CN110486406A - 液压阻尼器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种液压阻尼器，其包括主管；以及主活塞组件，其附接到活塞杆。活塞杆设置有环形腔室，在其中设置有分隔件，分隔件将该腔室分成靠近主活塞组件并填充有磁流变流体的磁流变腔室和远离主活塞组件并填充有气体的补偿腔室，其中，液压阻尼器进一步包括：次级活塞组件，其可滑动地设置在磁流变腔室的内部，附接到次级活塞杆，次级活塞组件将磁流变腔室分成远离主活塞组件的磁流变压缩腔室和靠近主活塞组件的磁流变回弹腔室，其中，次级活塞组件设置有流动通道和至少一个电磁线圈，该至少一个电磁线圈用于可变地产生改变磁流变流体的剪切阻力的磁通量，其中，至少一个电磁线圈与穿过次级活塞杆并被引导到液压阻尼器的外部的控制电缆连接。

Description

液压阻尼器
技术领域
本发明涉及液压阻尼器，特别是机动车辆悬架阻尼器，该液压阻尼器包括：沿轴线延伸并填充有工作流体的主管；可滑动地设置在所述主管内的主活塞组件，该主活塞组件附接到通过密封的活塞杆引导件被引导到阻尼器的外部的活塞杆，将所述主管分成回弹腔室和压缩腔室，并且设置有回弹阀组件和压缩阀组件以控制在所述回弹腔室与所述压缩腔室之间通过的工作流体的流动。
背景技术
已知采用具有恒定粘度的工作流体的被动阻尼器用于提供可用于提供阻尼力的任何期望特性的通用设计参数，其不仅相对于活塞杆的速度成形，而且相对于高频和/或低振幅事件成形。然而，集成到机动车辆的悬架系统中的被动阻尼器的阻尼特性是固定的，并且对可由车辆的控制系统检测并因此可由车辆的悬架系统适当处理的特定且不断变化的道路状况没有响应。
为此，从现有技术中已知有主动阻尼器，例如填充有由磁场控制的磁流变流体的磁流变(MR)阻尼器。它们能够通过改变电磁体的功率来改变阻尼流体的粘度，从而可以连续地控制阻尼特性。然而，磁流变流体是昂贵的，并且悬浮在载流流体内的磁性粒子极大地增加了阻尼器的机械阀组件的磨损。此外，需要装备有多个传感器的相对复杂的控制系统来连续地控制磁流变阻尼器，而其效率往往仍不令人满意。
专利申请US6360856公开了一种液压阻尼器，其包括具有第一工作腔室的外管、位于第一工作腔室内部且具有第二工作腔室的内管。第一活塞可移动地插入到第一工作腔室中，第二活塞包括线圈并且可移动地插入到第二工作腔室中。第一工作腔室填充有液压流体，而第二工作腔室填充有磁流变流体。
专利申请CN107956835公开了一种阻尼器，其包括可压缩液压筒体和不可压缩辅助筒体。不可压缩辅助筒体由包含磁线圈的辅助活塞分隔并且填充有MR流体，其中可压缩液压筒体由主活塞分开并由分子介质填充。主活塞和辅助活塞通过相互的活塞杆相互连接。
从文献US2015165860中也已知使用两种不同类型的工作流体的类似阻尼器结构。
本发明的目的是提供一种液压阻尼器，其具有分别填充有常规工作流体和MR流体的两个单独的工作腔室，这将结合两种技术的优点，以便解决MR阻尼器的弱点，以在预定义的控制区域内可控地成形期望的阻尼特性。本发明的另一个目的是提供一种这种类型的阻尼器，该阻尼器具有成本效益并且制造简单。
发明内容
本发明提供了一种液压阻尼器，如开头所述，在该液压阻尼器中，所述活塞杆设置有环形腔室，在该腔室中设置有可滑动的分隔件，该可滑动的分隔件将所述腔室分成磁流变腔室和补偿腔室，所述磁流变腔室靠近主活塞组件并填充有磁流变流体，所述补偿腔室远离所述主活塞组件并填充有气体，其中，所述液压阻尼器进一步包括可滑动地设置在所述磁流变腔室内部的次级活塞组件，该次级活塞组件附接到次级活塞杆，该次级活塞杆密封地且可滑动地引导通过所述主活塞组件并相对于所述主管轴向固定，所述次级活塞组件将所述磁流变腔室分成远离所述主活塞组件的磁流变压缩腔室和靠近所述主活塞组件的磁流变回弹腔室，其中，所述次级活塞组件设置有流动通道和至少一个电磁线圈，所述至少一个电磁线圈用于可变地产生改变磁流变流体的剪切阻力的磁通量，以控制通过所述磁流变回弹腔室与所述磁流变压缩腔室之间的所述流动通道的磁流变流体的流动，其中，所述至少一个电磁线圈与穿过所述次级活塞杆并被引导到阻尼器的外部的控制电缆连接。
优选地，阻尼器是双管阻尼器，该双管阻尼器包括：围绕主管的外管；以及底阀组件，该底阀组件位于压缩腔室的端部处并且设置有回弹阀组件和压缩阀组件，以控制在压缩腔室与位于主管的外部且位于外管的内部的附加补偿腔室之间通过的工作流体的流动，其中，所述次级活塞杆固定到所述底阀组件和/或所述外管。
在可选的优选实施方式中，阻尼器是单管阻尼器，该单管阻尼器包括可滑动的分隔件，该可滑动的分隔件位于压缩腔室的端部处并且在其远离活塞杆引导件的一侧限定了填充有气体的补偿腔室，其中，阻尼器还设置有固定到压缩腔室中的主管的分隔件，并且所述次级活塞杆固定到所述分隔件。
在这样的实施方式中，所述补偿腔室优选地可与相对于主管位于外部的储存部连接。
优选地，磁流变回弹腔室在阻尼器的最大伸展状态下具有非零体积。
这可以优选地通过固定在活塞杆上的回弹止动组件来实现。
优选地，主活塞组件的所述回弹阀组件和/或所述压缩阀组件提供了相对于主活塞组件的速度的阻尼力的偏离特性。
优选地，所述活塞杆包括固定到所述主活塞组件的延伸件；固定到所述延伸件并且限定了所述磁流变腔室和所述补偿腔室的筒形主体；以及在所述活塞杆(5)的远离所述主活塞组件的端部处固定到所述筒形主体的安装突出部。
优选地，所述活塞杆在其远离主活塞组件的端部处设置有阀，该阀用于用气体填充所述补偿腔室。
附图说明
下面将结合附图对本发明进行描述和说明，在附图中：
图1例示出了根据本发明的包括阻尼器的车辆悬架的一部分；
图2是根据本发明的阻尼器的实施方式的示意性横截面图；
图3是图2所示的次级活塞组件的实施方式的示意性横截面图；
图4例示出了图2中所示的阻尼器的回弹止动组件；
图5示意性地例示出了根据本发明的阻尼器的单管实施方式；以及
图6例示出了根据本发明的阻尼器的示例性力-速度特性。
具体实施方式
图1示意性地例示出了包括本发明的阻尼器1的示例性车辆悬架的一部分，其借助于顶部安装件102和设置在顶部安装件102的上表面的周边上的多个螺钉103附接到车辆底盘101。顶部安装件102连接到螺旋弹簧104以及阻尼器1的活塞杆5。阻尼器1的外管2连接到支撑车轮106的转向节105。
图2示出了根据本发明的双管阻尼器1的实施方式。阻尼器1包括外管2和填充有粘性工作流体的主管3，在主管3内设置有可移动的主活塞组件4，该可移动的主活塞组件4与通过密封的活塞杆引导件58引导到阻尼器1的外部的活塞杆5连接。阻尼器1还设置有底阀组件7，该底阀组件7固定在主管3的另一端。主活塞组件4与主管3的内表面滑动配合，并将管3分成(在主活塞组件4与活塞杆引导件58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，在主管3与外管2之间。
主活塞组件4设置有回弹阀组件41和压缩阀组件42，该回弹阀组件41和压缩阀组件42共同包括可偏转盘或浮动盘的堆叠，可选地由弹簧偏置，以在主活塞组件4沿轴线A处于运动时控制在回弹腔室11与压缩腔室12之间通过的工作流体的流动。此外，底阀组件7设置有回弹阀组件71和压缩阀组件72，以在阻尼器1的回弹冲程和压缩冲程期间分别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。如本领域技术人员所公知的，阀组件41、42和71、72提供可用于成形阻尼器1的期望被动特性的设计参数。在该实施方式中，主活塞组件4的阀组件41、42提供了图6中被示为“被动”的偏离(digressive)阻尼特性。
活塞杆5包括适于将杆5固定到顶部安装件102的安装突出部51，该安装突出部51被拧入筒形主体52中。延伸件53在其另一侧被拧入到筒形主体52中。延伸件53将活塞杆5与主活塞组件4连接，主活塞组件4通过螺母43固定在延伸件53的螺纹突出部531上。活塞杆5(更确切地说是活塞杆5的筒形主体52)限定了内部环形腔室55、56、57，在该环形腔室55、56、57中设置有可滑动的分隔件54，该可滑动的分隔件54设置有密封件541，该可滑动的分隔件54将该环形腔室55、56、57分成靠近主活塞组件4的MR腔室55、56和远离主活塞组件4的补偿腔室57。在另一实施方式中，补偿腔室57可与相对于活塞杆5位于外部的储存部连接。
次级活塞组件6可滑动地设置在MR腔室55、56的内部，将该MR腔室55、56分成远离主活塞组件4的MR压缩腔室55和靠近主活塞组件4的MR回弹腔室56。次级活塞组件6附接到次级活塞杆9，该次级活塞杆9具有筒形主体95，筒形主体95被密封地且可滑动地引导穿过主活塞组件4，并且更精确地，穿过其上固定有主活塞组件4的活塞杆5的延伸件53。此外，次级活塞杆9穿过压缩腔室12、底阀组件7和外管2的底部。次级活塞杆9通过螺母92固定到底座阀组件7上，该螺母92拧在筒形主体95的螺纹缩窄端部上并且与补偿腔室13中的垫圈96抵接。因此，次级活塞组件6相对于主管3的轴向位置是固定的。
MR腔室55、56填充有MR流体，该MR流体可以是任何常规的MR流体，包括含有诸如铁或铁合金的磁性材料的颗粒，该颗粒悬浮在流体中并且可以通过控制磁场而在流体内被磁激活并被控制。补偿腔室57填充有在压力下的气体，例如空气，以补偿由MR回弹腔室56中存在次级活塞杆9而引起的MR回弹腔室56的容积与MR压缩腔室55的容积之差。为此，在该实施方式中，安装突出部51包括入口阀511。在阻尼器的其他实施方式中，补偿腔室57可以在组装线处用气体填充，并且准备使用的阻尼器可以没有任何阀。
如图3中所示，在该实施方式中，次级活塞组件6包括容纳由轴向间隙分隔开的两个电磁线圈64的主体61。线圈64与穿过次级活塞杆9的筒形主体95并被引导到阻尼器1的外部的隔离控制电缆91连接，以连接到车辆的控制系统。磁通筒体(fluxcylinder)62围绕主体61设置，以在磁通筒体62的内环形表面与具有线圈64的主体61的外环形表面之间形成环形流动通道63。磁通筒体62在其轴向端部处固定到次级活塞组件6的主体61，并且与活塞杆5的筒形主体52的内表面形成滑动配合。在非激活、断电模式下，MR流体可以自由地流过MR腔室55和56之间的流动通道63。在通电模式下，电流经由控制电缆91提供给线圈64，用于可变地生成改变MR流体的剪切阻力的磁通量，并且由此控制通过流动通道63的MR流体的流动特性，从而允许对于给定应用实现期望的阻尼效果。
如图4中所示，阻尼器1还包括回弹止动组件8，在该实施方式中，该回弹止动组件8包括紧固(clench)在设置在活塞杆5的筒形主体52的径向外表面上的环形槽中的环形套环81，以及邻接套环81的弹性环82。回弹止动组件8在活塞杆5上的轴向位置被设定为使得在回弹止动组件8的接合(engaging)表面与被接合(engagement)表面的接触点处，仍可获得MR回弹腔室56的非零容积。在该实施方式中，接合表面由弹性环82的轴向外表面限定，而被接合表面由活塞杆引导件58的轴向内表面限定。因此，在回弹止动组件8的致动点处，在次级活塞组件6和活塞杆5的延伸件53之间仍然存在一定距离D。这防止了次级活塞组件6的损坏以及其可能从次级活塞杆9的突然脱离。
图5示出了根据本发明的单管阻尼器1a的实施方式。附图标记保持相同，其中在适当的情况下，后缀(a)被添加到相同功能但不同结构的不同元件。阻尼器1a包括终止于活塞杆引导件58的主管3。主管3限定了内部环形腔室，在内部环形腔室中设置有可滑动的分隔件7a，该可滑动的分隔件7a将该腔室分成回弹腔室11、12和补偿腔室13a，回弹腔室11、12靠近活塞杆引导件58并填充有粘性工作流体，补偿腔室13a远离活塞杆引导件58。可移动的主活塞组件4可滑动地设置，该可移动的主活塞组件4与通过密封的活塞杆引导件58被引导到阻尼器1的外部的活塞杆5连接。主活塞组件4将主管3分成回弹腔室11和压缩腔室12，并且设置有回弹阀组件41和压缩阀组件42以控制在回弹腔室11和压缩腔室12之间通过的工作流体的流动。补偿腔室13a填充有在压力下的气体，例如空气，以补偿由回弹腔室11中存在活塞杆5引起的回弹腔室11的容积与压缩腔室12的容积之差。由于活塞杆5的容积相对较大，因此对于本领域技术人员来说显而易见的，在本发明的单管阻尼器1a的其他实施方式中，补偿腔室13的功能可以由在主管3外部的一些储存部提供。
活塞杆5、次级活塞组件6和回弹止动组件8具有与图2至图4中所例示的实施方式相同的结构。活塞杆5包括固定到主活塞组件4的延伸件53；固定到延伸件53并限定了磁流变腔室55、56和补偿腔室57的筒形主体52；以及在另一侧固定到筒形主体52的安装突出部(未示出)。类似地，次级活塞组件6附接到次级活塞杆9，该次级活塞杆9具有筒形主体95，筒形主体95被密封地且可滑动地引导穿过主活塞组件4，并且更精确地，穿过其上固定有主活塞组件4的活塞杆5的延伸件53。
分隔件93在压缩腔室12中固定到主管3。分隔件93可以例如设置有环形槽(未示出)，并且主管3可以从外侧紧固到该槽的内部以固定分隔件93的轴向位置。分隔件93设置有多个、优选地等角度间隔开的轴向开口94，使得工作流体能够在腔室12中相对无障碍地流动。次级活塞杆9的筒形主体95设置有螺纹缩窄端部，该螺纹缩窄端部穿过分隔件93并且在另一侧通过抵靠垫圈96的螺母92固定。因此，类似于图1所示的实施方式，次级活塞组件6相对于主管3的轴向位置被固定。与阻尼器1的第一实施方式类似地，次级活塞组件6的线圈64与穿过次级活塞杆9的筒形主体95的隔离控制电缆91连接。控制电缆91通过分隔件93和可滑动的分隔件7a之间的压缩腔室12中的主管3中的密封开口被引导到阻尼器1a的外部。
图6例示出了根据本发明的双管阻尼器的示例性力-速度特性。如图所示，主活塞组件4在次级活塞组件6的被动、断电模式下提供阻尼力的偏离特性，其中可区分的弯折点C、R由主活塞组件4的回弹阀组件41和压缩阀组件42的泄放(blow-off)特征引起。例如，根据检测到的道路状况和实现的控制算法，次级活塞组件6的线圈64可以在任何时间以连续的方式通电，从而相应地影响MR流体的粘度的连续变化，并因此影响在次级活塞组件6的流动通道63中产生的阻尼。在阴影控制区域内的任何阻尼力都可以达到流过流动通道63的阻尼流体的粘度达到其最大值的水平。
本发明的上述实施方式仅仅是示例性的。附图不一定是按照比例的，且某些特征可能被夸大或最小化。然而，这些和其他因素不应当被认为是对本发明的精神的限制，本发明的预期的保护范围在所附的权利要求中指出。

Claims (9)

1.一种液压阻尼器(1、1a)，该液压阻尼器(1、1a)包括：沿轴线(A)延伸并且填充有工作流体的主管(3)；能够滑动地设置在该主管(3)内的主活塞组件(4)，该主活塞组件(4)附接到通过密封的活塞杆引导件(58)被引导到该液压阻尼器(1)的外部的活塞杆(5)，该主活塞组件(4)将所述主管(3)分成回弹腔室(11)和压缩腔室(12)，并且设置有回弹阀组件(41)和压缩阀组件(42)，以控制在所述回弹腔室(11)与所述压缩腔室(12)之间通过的工作流体的流动，其特征在于，
所述活塞杆(5)设置有环形腔室(55、56、57)，在该环形腔室(55、56、57)中设置有能够滑动的分隔件(54)，该能够滑动的分隔件(54)将该环形腔室分成磁流变腔室(55、56)和补偿腔室(57)，所述磁流变腔室(55、56)靠近所述主活塞组件(4)并且填充有磁流变流体，所述补偿腔室(57)远离所述主活塞组件(4)并且填充有气体，其中，所述液压阻尼器(1、1a)进一步包括：
次级活塞组件(6)，该次级活塞组件(6)能够滑动地设置在所述磁流变腔室(55、56)的内部，附接到次级活塞杆(9)，该次级活塞杆(9)密封地且能够滑动地引导通过所述主活塞组件(4)并相对于所述主管(3)轴向固定，所述次级活塞组件(6)将所述磁流变腔室(55、56)分成远离所述主活塞组件(4)的磁流变压缩腔室(55)和靠近所述主活塞组件(4)的磁流变回弹腔室(56)，
其中，所述次级活塞组件(6)设置有流动通道(63)和至少一个电磁线圈(64)，该至少一个电磁线圈(64)用于可变地产生改变磁流变流体的剪切阻力的磁通量，以控制通过所述磁流变回弹腔室(56)与所述磁流变压缩腔室(55)之间的所述流动通道(63)的磁流变流体的流动，其中，所述至少一个电磁线圈(64)与穿过所述次级活塞杆(9)并被引导到所述液压阻尼器(1)的外部的控制电缆(91)连接。
2.根据权利要求1所述的液压阻尼器，其中，所述液压阻尼器(1)是双管阻尼器，该双管阻尼器包括：围绕所述主管的外管(2)；以及底阀组件(7)，该底阀组件(7)位于所述压缩腔室(12)的端部处并且设置有回弹阀组件(71)和压缩阀组件(72)，以控制在所述压缩腔室(12)与位于所述主管(3)的外部且位于所述外管(2)的内部的附加补偿腔室(13)之间通过的工作流体的流动，其中，
所述次级活塞杆(9)固定到所述底阀组件(7)和/或所述外管(2)。
3.根据权利要求1所述的液压阻尼器，其中，所述液压阻尼器(1a)是单管阻尼器，该单管阻尼器包括能够滑动的分隔件(7a)，该能够滑动的分隔件(7a)位于所述压缩腔室(12)的端部处并且在其远离所述活塞杆引导件(58)的一侧限定了填充有气体的补偿腔室(13)，其中，
所述液压阻尼器(1a)还设置有固定到所述压缩腔室(12)中的所述主管(3)的分隔件(93)，并且所述次级活塞杆(9)固定到所述分隔件(93)。
4.根据权利要求3所述的液压阻尼器，其中，所述补偿腔室(13)与相对于所述主管(3)位于外部的储存部连接。
5.根据前述权利要求中任一项所述的液压阻尼器，其中，所述磁流变回弹腔室(56)在所述液压阻尼器(1、1a)的最大伸展状态下具有非零容积。
6.根据权利要求5所述的液压阻尼器，其中，所述液压阻尼器设置有固定在所述活塞杆(5)上的回弹止动组件(8)。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的液压阻尼器，其中，所述主活塞组件(4)的所述回弹阀组件(41)和/或所述压缩阀组件(42)提供了相对于所述主活塞组件(4)的速度的阻尼力的偏离特性。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的液压阻尼器，其中，所述活塞杆(5)包括固定到所述主活塞组件(4)的延伸件(53)；固定到所述延伸件(53)并限定了所述磁流变腔室(55、56)和所述补偿腔室(57)的筒形主体(52)；以及在所述活塞杆(5)的远离所述主活塞组件(4)的端部处固定到所述筒形主体(52)的安装突出部(51)。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的液压阻尼器，其中，所述活塞杆(5)在其远离所述主活塞组件(4)的端部处设置有阀(511)，该阀(511)用于用气体填充所述补偿腔室(57)。
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Denomination of invention: Hydraulic damper

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Pledgor: BEIJINGWEST INDUSTRIES Co.,Ltd.

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