CN105723115B - 用于可控型阻尼器的致动机构 - Google Patents

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Abstract

一种应用于车辆的流体阻尼器组件包括活塞子组件，所述活塞子组件包括多个流入通道和至少一个回弹盘，所述回弹盘用以限制液压流体通过所述流入通道的流动。杆延伸穿过所述活塞子组件，以在回弹行程与压缩行程之间致动所述活塞子组件。致动器由所述杆支撑并位于所述杆内，所述致动器包括压电装置和放大器，以调节回弹行程期间的阻尼力，从而调节所述车辆的悬架。位于所述杆内的轴被连接到固定器，以传送来自所述放大器的运动，以压缩弹簧并从所述回弹盘断开所述固定器，从而允许所述回弹盘单独响应于来自该回弹行程的液压流体压力而弯曲，以打开所述流入通道并减小该回弹行程期间的阻尼力。

Description

用于可控型阻尼器的致动机构
技术领域
本发明大体涉及一种应用于车辆的流体阻尼器组件。
背景技术
阻尼器组件可以分为两类：具有固体元件的摩擦阻尼器和具有流体元件的液压阻尼器。液压阻尼器用在车辆的悬架系统中。其中，活塞子组件在流体腔室中移动：向上移动，被称为回弹行程，而向下移动，被称为压缩行程。允许通过所述活塞子组件的液压流体流动的速率决定了压降和阻尼力。高阻尼力导致刚性悬架，而低阻尼力导致柔性悬架。刚性悬架导致更主动的工作性能，而柔性悬架导致更舒适的乘坐体验。
常规阻尼器组件的主要缺点是刚性悬架与柔性悬架之间的折中。其中，刚性悬架包括高阻尼和主动性能，而柔性悬架包括低阻尼和更舒适的平顺性。刚性悬架导致主动操控，但负面影响是噪音和隔离。柔性悬架改进了隔离，但不利地影响到主动操控。
常规流体阻尼器组件中的活塞子组件包括多个盘，用通过使所述盘弯曲而打开多个通道所需要的力来控制通过所述活塞子组件的流体流动。所述盘和通道被设计并调整为所述刚性悬架与所述柔性悬架之间的最佳折中。从刚性悬架设定到柔性悬架设定的阻尼器调整的改变需要拆卸所述流体阻尼器组件并且修改使所述盘弯曲的必要的力(即所述盘的刚度)。
为了在不拆卸的情况下在刚性悬架与柔性悬架之间迅速调节，已整合有致动器，以调节从所述通道作用在所述盘上的阻尼力，从而允许响应于液压流体压力使所述盘弯曲并打开所述通道，由此调节并软化所述悬架。
在Yamaoka等人的美国专利5,054,809中公开了这样的流体阻尼器组件，其由具有一壁的壳体构成，该壁围绕中心轴线并沿着中心轴线沿环形延伸，以限定用于容纳液压流体的流体腔室。活塞子组件限定出上表面和下表面，所述上表面和所述下表面限定出在它们之间沿轴向延伸且能沿着所述壳体的所述壁在回弹行程与压缩行程之间滑动的周界。多个流入通道允许所述液压流体在所述回弹行程期间流过所述活塞子组件，并且至少一个回弹盘被设置在所述活塞子组件的所述下表面上，以限制所述液压流体通过所述流入通道的流动。所述回弹盘被安置在固定器上，并且弹簧使所述固定器偏向所述回弹盘。紧固件抵接所述弹簧，以可调节的方式沿轴向预加载所述弹簧使之抵靠所述固定器，从而偏置所述固定器使之抵靠所述回弹盘。杆包括压电致动器，用于在与所述弹簧的偏置力相反的方向上施加直接作用在所述回弹盘上的轴向力，以在刚性悬架与柔性悬架之间进行调节。
发明内容
本发明提供这样的一种应用于车辆的流体阻尼器组件，该流体阻尼器组件包括致动器，所述致动器连接到固定器，用于沿轴向移动所述固定器，以沿着中心轴线压缩弹簧而从回弹盘断开所述固定器，从而允许所述回弹盘单独响应于来自回弹行程的液压流体压力而弯曲，以打开活塞子组件的流入通道并减小所述回弹行程期间的阻尼力。
本发明在其最主要的方面提供了一种流体阻尼器组件，该流体阻尼器组件使用致动器以实时地实现流体阻尼器组件可控性，并改进平顺性和操纵性能。本发明对所述致动器的使用进一步允许降低复杂性，因为所述致动器的移位能力省去了对多于一个阻尼器的需要，从而最大限度地降低了整体阻尼器的尺寸和成本。通过允许所述流体阻尼器组件在提供主动性能的刚性悬架与提供更舒适平顺性的柔性悬架之间迅速调节，本发明还消除了操纵与隔离之间的折中。
附图说明
将容易了解到本发明的其它优点，当通过结合附图参考以下详细描述考虑时，本发明变得更好理解，其中：
图1是流体阻尼器组件的可行的实施方式的局部立体图；
图2是沿着图1的线2-2截取的局部立体剖视图；
图3是流体阻尼器组件的局部垂直剖视图；
图4A是在图3的围圈标记4A内截取的局部放大剖视图，并且示出了空档操作期间的流体阻尼器组件；
图4B是如同图4A的局部放大剖视图，但示出的是回弹行程；
图4C是如同图4A的局部放大剖视图，但示出的是压缩行程；
图5是活塞子组件的立体图；
图6是为了示出流出通道而沿着图5的线6-6截取的立体剖视图；
图7是为了示出流入通道而沿着图5的线7-7截取的立体剖视图；以及
图8是活塞子组件的上表面的立体图。
具体实施方式
图1至图8示出了根据本发明构造的应用于车辆的流体阻尼器组件。
如图3中大致指示的，壳体20具有由围绕中心轴线A并沿着中心轴线A环形延伸的管形壁限定的盖和底部，壳体20具有用于容纳液压流体的流体腔室，所述流体腔室在所述壁的所述盖与所述底部之间延伸。壳体20在所述底部闭合，以将壳体20连接到车辆的下安装件。如图2至图4C中大致示出的，流体阻尼器组件被设置在壳体20的流体腔室中并且延伸穿过壳体20的盖，以将流体阻尼器组件连接到车辆的上安装件(例如，车辆的悬架)。
活塞子组件22、24、26以可滑动的方式沿着壳体20的壁设置且与壳体20的壁密封接合，并且从中心轴线A沿径向延伸以限定周界22，该周界22在上表面24和下表面26之间沿轴向延伸并限定出上表面24和下表面26，以在图4B所示的回弹行程与图4C所示的压缩行程之间滑动并与壳体20的壁密封接合。密封件28围绕活塞子组件22、24、26沿轴向且同心地延伸，并且被设置在壳体20的壁与活塞子组件22、24、26的周界22之间，以防止液压流体在其间流动。密封件28可围绕活塞子组件22、24、26中的环形凹槽进行模制，以锁定成与活塞子组件22、24、26接合。如图7中最佳示出的，活塞子组件22、24、26限定出多个流入通道30，流入通道30从下表面26相对于中心轴线A散开并且沿径向向外延伸到活塞子组件22、24、26的上表面24。如图4B所示，流入通道30允许液压流体在回弹行程期间沿轴向流过活塞子组件22、24、26。如图6中最佳示出的，活塞子组件22、24、26进一步限定出多个流出通道32，流出通道32平行于中心轴线A在活塞子组件22、24、26的上表面24和下表面26之间延伸。如图4C所示，流出通道32允许液压流体在压缩行程期间沿轴向流过活塞子组件22、24、26。流入通道30朝着中心轴线A沿径向向内延伸并且与流出通道32间隔开。
多个盘34、36包括多个压缩盘34和至少一个回弹盘36。压缩盘34与活塞子组件22、24、26的上表面24同心地设置并抵接上表面24，以限制液压流体通过流出通道32的流动。回弹盘36与活塞子组件22、24、26的下表面26同心地设置并抵接下表面26，以限制液压流体通过流入通道30的流动。活塞子组件22、24、26和盘34、36限定出柱形孔，该柱形孔沿着中心轴线A在活塞子组件22、24、26的上表面24和下表面26之间延伸并延伸穿过盘34、36。
具有连杆37的杆37、38、40被设置在壳体20中并且沿着中心轴线A延伸穿过壳体20，以将流体阻尼器组件安装到车辆的上安装件。杆37、38、40进一步具有筒形的大横截面38和筒形的小横截面40，大横截面38以螺纹连接的方式接合连杆37。杆37、38、40的大横截面38和小横截面40限定出肩部42，肩部42在大横截面38与小横截面40之间沿径向延伸。顶部垫圈44被夹在肩部42与压缩盘34之间，以在肩部42与压缩盘34之间进行反作用(react)。顶部垫圈44具有接合肩部42的平坦上表面，并且具有背离与压缩盘34的接合弯曲的下表面46。如图4C所示，下表面46允许压缩盘34以逐渐增加的距离进行弯曲，或者背离活塞子组件22、24、26的上表面24进行弯曲。杆37、38、40的小横截面40沿着中心轴线A穿过活塞子组件22、24、26中的孔延伸到终端，以在回弹行程与压缩行程之间致动活塞子组件22、24、26。杆37、38、40的小横截面40具有柱形中空部，该柱形中空部被设置在中心轴线A上的小横截面40中并且沿着中心轴线A朝向小横截面40的终端延伸，小横截面40的终端以螺纹连接的方式支撑紧固件48。
活塞子组件22、24、26进一步限定柱形的凹部50，凹部50与中心轴线A同心并且沿轴向延伸到活塞子组件22、24、26的下表面26中。多边形形状的紧固螺母52被设置在活塞子组件22、24、26的凹部50中，并且以螺纹连接的方式设置在杆37、38、40的小横截面40上以与中心轴线A同心。紧固螺母52接合回弹盘36使之抵靠活塞子组件22、24、26的下表面26。活塞子组件22、24、26的下表面26限定出环形空腔，流入通道30终止于该环形空腔中，并且回弹盘36覆盖该环形空腔。下垫圈54被夹在回弹盘36与紧固螺母52之间，以围绕活塞子组件22、24、26的下表面26并从环形空腔沿径向向内轴向夹紧回弹盘36使之抵靠活塞子组件22、24、26的下表面26，以允许回弹盘36以逐渐增加的距离进行弯曲或者背离活塞子组件22、24、26的下表面26进行弯曲。
固定器56、58被设置在活塞子组件22、24、26的凹部50中，并且包括筒56和凸缘58。筒56沿轴向延伸且与紧固螺母52是同心的，并且凸缘58围绕紧固螺母52和下垫圈54从筒56沿径向向外延伸，以接合回弹盘36使之抵靠活塞子组件22、24、26的下表面26。弹簧60与杆37、38、40的小横截面40的终端起反作用且围绕该终端沿环形设置，并且在接合固定器56、58的凸缘58的主动端与紧固件48之间延伸，紧固件48位于杆37、38、40的反冲端处，用于使固定器56、58的凸缘58偏向并邻近回弹盘36。紧固件48沿轴向以可调节的方式预加载弹簧60使之抵靠固定器56、58的凸缘58，以偏置凸缘58使之抵靠回弹盘36。
致动器62、64由杆37、38、40支撑并位于杆37、38、40内，并且连接到固定器56、58，以沿轴向移动固定器56、58并从回弹盘36断开固定器56、58的凸缘58，从而允许回弹盘36响应于来自回弹行程的液压流体压力而弯曲。致动器62、64包括由控制器电操作的压电装置62，并包括放大器64。压电装置62被设置在杆37、38、40的大横截面38中，并且在上端66与下端68之间延伸，以将轴向力施加到固定器56、58。上压缩环70被设置在压电装置62的上端66与杆37、38、40的连杆37之间。下压缩环72抵接压电装置62的下端68。上压缩环70和下压缩环72在允许其沿轴向移动的同时将压电装置62偏置到空档位置。放大器64被设置在杆37、38、40的大横截面38中，并且沿着中心轴线A在下压缩环72与杆37、38、40的肩部42之间沿轴向延伸。放大器64增强了压电装置62到固定器56、58的轴向力。致动器62、64限定出隔室74，隔室74沿着中心轴线A在放大器64与杆37、38、40的小横截面40之间以截头圆锥的方式向内延伸，用于容纳将放大器64的轴向力转移至固定器56、58的液压流体。在可行的实施方式中，放大器64采用不可压缩流体的形式。然而，应该理解的是，放大器64可以替代地具有其它形式，诸如但不限于，柱塞或任何液压行程放大器。例如，由弹性材料制成的橡胶锥可以用作放大器64。
轴76从致动器62、64的放大器64延伸到小横截面40的中空部内，与位于小横截面40的中空部中的狭槽78一起用于接收销80。轴76从邻近肩部42的放大器64延伸到邻近小横截面40的终端的接头端，以从放大器64轴向传递运动到固定器56、58上。杆37、38、40的小横截面40的终端具有一对狭槽78，其中每个狭槽78均呈现沿着中心轴线A的细长矩形形状。这一对狭槽78沿着杆37、38、40的小横截面40沿轴向延伸，并且垂直延伸穿过杆37、38、40的小横截面40。销80具有矩形或圆形横截面，并且延伸穿过轴76、杆37、38、40中的狭槽78，且在固定器56、58的筒56的相反两侧之间延伸并固定至固定器56、58的筒56的相反两侧，以沿轴向移动固定器56、58。结果，如图4B所示，销80沿着中心轴线A轴向压缩弹簧60，以从回弹盘36断开固定器56、58，从而允许回弹盘36单独响应于来自回弹行程的液压流体压力而弯曲，以打开活塞子组件22、24、26的流入通道30并减小回弹行程期间的阻尼力。
在操作中，致动器62、64由控制器电操作，用于向致动器62、64供给电压，以向下推动固定器56、58，从而减小回弹盘36上的预加载。响应于向致动器62、64供给的电压，压电装置62膨胀并沿着中心轴线A延伸，以沿着中心轴线A推动固定器56、58。因此，如图4B所示，回弹盘36将在回弹行程期间以较小的阻尼力偏转，导致较为柔性的悬架，以为更舒适的平顺性提供隔离。另外，当致动器62、64被关闭时，杆37、38、40将不会在固定器56、58上施加力，导致最高水平的阻尼力可用并且在回弹行程期间提供刚性悬架。如图4A所示，流体阻尼器组件处于致动器62、64被关闭的空档操作下。如图4C所示，流体阻尼器组件在致动器62、64被关闭的压缩行程中进行操作，并且液压流体沿轴向流过流出通道32并且使压缩盘34背离流出通道32弯曲。
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解释为涵盖使本发明的新颖性行使其效用的任何组合。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”限定的词语则意在不包括在权利要求覆盖范围内。

Claims (5)

1.一种应用于车辆的流体阻尼器组件，所述流体阻尼器组件包括：
壳体，所述壳体具有围绕中心轴线并沿着所述中心轴线环形延伸的壁，限定出用于容纳液压流体的流体腔室；
活塞子组件，所述活塞子组件从所述中心轴线沿径向延伸以限定周界，所述周界被设置在所述流体腔室中并且限定出上表面和下表面，所述周界在所述上表面和所述下表面之间沿轴向延伸且能在回弹行程与压缩行程之间滑动；
所述活塞子组件限定出多个流入通道，以允许该液压流体在该回弹行程期间流过所述活塞子组件；
多个盘，所述多个盘包括回弹盘，所述回弹盘被设置在所述活塞子组件的所述下表面上，以限制该液压流体通过所述流入通道的流动；
杆，所述杆沿着所述中心轴线延伸且穿过所述活塞子组件而延伸到终端，以在该回弹行程与该压缩行程之间致动所述活塞子组件；
固定器，所述固定器被设置在所述回弹盘上，以接合所述回弹盘使所述回弹盘抵靠所述活塞子组件的所述下表面；
弹簧，所述弹簧与所述杆的所述终端进行反作用，且围绕所述终端沿环形设置，以使所述固定器偏向所述回弹盘；
致动器，所述致动器由所述杆支撑并位于所述杆内，并且所述致动器连接到所述固定器，以轴向移动所述固定器从而沿着所述中心轴线压缩所述弹簧，从所述回弹盘断开所述固定器，从而允许所述回弹盘单独响应于来自该回弹行程的液压流体压力而弯曲，以打开所述活塞子组件的所述流入通道并减小该回弹行程期间的阻尼力。
2.如权利要求1所述的流体阻尼器组件，所述流体阻尼器组件包括轴，所述轴连接到所述固定器，以从所述致动器传递运动到所述固定器上。
3.如权利要求2所述的流体阻尼器组件，其中，所述杆的所述终端具有一对狭槽，所述一对狭槽沿着所述杆轴向延伸并且垂直延伸穿过所述杆。
4.如权利要求3所述的流体阻尼器组件，所述流体阻尼器组件包括销，所述销延伸穿过所述轴以与所述轴一起轴向移动，并延伸穿过所述杆中的所述狭槽，且所述销在所述固定器的相反两侧之间延伸并固定至所述固定器的相反两侧，以轴向移动所述固定器并沿着所述中心轴线压缩所述弹簧，以从所述回弹盘断开所述固定器，从而允许所述回弹盘打开所述活塞子组件的所述流入通道并减小该回弹行程期间的阻尼力。
5.如权利要求1至4中任一项所述的流体阻尼器组件，所述流体阻尼器组件包括：
所述壳体的所述壁为管形壁；
所述活塞子组件以能滑动的方式沿着所述壳体的所述壁设置且与所述壳体的所述壁密封接合，所述周界在回弹行程与压缩行程之间滑动并与所述壳体的所述壁密封接合；
由有机聚合物材料制成的密封件，所述密封件围绕所述活塞子组件沿轴向且同心地延伸，并且被设置在所述壳体的所述壁与所述活塞子组件的所述周界之间，以防止液压流体在所述壁与所述周界之间流动；
所述流入通道从所述下表面相对于所述中心轴线散开，并且沿径向向外延伸到所述活塞子组件的所述上表面，以允许该液压流体在该回弹行程期间沿轴向流过所述活塞子组件；
所述活塞子组件进一步限定出多个流出通道，所述流出通道平行于所述中心轴线在所述活塞子组件的所述上表面和所述下表面之间延伸，以允许该液压流体在该压缩行程期间沿轴向流过所述活塞子组件；
所述流入通道朝向所述中心轴线沿径向向内延伸并且与所述流出通道间隔开；
所述多个盘包括多个压缩盘和至少一个所述回弹盘，所述压缩盘与所述活塞子组件的所述上表面同心地设置并抵接所述上表面，以限制该液压流体通过所述流出通道的流动，并且所述回弹盘与所述活塞子组件的所述下表面同心地设置并抵接所述下表面，以限制该液压流体通过所述流入通道的流动；
所述活塞子组件和所述盘限定出柱形孔，所述柱形孔沿着所述中心轴线在所述活塞子组件的所述上表面和所述下表面之间延伸；
具有连杆的所述杆被设置在所述壳体中，且穿过所述壳体并从所述壳体向外延伸，以将该流体阻尼器组件安装到该车辆；
所述杆进一步具有以螺纹连接的方式接合所述连杆的筒形的大横截面并具有筒形的小横截面，以限定出在所述大横截面与所述小横截面之间沿径向延伸的肩部，用于在该回弹行程与该压缩行程之间致动所述活塞子组件；
顶部垫圈，所述顶部垫圈被夹在所述杆的所述肩部与所述压缩盘之间，以在所述杆的所述肩部与所述压缩盘之间进行反作用；
所述顶部垫圈具有接合所述肩部的平坦上表面和背离与所述压缩盘的接合进行弯曲的下表面，以允许所述压缩盘背离所述活塞子组件的所述上表面进行弯曲；
所述杆的所述小横截面沿着所述中心轴线延伸且穿过所述活塞子组件中的所述孔延伸到终端；
所述杆的所述小横截面具有柱形中空部，所述柱形中空部被设置在所述小横截面中和所述中心轴线上，并且沿着所述中心轴线朝向所述小横截面的所述终端延伸；
所述活塞子组件进一步限定柱形的凹部，所述凹部与所述中心轴线同心并且沿轴向延伸到所述活塞子组件的所述下表面中；
多边形形状的紧固螺母，所述紧固螺母被设置在所述活塞子组件的所述凹部中，并且以螺纹连接的方式设置在所述杆的所述小横截面上，且与所述中心轴线同心，所述紧固螺母接合所述回弹盘使所述回弹盘抵靠所述活塞子组件的所述下表面；
下垫圈，所述下垫圈被夹在所述回弹盘与所述紧固螺母之间，以沿轴向夹紧所述回弹盘使所述回弹盘抵靠所述活塞子组件的所述下表面，以允许所述回弹盘以逐渐增加的距离进行弯曲或者背离所述活塞子组件的所述下表面进行弯曲；
所述固定器被设置在所述活塞子组件的所述凹部中，并且包括筒和凸缘，所述筒沿轴向且围绕所述紧固螺母同心地延伸，所述凸缘围绕所述紧固螺母和所述下垫圈从所述筒沿径向向外延伸，以接合所述回弹盘使所述回弹盘抵靠所述活塞子组件的所述下表面；
所述弹簧与所述杆的所述小横截面的所述终端进行反作用，且所述弹簧在接合所述固定器的所述凸缘的主动端与反冲端之间延伸，以使所述固定器的所述凸缘偏向所述回弹盘；
多边形形状的紧固件，所述紧固件以螺纹连接的方式接合所述小横截面的所述终端，并且抵接所述弹簧的所述反冲端，且与所述中心轴线同心，以沿轴向以能调节的方式预加载所述弹簧使所述弹簧抵靠所述固定器的所述凸缘，以偏置所述凸缘使所述凸缘抵靠所述回弹盘；
所述致动器包括压电装置，所述压电装置由控制器电操作并被设置在所述杆的所述大横截面中，并且所述压电装置在上端与下端之间延伸，以将轴向力施加到所述固定器；
上压缩环和下压缩环，所述上压缩环被设置在所述压电装置的所述上端与所述杆的所述连杆之间，所述下压缩环抵接所述压电装置的所述下端，以在允许所述压电装置沿轴向移动的同时将所述压电装置偏置到空档位置；
所述致动器进一步包括放大器，所述放大器被设置在所述杆的所述大横截面中，并且沿着所述中心轴线在所述下压缩环与所述杆的所述肩部之间沿轴向延伸，以增强所述压电装置向所述固定器的轴向力；
所述致动器限定出隔室，所述隔室沿着所述中心轴线在所述放大器与所述杆的所述小横截面之间以截头圆锥的方式向内延伸，以容纳液压流体，并将所述放大器的轴向力转移至所述固定器；
轴，所述轴在所述小横截面的所述中空部内从邻近所述肩部的所述放大器延伸到邻近所述小横截面的所述终端的接头端，以从所述放大器轴向传递运动到所述固定器上；
所述杆的所述小横截面的所述终端具有一对狭槽，每个狭槽均呈现细长矩形形状，所述一对狭槽沿着所述杆的所述小横截面轴向延伸并且垂直延伸穿过所述杆的所述小横截面；
具有矩形横截面的销，所述销延伸穿过所述轴以与所述轴一起轴向移动，并且延伸穿过所述杆的所述小横截面中的所述狭槽，且所述销在所述固定器的所述筒的相反两侧之间延伸并固定至所述固定器的所述筒的相反两侧，以沿着所述中心轴线轴向移动所述固定器并轴向压缩所述弹簧，以从所述回弹盘断开所述固定器的所述凸缘，从而允许所述回弹盘单独响应于来自该回弹行程的液压流体压力而弯曲，以打开所述活塞子组件的所述流入通道并减小该回弹行程期间的阻尼力。
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Date Code Title Description
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Denomination of invention: Actuating mechanism for controllable dampers

Effective date of registration: 20230517

Granted publication date: 20170524

Pledgee: Jingxi Zhixing Zhangjiakou Automotive Electronics Co.,Ltd.

Pledgor: BEIJINGWEST INDUSTRIES Co.,Ltd.

Registration number: Y2023990000256

PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right
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