CN103765036B - 变阻尼力阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种螺线管式变阻尼力阻尼器，其改善活塞的强度并且防止电磁线圈中断线或类似情况。活塞(16)包括活塞主体(30)、伸展侧阀板(41)、收缩侧阀板(42)、电磁线圈(43)和螺栓(44)。活塞主体(30)是由诸如基于铁氧体材料的铁磁性材料通过粉末冶金方法、模铸或类似方法制成的整体形成的部件，并且包括与缸体(12)的内周表面可滑动地接触的中空的圆柱形形外磁轭(31)、具有与外磁轭(31)的内周表面通过第一和第二间隙(32，33)相对的外周表面的柱状内磁轭(34)，和使外磁轭(31)和内磁轭(34)在活塞(16)的轴向中间位置处彼此连接并且使第一和第二间隙(32，33)彼此分开的连接构件(35)。电磁线圈(43)被装配在活塞主体部(30)的第二间隙(33)中。

Description

变阻尼力阻尼器

技术领域

本发明涉及一种用在车辆的悬挂中的螺线管式变阻尼力阻尼器，特别地涉及一种用于提高活塞强度并且防止电磁线圈中的断线的技术。

背景技术

悬挂是显著影响车辆的行驶稳定性的重要因素，并且作为其主要部件典型地包括连杆(例如，臂、杆等)、弹簧和阻尼器，连杆支撑车轮以便可相对于车辆可垂直地移动，弹簧是柔性的以吸收来自路面或类似物的冲击，阻尼器用于阻尼弹簧的振荡。车辆悬挂的这种阻尼器通常体现为管状阻尼器，其包括填充有液压油的中空缸体、配置为在缸体内在轴向方向上滑动的活塞和具有与活塞连接的端部的活塞杆，其中液压油响应于活塞的运动在多个油腔室之间移动。这样的管形阻尼器可以是多管式或单管式。

在管状阻尼器中，活塞通常配置有连通油路和柔性阀板，使得阀板对在油室之间通过连通油路运动的液压油提供流动阻力，从而产生阻尼力。然而，这样的阻尼器具有恒定的阻尼特性，并且因此，其不能提供适合于路面状况和驾驶环境的驾驶质量和驱动稳定性。为了解决这样的问题，提出了变阻尼力阻尼器，其中每一个都由磁性材料制成的收缩侧和伸出侧阀板的被分别地设置在活塞主体的上表面和下表面上，并且用于产生磁场的环形电磁线圈被设置在构成活塞主体的外磁轭和内磁轭之间，使得磁场的强度可以通过控制提供到电磁线圈的电流的量而变化，从而阀板的阀开口特性(即，阻尼力)可以连续变化(例如参照专利文献1和2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP4599422B

专利文献2：JP2006-342955。

发明内容

[本发明要完成的任务]

在专利文献1和2中公开的变阻尼力阻尼器中，由于电磁线圈设置在内磁轭和外磁轭之间，活塞主体的机械强度降低，并且这可能会导致以下问题。例如，在麦克弗逊支柱型悬挂中，当车辆行驶在粗糙路面上或在转弯时，大的横向力或弯曲力可能施加到阻尼器，导致由活塞杆支撑活塞压靠着缸体的内壁表面。这可能会导致电磁线圈的变形，使得外磁轭的轴线与内磁轭的轴线偏移，导致在缸体的轴线和活塞主体的轴线之间的微小的失准。这可能妨碍阻尼器的平滑伸缩动作并且引起设置在缸体端部中使所述活塞杆与缸体能够可滑动地接触的密封件在相对较短期间被磨损。另外，由于电磁线圈的频繁压缩变形倾向于引起断线等，阻尼器的耐久性可能会降低。

本发明是鉴于上述背景而完成的，并且本发明的目的是提供一种螺线管式变阻尼力阻尼器，其能够提高活塞的强度并且防止在电磁线圈中的断线。

[完成任务的手段]

在本发明的第一方面，提供了一种变阻尼力阻尼器，包括：中空缸体12，包含密封在其中的液压油；柱状活塞16，配置成在缸体中往复运动并且将缸体的内部分隔成活塞杆侧油室14和活塞侧油室15；和活塞杆13，其具有位于其端部处的活塞，其中所述活塞包括：由铁磁性材料制成的内磁轭34，内磁轭被固定到活塞杆并且具有与缸体同轴的外周表面；由铁磁性材料制成的外磁轭31，外磁轭具有与内磁轭的外周表面同轴并且通过预定间隙与内磁轭的外周表面相对的内周表面；电磁线圈43，其设置在间隙中；连通油路38，39，具有位于至少一个轴向两端处的开口，并且使活塞杆侧油室和活塞侧油室相互连接；以及阀板41，42，其被配置为具有弹性并且关闭连通油路的开口，阀板由铁磁性材料制成，并且被电磁线圈的磁力在关闭方向上吸引，其中内磁轭和外磁轭通过沿轴向方向与电磁线圈不同的位置处的金属连接装置35，61，62彼此连接。

在本发明的第二方面中，活塞设置有一对连通油路，一个连通油路在一个轴向端部具有开口，另一个连通油路在相反的轴向端部中具有开口；并且阀板被设置到一对连通油路的开口中的每一个开口。

在本发明的第三方面中，电磁线圈相对于阀板之间的轴向中间位置朝向所述阀板中的一个阀板偏置。

在本发明的第四方面中，连接装置由连接构件35组成，该连接构件与内磁轭和外磁轭一体的铁磁性材料制成。

在本发明的第五方面中，连接构件被构造成具有比阀板的厚度小的轴向尺寸。

在本发明的第六方面中，连接装置由连接构件61，62组成，所述连接构件非磁性材料制成的。

在本发明的第七个方面中，活塞环45，安装在外磁轭上，以便与缸体的内周表面可滑动地接触；并且所述连接装置被设置在在轴向方向上与活塞环隔开的位置处。

[本发明的效果]

根据本发明，由于外磁轭和内磁轭通过金属连接装置彼此相连，因此可防止电磁线圈轻易地变形，即使当活塞被强力地压着缸体的内壁表面时。因此，缸体的轴线和活塞的轴线之间的位移受到约束，密封件的磨损被抑制，并且电磁线圈中的断线等变得不太可能发生。在活塞设置有一对连通油路的结构中，一个连通油路在轴向端部具有开口和另一个连通油路在相对的轴向端部具有开口，并且阀板被设置到一对连通油路的每一个开口，在伸展侧和收缩侧的阻尼力可以由单个电磁线圈可变地控制。在其中电磁线圈相对于在阀板之间的轴向中间位置朝向一个阀板偏置的结构中，例如，使伸展侧的阻尼力比收缩侧的阻尼力大是可能的。在连接装置包括由与内磁轭和外磁轭一体的铁磁性材料制成的连接构件的结构中，部件的数目和组装步骤数可以减少。在连接构件被配置为具有比阀板厚度小的轴向尺寸的结构中，流经连接构件的磁通量减少，并且因此，在电磁线圈的每一侧上都可以获得相对大的磁力。在连接装置包括由非磁性材料制成的连接构件的结构中，磁通量不流过连接构件，并且因此能够增大连接件的轴向尺寸，从而更有效地约束内磁轭和外磁轭之间的相对位移。另外，在连接装置在轴向方向上设置在与活塞环隔开的位置处的结构中，可以有效地约束活塞的弯曲、旋转和扭曲。

附图说明

图1是根据本发明的示例性实施例的用于车辆的前悬挂的透视图；

图2是根据示例性实施例的变阻尼力阻尼器的纵向横截面视图；

图3是图2中部分III的放大视图；

图4是根据示例性实施例的活塞的分解透视图；

图5是局部放大的横截面视图，示出了根据示例性实施例的阻尼器的工作模式；

图6是示出了第一改进改进实施例的局部放大横截面视图；

图7是示出第二改进实施例的局部放大横截面视图；

图8是示出第三改进改进实施例的局部放大横截面视图；

图9是示出第四改进改进实施例的局部放大横截面视图；以及

图10是示出第五改进实施例的局部放大横截面视图。

[附图标记]

5   阻尼器

12  缸体

13  活塞杆

14  杆侧油室

15  活塞侧油室

16  活塞

30  活塞主体

31  外磁轭

32  第一间隙

33  第二间隙

34  内磁轭

35  连接件

38  伸展侧连通油路

39  收缩侧连通油路

41  伸展侧阀板

42  收缩侧阀板

43  电磁线圈

45  活塞环

61，62  连接件

具体实施例

在下文中，将参照附图详细描述示例性实施例，其中本发明被应用到构成的车辆的前悬挂的单管式变阻尼力阻尼器。应当注意的是，对于该示例性实施例中的部件和位置关系，是在假设图2中向上的方向表示“向上”方向的情况下加以描述的。

<<示例实施例的结构>>

<悬挂>

如图1所示，在示例性实施例中的前悬挂1是所谓的麦克弗逊(McPherson)支柱式，并且其主要部件包括：能够可旋转地支撑车轮2的转向节3(车轮侧构件)、具有分别与阻尼器安装件4(车体侧构件)和转向节3连接的上端和下端的支柱阻尼器(以下简单地称为阻尼器)5、具有分别与悬挂构件6和转向节3连接的左端和右端的下臂7、和固定在所述阻尼器5的上部部分的弹簧8。

<阻尼器>

如图2所示，在示例性实施例中的阻尼器5是单管型(De Carbon型)，并且包括填充有液压油并具有与转向节3连接的下部的中空缸体12、具有与阻尼器安装件4连接的上端并且可在轴向方向上相对于缸体12滑动的活塞杆13、安装在活塞杆13的端部处并且将缸体12的内部分隔成杆侧油室14和活塞侧油室15的活塞16、在缸体12的下部部分中限定出高压气室17的自由活塞18、用于防止灰尘附着到活塞杆13等的盖19、用于以全部回弹施加缓冲作用的缓冲块20、以及在缸体12的顶端可滑动地支撑活塞杆13的密封件21。与弹簧8的上端处于压紧接触状态的上部弹簧座22固定地安装在盖19的上部，而与弹簧8的下端处于压紧接触状态的下部弹簧座23固定地安装在缸体12的垂直中间部。

<活塞>

另外参照图3和4所示，活塞16由活塞主体30、伸展侧阀板41、收缩侧阀板42、电磁线圈43、具有六角孔的螺栓(以下，简称为螺栓)44和活塞环45所构成。

活塞主体30是由铁磁性材料(例如基于铁氧体的材料)通过粉末冶金、模铸或类似方法整体形成的部件，并且包括与缸体12同轴的中空圆柱形的外磁轭31、柱状内磁轭34和环形连接构件35，其中，所述柱状内磁轭34具有与外磁轭31相同的轴向长度并且与外磁轭31同轴地设置，使得内磁轭34的外周表面通过第一间隙32和第二间隙33与外磁轭31的内周表面相对，所述环形连接构件35使外磁轭31和内磁轭34在活塞16的轴向中间部相互连接并且使第一和第二间隙32和33彼此分开。内磁轭34包括上部和下部，该上部和下部分别具有形成在其轴线上的内螺纹孔36，37，使得活塞杆13的外螺纹部13a和螺栓44分别与孔36，37螺纹接合。此外，内磁轭34形成有伸展侧连通油路38和收缩侧连通油路39，伸展侧连通油路38和收缩侧连通油路39的每一个在轴向方向上延伸穿过内磁轭34。与内燃机的活塞类似，活塞环45由具有端部间隙(图中未示出)的环形构件组成，并且被装配在形成于外磁轭31的下部中的保持凹槽40中，使得活塞环45与缸体12的内周表面能够可滑动地接触。

伸展侧阀板41是通过冲压具有弹性的铁磁性材料片而获得的盘形构件。阀板41在与收缩侧连通油路39对准的位置具有通孔51，并且通过螺栓44固定在活塞主体30的下表面。与伸展侧阀板41类似，收缩侧阀板42也是通过冲压具有弹性的铁磁性材料片而获得的盘形构件。收缩侧阀板42在与伸展侧连通油路38对准的位置具有通孔52，并且通过活塞杆13(阳螺纹部13a)固定到活塞主体30的顶表面。在此示例性实施例中，伸展侧阀板41和收缩侧阀板42中的每一个都被构造成具有比连接部件35的厚度明显更大的厚度。

电磁线圈43被安装在位于活塞主体30的下部处的第二间隙33中，并且具有与沿着活塞杆13的轴线布置的电源线55相连接的引线43A，43B。电源线55从ECU供给电力到电磁线圈43，所述ECU可以被布置在机动车的乘客车厢内或者类似位置处。虽然在附图中未示出，但在第一间隙32中形成引线部43a，43b与电源线55之间的连接。

<<示例性实施例的工作模式>>

当车辆开始行驶时，ECU基于通过向前／向后重力感应器、横向重力传感器和向上／向下重力传感器获得的车体的加速度、来自车速传感器的车体速度输入、由车轮速度传感器获得的每个车轮的旋转速度等设定阻尼器5的目标阻尼力并向电磁线圈43提供驱动电流(励磁电流)。因此，如图5中虚线所示，由电磁线圈43产生的磁通到达外磁轭31和内磁轭34的端部，由此，伸展侧阀板41与收缩侧阀板42被磁力吸引。

在此示例性实施例中，电磁线圈43定位在靠近伸展侧阀板41的位置处，并且从而，伸展侧阀板41通过比吸引收缩侧阀板42更大的吸引力被磁性地吸引到活塞主体30的底端面，并且吸引力(即，伸展侧阻尼力)可以在较大的控制范围内加以控制。另外，尽管由电磁线圈43产生的磁通的一部分穿过连接件35，活塞主体30的上端侧的磁通量的大部分到达收缩侧阀板42，这是因为连接件35的厚度比收缩侧阀板42的厚度小，并且因此收缩侧阀板42也被相对强的吸引力磁性地吸引。在这样的结构中，当阻尼器5的伸缩动作导致液压油移动通过伸展侧连通油路38或收缩侧连通油路39时，伸展侧阀板41或收缩侧阀板42产生对抗液压油的流动阻力，从而产生所期望的阻尼力。应注意的是，图5示出了在收缩过程中的阻尼器5的工作模式。

另一方面，当车辆行驶在不平整道路或者在转弯时，大的横向力或弯曲力可能被施加到阻尼器5。在所示的活塞主体30中，通过连接件35相互连接的外磁轭31和内磁轭34之间的相对位移被限制(外磁轭31的轴线和内磁轭34的轴线之间位移被约束)，并且因此，防止第一和第二间隙32和33的形状发生显著变化。由此，实现了阻尼器5的平稳的伸缩动作，设置在缸体12的上端使活塞杆13与缸体12可滑动地接触的密封件21的磨损被抑制，并且可以有效地避免由于其压缩变形导致的电磁线圈43中的断线或类似事件。

接着，将参考图6至10，对上述示例性实施例的改进将被描述。在这些改进改进实施例中，阻尼器5的整体结构与前述示例性实施例是相同的，并且因此，相同的部件或部分由相同的附图标记表示并且冗余的描述将被省略。

<第一改进实施例>

如图6所示，在根据第一改进实施例的活塞16中，中空的圆柱形外磁轭31和柱状内磁轭34分别地由铁磁性材料形成，并且这些磁轭31和34通过由非磁性材料(诸如奥氏体不锈钢或铝合金)形成的中空的圆柱形连接构件61彼此相连。连接构件61被***在外磁轭31和内磁轭34之间，并且通过压配合、焊接、粘接或类似方法固定到这些磁轭31和34。在第一改进实施例中，不包括如在前述示例性实施例中示出的由铁磁性材料制成的连接件，并且因此，由电磁线圈43产生的磁通作用在阀板41，42，不会在中间漏出，如图6中虚线所示。此外，连接构件61具有比在前述示范性实施例中的连接部件大得多的轴向尺寸，并且因此，能够更有效地约束外磁轭31和内磁轭34之间的相对位移。

<第二改进实施例>

如图7所示，在根据第二改进实施例的活塞16中，外磁轭31和内磁轭34通过与上述示例性实施例相同的连接部件35彼此连接，但是由非磁性材料构成的连接构件61被牢固地装配在收缩侧阀板42的一侧的第一间隙32的一部分中。第二改进实施例的工作模式与前述示例性实施例基本相同，但是由于连接构件35和连接构件61的结合，可以更有效地约束外磁轭31和内磁轭34之间的相对位移。

<第三改进实施例>

如图8所示，在根据第三改进实施例的活塞16中，外磁轭31和内磁轭34通过与示例性实施例相同的连接部件35彼此连接，但是由非磁性材料制造的连接件61，62中的每一个都分别牢固地安装在第一间隙32的靠近收缩侧阀板42的部分和第二间隙33的靠近伸展侧阀板41的部分中。第三改进实施例中的工作模式与第二改进实施例基本上相同，但是能够更加有效地约束外磁轭31和内磁轭34之间的相对位移。

<第四改进实施例>

如图9所示，根据第四改进实施例的活塞16具有与第一个修改的实施例的活塞基本上相同的结构，但连接部件61被赋予短的轴向尺寸，使得活塞16的整个长度减小。因此，在缸体12的整个长度相同的情况下，能够实现阻尼器5的较大伸缩行程，并且在悬挂设计过程中能够实现更大的自由度。

<第五改进实施例>

如图10所示，在根据第五改进实施例的活塞16中，电磁线圈43被布置在轴向中间部分，并且具有短的轴向长度的连接件61，62被装配到电磁线圈43的任一端上的间隙中。在这种结构中，能够减少第四改进实施例中的活塞16的整个长度。另外，伸展侧阀板41和收缩侧阀板42被大致相同的吸引力磁性地吸引，并且因此，外磁轭31和内磁轭34之间的相对位移可以被更有效地约束。

已经在上文提供了关于本发明的实施例的描述。但应当指出的是，本发明并不限于上述实施例。例如，在上述实施例中，本发明被应用到在麦克弗逊支柱类型前悬挂中使用的单管变阻尼力阻尼器，但是本发明也可以应用到除麦克弗逊支柱类型以外的前悬挂类型或后悬挂的变阻尼力阻尼器，或者应用到多管型的变阻尼力阻尼器等。另外，虽然活塞主体在前述实施例中设置有安装在其***表面上的活塞环，但活塞主体也可能被配置为以可滑动的方式直接地与缸体的内周表面接触。此外，在上述实施例中，伸展侧阀板和收缩侧阀板中的每一个都由单个板制成，但阀板也可以是由一堆圆形薄板形成的多片类型。此外，阻尼器和活塞的具体结构以及各部分的具体形状可以在本发明的精神的范围内适当地修改。

Claims (8)

1.一种变阻尼力阻尼器，包括：

中空的缸体，其包含密封在其中的液压油；

柱形活塞，其被配置成在缸体中往复运动并且将缸体的内部分隔成活塞杆侧油室和活塞侧油室；和

活塞杆，其在端部处具有活塞，

其中，所述活塞包括：

由铁磁性材料制成的内磁轭，该内磁轭被固定到活塞杆并且具有与缸体同轴的外周表面；

由铁磁性材料制成的外磁轭，该外磁轭具有与内磁轭的外周表面同轴并且通过预定的间隙与内磁轭的外周表面相对的内周表面；

电磁线圈，其被布置在所述间隙中；

连通油路，其具有在至少一个轴向端部中的开口并且使活塞杆侧油室与活塞侧油室彼此连接；和

阀板，其被配置为具有弹性并且关闭所述连通油路的开口，该阀板由铁磁性材料制成，并且被电磁线圈的磁力在闭合方向上吸引，

其中，内磁轭和外磁轭通过在轴向方向上与电磁线圈处于不同位置处的金属连接装置彼此连接，并且其中流过金属连接装置的磁通的量小于流过阀板的磁通的量。

2.根据权利要求1所述的变阻尼力阻尼器，其中，所述活塞还包括：

附加连通油路，该附加连通油路在与设有所述连通油路的开口的轴向端部相反的轴向端部中具有开口，并且使活塞杆侧油室与活塞侧油室彼此连接；和

附加阀板，该附加阀板被配置成具有弹性并关闭所述附加联通油路的开口，所述附加阀板由铁磁体材料制成并被电磁线圈的磁力沿关闭方向吸引。

3.根据权利要求2所述的变阻尼力阻尼器，其中电磁线圈相对于所述阀板之间的轴向中间位置朝向所述阀板中的一个阀板偏置。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的变阻尼力阻尼器，其中所述连接装置包括由与内磁轭和外磁轭一体的铁磁性材料制成的连接构件。

5.根据权利要求4所述的变阻尼力阻尼器，其中连接构件被构造成具有比阀板的厚度小的轴向尺寸。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的变阻尼力阻尼器，其中连接装置包括由非磁性材料制成的连接构件。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的变阻尼力阻尼器，其中：

活塞环被装配在外磁轭上，以便与缸体的内周表面可滑动接触；并且

所述连接装置被设置在与所述活塞环沿轴向方向隔开的位置处。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的变阻尼力阻尼器，其中连接装置被设置在电磁线圈的沿轴向方向的每一侧上。