CN108156816A - 减振装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种减振装置，尤其用于在汽车中减弱压缩力和弹跳力，所述减振装置具有压力介质缸(1)，具备活塞杆(3)的活塞(2)轴向可移动地在所述压力介质缸内导引，所述活塞将所述压力介质缸(1)分隔成压缩室(4)和伸张室(5)，其中，为了补偿活塞杆(3)的体积还设有气体蓄压器(8)，所述气体蓄压器通过至少一个可朝所述压缩室(4)开启的第一止回阀(6)与所述压缩室(4)连接，并且在所述压缩室(4)与所述伸张室(5)之间设有可朝所述伸张室(5)开启的第二止回阀(7)和与第二止回阀并行设置的至少一个可控的第一工作阀(12)。本发明的特征在于，可控的第二工作阀(13)与所述第一工作阀(12)串联连接，所述第二工作阀在一侧与所述第一工作阀连接，在另一侧与所述伸张室(5)连接，其中，在两个工作阀(12、13)之间设有压力介质支路(14)，所述压力介质支路与所述气体蓄压器(8)和所述第一止回阀(6)的出口连接，其中，所述气体蓄压器(8)仅具有较低的初压力。

Description

减振装置
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的减振装置，尤其用于优选在汽车中减弱压缩力和弹跳力。
这种形式的减振装置经常作为减振器安装于汽车。其中，减振器通过基本由液体充满的缸构成，固定在活塞杆上的活塞在缸内沿轴向导引。其中，活塞将压力介质缸分隔成压缩室和被活塞杆穿过的伸张室。在活塞杆相对于缸轴向移动时，液体大多数经由工作阀或减振阀从一室向另一室流入，其中，根据工作阀的样式不同，振动或多或少被较强地减弱。为了补偿活塞杆的体积及液体的热膨胀，压缩室大多数情况下连接气体蓄压器。为了避免伸张室内出现气穴，压缩室内大多数情况被施加以约20至30bar的初压力。
根据DE 10 2007 026 378 A1已知一种电流变减振器，该减振器能够在振动过程中从外部通过电控制装置进行控制。在此涉及压力介质为电流变液体的尤其用于汽车的减振器。为了进行控制，在压力介质缸内作为工作阀配置有将两个压力介质室相互连接的节流缝隙。在此，节流缝隙通过缝隙界面分成第一缝隙部分和第二缝隙部分，第一缝隙部分与压力介质缸的压缩室连接，第二缝隙部分与压力介质缸的伸张室连接。相对于第一缝隙部分平行且不可控的旁通缝隙从缝隙界面至压缩室布置，在该旁通缝隙的端部设有能够向压缩室开放的止回阀。为了电控制减振器力，配置有包围第一及第二节流缝隙段的且管状的电极，该电极能够通过可控的电压进行负载，并通过该电压改变节流缝隙内的粘性。在压力介质缸的延长部内配置有与压缩室连接的且为了补偿活塞杆体积而设的气体蓄压器。该气体蓄压器利用不具备活塞杆且能够轴向滑动的活塞与压缩室分离。在此，为了避免出现气穴，气体蓄压器的气压室内的初压力调整为至少20至30bar的值。但是，这种较高的初压力的缺点在于耗费的密封，因为相对较大的摩擦而造成磨损较大。
根据DE 10 2010 051 872 A1已知具有电流变工作阀及多个止回阀的汽车用的减振装置。在此，这些阀如此安置，使得气体蓄压器内的初压力与压缩室或伸张室内的工作压力脱耦，因此没有出现气穴的危险，仅需要尽可能低至10bar的初压力。为此设置具有利用轴向能够滑动的活塞分隔的压缩室及伸张室的压力介质缸，其中，在活塞内的压缩室与伸张室之间配置有能够向伸张室开放的止回阀。在此，压缩室连接气体蓄压器，在该气体蓄压器内配置有能够向压缩室开放的止回阀。可电气控制的电流变工作阀通过一个连接侧与伸张室连接，并且通过另一连接侧与气体蓄压器连接。这种形式的减振装置中，产生活塞杆横截面与活塞杆环状面(活塞横截面减去活塞杆横截面)的比相关的、伸张方向与压缩方向之间的力分布的非对称性，因为利用活塞杆对活塞面两侧作用不同的压力面。但是，活塞杆的横截面基本根据其机械性的负载进行尺寸设计，特别是车辆用的减振器中，与后车轴相比在前车轴上的活塞杆的横截面更大，因此产生与基于行驶舒适性的期望的非对称性不一致的各种非对称性。这虽然可以通过具有特殊的缝隙连接的电流变阀被考虑到，但为了各活塞杆横截面必须提供具有各种缝隙连接的特殊的电流变节流阀。因为在具有电流变节流阀的减振器中减振器大多数集成在缸管内，因此为了各个预设的活塞杆横截面，需要制造特殊的减振装置，这特别是在减振器的量产件中是不利的。
因此本发明所要解决的技术问题是，改进前述类型的减振装置，从而与预先设定的活塞杆横截面无关地可以实现伸张阶段与压缩阶段之间期望的非对称性或对称性。
所述技术问题通过权利要求1中记载的发明解决。本发明的改进方案和及优选的实施例记载于从属权利要求中。
本发明具有如下优点，即，利用至少两个止回阀及至少两个电流变或磁流变的工作阀的预定的连通线路，能够调整减振器的伸张阶段及压缩阶段的非对称性，而不需要考虑活塞杆及活塞的横截面或直径比。因此，非对称性附加地通过工作阀的安置和控制实现，从而活塞杆及活塞的横截面能够仅由机械性的要求决定。因此，相同类型的减振器便可以有利地通过接通和控制工作阀设置压缩阶段与伸张阶段之间不同的非对称性，以便不改变减振器部分的机械性的特性而实现期望的行驶舒适性。因此，针对各种减振特性曲线或各种车辆结构可以廉价地使用相同类型的减振器作为量产件。
本发明还具有如下优点，即，为了与几何形状无关地调整伸张阶段及压缩阶段的非对称性，仅需要两个或三个可控的工作阀及两个简单的止回阀，以便在不同车辆结构中也能够实现不同行驶感觉。在此，本发明同时具有的优点是，通过具有最高10bar的初压力的气体蓄压器也能够减小气穴的危险。有利地，通过使用可控的磁流变或电流变工作阀，在没有明显的切换延迟的情况下实现压缩阶段与伸张阶段之间不同的非对称性的调整，使得在行驶运行中能够进行压缩阶段及伸张阶段的非常准确的控制。
因为伸张阶段与压缩阶段之间的非对称性能够利用至少两个独立的工作阀进行控制，所以这些工作阀优选被施加共同的控制电压，从而为了控制工作阀能够优选使用相同的电极。
尤其在具有集成在压力介质缸内的电流变工作阀的本发明的特殊实施例中有利的是，工作阀也在缸管外侧作为平行的或螺旋的缝隙同轴地布置在压力介质缸和缸管之间，它们通过至少两个相互间隔且绝缘的缸管构成，这些缸管同时构成电极。
具有至少三个可控的工作阀的本发明的另一特殊的实施例具有如下优点，即，伸张阶段能够利用三个工作阀进行减弱，同时压缩阶段在减少的流量中利用三个工作阀减弱，由此伸张阶段在相同的控制电压下比压缩阶段通常更强地被减弱，由此产生在实际中与预设的行驶感觉阶段最大程度地对应的非对称性，从而可以通过控制电压大多数仅进行极小的非对称性调整。由此，相对于具有较少的控制电压变化的压缩运行，能够控制在伸张运行中更高的阻尼值，由此提高控制精度。本发明同时具有如下优点，即，与几何形状无关的非对称性调整不仅能够通过电流变式的，也能通过磁流变式的且迅速的液压式的工作阀实现。
使用附图所示的实施例，以下详细地说明本发明。在附图中：
图1表示具备两个可控的节流阀及两个止回阀的电流变减振装置的液压式的工作及控制电路；
图2表示具备三个可控的节流阀及两个止回阀的电流变减振装置的液压式的工作及控制电路。
图1中表示电流变减振装置的液压式的工作及控制电路，该减振装置具有压力介质缸1和具备活塞杆3的可纵向移动的活塞2，其中，活塞2将压力介质缸1分隔成压缩室4和被活塞杆3穿过的伸张室5。在此，压缩室4经由向该压缩室开放或能够开放的第一止回阀6，且经由第一压力介质管路9与气体蓄压器8连接。与此同时，压缩室4经由第一溢流孔11连接可控的第一电流变工作阀12，接着与可控的第二电流变工作阀13连接，该工作阀13的出口经由第二溢流孔10与伸张室5连接。在此，在两个可控的工作阀12与13之间设有至气体蓄压器8和第一止回阀6的压力介质支路14。在活塞2内，还附加地配置有向伸张室5开放或能够开放的第二止回阀7。
这种形式的减振装置优选作为减振器安装在汽车内，并且主要用于尽可能地减弱对车轮作用的由行驶决定的相对于车辆底盘沿两个作用方向的振动。这种形式的减振装置还可用于其它振动减弱，因此是通常使用的减振装置。
这种形式的减振器实际中大多数情况下由作为压力介质缸1的封闭的铝制或钢制的缸构成，该压力介质缸1具备密封的活塞杆贯通部，在该活塞杆贯通部内具有作为压力介质的电流变液体作为液压的减振介质。在充填的压力介质缸1内，密封的活塞2能够沿轴向滑动地导引，在该活塞2上固定有活塞杆3，该活塞杆3优选与车辆的底盘连接。在相反侧，具备压缩室4的压力介质缸1固定在转向节上，车辆车轮位于该转向节上。
为了补偿活塞杆体积，且补偿电流变液体的热膨胀，还设有气体蓄压器8，该气体蓄压器8在实际中优选具有具备压力介质接口的筒形的压力介质壳体15。在压力介质壳体15内设有不具备活塞杆的轴向导引的气压活塞16，该气压活塞16在气压壳体15内将1至10bar的较低的初压力下的气体相对于压力介质缸1进行密封。为此，在气体蓄压器8与压力介质室4之间安装有第一压力介质管路9，在该第一压力介质管路9内设置无节流作用的传统的第一止回阀6，该第一止回阀6向压缩室4开放或至少能够开放，且向气体蓄压器8关闭或能够关闭。但是，气体蓄压器8也可以经由第一止回阀6与压缩室4直接连接，由此在气体蓄压器8与具有电流变液体的压力介质缸1之间得到简单装入的紧凑单元。这种形式的气体蓄压器8也可以通过包围压力介质缸1的附加的缸管集成在减振器内。这种构造样式的减振器称为所谓的双管式减振器。
另外，在压力介质缸1的活塞2内附加地配置无节流阀的、另一个传统的第二止回阀7，该第二止回阀7向伸张室5开放或能够开放，且向压缩室4关闭或能够关闭。但是，这种形式的第二止回阀7也可以借助两个压力介质管路安置在活塞2的外侧，这两个压力介质管路使压缩室4和伸张室5相互连接。
为了减弱车辆底盘与各车轮之间的、压缩的挤压振动或弹起的拉伸振动，在压力介质缸1的压缩室4与伸张室5之间设有两个工作阀12、13，这些工作阀12、13设计为可控的电流变节流阀12、13。在此优选涉及两个较窄的节流缝隙，这些节流缝隙借助另外的缸外管18螺旋形状地同轴地构造在压力介质缸1的壳体内。在此，内侧的压力介质缸1同时设计为导电的电极，该电极被作为另外的电极的第二缸外管18同轴地包围，通过另外的电极能够产生改变穿流的电流变液体的粘性的磁场。这种形式的装入减振器内的可控的电流变节流阀由DE 10 2013 003 841 A1已知。但是，这种形式的工作阀12、13也可以设计为用于磁场内的磁流变液压的节流阀。在此为了实现本发明的功能本质上不取决于节流阀的液体控制形式。
在压力介质缸1的外表面上设有作为电流变节流阀12、13的缸外管18。在缸管的基体内在外表面上，借助在缸外管18的中央处的开口在缸外管18和气体蓄压器8之间安置有压力介质管路14。
在此为了本发明的功能重要的是，第二节流阀13在第一止回阀6的出口与气体蓄压器8的压力介质入口之间，经由第一压力介质管路9直接与气体蓄压器8连接，并且在另一侧经由第二压力介质管路17与伸张室5连接。因为在两个止回阀6、7及工作阀12、13的这种配置中，工作压力一定不与气体蓄压器8内的气体容积直接连接，而是经由两个工作阀12、13之一连接。因此，减振装置的非对称性与活塞杆横截面或活塞杆环状面(活塞横截面积减去活塞杆横截面积)很大程度上无关，并且仅通过两个工作阀12、13进行控制。为此在压缩运行中，电流变液体主要通过理想化的第二止回阀7未受阻尼地从压缩室4流入伸张室5内，因为在此第一止回阀6相对于气体蓄压器8封闭。与此同时，一部分电流变液体因为附加地伸入伸张室5内的活塞杆体积，而从伸张室5经由第一溢流孔10流入压力介质管路17内，且经由第二电流变工作阀13及压力介质支路14流入气体蓄压器8内。另一部分电流变液体附加地经由第二溢流孔11、第一工作阀12及压力介质支路14流入气体蓄压器8内。在此通过相应的控制电压，在压缩运行中在车辆底盘与车辆车轮之间的减振可根据期望的行驶舒适性利用两个工作阀12、13进行调整。在此，压缩运行中的如此可控的减振与伸张运行中的减振没有关系，由此压缩减振能够通过控制电压的预设单独地调整。
与之相对地在伸张运行中，第二止回阀7相对于压缩室4封闭，因此电流变液体经由第一溢流孔10、第二压力介质管路17、第二电流变工作阀13、压力介质支路14以及向压缩室4开放的第一止回阀6，流向压缩室4。因为利用压力介质支路14绕开了第一工作阀12，因此在伸张运行中减振仅通过第二电流变工作阀13控制。因为在伸张运行中伸张室5内的压力基本上取决于活塞杆环状面(活塞横截面积减去活塞杆横截面积)，因此通过第二工作阀13内相应的控制电压，根据期望的行驶舒适性的预设确定伸张减振。在此在相对较大的活塞杆环状面中，通过伸张运行中的较小的控制电压能够调整与压缩运行无关的相对较高的减振。由此，与活塞杆和活塞之间的横截面比例无关地，能够控制独立的伸张减振和/或压缩减振，其中，减振中期望的非对称比例也能够通过对控制电压的相应的预设而调整。
图2中表示具备三个电流变节流阀12、13、20和两个止回阀6、7的本发明的另一实施例。其中，该减振装置仍然与图1一样由压力介质缸1构成，该压力介质缸1利用轴向上能够滑动的活塞2被分隔成压缩室4和伸张室5。在活塞2内，同样配置有向伸张室5开放或能够开放的第二止回阀7，该第二止回阀7作为在开放的状态下事实上不具有节流作用的理想的止回阀发挥作用。在压缩室4与伸张室5之间，仍然串联地连接有两个电流变工作阀12、13。这些工作阀优选作为两个单独的螺旋形状的节流缝隙构造在压力介质缸1与同轴地包围压力介质缸的缸外管18之间，其中，两个缸管1、18同时构成可控的电极。
另外，图2所记载的减振装置还具备仅具有约1至10bar的较小的初压力的气体蓄压器8，该气体蓄压器8经由第一压力介质管路9与压缩室4连接。在该第一压力介质管路9内同样配置有第一止回阀6，用于在压缩运行中将气体蓄压器8与压缩室4脱耦。
另外，图2所示的减振装置在两个第一工作阀与第二工作阀12、13之间具有压力介质支路14，该压力介质支路14在第一止回阀6的出口的后方与第一压力介质管路9内的气体蓄压器8连接。与图1所示的减振装置不同的是，在压力介质支路14内设置有另外的第三电流变工作阀20，利用该工作阀20在伸张运行中，电流变液体也能够利用并联连接的第一及第三工作阀12、20被控制。在此利用第三电流变工作阀20可实现，在伸张运行中在车辆底盘的振动衰减时，电流变液体也既通过第二电流变阀13，也通过与该阀13串联连接的两个相互并联连接的第一及第三工作阀12、20流入压缩室4内。因为在轿车中为了良好的行驶舒适性，伸张振动通常应比压缩振动被更强有力地减弱，因此伸张振动可利用三个可控的工作阀12、13、20，比通过开放的第二止回阀7进行压缩运行时被更强有力地减弱。在压缩运行时通过仅串联连接的两个工作阀12、20发挥作用，并且仅由平行于工作阀12流过的具有减少的流量的第二工作阀13发挥作用。就此在相同的控制电压中，伸张振动已经比压缩振动被更强有力地减弱，由此在不改变控制电压的情况下产生伸张运行与压缩运行之间的非对称性，如在实际中所希望的。在此还附加地通过在伸张运动中根据准确希望的非对称性改变控制电压，能够进一步改变非对称性。由此在图2所示的实施例中，能够通过较小的控制电压变化，有利地在较大的范围内调整非对称性的振动减弱。在此优选既在伸张运行中也在压缩运行中，全部的电流变工作阀12、13、20均根据相同的控制电压19控制，从而在工作阀12、13、20的所有的控制间隙中具有相同的粘性。由此有利地，所有的工作阀12、13、20能够仅通过一个控制装置和同一电极进行控制。

Claims (5)

1.一种减振装置，尤其用于在汽车中减弱压缩力和弹跳力，所述减振装置具有压力介质缸(1)，具备活塞杆(3)的活塞(2)轴向可移动地在所述压力介质缸(1)内导引，所述活塞(2)将所述压力介质缸(1)分隔成压缩室(4)和伸张室(5)，其中，为了补偿活塞杆(3)的体积还设有气体蓄压器(8)，所述气体蓄压器(8)通过至少一个可朝所述压缩室(4)开启的第一止回阀(6)与所述压缩室(4)连接，并且在所述压缩室(4)与所述伸张室(5)之间设有可朝所述伸张室(5)开启的第二止回阀(7)和与第二止回阀(7)并行设置的至少一个可控的第一工作阀(12)，其特征在于，可控的第二工作阀(13)与所述第一工作阀(12)串联连接，所述第二工作阀(13)在一侧与所述第一工作阀(12)连接，并且在另一侧与所述伸张室(5)连接，其中，在两个工作阀(12、13)之间设有压力介质支路(14)，所述压力介质支路(14)与所述气体蓄压器(8)和所述第一止回阀(6)的出口连接，其中，所述气体蓄压器(8)仅具有低的初压力。
2.如权利要求1所述的减振装置，其特征在于，这些可控的工作阀构造为通过共同的高电压可控制的电流变节流阀(12、13、20)。
3.如权利要求1或2所述的减振装置，其特征在于，在所述压力介质支路(14)内，在所述气体蓄压器(8)和去往所述第二工作阀(13)的串联连接部之间配置有可控的第三工作阀(20)。
4.如权利要求1至3中任一项所述的减振装置，其特征在于，所述工作阀(12、13、20)由节流缝隙相对于所述压力介质缸(1)同轴地构成，所述节流缝隙可由共同的控制电源(19)控制。
5.如权利要求1至4中任一项所述的减振装置，其特征在于，所述第二止回阀(7)集成在所述活塞(2)内，并且设计为在被开启的压缩运行中几乎不具有节流作用。
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