CN107002799A - 弹簧单元 - Google Patents

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fluid
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列夫·古斯塔夫森瓦兰德
托克尔·辛托恩
乔翰·扎尔
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Ohlins Racing AB
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Abstract

本发明涉及弹簧单元(1)，其用于旨在用于交通工具的减震器(100)。减震器(100)包括阻尼缸(101)，其中阻尼缸(101)适合于可伸缩地布置在弹簧单元(1)内。弹簧单元(1)包括中空主体(2)，该中空主体包括至少一个压缩室(2b)和至少一个附加室(3)，该至少一个附加室布置成与压缩室流体连通，使得当满足阈值时，在压缩室(2b)和附加室(3)之间适合于允许至少第一流体流(F1)。本发明还涉及包括这种弹簧单元(1)的减震器(100)，和包括这种减震器(100)的前叉以及用于填充减震器(100)的方法。

Description

弹簧单元
技术领域
本说明书总体上涉及用于交通工具减震器的弹簧单元(spring unit)的领域，并且特别公开了包括压缩室和与所述压缩室流体连通的附加室的弹簧单元。
技术背景
用于交通工具，诸如汽车、全地形交通工具、摩托车或自行车的悬挂***通常包括减震结构和悬挂结构。
交通工具的悬架一般使用弹簧，例如，诸如外部螺旋弹簧或在某些情况下的气体弹簧或空气弹簧来实现。
另一方面，减震器用于衰减交通工具的轮子和底盘之间的相对运动，而常规的简单的减震器一般包括填充有阻尼流体(诸如液压油)的工作缸以及布置在缸中的活塞。阻尼器然后布置成可伸缩地在交通工具底盘和轮子之间移动。轮子和交通工具的移动通过活塞在缸中抵抗流体的阻力移动而被衰减，这进一步引起阻尼流体在阻尼缸中移动。
通常用于交通工具的略微更复杂类型的减震器还可以包括用于交通工具的集成的悬挂装置。这是有利的，因为悬挂和阻尼功能都使用一个单一的单元或部件来实现。
常见类型的集成悬架或弹簧是气体弹簧减震器。这种气体或空气弹簧通常包括由密封结构隔开并且容积可变的正气体弹簧室和负气体弹簧室。然而，与加压部件的线性移动相比，气体弹簧被认为是与压力递增的主要问题有关。
为了稍微补偿压力的这种渐进式增加，在本领域中已知的是，使用通过可移动结构(例如活塞)与气体弹簧室隔开的附加空间或室，以便通过允许弹簧室容积的增加而允许气体弹簧室中的压力积聚的一些减小。
例如，US6135434A公开了一种用于自行车的气体弹簧减震器的示例，其中第三室通过可移动地布置在缸中的活塞与气体弹簧室划界，以便允许气体弹簧室中的压力积聚减小。
US2006091345公开了类似的气体弹簧减震器设计的另一个示例，其中第三室由可移动的活塞限定，以便允许减震器的工作室的容积变化。
然而，由可移动活塞限定的第三室的概念和与留给回弹行程的所储存的能量有关的众所周知的问题，以及和与其相关联的所谓的“反冲(kick-back)”相关联。由于在压缩行程期间在补偿正室中的压力增加时所加载的能量，在压缩行程期间将不可避免地产生该反冲。因此，需要一种这样的弹簧单元的设计，即，其以不涉及不希望的反冲的方式有效地补偿压缩行程结束时的增加的压力。对于用户而言，如果弹簧单元易于使用和调整也是有利的。
发明概述
根据独立权利要求，上述要求通过本发明实现。优选的实施方案在从属权利要求中进行了陈述。
例如，本发明的一个方面涉及一种用于适用于交通工具的减震器的弹簧单元，其中减震器包括适合于可伸缩地布置在所述弹簧单元内的阻尼缸。弹簧单元包括中空主体，该中空主体包括至少一个压缩室和至少一个附加室。附加室布置成与压缩室流体连通，使得在压缩室和附加室之间适合于允许至少第一流体流。当满足阈值时，允许该第一流体流。
因此，弹簧单元可适合于满足不同应用的各种需求。例如，用于在室之间提供流体连通的装置可以根据可用空间、周围部件等而容易地适应。此外，可以选择阈值以在待满足的数量和期望的水平方面来适合特定的应用。
本发明基于以下认识：附加室可以通过允许压缩室和附加室之间的流体流来有效地降低在行程结束时的压力积聚。此外，当满足阈值时允许流体流使对阻尼器的特性的精确确定减小。因此，弹簧单元可以有利地与用于交通工具的减震器一起使用，以便增加驾驶舒适性、交通工具的操纵性和对于骑行者而言的易用性。根据本发明的以下方面和实施方案以及所附权利要求，另外的进一步发展将是明显的。
根据本发明的第一方面，提供了一种弹簧单元，其用于旨在用于交通工具的减震器。减震器包括阻尼缸，其中阻尼缸适合于可伸缩地布置在所述弹簧单元内。弹簧单元包括中空主体，该中空主体包括至少一个压缩室或回流室(return chamber)以及至少一个附加室。附加室布置成与压缩室或回流室流体连通，使得在压缩室或回流室和附加室之间适合于允许至少第一流体流。当满足阈值时，允许该第一流体流。
根据一个实施方案，附加室可以被描述为工作压缩室。
根据一个实施方案，弹簧单元包括第一阀，该第一阀适合于允许从压缩室或回流室到附加室的第一流体流。当满足所述阈值时，第一阀适合于允许流体从压缩室或回流室传送到附加室。这样的第二阀可以包括任何合适的阀类型，例如盘式阀、球阀、包括螺旋弹簧的阀或任何其它类型的阀。此外，这样的阀可以包括单个端口或多个端口。此外，第二阀在要满足的阈值方面是可调节的，以便使阀允许流体通过。
在一个实施方案中，在压缩行程期间允许从压缩室到附加室的第一流体流。该设计降低了压缩行程期间逐渐的压力增加。在一些实施方案中，仅在压缩行程期间允许第一流体流，在其它实施方案中，也可以在回弹行程期间允许流动。这样的流可以例如被允许穿过第一阀。
在一个实施方案中，在回弹行程期间允许从所述回流室到附加室的第一流体流。
在一个实施方案中，阈值是压缩室或所述回流室与附加室之间的压力差。因此，室和附加室之间的压降可以容易地来界定。这样的压力差可以通过电子装置来检测，或者可以通过机械装置来检测。这样的压力差不仅取决于室中占主导的压力水平，而且还取决于附加室的压力水平。因此，在一些实施方案中，可以设定附加室中的预定压力水平以便调节弹簧单元的特性。
例如，在一个实施方案中，当压缩室中的压力水平在压缩行程期间升高时，当阻尼单元和弹簧单元朝向彼此移动时，第一阀可以适合于当阈值水平即分隔壁上的压力差足够大时打开。因此，附加室以压缩室和附加室之间的预定压力差连接到压缩室。因此，由于在满足阈值并且第一阀打开之前所允许的压力积聚，能量吸收随着允许流体流动而发生，并且因此在行程结束时逐渐的压力增加被减小。此外，一些实施方案可以被描述为具有在室和附加室之间的所界定的可调节的压降。当允许流体流动时(在满足阈值后)，气体或空气从室到附加室的过渡起到像阻尼器一样的作用，这意味着能量被吸收。
根据一个实施方案，第一阀适合于承受压缩室中的一定的正压力并且当关于压缩室和附加室之间的压力差满足某个阈值时打开。通过这样的设计，而实现了能量吸收。根据一个实施方案，弹簧单元包括装置，该装置适合于允许室和附加室之间的界定的可调节的压降，使得在满足阈值后能量通过从室到附加室的所允许的所述第一流体流被吸收。这样的装置的示例包括压力控制的或压力响应的阀，该阀适合于当满足阈值时允许，例如从室到附加室的流体流。
在一个实施方案中，阈值是在所述室中占主导的压力水平。这样的压力值可以被检测为绝对值，换句话说，仅取决于室中的压力。在使用这种阀的实施方案中，这样的阈值可以例如允许第一阀的精确设定。
根据一个实施方案，阈值适合于在压缩行程期间达到。这样的设计是有利的，例如，因为可以有效地补偿压缩行程结束时增加的压力。其它实施方案可以包括当在返回行程期间达到阈值时，在压缩室和附加室之间适合于允许流体流动。
在一个实施方案中，室具有容积，并且阈值取决于所述室的容积变化。可以使用任何合适的装置来测量或检测容积的这种变化。此外，在一些实施方案中，这种容积上的变化与压力的变化有关。
在一个实施方案中，阈值适合于取决于阻尼单元和室之间的相对位置。在该实施方案中，阻尼缸在弹簧单元内的伸缩布置例如可以是在室内的伸缩布置。在这种情况下，阻尼单元和室之间的相对位置与该单元的总长度以及该室的容积有关。其它可能的实施方案包括适合于检测弹簧单元的部件的相对位置的电子装置。在一些实施方案中，室和单元的任何其它部件的相对位置也可以用于阈值。
在一个实施方案中，阈值取决于室和/或附加室中的温度。可能的实施方案包括电子控制的实施方案，该电子控制的实施方案包括例如适合于检测一个或多个室中的温度的传感器装置。可选的实施方案可以包括适合于响应温度变化的机械元件，例如双金属弹簧元件或膨胀元件。
根据一个实施方案，室在第一端部处通过适合于可滑动地布置在阻尼缸的外表面和中空主体和室的内表面之间的滑动密封件限定。以这种方式，室以有效的，优选不漏流体的密封的方式被限定，并因此形成为中空主体的部分容积。这种滑动密封件可以例如是垫圈、O形环等。
根据一个实施方案，室在第二端部处由分隔壁限定。在一些实施方案中，这种分隔壁可以相对于中空主体壁移动，或者在其它实施方案中相对于中空主体固定。合适的密封装置可以布置成使得室的界定是大体上不漏流体密封的。
根据一个实施方案，附加室布置成与室相邻，使得附加室由分隔壁限定。类似于上面已经描述的，这种布置可以包括可移动的或固定的壁。此外，可以提供密封装置以确保不漏流体的密封。室的相邻定位允许有效的流动，并减少例如***中的压力损失。此外，可以实现紧凑的设计。附加室的其它布置，包括例如将附加室形成为在中空主体外面的外部室也是可能的。
根据一个实施方案，分隔壁相对于弹簧缸壁布置在固定位置处。因此，壁的位置容易地适应于特定情况，使得可以总是为由壁限定的室实现适当的容积。将分隔壁相对于缸壁布置在固定位置处还可以是有利的在于，由附加室吸收的能量可被更有效地吸收，这是因为流过固定壁的流体流动起到阻尼器一样的作用，这意味着能量被吸收。因此，避免了所谓的“反冲”。
根据一个实施方案，附加室具有固定的容积。固定容积可以是附加室的固定的分界，例如固定的分隔壁的效果。然而，各实施方案是可能的，其中例如固定容积的附加室可以可移动地布置在弹簧单元中，这样的可移动附加室可以包括布置成以距离彼此固定的相对距离移动的两个可移动的壁。这样的固定容积可以是有利的在于，由附加室吸收的能量可以被吸收，使得“反冲”被避免。
在一个实施方案中，附加室包括至少一个内部分隔壁，使得至少两个区段形成在附加室中。除了别的之外，这样的内部分隔壁实现了诸如更好的流动控制的优点。这种分隔壁还可以包括流体端口和/或阀，该流体端口和/或阀可以允许甚至更高程度的流动控制。分隔壁可以布置成将附加室分隔成两个独立的隔室，该两个独立的隔室经由例如所述端口和/或阀流体连通。然而，在一些实施方案中，分隔壁可以布置成仅部分地分隔开附加室，使得允许在至少两个区段之间的相对自由的流体流动。
在一个实施方案中，弹簧单元还包括第二阀，该第二阀允许在回弹行程期间从附加室进入压缩室的第二流体流。这样的第二阀可以包括任何合适的阀类型，诸如例如盘式阀、球阀、包括螺旋弹簧的阀或任何其它类型的阀。此外，这样的阀可以包括单个端口或多个端口。此外，第二阀可以根据由阀提供的流动阻力来调节。因此，当室是压缩室时，在回弹行程期间允许第二流体流，并且优选地，当室是回流室时，在压缩行程期间允许第二流体流。
根据一个实施方案，第二阀是止回阀。当所述室是压缩室时，这种止回阀适合于仅允许从附加室到压缩室的方向上的流体流，并且因此不会在压缩行程期间干扰室之间的流动。在回弹行程期间，允许流体以非常低的压降穿过止回阀，使得能量未以明显的量被吸收。止回阀是本领域公知的，并且可以选择成适合于具体的情况。
在一个实施方案中，第一阀适合于允许在压缩行程的最后阶段从室到附加室的流体流。在这种情况下，最后可以指在行程的最后几何部分方面的最后部分，或者可以被解释为在压力积聚方面的行程的最后部分。
根据一个实施方案，在阻尼单元和附加室的第一相对位置处允许从室到附加室的流体流，并且在阻尼单元和附加室的第二相对位置处允许从附加室到室的流体流。第一相对位置和第二相对位置可以是不同的相对位置。根据一个实施方案，阻尼单元包括阻尼流体缸和可移动地布置在阻尼流体缸内的活塞。
根据一个实施方案，在阻尼活塞和附加室的第一相对位置处允许从室到附加室的流体流，并且在阻尼活塞和附加室的第二相对位置处允许从附加室到室的流体流。第一相对位置和第二相对位置可以是不同的相对位置。
因此，在一些实施方案中，阻尼单元和/或阻尼活塞与附加室之间的距离在所述第一位置和所述第二位置处可以是不同的。此外，所述第一位置和第二位置可以对应于附加室和连通的室之间的第一压力差和第二压力差。
根据一个实施方案，在压缩行程期间，在阻尼单元和附加室的第一相对位置处允许从室到附加室的流体流，并且在返回行程期间，在阻尼单元和附加室的第二相对位置处允许从附加室到室的流体流。第一相对位置和第二相对位置可以是不同的相对位置。
根据一个实施方案，第一阀和/或第二阀集成在分隔壁中。这样的集成设计例如对于装配目的以及在实现紧凑设计方面是有利的。术语集成可以指阀被布置在例如分隔壁中的合适的孔、钻孔或通路中，可以想到其中第一阀和/或第二阀与壁一体形成的另外的设计。
根据一个实施方案，阈值是可手动调节的。用于这种手动调节的装置可以包括旋钮、杠杆或手柄。这种装置优选地布置在所述中空主体的外部，以便有利于使用者调节。
根据另一实施方案，阈值是可自动调节的。用于这种自动调节的装置可以包括传感器装置、数据处理装置和电子电路。然而，也可以想到自动调节的机械设计。
根据一个实施方案，室包括弹性构件。这样的弹性构件可以例如用于对弹簧单元加压。这种弹性构件的示例包括弹簧、螺旋弹簧、回弹性构件(诸如弹性体元件、有回弹力的囊等)。
根据一个实施方案，附加室包括弹性构件。这种弹性构件的示例包括弹簧、螺旋弹簧、回弹性构件(诸如弹性体元件、有回弹力的囊等)。
根据一个实施方案，附加室包括用于接纳流体的装置。这种装置的示例包括流体连接部，例如适合于允许填充附加室的流体连接部。因此，第三室可以包括适合于允许附加室和/或回流室和压缩室的填充操作的装置。
根据一个实施方案，弹簧单元包括回流室。应该理解的是，回流室应当理解为在压缩行程期间流体可以被接纳在其中的室，换言之，至少部分地容纳所排放的流体的室。这样的回流室在本领域中是较高程度上公知的，并且室可以相应地设计成适应于不同的应用。
在一个实施方案中，回流室布置成与至少压缩室流体连通，使得在回流室和压缩室之间适合于允许至少第一流体流。在其中压缩室和回流室至少部分地邻近布置的一些实施方案中，这种流体连通可以通过例如端口被允许，在一些实施方案中，这样的端口可以包括流动调节设备，诸如阀。在其它实施方案中，可以布置通道、软管或其它流体通路以便允许流体连通。
在一个实施方案中，回流室布置在所述中空主体中。这种布置允许弹簧单元的所有室之间的紧凑设计和有效的流动。中空主体中的室的顺序可以是任何合适的顺序。在一些实施方案中，室可以是相邻的和/或排列成一行或一排。在另一个实施方案中，一个或多个室可以相对于彼此可伸缩地布置。
在一个实施方案中，回流室包括弹性构件。这种弹性构件的示例包括弹簧、螺旋弹簧、回弹性构件(诸如弹性体元件、有回弹力的囊等)。
根据第二方面，本发明涉及一种旨在用于交通工具的减震器，该减震器包括阻尼单元和根据上文已经描述的弹簧单元。阻尼单元包括阻尼流体缸和可移动地布置在阻尼流体缸内的活塞，其中阻尼缸适合于可伸缩地布置在弹簧单元内。因此，这样的减震器可以适合于满足不同应用和交通工具的各种需求。
根据一个实施方案，减震器包括回流室，该回流室适合于布置成与至少压缩室流体连通，使得在回流室和压缩室之间适合于允许至少第一流体流。这种回流室可以布置成在压缩行程期间从压缩室接纳流体流。这样的回流室在本领域中是较高程度上公知的，并且室可以相应地设计成适应于不同的应用。这样的流体连通可以通过例如端口而被允许；在一些实施方案中，这样的端口可以包括诸如阀的流动调节设备。在其它实施方案中，可以布置通道、软管或其它流体通路以便允许流体连通。此外，回流室可以布置在弹簧单元的中空主体中。此外，回流室可以包括弹性构件，例如弹簧、螺旋弹簧、回弹性构件(诸如，弹性体元件、有回弹力的囊等)。
在一个实施方案中，阻尼缸可伸缩地布置在弹簧单元内，使得在阻尼缸的外表面和弹簧单元的中空主体的内表面之间形成环形空间。在一些实施方案中，这种环形空间可以构成前述部分中所描述的弹簧单元的室中的至少一个。这样的空间可以以大体上不漏流体密封的方式限定，以便例如形成至少一个限定的室。
根据一个实施方案，减震器还包括可滑动地布置在阻尼流体缸的外表面和中空主体的内表面之间的第一密封结构；以及可滑动地布置在阻尼流体缸的外表面和中空主体的内表面之间的第二滑动密封件，使得中空主体被分成第一部分和第二部分，其中所述第一部分布置在该环形空间中并且由第一密封件和第二密封件限定，并且第二气缸部分至少由第二滑动密封件限定。以这种方式，实现了减震器的紧凑且有效的设计。此外，伸缩布置允许第一和第二部分的容积与可伸缩布置的阻尼缸的运动之间的相互作用。合适的密封件可以包括垫圈、O形环等。
在一个实施方案中，第一密封件由中空主体承载并布置成滑动地接触阻尼流体缸的外部。可以选择第一密封件的位置，以便适应中空部分的第一部分的尺寸。
在一个实施方案中，第二密封件由阻尼流体缸承载并且布置成滑动地接触中空主体的内部。这种布置可以证明对于装配目的是有益的。此外，这种密封件可以有利于更换密封件，这是因为阻尼流体缸可以从中空主体中移除。对于上述情况，可以选择密封件的位置以使中空缸的部分的尺寸适应于所讨论的应用。
在一个实施方案中，第一部分对应于回流室，并且第二部分对应于所述压缩室。换句话说，对于这样的实施方案，回流室布置在环形空间中并且由第一密封件和第二密封件限定，并且压缩室至少由第二密封件限定。
在一个实施方案中，第二部分进一步由分隔壁限定。在这样的实施方案中，第二部分一方面形成在第二密封件和限定壁之间。在一些实施方案中，这种分隔壁可以相对于中空主体壁移动，或者在其它实施方案中相对于中空主体固定。合适的密封装置可以布置成使得压缩室的界定是大体上不漏流体密封的。
根据一个实施方案，附加室布置成与压缩室相邻，使得附加室由分隔壁限定。类似于上面已经描述的，这种布置可以包括可移动的或固定的壁。此外，可以提供密封装置来确保不漏流体的密封。室的相邻定位允许有效的流动，并减少例如***中的压力损失。此外，可以实现紧凑的设计。
在一个实施方案中，附加室还由中空主体的第一端部限定。在这样的实施方案中，附加室布置在中空主体的第一端部处，并且可以接着是由第二密封件限定的压缩室，进而接着是回流室。因此，实现了紧凑、流体高效的设计。
根据一个实施方案，减震器还包括设置在中空主体的外面的外部室。外部室布置成与压缩室和回流室中的至少一个流体连通，使得外部室与压缩室和/或回流室之间的压力平衡产生。因此，通过调节外部室中的压力，外部室提供了调节压缩室和/或回流室的压力的可能性。室可以直接邻近所讨论的室布置，使得可以经由中空主体中的通路或通道实现流体连通。其它实施方案可以包括布置在一定距离处的外部室，使得流体管线或管道可以用于流体连通。
根据一个实施方案，外部室布置在气缸的外面，使得当第二密封件位于预定位置时，外部室与第一部分和第二部分中的至少一个流体连通。由此，外部空间与第一部分和第二部分中的至少一个之间的压力平衡产生。这种布置可以通过在中空主体中布置通路或通道来实现，使得可以将第二可移动密封件定位成使得通道大体上被阻塞或使得通路允许流体或多或少地自由流动至部分中的至少一个。这样的密封件可进一步设计成能够大体上阻塞流体流动，即大于通道的开口，或者在一些实施方案中稍微小于这样的开口，使得当密封件位于开口前面时还允许有限的流体流。
在一个实施方案中，当第二密封件定位在第一预定位置时，外部室仅与第一部分流体连通，使得外部空间与第一气缸部分之间的压力平衡产生。此外，当第二密封件定位在第二预定位置时，外部室仅与第二部分流体连通，使得在外部空间和第二部分之间的压力平衡产生。以这种方式，第一压力平衡可以在第一部分和外部室之间产生；该压力平衡可以然后接着是外部室和第二部分之间的第二压力平衡。以这种方式，可以在所有两个室中实现大体相等的压力水平。这样的布置可以通过使用如前述部分中所描述的从主体的内侧到外侧布置在中空主体中的用于与外部室往返流体连通的通道来实现。在这种情况下，流体缸相对于中空主体的往复的或伸缩运动将导致穿过中空主体的通道与第一部分或第二部分流体连通，与第一部分还是与第二部分流体连通取决于第二密封件的相对运动以及由此第二密封件的位置。
在一个实施方案中，减震器是气体弹簧减震器。这种气体弹簧减震器可以利用气体，例如，诸如空气或任何其它合适的气体作为用于弹簧单元操作的流体。
根据另一方面，本发明涉及一种用于两轮交通工具的前叉，前叉包括根据上面所已经描述的减震器。这种两轮交通工具的示例包括摩托车、越野摩托车、自行车或地形自行车或山地自行车。通过参照本发明的第一方面的前述讨论，可以容易地理解在本发明的这个方面的范围内可想到的这种两轮车的其它目的、优点和特征。
根据又一方面，本发明涉及一种用于填充根据上文已经描述的减震器的方法。该方法包括以下步骤：在附加室中提供第一压力，通过所述第一流体流允许所述附加室与中空主体的所述第一部分之间的压力平衡，并且允许中空主体的第一部分和第二部分之间的压力平衡。
附加室和第一部分之间的压力平衡可以通过例如布置在分隔壁中的阀，诸如止回阀来实现。
根据一个实施方案，至少在阻尼单元和/或阻尼活塞与附加室的第一预定相对位置处通过旁路(bypass)允许第一室和第二室之间的压力平衡。
该方法的优点包括例如提供功能性的示例，其中为了在室中实现期望的压力，仅需要在一个单一点处，即在附加室中填充弹簧单元。由于附加室和室(例如，中空主体的第一部分和第二部分)可以经由第二阀(其可以是止回阀)相互连接，流体也将经由第二阀进入室，使得附加室和室最初达到基本相同的压力。室可以是中空主体的第一部分。中空主体的第一部分和第二部分之间(即室之间)的压力平衡可以通过旁路而被允许。依据本发明的第一方面和第二方面的前述讨论，可容易地理解在本发明的这个方面的范围内可想到的方法的其它目的、优点和特征。
当研究以下详细的公开、附图和随附的权利要求时，本发明的另外的目的、特征和优势将变得明显。本领域技术人员将认识到，本发明的不同特征能够组合，以产生不同于下文中所描述的那些实施方案的实施方案。
附图简要说明
参考附图，在示例性实施方案的以下说明性和非限制性的详细描述中描述了本发明，在附图中：
图1是包括根据本发明的第一方面的弹簧单元的减震器的横截面图。
图2是根据本发明的一个实施方案的附加室的横截面图。
图3是根据本发明的一个实施方案的第二阀的详细视图。
图4是包括外部室的减震器的实施方案的详细横截面图，该外部室与压缩室和回流室可选择地流体连通。
图5是示出根据本发明的一个实施方案的与根据现有技术的弹簧单元相比的阻尼响应曲线的图。
图6是示出第一阀的不同阈值如何影响阻尼响应曲线的图。
所有附图都是示意性的，不一定按比例绘制，并且通常为了阐明本发明仅示出所必需的部分，其中其它部分可以省略或仅进行提示。在全部附图中，相同的参考标记表示相同的或本质上相同的特征。
本发明优选实施方案的详细描述
图1示出了包括弹簧单元1的减震器100。减震器还包括阻尼缸101。活塞102布置在阻尼缸内，所述缸适合于填充流体。活塞杆103适合于延伸穿过阻尼流体缸的第一端部并穿过弹簧单元。此外，阻尼缸可伸缩地布置在弹簧单元内。阻尼流体缸的其它方面在本领域中是已知的，并且将不再更详细地描述。
弹簧单元1包括中空主体2，在图示的例子中为弹簧缸2。图1中所示的中空主体包括压缩室2b和回流室2a，回流室2a布置在中空主体2的第一端部处。此外，附加室3布置在中空主体2的第二端部处。因此，压缩室2b布置在回流室2a和附加室3之间。附加室还包括流体连接部，使得诸如气体或空气的流体可以由第三室接纳。
压缩室2b和附加室3布置成流体连通，使得允许从压缩室2b到附加室3的至少第一流体流F1。流F1被允许经由第一阀4流动。第二流体流F2被允许经由第二阀7从附加室3流动到压缩室2b。在图示的例子中，附加室布置成与压缩室2b流体连通，然而，在其它实施方案(未示出)中，附加室可以替代地布置成与回流室2a流体连通，或者弹簧单元可以具有与压缩室2b流体连通的第一附加室和与回流室2a流体连通的第二附加室。
压缩室2b在第一端部通过滑动密封件5a限定，该密封件布置成在中空主体2的内壁104和阻尼缸101的外表面105之间滑动。在第二端部处，压缩室2b由分隔壁6限定。由于邻近压缩室2b的附加室3的布置，附加室3也由壁6限定。
在图示的实施方案中，壁6相对于弹簧缸单元2的壁布置在固定位置P处。这种布置设计成使得通过分隔壁6实现不漏流体的密封。由于附加室3在中空主体的端壁的另一端部处被限定，所以所示的附加室3具有固定的容积。
回流室2a在一侧由滑动密封件5a限定，并且在另一侧由将压缩室2b与周围环境密封隔离的第二密封件5b限定。因此，在图示的例子中，回流室2b由中空主体2(或弹簧缸)和流体缸之间的环状空间形成。
现在将参考图2更详细地描述分隔壁6、阀4、7以及流体流F1和流体流F2。图2示出了由分隔壁6和弹簧单元缸2的端面界定的附加室3的详细视图。两个阀4、7都集成在分隔壁6中。
第一阀4适合于允许由实线箭头示出的第一流体流F1从压缩室2b流动到附加室。在图示的例子中，该阀适合于允许流F1在压缩行程CS期间流动。第一阀4进一步设计成使得当满足阈值THV时允许该第一流F1。在图示的例子中，阈值是预定压力差。适合于以预定阈值打开的阀是本领域已知的，并且因此不再更详细地描述第一阀4。
在图示的例子中，壁6布置在中空主体壁上的固定点P处。压缩室2b由该壁，以及由第二密封件5b和阻尼流体缸的端面界定。从而，压缩室2b中的压力取决于阻尼单元和中空主体2之间的相对位置，阻尼单元101在中空主体内伸缩。因此，当阻尼单元和弹簧单元朝向彼此移动时，压缩室2b中的压力水平将在压缩行程期间上升。当阈值水平，即分隔壁6上的压力差足够大时，第一阀4适合于打开。换句话说，第一阀适合于在压缩行程的最后阶段打开。由此，附加室3以预定的压力连接到压缩室2b，并且因而在该行程结束时逐渐的压力增加被减小。另外的结果是，压缩室2b和附加室3之间的压降被界定并且是可调节的，并且当阀打开时，从压缩室2b到附加室3的流体流动像阻尼器那样起作用，从某种意义上说，能量被吸收并且将没有“反冲”发生。
第二阀7适合于允许从附加室3到压缩室2b的由虚线箭头所示的第二流体流。所图示的阀7是仅允许沿该方向的流F2的止回阀，且图3示出了根据一个实施方案的止回阀的详细视图。由于返回行程期间的造成的压力水平导致流F2将发生。此外，该流包括不意在以明显的量吸收能量的低得多的压降。
图4示出了包括外部室8的实施方案的详细视图。外部室布置在缸2的外面，并且在所图示的实施方案中与压缩室2b或回流室2a流体连接，与压缩室2b流体连接还是与回流室2a流体连接取决于密封件5a的位置。该流体连接经由至少一个通路9或通道9实现。流体通路9延伸穿过弹簧缸2的壁，并且将外部室8连接到压缩室或连接到回流室2a，连接到压缩室还是连接到回流室2a取决于阻尼缸101和弹簧单元缸2之间的伸缩运动，换句话说，取决于密封件5a的定位。该流体连接可以称为旁路。在本例子中，两个通路布置成延伸穿过弹簧缸的壁。在图示的例子中，流体缸相对于中空主体的往复运动或伸缩运动将导致穿过中空主体壁的通道9中的一个(以及因此室8)仅仅与第一部分或第二部分流体连通，这取决于相对运动以及由此第二密封件的位置。因此，外部室8和当前与外部室流体连通的室2a、2b之间的压力平衡产生。
图5示出了阻尼器响应的图，其示出了与根据现有技术的两个弹簧单元相比，根据一个实施方案的弹簧单元的阻尼特性。该图示意性地示出了仅具有一个压缩室的常规空气弹簧S1、螺旋弹簧S2和根据本发明的包括两个压缩室(即一个压缩室2b和一个附加室3)的空气弹簧S3之间的差异。如在图中所看出的，与空气弹簧S1相比，压缩行程结束时的逐渐的压力增加被减小。
压缩室2b和附加室3之间的压力差由第一阀4控制。因此，第一阀4上的压降在该行程期间控制第一阀4何时打开并且使阻尼流体进入附加室3。
在起始点，压缩室2b和附加室3具有基本上相同的压力。本发明的一个优点是，当填充阻尼器时，为了在室中实现所需的压力，仅需要在一个单一点处即在附加室3中填充弹簧单元。由于附加室3和压缩室2b经由被称为止回阀的所述第二阀7互连，所以阻尼介质也将经由第二阀进入压缩室2b，使得附加室3和压缩室2b最初获得基本相同的压力。随后，中空主体的第一部分和第二部分之间(即在压缩室和回流室之间)的压力平衡可以通过旁路来允许。如参照图4详细描述的，旁路可设计成使得当阻尼单元和/或阻尼活塞与附加室之间的距离(即其间的相对位置)对应于一定的值时，允许压力平衡。
根据附加室3的尺寸、压缩室2b的尺寸、和第一阀4上的压降(即，使阀4打开的室2b、3之间的压力差)可以决定阻尼响应曲线将看起来是怎样的。图6示出了第一阀4上的压降如何影响弹簧单元的阻尼特性。优选地，在第一阀4打开的时刻，压缩室2b和附加室3之间的压力差大约在30％-70％之间。换句话说，在压缩行程期间，在第一阀4打开的时刻，在压缩室2b中压力相对于附加室3高约30％-70％。因此，阈值THV可以优选地设定为在1：1.3和1：1.7之间的附加室与压缩室之间的压力差。作为示例，如果室2d、4最初被加压到10巴，那么第一阀4可以布置成在压缩行程期间当压缩室中的压力升高到14巴时打开(参见图6中较低的压降曲线)。此外，如果第一阀4被设定为在较高压力，例如在约16巴下打开，则阻尼响应曲线将看起来更像较高的压降曲线。自然地，阀4可以被设置为以任何其它阈值打开，即在较高或较低的压力差下，即在1:1.2和1:1.8之间或甚至更高的压力差下打开，这取决于所期望的阻尼响应曲线看起来是怎样的。
虽然已经描述了具体实施方案，但是本领域技术人员将理解，在所附权利要求中限定的范围内可以设想各种修改和变化。
逐项列表
项1.弹簧单元(1)，其用于适用于交通工具的减震器(100)，所述减震器包括阻尼缸(101)，其中所述阻尼缸适合于可伸缩地布置在所述弹簧单元内，所述弹簧单元包括：
中空主体(2)，其包括至少一个压缩室(2b)或至少一个回流室(2a)；
至少一个附加室(3)，所述附加室布置成与所述压缩室或所述回流室流体连通，使得在所述压缩室或所述回流室与所述附加室之间适合于允许至少第一流体流(F1)；
其中当满足阈值(THV)时，允许所述第一流体流。
项2.根据项1所述的弹簧单元，其中，所述弹簧单元包括第一阀(4)，所述第一阀(4)适合于允许从所述压缩室或所述回流室至所述附加室的所述第一流体流，所述第一阀适合于当满足所述阈值时允许流体从所述压缩室或所述回流室传送到所述附加室。
项3.根据项1-2中任一项所述的弹簧单元，其中，在压缩行程期间允许从所述压缩室到所述附加室的所述第一流体流。
项4.根据项1-2中任一项所述的弹簧单元，其中，在回弹行程期间允许从所述回流室到所述附加室的所述第一流体流。
项5.根据项1-4中任一项所述的弹簧单元，其中，所述阈值是所述室(2a，2b)和所述附加室之间的压力差。
项6.根据项1-5中任一项所述的弹簧单元，其中，所述阈值是所述室(2a，2b)中占主导的压力水平。
项7.根据项1-6中任一项所述的弹簧单元，其中，当所述室是压缩室(2b)时，所述阈值适合于在压缩行程期间达到，并且其中当所述室是回流室(2a)时，所述阈值适合于在返回行程期间达到。
项8.根据项1-7中任一项所述的弹簧单元，其中，所述室(2a，2b)具有容积，并且所述阈值取决于所述室(2a，2b)的容积变化。
项9.根据项1-8中任一项所述的弹簧单元，其中，所述阈值适合于视所述阻尼单元和所述室(2a，2b)之间的相对位置而定。
项10.根据项1-9中任一项所述的弹簧单元，其中，所述阈值视所述室(2a，2b)和/或所述附加室中的温度而定。
项11.根据前述项中的任一项所述的弹簧单元，其中，所述室(2a，2b)在第一端部处由滑动密封件(5a)界定，所述滑动密封件(5a)适合于可滑动地布置在所述阻尼缸的外表面与所述中空主体和所述室(2a，2b)的内表面之间。
项12.根据前述项中的任一项所述的弹簧单元，其中，所述室(2a，2b)在第二端部处由分隔壁(6)界定。
项13.根据项12所述的弹簧单元，其中，所述附加室布置成与所述室(2a，2b)相邻，使得所述附加室由所述分隔壁界定。
项14.根据项12或13所述的弹簧单元，其中，所述分隔壁相对于所述弹簧缸壁布置在固定位置处。
项15.根据前述项中的任一项所述的弹簧单元，其中，所述附加室具有固定容积。
项16.根据前述项中的任一项所述的弹簧单元，其中，所述附加室包括至少一个内部分隔壁，使得在所述附加室中形成至少两个区段。
项17.根据前述项中的任一项所述的弹簧单元，还包括第二阀(7)，所述第二阀(7)允许从所述附加室进入所述室(2a，2b)中的第二流体流。
项18.根据项17所述的弹簧单元，其中，在回弹行程或压缩行程期间允许所述第二流体流。
项19.根据项17-18中任一项所述的弹簧单元，其中，所述第二阀是止回阀。
项20.根据前述项中的任一项所述的弹簧单元，其中，所述第一阀适合于允许在所述行程的最后阶段从所述室(2a，2b)到所述附加室的流体流。
项21.根据当从属于项17-18中的任一项时的前述项中的任一项所述的弹簧单元，其中，所述第一阀和/或所述第二阀集成在所述分隔壁中。
项22.根据前述项中的任一项所述的弹簧单元，其中，所述阈值是可手动调节的。
项23.根据前述项中的任一项所述的弹簧单元，其中，所述阈值是可自动调节的。
项24.根据前述项中的任一项所述的弹簧单元，其中，所述室(2a，2b)包括弹性构件。
项25.根据前述项中的任一项所述的弹簧单元，其中，所述附加室包括弹性构件。
项26.根据前述项中的任一项所述的弹簧单元，其中，所述弹簧单元包括回流室(2a)。
项27.根据项26所述的弹簧单元，其中，所述回流室布置成与至少所述压缩室流体连通，使得在所述回流室和所述压缩室之间适合于允许至少第一流体流。
项28.根据项26或27所述的弹簧单元，其中，所述回流室布置在所述中空主体中。
项29.根据前述项26-28中任一项所述的弹簧单元，其中，所述回流室包括弹性构件。
项30.减震器(100)，其旨在用于交通工具，所述减震器包括：
阻尼单元和根据项1-29中任一项所述的弹簧单元，所述阻尼单元包括阻尼流体缸(101)和可移动地布置在所述阻尼流体缸内的活塞(102)，其中，所述阻尼缸适合于可伸缩地布置在所述弹簧单元内。
项31.根据项30所述的减震器，所述减震器包括回流室，所述回流室适合于布置成与至少所述压缩室流体连通，使得在所述回流室和所述压缩室之间适合于允许至少第一流体流。
项32.根据项30或31所述的减震器，其中，所述阻尼缸可伸缩地布置在所述弹簧单元内，使得在所述阻尼缸的外表面和所述弹簧单元的中空主体的内表面之间形成环形空间。
项33.根据项32所述的减震器，所述减震器还包括：
第一密封结构(5b)，其可滑动地布置在所述阻尼缸的外表面(105)和所述中空主体的内表面(104)之间；和
第二滑动密封件(5a)，其可滑动地布置在所述阻尼流体缸的外表面和所述中空主体的内表面之间，使得所述中空主体被分割成第一部分和第二部分，其中所述第一部分布置在所述环形空间中并由所述第一密封件和所述第二密封件界定，并且所述第二部分至少由所述第二滑动密封件界定。
项34.根据项33所述的减震器，其中，所述第一密封件由所述中空主体承载并且布置成与所述流体缸的外部滑动接触。
项35.根据项33或34所述的减震器，其中，所述第二密封件由所述阻尼流体缸承载并且布置成与所述中空主体的内部滑动接触。
项36.根据项33-35中任一项所述的减震器，其中，所述第一部分对应于所述回流室，并且所述部分对应于所述压缩室。
项37.根据项33-36中任一项所述的减震器，其中，所述第二部分还由分隔壁界定。
项38.根据项37所述的减震器，其中，所述附加室与所述压缩室相邻地布置，使得所述附加室由所述分隔壁界定。
项39.根据前述项30-38中任一项所述的减震器，其中，所述附加室还由所述中空主体的第一端部界定。
项40.根据前述项30-39中任一项所述的减震器，还包括布置在所述气缸的外面的外部室(8)，所述外部室布置成与所述压缩室和所述回流室中的至少一个流体连通，使得外部空间与所述压缩室和/或所述回流室之间的压力平衡产生。
项41.根据项40所述的减震器，其中，所述外部室布置在所述气缸的外面，使得当所述第二密封件位于预定位置时，所述外部室与所述第一部分和所述第二部分中的至少一个流体连通，使得外部空间与至少一个第一部分或第二部分之间的压力平衡产生。
项42.根据项40或41所述的减震器，其中，当所述第二密封件定位在第一预定位置时，所述外部室仅与所述第一部分流体连通，使得在所述外部空间和所述第一部分之间的压力平衡产生，并且当所述第二密封件定位在第二预定位置时，所述外部室仅与所述第二部分流体连通，使得所述外部室和所述第二部分之间的压力平衡产生。
项43.根据前述项30-42中任一项所述的减震器，其中，所述减震器是气体弹簧减震器。
项44.用于两轮交通工具的前叉，包括根据前述项30-42中任一项所述的减震器。

Claims (30)

1.弹簧单元(1)，其用于适用于交通工具的减震器(100)，所述减震器包括阻尼缸(101)，其中所述阻尼缸适合于可伸缩地布置在所述弹簧单元内，所述弹簧单元包括：
中空主体(2)，其包括至少一个压缩室(2b)或至少一个回流室(2a)；
至少一个附加室(3)，所述附加室布置成与所述压缩室或所述回流室流体连通，使得在所述压缩室或所述回流室与所述附加室之间适合于允许至少第一流体流(F1)；
其中当满足阈值(THV)时，允许所述第一流体流。
2.根据权利要求1所述的弹簧单元，其中，所述弹簧单元包括第一阀(4)，所述第一阀(4)适合于允许从所述压缩室或所述回流室到所述附加室的所述第一流体流，所述第一阀适合于在满足所述阈值时允许流体从所述压缩室或所述回流室传送到所述附加室。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的弹簧单元，其中，在压缩行程期间允许从所述压缩室到所述附加室的所述第一流体流，或者其中在回弹行程期间允许从所述回流室到所述附加室的所述第一流体流。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的弹簧单元，其中，所述阈值是所述室(2a，2b)和所述附加室之间的压力差。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的弹簧单元，其中，所述阈值是所述室(2a，2b)中的占主导的压力水平。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的弹簧单元，其中，所述阈值适合于取决于所述阻尼单元和所述室(2a，2b)之间的相对位置。
7.根据前述权利要求中任一项所述的弹簧单元，其中，所述室(2a，2b)在第一端部处由滑动密封件(5a)界定，所述滑动密封件适合于可滑动地布置在所述阻尼缸的外表面与所述中空主体和所述室(2a，2b)的内表面之间。
8.根据前述权利要求中任一项所述的弹簧单元，其中，所述室(2a，2b)在第二端部处由分隔壁(6)界定。
9.根据权利要求8所述的弹簧单元，其中，所述附加室邻近所述室(2a，2b)布置，使得所述附加室由所述分隔壁界定。
10.根据权利要求8或9所述的弹簧单元，其中，所述分隔壁相对于所述弹簧缸壁布置在固定位置处。
11.根据前述权利要求中任一项所述的弹簧单元，还包括第二阀(7)，所述第二阀(7)允许从所述附加室进入所述室(2a，2b)中的第二流体流，其中所述第二阀是止回阀。
12.根据当从属于权利要求11时的前述权利要求中任一项所述的弹簧单元，其中所述第一阀和/或所述第二阀集成在所述分隔壁中。
13.根据前述权利要求中任一项所述的弹簧单元，其中，所述弹簧单元包括回流室(2a)。
14.根据权利要求13所述的弹簧单元，其中，所述回流室布置成与至少所述压缩室流体连通，使得在所述回流室和所述压缩室之间适合于允许至少第一流体流。
15.减震器(100)，其旨在用于交通工具，所述减震器包括：
阻尼单元和根据权利要求1-14中任一项所述的弹簧单元，所述阻尼单元包括阻尼流体缸(101)和可移动地布置在所述阻尼流体缸内的活塞(102)，其中所述阻尼缸适合于可伸缩地布置在所述弹簧单元内。
16.根据权利要求15所述的减震器，所述减震器包括回流室，所述回流室适合于布置成与至少所述压缩室流体连通，使得在所述回流室和所述压缩室之间适合于允许至少第一流体流。
17.根据权利要求15或16所述的减震器，其中，所述阻尼缸可伸缩地布置在所述弹簧单元内，使得环形空间在所述阻尼缸的外表面和所述弹簧单元的中空主体的内表面之间形成。
18.根据权利要求17所述的减震器，所述减震器还包括：
第一密封结构(5b)，其可滑动地布置在所述阻尼缸的外表面(105)和所述中空主体的内表面(104)之间；和
第二滑动密封件(5a)，其可滑动地布置在所述阻尼流体缸的外表面和所述中空主体的内表面之间，使得所述中空主体被分割成第一部分和第二部分，其中所述第一部分布置在所述环形空间中并由所述第一密封件和所述第二密封件界定，并且所述第二部分至少由所述第二滑动密封件界定。
19.根据权利要求18所述的减震器，其中，所述第一密封件由所述中空主体承载并布置成与所述流体缸的外部滑动接触。
20.根据权利要求18或19所述的减震器，其中，所述第二密封件由所述阻尼流体缸承载并且布置成与所述中空主体的内部滑动接触。
21.根据权利要求15-20中任一项所述的减震器，其中所述第一部分对应于所述回流室，并且所述第二部分对应于所述压缩室。
22.根据前述权利要求15-21中任一项所述的减震器，还包括布置在所述气缸的外面的外部室(8)，所述外部室布置成与所述压缩室和所述回流室中的至少一个流体连通，使得外部空间与所述压缩室和/或所述回流室之间的压力平衡产生。
23.根据权利要求22所述的减震器，其中，所述外部室布置在所述气缸的外面，使得当所述第二密封件位于预定位置时，所述外部室与所述第一部分和所述第二部分中的至少一个流体连通，使得在外部空间与至少一个第一部分或第二部分之间的压力平衡产生。
24.根据权利要求22或23所述的减震器，其中，当所述第二密封件位于第一预定位置时，所述外部室仅仅与所述第一部分流体连通，使得在所述外部空间与所述第一部分之间的压力平衡产生，并且当所述第二密封件定位在第二预定位置时，所述外部室仅仅与所述第二部分流体连通，使得所述外部室和所述第二部分之间的压力平衡产生。
25.用于两轮交通工具的前叉，其包括根据前述权利要求15-24中任一项所述的减震器。
26.用于填充根据前述权利要求15-24中任一项所述的减震器的方法，所述方法包括以下步骤：
在附加室中提供第一压力；
通过所述第一流体流允许在所述附加室和中空主体的所述第一部分之间的压力平衡；和
允许所述中空主体的所述第一部分和第二部分之间的压力平衡。
27.根据权利要求26所述的方法，其中，所述中空主体的所述第一部分和所述第二部分之间的压力平衡至少在所述阻尼单元和/或所述阻尼活塞和所述附加室的第一预定相对位置处借助于旁路而被允许。
28.根据前述权利要求1-14中任一项所述的弹簧单元，其中，所述附加室包括用于接收流体的装置。
29.根据权利要求28所述的弹簧单元，其中，用于接收流体的所述装置是适合于允许填充所述附加室的流体连接部。
30.根据前述权利要求1-14中任一项所述的弹簧单元，还包括适合于允许所述室和所述附加室之间的限定的可调节的压降的装置，使得在满足阈值之后能量通过所允许的从所述室到所述附加室的所述第一流体流被吸收。
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