CN106838104A - 使用压电装置的可变阻尼系统 - Google Patents

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Abstract

一种阻尼器组件包括壳体和由壳体支撑的杆。活塞组件附接到杆并定位为将壳体的内部腔室分成第一流体腔室和第二流体腔室。活塞组件包括限定至少一个孔口的环形板。孔口将流体连通的第一流体腔室和第二流体腔室互连。阻尼器组件包括可响应于控制信号在脱离位置与接合位置之间移动的压电装置。当设置在脱离位置时，压电装置不影响穿过至少一个孔口的流体流。当设置在接合位置时，压电装置影响穿过至少一个孔口的流体流，以调整活塞组件的阻尼率。

Description

使用压电装置的可变阻尼系统
技术领域
本公开总体涉及一种具有可变阻尼率的阻尼系统。
背景技术
阻尼器组件为耗散动能的机械装置。阻尼器组件将两个物体之间的动能转换成热量并且随后耗散热量。阻尼器组件可包括流体阻尼器，该流体阻尼器迫使粘性流体穿过活塞中的小孔口，以控制两个物体之间的相对移动。阻尼组件以取决于对流经孔口的阻尼流体的阻力的阻尼率来抑制移动。阻尼率可通过改变对流经孔口的阻尼流体的阻力而变化或改变。
发明内容
提供一种流体计量装置。流体计量装置包括壳体，该壳体限定第一流体腔室和第二流体腔室。阀包括用于控制第一流体腔室与第二流体腔室之间的流体流的至少一个孔口。压电装置可响应于控制信号在至少第一位置与第二位置之间移动。压电装置在设置在第一位置时以第一速率影响穿过至少一个孔口的流体流。压电装置在设置在第二位置时以第二速率影响穿过至少一个孔口的流体流。
还提供一种阻尼器组件。阻尼器组件包括壳体，该壳体限定内部腔室并沿纵轴延伸。杆由壳体支撑并至少部分地设置在壳体的内部腔室内。活塞组件附接到壳体的内部腔室内的杆。活塞组件定位成将内部腔室分成至少第一流体腔室和第二流体腔室。活塞组件可操作来以阻尼率抵抗杆与壳体之间的相对移动。活塞组件包括限定至少一个孔口的环形板。孔口将流体连通的第一流体腔室和第二流体腔室互连，以允许阻尼流体在第一流体腔室与第二流体腔室之间流动。阻尼器组件包括压电装置，该压电装置可响应于控制信号在至少脱离位置与接合位置之间移动。当设置在脱离位置时，压电装置不影响穿过至少一个孔口的流体流。当设置在接合位置时，压电装置影响穿过至少一个孔口的流体流，以调整活塞组件的阻尼率。
还提供一种阻尼系统。阻尼系统包括可操作以产生控制信号的控制模块和耦合到控制模块的阻尼器组件。阻尼器组件包括可操作以响应于控制信号在接合位置与脱离位置之间移动的压电装置。阻尼器组件包括壳体和活塞组件，该壳体限定内部腔室，该活塞组件设置在内部腔室内并定位成将内部腔室分成第一流体腔室和第二流体腔室。活塞组件包括环形板，该环形板限定将流体连通的第一流体腔室和第二流体腔室互连的至少一个孔口。阻尼流体设置在壳体的内部腔室内。阻尼流体可在第一流体腔室与第二流体腔室之间移动穿过至少一个孔口。当设置在脱离位置时，压电装置不影响穿过至少一个孔口的流体流。当设置在接合位置时，压电装置影响穿过至少一个孔口的流体流，以控制穿过至少一个孔口的阻尼流体流并调整活塞组件的阻尼率。
因此，穿过孔径的流体流速率(例如，阻尼器组件的阻尼率)可通过致动压电装置来进行控制，以便提供针对不同条件的不同阻尼率。压电装置可由控制模块(例如，车辆的制动控制模块或发动机控制模块)主动地控制，以主动地实时控制阻尼率。可选地，阻尼器组件可以控制来提供不同操作模式，例如，“运动模式”或“旅行模式”。
结合附图，通过以下对用于实施教导的最佳模式的详细描述，本教导的以上特征和优点以及其它特征和优点容易变得显而易见。
附图说明
图1为阻尼系统的示意性横截面视图，其中压电装置设置在脱离位置。
图2为阻尼系统的示意性横截面视图，其中压电装置设置在接合位置以调整阻尼器组件的阻尼率。
具体实施方式
本领域的普通技术人员将认识到，如“上方”、“下方”、“向上”、“向下”、“顶部”、“底部”等术语用于描述附图，并且不表示对所附权利要求书所限定的本公开的范围的限制。此外，教导可按照功能和/或逻辑块组件和/或各种处理步骤在本文中进行描述。应当认识到，这些块部件可由配置成执行指定功能的任何数量的硬件、软件和/或固件组件组成。
参考附图(其中相同的标号在若干视图中指示相同的部件)，大体上示出并描述了流体计量装置。流体计量装置可包括能够对两个不同流体腔室之间的流体进行计量的任何装置。流体计量装置的一个示例性实施例为阻尼器组件，常被称作减震器。流体计量装置在下文中被称作阻尼器组件24。虽然使用阻尼系统20(其包含阻尼器组件24)的示例性实施例在本文中描述了本发明，但应了解，流体计量装置可配置为某一其它装置，例如但不限于动力转向系统。
阻尼系统20可用于抑制两个组件之间的移动和/或吸收并耗散动能。阻尼系统20可体现为用于车辆(例如，汽车、货车、摩托车、雪地车、飞机、拖拉机等)的减震器系统。但是，应了解，阻尼系统20可用于其它非车辆应用(例如工业机械)中或需要对两个组件之间的移动进行抑制的任何其它应用中。
阻尼系统20包括控制模块22和耦合到控制模块22并由控制模块22控制的阻尼器组件24。在附图中所示并在本文中描述的示例性实施例中，阻尼器组件24包括壳体26。壳体26沿纵轴28延伸并包括限定密封的内部腔室32的环形壁30。杆34由壳体26可移动地支撑以便相对于壳体26沿纵轴28移动。杆34和壳体26大体上彼此同心，其中其各自的中心轴由纵轴28限定。杆34至少部分地设置在壳体26的内部腔室32内。阻尼器组件24的壳体26可包括第一附接端(未示出)，该第一附接端配置用于附接到第一组件(未示出)，并且杆34可包括第二附接端(未示出)，该第二附接端配置用于附接到第二组件(未示出)，如本领域中已知的。第一组件与第二组件之间的相对移动使得杆34和壳体26沿纵轴28相对于彼此移动。
活塞组件36在壳体26的内部腔室32内附接到杆34。活塞组件36定位成将壳体26的内部腔室32分成至少第一流体腔室38和第二流体腔室40。活塞组件36包括限定至少一个孔口44的阀。如示例性实施例中所示，阀包括限定至少一个孔口44的环形板42。环形板42与杆34一起相对于壳体26移动。环形板42的外径向表面设置为与壳体26的环形壁30的内部表面密封接合。在一些实施例中，环形板42可包括绕纵轴28径向设置的多个孔口44。但是，孔口44的数量和位置可根据阻尼系统20的特定应用而变化。
阻尼流体46设置在壳体26的内部腔室32内。每一个孔口44将流体连通的第一流体腔室38和第二流体腔室40互连，以允许阻尼流体46在第一流体腔室38与第二流体腔室40之间流动。阻尼流体46可响应于杆34与壳体26之间的相对移动在第一流体腔室38与第二流体腔室40之间移动穿过孔口44。阻尼流体46可包括任何粘性流体，例如但不限于油。虽然阻尼流体46可包括磁流变流体，但将磁流变流体用作阻尼流体46对于阻尼器组件24的适当功能而言并非是所需的，并且磁流变流体对于改变阻尼器组件24的阻尼率而言也并不是所需的。
活塞组件36可操作以通过抵抗穿过孔口44的阻尼流体46的流来以阻尼率抵抗杆34与壳体26之间的相对移动，如本领域已知的。“阻尼率”在本文中限定为由穿过孔口44的阻尼流体46的流产生的用于抵抗壳体26与杆34之间的相对移动的力。
阻尼系统20包括压电装置48。压电装置48可包括使用压电材料来将电信号(即，来自控制模块22的控制信号)转换成移动的任何装置。压电装置48可在至少第一位置与第二位置之间移动。当设置在第一位置时，压电装置48以第一速率影响穿过孔口的流体流。如在本文中的示例性实施例中所示和所描述的，第一位置可限定为脱离位置，并且第一速率可包括或限定为不影响穿过孔口44的流体流。但是，应了解，第一位置可包括接合位置以便在至少某一程度上影响穿过孔口44的流体流。如在本文中的示例性实施例中所示和所描述的，第二位置可限定为接合位置，并且第二速率可包括或限定为影响穿过孔口44的流体流。如此，应了解，当压电装置44定位在第二或接合状态下时穿过孔口的流体流被影响的程度不同于当压电装置44定位在第一或脱离位置时的程度。
图1示出示例性实施例的第一或脱离位置，并且图2示出示例性实施例的第二或接合位置。压电装置响应于控制模块22提供的控制信号在第一位置与第二位置之间移动。在一些实施例中，压电装置48可沿纵轴28可移动到至少一个中间位置或多个中间位置，所述中间位置设置在接合位置与脱离位置之间。
在附图中所示和本文中所描述的示例性实施例中，压电装置48设置在壳体26的内部腔室32内并邻近活塞组件36附接到杆34。活塞组件36和压电装置48可按照能够使活塞组件36和压电装置48相对于杆34和相对于彼此固定到位的任何适合方式来附接到杆34。压电装置48响应于控制信号沿纵轴28线性移动，以在脱离位置与接合位置之间移动。
虽然附图中所示和本文中所描述的示例性实施例包括在壳体26的内部腔室32内并邻近活塞组件36的压电装置48，但应了解，压电装置48可定位在能够影响阻尼器组件24的阻尼率变化的阻尼系统20的某一其它地点或位置。
在所示的示例性实施例中，当设置在脱离位置时，压电装置48不接合活塞组件36，并因此不影响穿过环形板42的孔口44的流体流。当设置在接合位置时，压电装置48沿纵轴28线性移动到与活塞组件36接合，以影响穿过孔口44的流体流，并从而调整活塞组件36的阻尼率。如上文所述，阻尼器组件24可配置为使压电装置48移动到一个或多个中间位置来在不同的程度上影响穿过孔口44的流体流，进而提供可变的阻尼率。
如示例性实施例的附图中所示，活塞组件36包括邻近环形板42的面设置的至少一个阀盘。在一些实施例中，活塞组件36包括一个紧挨一个堆叠并设置在压电装置48与环形板42之间的多个阀盘。
阀盘50可绕弹簧点52相对于杆34和环形板42弯曲。参考图1，弹簧点52由绕纵轴28设置的环形接触环限定，其中阀盘50接合或接触杆34的外环形表面。阀盘50响应于由阻尼流体46施加到阀盘50的流体压力而绕弹簧点52弯曲.流体压力由壳体26与杆34之间的相对移动产生。阀盘50绕弹簧点52的弯曲影响穿过孔口44的阻尼流体46的流，以控制在第一流体腔室38与第二流体腔室40之间穿过孔口44的流体流。
参考图2，当压电装置48设置在接合位置时，压电装置48接合并接触阀盘50以相对于纵轴28向外径向移动弹簧点52，其中，阀盘50绕弹簧点52弯曲。移动弹簧点52(阀盘50绕其弯曲)改变了弯曲阀盘50所需的流体压力，从而影响或改变阻尼器组件24的阻尼率。通过接合压电装置48和将压电装置48移动到接合位置从而使弹簧点52朝向阀盘50的外径向边缘向外径向移动，增大了阀盘50对弯曲的阻力，从而增大了阻尼流体46必须施加在阀盘上以影响穿过孔口44的阻尼流体46的流的流体压力量。
另外，参考图2，当压电装置48设置在接合位置时，压电装置48可至少部分地阻塞一个或多个孔口44，以减小孔口44的面积并控制穿过至少一个孔口44的阻尼流体46的流，从而影响阻尼器组件24的阻尼率。应了解，压电装置48可根据特定应用和对阻尼器组件24的阻尼率的所需改变来部分地阻塞和/或完全地阻塞一或多个孔口44。
如上文所述，控制模块22可操作以产生控制信号，该控制信号被传达到压电装置48，用于将压电装置48控制在至少接合位置与脱离位置之间。控制模块22可包括(例如但不限于)车辆的制动控制模块22或发动机控制模块22。控制模块22可包括计算机和/或处理器，并包括管理和控制阻尼器组件24的操作所需的所有软件、硬件、存储器、算法、连接、传感器等。应了解，控制模块22可包括能够分析来自各种传感器的数据、比较数据、作出控制阻尼器组件24的操作所需的必要决策以及执行对产生和传达控制信号到阻尼器组件24来控制阻尼器组件24的操作所必要的所需任务的任何装置。
控制模块22可控制阻尼器组件24来改变离散数量的预定义阻尼率之间的阻尼率，以提供不同驾驶模式，例如但不限于“运动”模式、“旅行”模式、“雪地”模式等。可选地，控制模块22可连续地并主动地将阻尼器组件24的阻尼率控制在无限数量的阻尼率之间，以提供对车辆的当前操作条件的主动实时抑制。
详细描述和附图或图式是对本公开的支持和描述，但本公开的范围仅由权利要求书限定。虽然已详细描述了用于实施请求保护的教导的一些最佳模式和其它实施例，但仍存在用于实践所附权利要求书中限定的本公开的各种可选设计和实施例。

Claims (9)

1.一种阻尼器组件，其包括：
壳体，其限定内部腔室并沿纵轴延伸；
杆，其由所述壳体支撑并至少部分地设置在所述壳体的所述内部腔室内；
活塞组件，其附接到所述壳体的所述内部腔室内的所述杆并设置为将所述内部腔室分成至少第一流体腔室和第二流体腔室，并且可操作来以阻尼率抵抗所述杆与所述壳体之间的相对移动；
其中所述活塞组件包括环形板，所述环形板限定将流体连通的所述第一流体腔室和所述第二流体腔室互连的至少一个孔口；
压电装置，其可响应于控制信号在至少脱离位置与接合位置之间移动，其中所述压电装置在设置在所述脱离位置时不影响穿过所述至少一个孔口的流体流，并且其中所述压电装置在设置在所述接合位置时影响穿过所述至少一个孔口的流体流以调整所述活塞组件的所述阻尼率。
2.根据权利要求1所述的阻尼器组件，其中所述压电装置设置在所述壳体的所述内部腔室内并邻近所述活塞组件附接到所述杆。
3.根据权利要求2所述的阻尼器组件，其中所述压电装置响应于所述控制信号沿所述纵轴线性移动，以在所述脱离位置与接合位置之间移动。
4.根据权利要求3所述的阻尼器组件，其中所述压电装置可沿所述纵轴移动到设置在所述接合位置与所述脱离位置之间的至少一个中间位置。
5.根据权利要求3所述的阻尼器组件，其中所述活塞组件包括至少一个阀盘，所述至少一个阀盘设置为在所述压电装置与所述环形板之间邻近所述环形板的面。
6.根据权利要求5所述的阻尼器组件，其中所述至少一个阀盘可响应于流体压力绕弹簧点相对于所述杆弯曲，以控制在第一流体腔室与所述第二流体腔室之间穿过所述至少一个孔口的流体流。
7.根据权利要求6所述的阻尼器组件，其中当所述压电装置设置在所述接合位置时，所述压电装置接合所述至少一个阀盘以移动所述弹簧点，以改变弯曲所述至少一个阀盘所需的所述流体压力，所述至少一个阀盘绕所述弹簧点相对于所述纵轴径向向外弯曲。
8.根据权利要求3所述的阻尼器组件，其中所述压电装置在设置在所述接合位置时部分地阻塞所述至少一个孔口以减少穿过所述至少一个孔口的流体流。
9.根据权利要求7所述的阻尼器组件，其中所述至少一个孔口包括多个孔口，并且其中所述压电装置在设置在所述接合位置时完全地阻塞所述多个孔口中的至少一个。
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