CN103998814A - 减震器系统及方法 - Google Patents

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Abstract

在减震器系统10中，螺线管18通过改变弹簧座24的位置、同时改变有效预载荷力，来改变阻尼力。在正常的失励状态下(没有电流)，通过包括活塞20的活塞阀30产生阻尼力。被致动的阀弹簧16松弛，且被设置为向回弹侧盘片叠层28仅施加最小预载荷力。柱塞14、销32以及可动弹簧座24组件的运动，通过改变可动弹簧座24与固定弹簧座22之间的距离，来改变弹簧弹力。在受励状态下，向线圈12施加电流在柱塞14上产生朝向核心元件34的拉力，以将柱塞14吸向核心34，并穿过初始间隙36，直至与核心的表面38直接接触。将柱塞14保持在该位置，需要向线圈12施加连续的恒定保持电流，从而保持柱塞位置(同时保持高预载荷力)。当不再向线圈12施加电流时，不再产生拉力，柱塞组件由于阀弹簧16的反向动作返回至初始(软)位置。

Description

减震器系统及方法
技术领域
本发明涉及减震器以及减震器系统的操作方法。
背景技术
日本第57-173630号专利公开了在活塞阀中改变预载荷力的螺线管致动器。螺线管产生的力直接作用于软磁性弹簧座，该软磁性弹簧座是螺线管的磁路的一部分。螺线管诱导力对抗活塞阀中的主弹簧的力，也就是说，螺线管诱导力减弱主弹簧的力。致动器控制伸展(回弹)力。该控制可以是连续的(无级的)。
螺线管致动器直接在阀上产生拉力以减小预载荷力——弹簧施加在阀上的力对抗致动器产生的力，使得阀上的有效预载荷力是两个力的差(弹簧-致动器)。阀是为执行该动作的致动器的磁路的一部分。弹簧座是活塞上的几何结构，也就是说，弹簧座是固定的。
发明内容
本发明提供一种减震器系统，其中活塞阀弹簧座固定于活塞，致动器直接在阀上产生力，用于增加预载荷力，其特征在于，弹簧座与螺线管的可动元件连接，且与所述可动元件一起移动，从而使得柱塞位置影响预载荷力，并因此影响减震器的回弹阻尼力。
在这种方式中，螺线管通过同时改变弹簧座的位置、同时改变有效预载荷力，来改变减震器的阻尼力。
本发明的系统可以包括以下特征中的任意一个或多个：
柱塞能够向接触核心的位置被励动，从而改变可动阀座与固定阀座之间的间隔；
当柱塞被励动时，施加的力等于弹簧刚度系数与柱塞位移的乘积；
两个弹簧，一个弹簧用于向活塞组件中的盘片施加恒定预载荷力，另一个弹簧用于在受励模式下提供附加预载荷力；
两个弹簧共轴，提供恒定预载荷力的弹簧的直径小于提供附加预载荷力的弹簧的直径；
两个平行弹簧，其中一个弹簧用于向活塞组件中的盘片施加恒定预载荷力，另一个弹簧用于在受励模式下提供附加预载荷力；
所述另一个弹簧能够根据弹簧座位移操作，来提供预载荷变量。
本发明还提供一种减震器系统的操作方法，在该减震器系统中，活塞阀弹簧座固定于活塞，致动器直接在阀上产生力，用于增加预载荷力，其中所述方法的特征在于使得柱塞位置影响预载荷力，并因此影响减震器的回弹阻尼力。
本发明的方法可以包括以下特征中的任意一个或多个：
通过与螺线管的可动元件一起移动弹簧座来影响预载荷力，所述弹簧座与所述可动元件相连接；
向接触核心的位置励动所述柱塞，从而改变可动阀座与固定阀座之间的间隔；
当柱塞被励动时，施加附加预载荷力，使得所述预载荷力为被致动的弹簧的刚度系数与柱塞行程的乘积；
一个弹簧向活塞组件中的盘片施加恒定预载荷力，另一个弹簧在受励模式下提供附加预载荷力；
两个弹簧共轴，提供恒定预载荷力的弹簧的直径小于提供附加预载荷力的弹簧的直径；
所述另一个弹簧根据弹簧座位移提供预载荷变量；
所述两个弹簧平行操作。
因此，本发明涉及这样一种系统，在该系统中，弹簧座位置可在两个或更多个位置之间调整，使得阀的预载荷力发生变化。优选可以通过机电动作——将弹簧座连接至直线螺线管致动器的可动部分，例如，结合齿轮机构(直线到旋转)，来实现。
日本第57-173630号专利示出的系统中，螺线管致动器直接在阀上产生拉力以减小预载荷力——弹簧施加在阀上的力对抗致动器产生的力，使得阀上的有效预载荷力是两个力的差(弹簧-致动器)。该阀是为执行该动作的致动器的磁路的一部分。弹簧座是活塞上的几何结构，也就是说，弹簧座是固定的。
在本发明中，可动弹簧座不是磁路的一部分，也不与盘片有任何直接接触。致动器在活塞阀的外部。致动器中的柱塞与弹簧座通过连接销连接。柱塞(和弹簧座)的运动在盘片上产生附加力，该力等于弹簧刚度系数乘以柱塞行程的乘积。作为效果，致动器影响其上设有一个弹簧的弹簧座的位置——而非如日本第57-173630号专利中那样用于直接作用在盘片上。
本发明的应用
本发明适用于结合机电螺线管的减震器系统，以及可通过电气步进电机、压电或磁致伸缩致动器、或电机/螺线管和齿轮机构的组合来实现弹簧座的移动的系统。
本发明的优点
本发明可以提供以下特征中的任意一个或多个：
在向盘片叠层(disc stack)施加附加预载荷力时，控制伸展(回弹)力(两种状态)从低(软)状态到高(硬)状态；
通过产生附加力，即从作用在盘片叠层上的总力减去的力，能够使用反向致动类型，即从高回弹力到低回弹力；
包括弹簧的致动系统与主阀平行操作。这样，对主阀的结构进行较少改动就可以将致动系统容易地加入到主阀中；
仅需没有昂贵控制的低成本致动，其中通过更改仅一个单独的阀控制(变量)，即预载荷力，来实现增加阻尼力的变化；
以具有低电流消耗/功率损耗的相对较低的保持电流获得高闭锁(保持)力；
适用于双管阀和单管阀；
低成本、低能量单管或双管阻尼器；
用于任何阻尼器平台上的低成本、低能量通用双态活塞阀。
附图说明
为使本发明更易于理解，现给出说明，仅举例来说，参照本发明的各种实施方式，其中：
图1是在失励状态下本发明的减震器系统的第一实施方式的横截面视图；
图2是在受励状态下图1的系统的横截面视图；
图3是在失励状态下本发明的减震器系统的第二实施方式的横截面视图；
图4是在受励状态下图3的系统的横截面视图。
具体实施方式
图1中示出了本发明的减震器系统10，其中螺线管通过改变弹簧座的位置、同时改变有效预载荷力，来改变减震器中的阻尼力。
如图1所示，系统10通常处于软模式(即，低阻尼力)下，通过向线圈12施加电流并因此在位于凸榫(tenon)15内部的柱塞14上产生拉力来转换为所谓的硬模式(即，高阻尼力)。一旦包含线圈12的螺线管18停止操作，被致动的弹簧16就推动系统10返回至初始位置。
因此，在正常的失励状态下(不向致动器的线圈12施加电流)，通过活塞阀30(包括活塞20)在阻尼器中产生回弹阻尼力。被致动的阀弹簧16(在固定弹簧座22与可动弹簧座24之间)被设置为，向由夹紧螺母29固定的回弹侧盘片叠层28施加最小预载荷力。可动弹簧座24通过连接销32刚性连接至致动器30的部件柱塞14。包含柱塞14、销32以及可动弹簧座24的组件的运动，通过改变可动弹簧座24与固定弹簧座22之间的距离，改变弹簧座22上的弹簧弹力。
图2示出了受励状态下的系统10，其中经由螺线管18中的连接导线35向线圈12施加电流，在柱塞14上产生沿核心元件34方向的拉力。结果，柱塞14朝向核心34被吸引，穿过初始间隙36，直至其与核心的表面38直接接触。将柱塞14保持在该位置，需要向线圈12施加连续的保持(或闭锁)恒定电流，从而保持柱塞位置。将柱塞保持在该位置，需要比朝向核心34拉动柱塞14(和被连接的座24)所需电流小的恒定电流。经由在该柱塞的静止位置(如图1所示)与核心的下表面38之间的初始间隙36移动柱塞14，来改变弹簧座22与可动弹簧座24(其与柱塞14刚性连接)之间的距离，使得能够向盘片叠层28施加附加预载荷力。此外，所述力等于被致动的弹簧刚度系数乘以柱塞行程的乘积。
螺线管18设有密封的O型圈37以防止漏油。
当不再向线圈12施加电流时，不再产生拉力，柱塞组件由于阀弹簧16的反向动作返回至初始(软)位置。
图3和图4示出了本发明的第二实施方式(在特征相同的情况下，使用与前一实施方式相同的标号)，其中减震器系统40总体上类似于系统10，主要区别在于其使用两个平行的弹簧，其中内部(较小直径)弹簧42(由螺母43固定)向活塞组件中的盘片施加恒定预载荷力，外部(较大直径)弹簧44在盘片上提供附加预载荷力，该附加预载荷力通过(在螺线管18产生拉力且柱塞14被吸至核心34时)移动(可动)弹簧座24来产生。在失励位置(图3)，外部弹簧44松弛，且被设置为向弹簧座22(以及与其接触的盘片叠层28)仅施加最小的预载荷力。
预载荷力的存在导致了盘片叠层28上的阀值初始压力，流体需克服该阀值初始压力，以便流过包含活塞20和盘片叠层28的活塞阀30。通过在两种不同状态之间改变初始压力，可以在减震器中产生两种不同的阻尼力特性。
在任一实施方式中，致动器的套筒13、核心34、柱塞14和凸榫15优选由软磁(低碳钢)合金制成。连接销优选由奥氏体(非磁性)不锈钢种或具有类似非磁性性能的材料制成。
以上例示的实施方式包含两个位置的传统螺线管18。本发明还适用于包含无级操作的系统，其中弹簧座24的位置被保持在由在失励状态下弹簧座24的位置与在完全受励状态下柱塞14的位置(即，柱塞14接触核心元件34)限定的间隙中的任何地方。
在本发明的一个变体中，“反向”操作模式，该致动器的默认状态(缺少致动器的拉力)，是指所谓的软状态(低力)，在该状态下柱塞14(面向核心的表面38)距核心34有一定距离(并且可动弹簧座24上的弹簧16也松弛)。只有在施加电流之后，柱塞才被朝向核心拉动，从而改变作用在盘片上的弹簧预载荷力。可以通过按以下方式设计致动器来改变弹簧预载荷力：默认状态为硬状态，在这种状态下可动弹簧16初始被压缩(无电流的状态下)，从而实现盘片叠层28上的最大预载荷力。
在另一变体中，弹簧组件作用在位于活塞20下方的回弹侧(伸展)阀上。这一作用可以通过将弹簧组件(包含弹簧16、可动弹簧座24和连接销32)移动至活塞的另一侧，以及通过重新设计致动器，来改变，从而改变位于活塞上方的(压缩侧)盘片上的预载荷力。

Claims (14)

1.一种减震器系统，其中，活塞阀弹簧座固定于活塞，致动器直接在阀上产生预载荷力，用于增加预载荷力，其特征在于，所述弹簧座与螺线管的可动元件连接，且与所述可动元件一起移动，从而使得柱塞位置影响所述预载荷力，并因此影响减震器的回弹阻尼力。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述柱塞能够向接触核心的位置被励动，从而改变可动阀座与固定阀座之间的间隔。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，当所述柱塞受励时，向偏转盘片叠层组件施加的力是被致动的弹簧的刚度系数与所述致动器的柱塞行程的乘积。
4.根据任一前述权利要求所述的系统，该系统包括两个弹簧，一个弹簧用于向活塞组件中的盘片施加恒定预载荷力，另一个弹簧用于在受励模式下提供附加预载荷力。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述两个弹簧共轴，并且提供所述恒定预载荷力的弹簧的直径小于提供所述附加预载荷力的弹簧的直径。
6.根据权利要求4或5所述的系统，其中，所述另一个弹簧能够根据弹簧座位移进行操作来提供预载荷变量。
7.一种减震器系统的操作方法，在该减震器系统中，活塞阀弹簧座固定于活塞，致动器直接在阀上产生力，用于增加预载荷力，其中，所述方法的特征在于，使得柱塞位置影响预载荷力，并因此影响回弹阻尼力。
8.根据权利要求8所述的方法，其中，通过与螺线管的可动元件一起移动弹簧座来影响预载荷力，所述弹簧座与所述可动元件相连接。
9.根据权利要求8或9所述的方法，该方法包括：向接触核心的位置励动所述柱塞，从而改变可动阀座与固定阀座之间的间隔。
10.根据权利要求8至10中任意一项所述的方法，该方法包括：当所述柱塞被励动时，施加附加预载荷力，所述预载荷力为被致动的弹簧的刚度系数与柱塞行程的乘积。
11.根据权利要求8至11中任意一项所述的方法，其中，一个弹簧向活塞组件中的盘片施加恒定预载荷力，另一个弹簧在受励模式下提供附加预载荷力。
12.根据权利要求12所述的方法，其中，两个弹簧共轴，并且提供所述恒定预载荷力的弹簧的直径小于提供所述附加预载荷力的弹簧的直径。
13.根据权利要求12或13所述的方法，其中，所述另一个弹簧根据弹簧座位移提供预载荷变量。
14.根据权利要求12至14中任意一项所述的方法，其中，所述两个弹簧平行操作。
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