具体实施方式
参照图1,总体示出了液压悬架装置20,用于将振动源支撑在基座上。在一个可行的实施方式中,液压悬架装置20用于在机动车辆的车架上支撑汽车的部件(例如发动机)。然而,应该清楚的是,悬架装置可以用于在基座上支撑各种其他的振动源。
液压悬架装置包括壳体22,壳体22包括总体为碗形的下部壳体部分24,该下部壳体部分24围绕且沿着第一轴线A从闭合的下部壳体部分下端部26环形延伸至敞开的下部壳体部分上端部28。下部壳体部分24限定下部壳体部分唇部30,该下部壳体部分唇部30从下部壳体部分24邻近下部壳体部分上端部28径向向外延伸。下部壳体部分下端部26还限定下部壳体部分孔25,该下部壳体部分孔25沿第一轴线A延伸穿过下部壳体部分24。
壳体22还包括总体为杯形的上部壳体部分32,该上部壳体部分32主要设置在下部壳体部分24轴向上方并且围绕和沿着平行于第一轴线A的第二轴线B从敞开的上部壳体部分下端部34环形延伸至闭合的上部壳体部分上端部36。应该理解的是,上部壳体部分32和下部34可以具有其他形状(例如方形或六边形的横截面)。上部壳体部分下端部34限定上部壳体部分唇部38,该部壳体部分唇部38从上部壳体部分下端部34径向向内延伸,并且设置在下部壳体部分唇部30下方且与下部壳体部分唇部30配合,以便限制上部壳体部分32和下部壳体部分24进行远离彼此的轴向移动。上部壳体部分32和下部壳体部分24限定其中的壳体腔44。
上部壳体部分上端部36限定安装凸缘40,该安装凸缘40从上部壳体部分32邻近上部壳体部分上端部36径向向外延伸。安装凸缘40限定多个带螺纹的安装孔41,这些安装孔41轴向延伸穿过安装凸缘40,并且沿着安装凸缘40彼此周向间隔开,用于将悬架装置20与基座(例如在可行的实施方式中的机动车辆的车架)互连。上部壳体部分上端部36还限定沿第二轴线B延伸穿过上部壳体部分上端部36的上部壳体孔42。
由弹性材料制成的柔性体46围绕并沿着第二轴线B环状轴向延伸,从设置在壳体腔44中的总体截头圆锥形的柔性体下部48,穿过上部壳体孔42,到达壳体腔44外部的柔性体上部50,用于响应于由于外部激励(例如活塞振动、发动机摇摆、道路振动)引起的部件相对于机动车辆的移动而进行相对于壳体22的弹性变形。柔性体46限定柔性体腔52,柔性体腔52从柔性体上部50轴向延伸进入柔性体46。
柔性体下部48限定围绕其环形延伸的插接构件槽53。柔性体下端部还包括设置在插接构件槽53中并且围绕其环形延伸的外插接构件54,外插接构件54具有总体C形的横截面并且由金属材料制成,用于为柔性体46提供刚性。应该理解的是,插接构件槽53和外插接构件54可以具有其他横截面,以便在悬架装置20不同的构造情况下,更好地提供柔性体下部48的刚性。柔性体上部50限定从其径向向外延伸的柔性体凸缘56,用于在柔性体46变形超过一定长度时,接合闭合的上部壳体部分上端部36。也就是说,柔性体凸缘56防止柔性体下部48弯曲超过使得柔性体凸缘56接合上部壳体部分上端部36的界线点。
总体盘形膜片58由弹性材料制成,围绕第一轴线A环形延伸,并且限定密封设置在壳体腔44中位于柔性体46下方的膜片边缘60。分隔组件62设置在壳体腔44中并且围绕和沿着第一轴线A在柔性体46和膜片58之间环形延伸。分隔组件62将壳体腔44分成位于柔性体46与分隔组件62之间的泵室64和位于分隔组件62和膜片58之间的容纳室66。各个腔室64、66的容积因柔性体46和膜片58响应于外部激励的变形而发生变化。
磁流变液70容纳在泵室64和容纳室66内。如本领域已知的,磁流变液70响应于对其剪切特性的更改。具体地,在暴露于磁场中时,它能够可逆地从自由流动的线性的粘性液体改变为具有可控屈服强度的半固体。
与柔性体腔52形状相符并由金属材料制成的上部支撑构件72设置在柔性体腔52中,与柔性体46相接合,围绕第二轴线B环形延伸,用于限制柔性体46的径向向内的移动。上部支撑构件72还沿着第二轴线B从壳体腔44中的上部支撑构件下部74,延伸穿过上部壳体孔42,到达壳体腔44外部的上部支撑构件上部78。上部支撑构件72限定沿第二轴线B延伸穿过其的上部支撑构件通道80。
总体为圆筒形并带有螺纹的第一安装构件82固定地设置在上部支撑构件通道80中,并且围绕和沿着第二轴线B远离上部支撑构件72环形延伸,与振动源(即在有利的实施方式中的车辆的发动机)螺接,以便将振动源和悬架装置20互连。应该理解的是,第一安装构件82可以具有其他形状(例如方形横截面)并且可以由各种高强度材料制成。
加强构件84由金属材料制成,并且具有总体Z形的横截面,该加强构件设置在壳体腔44中并且围绕第二轴线B环形延伸。加强构件84限定加强构件竖直部分86,该加强构件竖直部分86在径向上设置在上部壳体部分32和柔性体下部48之间,用于限制柔性体下部48径向向外移动。加强构件84还限定上部加强构件水平部分88,该上部加强构件水平部分88从加强构件竖直部分朝向柔性体下部48径向向内地并且部分地在柔性体下部48上方延伸,用于限制柔性体下部48朝向上部壳体部分上端部36轴向移动。加强构件还限定下部加强构件水平部分92,下部加强构件水平部分92从加强构件竖直部分86朝向上部壳体部分32径向向内延伸。
分隔组件62包括总体圆筒形的上部金属间隔件94,该上部金属间隔件94围绕第一轴线A邻近上部壳体部分32环形延伸,并且位于柔性体下部48和加强构件84的轴向下方,并且与两者接合。上部间隔件94限定至少一个沿其环形延伸的上部间隔件槽部段96。加强构件84还限定从加强构件竖直部分86环形延伸的加强构件固定腿98,加强构件固定腿98在下部加强构件水平部分92的下方轴向间隔开,并且环形地延伸穿过每个上部间隔件槽部段96,用于将加强构件84和上部间隔件94互连。
分隔组件62还包括总体圆筒形的下部金属支撑构件100,下部金属支撑构件100围绕和沿着第一轴线A从下部支撑构件下端部102环形延伸至下部支撑构件上端部104。应该理解的是,下部支撑构件100可以由其他高强度材料制成,并且可以具有其他形状(例如方形横截面)。下部支撑构件100限定下部支撑构件凸缘106,该下部支撑构件凸缘106远离下部支撑构件100邻近下部支撑构件上端部104径向延伸。下部支撑构件100还限定下部支撑构件通道108,下部支撑构件通道108在下部支撑构件上端部104和下部支撑构件下端部102之间总体沿第一轴线A延伸通过。应该理解的是,下部支撑构件100和下部支撑构件通道108可以以一定角度略微远离第一轴线A进行延伸。
分隔组件62还包括总体圆筒形的金属电磁体支撑环110,金属电磁体支撑环110围绕第一轴线A环形延伸,并且径向设置在下部支撑构件100和上部壳体部分32之间,而且轴向设置在上部间隔件94和下部壳体部分唇部30之间。应该理解的是,电磁体支撑环可以具有其他形状(例如方形横截面)并且可以由其他可透磁的高强度材料制成。电磁体支撑环110限定围绕其环形延伸的电磁体槽112。膜片边缘60轴向上密封夹装在电磁体支撑环110和下部壳体部分唇部30之间。具有线轴形横截面的筒管114被设置在电磁体槽112中,并且围绕其环形延伸。电磁线圈122设置在电磁体槽112中,并且围绕筒管114缠绕,用于选择性地生成磁通量。应该理解的是,围绕筒管114可以设置不止一个电磁线圈122。分隔组件还包括径向设置在下部支撑构件100和电磁体支撑环110之间并且轴向设置在下部支撑构件凸缘106下方的磁通环118,该磁通环118由具有高透磁性的材料制成。
另外,分隔组件62限定主流体通道120,主流体通道120在泵室64和容纳室66之间轴向延伸,在磁通环118和电磁体支撑环110之间径向延伸,用于响应于柔性体46和膜片58的变形使磁流变液70在泵室64和容纳室66之间流过。应该理解的是,分隔组件62可以限定不止一个主流体通道120,并且主流体通道120可以沿不同形状的路径延伸。为了实现频率较低(通常为大约20Hz或低于20Hz)的可变阻尼振动,例如由道路振动引起的振动,电磁线圈122选择性地生成通过磁通环118和主流体通道120的磁通量,以便增加主流体通道120中的磁流变液70的剪切阻力,由此增加悬架装置20的阻尼刚度。也就是说,借助磁流变阻尼部件,液压悬架装置20适于隔离或抑制处于较低频率范围(即大约为或者少于20Hz)的振动。对于汽车来说,这种能力可以优化驾驶,舒适和处理的特征。
悬架装置20还包括向悬架装置20供应电力的供电器124,以及控制由电磁线圈122生成的磁通量的控制器126。多个电磁线128在控制器126、电磁线圈122以及供电器124之间延伸穿过上部壳体部分32,用于将电磁线圈122、控制器126以及供电器124电连接。
电磁体支撑环110还限定传感器腔116,传感器腔116从电磁体槽112径向向外间隔开。传感器130设置在传感器腔116中,并且延伸进入泵室64,用于测量响应于柔性体46的变形而发生的泵室64中的压力变化,从而生成对应于部件的振动频率的信号。应该理解的是,可以使用多于一个传感器130,并且传感器130可以被放置在振动源、液压悬架装置20或者基座的不同位置处,用于测量振动源的各种振动状况,如位移、速度或者加速度,以产生对应于振动源的振动频率的信号。多个传感器金属丝132从控制器126延伸至传感器130,用于使控制器126和传感器130电连接。
控制器126限定电磁激活操作状态,是向电磁线圈120施加可变正电流,以便诱导磁通量穿过流体通道,来增加磁流变液70的粘度,从而增加流经主流体通道120的磁流变液70的剪切阻力,以便增加悬架装置20的阻尼刚度。控制器126还限定电磁无效操作状态,其中没有施加穿过主流体通道120的电流。通常在测定的振动频率处于前述较低的频率时,控制器响应于来自至少一个传感器130的信号来启动电磁激活操作状态和电磁无效操作状态。然而,应该理解的是,激活操作状态和电磁无效操作状态可以在任何振动频率下被启动。此外,应该理解的是,电流可以从0A(在无效操作状态下)改变至供电器124能提供的最大值。
当外部激励引发较高频率的振动时,诸如在车辆的加速过程中,通常高于20Hz,流体基本上不能流经主流体通道120。为了抑制这些较高频率的振动,液压悬架装置20包括至少部分地设置在泵室64中的活动构件134,以及可操作地与活动构件134连接的致动器136,用于在泵腔64中轴向移动活动构件134,以便增加或者减少泵室64的容积,从而保持泵室64的容积来防止泵室63中的压力增加,以便抵消外部激励。应该理解的是,本发明的活动构件134和致动器136不被限制只用于磁流变液悬架装置,可以用于任何液压悬架装置来抑制任何频率的振动。
在可行的实施方式中,活动构件134围绕和沿着第一轴线A在活动构件上端部140和活动构件下端部142之间环形延伸,并且在其间限定由柔性材料制成的活动壁144,而且限定活动构件腔151,用于相对于第一轴线A径向向外和径向向内弯曲,从而扩大泵室64中的容积变化。也就是说,与现有技术的总体活塞状的活动构件相比,活动壁144增加了活动构件134的表面面积,因此在活动构件134的移动过程中使更多流体在泵室中位移,因此允许在悬架装置20中使用具有较短致动器冲程的致动器。在可行的实施方式中,致动器136设置在活动构件腔151中,并且致动器136接合活动构件上端部140。活动构件上端部140可相对于活动构件下端部142轴向移动,以便用于活动壁144的弯曲。应该理解的是,在另选的构造中,活动构件下端部142可以相对于活动构件上端部140移动。还应理解的是,活动构件134可以以其它远离第一轴线A的角度,但是靠向第一轴线A延伸。
在可行的实施方式中,活动构件134在稳态下具有总体计时沙漏的形状,用于响应于在活动构件上端部140和活动构件下端部142之间的相对轴向移动而朝向圆筒形径向向外弯曲。然而,应该理解的是,活动构件134可以具有其他形状,只要活动壁144能够响应于致动器136的移动而向外和向内径向移动。例如,活动壁144在静态下可以具有凸圆形状的横截面,并且致动器136的致动冲程与可行的实施方式相比可以被倒转方向,在致动器冲程过程中朝向活动构件上端部140径向扩充。
在可行的实施方式中,活动壁144限定多个狭缝146,这些狭缝146沿着并且穿过活动壁144轴向延伸,并且围绕活动壁144环形间隔开,用于降低活动壁144的周向强度,因此减少从致动器136所需的用于径向向外和向内移动活动壁144的力的总量,因此有利地允许小功率的致动器在悬架装置20上使用。应该理解的是,任何数量的狭缝146可以被限定在活动壁144上,并且它们可以以各种取向延伸,用于微调活动壁144的刚度。此外,由柔性材料制成的狭缝密封件(未示出)具有比活动壁144的厚度更薄的厚度,该狭缝密封件围绕每个狭缝146密封设置,用于防止流体流入活动构件腔151,而同时仍然允许狭缝146用于降低活动壁144的周向强度。
活动构件下端部142沿第一轴线A限定活动构件通道154。活动构件134还限定活动构件凸缘156,活动构件凸缘156从活动壁144邻近活动构件下端部142径向向外延伸。活动构件凸缘156限定活动构件凸缘上端部158,该活动构件凸缘上端部158密封接合下部支撑构件下端部102。
具有T形截面的致动器支撑件160围绕和沿着第一轴线A从设置在活动构件通道154轴向下方的致动器支撑件下端部161环形延伸,并且穿过活动构件通道154到达活动构件腔151中的致动器支撑件上端部161。应该理解的是,致动器支撑件160可以以远离第一轴线A的其他角度,但是靠向第一轴线A延伸。致动器支撑件160限定致动器支撑件凸缘164,致动器支撑件凸缘164邻近致动器支撑件下端部161径向向外延伸。致动器支撑件凸缘164限定致动器支撑件凸缘上端部166,该致动器支撑件凸缘上端部166与活动构件下端部142固定接合。环形致动器支撑件O型环168围绕第一轴线A在致动器支撑件凸缘164和活动构件下端部142之间环形设置,用于防止来自容纳室66的流体在致动器支撑件凸缘164和活动构件下端部142之间通过。
致动器支撑件160还限定致动器支撑件延伸环170,致动器支撑件延伸环170沿着第一轴线A远离致动器支撑件上端部161延伸。致动器支撑件160还限定致动器支撑通道172,致动器支撑通道172沿第一轴线A从致动器支撑件上端部162延伸穿过致动器支撑件延伸环170到达致动器支撑件上端部161。应该理解的是,致动器支撑件160和致动器支撑通道172可以以远离第一轴线A的其他角度,但是靠向第一轴线A延伸。致动器支撑件160限定致动器支撑通道座部174,致动器支撑通道座部174径向延伸至致动器支撑通道172中邻近致动器支撑件上端部161。膜片58限定膜片孔176,该膜片孔176沿第一轴线A延伸穿过膜片58,并且围绕致动器支撑件延伸环170密封设置,用于防止流体在膜片58和致动器支撑件延伸环170之间流过。
致动器136包括致动器箱178,致动器箱178总体呈圆筒形,并且围绕第一轴线A环形延伸,从设置在致动器支撑通道172中的致动器箱下端部179延伸至活动构件腔151中的致动器箱下端部180。致动器箱178限定致动器倾斜部分182,致动器倾斜部分182邻近致动器箱下端部179径向向内延伸,并且接合致动器支撑通道座部174,用于防止致动器136朝向下部壳体部分下端部26轴向移动。环形致动器O型环184围绕致动器箱178在致动器倾斜部分182下方环形延伸,并且在致动器箱178和致动器支撑件160之间径向延伸,用于密封致动器支撑通道172。
活动构件上端部140限定活动构件座部186,活动构件座部186沿第一轴线A延伸进入活动构件腔151,用于与致动器136操作接合。致动器136包括致动器活塞188,致动器活塞188部分地设置在致动器箱178中,并且从致动器箱178可滑动地延伸,与活动构件座部186可操作地连接,用于移动活动构件上端部140,以便提供用于移动活动壁144的运动。
在可行的实施方式中,致动器136是压电堆形式。压电堆致动器,如现有技术中已知的,利用堆状PZT陶瓷施加电压。陶瓷的厚度沿施加的电场方向增加。这些致动器通常具有强力能力,且在频率为1000Hz以上时可预见的响应。因此高频振动可以基本上针对悬架装置20通过借助致动器136的活动构件134的移动被抵消。应该理解的是,由于活动构件134的增加的表面,其他具有较短致动器冲程的致动器可以在本发明中使用,并且由于活动构件134上的狭缝146,可以使用较低功率的致动器。
多个致动器金属丝190从致动器箱178向内延伸穿过致动器箱下端部179,穿过致动器支撑通道172到达控制器126,然后到达供电器124,从而电连接致动器136、控制器126和供电器124。控制器126还控制致动器活塞188的移动。特别是,致动器126限定被压缩操作状态的致动器,用于朝向下部支撑构件下端部102轴向移动致动器活塞188和活动构件座部186,从而增加泵室64的容积。控制器126还限定回弹操作状态的致动器,用于远离下部支撑构件下端部102轴向移动致动器活塞188和活动构件座部186,从而减小泵室64的容积。应该理解的是,操作状态可以基于活动构件134的形状被改变。
在测定的振动频率处于或者高于较高的频率振动时,控制器126响应于来自车辆部件上的传感器130的信号可变地激活压缩和回弹状态。控制器126以与部件的振动频率异相180度并且幅值与振动幅度相等的方式激活致动器压缩和回弹状态,以便通过将流体压力保持为最小值来抵消从外部激励传递的力。
显然,在上述说明的指导下可以对本发明进行很多修改和改变,并且这些可以以具体描述的方式之外的方式来实施,同时落入所附的权利要求书的保护范围内。这些先行词引用应该被理解为包括任何组合,且这些组合不会影响本发明新颖性的。在装置权利要求中“所述”一词的使用,是指前项中包括在该权利要求覆盖范围内的肯定陈述,而用“该”限定的则不包括在权利要求覆盖范围内。此外,权利要求书中的附图标记仅为便于理解权利要求书,而非以任何方式解释为对权利要求书的限制。