CN109073024B - 用于减震器的频率依赖活塞组件和减震器 - Google Patents

用于减震器的频率依赖活塞组件和减震器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了用于减震器的频率依赖活塞组件和减震器，用于减震器的频率依赖活塞组件(1)包括：设置在部分缸体(20)内的活塞(10)，该活塞将封围在该部分缸体(20)内的容积分为第一室(21)和第二室(22)，该活塞(10)包括连接该第一室(21)和该第二室(22)的第一流动通道(111)；其特征在于，该活塞组件(1)还包括：第一流体储蓄器(300)；第一流体通道(200)，该第一流体通道使该第一流体储蓄器(300)与该活塞(10)的最靠近该第一储蓄器(300)的一侧连接；第一阀组件(100)，该第一阀组件控制流体的从该第一室(21)到该第二室(22)的第一通路(150)，该第一阀组件(100)被构造成使得其预紧力由该第一流体储蓄器(300)控制。

Description

用于减震器的频率依赖活塞组件和减震器
技术领域
本公开内容涉及可以适于用在悬架***诸如用于运输车辆的***中的液压减震器和阻尼器。更特别地，本公开内容涉及一种当经受不同频率的输入时提供不同的阻尼特性的频率依赖减震器。
背景技术
现有技术的频率依赖液压阻尼器的工作原理是设置通向主活塞的频率依赖旁路通道。这些阻尼器仍然需要常规的主活塞组件设置低频率阻尼特性，并需要将大的(～10mm2)旁路流动通道改造成进入杆的活塞柱。这些现有技术阻尼器的示例例如在文件WO03040586、WO2013051934、WO2015130544、WO2015030884中被公开。
这些阻尼器存在三个主要问题：
1)由于从活塞柱这一关键结构位置移除了材料，安全裕度减小，在支柱悬架受到侧载荷的情况下可能出现致命后果。
2)由于活塞柱中流动通道有限造成的限制，在较高阻尼器速度下频率依赖效果有效性降低。
3)阻尼器行程缩短，导致终点挡板冲击变大，这加速了对车辆车身的损伤，并降低了舒适度。
US2015276005中公开的阻尼器部分地解决了问题3)和2)，但并未解决问题1)，而且存在另外的问题：4)仅在一个方向上是频率依赖的。
发明内容
本发明根据本公开内容所附的权利要求解决了上述所有4个问题。
附图说明
附图包括：
图1示出了本发明的基础实施方式
图2示出了本发明的较典型的实施方式
图3示出了经过一定时间的回弹行程后的另一实施方式
图4示出了图3的在经过一定时间的回弹行程后在压缩行程开始时的实施方式
图5示出了本发明的与电控阀(60)液压串联地使用的活塞组件(1)。
附图标记
1：频率依赖活塞组件
10：活塞
11：流动通道(在第一室和第二室之间)
111：第一流动通道
112：第二流动通道
113：第三流动通道
114：第四流动通道
12：活塞密封件
13：密封元件
20：部分缸体(portion of cylinder，缸体的一部分)
21：第一室
22：第二室
30：部分杆(Portion of a rod，杆的一部分)
60：电控阀
100：第一阀组件(控制从第一室到第二室的流动)
150：第一流体通路(从第一室到第二室)
151：放出流(从第一室到第二室)
200：第一流体通道(连接到储蓄器300)
300：第一流体储蓄器(控制阀组件100)
301：(第一流体储蓄器的)第一储蓄器壁
350：传入流(去往储蓄器300)
360：传出流(来自储蓄器300)
380：第一限流器(用于储蓄器300)
382：第一止回阀瓣
390：第一弹性元件(用于储蓄器300)
600：第二阀组件(控制从第二室到第一室的流动)
650：第二流体通路(从第二室到第一室)
651：放出流(从第二室到第一室)
700：第二流体通道(连接到储蓄器800)
800：第二流体储蓄器(控制阀组件100)
801：(第二流体储蓄器的)第二储蓄器壁
850：传入流(去往储蓄器800)
860：传出流(来自储蓄器800)
880：第二限流器(用于储蓄器800)
882：第二止回阀瓣
890：第二弹性元件(用于储蓄器800)
具体实施方式
下文对优选实施方式的描述本质上仅为示例性的，并不意在限制本公开内容、其应用或使用。凡在不同附图上出现的相同附图标记，该相同附图标记在所有不同附图中指代类似或对应部分。
图1示出了本发明的第一实施方式，一种用于减震器的频率依赖活塞组件(1)，包括：
设置在部分缸体(20)内的活塞(10)，该活塞将封围在该部分缸体(20)内的容积分为第一室(21)和第二室(22)，活塞(10)包括由穿过活塞(10)的孔限定的第一流动通道(111)，第一流动通道(111)连接第一室(21)和第二室(22)；
活塞组件(1)还包括：
第一流体储蓄器(300)，该第一流体储蓄器设置在所述第二室(22)中，包括可根据第一流体储蓄器(300)和第二室(22)之间的压差移动的第一储蓄器壁(301)；
第一流体通道(200)，该第一流体通道使第一流体储蓄器(300)与活塞(10)的最靠近储蓄器的一侧连接，并使第一流体储蓄器(300)与第一流体通道(111)连接；
第一阀组件(100)，该第一阀组件插在活塞(10)和第二室(22)之间，控制从第一室(21)到第二室(22)的第一流体通路(150)，
第一阀组件(100)被构造成使得其预紧力由第一流体储蓄器(300)控制。
要注意，与US2015276005不同，根据本发明的活塞组件(1)包括使第一流体储蓄器(300)与活塞(10)的最靠近第一流体储蓄器(300)的一侧连接的第一流体通道(200)。这使得能够通过在活塞(10)的相反侧放置第二流体储蓄器(800)和第二流体通道(700)来解决问题4)。
还要注意：
-活塞(10)中的在图1的情况下被第一阀组件(100)覆盖的第一流动通道(111)不需要在截面图中为圆形；
-在活塞(10)的中心轴线上的活塞杆孔通常在截面图中为圆形。
此外，图1的实施方式是回弹行程，第一室(21)在压力上比第二室(22)高。
活塞组件(1)包括密封元件(13)，其防止流体流过限定在所述活塞(10)与穿过所述活塞(10)的中心轴线的部分杆(30)之间的间隙。在使用两个流体储蓄器(300、800)的实施方式中，密封元件(13)帮助使两个流体通道(200、700)保持彼此分离。密封元件(13)可以是O型环，被轻微地压缩在穿过活塞(100)的轴线的内孔与部分(活塞)杆(30)之间，以提供密封。
虽然根据本发明的活塞组件(1)可以实施为具有单个流体储蓄器，由此使本发明理念仅应用在活塞行程的一个方向上，但清楚的是相同的构造在行程的两个方向上也是可以的。下面将描述包括第二流体储蓄器(800)的这种构造，同样参照图1。清楚的是，本领域人员不难选择并实施两种替代构造中的一种，即，具有一个或两个流体储蓄器。
因此，图1所示活塞组件(1)还包括：
设置在第一室(21)中的第二流体储蓄器(800)；
第二流体通道(700)，该第二流体通道使第二流体储蓄器(800)与活塞(10)的最靠近第二储蓄器(800)的一侧连接；
第二阀组件(600)，该第二阀组件插在活塞(10)和第一室(21)之间，控制从第二室(22)到第一室(21)的第二流体通路(650)，
第二阀组件(600)被构造成使得其预紧力由第二流体储蓄器(800)控制。
所述第一流体通道(200)的一部分由一个或多个垫片阀瓣中的切口形成。在这种情况下，垫片阀瓣通常是薄环形/圈状盘，用于控制流体流过阻尼器活塞。在该实施方式中，可以在阀组件(100)的垫片阀瓣的内径上看到切口，允许流体流(350)朝向第一流体储蓄器(300)的通路。虽然垫片阀瓣通常为圈状的，但也存在特殊的不均匀形状的垫片阀瓣。
第一流体通道(200)的一部分由活塞(10)限定。在该实施方式中，可以看出，在离开第一流动通道(111)后，流体流(350)朝向第一流体储蓄器(300)行进，并首先流过由第一阀组件(100)的垫片阀瓣和活塞(10)的最靠近第一流体储蓄器(300)的一侧限定的空间，在通过第一阀组件(100)的垫片阀瓣中的切口之前通过活塞(10)中的切口。
第一流体储蓄器(300)包括柔性的第一储蓄器壁(301)。该实施方式中的这种第一储蓄器壁(301)由薄金属板制成，为柔性使得其能如图所示地弯曲，允许第一流体储蓄器(300)膨胀，并向第一阀组件(100)的螺旋弹簧施加预紧力。在其放松状态下，第一储蓄器壁为浅杯的形式，具有平坦的底部，如针对第二流体储蓄器(800)中第二储蓄器壁(801)所示的一般。第一储蓄器壁(301)与第一流体储蓄器(300)的基部之间***有密封元件，防止流体在这二者之间漏出。
可以想到替代实施方式，其中，储蓄器壁不是柔性的，并且流体储蓄器被构造为活塞-缸体组件，其可以膨胀和收缩，达到与图1的构造相同的效果，如果预见了对抗流体储蓄器的容积变化的适合的弹性元件的话。
活塞组件(1)还包括第一弹性元件(390)，被构造成帮助所述第一阀组件(100)对抗所述第一流体储蓄器(300)的容积变化。随着第一流体储蓄器(300)膨胀并向第一阀组件(100)施加预紧力，第一阀组件沿相反方向在第一流体储蓄器(300)上施加相同的力，对抗其膨胀。然而，有利的是使可调谐的第一弹性元件(390)施加额外的力来对抗第一流体储蓄器(300)的容积增加，这在不增加第一阀组件(100)上的预紧力的情况下这样做。
第一弹性元件(390)为第一储蓄器壁(301)本身。由于第一储蓄器壁(301)必须随着第一流体储蓄器(300)膨胀而弯曲，因此凭借其自身的构造，其对抗第一流体储蓄器(300)的膨胀，并因此帮助第一阀组件(100)对抗第一流体储蓄器(300)的容积变化
活塞(10)连接到杆(30)的阶梯式较小直径部分(31)，杆(30)在缸体(20)中凸出并往复。
第一流体储蓄器(300)的基部还用作夹紧螺母，将活塞组件(10)的其余部分夹紧至杆。结合这两种功能既节约空间又减少成本。
图2示出了第二实施方式。该实施方式在回弹和压缩方面均是频率依赖的，具有两组阀组件：(100)用于回弹，(600)用于压缩，并具有两组对应的流体通道(200)、(700)和流体储蓄器(300)、(800)。该实施方式在第一阀组件(100)中还包括更多阀瓣，并且阀瓣“漂浮”，而不是被夹紧在其内径处。
根据图2中的实施方式的活塞组件(1)还包括：
第一限流器(380)，用以对进入或离开第一流体储蓄器(300)的流体流进行节流，能准确调整流体储蓄器的填充速度，
第一限流器(380)包括止回阀，该止回阀取决于流动方向打开较大的流动截面，以允许第一流体储蓄器快速收缩。
第一储蓄器壁(301)包括薄阀瓣以及卡扣接合薄阀瓣的一定形状的带，而不是图1所示的一片式薄壁浅杯；
第一弹性元件(390)还包括在第一储蓄器壁(301)旁的薄阀瓣。
图3示出了第三实施方式，描绘了回弹行程开始后的一段时间。该实施方式利用具有流动槽的孔口阀瓣，其宽度从内径处的端部到外径处的端部变化。在阀瓣的外径处，流动槽非常窄，然而流动槽在宽度上朝向阀瓣的内径增加。使用这种孔口阀瓣具有下述优势：当流体沿升举附近阀瓣的方向流动时，打开较大的流动截面，而在流体沿相反方向流动时——此时附近阀瓣被拉向孔口阀瓣——将流动截面限制为在孔口阀瓣的外径处的窄槽宽度。
经过一定时间的回弹行程后，由于传入流(350)去往第一流体储蓄器(300)并已经过足够时间，该第一流体储蓄器的容积增加。第一流体储蓄器(300)的容积增加首先引起阀瓣组件(100)上的预紧力增加，这引起对从第一室(21)经由第一流动通道(111)进入第二室(22)的流体流的节流的加强。
图4所示为在完成回弹行程后压缩行程开始的第三实施方式。可以看出，由于第一止回阀瓣(382)对第一流体储蓄器传出流(360)产生较大的流动路径，第一流体储蓄器(300)现在迅速排空。很快，早在压缩行程结束之前，第一储蓄器(300)就会返回其默认状态，如阻尼器静止的情况一般，如图2所示的未弯曲的第一储蓄器壁(301)或如图3所示的未弯曲的第二储蓄器壁(801)那样。在活塞(10)的另一侧，第二压缩阀组件(600)受到的预紧力非常小。因此从第二室(22)到第一室(21)的第二流体通路(650)能在所示状态下非常容易地穿过第二流通通道(112)。然而，如果压缩行程继续，则去往第二流体储蓄器(800)的传入流(850)将有足够的时间增加其容积，并增加第二阀组件(600)上的预紧力，这将引起对从第二室(22)经由第二流动通道(112)进入第一室(21)的第二流体通路(650)的节流的加强。
图5示出了第四实施方式，其中本发明的活塞组件(1)与电控阀(60)液压串联地使用。通过与电控阀(60)液压串联，频率依赖活塞组件(10)在电控阀(60)产生的压降之外增加压降特性。图5中还可以看出：
缸体(20)为壳体；
减震器还包括具有电磁线圈的电控阀(60)，电控阀包括电磁线圈，使得可以使用电流来控制阻尼力。
要注意，虽然权利要求1提到了“第一”，但并不一定暗示还有“第二”，因为“第二”元件(阀组件、流体储蓄器、流体通道...)是可选的。
虽然已参照实施方式对本发明进行了描述，但本领域技术人员明白，按照所附权利要求的限定，可以做出各种变化和修改。

Claims (10)

1.一种用于减震器的频率依赖活塞组件(1)，包括：
设置在部分缸体(20)内的活塞(10)，所述活塞将封围在所述部分缸体(20)内的容积分为第一室(21)和第二室(22)，所述活塞(10)包括连接所述第一室(21)和所述第二室(22)的第一流动通道(111)；
其特征在于，所述活塞组件(1)还包括：
第一流体储蓄器(300)；
第一流体通道(200)，所述第一流体通道(200)用于提供进入所述第一流体储蓄器(300)中的流体流，其中，所述第一流动通道(111)由穿过所述活塞(10)的孔限定，并且所述第一流体通道(200)使所述第一流体储蓄器(300)与所述第一流动通道(111)连接；
第一阀组件(100)，所述第一阀组件控制从所述第一室(21)到所述第二室(22)的第一流体通路(150)，
所述第一阀组件(100)被构造成使得所述第一阀组件的预紧力由所述第一流体储蓄器(300)控制，所述第一流体储蓄器(300)包括为柔性的第一储蓄器壁(301)，并且所述第一储蓄器壁构造成使得在放松状态下所述第一储蓄器壁为具有平坦的底部的杯的形式；
第一限流器(380)用以对进入或离开所述第一流体储蓄器(300)的流体流进行节流，以及
第一弹性元件(390)，所述第一弹性元件(390)被构造成帮助所述第一阀组件(100)对抗所述第一流体储蓄器(300)的容积变化。
2.根据权利要求1所述的活塞组件(1)，其特征在于：
所述第一流体储蓄器(300)设置在所述第二室(22)中，所述第一储蓄器壁(301)能根据所述第一流体储蓄器(300)和所述第二室(22)之间的压差移动；
所述第一阀组件(100)插在所述活塞(10)和所述第二室(22)之间。
3.根据权利要求1所述的活塞组件(1)，其特征在于，所述活塞组件(1)还包括：
设置在所述第一室(21)中的第二流体储蓄器(800)；
第二流体通道(700)，所述第二流体通道使所述第二流体储蓄器(800)与所述活塞(10)的最靠近所述第二流体储蓄器(800)的一侧连接；
第二阀组件(600)，所述第二阀组件插在所述活塞(10)和所述第一室(21)之间，控制从所述第二室(22)到所述第一室(21)的第二流体通路(650)，
所述第二阀组件(600)被构造成使得所述第二阀组件的预紧力由所述第二流体储蓄器(800)控制。
4.根据权利要求1所述的活塞组件(1)，其特征在于，所述活塞组件(1)还包括：
密封元件(13)，所述密封元件防止流体流过限定在所述活塞(10)与穿过所述活塞(10)的中心轴线的部分杆(30)之间的间隙。
5.根据权利要求1所述的活塞组件(1)，其特征在于：
所述第一流体通道(200)的一部分由一个或多个垫片阀瓣中的切口形成。
6.根据权利要求1所述的活塞组件(1)，其特征在于：
所述第一流体通道(200)的一部分由所述活塞(10)限定。
7.根据权利要求1所述的活塞组件(1)，其特征在于：
所述第一限流器(380)取决于流动方向打开较大的流动截面。
8.根据权利要求7所述的活塞组件(1)，其特征在于，所述活塞组件(1)还包括：
具有流动槽的孔口阀瓣，所述流动槽的槽截面从孔口阀瓣的内径到外径变化。
9.一种减震器，所述减震器包括根据权利要求1所述的活塞组件(1)，其特征在于，所述减震器还包括：
电控阀(60)，所述电控阀包括电磁线圈。
10.根据权利要求9所述的减震器，其特征在于：
所述电控阀(60)与所述活塞组件(1)液压串联。
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