CN102630284B - 双稳定螺线管减振器组件 - Google Patents

Abstract

一种包括用于吸收机动车辆的主体和车轮之间的力的流体的减振器组件。减振器包括具有接合活塞以阻碍流体经过活塞的孔口的弹性盘的阀。双稳定螺线管设置在壳体中并与阀的弹性盘相互连接。双稳定螺线管的电枢能够在用于向着阀的弹性盘施加第一偏置力的第一稳定位置和用于向着阀的弹性盘施加比第一偏置力小的第二偏置力的第二稳定位置之间运动。阀上的偏置力的调节也调节减振器的阻尼力。

Description

双稳定螺线管减振器组件

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年11月23日提交的序列号为61/263513的临时申请的权益。

技术领域

一种包括用于吸收第一部件和第二部件之间的力的流体的减振器组件。

背景技术

机动车辆通常包括具有也称为阻尼器的减振器的悬挂***，用于吸收车辆的框架和车轮组件之间的力。大多数减振器具有沿着轴线延伸并具有开放内部的筒形壳体。活塞可滑动地设置在壳体中以将开放内部分成活塞一侧的压缩腔室和活塞另一侧的回弹腔室。接合活塞的杆延伸经过活塞壳体，用于附接到车辆的框架或者车轮组件，并且壳体附接到框架或车轮组件的另一个。活塞具有用于响应于车轮组件相对于框架的运动使壳体中的流体在回弹腔室和压缩腔室之间传输的多个孔口。由于流体必须经过活塞的小孔口，减振器产生阻尼力，以抵抗车轮组件相对于车辆框架的运动。

已经开发了多种用于调节减振器的阻尼力以便影响车辆的动态特性的方法。1996年4月16日授权给Koukichi Takahashi的美国专利No.5507371(Takahashi‘371)中展示了这种可调节减振器的一个例子。Takahashi‘371示出了一种在活塞一侧上包括阀的可调节减振器，该阀以偏转的方式变形以阻碍流体流经活塞的孔口。弹簧设置在阻尼阀的另一侧上以便在阻尼阀上施加偏置力。弹簧连接到致动杆，用于调节弹簧施加在阻尼阀上的偏置力。对阻尼阀的偏置力的调节也改变减振器的阻尼力。对于改善的可调节减振器具有持续的需求。

发明内容

本发明针对包括用于吸收第一部件和第二部件之间的力的流体的减振器组件。减振器组件包括接合活塞以阻碍流体经过活塞中的孔口的阀。双稳定螺线管设置在壳体中并与阀相互连接。双稳定螺线管的特征在于电枢，该电枢能够在用于向着阀施加第一偏置力的第一稳定位置和用于向着阀的弹性盘施加比第一偏置力小的第二偏置力的第二稳定位置之间运动(或相反)。阀上的偏置力的调节也调节减振器的阻尼力。因此，车辆的操作者能够在硬(高力)阻尼设置(螺线管的电枢处于第一稳定位置)和软(低力)阻尼设置(螺线管的电枢处于第二稳定位置)之间选择。阻尼设置可以通过开关的简单翻动在高和低设置之间迅速地转换。

所述的减振器组件在与现有技术相比时也是有利的。总的来说，装置的响应很快且消耗非常少的能量。具体地说，将减振器从高力阻尼设置调节到低力阻尼设置只需要短的电流脉冲。另一短(反向的)电流脉冲将减振器回复到高力阻尼设置。有利地，不需要供应恒定的电流来将双稳定螺线管保持在任一稳定位置。

同样有利地，双稳定螺线管***能够紧凑且配合在减振器的壳体内。通过对壳体几何结构的小调整，减振器可安装到任何先前存在的悬挂***。双稳定螺线管还非常牢固地闭锁到第一稳定位置和第二稳定位置。因此，减振器组件能够抵抗不希望和意外的阻尼设置改变。

而且，阀和双稳定螺线管可与其他阀控制结合使用，以便调节减振器的阻尼力。最后，不需要复杂的控制来调节减振器的阻尼设置。调节减振器组件的阻尼力所需要的仅仅是以抵消双稳定螺线管组件的闭锁力的方式产生的短电流脉冲。因此，减振器可以不需要昂贵和复杂的控制器，从而可便宜地制造。

附图说明

通过结合附图参考下面的详细描述可以更好地理解本发明的其它优点，其中：

图1是本发明的第一示例性实施方式的立体图；

图2是沿着图1的线2-2截取的第一示例性实施方式的截面图；

图3是第二示例性实施方式的截面图；和

图4是第三示例性实施方式的截面图。

具体实施方式

参照附图，其中在几幅图中相同的标记表示相应的部件，图1中总体表示一种用于吸收第一部件和第二部件之间的力的减振器组件20。尽管图中所示的是单管减振器，但应当认识到所有的示例性实施方式可用在双管减振器中。减振器可用在许多不同应用中，包括但不限于机动车辆、全地形车辆或者雪地车辆。

图2是减振器组件20的第一示例性实施方式的截面图。第一示例性实施方式包括壳体22，该壳体具有筒形、沿着轴线A从第一壳体端24延伸到第二壳体端26并具有开放内部28、30。优选地，油设置在壳体22的内部中，但也可替代地使用任何其它流体。

活塞32可滑动地设置在壳体22的开放内部28、30中，用于在轴向方向上滑动。活塞32将壳体22的开放内部28、30分成活塞32一侧的压缩腔室28和活塞32另一侧的回弹腔室30。

第一连接器34设置在第一壳体端24上以附接到第一部件，例如汽车的框架。与活塞32相互连接的杆36沿着轴线A经过第二壳体端26延伸到第二连接器38，以附接到第二部件，例如汽车的车轮组件。

活塞32具有用于响应于第二部件(车轮组件)相对于第一部件(框架)的运动经活塞32在压缩腔室28和回弹腔室30之间输送油的多个孔口40。压缩弹性盘堆叠42设置在壳体22的回弹腔室30中并邻接活塞32，以便在活塞32的压缩冲程过程中阻碍油经活塞32的孔口40从压缩腔室28到回弹腔室30的流动。在活塞32的压缩冲程过程中，相对于回弹腔室30，压缩腔室28中的油的压力增加。压缩弹性盘42优选由弹性材料形成，以便只响应于压缩腔室28和回弹腔室30中的油之间的阈值压力差偏转从而允许油流经孔口40。

第一示例性实施方式还包括设置在壳体22的压缩腔室28中的总体表示的阀44。阀44包括邻接压缩腔室28中的活塞32的回弹弹性盘堆叠46，以便在活塞32的回弹冲程过程中阻碍油经活塞32的孔口40从回弹腔室30到压缩腔室28的流动。类似压缩弹性盘堆叠42，回弹弹性盘46也由弹性材料形成。在活塞32的回弹冲程过程中，相对于压缩腔室28，回弹腔室30中的油的压力增加。回弹弹性盘46只响应于回弹腔室30和压缩腔室28中的油之间达到的阈值压力差而偏转，从而允许油流经孔口40。

阀44还包括邻接回弹弹性盘46的第一弹簧座48和与活塞32轴向隔开的第二弹簧座50。阀弹簧52在第一弹簧座48和第二弹簧座50之间延伸，以向第一弹簧座48施加恒定的偏置力。第一弹簧座48将该偏置力传递给回弹弹性盘46。回弹弹性盘46上的恒定偏置力使得回弹弹性盘46更难以偏转，因此回弹腔室30和压缩腔室28中的油之间需要更大的压力差，以便偏转弹性盘并允许油从回弹腔室30流到压缩腔室28。

总体表示的双稳定螺线管54设置在壳体22内，用于在回弹弹性盘46上施加另外且可调节的偏置力，从而调节减振器组件20的阻尼力。在第一示例性实施方式中，双稳定螺线管54包括套筒56，其具有筒形并在第二壳体端26和活塞32之间设置在壳体22的回弹腔室30中。第一芯58设置在套筒56中并接合杆36，以便使套筒56和杆36相互连接。第二芯60设置在套筒56中并与第一芯58轴向隔开。第二芯60接合活塞32，以便使套筒56和活塞32相互连接。第一芯58和第二芯60优选由例如各种低碳钢等级、硅钢等级的软磁材料或者其他非永久磁化的材料制成。

至少一个密封件62设置在套筒56和第一芯58之间并且至少一个密封件62设置在套筒56和第二芯60之间。密封件62防止油进入套筒56。

整体上具有筒形形状的电枢64在第一芯58和第二芯60之间可滑动地设置在套筒56内。如下面更详细地讨论的，电枢64能够在邻接第一芯58的第一稳定位置和图2所示的邻接第二芯60的第二稳定位置之间运动。在示例性实施方式中，整体具有环形形状的永久磁体66沿着筒形电枢64的圆周设置，以将电枢64磁性地吸引到第一芯58和第二芯60。替代地，整个电枢可由永久磁性材料或者容纳在沿着电枢的圆周布置的套筒(未显示)内的多个较小的永久磁体制成。

第一示例性实施方式的双稳定螺线管54还包括从第二芯60延伸到电枢64的第一电枢弹簧68，以向着第一芯58偏置电枢64。第三弹簧座70设置在压缩腔室28中并与第二弹簧座50隔开。心轴72延伸经过活塞32和第二芯60以相互连接第三弹簧座70和电枢64。第二电枢弹簧74在第三弹簧座70和第一弹簧座48之间延伸，以向着第二芯60偏置电枢64。第二电枢弹簧74也向着第一弹簧座48和回弹弹性盘46施加可调节偏置力。

心轴72响应于在第一稳定位置和第二稳定位置之间运动的电枢***第三弹簧座70。第三弹簧座70的运动影响第二电枢弹簧74的压缩，因此影响第二电枢弹簧74在第一弹簧座48和回弹弹性盘46上的可调节偏置力。当电枢64处于邻接第一芯58的第一稳定位置时，第二电枢弹簧74被压缩以向着第一弹簧座48施加第一偏置力。第一偏置力使得回弹弹性盘46更难以偏转并允许油经活塞32流入压缩腔室28。当电枢64处于邻接第二芯60的第二稳定位置(图2所示)时，与第一稳定位置相比，第二电枢弹簧74的压缩被释放。在第二稳定位置，第二电枢弹簧74向着第一弹簧座48和回弹弹性盘46施加比第一偏置力小的第二偏置力。因此，在电枢64处于第二稳定位置时，与第一稳定位置相比，减振器组件20具有较低的阻尼力。

双稳定螺线管54还包括设置在第一芯58中的第一线圈76和设置在第二芯60中的第二线圈78。第一线圈76和第二线圈78彼此串联连接并且均沿相同方向缠绕。为了电连接第一线圈76和第二线圈78，多个电连接器80经过电枢64在第一线圈76和第二线圈78之间延伸。

控制器82电连接到包含第一线圈76和第二线圈78的回路，以选择性地输出正电流或负电流。一对电线84延伸经过杆36以将控制器82电连接到线圈76、78。

在操作中，电枢64例如开始处于第一稳定位置，即电枢64邻接第一芯58。当电枢64处于第一稳定位置时，第二电枢弹簧74向着第一弹簧座48和回弹弹性盘46施加第一偏置力。为了将电枢***到图2所示的第二稳定位置，根据第一线圈76和第二线圈78的绕组，控制器82输出短的正电流或负电流脉冲。在应用短电流脉冲时，第一线圈76形成临时覆盖或抵消永久磁体组件66的磁场的电磁场，从而将电枢64闭锁到第一芯58。没有了永久磁体组件66的磁场，第一电枢弹簧68在电枢64上施加使电枢64沿着轴向方向朝着第二芯60运动的力。一旦电枢64经过中央中性(中间)位置靠近第二芯60，永久磁体组件66和第二芯60之间形成的磁吸引将电枢64拉动到邻接第二芯60的第二稳定位置。当电枢***到第二稳定位置时，第三弹簧座70也轴向运动，以扩展第二电枢弹簧74。第二电枢弹簧74向着第一弹簧座48和回弹弹性盘46施加比第一偏置力小的第二偏置力。

为了使电枢***回到第一稳定位置，向线圈76、78施加另一短电流脉冲。如果使用正电流来将电枢64从第一稳定位置运动到第二稳定位置，那么将需要负电流来将电枢***回第一稳定位置。同样，在施加该短电流脉冲时，第二线圈78形成另一临时电磁场，其临时覆盖或抵消永久磁体组件66的磁场，从而将电枢64闭锁到第二芯60。没有了这种磁吸引，第二电枢弹簧74在电枢64上施加力，使得电枢64沿着轴向方向经中央中性(中间)位置朝着第一芯58运动。一旦电枢64足够靠近第一芯58，电枢64和第一芯58之间产生的磁吸引将电枢64拉动到邻接第一芯58的第一稳定位置。当电枢***回第一稳定位置时，第三弹簧座70也轴向运动，使得第二电枢弹簧74压缩以向着第一弹簧座48和回弹弹性盘46施加第一偏置力。

双稳定螺线管54提供调节第三弹簧座70的位置以及因此第二电枢弹簧74向着阀44的回弹弹性盘46的偏置力的快速方式。只通过短电流脉冲，减振器组件20的性能可从电枢64处于第一位置的高阻尼力设置改为电枢64处于第二位置的低阻尼力设置。一旦电枢64处于第一稳定位置或第二稳定位置，不需要进一步的电流感应的磁场来将电枢64保持就位。

图3整体上显示了减振器组件120的第二示例性实施方式。第二示例性实施方式的总体表示的双稳定螺线管154设置在壳体122的压缩腔室128中。第二示例性实施方式的杆136直接接合活塞132，以与活塞136一起运动。电枢164是筒形形状并具有向内径向延伸并轴向设置在第一芯158和第二芯160之间的电枢凸缘190。至少一个密封件162设置在电枢164的筒形侧和每个芯158、160之间，以便限制油进入筒形电枢164。环形形状的永久磁体166设置在电枢凸缘190上，用于将电枢164磁性吸引到第一芯158和第二芯160。

第一电枢弹簧168设置在电枢凸缘190和第二芯160之间，用于向着第一芯158偏置电枢164，第二电枢弹簧174从电枢164向第一弹簧座148延伸，用于向着第二芯160偏置电枢164并且用于向着活塞132偏置第一弹簧座148和回弹弹性盘146。

与第一实施方式类似，第二示例性实施方式的电枢164能够在电枢凸缘190邻接第一芯158的第一稳定位置和电枢164邻接第二芯160的第二稳定位置之间运动。当电枢164处于第一稳定位置时，第二电枢弹簧174向着第一弹簧座148和回弹弹性盘146施加第一偏置力，当电枢164处于第二稳定位置时，第二电枢弹簧174向着第一弹簧座148和回弹弹性盘146施加比第一偏置力小的第二偏置力。

图4整体示出了减振器组件220的第三示例性实施方式。类似于第二示例性实施方式，第三示例性实施方式的总体表示的双稳定螺线管254设置在壳体222的压缩腔室228中。第三示例性实施方式的杆236直接接合活塞232，以与活塞232一起运动。在第三示例性实施方式中，电枢264是筒形形状并具有向内径向延伸并轴向设置在第一芯258和第二芯260之间的电枢凸缘290。至少一个密封件262设置在电枢264和每个芯258、260之间，以便限制油进入筒形电枢264。至少一个永久磁体266设置在第二示例性实施方式的用于将电枢264磁性吸引到第一芯258和第二芯260的电枢凸缘290上。

第三示例性实施方式的第一芯258具有径向向外延伸的第一芯凸缘292。第一电枢弹簧268设置在第一芯凸缘292和电枢264之间，用于向着第一芯258偏置电枢264，第二电枢弹簧274从电枢264延伸到第一弹簧座248，用于向着第二芯260偏置电枢264并且用于向着活塞232偏置第一弹簧座248和回弹弹性盘246。

第三示例性实施方式的电枢264能够在电枢凸缘290邻接第一芯258的第一稳定位置和电枢264邻接第二芯260的第二稳定位置之间运动。当电枢264处于第一稳定位置时，第二电枢弹簧274向着第一弹簧座248和回弹弹性盘246施加第一偏置力，当电枢264处于第二稳定位置时，第二电枢弹簧274向着第一弹簧座248和回弹弹性盘246施加比第一偏置力小的第二偏置力。

所有的示例性实施方式都显示了永久磁体66、166、266设置在双稳定螺线管54、154、254的电枢64、164、264上。然而，可以认识到，永久磁体可以替代地设置在双稳定螺线管的第一芯和第二芯上。在这种双稳定螺线管***中，电枢则可由例如各种等级的低碳钢的软磁材料制成。

还有，所有的示例性实施方式都显示了阀包含两个平行的弹簧，一个始终对弹性盘堆叠组件提供恒定力，而另一个被致动以在回弹弹性盘堆叠上提供另外的偏置力。然而，同样可以认识到，类似的效果可通过只由于致动器的操作而对弹性盘堆叠提供另外的偏置力的一个弹簧来实现。为了代替对弹性盘堆叠提供恒定偏置力的弹簧52，可以在阀44中结合几何偏置特征。

还有，上面所有的示例性实施方式都披露了具有第一稳定位置的偏置力高于第二稳定位置的偏置力的双稳定螺线管构型。然而，应当认识到，上面构思的一种变型可以具有第一稳定位置的偏置力低于电枢的第二稳定位置的偏置力的特征。

显然，根据上面的教导，包括其他的双稳定或闭锁装置的本发明的很多修改和变型是可行的并且可以与具体描述的不同但在权利要求范围内的方式实践。这些在先的叙述应当被理解为覆盖本发明的新颖性实施其应用的任何组合。设备权利要求中使用的词语“所述”指的是意在包括在权利要求覆盖范围的在先的积极叙述，而词语前的词语“该”不意在包括在权利要求的覆盖范围。另外，权利要求中的附图标记只是为了方便并不能以任何方式解读为限制。

Claims (12)

1.一种包括用于吸收第一部件和第二部件之间的力的流体的减振器组件，所述减振器组件包括：

壳体，其沿着轴线延伸并具有开放内部，

活塞，其可滑动地设置在所述壳体的所述开放内部中，在所述活塞的一侧限定压缩腔室并在所述活塞的另一侧限定回弹腔室，

所述活塞具有用于经所述活塞在所述压缩腔室和回弹腔室之间输送所述流体的至少一个孔口，

阀，其接合所述活塞以阻碍所述流体经过所述活塞的所述孔口，该阀包括邻接所述活塞的弹性盘，以及

双稳定螺线管，其设置在所述壳体中并与所述阀相互连接，包括能够在用于向着所述阀的所述弹性盘施加第一偏置力的第一稳定位置和用于向着所述阀的所述弹性盘施加比所述第一偏置力小的第二偏置力的第二稳定位置之间运动的电枢。

2.根据权利要求1所述的组件，还包括磁性材料的第一芯和磁性材料的第二芯，其中，在所述双稳定螺线管的第一稳定位置，所述电枢邻接所述第一芯，在所述双稳定螺线管的第二稳定位置，所述电枢邻接所述第二芯。

3.根据权利要求2所述的组件，其中，所述电枢包括永久磁体，用于将所述电枢磁性吸引到所述第一芯和第二芯。

4.根据权利要求3所述的组件，还包括第一电枢弹簧，用于将所述电枢向着所述第一芯偏置。

5.根据权利要求4所述的组件，其中，所述第一电枢弹簧在所述电枢和所述第二芯之间延伸。

6.根据权利要求4所述的组件，还包括第二电枢弹簧，用于将所述电枢向着所述第二芯偏置。

7.根据权利要求6所述的组件，其中，所述阀包括邻接所述弹性盘的第一弹簧座和与所述活塞隔开的第二弹簧座，阀弹簧在所述第一弹簧座和第二弹簧座之间延伸以向着所述弹性盘和所述活塞偏置所述第一弹簧座。

8.根据权利要求7所述的组件，还包括与所述电枢相互连接的第三弹簧座和在所述第一弹簧座和第三弹簧座之间延伸的第二电枢弹簧，以向着所述第一芯偏置所述电枢和向着所述弹性盘和所述活塞偏置所述第一弹簧座。

9.根据权利要求8所述的组件，还包括从所述电枢延伸到所述第三弹簧座的心轴，以响应于所述电枢的运动运动所述第三弹簧座。

10.根据权利要求1所述的组件，其中，所述双稳定螺线管设置在所述壳体的所述回弹腔室中。

11.根据权利要求10所述的组件，其中，所述阀设置在所述壳体的所述压缩腔室中并还包括经所述活塞延伸以相互连接所述双稳定螺线管和所述阀的心轴。

12.根据权利要求1所述的组件，其中，所述双稳定螺线管设置在所述壳体的所述压缩腔室中。