板状扭杆弹簧9在壳体8的中空部分8a中被扭转，且没有受到磁性流体11的作用。
另一方面，杆状扭杆弹簧10和板状扭杆弹簧9产生回复力，该力抵抗着沿向上方向X作用在端部1a上的力。因此，因为使沿向上方向X作用在轮胎3a上的力减弱，所以使车辆3的侧倾受到限制。
接下来，将对在第二扭杆构件6的磁性流体11被激励时扭杆弹簧装置1的操作进行说明。
如图3B所示，当通过电源(未示出)给第二扭杆构件6的线圈12提供电流I时，在其中装有磁性流体11的中空部分8a中感应出磁通MF。这样，使在中空部分8a中的磁性流体11受激励并且变硬。
如图4所示，下面针对其中向线圈12a提供电流I(参见图3B)且没有向线圈12b提供电流I的情况进行说明。因为分隔件14由磁性材料制成，所以当给线圈12a供应电流I时，在中空部分8a中激励出的磁通MF形成包括分隔件14和磁性流体11的回路。另一方面，没有被供应电流I的线圈12b没有感应出磁通MF。这样，磁性流体11具有两个不同的部分，即变硬部分11a和未变硬部分11b。
假设将扭力以与上述相同的方式作用在位于第二扭杆构件6中的板状扭杆弹簧9上。如图5所示，由变硬部分11a包围的部分9a没有被扭转，而只有由未变硬部分11b包围的部分9b被扭转。这样，如果通过控制被供应电流I的线圈12的数量来调整变硬部分11a和未变硬部分11b之间的比例，可以逐渐地改变第二扭杆构件6的弹簧刚度系数。因此，具有第二扭杆构件6的扭杆弹簧装置1在力沿向上方向X作用在扭杆弹簧装置1的端部1a上时能够逐渐地控制回复力。
当沿着向上方向的力H作用在扭杆弹簧装置1的端部1a上时，图6A所示的曲线图涉及该力和位移。如图6A中所示，当磁性流体11没有被激励或变硬(参见图6A中的L1)时，扭杆弹簧装置1根据作用在其端部1a上的力的位移较大直至该位移到达将在后面说明的转向点处，这是因为板状扭杆弹簧9在没有受到磁性流体11的作用的情况下被扭转。与之相比，当磁性流体11被部分激励并且变硬(参见在图6A中的L2)时，位移与位移L1相比较小直至转向点，因为位于在变硬部分11a中的板状扭杆弹簧9(参见图4)没有被扭转。
现在对转向点进行说明。在壳体8的中空部分8a中受到扭转的板状扭杆弹簧9的位移随着作用在扭杆弹簧装置1的端部1a上的力的增加而增加。如图6B所示，一旦板状扭杆弹簧9碰到中空部分8a的壁，即壳体8，则即使作用在端部1a上的力增加，其位移也不会再增加。因此，扭杆弹簧装置1的位移主要取决于杆状扭杆弹簧10的位移。这导致扭杆弹簧装置1根据作用在端部1a上的力而减小位移。换句话说，转向点代表扭杆弹簧装置1的位移的斜率由于板状扭杆弹簧9碰到壳体8而开始减小的点。
当所有的磁性流体11被激励并且变硬(参见图6A中的L3)时，只有杆状扭杆弹簧10被扭转，因为板状扭杆弹簧9没被扭转。因此，扭杆弹簧装置1根据作用在其端部1a上的力的位移小于位移L1和L2。在这个方面，因为板状扭杆弹簧9没被扭转，所以位移没有转向点。
从图6A中可以看出，根据本实施例的扭杆弹簧装置1能够通过激励使磁性流体11变硬以提供更大的弹簧刚度系数。
因为扭杆弹簧装置1当车辆3在转向之后开始直线行驶时能够通过其自身的回复力返回到其初始位置，所以不必在车辆3上安装为传统稳定器所配备的液压式旋转致动器。不产生重量增加的扭杆弹簧装置1能够为车辆3实现更佳的每加仑汽油所行驶的平均英里里程。因为扭杆弹簧装置1不需要式液压式旋转致动器，所以它没有使稳定器的控制复杂化。
扭杆弹簧装置1使磁性流体11变硬，从而第二扭杆构件6的弹簧刚度系数适于变化。另外，该扭杆弹簧装置1能够通过控制磁性流体11的变硬比例来逐渐地增加弹簧刚度系数，由此在限制车辆3的侧倾和实现舒适驾驶之间获得很好的平衡。
尽管针对其具体实施例对本发明已经进行了详细说明，但是对于本领域的普通技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改进和变化。例如，虽然在根据本实施例的扭杆弹簧装置1中板状扭杆弹簧9与杆状扭杆弹簧10相连接，但是本发明并不局限于此，而是可以选择下述的扭杆弹簧装置。
这种扭杆弹簧装置除了以下几个方面之外具有与根据上述实施例的扭杆弹簧装置1的第二扭杆构件6(参见图3)相同的第二扭杆构件。将在后面描述的替代杆状扭杆弹簧10的臂构件连接在板状扭杆弹簧9的一个端部上，在上述实施例中与壳体8连接的另一个端部被变成是自由的。
如图7所示，在扭杆弹簧装置21中，其上安装有臂构件16的板状扭杆弹簧9延伸到壳体8的中空部分8a中。臂构件16被固定在板状扭杆弹簧9的一个端部上，从而臂构件16的平面与板状扭杆弹簧9的平面相交。
在扭杆弹簧装置21中，板状扭杆弹簧9在臂构件16绕着板状扭杆弹簧9的纵向轴线转动时被扭转。另外，当磁性流体11被这些线圈12激励时，扭杆弹簧装置21的弹簧刚度系数适于通过与上述实施例相同的方式变化。
根据该实施例的扭杆弹簧装置21可安装在例如主动式稳定器上。在这种情况下，扭杆弹簧装置21的臂构件16应被安装在主动式稳定器的悬臂上，并且容器15的自由侧应该被安装在其传动系统上。
因为扭杆弹簧装置21可被应用于通过臂构件16承受垂直运动的机构上，例如上述的主动式稳定器上，所以可以实现根据本发明的扭杆弹簧装置的通用性。
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