CN103119320B - 具有高耗散能力的几乎无油的减振器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有高耗散能力而几乎无油的减振器，该减振器包括杆/活塞组件（2），其可在管状本体（3）内滑动，所述杆/活塞组件（2）与管状本体一同形成两个含有液压流体的工作腔室（11A、11B），每个工作腔室（11A、11B）与含有不均质的能量吸收/耗散结构（14、15）的毗连腔室（12A、12B）永久连通，该能量吸收/耗散结构由至少一个多孔的毛细管基质（14）和相关的液体（15）构成，所述基质相对于液体是疏液的。根据本发明，两个毗连腔室（12A、12B）是在所述管状本体的中心部分（28）的各侧设置在管状本体（3）壁内的环形腔室，各个所述环形辅助腔室（12A、12B）容纳含有相关的不均质结构（14、15）的柔性袋子（13A、13B）；以及两个工作腔室（11A、11B）中的每个还通过相应的非复位装置（22A、22B）与相关的补偿腔室（17A、17B）连通，该补偿腔室布置在管状本体（3）的对应端部内，在杆/活塞组件（2）在管状本体（3）内运动期间，所述补偿腔室（17A、17B）确保液压流体的连续性。

Description

具有高耗散能力的几乎无油的减振器

本发明涉及具有高耗散功率的减振器，具体来说，涉及这样类型的减振器，其包括杆/活塞组件，该杆/活塞组件可在管状本体内滑动，所述杆/活塞组件适于连接到外部干扰源，所述管状本体适于连接到要被保护的结构。

背景技术

在传统的液压或油-气减振器中，使用包括杆和活塞以及复位弹簧的系统，该系统间设在要被保护的结构(例如，机动车的车体)和外部干扰源(例如，直接与地面接触的车辆轮子)之间。然后，提供缸与杆/活塞单元，该杆/活塞单元由复位弹簧包围，并具有利用液压流体的粘性流动来耗散冲击能量的功能。在该类型的传统减振器中，借助于固体-液体系统，将摩擦的机械能转换为热量，热量散发到外界中去，由此来耗散能量。

这种传统减振器非常广泛，但这样的减振器却仍然依赖于这样的能量耗散原理：仅通过对通常为油的粘性流体节流来获得能量耗散，这就解释了如此减振器耗散功率低下的原因。还存在着减振器结构固有的实际缺陷，尤其是减振器始终处于高压之下。这适用于Monroe减振器(由发明人Bourcier de Carbon发明的油-气减振器)，它利用了位于气体和油之间的自由浮动的活塞。即使减振器处于静止状态，也存在范围从50巴至100巴的永久性压力，该压力的存在是防止油通过校准的节流孔时蒸发掉。存在这种高压会在组装和拆卸过程中以及在搬运减振器时引起危险。为了避免该危险，传统的做法是提供安全带，该安全带在杆/活塞的自由端前走过，以避免会引起严重事故的杆的任何突然伸出。

另一与长久地处于高压之下的事实类似固然有关的缺点是为了减振器的储存和运输，杆/活塞处于伸出位置，因而，减振器占很长的长度。

大约十年之前，有人提出了设计新型的减振器，该减振器能够获得大得多的能量吸收耗散功率，同时又比传统的减振器结构上轻和体积小。在这一方面，可参照文献EP 1 250 539 B1，该专利发明人与本申请的发明人相同。

该新型减振器采用不均质的能量吸收-耗散结构的概念，该结构使用多孔的毛细管基质和相关的液体，所述基质相对于该液体是疏液的，这在文献EP 0791139B1有详细描述，该文献与本发明为同一发明人，并且已过了十年之久。根据该非常创新的不均质的结构，使用多孔的毛细管固体基质，该基质具有敞开的且形状受控的孔，连同包围多孔毛细管基质的液体一起在固体和液体之间形成较大的特定分离表面面积，该基质相对于液体是疏液的。然后，分离表面面积根据不均质的结构所经受的外部压力等温地和可逆地变化。

不均质的结构的等温“压缩-膨胀”循环的特征在于，在PV图中呈现大量滞后的闭环，其中，滞后H对应于差值ΔP＝P_侵入–P_排出，这里，P_侵入是液体强制侵入基质多孔空间内的压力，而P_排出是液体从所述多孔空间自发排出的压力，由闭环所限定的面积表征了所要耗散的能量。该基本原理非常创新，在出版物中有详细的解释，该出版物出现在V.A.Eroshenko的英文期刊汽车工程(Automobile Enginerring)，2007年第221卷D部分285-300页，其题目为“机械能耗散的新范例-第I部分：理论方面和实用方案”，又及第301至312页，其题目为“机械能耗散的新范例-第II部分：实验研究和新颖汽车阻尼器的有效性”。

因此，文献EP 1 250 539 B1描述了一种类型的减振器，该减振器包括杆/活塞组件，其可在缸内滑动，并在活塞的各侧形成含有液压流体的对应工作腔室，每个工作腔室连续地与含有不均质的能量吸收-耗散结构的相关腔室连通，并还通过具有止回阀和收缩结构的相关系统与共同腔室连通，该共同腔室构成在杆/活塞组件在缸内运动期间确保液压流体的连续性的补偿腔室。在这一点上，可参考文献EP 1 250 539 B1，该文与本申请有同一发明人。

在该减振器中，能量耗散无需求助于例如油的粘性流体，只要活塞的行进速度超过用于从传统的牛顿力学范畴变换到表面能量范畴的预定临界速度，就可利用不均质的能量吸收-耗散结构，其中，“固体-液体”交界面用作工作体。

然而，在上述的减振器结构中还是发现了某些缺点。

首先，当减振器使用传统的带有两个密封系统的两腔室活塞时，有必要提供沿着某一长度向后延伸的工作体，该长度足以使杆/活塞完全地穿过，由此，即便在杆/活塞完全穿过之时，也造成长度颇长的减振器。

此外，唯一的补偿腔室布置在减振器的中心部分内，该补偿腔室是具有可变形壁的腔室，可变形壁由柔性袋子形成，并将其定位在该位置会不可避免地对工作腔室和外界之间的传热造成一定阻力。

最后，两个柔性袋子各容纳相应的不均质的能量吸收-耗散结构，该能量吸收-耗散结构由至少一个多孔的毛细管基质连同相关的液体构成，所述基质相对于液体是疏液的，两个柔性袋子布置在两腔室的杆/活塞的相应的专用腔室内。因此，这些密封的袋子远离减振器的工作体的外表面。遗憾的是，正是该表面确定了多孔的毛细管基质和外界之间热交换的有效性，并且由此在重载运行和/或杆/活塞的高峰值速度的情形中，可发现所述基质的温度的大幅升高。

文献GB-A-1 188 453披露了一种具有管状本体的油-气悬挂装置，管状本体形成可滑动地接纳活塞的中心腔室和包围中心腔室的两个环形腔室。中心腔室用油填充，活塞设置有通道，通道允许油从活塞一侧受限制地到达另一侧。可变形壁将环形腔室分为两个隔室，一个隔室含有油，另一个隔室含有空气。含油的隔室通过受限通过的通道与中心腔室连通，通道分别位于活塞的相应侧。可以理解到，设置有使油和空气分开的可变形壁的环形腔室通过压缩/松弛空气来形成空气弹簧，以此执行悬挂的功能。

发明内容

本发明的目的是与在上述文献EP 1 250 539 B1中描述类型的高耗散功率的减振器区分开，以避免上述的限制和缺点，同时还避免传统的液压和油-气减振器的缺点，尤其是涉及所用油的高压和大体积的缺点。

本发明的另一目的是设计具有高耗散功率和几乎无油的减振器，该减振器在重载和/或减振器的杆以高速移动的情况下具有良好的特性。

本发明的另一目的是设计具有高耗散功率和几乎无油的减振器，其中，结构能够避免在减振器组装、拆卸和搬运过程中的任何风险或危险，并还能为减振器的运输或储存实现最大的紧凑性。

本发明的一般定义

根据本发明，借助于以下类型的减振器来解决上述的技术问题，该类型减振器包括杆/活塞组件，其可在管状本体内滑动，所述杆/活塞组件与管形件合作，以形成两个含有液压流体的工作腔室，每个工作腔室与含有不均质的能量吸收－耗散结构的辅助腔室永久连通，该能量吸收－耗散结构由至少一个多孔的毛细管基质和相关的液体构成，所述基质相对于液体是疏液的，减振器的显著点在于：

·两个辅助腔室在所述管状本体的中心部分的各侧形成于管状本体的壁内的环形腔室，各个所述环形辅助腔室容纳含有相关不均质结构的柔性袋子，以及

·两个工作腔室中的每个还通过相应的非复位装置与相关的补偿腔室连通，该补偿腔室布置在管状本体的对应端内，在杆/活塞组件在管状本体内运动期间，所述补偿腔室确保液压流体的连续性。

借助于上述结构，两个柔性袋子分别含有相关的不均质结构，这两个柔性袋子靠近减振器的管状本体的壁，这对于多孔的毛细管基质和外界之间的有效热交换是最有利的。此外，通过提供布置在管状本体的两端的两个补偿腔室，就能避免对热交换的任何不利影响，并还能减小惯性(因此提高速度)，由此驱动该液压流体通过“工作腔室和补偿腔室”系统。

根据有利的特征，管状本体在其两个端部的各端部处止于相应的头部内，所述头部含有相关的补偿腔室，各个补偿腔室由可变形的柔性壁形成，柔性壁固定和容纳在对应的头部内。每个可变形的柔性壁可在外部受到大气压力，或在一变型中，柔性壁可在外部受到由包括在对应头部内的相关加压装置提供的小的正压。

在如此情形中，有利地是，与各个补偿腔室相连的非复位装置由呈垫圈形式的止回阀构成，其具有校准的孔并抵靠在对应头部上，以罩住形成在所述头部内的连接通道，连接通道用来将所述补偿腔室连接到相关的工作腔室。

根据特定的实施例，管状本体包括圆柱形部分和中空的中心杆部分，所述部分在它们之间形成环形空间，同样是中空的杆/活塞组件以密封方式在该环形空间内滑动，在活塞的面向外部干扰源的那侧形成两个工作腔室中的一个腔室，在另一侧形成含有气态流体的闭合的环形腔室。

然后，可规定含有气态流体的闭合的环形腔室具有由环构成的端壁，该环将圆柱形部分和中空的中心杆部分牢固地连接在一起，或在一变型中，让环形腔室具有由从圆柱形部分突出的环形肩部构成的端壁，该中空的中心杆部分以间隙可滑动地通过环形肩部，所述中空的中心杆部分包括端部凸缘，在减振器运行期间，该凸缘以密封方式抵靠在上述环形肩部上，端部凸缘能够与所述肩部分离，以便构成能使杆/活塞组件最大程度地穿透到管形体内的排气口，从而为减振器的储存或运输，使减振器的总体尺寸最小化。在如此情形中，有利地是，圆柱形部分的自由端具有外螺纹以便接纳螺母，螺母用来将中空的中心杆部分的端部凸缘夹紧到圆柱形部分的肩部上，或用来使所述凸缘与所述肩部分离，所述螺母具有中心孔，以在减振器运行期间让液压流体通过。

在一变型中，可规定管状本体的圆柱形部分由两个管子构成，借助于套管部分，其由旋入到中心配件孔内的一个或两个管子构成，每个管子具有旋入到构成中心部分的螺纹配件内的一端，每个管子的另一端旋入到含有相关补偿腔室的螺纹头部，并由套管部分构成，该套管部分由旋入中心配件的孔内的一个或两个管子构成。尤其是，两个头部中的使杆/活塞组件穿过的一个头部配备有唯一的密封系统，以相对于外界密封该减振器。

还为有利地是，环形栅格设置在各个环形辅助腔室的开口内，该栅格用于定位和固定容纳在对应环形辅助腔室内的柔性袋子。尤其是，上述环形栅格中的每个呈星形的形式，并在其中心部分内挖空。

根据另一特定的实施例，两个环形辅助腔室通过形成在管状本体的中心部分内的通道互相连通，所述通道配装有共同的收缩结构。由非复位装置提供的液压阻力则在关闭位置时始终大于由共同的收缩结构提供的可调液压阻力。

根据变型的实施例，两个环形辅助腔室彼此不连通，但所述环形辅助腔室中的每个通过形成在环形体的对应端内的相应通道与相关的补偿腔室连通，各通道配备有其自身的收缩结构。然后，由非复位装置提供的液压阻力在关闭位置时始终大于由各收缩结构提供的可调液压阻力。

借助于以下的描述并参照针对特殊实施例的附图，本发明其它的特征和优点将会显得更加明白。

附图说明

参照附图中诸图，其中：

图1是根据本发明的减振器的轴向剖视图；

图2是图1减振器的一种变型的轴向剖视图，其中，设置了排气结构，该排气结构设计成能使杆/活塞组件最大程度地穿入到管状本体内部，并还将所述组件保持在该位置内；

图3是示出图2的减振器的中心部分的轴向剖视图，其中，该减振器处于杆和活塞的最大程度缩回的位置，当减振器在用时形成抽吸；

图4以大得多的比例示出图3中的细节IV，其中，上述形成排气的结构可更清楚地看到处于打开位置(所示位置)，该结构用来在关闭位置形成抽吸(螺母已拧紧)；

图5示出图2至4的减振器，该减振器处于其杆/活塞组件的各种轴向位置，其中，a)示出中间位置，b)示出由于打开排气孔而达到的杆/活塞组件的最大穿入位置，以及c)示出杆/活塞组件的最大程度伸出位置；

图6是减振器的又一变型的轴向剖视图，其中，每个环形辅助腔室通过装有其自己的收缩结构的通道与相关的补偿腔室连通；

图7是图6减振器的一种变型的轴向剖视图，其中，形成各个补偿腔室的可变形的柔软壁在外部经受较小的正压，这与受到大气压力的上述变型不同；

图8示出图6和7的减振器的非复位装置中的一个；以及

图9示出星形栅格，该栅格用于定位和固定图6和7的减振器的柔性袋子。

具体实施方式

图1示出根据本发明的标记为1的减振器，该减振器具有高的耗散功率，且几乎无油。该类型减振器包括可在管状本体3内滑动的杆/活塞组件2，所述杆/活塞组件适于连接到标记为SPE的外部干扰源(例如，在悬架中配装有减振器的车辆的轮子，因为轮子直接与地面接触)，所述管状本体适于连接到要被保护的标记为S的结构(例如，配装有减振器的机动车的车体)。

具体来说，管状本体3具有圆柱形部分4，端部敞开的中空的中心杆部分5在圆柱形部分4内沿减振器的纵向轴线X轴向延伸。因此，牢固地将圆柱形部分4连接到中空的中心杆部分5的环6形成腔室10的端壁，腔室10是含有气态流体(例如，空气或氮气)的闭合环形腔室。

然而，应观察到，这种刚性的闭合端壁构成了仅一个特殊实施例，并且如下所述，可以为提供排气功能而提供不是单一的单件端壁，其目的在于，能使杆/活塞组件最大程度地穿入管状本体3内部，以在减振器储存或运输过程中使减振器的总体尺寸为最小，并还形成在使用减振器时所产生的抽吸功能。

因此，杆/活塞组件由杆7和活塞8组成，在垫片9提供密封的情况下，该活塞在环形空间内滑动，该环形空间限定于圆柱形部分4的内壁和中空的中心杆部分5的外壁之间。圆柱形部分4和中空的中心杆部分5在它们之间形成环形空间，同样是中空的杆/活塞组件以密封方式在该环形空间内滑动，该环形空间在活塞8的面向外部干扰源SPE的那侧形成“工作”腔室11A，而在另一侧形成含有气态流体的闭合的环形腔室10.

根据具有如上述文献EP 1 250 539 B1所描述的高耗散功率的减振器的一般原理，杆/活塞组件2与管状本体3协作以形成两个含有液压流体的工作腔室11A和11B，每个工作腔室11A和11B永久地与辅助腔室12A、12B连通，辅助腔室含有不均质的能量吸收-耗散结构，该能量吸收-耗散结构由至少一个多孔毛细管基质14和相关的液体15组成，所述基质相对于液体15是疏液的。然而，与上述减振器不同，该实例中的杆/活塞2用作用于工作腔室11B的活塞。

根据本发明的第一特征，两个辅助腔室12A和12B是在所述管状本体的中心部分28的各侧放置在管状本体3的壁内的环形腔室。这些环形辅助腔室12A、12B中的每个容纳柔性袋子13A、13B，这些柔性袋子含有相关的不均质的结构，对于该结构，多孔的毛细管基质这里用实线14代表，相关的液体用附图标记15表示，所述基质相对于该液体是疏液的。液体可以是水或任何其它合适的液体。

立即可以看到，含有相关的不均质的结构14、15的各个柔性袋子13A、13B布置在减振器的管状本体的外壁附近，这对于与外界进行热交换是有利的。

该实例中的两个环形辅助腔室12A、12B通过通道20彼此连通，通道20形成在管状本体的中心部分28内，并平行于轴线X延伸，该通道20设置有共同的收缩结构21，该收缩结构21提供可调的液压阻力。

根据本发明另一特征，由与相关的管状本体相连的杆/活塞组件2形成的两个工作腔室11A和11B还通过相应的非复位装置22A和22B与布置在管状本体3的端部内相关的补偿腔室17A、17B连通。具体来说，管状本体3通过含有相关的补偿腔室17A、17B的相应头部16A、16B止于其两个端部的各个端部上，各个补偿腔室由可变形的柔性壁18A、18B形成，柔性壁固定和容纳在对应的头部16A、16B内，所述可变形的柔性壁18A、18B特别地在外部经受大气压力。附图标记27A、27B表示诸如夹子那样的元件，夹子能够使可变形的柔性壁18A、18B固定在对应头部16A、16B的相应外壳内。在一变型中，并且如图7所示，可以使每个可变形的柔性壁18A、18B在外部经受相关的加压装置30A、30B施加的小量正压，所述加压装置容纳在所述头部16A、16B内。

如从以下对减振器如何进行操作的描述中可见，两个补偿腔室17A和17B用来在杆/活塞组件2在管状本体3内运动过程中提供液压流体的连续性。再一次应该看到，上述文献EP 1 250 539 B1中的减振器的单个和中心补偿腔室在本实例中被布置在管状本体的两端处的两个补偿腔室替代，由此，在减振器运行期间，存在这两个补偿腔室并不对热交换造成影响。

如图所示，提供环形栅格26A、26B也是有利的，每个栅格呈中空的星形或环的形式(类似于图9中所示的栅格)，这些栅格布置在各个辅助环形腔室12A、12B的开口内，各个栅格用来定位和固定容纳在所述环形辅助腔室内的柔性袋子13A、13B。这确保在减振器运行时、尤其是在高度的振动情况下不存在柔性袋子13A、13B受损坏的风险。

柔性袋子13A、13B由不能被液压流体透过的材料制成，就如在具有上述文献EP 1 250 439 B1的高耗散功率的减振器的文中已经描述过的那样。每个柔性袋子因此含有浸没在相关功能性液体15(工作液体)内的多孔毛细管基质14，该液体例如可以是水。然后，自然地在含有气体的上述环形腔室10的外侧的减振器的其它腔室被诸如油(技术液体)那样的液压流体所占据。

如可从图1中所见，管状本体3通过头部16A、16B止于其两个端部中的每个端部处，在此实例中，头部与圆柱形部分4的其余部分形成单一件，该头部含有相关的补偿腔室17A、17B。

与各个补偿腔室17A、17B相关联的非复位装置22A、22B具体来说由止回阀构成，止回阀呈垫圈23A、23B的形式，垫圈23A、23B具有校准的孔24A、24B，并抵靠在对应头部16A、16B上以罩住连接通道25A、25B，连接通道25A、25B形成在所述头部内，并将各个补偿腔室17A、17B连接到相关的工作腔室11A、11B。构成非复位装置22A、22B的各个垫圈23A、23B的校准孔24A、24B的尺寸因此设计成：这些孔所产生的液压阻力在关闭位置始终大于由共同的收缩结构21产生的可调液压阻力。通过调节收缩结构21的液压阻力，就能调整用于使功能性液体侵入到多孔毛细管基质的多孔空间内的侵入压力(在表面能量耗散范畴内)。该机械能有效耗散的现象可用压力P_侵入和P_{排 出}之间的高压差ΔP来解释，压力P_侵入用于使液体强制侵入基质的多孔空间内，压力P_排出用于使液体从多孔空间自发地排出(ΔP＝P_侵入–P_排出，其中，P_侵入＞＞P_排出)。这一点通过参阅以下对减振器操作的描述便可更好地理解。为求更加详细的资料，还可参照上述的2007出版物。

应该看到，两个头部中的杆/活塞组件2穿过其中的一个头部16A设有用于相对于外界操作的减振器的唯一密封系统19，它是优于先前现有技术的实施例的主要优点，因为现有技术要求减振器具有两个密封系统来相对于外界进行密封。

最后，应该在图1中看到，在杆/活塞组件2的杆7上有抵靠活塞8布置的柔性O形环29，以构成在杆/活塞组件2的最大程度伸出位置的安全止挡件。

在图1中，箭头101和102分别代表杆/活塞组件2的伸出和穿入方向。

在图1中，减振器示出为其杆/活塞组件处于中间位置，这样，标记为C1的可用伸出行程基本上等于标记为C2可用的穿入行程。标记为C0的剩余行程对应于最大程度穿入的活塞，包含在环形腔室10内的气体体积最大地被压缩，而气体不可逸出。在下面要描述的图中的变型中，可以看到，在某些情形中可以消除掉该剩余行程C0，以实现杆/活塞组件的整个穿越，使得减振器的紧凑程度最大。

图2至4示出针对以上参照图1描述的减振器的变型，该变型具有大大地简化了制造和组装的结构，这从以下给出的解释中可以看到。

管状本体3的圆柱形部分4然后由两个管子4A和4B构成，每个管子在一端处旋入到构成中心部分28的螺纹配件，而管子在其另一端处旋入到含有相关补偿腔室17A、17B的相应的螺纹头部16A、16B。管状本体3还由标记为4C的套管部分构成，该套管部分4C由一个或两个管子构成(在该实例中是一个)，这一个或两个管子特别地旋入到中心配件28的孔中。因此，构成图1减振器的管状本体的中心部分4的单件部件被两个管子4A、4B、两个头部16A、16B、中心配件28以及在该实例中单个的形成套管的管子4C所替代。如上所述，中心配件28在两端有螺纹，该中心配件28具有通道20，该通道提供两个管形辅助腔室12A和12B之间的连通，并且该通道配装有相关的共同的收缩结构21。

如图3中更清楚地可见，特别是图4中显示细节，可以看到，含有气态流体的闭合的环形腔室10具有端壁6’，在该实例中，端壁6’由环形肩部6.1构成，肩部6.1形成管状本体3的圆柱形部分4的套管部分4C的一部分。该环形肩部6.1使中空的中心杆部分5以间隙(间隙6.2)可滑动地通过它，所述中空的中心杆5具有端部凸缘6.3，凸缘6.3在其各个圆形面上承载相应的密封垫片6.5或6.6。圆柱形部分4的套管部分4C的自由端具有外螺纹，以接纳螺母30，以将中空的中心杆部分5的端部凸缘6.3夹紧到套管4C的肩部6.1上，或用来使所述凸缘6.3与所述肩部6.1脱开配合。因此，可将端部凸缘6.3夹紧成以密封方式抵靠在肩部6.1上，这对应于减振器的运行位置，但也可与其脱开配合(图4所示的位置)，以便构成能使杆/活塞组件2最大程度地穿入管状本体3内部的排气孔，从而为减振器的储存和运输将减振器的总体尺寸减到最小。杆/活塞的该最大程度穿入位置是图3和4中所示的位置，并且可以看到，包含在环形腔室10内的气体然后可逸出，这是因为螺母30由于上述的穿透间隙6.2和由凸缘6.3的周缘形成的标记为6.4的穿透间隙略有松弛，，从而通过螺母30的中心孔31逸出，如在图4中由箭头200所示。然后，减振器是超紧凑型的。一旦达到该位置，操作者再次拧紧螺母30从而再次密封住端壁6’就够了。因此可以理解到，一旦所述杆/活塞离开该位置，通过腔室10内形成的抽吸作用(该抽吸是既简单又可靠的有效的复位手段)就可保持杆/活塞的最大程度穿入位置(螺母30再次拧紧)。

当减振器需要从杆的该最大程度穿入位置开始重新组装或安装时，操作者可容易地在杆上拉动以使其进入中间位置，而螺母30仍拧紧，由此在腔室10内形成小量的抽吸作用，腔室10最初是处于大气压力之下。在运行中，螺母30的中心孔31延伸了中心杆部分5的中心通道40，以在杆/活塞的运动过程中允许液压流体通过。

当要想储存或运输减振器时，将螺母30松开，并且可以最大程度地推入杆/活塞，以便具有对于储存或运输来说超紧凑的减振器。然后，腔室10内的压力保持成等于大气压力，由此，排除了在搬运减振器的过程中的任何危险。

在图5中，a)示出了杆/活塞处于中间位置的上述减振器的状态(小量的抽吸作用存在于腔室10内)，b)示出了在整个行程C2上处于其最大程度穿入位置的所述杆/活塞，只要减振器处于运行状态中(腔室10内的压力然后等于大气压力)，那么，就保持剩余行程C0，以及最后，c)示出了在整个行程C1上所述杆/活塞的最大程度伸出位置(抽吸作用大于a)中存在于腔室10内的抽吸作用)。

下面是在减振器安装到机动车辆(未示出)上时对上述减振器操作的描述。

在静力状态下，杆/活塞组件2的活塞9占据中性位置(杆7的运动为零，在图1中记作ΔX(t)，诸如图1、2和5a中所示的位置)，这源于机动车辆重量和悬架(未示出)复位弹簧的力之间的平衡。由于在止回阀23A、23B中存在着校准的孔24A、24B，并且还在该实例中由于贯通的通道20具有收缩结构21，工作腔室11A和11B内以及还有中心通道40内部体积内的液压压力相同，它们等于大气压力。包含在柔性袋子13A、13B内并浸没在功能性液体15内的多孔毛细管基质14具有空的内部空间。可容易地理解到，含有气体的环形腔室10内的小的正压不影响减振器的液压池内存在的压力值，也不影响包含在两个柔性袋子13A、13B内的不均质的结构14、15的特性。

在减振器动态运行中，在两个运行范畴之间要合适地加以区分，包括称之为“牛顿力学”的第一范畴和称作“表面-能”的另一范畴，第一范畴与传统液压或油-气减振器的运行范畴相同，另一范畴利用不均质的能量吸收-耗散结构，就如文献EP 1 250 539 B1和上述2007出版物中所描述的。

牛顿力学范畴对应于机械能耗散，正是该范畴是传统液压或油-气减振器中常常见到的，使粘性液体节流通过校准的孔，以将摩擦能量转变为热量，使热量散发到外界去。杆7在力F(t)作用下的运动ΔX(t)(如图1所示)引起工作腔室11A、11B内的液压压力的变化，这导致液体沿通道20被驱动。例如，如果假定杆/活塞组件2沿箭头102方向移动，那么，中心通道40内和因此的工作腔室11B内的液压压力增加，而另一工作腔室11A内的液压压力降低。止回阀23B保持闭合，然后，收缩结构21的(可调)阻力允许液体从工作腔室11B和相关的环形辅助腔室12B顺利地流到工作腔室11A和相关的环形辅助腔室12A。液体然后逐渐地填充邻近于活塞8的环形空间，在体积不够的情形中，止回阀23A在大气压力作用下打开，且包含在补偿腔室17A内的必要的液体量穿透到工作腔室11A内，以确保减振器的液压池内流体的连续性。在该牛顿力学范畴内，如由受收缩结构21控制地通过通道20在工作腔室和其相应的辅助环形腔室之间的通常流体的递送提供了机械能的耗散功能。如果杆沿箭头101的方向移动，正好对称地发生同样的操作，只要字母A和B互换一下就行了。

在所有以上考虑的情形中，在不足以使功能性液体进入不均质的结构的基质内多孔空间内的任何情况下，只要所述压力小于拉普拉斯毛细管压力，该拉普拉斯毛细管压力对应于致使功能性液体侵入多孔空间(体积V_孔)内的压力P_侵入，容纳柔性袋子13A、13B的环形辅助腔室12A、12B内的压力就保持适度。因此，在牛顿力学范畴中的运行情况下，柔性袋子13A、13B的体积保持实际上恒定不变，这意味着不均质的结构14、15在牛顿力学范畴期间无助于能量耗散。

如果杆/活塞组件2移动速度超过临界值，例如对私家车该值的量级为0.1，那么，收缩结构21提供的液压阻力大幅升高，在环形辅助腔室中的一个腔室12A或12B中引起大的压力升高，直到达到拉普拉斯毛细管压力的限值为止。在如此情形中，杆/活塞组件2的快速运动致使功能性液体侵入其中一个柔性袋子(其中压力增加的那个袋子)的不均质的结构的基质的内部空间内，这样，所述袋子的体积大幅减小，精确地说，减小了值V_孔。因为环形辅助腔室12A和12B之间通过通道20连通，所以，位于另一环形辅助腔室内的不均质结构发生了相反的现象，由此形成了高滞后的压缩-膨胀循环的原理，其特征在于，能量耗散的值非常大，符合于如下关系式：E＝(P_侵入–P_排出)·V_孔。

因此，在杆/活塞组件2沿箭头102的方向运动期间，在高压下从中心通道40排出的技术液体(油)的体积不能通过收缩结构21递送到环形辅助腔室12A内，因为该收缩结构有高的阻力。由此，排出的体积受限制以压缩对应的柔性袋子13B，该袋子的体积减小量ΔV等于某一值，该值相当于包含在柔性袋子13B内基质的所填充的多孔体积V_孔。然后，作用在环形辅助腔室12B内的压力超过拉普拉斯毛细管压力(侵入压力P_侵入)，由此，迫使功能性液体侵入所述多孔基质内。在活塞8的另一侧上，空间的体积增大，而空间内的压力减小。然后，另一环形辅助腔室12A内的抽吸作用致使相关的不均质的结构膨胀，功能性液体在压力P_排出(这里P_排出＜＜P_侵入)之下自发地从位于柔性袋子13A内的多孔基质中的孔排出，可能与止回阀23A一起同时打开，于是，在大气压力的驱动下，利用来自补偿腔室17A的液体提供附加液体填充。因为两个环形辅助腔室12B、12A内的压缩-膨胀过程有同时发生的特性，所以，所执行的循环引起大量的机械能耗散，其中，该数量正比于压差ΔP＝P_侵入–P_排出，这确定大量耗散的能量E＝(P_侵入–P_排出)·V_孔。

在杆/活塞组件2沿相对方向101移动过程中，活塞8则从工作腔室11A和相关的环形辅助腔室12A排出液体，由此，在柔性袋子13A内形成压缩，并将功能性液体强制地侵入相关的不均质的结构14、15的基质的多孔空间内。在该运动过程中，在另一环形辅助腔室12B内形成抽吸，由此，开始使功能性液体15从容纳在柔性袋子13B内的不均质的结构的多孔基质14自发地排出。止回阀23B再次打开确保环形辅助腔室12B内流体的连续性，可能因为来自相关补偿腔室17B的附加的技术液体的到达。

下面参照图6和7，描述上述减振器的两个其它变型。

又有一带端壁6’的套管部分4C，该端壁6’配装有与排气形成系统有关的螺母30。然而，套管部分4C以压配插入到制成单件4的本体部分的中心部分28内(图6的变型)，或者，如上所述，套管部分4C旋入到制成单件4的本体部分的中心部分28的孔内(图7的变型)，中心垫片28’提供密封。

与上述变型不同，两个环形辅助腔室12A和12B不再彼此连通，但这些腔室中的每个经由在管状本体的对应头部16A、16B内形成的对应通道20A、20B与相关的补偿腔室17A、17B连通，每个通道20A、20B也配装有其自己的收缩结构21A、21B。

非复位装置22A、22B然后稍作修改，如图8所示，其中，在型面图(在a))和端面图(在b))中可看到止回阀23A。处于关闭位置的非复位装置22A、22B所提供的液压阻力需要再次大于由各个收缩结构21A、21B提供的可调液压阻力。

图9分别示出用于定位和固定含有减振器的不均质结构的柔性袋子13A、13B的栅格。具体来说，对于具有内部排气结构以便能超紧凑的减振器来说，可在a)中看到：通常配合在中空的中心杆部分5的自由端上的栅格26A，而在b)中可看到：通常配合在螺母30上的栅格26B，这两个栅格26A、26B呈星形的形式，圆形中空部位于其中心部分内。

如图7所示，还可修改图6变型的结构，即通过提供补偿腔室17B(其位于要被保护结构的旁边)的柔性壁18B，让其经受外界压力但不是如上所述的大气压力，代之以由机械弹簧或气动弹簧产生的小量的正压(例如，0.5巴至1.0巴)，使用略微大些的压力(例如，在0.5巴至1巴的范围之内)对另一柔性壁18A也这样做，由此，更好地保证流体连续性和响应速度。重要的是看到，在减振器的静止状态中，不存在上述在0.5巴至1.0巴的范围内的小正压之外的其它压力，由此，完全避免在引言中提及的与高压油-气减振器有关的缺点和危险，该高压油-气减振器利用的正压在50巴至100巴的范围内。

因此，图7示出加压装置30A、30B，它们纳入到对应头部16A、16B内，并提供要求的小的正压。具体来说，可以看到加压腔室31A、31B，其被盖子32A、32B关闭，并保持配备有联接件34A、34B的板33A、33B，以用来用合适的流体填充对应的加压腔室。

图6和7的这两个变型对于在基本上垂直的位置进行操作的减振器来说是有利的，因为它们避免了液体在重力作用下从一个补偿腔室递送到另一个补偿腔室(这里，如此的递送可发生在图1至5的变型中)。

此外，由于有两个分开的收缩结构21A、21B，这能执行精细的调整，从而确保减振器特性的非对称性是恒定的，在减振器的初始组装时一劳永逸地进行该调整。为了执行该调整，总是要保证将减振器的回复力设置成大于冲击力的值。

如上详细地所述，上述结构提供了优于现有技术的高耗散功率减振器的许多优点。

本发明不局限于所述的实施例，相反，本发明涵盖使用等效装置来复制以上规定的基本特征的任何变型。

尤其是，本发明可适用于机动车辆悬架之外的其它领域，例如，适用于抗地震的系统、用于气体、油或蒸汽管的支架，或用于共同建筑物工程的支承，以及抗震滑轨，具有上述的优点：与高耗散功率相关的较大有效性，以及耗散装置和系统的高度紧凑性。

杆/活塞组件2可改适成连接到外部干扰源SPE，或连接到所要保护的结构S，管状本体可改适成连接到要被保护的结构S，或连接到外部干扰源SPE。

Claims (17)

1.一种类型的减振器，所述类型的减振器包括杆/活塞组件(2)，所述杆/活塞组件能在管状本体(3)内滑动，所述杆/活塞组件与所述管状本体协作以形成两个含有液压流体的工作腔室(11A、11B)，每个工作腔室(11A、11B)与含有不均质的能量吸收－耗散结构(14、15)的辅助腔室(12A、12B)永久连通，所述不均质的能量吸收－耗散结构由至少一个多孔的毛细管基质(14)和相关的液体(15)构成，所述基质相对于液体是疏液的，减振器的特征在于：

·两个辅助腔室(12A、12B)是在所述管状本体的中心部分(28)各侧形成于管状本体(3)的壁内的环形腔室，所述环形辅助腔室(12A、12B)中的每个容纳包含相关的不均质的结构(14、15)的柔性袋子(13A、13B)，以及

·两个工作腔室(11A、11B)中的每个还通过相应的非复位装置(22A、22B)与相关的补偿腔室(17A、17B)连通，所述补偿腔室布置在管状本体(3)的对应端部内，在所述杆/活塞组件(2)在所述管状本体(3)内运动期间，所述补偿腔室(17A、17B)确保液压流体的连续性。

2.如权利要求1所述的减振器，其特征在于，所述管状本体(3)在其两个端部的各端部处止于包含相关的补偿腔室(17A、17B)的对应的头部(16A，16B)，各个补偿腔室(17A、17B)由可变形的柔性壁(18A、18B)形成，所述柔性壁固定和容纳在对应的头部(16A、16B)内。

3.如权利要求2所述的减振器，其特征在于，每个可变形的柔性壁(18A、18B)在外部受到大气压力。

4.如权利要求2所述的减振器，其特征在于，各个可变形的柔性壁(18A、18B)在外部受到由包括在对应的头部(16A、16B)内的相关的加压装置(30A、30B)提供的小的正压。

5.如权利要求2所述的减振器，其特征在于，与各个补偿腔室(17A、17B)相连的所述非复位装置(22A、22B)由呈垫圈(23A、23B)形式的止回阀构成，所述垫圈具有校准的孔(24A、24B)并抵靠在对应头部(16A、16B)上，以罩住形成在所述头部内的连接通道(25A、25B)，所述连接通道用来将所 述补偿腔室(17A、17B)连接到相关的工作腔室(11A、11B)。

6.如权利要求1至5中任一项所述的减振器，其特征在于，所述管状本体(3)包括圆柱形部分(4)和中空的中心杆部分(5)，所述部分(4、5)在它们之间形成环形空间，同样是中空的杆/活塞组件(2)以密封方式在所述环形空间内滑动，在活塞(8)的面向外部干扰源(SPE)的那侧形成两个工作腔室中的一个腔室(11A)，在另一侧形成含有气态流体的闭合的环形腔室(10)。

7.如权利要求6所述的减振器，其特征在于，含有气态流体的闭合的环形腔室(10)具有由环构成的端壁(6)，所述环将所述圆柱形部分(4)和所述中空的中心杆部分(5)牢固地连接在一起。

8.如权利要求6所述的减振器，其特征在于，含有气态流体的闭合的环形腔室(10)具有由从所述圆柱形部分(4)突出的环形肩部(6.1)构成的端壁(6’)，所述中空的中心杆部分(5)以间隙可滑动地通过环形肩部，所述中空的中心杆部分(5)包括端部凸缘(6.3)，在减振器运行期间，所述端部凸缘以密封方式抵靠在上述环形肩部(6.1)上，并且所述端部凸缘能够与所述肩部(6.1)分离，以便构成能使杆/活塞组件(2)最大程度地穿透到所述管状本体(3)内的排气口，从而为了减振器的储存或运输而使减振器的总体尺寸最小化。

9.如权利要求8所述的减振器，其特征在于，所述圆柱形部分(4)的自由端部具有外螺纹以便接纳螺母(30)，所述螺母用来将所述中空的中心杆部分(5)的所述端部凸缘(6.3)夹紧到所述圆柱形部分(4)的所述肩部(6.1)上，或用来使所述凸缘(6.3)与所述肩部(6.1)分离，所述螺母(30)具有中心孔(31)，以在减振器运行期间让液压流体通过。

10.如权利要求6所述的减振器，其特征在于，所述管状本体(3)的所述圆柱形部分(4)由两个管子(4A、4B)构成，每个管子的一个端部旋入到构成中心部分(28)的螺纹配件内，每个管子的另一端旋入到包含相关的补偿腔室(17A、17B)的螺纹头部(16A、16B)，并且所述圆柱形部分由套管部分(4C)构成，所述套管部分由旋入到所述中心部分(28)孔内的一个或两个管子构成。

11.如权利要求5所述的减振器，其特征在于，两个头部中的使所述杆/活塞组件(2)通过它的一个头部(16A)配备有唯一的密封系统(19)，用以相对于外界来密封所述减振器。

12.如权利要求5所述的减振器，其特征在于，减振器在各个环形辅助腔室(12A、12B)的开口内设置有环形栅格(26A、26B)，所述栅格(26A、26B)用于定位和固定容纳在对应的环形辅助腔室内的所述柔性袋子(13A、13B)。

13.如权利要求12所述的减振器，其特征在于，所述环形栅格(26A、26B)中的每个呈星形的形式，该星形在其中心部分内以圆形被挖空。

14.如权利要求1至5中任一项所述的减振器，其特征在于，两个环形辅助腔室(12A、12B)通过形成在管状本体(3)的所述中心部分(28)内的通道(20)互相连通，所述通道(20)配装有共同的收缩结构(21)。

15.如权利要求14所述的减振器，其特征在于，由非复位装置(22A、22B)提供的液压阻力在关闭位置时始终大于由共同的收缩结构(21)提供的可调液压阻力。

16.如权利要求1至5中任一项所述的减振器，其特征在于，两个环形辅助腔室(12A、12B)彼此不连通，但所述环形辅助腔室(12A、12B)中的每个通过形成在所述管状本体(3)的对应头部(16A、16B)内的相应通道(20A、20B)与相关的补偿腔室(17A、17B)连通，各通道(20A、20B)配备有其自身的收缩结构(21A、21B)。

17.如权利要求16所述的减振器，其特征在于，由非复位装置(22A、22B)提供的液压阻力在关闭位置始终大于由各收缩结构(21A、21B)提供的可调液压阻力。