CN101439652A - 用于控制缓冲力特性的减震器 - Google Patents

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Abstract

公开一种减震器，能够控制缓冲力特性。减震器包括：填充有工作流体的缸；活塞阀，设置在所述缸内，以将缸的内部分成第一腔和第二腔；活塞杆，一端延伸到缸外，另一端连接到缸内的活塞阀；中空腔，形成在活塞杆内，以与第一和第二腔连通；自由活塞，设置在中空腔内，以上下移动并将中空腔分成上部和下部腔；和可变部分，构造成通过调节自由活塞的竖直运动控制缓冲力特性。

Description

用于控制缓冲力特性的减震器
技术领域
本发明涉及一种减震器，用于缓冲根据路况传递给车辆的振动，更特别的，涉及一种减震器，用于通过形成在活塞杆内的中空腔来控制缓冲力特性。
背景技术
通常，车辆设置有悬挂***，在驾驶过程中，通过缓冲从道路传递到轴的冲击或振动来增强驾驶舒适感。构成悬挂***的其中一个部件是减震器。减震器设置在轴和车身之间。减震器包括缸和在缸内往复运动的活塞杆。缸填充有工作流体，例如气体或者油，从而工作流体被活塞阀移动从而产生缓冲力，所述活塞阀固定到活塞杆的一端。
普通的减震器具有这样的限制，即相对于路况或者车辆的驾驶姿势的变化具有恒定的缓冲力特性。换句话说，如在制造阶段所确定的，低的(平滑的)缓冲力特性可以提高车辆的驾驶舒适感，但是不能保持它的稳定姿势。相反，高的(刚性的)缓冲力特性可以保持车辆的稳定的姿势，但是导致驾驶舒适感下降。这样，普通的减震器不能响应于路况或者车辆姿势的变化而控制缓冲力特性。
因此，为了解决这种普通减震器的问题，已经开发出一种减震器，能够根据活塞杆的移动而提供可变的缓冲力特性。
图1是普通的减震器的部分剖视图，其能够提供可变的缓冲力特性。参考图1，减震器10包括连接到车身的活塞杆14、以及缸12，缸12固定到与车轮相连的轴。活塞杆14在缸12内往复运动。
活塞杆14包括活塞阀16，活塞阀16设置在活塞杆14的下端处，从而将缸12的空间分成回弹(rebound)腔RC和压缩腔CC。活塞阀16形成有回弹通道16a和压缩通道16b，回弹腔RC和压缩腔CC通过所述通道彼此连通。减震器10还包括盘18a和18b，设置在回弹通道16a和压缩通道16b的上侧和下侧上，从而根据工作流体的运动弹性变形并产生缓冲力。
活塞杆14具有形成在其中的中空腔20。中空腔20设置有自由活塞22，活塞22可以上下移动，并将中空腔20分为上部腔20a和下部腔20b。上部腔20a的上部与回弹腔RC通过通孔24连通，并且下部腔20b的下部通过轴孔25与压缩腔CC连通。
当活塞杆14被微微移动时，自由活塞22被提升或者降低，并且工作流体通过通孔24或轴孔25流入或流出中空腔20。结果，减震器10的缓冲力特性变化。
参考图2，曲线X1示出了不能控制缓冲力特性的通常的减震器的缓冲力的变化，并且曲线X2示出了能够提供响应缓冲力的普通减震器10的缓冲力的变化。如图所示，普通的减震器10根据中空腔20的体积而提供了曲线X2所示的缓冲力，也就是根据自由活塞22的运动范围。
然而，因为现有技术中悬挂***的减震器采用了机械结构用于缓冲冲击或者振动，因此在控制缓冲力方面效率较低，并且在改变缓冲力方面性能受限。
发明内容
本发明目的是解决上述普通技术的问题，并且本发明的一个方面是提供一种减震器，能够根据路况电子控制缓冲力特性。
根据本发明的一个方面，提供一种能够控制缓冲力特性的减震器。减震器包括：缸，填充有工作流体；活塞阀，设置在缸内，以将缸的内部分为第一腔和第二腔；活塞杆，一端延伸到缸外，并且另一端连接到缸内的活塞阀；中空腔，形成在活塞杆内，以与第一和第二腔连通；自由活塞，设置在中空腔内，以上下移动，并将中空腔分为上部和下部腔；和可变部分，构造成通过调节自由活塞的竖直运动而控制缓冲力特性。
可变部分可包括：控制杆，所述控制杆在中空腔内上下移动，以控制自由活塞的运动范围；和致动器，构造成使控制杆上下运动。
上部腔可通过通孔与第一腔连通，所述通孔形成在中空腔的上部处，并且下部腔可通过一轴孔与第二腔连通，所述轴孔形成在中空腔的下部处。
可变部分还可包括控制阀，该阀设置到控制杆的远端，并且与控制杆一起上下移动，同时紧密的接触中空腔的内周面。
控制阀形成有旁路通道，控制阀的上部和下部通过该旁路通道彼此连通。
根据本发明的另一个方面，提供一种悬挂***，用于在道路驾驶过程中缓冲通过车轮从道路传递给车身的振动。悬挂***包括：减震器，减震器包括：形成在活塞杆内的中空腔；自由活塞，设置在中空腔内，以上下移动，并且将中空腔分为上部和下部腔；和可变部分，构造成通过控制自由活塞的竖直运动来改变缓冲力特性；传感器，用于检测路况；和控制器，构造成基于传感器的测量值驱动减震器的可变部分。
传感器可以是加速度传感器，设置到减震器的所述缸一侧，或者设置到车轮一侧。
控制器可以控制可变部分，从而如果传感器的测量值高，减小自由活塞的移动，并且如果传感器的测量值低，增大自由活塞的移动。
附图说明
通过下面接合附图给出的对典型实施例的详细描述，本发明的上述和其它特征和优点将显而易见，附图中：
图1是普通减震器的部分剖视图；
图2是图1的普通减震器的缓冲力的图形；
图3是包括根据本发明的减震器的悬挂***的示意图；
图4是根据本发明第一实施例的减震器的部分剖视图；
图5和6是示出第一实施例的减震器的工作状态的剖视图；
图7是根据第一实施例的减震器的缓冲力的图形；和
图8是根据本发明第二实施例的减震器的部分剖视图。
具体实施方式
下面参考附图详细描述本发明的典型实施例。
图3是包括根据本发明的减震器的悬挂***的示意图。图3中，根据本发明的悬挂***包括：减震器50；可变部分70，设置在减震器50中，以根据活塞杆的移动而改变缓冲力特性；和控制器90，控制可变部分70的工作。控制器90与传感器80相连，例如加速度传感器，用于测量车辆的向上或向下的加速度，控制器90并基于传感器80的测量值控制可变部分70的工作。
这种减震器50也称为“频率响应减震器”，能够根据活塞杆的移动而改变缓冲力特性。
接下来参考图4-7详细描述本发明的第一实施例的减震器。
图4是根据本发明第一实施例的减震器的部分剖视图。参考图4，减震器50包括：缸52，连接到车辆的车轮一侧；和活塞杆54，连接到车身一侧。活塞杆54设置在缸52内从而在其中往复运动，并包括活塞阀56，活塞阀56设置在活塞杆54的一端处，从而将缸52的内部分为压缩腔和回弹腔。活塞阀56形成有回弹通道56a和压缩通道56b，回弹腔通过所述通道与压缩腔连通。另外，多个盘58a、58b设置在活塞阀56的上和下表面上，从而根据工作流体的运动弹性变形并产生缓冲力。
活塞杆54具有形成在其中的中空腔60。中空腔60设置有自由活塞62，活塞62可以在其中上下运动。这里，自由活塞62在中空腔60中运动，其中自由活塞62的外周面与中空腔60的内周面接触，并且将中空腔60分为上部和下部腔60a、60b。自由活塞62可以在它的外周上设置有光制(finishing)元件，例如Teflon树脂，其可以相对于中空腔60的内壁减少摩擦。
另外，减震器50包括可变部分70，其通过调节中空腔60的体积也就是自由活塞62的运动范围而控制缓冲力特性。
可变部分70可以设置到上部腔60a和下部腔60b中的一个。在这个实施例中，可变部分70设置到上部腔60a。可变部分70包括：控制杆72，控制杆72穿透活塞杆54的中心；和致动器74，设置在活塞杆54的上部处，以将控制杆72上下移动。控制杆72的一端位于中空腔60内，从而接触自由活塞62的上部。结果，自由活塞62的运动受到控制杆72的限制。
另一方面，控制杆72可以另外在它的另一端处设置有控制阀76，控制阀76将上部腔60a分为上部和下部。控制阀76紧密地接触中空腔60的内周面，也就是上部腔60a的内周面，其中设置有控制阀76。控制阀76可以形成有旁路通道，上部腔60a的上部和下部通过所述旁路通道彼此连通。控制阀76与控制杆72一起运动，并用于增大或者减小中空腔60的体积，也就是自由活塞62的运动范围。
这里，中空腔60形成有第一通道，其通过通孔64连接到上部腔60a的上部，通孔64与回弹腔RC和控制阀76的旁路通道78连通，中空腔60并且形成有第二通道，由轴孔65限定，位于下部腔60b的下部处，以与压缩腔CC连通。
这样，在减震器50中，通过第一通道或第二通道，通过流体流入或流出中空腔60和回弹腔RC，或者流入或流出中空腔60和压缩腔CC，自由活塞62上下运动。
更详细的，当自由活塞62向上移动时，中空腔60的上部腔60a中的流体通过第一通道流入回弹腔RC，由于空间在下部腔60b中通过自由活塞62向上运动而形成，压缩腔CC中的流体通过第二通道流入中空腔60的下部腔60b中。
这样，在自由活塞62的向上或向下运动过程中，通过使得流体流入或者流出中空腔60的上部腔60a或下部腔60b，同时不经过活塞阀56，减震器50减小了缓冲力。
另一方面，致动器74由控制器90控制。控制器90根据加速度传感器80测量的车辆的竖直加速度而控制致动器74的工作。此处，致动器74构造成：通过致动控制杆72产生直线运动或者转动，来调节控制杆72的长度。
加速度传感器80可以设置在减震器50的缸52的一侧处或者车辆的车轮一侧处。这里，加速度传感器80可以设置到减震器50中的每一个或者每个车轮。可替换的，加速度传感器80可以设置到其中一个减震器50或者其中一个车轮。可替换的，加速度传感器80可以设置到不同位置以测量车辆的竖直加速度。
接下来将描述用于控制可变部分70的控制器90的工作。
当传感器80测量的车辆的加速度高时，控制器90控制致动器74以降低控制杆72。当控制杆72被降低时，对于自由活塞62的运动空间减小。因此，减震器50具有狭窄区域，在该区域，缓冲力被降低，从而减震器50可以方便地控制车辆。
另一方面，当传感器80测量的车辆加速度低时，控制器90控制致动器74以抬高控制杆72。当控制杆72抬高时，自由活塞62的运动空间增大。因此，减震器50可以在自由活塞62向上或向下运动过程中减小缓冲力，从而充分改善车辆的驾驶舒适感。
这样，控制器90可以通过致动器74的工作来限制自由活塞的运动范围，从而控制缓冲力的变化程度。
图5和6的剖视图示出了第一实施例的减震器的工作状态。
首先，图5中，减震器50的可变部分70被控制以减小自由活塞62的运动范围。此处，自由活塞62具有厚度L1，并且可移动距离L2。换句话说，自由活塞62具有L2-L1的行程距离S1，这是自由活塞62的运动范围。
当活塞杆54被微微移动时，也就是当自由活塞62在行程距离S1内移动时，工作流体通过通孔64和轴孔65流入或者流出中空腔60，从而，减震器50的缓冲力特性被保持在较低水平。
当活塞杆54被较大程度地移动时，也就是当自由活塞62从中空腔60的上端移动到下端或者反之时，工作流体在回弹腔RC和压缩腔CC之间通过活塞阀56移动，从而，减震器50的缓冲力特性保持在较高水平。
另外，图6中，减震器50的可变部分70将控制杆72向上移动，从而增大自由活塞62的运动范围。此处，自由活塞62具有厚度L1，并可移动距离L4。换句话说，自由活塞62具有L4-L1的行程距离，这是自由活塞62的运动范围。
因此，当行程距离S2通过控制杆72的向上运动被设置成大于行程距离S1时，减震器50的缓冲力特性发生变化，如图7所示。
图7是根据第一实施例通过活塞杆的移动的减震器的可变缓冲力的图形。参考图7，假设当可变部分70的控制杆72被尽可能降低时自由活塞的可移动长度是0，可变的缓冲力由Y1表示。这时，可变的缓冲力Y1与可以通过普通的减震器获得的可变缓冲力X1相同(见图2)，普通的减震器不能控制缓冲力特性。
当控制杆72通过控制器90被抬高以增大自由活塞62的运动范围时，可变的缓冲力由Y2或Y3表示。当自由活塞62在相对小的行程距离S1内移动时，如图5所示，可变的缓冲力可以由Y2表示。另一方面，当自由活塞62在相对大的行程距离S2内移动时，如图6所示，可变缓冲力可以由Y3表示。
接下来，参考图8详细描述本发明的第二实施例的减震器。
图8是根据本发明第二实施例的减震器的部分剖视图。根据第二实施例的减振器不使用控制阀76，根据第一实施例，控制阀76设置在减震器的控制杆72的远端处。
第二实施例中，虽然没有使用控制阀76，自由活塞62的运动范围可以通过控制杆72控制，从而第二实施例的减震器提供了与第一实施例相同的作用。根据第二实施例的减震器的其它结构与第一实施例相同，并且因此这里省去对其详细的描述。
根据上面的描述，根据本发明的减震器可以根据车辆的驾驶状态或者路况来电子控制缓冲力特性，从而，缓冲力特性可以根据活塞杆的移动而变化。这样，通过根据需要控制减震器的缓冲力特性，本发明改善了车辆的驾驶舒适性或稳定性。
虽然已经参考实施例和附图描述了本发明，但是应当注意，本发明不限于上述实施例，并且在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种变化和等同的实施例，本发明的范围仅由权利要求限定。

Claims (8)

1.一种能够控制缓冲力特性的减震器，包括：
填充有工作流体的缸；
活塞阀，设置在所述缸内，以将所述缸的内部分成第一腔和第二腔；
活塞杆，一端延伸到缸外，另一端连接到缸内的活塞阀；
中空腔，形成在活塞杆内，以与第一和第二腔连通；
自由活塞，设置在中空腔内，以上下移动，并将中空腔分成上部和下部腔；和
可变部分，构造成通过调节自由活塞的竖直移动来控制缓冲力特性。
2.如权利要求1所述的减震器，其特征在于，可变部分包括：控制杆，所述控制杆在中空腔内上下运动以控制自由活塞的运动范围；和致动器，构造成使控制杆上下移动。
3.如权利要求1所述的减震器，其特征在于，上部腔与第一腔通过一通孔连通，所述通孔形成在中空腔的上部处，下部腔与第二腔通过一轴孔连通，所述轴孔形成在中空腔的下部处。
4.如权利要求2所述的减震器，其特征在于，可变部分还包括控制阀，所述控制阀设置到控制杆的远端，并与控制杆一起上下移动，同时紧密地接触中空腔的内周面。
5.如权利要求4所述的减震器，其特征在于，控制阀形成有旁路通道，控制阀的上部和下部通过所述旁路通道彼此连通。
6.一种悬挂***，用于在道路上驾驶过程中缓冲通过车轮从道路传递给车身的振动，包括：
减震器，所述减震器包括：中空腔，形成在活塞杆内；自由活塞，设置在中空腔内，以上下移动，并将中空腔分成上部和下部腔；和可变部分，构造成通过控制自由活塞的竖直移动来改变缓冲力特性；
传感器，用于检测路况；和
控制器，构造成基于传感器的测量值来驱动减震器的可变部分。
7.如权利要求6所述的悬挂***，其特征在于，传感器是加速度传感器，设置到减震器的所述缸一侧或者设置到车轮一侧。
8.如权利要求6所述的悬挂***，其特征在于，控制器控制所述可变部分，从而如果传感器的测量值高，则减小自由活塞的移动，并且如果传感器的测量值低，增大自由活塞的移动。
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