CN106949182A - 具有液压止挡装置的液压阻尼器 - Google Patents

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Abstract

具有液压止挡装置的液压阻尼器。液压阻尼器包括限定腔室的管。所述管具有主区段和收窄区段。主活塞组件被设置在所述主区段中并且连接到活塞杆。阻挡机构固定到所述活塞杆。次级活塞可在所述收窄区段中移动。所述次级活塞的内表面限定至少一个径向内部通道。所述活塞杆限定环形凹部。所述次级活塞包括可在所述环形凹部内轴向地滑动的锁定机构。所述次级活塞可在液压止挡接合冲程与液压止挡分离冲程之间轴向地移动，其中在所述液压止挡接合冲程中，所述次级活塞接合阻挡机构并且限制流体通过所述径向内部通道的流动，并且其中在所述液压止挡分离冲程中，所述次级活塞与所述阻挡机构间隔开并且允许流体通过所述径向内部通道的流动。

Description

具有液压止挡装置的液压阻尼器
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的液压阻尼器。更具体地，本发明涉及一种包括主活塞组件和提供液压止挡装置的次级活塞组件的用于车辆的液压阻尼器。
背景技术
在本领域中已知液压阻尼器包括位于阻尼器的管的主区段中的主活塞组件，以及位于管的收窄区段中的次级活塞组件。次级活塞组件形成所谓的液压止挡装置，该液压止挡装置在活塞杆行程的操作范围的预定端部区段上产生附加的阻尼力。在第3,447,644号美国专利以及欧洲专利申请公开号EP 2 302 252和EP 2 952 775中公开了设置有这样的液压止挡装置的示例性阻尼器。
这样的液压止挡装置在冲程结束时提供能量耗散并且能够产生主要取决于活塞杆的位置的附加阻尼力。它们还根据杆位移提供阻尼力的逐渐增加。
尽管如此，这些结构中的许多结构在设计、组装工艺和/或劳动力消耗方面是复杂的。
因此，本发明的目的是提供一种具有液压止挡装置的液压阻尼器，其具有简单且成本有效的结构，具有非常少的部件，并且易于组装且仅需要对要在其上实现的现有阻尼器组件的其它部件进行微小的修改的。
发明内容
根据本公开的一个方面，提供了一种用于机动车辆的液压阻尼器。该液压阻尼器包括管，所述管沿着轴线延伸并且限定用于保持流体的腔室。所述管具有具有第一直径的主区段和具有第二直径的收窄区段，所述第二直径小于所述第一直径。主活塞组件设置在所述管的所述主区段中并且可在所述管的所述主区段内轴向地滑动以产生阻尼力。活塞杆附接至所述主活塞组件并且轴向地延伸到所述管的外部。阻挡(resist)机构绕所述活塞杆设置并且固定到所述活塞杆。次级活塞绕所述活塞杆设置在所述阻挡机构(resistingmechanism)的与所述主活塞组件轴向相反的那一侧上并且具有与所述管的所述收窄区段的所述第二直径基本上对应的外径，所述次级活塞可与所述主活塞组件一起轴向地移位并且可移动到所述管的所述收窄区段中以产生附加的阻尼力。所述次级活塞限定接合所述活塞杆的径向内表面以及与所述径向内表面相反的径向外表面。所述径向内表面限定沿轴向延伸的至少一个径向内部通道。所述活塞杆限定与所述次级活塞至少部分地轴向对准的环形凹部。所述次级活塞包括至少一个锁定机构，所述至少一个锁定机构被定位在所述活塞杆的所述环形凹部中并且可在所述环形凹部内轴向地滑动。所述次级活塞可在液压止挡接合冲程与液压止挡分离(disengagement)冲程之间轴向地移动，其中，在所述液压止挡接合冲程期间，所述次级活塞轴向地接合所述阻挡机构并且限制工作流体通过所述至少一个径向内部通道的流动，并且其中，在所述液压止挡分离冲程期间，所述次级活塞与所述阻挡机构轴向地间隔开并且限定在所述活塞杆与所述次级活塞之间的环形通道，允许工作流体通过所述至少一个径向内部通道的流动。
所述次级活塞需要非常少的部件，因此显著地降低制造成本并且提供液压阻尼器的简单的组装工艺。而且，不需要对活塞杆进行显著的修改来利用次级活塞，因此所述次级活塞可在各种现有阻尼器中采用。特别是，所述活塞杆的所述环形凹部可通过简单地加工所述杆而形成。
根据本公开的另一方面，所述次级活塞的所述径向外表面限定多个径向外部通道，所述多个径向外部通道中的每一个均轴向地延伸。因此，在阻尼器管的收窄区段中不需要形成通道，以减少在所述次级活塞进入所述收窄区段的阶段中产生的附加阻尼力的突然增加。
根据本公开的另一方面，所述次级活塞的所述径向外部通道在垂直于所述轴线的平面中的横截面在其与阻挡机构相反的表面处最大并且沿着所述次级活塞的轴向长度减少。因此，在接合所述收窄区段时由所述次级活塞产生的阻尼力平滑渐进地增加。
根据本公开的另一方面，沿轴向延伸的多个径向内部桥被限定在所述径向内部通道之间，所述径向内部桥中的每一个均轴向地终止于所述钩中的一个钩，并且所述次级活塞限定围绕所述钩的腔室。
根据本公开的另一方面，所述钩中的每一个均包括垂直于所述轴线延伸的平坦表面以及相对于所述平坦表面以一角度延伸的锥形表面。所述钩的这种成形便于在组装所述阻尼器期间将所述次级活塞定位在所述活塞杆上。更具体地，所述钩的所述锥形表面可屈曲(yield)，允许在所述杆上简单地将活塞向下拉过杆，直到所述钩的平坦前表面接合所述活塞杆的所述环形凹部。
根据本公开的另一方面，所述次级活塞的端部限定凸形引导表面，由此减少在接合冲程期间影响阻尼器部件的可能机械应力。
根据本公开的另一方面，所述次级活塞由塑料材料制成。因此，例如，可以通过利用诸如注射成型的成型技术以高成本效率制造所述次级活塞。
根据本公开的另一方面，所述阻挡机构是固定在所述活塞杆的所述环形凹部中的保持环。这样的环使得二次活塞的组装非常简单。
根据本公开的另一方面，至少一个弹簧被设置在所述管的所述收窄区段中，用于轴向地接合所述次级活塞以产生附加的阻尼力。根据本公开的又一方面，至少一个缓冲器(bumper)被定位在所述管的所述收窄区段中，用于轴向地接合所述次级活塞以产生附加的阻尼力。所述弹簧和/或缓冲器在接合行程结束时提供附加阻尼力的生成，由此进一步改进本发明的液压止挡件的可调性。
根据本公开的另一方面，所述管在压缩端与回弹端之间轴向延伸，并且所述收窄区段位于所述管的所述回弹端。
根据本公开的另一方面，所述阻尼器组件是双管阻尼器。
根据本公开的一个方面，至少一个轴向槽被限定在所述管的所述收窄区段中。因此，在所述次级活塞组件进入所述管的所述收窄区段的同时，提供了阻尼力的平滑可调节的增加。
根据本发明的阻尼器组件可容易地被配置为针对压缩冲程和回弹冲程两者产生附加的阻尼力，使得能够进行力增益的宽范围调谐，其中装置的性能可取决于活塞位置以及活塞速度两者。
附图说明
将容易理解本发明的其它优点，这是因为通过参考以下结合附图考虑的详细说明，本发明的其它优点将变得更好理解，其中：
图1是根据本发明的具有液压回弹止挡件的双管阻尼器的一个实施方式的示意性剖视图；
图2是根据本发明的具有液压压缩止挡件的单管阻尼器的一个实施方式的底部的示意性剖视图；
图3是根据本发明的具有液压回弹止挡件的双管阻尼器的另一实施方式的示意性剖视图；
图4是根据本发明的具有液压回弹止挡件的双管阻尼器的又一实施方式的示意性剖视图；
图5以立体正视图例示了次级活塞的一个实施方式；
图6以正视图例示了在图5中所示的次级活塞；
图7以立体后视图例示了在图5中所示的次级活塞；
图8以后视图例示了在图5中所示的次级活塞；
图9以侧视图例示了在图5中所示的次级活塞；以及
图10以沿着图9中所示的平面A-A截取的轴向横截面例示了在图5中所示的次级活塞。
具体实施方式
功能上等同的元件的附图标记在附图的所有图上保持相同，其中在适当的情况下，附图标记补充有额外的后缀(a-d)以区分功能性相同但构造不同的元件。
图1呈现了可在回弹冲程期间在典型机动车辆悬架中采用的根据本发明的双管阻尼器1a的一个实施方式。阻尼器1a包括外管2和主管3，外管2和主管3中的每一个均沿着轴线延伸并填充有粘性工作流体。可移动的主活塞组件4被设置在主管3中并且附接至活塞杆5，活塞杆5经由密封活塞杆引导件6通向阻尼器1a的外部。阻尼器1a还设置有底阀(basevalve)组件7，底阀组件7被固定在主管3的端部处。活塞组件4与主管3的内表面滑动配合并且将管3分成(在活塞杆引导件6与主活塞组件4之间的)回弹腔室11和(在主活塞组件4与底阀组件7之间的)压缩腔室12。附加补偿腔室13位于底阀组件7的另一侧。
主活塞组件4设置有压缩阀组件和回弹阀组件42、41，以在主活塞组件4处于运动中的同时来控制在回弹腔室11与压缩腔室12之间通过的工作流体的流动。另外，底阀组件7设置有回弹阀组件和压缩阀组件71、72，以分别在阻尼器1a的回弹冲程和压缩冲程期间控制在附加补偿腔室13与压缩腔室12之间通过的工作流体的流动。阀组件41、42和71、72提供可用于成形阻尼器1a的期望特性的设计参数。
管3的主区段33具有第一直径D1，在示例实施方式中第一直径D1大约为32mm。如图所示，管3还具有筒形收窄区段31，筒形收窄区段31具有较小的第二直径D2，在示例实施方式中，第二直径D2大约为28mm。该筒形收窄区段31延伸穿过锥形区段32而进入管的筒形主区段33。
次级活塞组件8被设置在活塞杆5上并且可与主活塞组件4一起移位。组件8仅包括两个部件，即：阻挡(resist)机构81，其在示例性实施方式中示出为固定在活塞杆5的环形凹部51中的保持环81；以及附加塑料次级活塞82，其在活塞杆5的环形凹部52中被卡扣锁定(snaplock)在活塞杆5上并且能够在该卡扣凹部52的极限内旋转和轴向移位。环形凹部52被至少部分地限定成与次级活塞组件8轴向对准。次级活塞82被设置在阻挡机构81的与主活塞组件4轴向相反的侧。次级活塞82具有大致管状形状，其具有径向内表面87，径向内表面87具有与活塞杆5的直径大致对应的内径，以及径向外表面89，径向外表面89具有与管3的筒形收窄区段31的直径大致对应的外径。
活塞82的径向外表面89还设置有多个等角间隔开的径向外部通道821，径向外部通道821沿轴向延伸并且能够使工作流体从管3的收窄区段31可调地流向回弹腔室11并在回弹冲程期间进一步流过主活塞组件4的回弹阀组件41，如用虚线箭头所例示。
主管3和次级活塞组件8的这样的形状为阻尼器1a提供了液压回弹止挡件。这样的液压止挡件的功能将在后面进行说明，特别是参考图3至图10进行说明。
图2呈现了根据本发明的在回弹冲程期间具有液压压缩止挡件的单管阻尼器1b的另一实施方式，该液压压缩止挡件的结构类似于图1中所例示的结构。如图2所示，阻尼器管3的筒形收窄区段31位于管3的压缩端，并且次级活塞组件8在主活塞组件4的压缩侧被固定到阻尼器活塞杆5。如图所示，工作流体的压力迫使次级活塞82下滑到环形卡扣凹部52中远离保持环81。尽管如此，在所例示位置中，次级活塞82位于管3的主区段33中，并且工作流体流过主活塞组件4的回弹阀组件41并如虚线箭头所例示，进一步向下流过压缩腔室12，自由地围绕次级活塞82。
在该实施方式中，管的锥形区段与从管3的外侧冲压的六个等角间隔开的轴向槽321分开并且与六个轴向桥322分开。结果，管3的锥形区段包括由桥322的六个等角间隔开的筒形区段形成的半筒形区段32b，以及由桥322的六个等角间隔开的锥形区段形成的半锥形区段32a。半筒形区段32b在保持槽321的同时提供了对次级活塞组件8的引导。这样的成形还提供了在管3的筒形主区段33与筒形收窄区段31之间的阻尼力的平滑构建，并且从而避免了可能的突然的力峰值。
可滑动隔膜9将阻尼器压缩腔室12与附加气体补偿腔室14分离。此外，管包括旋拧在主管3的端部上的盖34。阀341被设置在盖34上，其提供了在组装阻尼器之后用气体填充气体补偿室14。
显然，根据本发明的阻尼器可容纳两个液压止挡件，液压止挡件中的每一个在阻尼器的压缩侧和回弹侧均设置有附加的塑料活塞。
图3例示了在压缩冲程期间设置有包括附加弹簧83的液压回弹止挡件的双管阻尼器1c的另一实施方式。弹簧83的一端附接至活塞杆引导件6，并且在回弹冲程结束时，弹簧83能够在与次级活塞82的前表面接合之后产生附加阻尼力。显然，随着回弹冲程行程的进一步增加，该力基本上线性地增加。
如上文和下文使用的，术语“前”意指次级活塞组件8与管的收窄区段31接合的一侧，而术语“后”意指次级活塞组件8的与前侧轴向相反的一侧。类似地，术语“接合冲程”表示在此期间次级活塞组件可进入管3的收窄区段31中的阻尼器的该冲程，而术语“分离冲程”表示与接合冲程相反的冲程。
如图所示，次级活塞82下方的工作流体的压力迫使其在远离保持环81的环形卡扣凹部52中上滑，从而在次级活塞82的后表面与保持环81的前表面之间形成高度为H的环形通道84。因此，工作流体从回弹腔室11自由地流过该环形通道84并且进一步流过由次级活塞82的径向内表面87限定的径向内轴向通道822(参见图10)到达管3的收窄区段31，如虚线箭头所例示。
图4例示了在回弹冲程期间设置有包括附加缓冲器85的液压回弹止挡件8的双管阻尼器1d的另一实施方式。缓冲器85附接至活塞杆引导件6并且能弹性地变形，因此在回弹冲程结束时能够在与次级活塞82的前表面接合之后产生附加的阻尼力，以保护塑料次级活塞82免受损坏。
显然，如图2所示，为了生成并调节附加阻尼力产生的特性，可以采用活塞82的径向外部通道821以及横跨管3的锥形区段32设置的轴向槽321两者。然而在这种情况下，应当例如通过使活塞杆5的轴向凹部接合次级活塞82的适当突出部(图中未示出)来阻挡次级活塞82在活塞杆5上的旋转。
图5、图6、图7、图8、图9和图10所示的次级活塞82的实施方式设置有五个等角间隔开的径向外部通道821和五个等角间隔开的径向内部通道822。
在该实施方式中，径向外部通道821具有拱形沟道的形式，并且它们在与活塞82的轴线垂直的平面中的横截面从沿着活塞82长度的某一点开始向其前侧逐渐增加，从而为次级活塞组件8提供方便调谐的参数。当次级活塞82进入管3的收窄区段31时，径向外部通道821的该横截面最大，为工作流体的流动提供基本较小的限制。随着次级活塞82进一步进入收窄区段31，该横截面减小，并且因此阻尼力变得更高，直到工作流体的流动仅可以流过次级活塞82的外表面(现在没有径向外部通道821)与收窄区段31的内表面之间的窄环形槽时的那一点。在该点上，流动受限，并且因此阻尼力显然是最高的。
次级活塞82还设置有凸形引导表面823，该凸形引导表面823在进入管的收窄区段31的同时提供对活塞82的引导，并且补偿其可能的径向不耐性(intolerance)，关于活塞82在活塞杆5上的自由滑动移动，必须提供活塞82与活塞杆5之间的一些环形间隙。
在该实施方式中，径向内部通道822还形成为拱形沟道，但它们的横截面在其长度上基本上是相同的，并且通道822由径向内部桥826界定。
在活塞82的后侧，桥826突出进入内部腔室825并且由能够将杆5接合在杆5的环形卡扣凹部52中的至少一个锁定机构824而终止。在示例性实施方式中，锁定机构824包括能在环形凹部52内轴向地滑动的多个钩824。钩824的后表面为大致锥形，而前表面基本上垂直于阻尼器和活塞杆5轴线。这样的成形有利于在将活塞杆5组装到阻尼器1的内部之前将活塞82定位在活塞杆5上方。钩824的后锥形表面可在内部腔室825的内部屈曲，从而允许将活塞82简单地向下拉过活塞杆5，直到钩824接合凹部52。活塞82向下或者在接合冲程期间的进一步滑动移动被保持环阻止，而钩824的与阻尼器活塞杆5轴线垂直的前表面防止活塞82在液压止挡接合冲程期间向上滑动。
如图1和图4所示，在接合期间，在阻尼器回弹冲程的这种情况下，次级活塞组件8可经由锥形区段32进入管3的收窄区段31。在该冲程期间，保持环81推动次级活塞82并且阻挡径向内部通道822的入口。
另一方面，在图2和图3所示的分离冲程期间，工作流体的压力将次级活塞82推离保持环81，从而允许流体基本上不受限制地流过由此形成的环形通道84和径向内部通道822。
本发明的上述实施方式仅仅是示例性的。附图不一定按比例绘制，并且一些特征可能被夸大或最小化。然而，这些及其它因素不应当被认为是限制本发明的精神，其旨在的保护范围在所附权利要求书中指出。
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年5月11日提交的序列号为62/334,601且名称为“HYDRAULICDAMPER WITH A HYDRAULIC STOP ARRANGEMENT”的美国临时专利申请以及2017年4月13日提交的序列号为15/487,370且名称为“HYDRAULIC DAMPER WITH AHYDRAULIC STOPARRANGEMENT”的美国正式专利申请的权益，这两个专利申请的全部公开通过引用合并于此。

Claims (14)

1.一种用于机动车辆的液压阻尼器，所述液压阻尼器包括：
管，所述管沿着轴线延伸并且限定用于保持流体的腔室；
所述管具有具有第一直径的主区段和具有第二直径的收窄区段，所述第二直径小于所述第一直径；
主活塞组件，所述主活塞组件设置在所述管的所述主区段中并且能够在所述管的所述主区段内轴向地滑动以产生阻尼力；
活塞杆，所述活塞杆附接至所述主活塞组件并且轴向地延伸到所述管的外部；
阻挡机构，所述阻挡机构绕所述活塞杆设置并且固定到所述活塞杆；
次级活塞，所述次级活塞绕所述活塞杆设置在所述阻挡机构的与所述主活塞组件轴向相反的一侧并且具有与所述管的所述收窄区段的所述第二直径基本上对应的外径，所述次级活塞能够与所述主活塞组件一起轴向地移位并且能够移动到所述管的所述收窄区段中以产生附加的阻尼力；
所述次级活塞限定接合所述活塞杆的径向内表面以及与所述径向内表面相反的径向外表面；
所述径向内表面限定沿轴向延伸的至少一个径向内部通道；
所述活塞杆限定与所述次级活塞至少部分地轴向对准的环形凹部；以及
所述次级活塞包括至少一个锁定机构，所述至少一个锁定机构被定位在所述活塞杆的所述环形凹部中并且能够在所述环形凹部内轴向地滑动；
其中，所述次级活塞能够在液压止挡接合冲程与液压止挡分离冲程之间轴向地移动，其中，在所述液压止挡接合冲程期间，所述次级活塞轴向地接合所述阻挡机构并且限制工作流体通过所述至少一个径向内部通道的流动，并且其中，在所述液压止挡分离冲程期间，所述次级活塞与所述阻挡机构轴向地间隔开并且限定在所述活塞杆与所述次级活塞之间的环形通道，所述环形通道打开工作流体通过所述至少一个内部通道的流动。
2.根据权利要求1所述的液压阻尼器，其中，所述次级活塞的所述径向外表面限定多个径向外部通道，所述多个径向外部通道中的每一个均轴向地延伸。
3.根据权利要求2所述的液压阻尼器，其中，所述次级活塞的所述径向外部通道在垂直于所述轴线的平面中的横截面在其与阻挡机构相反的表面处最大并且沿着所述次级活塞的轴向长度减小。
4.根据权利要求1所述的液压阻尼器，其中，所述次级活塞的所述锁定机构包括多个径向内部弹性钩。
5.根据权利要求4所述的液压阻尼器，其中，沿轴向延伸的多个径向内部桥被限定在所述径向内部通道之间，其中，所述径向内部桥中的每一个均轴向地终止于所述钩中的一个钩，并且其中，所述次级活塞限定围绕所述钩的腔室。
6.根据权利要求4所述的液压阻尼器，其中，所述钩中的每一个均包括垂直于所述轴线延伸的平坦表面和相对于所述平坦表面以一角度延伸的锥形表面。
7.根据权利要求1所述的液压阻尼器，其中，所述次级活塞的端部限定凸形引导表面。
8.根据权利要求1所述的液压阻尼器，其中，所述次级活塞由塑料材料制成。
9.根据权利要求1所述的液压阻尼器，其中，所述阻挡机构是固定在所述活塞杆的所述环形凹部中的保持环。
10.根据权利要求1所述的液压阻尼器，其中，所述阻尼器组件进一步包括至少一个弹簧，所述至少一个弹簧被设置在所述管的所述收窄区段中，用于轴向地接合所述次级活塞以产生附加的阻尼力。
11.根据权利要求1所述的液压阻尼器，其中，所述阻尼器组件进一步包括至少一个缓冲器，所述至少一个缓冲器位于所述管的所述收窄区段中，用于轴向地接合所述次级活塞以产生附加的阻尼力。
12.根据权利要求1所述的液压阻尼器，其中，所述管在压缩端与回弹端之间轴向地延伸，并且其中，所述收窄区段位于所述管的所述回弹端。
13.根据权利要求1所述的液压阻尼器，其中，所述阻尼器组件是双管阻尼器。
14.根据权利要求1所述的液压阻尼器，其中，至少一个轴向槽被限定在所述管的所述收窄区段中。
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