CN102022470A - 流体压减振器 - Google Patents

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Abstract

一种流体压减振器。该流体压减振器(D，D1)的活塞(8)在填充有流体的缸体(5)中分隔出第一流体室(R1)和第二流体室(R2)。被插入到壳体(2，30)中的管构件(3)与第一流体室(R1)和第二流体室(R2)中的一方连接。在壳体(2，30)和管构件(3)之间形成空间(4)，该空间使第一流体室(R1)和第二流体室(R2)中的另一方与管构件(3)连接。管构件(3)和空间(4)在第一流体室(R1)和第二流体室(R2)之间形成长的流体路径。从而，减振器(D，D1)产生与活塞(8)的行程速度成比例的阻尼力。

Description

流体压减振器
技术领域
本发明涉及一种设置在流体压减振器中的阻尼机构。
背景技术
车辆用的液压减振器例如包括：在缸体中划分出两个油室的活塞；贯穿活塞以使两个油室连通的油通路；以及阻尼阀。该阻尼阀可以由设置在油通路的出口中的层叠叶片阀(laminated leaf valve)构成。
当活塞在缸体中滑动时，各个油室膨胀和缩小并且工作油流过油通路。伴随着这些动作，阻尼阀产生由于阻尼阀施加在工作油上的流动阻力引起的阻尼力，从而衰减输入到减振器中的冲击或振动。
由于在到达预定的阀打开压力之前层叠叶片阀处于关闭状态，因此，当活塞行程速度(piston stroke speed)处于活塞行程速度低的区域时所产生的阻尼力可能变得过大。考虑到车辆的乘坐舒适性，优选使得所产生的阻尼力以线性方式相对于特别是在活塞行程速度低的区域中的活塞行程速度变化。
关于减振器在活塞行程速度低的区域中的阻尼力特性，日本特许厅2001年公开的JP2001-165224A提出了在叶片阀上层叠具有槽口和孔的副叶片阀。日本特许厅2007年公开的JP 2007-132389A提出了以避开层叠叶片阀的方式贯穿活塞的小直径节流口(choke)，从而改进行程速度低的区域中的阻尼力特性。
发明内容
前一个提案利用了层叠叶片阀，该层叠叶片阀包括叶片阀、形成有孔的副叶片阀以及形成有槽口的副叶片阀。结果，阻尼阀的结构变得复杂，导致液压减振器的制造成本增加。
至于后一个提案，贯穿活塞的节流口具有较短的通路长度和小的截面积。因此，当活塞行程速度高时，很难获得节流口所特有的与活塞行程速度成比例的线性阻尼力特性。在活塞行程速度高的区域，可能出现与孔(orifice)的特性类似的相对于活塞行程速度二阶增大的阻尼力特性。因此，在活塞行程速度高的区域，节流口必须与打开的层叠叶片阀一起使用。这也使得液压减振器的制造成本高。
两个提案都需要层叠叶片阀。例如，当车辆起伏行进时，瞬时振动被输入到减振器中。层叠叶片阀可能以短时延迟的方式响应，在这种情况下，可能导致过大阻尼力的产生。
因此，本发明的目的是提供无需使用层叠叶片阀就能产生与活塞速度成比例的阻尼力的减振器。
为了实现上述目的，本发明提供一种流体压减振器，其包括：缸体，其填充有流体；活塞，其以能够自由滑动的方式容纳于所述缸体并且在所述缸体中分隔出第一流体室和第二流体室；壳体；以及管构件，其被插入到所述壳体中。所述管构件与所述第一流体室和所述第二流体室中的一方连接。在所述壳体和所述管构件之间形成空间，以使所述第一流体室和所述第二流体室中的另一方与所述管构件连接。
根据本发明的流体压减振器产生由于流体通路的摩擦阻力引起的阻尼力，因此，产生与流体通路的流体流量成比例的阻尼力，或者换言之，产生与活塞行程速度成比例的阻尼力。另外，由于根据本发明的流体压减振器不需要通常关闭通路的阀体，所以不会发生由于阀的打开延迟导致的阻尼力的瞬时增大。因此，实现了高响应性，同时保持了降低制造成本的简单结构。
本发明的细节以及其它特征和优点在说明书的以下部分阐述并且在附图中示出。
附图说明
图1是根据本发明的液压减振器的纵向截面图。
图2是液压减振器的主要部件的纵向截面图。
图3是示出液压减振器的阻尼力特性的图表。
图4是根据本发明的另一个实施方式的液压减振器的纵向截面图。
具体实施方式
参照附图的图1，为车辆悬架系统设置的流体压减振器D包括：活塞8，其以能自由滑动的方式被容纳在缸体5中；以及活塞杆2，其被连接到活塞8并且从缸体5沿轴向突出。
缸体5填充有工作油。缸体5的内部空间被活塞8分成第一油室R1和第二油室R2。第一油室R1形成在活塞杆2的周围，第二油室R2形成在活塞8的与活塞杆2所在侧相反的一侧。
另外，在缸体5中，在第二油室R2和封闭缸体5的下端的盖7之间形成气室G。第二油室R2和气室G被自由活塞9分开，该自由活塞9以可沿轴向自由滑动的方式被装配到缸体5的内周。气室G根据活塞杆2侵入到缸体5中的侵入体积的变化而扩大和缩小，从而补偿缸体5中的容积变化。
也可以设置储存器来存储工作油，以补偿缸体中的容积变化。当压缩气体代替不可压缩的工作油被用作填充缸体5的流体时，由于气体的体积变化补偿了缸体5中的容积变化，所以可以省略储存器或气室。
活塞杆2经由固定在缸体5的上端的杆引导件6从缸体5沿轴向突出。密封构件10以允许活塞杆2在杆引导件6上滑动的方式被装配于杆引导件6，由此防止工作油泄漏到外部。
参照图2，活塞8形成为盘状并且经由保持件11被固定到活塞杆2的前端(tip)2a。
活塞杆2形成为中空形状并且具有形成于前端2a的外螺纹2b，使得保持件11的基部13被螺纹接合到活塞杆2上。基部13具有凸缘19。保持件11的前端15贯穿活塞8。前端15具有外螺纹18，盖螺母22被紧固于外螺纹18，从而经由保持件11将活塞8固定到活塞杆2。
管构件3经由保持件11被插入到中空的活塞杆2中。管构件3由线性膨胀系数比活塞杆2的线性膨胀系数大的材料形成，当管构件3被插入到活塞杆2中时，在活塞杆2和管构件3之间形成具有环形截面的空间4。
管构件3以可自由滑动的方式贯穿装配孔16，该装配孔16形成为沿轴向通过保持件11的中心，并且管构件3从下方突出到活塞杆2的内部空间中。
再次参照图1，管构件3的突出到活塞杆2中的突出端在活塞杆2的上部向空间4开口。在管构件3的突出端和活塞杆2的基部2c之间形成充足的空间，从而不会妨碍工作油在空间4和管构件3的内部空间之间的流动。
再次参照图2，在装配孔16的下端形成向下扩径的锥部16a。管构件3的下端3a也具有与锥部16a一样向下扩径的锥部。通过使下端3a和锥部16a互相配合，防止管构件3被向上拉出到保持件11外。
通孔22b形成为沿轴向通过盖螺母22的中心。通过使通孔22b的直径小于管构件3的外径，防止管构件3下落离开保持件11。在盖螺母22被紧固到外螺纹18的状态下，优选在盖螺母22的底部22a和管构件3的下端3a之间形成小间隙。另外，装配孔16的内径优选被设定为比管构件3的外径稍大。根据这种配置，允许管构件3相对于活塞杆2在轴向和径向上移动。
当工作油通过空间4时，当管构件3变得相对于活塞杆2偏心时，管构件3上的径向压力分布变得不均匀。通过允许管构件3相对于活塞杆2在径向上微小移位，由不均匀的压力分布所产生的压力差在活塞杆2中对管构件3进行定心。因此，空间4总是具有均匀的截面，利用该截面在由管构件3和空间4构成的油通路中产生稳定的阻尼力。
在保持件11中，在活塞8的上方沿径向形成开口部(port)14。开口部14使第一油室R1和空间4总是连通。
沿轴向贯穿活塞8的多个通路8a沿圆周方向等角度间隔地配置在活塞8中。通路8a与第二油室R2总是连通。叶片阀21被布置成关闭通路8a的面对第一油室R1的出口。
叶片阀21由单个的盘状叶片构成并且具有经由垫圈20被活塞8和形成于保持件11的台阶17夹持的中央部。当叶片阀21位于活塞8的外周部时，叶片阀21关闭通路8a的面对第一油室R1的出口。当活塞向图中的上方移动时或者当液压减振器沿伸长方向滑动时，叶片阀21将通路8a保持在关闭状态。
当活塞8向图中的下方移动时或者当液压减振器沿收缩方向滑动时，叶片阀21的外周部根据通向通路8a的第二油室R2中的油压和第一油室R1中的油压之间的压力差而向上变形，从而使通路8a与第一油室R1连通。
为车辆悬架系统设置的液压减振器D在收缩行程时的阻尼力比在伸长行程时的阻尼力小。由于叶片阀21仅仅在收缩行程时打开通路8a并且使通路8a用作旁路通路，所以产生的阻尼力被设定为收缩行程时的阻尼力小于伸长行程时的阻尼力。优选地，叶片阀21不被预加载，从而，一旦第二油室R2中的压力变得比第一油室R1中的压力大，叶片阀21就打开。
再次参照图1，缓冲垫23被装配到杆引导件6的底面，以在液压减振器D的伸长行程结束时与保持件11的凸缘19接触，从而缓和当保持件11与杆引导件6碰撞时产生的冲击。
根据上述结构，第一油室R1和第二油室R2经由由开口部14、具有环形截面的空间4、管构件3以及通孔22b构成的长距离通路总是彼此连通。该通路允许工作油在第一油室R1和第二油室R2之间以对应于活塞8的行程速度的流速流动，并且产生与流速成比例的摩擦阻力。当液压减振器D伸长和收缩时，该摩擦阻力在液压减振器D中产生阻尼力。
在液压减振器D的伸长行程中，活塞8向图中的上方移动，第一油室R1缩小，并且第二油室R2膨胀。第一油室R1中的工作油从开口部14通过活塞杆2的内侧的环形截面的空间4，经由活塞杆2的上端流入管构件3的内部空间，然后经由通孔22b从管构件3的下端3a流入到第二油室R2中。在伸长行程中，叶片阀21将通路8a保持在关闭状态。
因此，经由空间4和管构件3专门进行工作油从第一油室R1到第二油室R2的移动。在缸体5中产生了与活塞杆2从缸体5中退出的体积对应的多余空间，但是这个容积变化由在升高自由活塞9时膨胀的气室G来补偿。
关于伴随着液压减振器D的伸长行程的工作油流动，空间4和管构件3形成长距离的油通路。该油通路在工作油中产生的能量损失基本是当工作油流过管构件3时产生的能量损失和当工作油流过空间4时产生的能量损失的总和。
这些能量损失主要由摩擦产生，并且伴随着工作油在油通路中流动的能量损失与工作油的流速成比例。油通路中的流量是能量损失之和等于第一油室R1和第二油室R2之间的压力差时的流量。
参照图3，根据上述构造，液压减振器D产生相对于活塞速度以基本恒定的增加率增大的伸长阻尼力。
当活塞8以高行程速度滑动时，或者换言之，当油通路中的流量大时，油通路的流动阻力的特性可以近似孔的二阶特性，而不是线性特性。优选地，管构件3的内径和活塞杆2的内径被设定成使得油通路中的流动阻力在液压减振器D的可用行程速度区域中显示出线性变化特性。
在液压减振器D的收缩行程中，活塞8向图1中的下方移动，第二油室R2缩小，并且第一油室R1膨胀。第二油室R2中的工作油经由由空间4和管构件3构成的油通路以及由通路8a和叶片阀21构成的油通路流动到第一油室R1中。
由于如上所述在该液压减振器D中不对叶片阀21预加载，所以当行程速度低时，工作油主要流经由通路8a和叶片阀21构成的较短油通路，而不流经由空间4和管构件3构成的较长油通路。随着行程速度的增大，由空间4和管构件3构成的油通路中的流量相对于由通路8a和叶片阀21构成的油通路中的流量增大。
在液压减振器D的收缩行程中，由于工作油可以流经由通路8a和叶片阀21构成的油通路，所以流动阻力与伸长行程中的流动阻力相比较小。因此，如图3所示，所产生的阻尼力相对于活塞速度增加的增加率比伸长行程的情况小。在收缩行程中，增加率基本保持一定。
如上所述，液压减振器D包括管构件3，该管构件3以在管构件3和活塞杆2之间形成空间4的方式被插入到活塞杆2中，使得由管构件3和空间4构成的长距离油通路被用于在第一油室R1和第二油室R2之间流动的工作油。
如此构造的长距离油通路在较宽的行程速度区域上产生与工作油的流速成比例的流动阻力。可以使由液压减振器D在伸长方向和收缩方向上产生的阻尼力在较宽的行程速度区域上基本与行程速度成比例，从而以线性模式变化。
另外，通过使长的油通路成为液压减振器D的阻尼力的主要来源，无需使用诸如层叠叶片阀等复杂的阻尼阀就能产生所需要的阻尼力。因此，液压减振器D的构造简单，并且可以以低成本制造液压减振器D。
另外，该液压减振器D所产生的阻尼力不是来自通常关闭通路的阀体，所以阻尼力不会由于阀的打开延迟而出现瞬时增大。因此，在车辆起伏行进时，当瞬时振动被输入到减振器中时，该液压减振器D产生具有足够高的响应性的阻尼力以抑制振动。
由于形成在活塞杆2中的油通路不会妨碍活塞8的行程，所以在该液压减振器D中确保了足够长的油通路。
由于该液压减振器D在活塞杆2和活塞8之间设置有保持件11，所以不必为活塞杆2设置开口部14或者用于支撑管构件3的专门结构。在保持活塞杆2的简单结构方面优选这样的构造。
在该液压减振器D中，管构件3由线性膨胀系数比活塞杆2的线性膨胀系数大的材料形成。随着工作油的温度升高，管构件3的长度相对于活塞杆2的长度变长，因此，管构件3中的流动阻力增大。另外，当工作油的温度升高时，空间4的环形截面的环宽度变窄并且空间4中的流动阻力增大。
流动阻力的这种增大补偿了由温度升高引起的工作油的粘度减小导致的流动阻力的减小，并且产生如下效果：不管工作油的温度如何，液压减振器D所产生的阻尼力保持一定。
当不需要这种温度补偿时，可以将管构件3的上端固定到活塞杆2的基部2c并且在管构件3的上部侧壁中形成槽口或孔，从而确保空间4和管构件3的内部空间之间的连通。
参照图4，将说明本发明的另一个实施方式。
根据第一实施方式的液压减振器D具有管构件3，该管构件3被插入到活塞杆2中，使得管构件3和形成在管构件3的外部空间中的空间4构成使第一油室R1和第二油室R2连通的油通路。在根据本实施方式的液压减振器D1中，使第一油室R1和第二油室R2连通的油通路被设置在缸体5的外侧。
除了油通路之外，液压减振器D1的构造与根据第一实施方式的液压减振器D的构造相同。
根据本实施方式，密闭的筒状壳体30被设置在缸体5的外侧。管构件3被同轴地固定在筒状壳体30中。管构件3的一端被筒状壳体30的底面30a封闭。管构件3的另一端在筒状壳体30中的空间开口，以与形成在筒状壳体30和管构件3之间并且具有环形截面的空间4连通。
空间4的下部经由管道31与第一油室R1连通。管构件3的内部空间经由连接到管构件3的下部的管道32与第二油室R2连通。空间4和管构件3构成使第一油室R1和第二油室R2连通的油通路。
另外，根据本实施方式，也能够获得与第一实施方式同样好的阻尼力特性。
提交日为2009年9月10日的日本特愿2009-208865的内容通过引用包含于此。
虽然已经参照特定的实施方式说明了本发明，但是本发明不限于上述实施方式。本领域的技术人员可以在权利要求书的范围内对上述实施方式进行变型和修改。
例如，在上述任一实施方式中，第一油室R1可以被连接到管构件3，而第二油室R2与空间4连通。液压减振器D或D1可以被形成为双杆式而不是单杆式。
在第一实施方式中，虽然保持件11和活塞杆2被形成为不同的构件，但是它们可以形成为一体。活塞杆2的端部的开口变窄以形成用于保持管构件3的装配部。形成贯穿活塞杆2的侧壁的孔作为使第一油室R1和空间4连通的开口部14。
在上述任一实施方式中，代替工作油，可以使用任何水性液体作为流体。另外，压缩性的气态流体可以被用作减振器D和D1用的流体。用作容纳管构件3用的壳体的第一实施方式中的活塞杆2和第二实施方式中的壳体30可以不必形成为具有圆形截面。它们可以形成为具有任何多边形或者椭圆形截面，只要能够容纳管构件3同时确保二者之间的空间4即可。
在所附的权利要求书中限定了要求排他性或特权的本发明的实施方式。

Claims (11)

1.一种流体压减振器(D，D1)，其包括：
缸体(5)，其填充有流体；
活塞(8)，其以能够自由滑动的方式容纳于所述缸体(5)并且在所述缸体(5)中分隔出第一流体室(R1)和第二流体室(R2)；
壳体；以及
管构件(3)，其被插入到所述壳体中，所述管构件(3)与所述第一流体室(R1)和所述第二流体室(R2)中的一方连接，在所述壳体和所述管构件(3)之间形成空间(4)，以使所述第一流体室(R1)和所述第二流体室(R2)中的另一方与所述管构件(3)连接。
2.根据权利要求1所述的流体压减振器(D，D1)，其特征在于，所述管构件(3)具有两端，所述管构件(3)的一端与所述第一流体室(R1)和所述第二流体室(R2)中的所述一方连接，所述管构件(3)的另一端与所述空间(4)连接。
3.根据权利要求1所述的流体压减振器(D)，其特征在于，所述壳体包括活塞杆(2)，所述活塞杆(2)被固定到所述活塞(8)并且从所述缸体(5)向外突出。
4.根据权利要求3所述的流体压减振器(D)，其特征在于，所述减振器还包括保持件(11)，所述保持件(11)以所述管构件(3)的一端(3a)能够自由滑动的方式支撑所述管构件(3)的一端(3a)。
5.根据权利要求4所述的流体压减振器(D)，其特征在于，所述保持件(11)被形成为筒状并且具有被螺纹接合到所述活塞杆(2)的基部和贯穿所述活塞(8)的前端(15)，所述减振器(D)还包括螺母(22)，所述螺母(22)被螺纹接合到贯穿所述活塞(8)的所述前端(15)。
6.根据权利要求5所述的流体压减振器(D)，其特征在于，所述保持件(11)具有开口部(14)，所述开口部(14)使所述管构件(3)与所述第一流体室(R1)和所述第二流体室(R2)中的所述另一方连接。
7.根据权利要求6所述的流体压减振器(D)，其特征在于，所述第一流体室(R1)和所述第二流体室(R2)中的所述另一方是形成在所述缸体(5)中的所述活塞杆(2)的周围的第一流体室(R1)，所述第一流体室(R1)和所述第二流体室(R2)中的所述一方是形成在所述活塞(8)的与所述活塞杆(2)所在侧相反的一侧的第二流体室(R2)。
8.根据权利要求7所述的流体压减振器(D)，其特征在于，所述管构件(3)经由形成在所述螺母(22)中的通孔(22b)与所述第二流体室(R2)连接。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的流体压减振器(D，D1)，其特征在于，所述管构件(3)的线性膨胀系数被设定成比所述壳体的线性膨胀系数大。
10.根据权利要求1至8中的任一项所述的流体压减振器(D，D1)，其特征在于，所述减振器随着所述活塞(8)在所述缸体(5)中滑动而伸长和收缩，并且所述减振器(D，D1)还包括：
旁路通路(8a)，其避开由所述管构件(3)和所述空间(4)构成的油通路，用于使所述第一流体室(R1)和所述第二流体室(R2)连通；以及
阀(21)，其仅在所述减振器(D，D1)收缩时允许流体流入所述旁路通路(8a)。
11.根据权利要求1或2所述的流体压减振器(D1)，其特征在于，所述壳体被设置在所述缸体(5)的外侧。
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