CN107250596B - 具有带轴向挠性补偿的复合基部组件的减振器 - Google Patents

Abstract

披露了一种包括内组件和复合基部组件的减振器。该内组件包括在第一端与第二端之间延伸的压力管、被布置成邻近该第一端的杆导向件、被布置成邻近该第二端的压缩阀、被布置在该压力管中在该杆导向件与该压缩阀之间的活塞组件、以及操作性地附接至该活塞组件上并由该杆导向件支撑的杆。该复合基部组件限定腔室，该腔室用于至少部分地容纳终止于底板的内组件。该复合基部组件具有下元件，该下元件被布置成邻近该底板以用于至少部分地接合该压力管的第二端。该下元件限定用于方便在该压力管与该腔室之间的流体连通的至少一个间隙。

Description

具有带轴向挠性补偿的复合基部组件的减振器

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年11月26日提交的美国临时专利申请序列号62/084,771的权益，该申请的内容通过引用以其全文结合在此。

技术领域

本发明总体上涉及减振器，并且更具体地涉及具有带轴向挠性补偿的复合基部组件的减振器。

背景技术

在相关技术中已知的常规减振器典型地包括外管、活塞组件、杆、流体以及一个或多个阀门，由此，活塞组件被连接至杆并且运行时在外管中的流体内行进以便衰减杆相对于外管的轴向运动。为此目的，杆和外管的对应相反两端被附接至不同的构件或结构上以便衰减其间的运动。通过举例的方式，常规的汽车悬架系统利用与弹簧关联的减振器以控制在压缩和回弹中的悬架阻尼，由此，减振器典型地在一端处附接至支撑车轮的转向节、并且在另一端处附接至车辆的框架或本体的一部分。

取决于应用，减振器还可以包括布置在外管内部的内管，其中，活塞组件代替地被支撑在内管中。内管限定填充有流体的工作腔室，活塞组件在运行中可以穿过其来移动。类似地，储备腔室被限定在外管与内管之间的空间中。该储备腔室也包含流体并且经由一个或多个阀门与该工作腔室处于调节的流体连通。外管典型地由钢制造，并且因此可能是重的。为了减小外管的重量，可以使用薄壁钢。然而，应理解的是减小外管的壁厚对应地减小了强度，从而使得减振器在运行中敏感于外部施加的力和损害。

最近，在汽车应用中已经越来越多地使用复合物以减小重量同时维持强度。因而，考虑到上述讨论的由钢制造的外管的缺点，希望的是由复合材料制造外管。然而，应理解的是，复合物具有与金属显著不同的材料属性。具体地，复合材料与金属相比具有较低的刚度并且因此具有较大的延伸率。

典型地，减振器被组装成在内管与外管之间具有内部预载荷，从而防止以上讨论的多种不同的部件在运行中变得松动并且帮助保持活塞组件、杆、内管和外管在运行中对准。适当的对准在运行中确保了减少摩擦和低噪音。因而，应理解的是，减振器的轴向回弹载荷可能引起复合外管显著变形，使得以上讨论的预载荷将消失并且多种不同的部件可能变得松动，从而导致增加噪音和摩擦并且降低性能和部件寿命。

上述类型的减振器的每个部件必须协作以有效地衰减运行中的轴向运动。虽然在相关技术中已知的减振器对于其预期目的而言总体上已经表现良好，但是在现有技术中对于具有类似的操作特征、执行可靠并且提供与减少的重量相关的优点的减振器仍存在需要。

发明内容

本发明的减振器包括内组件和复合基部组件。该内组件包括在第一端与第二端之间延伸的压力管、被布置成邻近该压力管的第一端的杆导向件、被布置成邻近该压力管的第二端的压缩阀、被布置在该压力管中在该杆导向件与该压缩阀之间的活塞组件、以及杆，该杆操作性地附接至该活塞组件上并由该杆导向件支撑，从而使该杆与该压力管同心地对准。复合基部组件限定腔室，该腔室用于至少部分地在其中容纳内组件。该腔室终止于底板。该复合基部组件具有下元件，该下元件被布置成邻近该底板以用于至少部分地接合该内组件的压力管的第二端，从而捕获所述第二端并且限制其侧向运动而允许纵向运动。该下元件限定用于方便在该压力管与该腔室之间的流体连通的至少一个间隙。

本发明克服相关技术中在减振器中的缺点。以此方式，本发明的减振器有效地衰减了轴向运动，并且同时补偿了运行中在内组件与复合基部组件之间的轴向挠性差异，同时维持了在压力管与复合基部组件之间的对准。另外，本发明的减振器提供了与减小的重量相关的显著优点。

附图说明

本发明的其他目的、特征和优点将是容易了解的，因为在阅读与附图关联采用的后续说明书之后，这些目的、特征和优点将变得更好理解，在附图中：

图1是示出了常规悬架系统的通用车辆的放大透视图。

图2是具有常规减振器的图1的悬架系统的角组件的部分截面侧视图。

图3A和图3B是呈组装构型的并且根据本发明的另一个实施例的具有内组件、复合基部组件和闭合插入件的减振器的截面侧视图。

图4是根据本发明的另一个实施例的具有内组件和复合基部组件的减振器的截面侧视图。

图5是图3和图4的复合基部组件的放大俯视平面视图。

图6是沿图5中的线6-6截取的截面视图。

图7是图5和图6的复合基部组件的经旋转的局部截面透视图。

具体实施方式

参照附图，其中贯穿若干视图使用同样的数字指代同样的结构，常规车辆的一部分在图1中用10示出。车辆10包括本体12，该本体操作性地附接至由四个角组件16限定的悬架系统14上。这些角组件16各自被指配给一个可旋转地支撑的车轮18并且用于在运行中控制在本体12与车轮18之间的相对运动。为此目的，这些角组件16各自典型地包括用于帮助吸收冲击的弹簧20以及减振器22，该减振器用于通过衰减在车轮18与车辆本体12之间的运动来帮助控制弹簧20的运动。

如图1所示，弹簧20是压缩弹簧并且可以围绕减振器22同心地对准或与减振器22间隔开。因而，本领域普通技术人员应理解的是，本发明的减振器22可以结合任何合适类型的弹簧20使用，而不背离本发明的范围。通过非限制性举例的方式，弹簧20可以是板弹簧(未示出，但是在本领域是总体上已知的)。此外，考虑到相关领域中已知的不同悬架系统14的数量，应理解的是，任何合适数量的减振器22可以与任何合适数量的弹簧20一起使用。进一步地，本发明的减振器22不限于用于汽车应用，而是可以用于任何合适的应用，而不背离本发明的范围。通过非限制性举例的方式，本发明的减振器22可以与乘用或商用车辆、摩托车、全地形车辆、草坪护理设备、重型卡车、火车、飞机、轮船、施工车辆和设备、军用车辆或任何其他合适的基于悬架的或不基于悬架的应用关联使用，而不背离本发明的范围。

现在参照图2，以示例性目的示出了车辆悬架系统14的常规角组件16的部分截面视图。本领域普通技术人员将认识到图2中描绘的角组件16为麦弗逊式滑柱系统，其包括用于控制在车辆本体12与车轮18(图2中未示出)之间的运动的滑柱式减振器22。为此目的，减振器22典型地安装在顶部安装组件(总体上用24指示)与转向节26之间。顶部安装组件24安装至车辆10的本体12上并且帮助支撑弹簧20，如以下更详细地描述的。转向节26典型地包括可旋转地支撑的轮毂和轴承组件28，车轮18操作性地附接至该轮毂和轴承组件上。转向节26还典型地连接至球形接头30上，该球形接头安装至下控制臂32上，该球形接头进而被车辆的框架构件34枢转地支撑。连续可变的接头构件36经由轮毂和轴承组件28将旋转力矩从变速器(未示出，但在本领域是总体上已知的)转移至车轮18。因而，车轮18在运行中可以旋转以驱动车辆10，并且悬架系统14吸收冲击并且允许车轮18相对于本体12运动。

图2中示出的滑柱型减振器22包括复合基部组件38和杆40，该杆与复合基部组件38同心地对准并且支撑在该复合基部组件内，如以下更详细地描述的。杆40典型地包括阶梯式螺纹端42，该阶梯式螺纹端被适配成用于用螺母44将减振器22紧固至顶部安装组件24上。然而，应理解的是，减振器22可以无视应用以任何合适的方式操作性地附接至顶部安装组件24、或车辆10的任何合适部分、或任何合适构件上，而不背离本发明的范围。顶部安装组件24允许滑柱22和转向节26旋转，使得当车辆10被驱动时车轮18可以转动。图2中示出的复合基部组件38具有安装部分46和弹簧座48，该安装部分被适配成用于将减振器22附接至转向节26上，并且该弹簧座被适配成用于支撑弹簧20。虽然图2中描绘的复合基部组件38是用两个螺栓50来附接至转向节26上的，但本领域普通技术人员应理解的是，减振器22的复合基部组件38可以用任何合适的方式操作性地附接至车辆10的任何合适部分、或任何合适构件，而不背离本发明的范围。类似地，虽然图2中描绘的复合基部组件38包括弹簧座48，但本领域普通技术人员应理解的是，减振器22的复合基部组件38可以被配置成用任何合适的方式支撑弹簧20或者根本不支撑该弹簧，而不背离本发明的范围。

现在参照图3A、图3B和图4，示出了减振器22的多种不同的实施例。如将从以下讨论所理解的，为了清晰和一致性的目的，将共同参考在图3A、图3B和图4的每一者中示出的减振器22的多种不同的部件。本发明的减振器22包括内组件52和复合基部组件38。内组件52和复合基部组件38如以下更详细描述地协作以限定有时在相关领域中所谓的“双管”减振器22。内组件52包括以上讨论的压力管54、杆导向件56、压缩管58、活塞组件60和杆40。复合基部组件38还可以包括闭合插入件62，该闭合插入件操作性地附接至该复合基部组件以用于密封和/或关闭复合基部组件38。以上介绍的每一个部件将在以下更详细地描述。

内组件52的压力管54在相反的第一端与第二端64、66之间延伸。杆导向件56被布置成邻近压力管54的第一端64并且用于同心地对准并限制压力管54和杆40。杆导向件56典型地限定操作性地接合压力管54的第一端64的下部台阶68。更具体地，下部台阶68接合压力管54的内部表面70和压力管54的第一端64。然而，本领域普通技术人员应理解的是，杆导向件56可以用任何合适方式形成、成形或者配置，而不背离本发明的范围。进一步地，杆导向件56帮助密封减振器22以防止流体(未示出，但是典型地实现为不可压缩的油)逸出并且阻挡污染物和碎屑进入。杆导向件56典型地操作性地接合至闭合插入件62，该闭合插入件类似地操作性地接合至复合基座组件38，如以下更详细地描述的。

闭合插入件62典型地与杆导向件56同心地对准、由金属制造、并且可以用任何合适的方式操作性地接合至杆导向件56。通过非限制性举例的方式，闭合插入件62可以压接至被布置在杆导向件56中的槽缝72上(参见图3A、图3B)、或者可以滚轧(或“自旋”)到杆导向件56的顶表面74上(参见图4)(其中杆导向件56也由复合基部组件38轴向支撑)，如在共同未决的美国临时申请号62/084,779中描述的，其通过引用结合于此。尽管如此，应理解的是，杆导向件56可以被配置成用任何合适的方式附接至复合基部组件38或闭合插入件62，而不背离本发明的范围。

如以上所指出的，内组件52还包括被布置成邻近压力管54的第二端66的压缩阀58以及被布置在压力管54中在杆导向件56与压缩阀58之间的活塞组件60，其中杆40操作性地附接至活塞组件60上并且由杆导向件56支撑。活塞组件60和压缩阀58典型地包括阀系(在图3A、图3B和图4中总体上用76指示)以在运行中控制通过内部通道(未详细示出，但在本领域中总体上已知)的流体流动。为此目的，压力管54限定工作腔室78，活塞组件60在该工作腔室中行进。活塞组件60将工作腔室78分离成上工作腔室80和下工作腔室82，该上工作腔室被布置在杆导向件56与活塞组件60之间，该下工作腔室被布置在活塞组件60与压缩阀58之间。杆40延伸穿过上工作腔室80，但是没有穿过下工作腔室82，由此当活塞组件60在压力管54内行进时产生有待排出的差额流体体积。

内组件52的压力管54基本上被布置在复合基部组件38内。为此目的，复合基部组件38限定腔室84，该腔室用于至少部分地在其中容纳内组件52。腔室84终止于底板86。压力管54的第二端66可以与底板86间隔开，如图3A、图3B和图4所示。在这种实施例中，如果需要的话，压缩阀58可以通过诸如焊接或压接的机械连接进一步紧固至压力管54的第二端66中。腔室84的直径大于内组件52的压力管54的直径，由此在腔室84与压力管54之间限定储备腔室90。储备腔室90与压力管54的工作腔室78流体连通，并且被适配成用于储存由于在压力管54的上工作腔室80中存在杆40而引起的差额流体体积所需要的额外流体，如以上所讨论的。虽然复合基部组件38的腔室84具有圆柱形轮廓，本领域普通技术人员应理解的是，腔室84可以具有任何合适的轮廓或形状、或者具有足以至少部分地容纳内组件52的任何合适的尺寸或构型，而不背离本发明的范围。

图3B示出了主题发明的另一个实施例，其中压缩阀58与底板86接触，并且压力管54的第二端66抵接压缩阀58。压缩阀58包括在压力管54的第二端66与底板86之间延伸的密封延伸部59。典型地，压缩阀58被压力配合到压力管54中，并且对于所有的金属减振器，压力配合接合足以将压缩阀58紧固到压力管54中。在主题发明中，由于复合基部组件38在施加力的作用下伸长，可能遭受一定的力，其导致压缩阀58从压力管54脱出。密封延伸部59确保的是，即使复合基部组件38伸长，压力管54的端部66也保持邻近该密封延伸部。换言之，密封延伸部59确保的是，压缩阀58不会相对于压力管54的端部66脱出或歪斜。密封延伸部59的一部分可以具有与压力管54相同的尺寸，并且另一部分的大小被确定为压力配合到压力管54中。

本发明的复合基部组件38支撑内组件52并且是由复合材料形成的。在此示出的实施例中，复合基部组件38是由热固性纤维填充聚合物制造的整体一件式部件。更具体地，该热固性材料具有长度约为1.5CM至3.0CM的玻璃填料丝束。通过非限制性举例的方式，可以使用含有35％至40％的玻璃纤维的乙烯酯树脂。然而，本领域普通技术人员应理解的是，复合基部组件38可以由任何合适的复合材料、使用任何合适类型或量的加强纤维或填料、使用任何合适的制造工艺来制造，而不背离本发明的范围。类似地，应理解的是，复合基部组件38可以被制造为或者由任何合适数量的离散或相符合的合并部件、结构或特征制造、以任何合适的方式操作性地附接至彼此，而不背离本发明的范围。

本领域普通技术人员应理解的是，用于制造复合基部组件38的类型的常规复合材料典型地具有与用于制造内组件52的部件的金属显著不同的性质。作为一个实例，复合材料可以具有比金属更高的膨胀系数并且对周围环境或操作温度的变化可以做出不同反应。作为另一个实例，复合材料典型地展现了较低的弹性模量或杨氏模量。换言之，复合材料没有金属那么硬，并且因此可以比金属伸长或拉伸得更多。复合基部组件38在25℃时具有小于钢的弹性模量。优选地，复合基部组件38的弹性模量在25℃时小于75GPa。通过非限制性举例的方式，乙烯基酯在室温下的弹性模量小于钢(9.9GPa对200GPa)。因而，在运行中，减振器22的轴向载荷致使复合基部组件38比内组件52挠曲更多。这个趋势在更高的运行温度下可能甚至更有害。如此，复合基部组件38需要与内组件52协作，从而防止在运行过程中由于属性不同而造成的未对准，尤其是当应用涉及高的运行温度或高负载时(其中复合材料基本上比金属挠曲或拉伸得更多)。

为了防止在内组件52与复合基部组件38之间部分地由于材料属性差异而未对准，复合基部组件38具有被布置成邻近底板86的下元件94。该下元件94至少部分地接合内组件52的压力管54的第二端66。优选地，下元件94的高度大于由复合基部组件38实现的最大延伸率。更优选地，在车辆可能遭受的任何状况下，下元件94的高度都将大于由复合基部组件38实现的最大延伸率。下元件94进一步限定用于方便在压力管54与腔室84之间的流体连通的至少一个间隙96。更具体地，间隙96允许流体经由压缩阀58从压力管54的下工作腔室82流动到以上讨论的储备腔室90。

参见图5至图7，下元件94被示出为形成为多个径向间隔开的固位器98，该多个径向间隔开的固位器98在其间限定有多个间隙96。然而，本领域普通技术人员应理解的是，可以使用任何合适数量的固位器98或间隙96，而不背离本发明的范围。固位器98可以与复合基部组件38一体地形成。固位器98从复合基部组件38的腔室84的底板86延伸至上端100。在静止位置中，压力管54的第二端66被布置在腔室84的底板86与下元件98的上端100之间。

返回参见图3A和图4，压力管54的第二端66与复合基部组件38的底板86间隔有第一距离102，而图3B示出了与底板86相接触的压缩阀58。参照图4，这些固位器98从底板86和上端100延伸出第二距离104。第二距离104大于第一距离102，从而使得复合基部组件38的任何延伸率都将不允许压力管54的第二端66从下元件94脱出。第二距离104可以是第一距离102的2倍至3倍大。参照图3B中示出的实施例，第一距离102可以被密封延伸部59用去以确保压缩阀58不从压力管54脱出。

再次参见图5至图7，固位器98具有内侧弯曲边缘106，这些内侧弯曲边缘帮助给邻近第二端66的压力管54提供径向支撑和稳定性。然而，本领域普通技术人员应理解的是，固位器98可以具有任何合适的形状或者可以呈任何合适的构型，而不背离本发明的范围。

在运行中，本发明的复合基部组件38的下元件94径向地接合压力管54的第二端66，并且同时通过允许内组件52轴向平移而不脱离下元件94来补偿以上讨论的挠性或延伸率差值。更具体地，压力管54的第二端66被下元件98的内侧弯曲边缘106径向地支撑，从而防止了在内组件52与复合基部组件38之间的未对准；并且同时，压力管54可以在腔室84内轴向地平移以对复合基部组件38由于热量和/或载荷造成的挠曲作出响应，从而使得压力管54的第二端66保持在复合基部组件38的底板86与下元件98的上端100之间。以不同方式来说，下元件94捕获所述第二端并且限制其侧向运动而允许纵向运动。

本发明的减振器22的多种不同部件在运行中相协作以有效地衰减轴向运动。进一步地，本发明的减振器22显著地降低了悬架系统14的重量，因为可以使用轻型复合材料来制造具有改善的可靠性、性能和功能性的减振器22。

已经用说明性方式描述了本发明。应理解的是，已经使用的术语本质上旨在是表述说明的意义而不是限制意义。鉴于以上传授内容，本发明的许多修改和变体是可能的。因此，在所附的权利要求书的范围内，本发明可以不同于具体描述地来实践。

Claims (13)

1.一种减振器，包括：

内组件，该内组件包括：

压力管，该压力管在第一端与第二端之间延伸，

杆导向件，该杆导向件被布置成邻近所述压力管的所述第一端，

压缩阀，该压缩阀被布置成邻近所述压力管的所述第二端，

活塞组件，该活塞组件被布置在所述压力管中在所述杆导向件与所述压缩阀之间，以及

杆，该杆操作性地附接至所述活塞组件上并且由所述杆导向件支撑，从而使所述杆与所述压力管同心地对准；以及

复合基部组件，所述复合基部组件由复合材料形成，所述压力管由金属材料形成，使得所述复合基部组件具有比所述压力管低的弹性模量；

所述复合基部组件包括底板和从所述底板延伸的至少一个壁，所述底板和所述至少一个壁限定腔室，该腔室用于至少部分地在其中容纳所述内组件，其中所述底板和所述壁彼此一体地由所述复合材料形成；

所述复合基部组件具有与所述底板和所述壁一体地由复合材料形成的下元件；并且

所述下元件从所述底板延伸到上端并且从所述壁向内延伸，所述压力管的第二端和所述压缩阀布置在所述底板和所述上端之间，使得所述下元件捕获所述内组件的所述压力管的所述第二端和所述压缩阀，从而限制其侧向运动而允许所述第二端和所述压缩阀在所述底板和所述上端之间的纵向运动，而不会从所述下元件脱出，所述下元件限定用于方便在所述压力管与所述腔室之间的流体连通的至少一个间隙。

2.如权利要求1所述的减振器，其中，所述下元件被进一步限定为多个径向间隔开的固位器，所述固位器在其间限定多个对应的径向间隔开的间隙。

3.如权利要求1所述的减振器，其中，所述下元件包括内侧弯曲边缘，该内侧弯曲边缘用于径向地支撑所述压力管的所述第二端。

4.如权利要求1所述的减振器，其中，所述压力管的所述第二端与所述复合基部组件的所述底板在其间限定第一距离，并且所述下元件的所述上端与所述复合基部组件的所述底板在其间限定第二距离，并且其中，所述第二距离大于所述第一距离。

5.如权利要求4所述的减振器，其中，所述第二距离是所述第一距离的至少两倍大。

6.如权利要求1所述的减振器，其中，所述压缩阀还包括密封延伸部，该密封延伸部在所述压力管的所述第二端与所述复合基部组件的所述底板之间延伸。

7.如权利要求6所述的减振器，其中，所述压缩阀被压力配合到所述压力管中并且包括第一部分和第二部分，该第一部分具有与所述压力管的内径相同的第一直径，该第二部分具有与所述压力管的外径相同的第二直径。

8.如权利要求1所述的减振器，其中，所述下元件包括内侧弯曲边缘，该内侧弯曲边缘用于径向地支撑所述压力管的所述第二端。

9.一种复合基部组件，包括：

底板；

至少一个壁，该至少一个壁与所述底板一体地形成并从所述底板延伸，所述至少一个壁和所述底板限定腔室，该腔室用于在其中支撑内组件，所述腔室具有第一内径；

下元件，该下元件与所述底板一体地形成并从所述底板向上延伸到与所述底板间隔开的上端，在所述底板和所述上端之间限定第二距离以接纳压力管的第二端；

所述下元件与所述壁一体地形成并从所述壁向内延伸，所述下元件限定用于方便流体连通的至少一个间隙、并且具有小于所述第一内径的第二内径，使得所述下元件接合该内组件的压力管的第二端，从而捕获所述第二端并且限制其侧向运动而允许所述第二端在所述底板和所述上端之间的纵向运动，而不会从所述下元件脱出；并且

其中，所述复合基部组件由复合材料形成为单一一体部件并且在25℃时具有小于钢的弹性模量，使得当所述复合基部组件在使用中伸长时所述下元件仍然捕获所述第二端。

10.如权利要求9所述的复合基部组件，其中，所述下元件被进一步限定为多个径向间隔开的固位器，所述固位器在其间限定多个对应的径向间隔开的间隙。

11.如权利要求10所述的复合基部组件，其中，所述下元件包括内侧弯曲边缘，该内侧弯曲边缘用于径向地支撑所述压力管的所述第二端。

12.如权利要求10所述的复合基部组件，其中，所述复合基部组件在25℃时具有小于75GPa的弹性模量。

13.如权利要求9所述的复合基部组件，其中，所述复合材料是热固性纤维填充聚合物。