CN100526675C - 电流变或磁流变可控液压节流装置 - Google Patents

Abstract

液压流体流动通道具有设置在通道内的可控节流装置。节流装置包括第一过滤器、第二过滤器和设置在两个过滤器之间的多个粒子。粒子是介电粒子或者可磁化粒子。介电粒子在过滤器之间产生电流变流体，可磁化粒子在过滤器之间产生磁流变流体。介电粒子的布置通过电场控制，可磁化粒子的布置通过磁场控制。

Description

电流变或磁流变可控液压节流装置

技术领域

本发明涉及对通过节流装置的液压流体的控制。更具体地说，本发明涉及利用电流变流体或磁流变流体对通过节流装置的液压流体的控制。

背景技术

现有技术的多数应用需要控制通过节流装置的液压流体。最简单的控制类型是使用特定尺寸的节流装置和/或具有特定粘性的液压流体。更复杂的方法包括对关于某特定参数的节流装置尺寸的控制。在特定参数范围的一端，节流装置处于最小尺寸，而在特定参数范围的另一端，节流装置处于最大尺寸。

采用可变节流装置的一个应用是在位于车辆悬架***中的减振器或阻尼器中。通常，提供车辆悬架***来从路表面的不规则性中抑制或隔离车身，同时控制车身和车轮的运动。为了实现此目的，常规的非智能悬架***包括并联的弹簧和诸如减振器的阻尼设备。弹簧和阻尼设备并联位于车辆的簧上质量和簧下质量之间。

阻尼设备，例如减振器和/或支柱，与常规的非智能或被动悬架***结合使用，以吸收在行驶中出现的不必要的振动。为了吸收这些不必要的振动，常规的阻尼设备或液压致动器通常包括位于压力缸中并通过活塞杆与车辆的车身相连的活塞。压力缸连接到车辆的悬架***。因为当阻尼器可伸缩地移动时，活塞能限制压力缸的工作腔中的阻尼流体的流动，所以阻尼器能产生阻尼力，该阻尼力抵消振动，否则振动将直接从车辆的悬架***被传送到车辆的车身。活塞对工作腔中的阻尼流体的流动程度的限制越大，减振器产生的阻尼力就越大。因此，用于节流装置的小尺寸将产生大阻尼力，用于节流装置的大尺寸将产生小阻尼力。

目前已经提出了各种类型的调节机制，以产生与车辆速度、减振器的移动幅度、减振器的加速度、车辆的重量以及车辆的其它操作特性相关的可变阻尼力。这些调节机制已经主要发展为在车辆正常的稳态运行过程中提供相对小或低的阻尼特性，而在车辆需要伸张悬架运动的过程中提供相对大或高的阻尼特性。车辆正常的稳态运行伴随着簧下质量小或轻微的振动，因此，需要悬架***的软行驶或低阻尼特性，以将这些小振动与簧上质量隔绝。作为示例，在转弯或刹车操作过程中，车辆的簧上质量将可能经历相对慢和/或大的运动或振动，其随后需要悬架***的硬行驶或高阻尼特性，以支撑簧上质量并给车辆提供稳定的处理特性。用于减振器的阻尼度的调节机制典型地通过控制减振器的不同腔之间的流体流动量来起作用。调节机制通过隔绝簧下质量的高频/小振幅激励，同时仍然在车辆操作引起簧上质量低频/大激励过程中为悬架***提供必要的阻尼或硬行驶，来提供平滑稳态行驶的优点。

减振器的持续发展包括调节***的发展，调节***为车辆设计者提供了持续可变***，可变***可以是对于车辆特别定制的，以提供与车辆及其悬架***的各种监测条件相关的特定阻尼量。

发明内容

本发明提供用于液压流体流动通道的可控节流技术。仅是示例性目的，示出与用于车辆的减振器结合的可控节流装置。对节流装置的尺寸和通过通道的流体量的控制是通过设置在流体通道中的电流变流体或磁流变流体节流装置的使用实现的。通过节流装置的流体量通过沿特定方向施加电场或磁场来控制。与流体流动相关的电场或磁场及其方向的应用将确定节流量，并因此确定流体流动量。

本发明进一步的应用范围将从以下提供的详细描述中变得清楚。应该理解，详细的描述和特定的示例虽然指示本发明的较佳实施例，但是意图仅仅是图示目的，决不意图限制本发明的范围。

本发明的可控节流装置，包括：第一腔、第二腔、设置在所述第一腔和第二腔之间的流动通道、设置在所述通道内的第一过滤器、设置在所述通道内的第二过滤器和设置在所述第一过滤器和第二过滤器之间的多个粒子，所述多个粒子可选择地被布置，以控制通过所述通道的流体流动速率，其中所述多个粒子是介电粒子或者可磁化粒子。

本发明的可控节流装置，其中所述介电粒子由电场布置。

本发明的可控节流装置，其中所述可磁化粒子由磁场布置。

本发明的可控节流装置，其中所述多个粒子可选择地被布置成提供第一流动速率的第一布置和提供第二流动速率的第二布置，所述第二流动速率大于所述第一流动速率。

本发明的可控节流装置，其中所述多个粒子可选择地被布置成提供第三流动速率的第三布置，所述第三流动速率处于所述第一流动速率和第二流动速率之间。

本发明的减振器，包括：限定工作腔的压力缸；可滑动地设置在所述工作腔内的活塞，所述活塞将所述工作腔分成上工作腔和下工作腔；设置在所述上工作腔和下工作腔之间的第一流动通道，所述第一流动通道允许流体在所述上工作腔和下工作腔之间流动；设置在所述第一流动通道内的第一可控节流装置，所述第一可控节流装置包括设置在所述第一流动通道内的第一过滤器、设置在所述第一流动通道内的第二过滤器和设置在所述第一过滤器和第二过滤器之间的第一多个粒子，所述第一多个粒子可选择地被布置，以控制通过所述第一流动通道的流体流动速率，其中所述第一多个粒子是介电粒子或者可磁化粒子。

本发明的减振器，其中所述介电粒子由电场布置。

本发明的减振器，其中所述可磁化粒子由磁场布置。

本发明的减振器，其中所述第一多个粒子可选择地被布置成提供第一流动速率的第一布置和提供第二流动速率的第二布置，所述第二流动速率大于所述第一流动速率。

本发明的减振器，其中所述第一多个粒子可选择地被布置成提供第三流动速率的第三布置，所述第三流动速率处于所述第一流动速率和第二流动速率之间。

本发明的减振器，进一步包括连接到所述活塞的阀，所述阀允许流体沿第一方向流过所述第一流动通道，并且限制流体沿第二方向流过所述活塞。

本发明的减振器，进一步包括：设置在所述上工作腔和下工作腔之间的第二流动通道，所述第二流动通道允许流体在所述上工作腔和下工作腔中间流动；和设置在所述第二流动通道内的第二可控节流装置，所述第二可控节流装置包括设置在所述第二流动通道内的第三过滤器、设置在所述第二流动通道内的第四过滤器和设置在所述第三过滤器和第四过滤器之间的第二多个粒子，所述第二多个粒子可选择的被布置，以控制通过所述第二流动通道的流体流动速率，其中所述第一和第二多个粒子是介电粒子或者可磁化粒子。

本发明的减振器，其中所述介电粒子由电场布置。

本发明的减振器，其中所述可磁化粒子由磁场布置。

本发明的减振器，其中所述第一和第二多个粒子可选择地被布置成提供第一流动速率的第一布置和提供第二流动速率的第二布置，所述第二流动速率大于所述第一流动速率。

本发明的减振器，其中所述第一和第二多个粒子可选择地被布置成提供第三流动速率的第三布置，所述第三流动速率处于所述第一流动速率和第二流动速率之间。

附图说明

根据详细的描述和附图，本发明将更加全面地被理解，其中：

图1是没有场施加到节流装置的根据本发明的流变节流装置的示意性展现；

图2是沿着流体流动方向施加场的图1所示的流变节流装置的示意性展现；

图3是沿着垂直于流体流动方向施加场的图1所示的流变节流装置的示意性展现；

图4是包含了包括根据本发明的流变节流装置的减振器的汽车的示意性视图；

图5是包含了根据本发明的流变节流装置的图4所示减振器之一的横截面视图；和

图6是图4和图5所示的减振器中的活塞组件的放大视图。

具体实施方式

较佳实施例的以下描述本质上仅是示例性的，并且决不意图限制本发明、其应用或使用。

现在参见附图，其中在全部几幅视图中，相似的附图标记指示相似或相应的部分，在图1至图3中示出根据本发明的控制液压节流装置，并且其总体上用附图标记10表示。液压节流装置10由限定了第一腔14和第二腔16的外壳12形成。液压节流装置10设置在第一腔14和第二腔16之间，以控制两个腔之间的流体流动。

设置在液压节流装置10中的是第一过滤器20、第二过滤器22和多个粒子24。过滤器20和22具有低于粒子24尺寸的过滤度，但是它们仍然允许腔14和16之间的流体流动。因此，第一腔14内的流体没有粒子24，液压节流装置10内的流体包括多个粒子24，腔16内的流体没有粒子24。

粒子24是产生过滤器20和22之间的电流变流体的介电粒子，或者粒子24是产生过滤器20和22之间的磁流变流体的微米级可磁化粒子。

电流变流体是在电绝缘油中分布了介电粒子。介电粒子是所谓的分散相，并且绝缘油是所谓的分散介质。当不施加电场时，电流变分散将如图1所示展现。粒子24将根据流体流动的方向处于与两个过滤器20和22之一相邻。当粒子24处于与两个过滤器20和22之一相邻时，通过节流装置10的流体流动将受到很大限制。当沿着流体流动的方向施加电场时，分散的粒子被电极化。极化的粒子由于静电相互作用相互吸引。因此，如图2所示，在电极30和32之间形成粒子集团链。如图2所示，粒子24成团时，流过液压节流装置10的流体流动将受到最小的节流。当沿着垂直于流体流动的方向施加电场时，分散的粒子也被电极化。极化的粒子由于静电相互作用相互吸引。因此，如图3所示，在电极34和36之间形成粒子集团链。如图3所示，粒子24成团时，流过液压节流装置10的流体将受到比图1所示的布置小的节流，但是它将受到比图2所示的布置大的节流。因此，通过控制电场，粒子24可以成团，以提供高的流体流动的节流(图1)、低的流体流动的节流(图2)和中等的流体流动的节流(图3)。

磁流变流体是在油中悬浮有微米级的可磁化粒子。当没有施加磁场时，磁流变悬浮将如图1所示展现。粒子24根据流体流动的方向处于与两个过滤器20和22之一相邻。当粒子24处于与两个过滤器20和22之一相邻时，流过节流装置10的流体流动受到很大限制。当沿着流体流动方向施加磁场时，悬浮粒子被磁极化。极化的粒子由于磁相互作用相互吸引。因此，如图2所示，在磁极40和42之间形成粒子集团链。如图2所示，粒子24成团时，流过液压节流装置10的流体将受到最小的节流。当沿着垂直于流体流动的方向施加磁场时，悬浮粒子也被磁极化。极化的粒子由于磁相互作用相互吸引。因此，如图3所示，在磁极44和46之间形成粒子集团链。如图3所示，粒子24成团时，流过液压节流装置10的流体将受到比图1所示的布置小的节流，但是它将受到比图2所示的布置大的节流。因此，通过控制磁场，粒子24可以成团，以提供高的流体流动的节流(图1)、低的流体流动的节流(图2)和中等的流体流动的节流(图3)。

现在参见图4，示出包含了根据本发明的流变控制液压节流装置的车辆110的示意性展现。虽然本发明图示在与汽车相关的附图中，但是在其它类型车辆中包括本发明的流变控制液压节流装置也在本发明的范围中。此外，这里使用的“减振器”这个词指的是这个词组通常意义上的减振器，因此，它包括麦弗逊支柱和其它阻尼设备。

车辆110包括车身112、后悬架组件114和前悬架***116。后悬架组件114是一种横向延伸的适于可操作地支撑一对后轮118的后悬架组件。后悬架组件114借助一对减振器120和一对弹簧122可操作地连接到车身112。前悬架***116包括横向延伸的适于可操作地支撑一对前轮124的后悬架组件。前悬架***116借助一对减振器126和另外一对弹簧128可操作地连接到车身112。减振器120和126用作抑制车辆110的簧下部分(前悬架组件116和后悬架组件114)和簧上部分(车身112)的相对运动。

现在参见图5和图6，其中更加详细地示出了减振器120。虽然图5示出减振器120，但是应该理解减振器126也包括根据本发明的流变控制液压节流装置。减振器126在它适于组装到车辆110的方面不同于减振器120。减振器120包括压力缸140、活塞组件142和活塞杆144。

压力缸140限定工作腔146。活塞组件142可滑动地设置在压力缸140中，并将压力缸140分成上工作腔148和下工作腔150。密封部件典型地设置在活塞组件142和压力缸140之间，以允许活塞组件142滑动，而不会产生不适当的摩擦力，同时将下工作腔150与上工作腔148密封分开。活塞杆144连到活塞组件142上，并且它通过上工作腔148并通过封闭压力缸140的上端的上端盖152延伸。与上端盖152相关的密封***密封上端盖152和活塞杆144之间的界面。活塞杆144相对于活塞组件142的一端适于被连接到车辆110的簧上部分。压力缸140充满液压油，并包括用于与车辆110的簧下部分连接的端盖154。置于压力缸140中的液压油与粒子24相容，无论粒子24产生电流变流体还是粒子24产生磁流变流体。

车辆110的悬架运动将产生活塞组件142相对于压力缸140的伸张或压缩运动。随着活塞组件142相对于压力缸140滑动，液压油一定在上下工作腔148和150之间流动。减振器120通过控制腔148和150之间流动的流体量产生阻尼力。

活塞组件142包括限定至少一个压缩流体通道160和至少一个伸张流体通道162的活塞体156。压缩阀组件164允许流体在减振器120的压缩行程中流过通道160，并禁止流体在减振器120的伸张行程中流过通道160。伸张阀组件166允许流体在减振器120的伸张行程中流过通道162，并禁止流体在减振器120的压缩行程中流过通道162。

每个通道160和162都包括各自的流变控制液压节流装置10。对于液压节流装置10，活塞体156用作外壳12，上工作腔148用作第一腔14，下工作腔150用作第二腔16。第一过滤器20、第二过滤器22和粒子24设置在每个通道160和162中。如果粒子24是电流变控制粒子，那么电极30、32、34、36包括在减振器120中，或者如果粒子24是磁流变控制粒子，那么磁极40、42、44、46包括在减振器120中。

在压缩行程中，液压流体必须从下工作腔150流向上腔148。伸张阀组件166禁止流体流过伸张流体通道162，因此，腔148和150之间的所有流体将通过压缩流体通道160。通过通道160的流体流动速率由设置在通道160中的流变控制液压节流装置10确定。如果没有施加电场或磁场，那么液压节流装置10将产生高受限流体流动，因此，减振器120将提供硬行驶或高阻尼载荷(图1)。如果电极30和32或磁极40和42施加电场或磁场，那么液压节流装置10将产生低受限流体流动，因此，减振器120将提供软行驶或低阻尼载荷(图2)。如果电极34和36或磁极44和46施加电场或磁场，那么液压节流装置10将产生中等受限流体流动，因此，减振器120将提供中等的行驶或中等的阻尼载荷(图2)。

在伸张行程中，液压流体必须从上工作腔148流向下腔150。压缩阀组件164禁止流体流过压缩流体通道160，因此，腔148和150之间的所有流体将通过伸张流体通道162。通过通道162的流体流动速率由设置在通道162中的流变控制液压节流装置10确定。如果没有施加电场或磁场，那么液压节流装置10产生高受限流体流动，因此，减振器120将提供硬行驶或高阻尼载荷(图1)。如果电极30和32或磁极40和42施加电场或磁场，那么液压节流装置10将产生低受限流体流动，因此，减振器120将提供软行驶或低阻尼载荷(图2)。如果电极34和36或磁极44和46施加电场或磁场，那么液压节流装置10将产生中等受限流体流动，因此，减振器120将提供中等的行驶或中等的阻尼载荷(图2)。

因此，通过一起或分别控制与通道160和162相关的电场或磁场，在减振器120的压缩和伸张运动中，减振器120的阻尼特性可以被控制成硬、软或中等。

虽然上面的详细描述采用减振器的单筒设计，但是将液压节流装置10包含到双筒减振器、旁通流量减振器(在减振器筒的内部和外部)以及本领域公知的其它减振器设计，也在本发明的范围内。并且，虽然本发明描述成包含到减振器，但是本发明并不局限于应用到减振器，而是可以用在包括可控节流装置的应用中，可控节流装置包括但不限于伺服阀技术的所有不同方案。

本发明的描述本质上仅仅是示例性的，因此，不脱离本发明要点的变化将在本发明的范围内。这样的变化不被认为脱离本发明的精神和范围。

Claims (16)

1、一种可控节流装置，包括：

第一腔；

第二腔；

设置在所述第一腔和第二腔之间的流动通道；

设置在所述通道内的第一过滤器；

设置在所述通道内的第二过滤器；和

设置在所述第一过滤器和第二过滤器之间的多个粒子，所述多个粒子可选择地被布置，以控制通过所述通道的流体流动速率，其中所述多个粒子是介电粒子或者可磁化粒子。

2、如权利要求1所述的可控节流装置，其中所述介电粒子由电场布置。

3、如权利要求1所述的可控节流装置，其中所述可磁化粒子由磁场布置。

4、如权利要求1所述的可控节流装置，其中所述多个粒子可选择地被布置成提供第一流动速率的第一布置和提供第二流动速率的第二布置，所述第二流动速率大于所述第一流动速率。

5、如权利要求4所述的可控节流装置，其中所述多个粒子可选择地被布置成提供第三流动速率的第三布置，所述第三流动速率处于所述第一流动速率和第二流动速率之间。

6、一种减振器，包括：

限定工作腔的压力缸；

可滑动地设置在所述工作腔内的活塞，所述活塞将所述工作腔分成上工作腔和下工作腔；

设置在所述上工作腔和下工作腔之间的第一流动通道，所述第一流动通道允许流体在所述上工作腔和下工作腔之间流动；

设置在所述第一流动通道内的第一可控节流装置，所述第一可控节流装置包括设置在所述第一流动通道内的第一过滤器、设置在所述第一流动通道内的第二过滤器和设置在所述第一过滤器和第二过滤器之间的第一多个粒子，所述第一多个粒子可选择地被布置，以控制通过所述第一流动通道的流体流动速率，其中所述第一多个粒子是介电粒子或者可磁化粒子。

7、如权利要求6所述的减振器，其中所述介电粒子由电场布置。

8、如权利要求6所述的减振器，其中所述可磁化粒子由磁场布置。

9、如权利要求6所述的减振器，其中所述第一多个粒子可选择地被布置成提供第一流动速率的第一布置和提供第二流动速率的第二布置，所述第二流动速率大于所述第一流动速率。

10、如权利要求9所述的减振器，其中所述第一多个粒子可选择地被布置成提供第三流动速率的第三布置，所述第三流动速率处于所述第一流动速率和第二流动速率之间。

11、如权利要求6所述的减振器，进一步包括连接到所述活塞的阀，所述阀允许流体沿第一方向流过所述第一流动通道，并且限制流体沿第二方向流过所述活塞。

12、如权利要求6所述的减振器，进一步包括：

设置在所述上工作腔和下工作腔之间的第二流动通道，所述第二流动通道允许流体在所述上工作腔和下工作腔中间流动；和

设置在所述第二流动通道内的第二可控节流装置，所述第二可控节流装置包括设置在所述第二流动通道内的第三过滤器、设置在所述第二流动通道内的第四过滤器和设置在所述第三过滤器和第四过滤器之间的第二多个粒子，所述第二多个粒子可选择的被布置，以控制通过所述第二流动通道的流体流动速率，其中所述第一和第二多个粒子是介电粒子或者可磁化粒子。

13、如权利要求12所述的减振器，其中所述介电粒子由电场布置。

14、如权利要求12所述的减振器，其中所述可磁化粒子由磁场布置。

15、如权利要求12所述的减振器，其中所述第一和第二多个粒子可选择地被布置成提供第一流动速率的第一布置和提供第二流动速率的第二布置，所述第二流动速率大于所述第一流动速率。

16、如权利要求15所述的减振器，其中所述第一和第二多个粒子可选择地被布置成提供第三流动速率的第三布置，所述第三流动速率处于所述第一流动速率和第二流动速率之间。

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