CN104595411B - 用于自行车的吸震器及吸震器的运作方法 - Google Patents

用于自行车的吸震器及吸震器的运作方法 Download PDF

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Abstract

一种用于自行车的吸震器及吸震器的运作方法,其中经由阻尼器装置相互连接的第一组件和第二组件的相对移动产生的振动被减弱。所述阻尼器装置包含受控制的阻尼阀,所述阻尼阀具有至少一个场产生装置,利用所述场产生装置,通过施加所述场产生装置产生的场强度,可以影响场敏感介质,从而影响所述阻尼器装置的阻尼力。所述第一组件和第二组件的彼此相对的当前速度的参数可被实时得到。为了减弱作用,借助于来自特性阻尼曲线的参数,实时衍生出当前要设定的场强度,以及借助于所述场产生装置,实时产生当前要设定的场强度,以供实时设定阻尼力,所述阻尼力是得自于所获得的参数下的预定特性阻尼曲线。

Description

用于自行车的吸震器及吸震器的运作方法
技术领域
本发明涉及一种用于至少部分为人力驱动的交通工具,特别是指自行车的吸震器。此自行车可配备一个辅助驱动器,特别是一个电子辅助驱动器。
背景技术
现有技术领域中已有许多不同形式的用于自行车的后轮阻尼器及悬吊叉架。吸震器通常包括用于缓冲任何发生的振动的弹簧单元,及用于减弱弹簧振动的阻尼单元。就后轮吸震器来说,所述弹簧单元及所述阻尼单元制式地配置成一个整体单元。就悬吊叉架来说,所述阻尼单元及所述弹簧单元可分别地设置。
大多数的自行车用阻尼器是利用油作为阻尼流体来操作。为了减弱作用,阻尼流体自第一阻尼室经由使流动节流的阀门输送至第二阻尼室。阀门口径的大小决定阻尼强度。优化的减弱作用取决于许多因素,例如骑者的重量,及特别是地形特性。理想的设计是针对于负载设定阻尼强度,使得弱震动被减弱的程度小于强震动被减弱的程度。因此对于在道路上、在林间小路上或直接越野的骑乘,最好能有不同的阻尼设定。
对于调整及影响减弱作用,已知有磁流变流体(magneto-rheological fluid)及电流变流体(electro-rheological fluid),所述流体的特性能够通过施用适当的磁场或电场来影响。
大多数的磁流变流体是由磁性极化小粒子的悬浮液组成,且所述流体被良好地分散于载液,例如油中。由羰基亚铁粉末组成的极化粒子具有界于约0.1至0.5微米典型直径,在磁场影响下,形成能够吸收场依赖性剪应力的链状结构。此举容许例如以类似黏度改变的方式来改变阀的流动阻力。此过程快速且可逆,使得当磁场遭破坏时,将恢复到初始流变状态。因此,磁流变流体系适合用于自行车的阻尼器。
随着DE69821799T2的公布,用于自行车的后轮吸震器借由磁流变流体来减弱已为本领域技术人员所知。在阻尼室的一端,配有经由一个孔至外部阻尼阀的向外连接件,所述外部阻尼阀与平行设置且内部收容有所述第二阻尼室的外部单元连接。所述阻尼阀配有一个永久磁铁,其相对于流隙的位置可以为了调整流隙内的磁场强度而改变。所述系统的缺点为需要个别且平行设置的阻尼室使得结构复杂,如此增加了后轮吸震器的建造与安装步骤以及重量。
利用电流变流体或磁流变流体来操作的吸震器的一个通常缺陷为,震动的减弱必须要在经由磁流变阻尼阀的流动发生前,首先克服起步阻力。原因在于沿着场线的磁流变粒子间的相对稳定的互连之故。只有当起步阻力被克服时,才有可能经由阻尼管流动。习知的磁流变阻尼器提供设定一个特定可调节的阻尼力。然而,因为在起步阻力已经被克服前,吸震器将不会反应,所以所述阻尼器反应性不佳。在软质吸震器设定的情况下,起步阻力可相当快地被克服,而在硬质吸震器设定的情况下,起步阻力则要以大的力量克服。然而,在这两种情况中,都是要到各自的起步阻力被克服,吸震器才会反应。
EP2278185A1揭露用于自行车的一种磁流变流体后轮吸震器,其中作用在阻尼管中的磁场强度是借由旋转环而机械地设定。减震作用在压缩阶段及回弹阶段都可调整。因为曝露于磁场的阻尼管的可调整部分能确保在力量速度图中的过零(zero passage),所述吸震器提供恰当的反应性。所述系统的另一个优点为操作不需要任何电能。然而,对阻尼器特性的改变的弹性或电子式调节是困难的。
WO2010/007433A2揭露的自行车的吸震器,在压缩阶段的减震作用是受到磁流变流体阀影响。一加速传感器在预定时距时探测加速值,若一加速值超过一预定阈时,激活电线圈以减弱经过阻尼阀的流动。所述吸震器及利用所述吸震器执行的方法导致震动的减弱作用,及在所谓的摇摆踏板行程(sway pedal stroke)中,此减弱作用可抑制因周期性阻尼器压缩之称为「踏板摆动(pedal bob)」的起伏运动(seesawing motion)。再者,所述习知的阻尼器可获取特定周期的加速值,以能自动地决定骑者骑乘的地形类型。加速值的数量及大小,例如可决定骑者是否行进在平坦的柏油碎石路或者是穿越高低不平的地形。减弱作用能根据历史数据调适,以在平坦道路上设定硬阻尼,而在高低不平的地形设定软阻尼。
所述阻尼器是具有基本功能的。然而,存在着一个缺陷:为了骑乘在平坦道路上,将设定阻尼为硬的,使得当越过坑洞或类似地形时,实质上没有减弱作用,且所述冲击在实际未减弱下传递。虽然在摇摆踏板行程中,吸震器防止阻尼器周期性摆动,但也无法减弱震动。因为在任何减弱作用发生前MRF颗粒的起步阻力必须首先被克服,力量-速度图形的过零也连同启动的阻尼一起不存在。另一缺陷是道路上的骑乘消耗太多电能于设定所须的硬阻尼。这样对于操作范围有不利影响,或者必须应用会增加重量的较大型电池或蓄电池。然而,重量增加却不是所希望的。
使用GPS传感器或诸如此类,依照吸震器的位置设定电控吸震器的一些想法也已被揭露。GPS信号容许将吸震器设定为例如「道路」的设定且因此为硬的,同时对于骑乘穿越高低不平的地形时,阻尼器将被设定成较软。然而,所述系统的缺陷是即使GPS信号具有相对地高准确度,特别在农田道路、森林或步道,不论所述自行车更远离右方或左方达50cm或只有10cm,或甚至仅有1cm,会产生很大的差异。因此,虽然有以卫星为基础的定位及上载的适当地图,吸震器设定可能不适用。
已有些人已考虑记录作用在吸震器的负载量,例如当骑乘多路段且根据先前记录数值为了骑乘下一路段设定吸震器,以致能提供较有利的阻尼特性。再次地,此方法的缺陷是第二路段将无法精准地牵涉到与第一路段相同的方式。对于一个人骑乘在植物根上或其周围,仅一或几公分的偏差就可能产生差异。再者,微小的侧边偏差已足够造成地面的可观改变,以致于即使当获取先前行进路段的数据时,来自作用于吸震器的实际负载量的可观偏差可能存在。
基本上,用于例如机动交通工具的光学识别系统最近已被揭露,通过所述系统,可进行所述交通工具前方地面的近场识别。为实现这个目的,激光二极管或诸如此类通过激光获取交通工具前方地形且交通工具前方的地形实际上是以三维的方式获取。这种方式使例如交通工具的早期曲线识别产生效果,其中不同的交通工具吸震器因此被不同地预设,以致于获得曲线中的最佳骑乘条件。因为无论如何,这类识别需要相当大的计算能力及计算时间,这类系统是否现在已可想象到被使用于自行车且用于识别下坡骑乘中的地面,仍没有定论。事实上,这类的地面识别系统仅曾经允许达到数字式偏移。阻尼器通过磁场设定为硬或是软。当磁场作用时,吸震器于力量速度图形中不再具有过零,以致使反应性变得较差。虽然如EP2278185A1一般对阻尼管施用一个高度非均匀磁场可提供恰当的反应性,但达成这些非均匀磁场的变化并不容易。
然而,就传统吸震器来说,当吸震器显示较硬的基本设定时,在力量速度图形中也存在过零,这样将总是导致恰当的反应性。只有启动一个锁定模式将阻碍一个传统吸震器,但以这种方式,吸震器实际上被故意地停止活动。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种吸震器及一种吸震器的运作方法,借助于所述吸震器及运作方法,能进行弹性控制,且能够对于不同负载量有软反应性。
这个目的是通过具有权利要求1的特征的吸震器的运作方法,及具有权利要求21的特征的用于至少部分为人力驱动的自行车的吸震器来达成。本发明的优选特定实施例是从属权利要求的标的。本发明进一步的优点及特征可由一般说明及示范的实施例来理解。
根据本发明的运作方法可用于至少部分为人力驱动的交通工具,特别是自行车的吸震器,其中经由一个阻尼器装置相互连接的第一组件和第二组件的至少一个相对移动产生的震动被减弱。所述阻尼器装置包含至少一个受控制的阻尼阀,所述阻尼阀具有一个场产生装置,尤其是一个电线圈装置,通过所述场产生装置产生场强度,特别是通过施加电流强度到至少一个电线圈装置来产生场强度,能影响所述场产生装置的场敏感介质,以供影响所述阻尼器装置的阻尼力。特别于事件识别中,周期性地实时得到第一组件及第二组件彼此间的当前相对速度的至少一个参数。借助于所述参数,自特性阻尼曲线实时衍生出为了减弱作用而设定的场强度的测量值。所述场产生装置用作实时产生当前要设定的所述场强度,以实时设定一阻尼力,所述阻尼力得自所获得的参数下的所述预定特性阻尼曲线。
在此专利文件中,「当前(current)」独自存在时被理解意指「现在」或「目前」,而「电流(electric current)」是指「电能」。
本发明的方法有很多优点。本发明的方法的一个很大的优点在于得到至少一个该第一组件与第二组件相互间的当前相对速度的参数。借助于特性阻尼曲线,衍生出当前要设定的场强度且将其设定,以实时调整阻尼器装置之整个与相对速度有关的阻尼力。「实时(in real time)」一词意指整个系统履行发生的实时要求。由此系统可迅速地获取并评估数据,且迅速地传送适当的场强度到场产生单元,因此能快速地产生力量的改变而足以对各自的事件有恰当反应。
如此,当前相对速度被决定,不是以例如在一分钟或以上的时间内的平均值来执行自动地形识别。此时,获得的是当时的当前相对速度的参数。于单一震动期间,随着时间的相对速度的路径可被充分地高度识别,以在震动期间的每一点提供恰当的阻尼力。
本发明优于先前技术上的一个相当大的优点为,利用本发明可识别任何所发生的事件,例如震动或起伏运动或任何其他扰乱或诸如此类的状况,且实时产生反应。
这是表示在没有如扰乱的任何事件的正常状态下,因为扰乱不存在,第一组件和第二组件间的相对速度也不存在,因此没有施加到场产生装置的场。由此即可了解,充其量是在震动或摇动或诸如此类型式的事件发生时才需要电能来操作阻尼阀。
相当特别地,这表示例如骑乘于摇摆踏板行程中,仅仅在那些有相对移动的短暂点及时地施加场,以致于作为场产生装置的线圈在至少大约50%的时间下保持无电流,如此容许节省可观的电能。低电能供给也可降低热输入。
在骑乘穿越于高低不平的地形时,线圈也仅仅在出现对应的当前相对速度时才被通电。事实上,并非每次事件的减震都需要电能,因为借助于吸震器所固有的基本减震作用,阻尼器减震可无需电力。只有当需要较大的阻尼力时,才须使用电能。
储存在例如阻尼器装置的(数据)内存的特性阻尼曲线,定义阻尼力与两组件彼此的相对速度的相关性。阻尼力源自于利用场产生装置施加适合的场强度,以使所述特性阻尼曲线亦决定所述场强度对于所述相对速度的相关性。场强度依序得自于施加到作为场产生装置的电线圈装置的电流强度。因此特性阻尼曲线亦定义界于所述相对速度与所述电线圈装置的电流强度间的特别非线性关联性。
所述方法优选地利用经由磁流变流体减弱的吸震器来实施。优选地,应用至少一个电线圈装置作为场产生装置。
在本发明方法的另一配置中,根据本发明的方法用于操作至少一个用于至少部分人力驱动的交通工具且特别是自行车的吸震器,其中经由一个阻尼器装置相互连接的第一组件和第二组件的至少一个相对移动被减弱。所述阻尼器装置包含至少一个受控制的阻尼阀,所述阻尼阀具有一个场产生装置,尤其是一个电线圈装置,通过所述场产生装置产生场强度且特别是通过施加电流强度到至少一个电线圈装置来产生场强度,能影响所述场产生装置的场敏感介质,以供影响所述阻尼器装置的阻尼力。提供一用于控制的控制装置。控制周期是在周期性控制下运转完毕。在所述控制周期中,周期性地获得至少一个用于第一组件和第二组件彼此相对的当前相对速度的当前参数。借助于所述当前参数,自所述控制周期中的预定特性阻尼曲线中可衍生出所述场产生装置的当前电流强度。接下来,于所述控制周期中,将当前电流强度施用至所述场产生装置。以如此方式,于控制周期内实时设定得自所获得的当前参数下的预定特性阻尼曲线的阻尼力。
然而,于本申请案所述的吸震器的实施例,实质上是配备有作为场敏感流体的电流变流体的。相对应地,施加电场于所述吸震器。
就本申请案的意义而言,特性阻尼曲线可被理解成意指经由计算式将相对速度或参数与阻尼力关联在一起的函数关系。特性阻尼曲线亦可被理解意指一可被询问的地标图(map diagram)。可以直接存取所提供的控制点,或者,利用内插法或外推法,自给定的参数衍生出适当的阻尼力。因此,阻尼力可与要产生的场强度相关联,且所述场强度可与要设定的电流强度相关联。
第一组件和第二组件可为吸震器的任何期望的组件或例如自行车上安装有所述吸震器的组件。因此所述组件可为相对的阻尼器端部。亦可理解的是,第一组件和第二组件可为连接组件或例如悬吊叉架的支柱(内部)管及滑动(外部)管。
简单地说,吸震器的运作方法,利用所述方法借由阻尼器装置获取第一互连(车辆)组件和第二互连(车辆)组件的相对移动,且利用所述方法,依据当前相对移动的已得大小,根据预定特性阻尼曲线或场曲线设定场产生装置。
周期性地获得界于第一组件和第二组件间的相对移动的当前速度且依据相对移动的当前速度的大小,相对应至预定场曲线或特性阻尼曲线,设定场产生装置的电场。在简单的情况下,鉴于测量之间间隙均匀或实质均匀的时距,当前相对速度的参数将直接得自于所获取的相对移动。
不同于先前技术,特性阻尼曲线并非机械地指定,而是动态生成所述特性阻尼曲线。通过设定对应的场强度或电流强度,可根据需要随时重溯指定的特性阻尼曲线。此意指,第一,特性阻尼曲线是指定或选定的。据此,可获得与每一当前相对速度相关联的阻尼力,且借由设定相对应的电流强度来设定所述阻尼力。这些运作发生快至足以让系统实时操作。对于任何及所有发生的事件及震动的反应快速到让吸震器的行为彷佛机械地实现指定的特性阻尼曲线。与单纯机械性配置的吸震器的差异处在于有指定和选择任何所希望的特性阻尼曲线作为选项供选择。不需要对于吸震器设置作机械改良。甚至可以设定两个连续的特性阻尼曲线,而这是传统、单纯机械调整的阻尼器若具有不相容机械特性不可能实现的。以此方式,达到极大的弹性。
尤其优选的是阻尼力可随着相对速度的增加而增加。亦特别优选的是阻尼力可随场强度增加而增加且尤其是随着场产生装置的电流强度增加而增加。因为只有当需要适当的阻尼力时,才要求来自场产生装置的场,这种配置容许特别的节能操作。在正常状态,第一组件和第二组件间无相对移动,因此不需要场强度,从而也就不需要电能。如此允许节能操作,例如以高踩踏频率骑乘在平缓道路上,因为这些状况通常不涉及任何或几乎没有震动在吸震器上。高踩踏频率下,也几乎没有或很难发生起伏运动。
特别优选地,此特性阻尼曲线,在低的正及/或负相对速度的区域内,所显示的路径近似于或描述为一条具有预定低速梯度的直线。特别优选地,于低的正及/或负相对速度的区域内,特性阻尼曲线大体上为直线。在正及负相对速度的区域内的梯度可能不同。
对于特性阻尼曲线也是特别优选的是在高的正及/或负相对速度的区域内,近似于或描述为预定的高速梯度的直线。优选地,所述特性阻尼曲线在高相对速度区域内至少大体上是直线的。再者,回弹及压缩阶段的梯度可能不同。
在正及/或负相对速度的中间部分内可具有至少一个直线或曲线的过渡区,其中提供对应于所述相对速度范围内的阻尼力或场强度的非直线路径。
总之,特性阻尼曲线是作为控制吸震器的基础。在获取一参数或当前相对速度本身之后,可获得所述参数或所述相对应的当前速度,借助于所提供的特性阻尼曲线,可获得一有关的阻尼力,因而获得有关的电场强度,尤其可以是电流强度,接着可调整电流强度以实时地调适阻尼阀的流动阻力。这样,可容许指定、选择,或调整接各种不同的特性阻尼曲线,从而阻尼器装置可自动保存所述各种不同的特性阻尼曲线。如此容许自动模式,其中骑者基本上不需要做任何设定。
提供恰当的反应性也是本发明方法的特有优点,因为在不存在任何扰乱的正常状态下,不会施用场产生装置的场或仅施用场产生装置的一个特别弱的场。因此不需要起步阻力或仅需要非常低的起步阻力来触发减震作用。仅在真正有震动的情况下,才对阻尼器装置供电。在无震动及无摇动的正常状态下,阻尼器阀不需任何电流。这样,可获得非常柔和的反应性,让使用者感觉适宜。
指定一个特性阻尼曲线也可在低速范围到高速范围设定为平稳过渡。
在所有配置中,特别优选的是一旦所获得的当前相对速度低于前面紧邻的相对速度,就降低场产生装置的场强度。不同于先前技术的吸震器,根据本发明的吸震器并非主要经由地面识别来控制,而是实时认知当前状态,且依据所获得的(基本状态的)扰乱设定适当的减弱作用。因此,根据本发明的方法实质上自动抑制例如摇摆踏板行程中的起伏运动。
自多个不同的特性阻尼曲线中调整或特别是自动选择一个特性阻尼曲线,是可能的且为优选的。这样容许例如对于各种不同地面指定不同特性阻尼曲线,因而仍能产生较软或较硬的反应性及诸如此类的状况。也可能经由储存参数及诸如此类,储存数据及自动地使特性阻尼曲线适应骑乘特性。然而,这样并不改变随着每一个单一震动,仍将实时控制吸震器的阻尼力的事实。
优选地,所述参数经由具有至少一个参数的至少一参数组来决定,其中至少一个参数是得自于一参数群组,所述参数群组包括至少第一及/或第二组件的时间数据、时间差、位置数据、相对位置、绝对位置、相对速度、绝对速度、加速度、相对加速度及诸如此类。特别优选地,相对速度的参数是得自于该组参数。
在所有配置中,优选的是特性阻尼曲线实质通过坐标的原点。特别优选地,特性阻尼曲线精确通过原点。或者,亦可能相当接近原点。从本申请案的意义而言,「实质通过原点」也可被理解为包括落于所设计的最大值的5%以内的偏差。对于特别软的反应性而言,接近零的阻尼力有利地被给与值为零的相对速度。优选的是在骑乘者坐在自行车的操作状态中,在零速度下,特性阻尼曲线显示小于100N的力且特别是小于50N的力。
在所有配置中,界于两个连续取得(即当前)参数的情况间的时距是小于30ms,及特别是小于20ms。尤其是时距小于10ms,优选地是小于5ms或甚至小于3ms或2ms。短时距允许快速地获取任何生成的扰乱。
特别优选地,所述调节速度快于50ms,且特别是快于40ms。优选地,所述调节速度小于30ms,且特别优选地是小于20ms。特别优选地是达到小于10ms的调节速度。这里,所述调节速度可理解为是指传感器捕捉、评估传感器信号,及设定场及建立阻尼力所经历的一段时间。尤其,调节速度可理解为是指控制周期的一个完整周期持续的时间。
调节速度,例如30ms、或20ms或10ms,已被证明在自行车领域中是足够快的。使用流变流体,且特别是磁流变流体或其他的电流变流体,允许使流体内反应时间达到明显小于10ms。所述吸震器允许使反应时间及调节速度保持在甚至低于满额负载。这些反应速度对于适合具有传统、机械性阀的批量生产的零件,在负担得起的努力下,是不可能达成的。已知的传统自行车阻尼器,显示250ms或更长的反应时间。再者,在传统的阀中,于满额负载下改变流动阻力需要可观的能量。不同于在传统阀中,所述磁流变流体阻尼阀不涉及降低或扩大阀间隙。所述磁流变流体阻尼阀仅需要借由用于产生一磁场的能量来施加该磁场,而不依赖于阻尼阀内的介质流速。
在所有情况中,在两组件的相对移动与由此产生的修改阻尼力间可能历时小于20ms,及特别是小于10ms,且优选地小于5ms。
在所有配置中,亦可能经由传感器数据或其他数据,例如GPS传感器或诸如此类,得到用于平面-/地面-/道路质量的参数,以及依据地面状况来选出例如多个预定特性阻尼曲线中的一个。
亦可使用预期的模式,其中分析最近的测量值,且例如画出经过控制点的一条曲线,以获得后续测量值的预测。
亦特别优选的是使特性阻尼曲线在阻尼器装置的一个端部位置的附近较为陡峭的曲线,以确保较软的限制止点(1imit stop)。尤其,就获取位置数据来说,可容易确定一个端部位置的附近。借助于场产生装置使场增强,允许设定一较高的端部位置减弱。
亦可能通过端部位置的附近的机械或液压方式来改变特性阻尼曲线。
根据本发明所提供的吸震器是提供给至少部分人力驱动自行车,包含至少一个设置于第一组件和第二组件间的用于减弱相对移动产生的振动的阻尼器装置。亦提供至少一个控制装置,及至少一个记忆装置及至少一个传感器装置。所述阻尼器装置包含至少一个受控制的阻尼阀,所述阻尼阀具有至少一个特别配置为一电线圈装置的场产生装置。通过产生所述场产生装置的场强度,所述场产生装置的场作用于场敏感介质,以影响阻尼器装置的阻尼力。所述控制装置及所述传感器装置被配置成周期性地实时得到至少一个用于第一组件和第二组件彼此相对的当前相对速度的参数。所述控制装置被配置成借助于得自储存在所述记忆装置的特性阻尼曲线的参数,实时衍生出要生成的电场强度。配置所述控制装置及所述场产生装置以实时设定当前要生成的场强度,以实时设定一阻尼力,所述阻尼力得自于所得参数下的预定特性阻尼曲线。
根据本发明的吸震器因为能弹性控制,亦具有很多优点。同时,能进行节能操作,其中可随时将可能性最低但最需要的场施加于阻尼阀。当应用一电线圈装置作为场产生装置时,电流强度可随时保持于尽可能最小。
要生成的电场强度的测量可以例如为电流强度或电压,其被强加于场产生装置以供至少大约产生所希望的要生成的电场强度。
参数可用于事件识别。
根据本发明所提供的吸震器的本发明的另一配置是提供给至少部分人力驱动自行车,包含至少一个设置于第一组件和第二组件间的用于减弱相对移动产生的振动的阻尼器装置。亦提供至少一个控制装置,及至少一个记忆装置及至少一个传感器装置。所述阻尼器装置包含至少一个受控制的阻尼阀,所述阻尼阀具有至少一个特别配置为一电线圈装置的场产生装置。通过产生所述场产生装置的场强度,所述场产生装置的场作用于场敏感介质,以影响阻尼器装置的阻尼力。所述控制装置被配备且配置成周期性地控制一个控制周期。所述控制装置及所述传感器装置被配置成实时得到至少一个用于第一组件和第二组件彼此相对的当前相对速度的参数。所述控制装置被配置成借助于得自储存在所述记忆装置的特性阻尼曲线的参数,实时衍生出当前要设定的电场强度。配置所述控制装置及所述场产生装置以实时设定当前要生成的场强度,以在所述控制周期内实时设定一阻尼力,所述阻尼力得自于所得参数下的预定特性阻尼曲线。
特别优选地,此阻尼器装置包含通过机械配置及通过机械阀预定的一个基本曲线。优选地,所述基本曲线显示,在负相对速度下即回弹时的阻尼力梯度比在正相对速度下的阻尼力梯度更陡峭。因此,所述基本曲线允许较高的回弹减弱。
特别地,至少一个机械阀配置为机械单向阀。可使两个不同的机械阀并联连接。
优选地,受到场产生装置的场作用之至少一个机械阀及至少一个阻尼管可为串联连接。在所有配置中,优选地,在压缩阶段的最大流动截面不同于在回弹阶段的最大流动截面。在压缩阶段及/或在回弹阶段的最大流动截面可经由至少一个机械单向阀而来限定。
在所有配置中,优选地,控制装置于预先定义的固定的或可变的时距,获取传感器讯号,由此通过比较储存在记忆装置的特性阻尼曲线或控制曲线,衍生出控制讯号,因而控制所述场产生装置,以根据该储存的特性阻尼曲线,经由所述阻尼阀调整流动阻力。
当于已知时距获取参数时,当前相对移动本身可用作一量值,从而作为当前相对速度的参数。或者,此当前相对速度可通过将当前相对移动除以时距来计算。亦可计算代表每一特定相对移动的脉冲。接着类似地,每一单位时间的脉冲数目定义一个相对速度,从而定义一个参数。
在另一个有利的配置中,车辆可例如在骑乘期间被降低。例如可降低悬吊叉架或可刻意压缩后轮吸震器及/或座杆。优选地,这样的降低并非立即地而是动态地完成,也就是依赖阻尼器移动或阻尼器冲程。例如在刹车或骑乘穿越曲道期间,在因压缩阻尼器移动而产生的希望的特定位置(冲程位置),阻尼器的回弹阶段可在极短时间内被锁定,或至少禁止完全回弹。为了更快速或进一步降低压缩阶段,可在适当时间下简单地设定为软或更软,且接着在反向移动期间,回弹阶段可被快速地设定为硬或更硬。
于压缩中,此压缩阶段必须接着(尤其是快速地)被设定得更软,以保有恰当的压缩。
以同样的方式,可想到在自行车上将近场识别系统与前述实时切换的吸震器相组合以降低总时间(以阻尼器上的力变化来识别)。
同样的情况应用于语音识别系统。语音识别需要比较长的计算时间。只有与快速总系统组合,语音识别系统的下游(具有场敏感流变介质的电子器件、作动器件)才能达到对使用者有益的结果。也可想到借助于移动电话或诸如此类,使语音识别与操作单元或控制单元通信。
在优选的实施例中,不存在第一组件和第二彼此相对的任何事件或相对移动之下,吸震器的场产生装置实质上无电流或甚至完全无电流。尤其,将不需要电能来进行减弱,直到一个事件发生或第一组件和第二组件彼此相对的相对移动发生。一事件是指第一和第二组件相对相互间的相对移动。就本申请案的意义而言,「实质上无电流」可理解成是指场产生装置需要小于最大电流强度的10%,及尤其是小于5%,及优选地小于1%,及特别优选地小于05%的状态。「完全无电流」可理解成是指场产生装置要求绝对无电流,或其中仅有小于10mA范围内的微小电流强度,及特别地是小于1mA的范围,及优选地为小于500μA的范围的阶段。
附图说明
本发明的进一步优点及特征,可由参照附图而描述于下文中的示范实施例得知。
在附图中:
图1显示配备有根据本发明的吸震器的自行车的示意图;
图2显示根据图1的自行车的通信连接的示意图;
图3显示具有电子单元的根据图1的自行车吸震器的剖面示意图;
图4显示根据图3的吸震器在压缩阶段的放大图解说明的截面侧视图;
图5显示吸震器在回弹阶段的放大截面图;
图6显示根据图3的吸震器的活塞单元;
图7显示自图6的A-A所得的横截面图;
图8显示扇状阻尼管的图解说明图;及
图9显示活塞单元的放大横截面图;
图10显示用于根据图3的吸震器的特性阻尼曲线的第一示意图解说明图;
图11显示根据图3的吸震器的基本液压曲线及两个不同的特性阻尼曲线的示意图解说明图;
图12显示用于根据图3的吸震器在一跳动期间的悬吊行程、活塞速度、阻尼力,及施用的当前电流强度的时间路径;以及
图13显示根据图3的吸震器的另一阻尼器活塞。
附图标记说明:1阻尼器装置;2阻尼器壳体;3第一阻尼室;4第二阻尼室;5阻尼活塞;6活塞杆;7流管;8阻尼阀;9场敏感介质;10特性阻尼曲线;11场产生装置、线圈;12控制周期;13收集室;14流孔;15流孔;16通孔;17单向阀;18阀开度;19扇壁;20阻尼管;21阻尼管;22侧;23另一侧;24流向;25入口;26弹簧装置;27第一弹簧室;28第二弹簧室;29管壁厚度;30完全扩展;31长度;32宽度;33截面积;34截面积;35截面积;36环形导体;37弹簧活塞;38缆线;40阻尼活塞单元;41核心;42绝缘材料;43流阀;44调整装置;46控制装置;47传感器;48操作装置;49显示器;50电子单元;51操作钮;52步骤;53互联网络;54网络接口;55无线电通信网络接口;56步骤;57图形操作单元;58压缩阶段历时;59回弹阶段历时;60控制装置;61电池单元;62基本曲线;63时间;64时间;65时间;66最大压缩;67最大相对速度;68最大阻尼力;69最大电流强度;70步骤;71平衡空间;72平衡活塞;73支持件;74磁铁;75柱塞;77最大相对速度;78最大阻尼力;79最大电流强度;80相对移动;81参数;82相对速度;83要设定的场强度;84阻尼力;85事件;86相对位置;87时距;90特性阻尼曲线;91低速范围;92高速范围;93过渡区;94梯度;95梯度;96折点;97箭头;98梯度;99梯度;100吸震器;101组件第一端;102组件第二端;111前轮;112后轮;113车架;114悬吊叉架;115后轮阻尼器;116把手;117车座;200自行车
具体实施方式
参考附图,配备吸震器100的自行车200的示范实施例将于下文中讨论。
图1显示配置成山地自行车(越野自行车)且包含车架113及前轮111及后轮112的自行车200的示意图解说明图。前轮111及后轮112两者皆配备轮辐及可设置盘式制动器。变速系统(gear shifting system)供用于选择传动比。再者,自行车200包含把手116及车座117。
前轮111设置有配置成悬吊叉架114的吸震器100,且后轮设置有配置成后轮阻尼器115的吸震器100。中央控制装置60目前是设置在把手116。
中央控制装置60可作为一悬吊系统,同步控制悬吊叉架114及后轮阻尼器115两者。吸震器100及更多自行车组件的控制可依赖不同的参数提供及也可以经由传感器数据完成。随意地,可调整座杆的悬吊及/或阻尼特性。有可能经由中央控制装置60也控制变速系统,以供调整不同的传动比。
此外,每一个吸震器100在设置成可更换的电子单元50中包含至少一个控制装置46。所述电子单元50包含至少一个电池单元61。所述电池单元61可与各自的电子单元一起或分离地更换。例如可设置可充电电池单元,其能很快地与电子单元50一起自吸震器被移除,以供再充电所述电子单元。亦可能通过中央电池单元或通过发电机或诸如此类的协助或操作来进行电源供给。
本例中,控制装置46作为控制单元并入吸震器中,以提供基本控制功能。接着经由电子单元50或经由中央控制装置60产生操作。借助于中央控制装置60或控制装置46,可设定悬吊叉架114及后轮吸震器115的阻尼特性。
经由操作装置48来操作中央控制装置60。所述中央控制装置60可具有显示器装置49及/或多个操作钮51。也有可能使所述控制装置配置为触敏式(touch-sensitive)或近敏式(proximity-sensitive),以致能容许通过碰触指定按钮或诸如此类来操作。
所述中央控制装置60接着也可以当作自行车计算机,显示例如当前速度,及平均速度及/或每日、每次旅行、每圈的公里数的数据。也可能显示目前位置、目前高度,或旅行路线或路线剖面图。
图2显示所涉及的组件的通信连接的示意图解说明图。中央控制装置60可利用线装或无线方式与各个组件连接,例如经由无线局域网络(WLAN)、蓝牙(Bluetooth)、ANT+、GPRS、UMTS、LTE,或其他传输标准。以虚线显示的与互联网络53的连接为无线连接。中央控制装置60可与电池单元61连接或具有自己的电源供给。再者,中央控制装置60可与传感器47或多个传感器47连接。图形操作单元57或显示单元也可与控制单元60无线连接。悬吊叉架114的吸震器100或后轮阻尼器115的吸震器100可无线连接或线装。经由网络接口54产生连接,其可被配置为无线电通信网络接口55或电缆连接56。
在图2,示意图解说明控制周期12,其被储存于记忆装置并被储存或程序化于控制装置60或控制装置46。控制周期12是在操作中周期性地执行,且特别地连续周期性地。在步骤52,例如传感器47获取第一组件相对于第二组件的当前相对移动或当前相对速度。在步骤52,参数是衍生自传感器47或多个传感器的数值,所述参数代表当前相对速度。接下来在步骤56中,考虑到预定或选定的特性阻尼曲线,接着自所获得的参数81衍生出将设定的有关阻尼力(参见图10及图11)。由所述的有关阻尼力衍生出当前将设定的场强度的测量,利用所述测量至少大约完成将设定的阻尼力。所述测量可能为场强度本身,或者显示电流强度,利用所述电流强度至少大约获得了将设定的阻尼力。于随后的步骤70中,产生将当前设定的场强度或将对应的电流强度施加至作为场产生装置的电线圈装置,以致于在所述控制周期12的单一循环内产生阻尼力,所述阻尼力在选定或预定的特性阻尼曲线的状况下,对应第一组件相对于第二组件的当前相对速度。接下来,开始下一循环且再次执行步骤52。
图3显示目前应用于例如后轮阻尼器115中的吸震器100的简化横截面图。
吸震器100包含阻尼器装置1。固定吸震器100,具有作为组件101的第一端及作为组件102的第二端,被固定到不同的车架部分以减弱相对移动。
在阻尼器壳体2中,设置有阻尼活塞单元40,其包含作为阻尼阀8的阻尼活塞5及与其连接的活塞杆6。所述阻尼活塞5内设置有阻尼阀8,本例中,其包含场产生装置11及尤其是电线圈以供产生适当的场强度。在核心41中央区的磁场线行进大约与活塞杆6的纵向延长垂直及因而大约垂直穿过阻尼管20,21(参见图4)。在图4中,这样导致有效地影响存在于阻尼管20及21中的磁流变流体,以致于允许有效减弱流经阻尼阀8的流动。吸震器100包含通过配置为活塞5的阻尼阀8而彼此分开的第一阻尼室3及第二阻尼室4。在其他配置中,可以有设置在阻尼器壳体2外部且经由电源线连接的外部阻尼器阀8。
第一阻尼室4朝向其第二端102紧接着的是平衡活塞72且接着紧接着的是平衡空间71。平衡空间71优选地填满气体且供用于平衡在压缩时进入整个阻尼器壳体2的活塞杆体积。
作为场敏感介质的磁流变流体9不仅存在于阻尼阀8内,且大体上存在于两个阻尼室3及4内。
界于第一阻尼室3及第二阻尼室4间的流管7自第二阻尼室4开始延展,首先经过扇型阻尼管20及21,所述阻尼管在另一端导引至一个收集室13或多个收集室13。磁流变流体离开阻尼管20,21,在经过流孔14,15前收集在收集室13,经过流孔14,15进入第一阻尼室3。在压缩时,也就是在压缩阶段,磁流变流体流经过所有的流孔14,15。这意味着,此刻,磁流变流体流的主要部分经过流孔15且单向阀17在流孔15自动打开,以致使磁流变流体能自第二阻尼室4通过进入第一阻尼室3。
在所述压缩状态下图解说明的第一阻尼室3,被弹簧装置26的第二弹簧室27径向地完全包围。如此允许得到特别紧密的结构。
就吸震器100的完全回弹来说,弹簧支承柱塞75导致界于第一弹簧室26及第二弹簧室27间的压力补偿。
于阻尼器壳体2的末端设置弹簧活塞37。在所述弹簧活塞上设置支持磁铁74的支持件73。磁铁74是传感器47的一部分。传感器47包含获取信号的磁位差计,所述信号代表磁铁74的位置且因而代表所述弹簧活塞的位置。此电位计47不仅准许决定一个相对位置,且在本例中,也准许决定吸震器100的压缩或回弹的绝对阶段。
图4及图5显示根据图3的图解说明的部分放大细节,图4图解说明压缩阶段的状况,以及图5图解说明回弹阶段的状况。
在图解说明于图4的压缩阶段状况中,也就是在压缩时,自第二阻尼室4经过阻尼管20,21合并的磁流变流体9,进入阻尼活塞5。经过阻尼管20,21的流动阻力,随配置成线圈的场产生装置11的磁场而定。在离开阻尼管20,21后,磁流变流体收集于两个收集室13(参见图9及图13),接着经过具有单向阀17的流孔15,所述流孔15在压缩阶段的状况中是可渗透的。
在图解说明于图5的回弹阶段状况中,磁流变流体自活塞杆6的一侧,侧22,流向阻尼活塞5。在流孔15处的单向阀17自动关闭,以致使只有为了活塞杆6中的通孔16配置的流孔14,留待使磁流变流体流入阻尼活塞5。当磁流变流体9已经由通孔16进入所述收集室13中或进入所述多个收集室13时,磁流变流体均匀地流经所有的扇型阻尼管20,21,直到磁流变流体在另一流动侧23离开阻尼活塞5。在图5、9也可很明显地看出阻尼活塞5包含作为场产生装置11的线圈、导磁材料的核心41及环形导体36。再者,可设置绝缘材料42。
收集室13使特别配置为垫片阀的单向阀17,有效率地与阻尼管20,21串联连接。收集室13用以避免特别不允许的因为在阻尼管20,21内的压力不同而造成扇壁19上的高负荷。就扇壁19两侧负荷差来说,可能发生30巴(bar)、50巴及更大的操作压力,这可能导致单薄的扇壁19的损毁。
图6显示始自凸伸出的缆线38的一端,具有阻尼活塞5及活塞杆6的阻尼活塞单元40的侧视图。示范显示阻尼管20,21的长度31。在这个图解说明中,可清楚看到配置成通孔16的流孔14随后具有倾斜入口25,所述倾斜入口用于自动增加末端位置减弱。当吸震器100几乎完全回弹后,弹簧活塞37接着首先滑过流孔16及接着越过入口25,以致于具有持续降低的流动横截面,且因而自动增加阻尼力。
图7显示图6中的横截面A-A。核心41被配置为线圈的场产生装置11所包围。阻尼管20及21设置于核心内。核心及线圈被环形导体36径向地包围。
图8显示设置于核心41的阻尼管20,21的放大图解说明。扇型阻尼管20,21通过扇壁19彼此分开。扇壁19的管壁厚度29小于阻尼管20或21的高度30。扇壁19的截面积33又可观地小于阻尼管20或21的截面积34或35。在所述图解说明例中,扇壁19的管壁厚度29大约为0.3至0.6mm。阻尼管20或21的净高30较大,为0.5mm至0.9mm。
未受限之下,后轮阻尼器115的阻尼管20,21的数值一般为,管长度31大约界于10至30mm,管宽度32大约界于5至20mm,及管高度大约界于0.2至15mm。可存在最多达10个阻尼管20,21,它们接着可组合形成一个或多个群组。在这样的一个群组中,阻尼管20,21通过管壁厚度一般界于0.2至1mm的扇壁19而彼此分开。
净流横截面为全部阻尼管20,21的总和,大部分视管道形状、应用的流体、活塞表面及所希望的力量范围而定。净流横截面一般落于界于10至200平方毫米间的范围内。
图10显示以力量-速度图形表示的具有阻尼阀8的根据图3的吸震器100的特性阻尼曲线10。低速范围91及高速范围92经由一个和缓转弯与半径区段93连接,半径区段93为曲线过渡区。本例中,特性阻尼曲线10是不对称的。虽然特性阻尼曲线10基本上对于压缩及回弹阶段显示类似的曲线路径,但在回弹阶段的梯度将被指定比压缩阶段陡峭。
考虑到液压基本减弱,特性阻尼曲线10始终实时用电力设定,以致使在震动或事件的每一情况或每一个扰乱85下,于所述震动85或所述扰乱期间仍设定适当的阻尼力。
对于压缩阶段及回弹阶段,经由显示实质线性梯度94或98的直线,皆能够良好地趋近低速范围91中的特性阻尼曲线10的梯度94。预定特性阻尼曲线10通过坐标原点,使得就阻尼器活塞5的相对速度为零来说,没有阻尼力。如此允许有一非常软且恰当的反应性。
在高速范围92内,梯度95及99在本例中也被指定为实质线性。曲线中间部分93可在中间延伸从而能够避免折点96。又或者可提供一个线性中间部分93或多个线性或微曲中间部分93以趋近一个曲线路径。
再者,插入一个箭头97指明具有不同强度的一个磁场的效应。考虑到较高的磁场强度特性阻尼曲线向上移动,而利用较弱的磁场使所述特性阻尼曲线向下移动。
没有设置中间部分93的特性阻尼曲线是以虚线绘制,从而会在点96或多或少地产生显著折点。
在低速范围91的梯度94和98及在高速范围92的梯度95和99对于目前的期待及状况是可更改的且可适应的,如同整个特性阻尼曲线10。以这个方式,当识别出一不同的地面,可自动选择不同的特性阻尼曲线,指定较软或较硬的减弱作用。与所选择的特性阻尼曲线无关地,每一个震动始终实时被减弱。
在各自的高速区域92的梯度95和99再次被指定且可视需要而改变。用于控制装置及作为场产生装置11的电线圈的电源也可通过电池、蓄电池、发电机、电动机,或特别是轮毂发电机来提供。
图11图解说明基本曲线62及不同的特性阻尼曲线10及90。所述附图显示组件101及102彼此相对速度上的阻尼力。
基本曲线62表示吸震器100的无应用磁场的液压特性。通过单向阀17,在压缩阶段及在回弹阶段的基本曲线的梯度不同,所述梯度在回弹阶段比压缩阶段陡峭。
特性阻尼曲线10及90在图11中是不对称的。特性阻尼曲线10及90代表在相对速度上结果阻尼力,且所述阻尼力是由基本曲线62的阻尼力及磁性产生的阻尼力所组成。如此意指在特定的压缩速度或回弹速度的状况下,无法设定低于基本曲线62阻尼力的阻尼力。在设计时必须考虑基本曲线62。由于这个基本原则不可能有较弱的减弱。另一方面,考虑到界于特性阻尼曲线10与基本曲线62间非常小的差异,所要求的电能特别低,以致使基本曲线62对于所提供的最软特性阻尼曲线的某些调整是有用的。所提供的最软特性阻尼曲线可为例如特性阻尼曲线10。
具有「有用的」特性的基本曲线62确保合理的紧急运转特性,以防电源停止提供足够能量。机械性调整的紧急阀也是可能的且为优选的,以提供可调整的紧急运转特性。
在压缩阶段及回弹阶段的梯度是不同的。在回弹阶段,梯度96大体上是近似线性。在回弹阶段,在低速范围91及高速范围92间实际上没有差别。
然而,在压缩阶段,就图中的特性阻尼曲线10及90两者来说,低速范围91及高速范围92均显示不同的梯度94及95。
控制装置46以例如1ms、2ms或5ms的短且等距的时距,周期地扫瞄传感器47。控制装置46自信号计算用于相对速度82的参数81。控制装置可能自传感器讯号,获得要以参数81来使用的相对速度82。在最简单的情况下,传感器47直接获得相关的相对速度。在另一个简单情况下,传感器47或控制装置46自传感器讯号,获得组件101及102彼此相对的路径或位置的变化。利用已知两次测量间的时距,可衍生出相对速度82及因而衍生出参数81。若两次测量间的时距实质不变,位置或相对移动的变化可直接用作参数81。
参数81也可能自加速传感器数值或自一组多个不同传感器数值的参数来获得,所述参数81为当前相对速度82的代表。一个实施例提供来自将被耦合的加速传感器及/或耦合的位移传感器的数据,以致于一方面对于因为道路的起伏或高低不平的快变化有可能快速反应,而另一方面,在较慢的活动中达到精确的位置及速度感应。
利用所获得的参数81,借助于储存在记忆装置内的特性阻尼曲线10或例如90,获得有关的阻尼力84或84′。实时衍生及调整线圈11的相关联磁场及有关的电流强度。这意味着一个周期是在20ms内完成且通常在10ms内完成。测量可更频繁地进行,例如在5ms的时距或甚至在1或2ms的时距或甚至更快。控制装置处理接收到的传感器讯号,借助于线圈11产生适当场强度的磁场,以供产生与参数81有关的阻尼力。磁场是在所提供的例如10ms的周期时间内作用,调整所希望的阻尼力84。
若在另一测量周期后,相对速度82已改变,产生一对应的不同磁场,以使由传感器47、控制装置46及阻尼阀8组成的控制周期作为作用器,维持所希望的反应时间,使系统实时修改。
测量已显示出,在自行车阻尼器内,10或20ms的反应及周期时间对于实时调整减弱完全是充足的。
此亦显示于如图12图解说明的实际测量及已减弱跳动的数据中。
图12以上下配置的方式,在许多单独图表中,显示在自行车进行的跳动间,随着时间的测量及控制数据。
最上方的图解说明对应于以秒为单位的时间的以毫米为单位的悬吊行程,在整个时间标度仅显示2秒。在下方,因此图解说明对应于相同的时距的相对速度、阻尼力,及电流强度。
起初,吸震器100置于SAG位置内部,且被压缩至约12mm。在作为事件85的跳动期间,吸震器100回弹,以使阻尼活塞5在大约0.75秒时几乎于完全回弹。
在碰触地面后,后轮开始压缩,得到最大的压缩及因而获得发生在大约0.8秒时的压缩阶段的相对速度67,且当前达到0.4m/s以上的值。同时,当前大约500N的最大阻尼力68是产生于压缩阶段电流强度69的最大值。
一段非常短的时间后,在时间64时达到最大压缩66,其中相对速度67到达零。因此,控制装置使电流强度降低到零,以使所述阻尼力为零。
接下来,接着是回弹阶段减弱,同时吸震器100再次回弹。同时,因此增加电流强度以供调整阻尼力,所述阻尼力对应被给与指定特性阻尼曲线设定的相对速度67。
在回弹阶段,最大相对速度77将发生在时间65,所述时间参数最大的电流强度79以供产生大约600N的最大阻尼力78。
跳动的历时是由大约0.2秒的压缩阶段的历时58,及大约0.5秒的回弹阶段的历时59,加上前述的回弹相。
由时间紧接着指出250ms的调节速度是不足的。为了实时操作,目前确认的是所述系统必须在至少50ms内反应且最好在20ms以内。
包括获取传感器讯号、衍生出参数、调整电路强度,及调整阻尼力84的调节速度,目前是小于10ms。因此,在图12中图解说明的时间期间内,经过控制周期12或控制回路约200次。
图13显示根据图3的用于吸震器100的另一种阻尼器活塞5。每一个阻尼器活塞5的端部配有至少一个收集室13。如此允许在阻尼器活塞的每一个端部提供额外的流孔14作为与阻尼管20串联的流阀43。也可能提供两个或更多个阻尼管20和21。
由于提供有至少一个界于机械流孔14或机械流阀43间的阻尼管20,因此于压缩和回弹阶段可选定为不同的阻尼力。流孔14可部分地配置为通孔16且部分为单向阀17。在所述方式中,基本曲线62在各流动方向上可彼此独立地指定为不同的阻尼力。
特别配置为单向阀17的流阀43,可借助于调整装置44来调整,例如螺丝或旋转组件,以供设定与方向的流动阻力。例如,每一个端部可具有一个旋转环作为调整装置44,所述旋转环相对于旋转角度,关闭部分或全部的设置于周围的一、二、或更多的流孔,以致于在流向22或23之一者或另一者中可获得最大流动截面能因此被设定。
于所述方式中,吸震器100的基本曲线62可在回弹阶段及在压缩阶段两者,被修改为所希望的。例如,可针对车架型式提供吸震器100的基本曲线62的适应修改。依据车架几何及车架大小和安装位置,可进行预调整以便针对安装条件提供基本曲线62的基本适应修改。
接下来,优选地将基本曲线62设为所提供的安装情况,以使所述基本曲线大约对应到所提供的具有最软减弱状态的特性阻尼曲线10。若仅希望或设定软减弱,将不需要任何电能。电线圈仅在当要求较强减弱的时间时才必须被通电。所述方式允许再次可观地降低电流消耗。
在吸震器100的所有操作方式中,优选地应用至少一个位移传感器作为传感器装置47。传感器装置47优选地在例如2kHz的频率及12位(bits)的分辨率下读取。理论上,考虑每0.5ms一次50mm的后轮阻尼器115的冲程,能以12μm的准确度决定相对移动。不同地,悬吊叉架114显示例如150mm的冲程,以致于在相同状况下,能以36μm的准确度决定相对移动。
借助于传感器装置47获取的数据优选地经过低通滤波器且被使用于计算速度,其中通过当前速度、方向,及当前特性阻尼曲线来计算特定的阻尼力。所述计算操作可被重复,例如500Hz,以使每2ms可产生一次新力量规格。要设定的电流可得自于所述阻尼力,所述阻尼力是基于阻尼力及因此所要求的场强度,及接着因此所要求的电流强度的已知组合。尤其,专用的电流调整器借助于特定力,在吸震器上的电线圈装置上设定各自的电流,以使所得的阻尼力能充分快速地被追踪并实质对应所述规格。
通过仿真仪测量的相对移动的数字信号的转换,及指定的电流或要设定的电流的后续计算几乎不需要任何资源,且使用最先进的微控制器,大约只不过在微秒内即可完成。电流调整器提供电线圈装置的恰当地快速反应,以使虽然无感应电流及涡电流,但在非常少的毫秒内,电流有可能自0%跳动到100%。
对于电流调整器的反应性有利的是低通滤波器及相对速度的计算,其中目前必须找到界于快速反应及滤波器效应间的妥协方案。滤波器参数可动态地适应于主流状况。
考虑到快速滤波,位置上的相对移动或改变,将在最坏的情况中,于2ms后的后续调节脉冲中被确认,且接下来将在数微秒内被处理。电流调整器将实际上立即努力实现电流的新规格。阻尼力有些延迟地依循电流新规格作用。磁流变流体(MRF)的反应时间小于1ms。而且,所述系统的刚度(rigidity)只具有轻微重要性。依所述坚固的结构而定,阻尼力的新标称值在数毫秒内获得。利用所述系统可容易取得小于10ms的跳动反应时间,且在过去已被成功地验证。依需求及可用的制造成本而定,可使用较快速的组件,所述组件允许跳动反应时间于一位数毫秒的范围内。
调整也可以以模糊逻辑及/或学习为基础。
两个或更多个阻尼器可被电气连结以形成一个系统。在所述情况中,例如相关数据实时自第一阻尼器传递至第二阻尼器,以便能较好地适应该事件。例如在所述悬吊叉架的阻尼器能够传递信息到后轮阻尼器,以使后者能预期,例如一剧烈震动。整个系统将因而更有效率。而且/或者两个或更多个阻尼器的液压连结是有可能的(开放或密闭液压系统)。
阻尼器装置可包含两个或多个受控制的阻尼阀,所述阻尼阀具有一个(或多个)场产生装置。这些可被附接至可彼此相对移动的组件的外部。也可能提供至少一个产生静磁场的永久磁铁。通过利用作为场产生装置的电线圈产生的磁场,有效地作用在阻尼阀的磁场强度可接着实时调整。
整体而言,本发明提供一种有利的吸震器,可应用于作为后轮吸震器及应用于悬吊叉架两者。可以简单方使压缩及/或回弹阶段中有不同的基本减弱。差异视流孔内单向阀的方位而定。以此方式,可确保对于许多不同需求有弹性及广泛的适应。实时进行控制以便对于所有发生的事件、扰乱、震动或障碍能够提供迅速实时反应。

Claims (31)

1.一种用于自行车(200)的吸震器(100)的运作方法,所述吸震器(100)具有一个第一组件(101)、一个第二组件(102)及将所述第一组件及所述第二组件相互连接的一个阻尼器装置(1),且其中所述第一组件(101)和所述第二组件(102)间的相对移动(80)被减弱,所述方法包含下列步骤:
将所述阻尼器装置(1)设置成具有至少一个受控制的阻尼阀(8),所述阻尼阀具有至少一个场产生装置(11),所述场产生装置(11)是组配来影响场敏感介质(9),所述场敏感介质(9)是用来借助于产生所述场产生装置(11)的场强度来影响所述阻尼器装置(1)的阻尼力(84),
提供特性阻尼曲线(10,90),
周期性地实时获得用于所述第一组件(101)及所述第二组件(102)间的当前相对速度(82)的参数(81),
借助于所述参数(81),自所述特性阻尼曲线(10,90)实时衍生出当前要设定的场强度的测量值,
在没有事件发生时,将所述场产生装置(11)驱动为无电流,并于仅有一个事件发生时,以电能通电所述场产生装置(11)来进行减弱,以及
当一个事件发生时,借助于所述场产生装置(11),实时产生当前要设定的所述场强度,以实时设定阻尼力(84),所述阻尼力(84)得自用于所述当前相对速度的所述参数(81)下的所述特性阻尼曲线(10,90),
其中封闭回路更新速度快于40ms,使得包括获得所述参数(81)、评估结果传感器信号及设定所述场强度及提升所述阻尼力(84)所需的时间期间的调节速度比40ms快。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述特性阻尼曲线(10,90)定义出所述阻尼力(84)与所述相对速度(82)的关系,以此方式,决定所述场产生装置的所述场强度与所述阻尼力(84)的关系。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述阻尼力(84)随着所述相对速度(82)的增加而增加,且所述阻尼力(84)随着所述场产生装置(11)的所述场强度(12)的增加而增加。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:在相对低的正相对速度及/或负相对速度(82)的范围内,所述特性阻尼曲线(10,90)近似于具有预定低速梯度(94,98)的直线。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于:在高的正相对速度及/或负相对速度(82)的范围内,所述特性阻尼曲线(10,90)近似于具有预定高速梯度(95,99)的直线。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于:在中间正相对速度及/或负相对速度(82)的范围中,所述特性阻尼曲线(10,90)包括曲线过渡区(93)。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述特性阻尼曲线(10,90)能被调整或选择。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:其包含当所述相对速度(82)低于紧接于前的相对速度时,所述场产生装置(11)的所述场强度被降低。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:决定所述参数(81)的步骤包含获得至少一组参数,所述至少一组参数具有来自所述第一组件或所述第二组件中至少一个的由时间数据、位置、相对速度、加速度组成的参数组群的至少一个参数。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于:所述时间数据包括时间差,所述位置包括相对位置(86)和绝对位置,所述加速度包括相对加速度。
11.根据权利要求9所述的方法,其特征在于:其包含自所述组参数获得用于所述相对速度(82)的参数(81)。
12.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述特性阻尼曲线(10,90)实质通过坐标原点。
13.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:在两个互相连续取得参数(81)的情况间的时距(87)小于20ms。
14.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述封闭回路更新速度是快于20ms。
15.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:其包含在发生相对移动(80)与由此产生对应修改阻尼力之间设定小于20ms的时间差。
16.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:其包含储存参数及经由所述储存参数自动选择所述特性阻尼曲线(10,90)。
17.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:其包含获得有关地面质量的信息,且借此选择一个特性阻尼曲线(10,90)。
18.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:其包含运作一个修改模式,其中数据被储存且借助于所述的储存数据修改所述特性阻尼曲线(10,90)。
19.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:其包含在所述阻尼器装置(1)的一个端部位置附近,将所述特性阻尼曲线(10,90)设定为相对地较陡峭的曲线。
20.根据权利要求19所述的方法,其特征在于:其包含通过机械装置在所述阻尼器装置(1)的一个端部位置附近自动地增加所述特性阻尼曲线(10,90)的陡峭程度。
21.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:其包含经由实质地抑制周期性的相对移动来抑制起伏作用。
22.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:其包含将所述阻尼器装置(1)设置为具有串联连接的至少一个机械阀及至少一个阻尼管,并驱动所述场产生装置(11),以选择性地使在所述至少一个阻尼管中的场敏感介质(9)经受场的影响。
23.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:其包含将所述阻尼器装置设置为在压缩阶段具有最大流动截面,所述最大流动截面是不同于在回弹阶段的最大流动截面。
24.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:其包含自多个特性阻尼曲线中选择一个特性阻尼曲线。
25.一种用于自行车(200)的吸震器(100),其特征在于:所述吸震器包括
至少一个用于减弱第一组件和第二组件间的相对移动的阻尼器装置(1),所述阻尼器装置(1)包含至少一个受控制的阻尼阀(8),所述阻尼阀具有至少一个场产生装置(11),所述场产生装置设置成通过产生所述场产生装置(11)的场强度影响场敏感介质(9),以供影响所述阻尼器装置(1)的阻尼力(84),
一个控制装置(46)及至少一个传感器装置(47),设置成周期性地实时得到至少一个用于第一组件(101)和第二组件(102)间彼此相对的相对速度的参数,以供事件识别,
所述控制装置(46)设置成,借助于所述参数(81),自储存在记忆装置的特性阻尼曲线(10,90)实时衍生当前要设定的场强度(83),以及
所述控制装置(46)及所述场产生装置(11)设置成,实时设定当前要设定的所述场强度(83),以实时设定一阻尼力(84),所述阻尼力(84)得自所述参数(81)下的所述特性阻尼曲线(10,90),以及
所述阻尼器装置(1)包含一由机械阀界定的基本曲线,其中具有负相对速度的阻尼力梯度比具有正相对速度的阻尼力梯度更陡峭。
26.根据权利要求25所述的吸震器(100),其特征在于:至少一个所述机械阀为机械单向阀。
27.根据权利要求25所述的吸震器(100),其特征在于:至少两个所述机械阀(15,16)是并联连接的互不相同的机械阀。
28.根据权利要求25所述的吸震器(100),其特征在于:至少一个所述机械阀及至少一个阻尼管(20,21)为串联连接,及所述场产生装置(11)配置为使所述至少一个阻尼管中的场敏感介质(9)经受场的影响。
29.根据权利要求25所述的吸震器(100),其特征在于:所述阻尼器装置(1)设置成在压缩阶段具有最大流动截面,所述最大流动截面是不同于在回弹阶段的最大流动截面。
30.根据权利要求29所述的吸震器(100),其特征在于:包括至少一个机械单向阀,该至少一个所述机械单向阀配置为用以界定在所述压缩阶段及在所述回弹阶段的所述最大流动截面间的差异。
31.根据权利要求25所述的吸震器(100),其特征在于:所述场产生装置在不存在事件之下是无电流的,且只有当事件发生时才需要电能用于减震。
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