CN110873144B - 减震器 - Google Patents

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Abstract

一种位置敏感减震器，包括内部流体空间、活塞和流体系统。活塞将内部空间分成压缩侧和回弹侧。流体系统将压缩侧流体地连接到回弹侧。流体系统包括在内部空间外部的三个或更多个外部流体空间的链路、空间流动控制装置以及沿内部流体空间互相隔开的通路装置。空间流动控制装置中的每个被构造成将外部流体空间中相应的相邻两个互相流体地连接。外部流体空间中的每个具有通路装置中相应的一个。通路装置中的每个包括通向内部流体空间的一个或多个通路。活塞可沿内部流体空间移动以进行以下中的至少一者：经过通路中的至少一个；以及至少限制通过通路中的至少一个的流动。

Description

减震器
技术领域
本发明涉及位置敏感减震器。
背景技术
减震器通常被安装为车辆悬架系统的一部分，以吸收冲击并减弱不期望的振动。
减震器通常包括安装为在流体空间内滑动的活塞。减震器被压缩的速率被称为活塞速度。简单的减震器提供与活塞速度相关的反作用力，例如与活塞速度的平方成比例。位置敏感减震器提供与活塞速度和活塞位置二者相关的反作用力，由此减震特性根据车辆悬架系统被压缩的程度而变化。
选择并调谐适当的减震器可对车辆的性能产生重大影响。此外，针对任何特定情况的理想减震器基于大范围的因素而变化，这些因素包括车辆的细节、待由车辆承载的货物的重量、待横穿的地形、待横穿地形的速度和驾驶员偏好。因此，非常期望提供具有熟悉减震器的车间可通过其来调谐性能的零件的减震器，并且还期望提供给予设计者根据要求采用大范围此类零件(例如，各种不同类型的阀)的自由的设计架构。
用于四驱车(如其在澳大利亚所知的，或者如其在美国所知的越野型SUV)的减震器可经受非常恶劣的条件诸如严重起伏的道路和方形边缘的隆起物。因此，期望减震器简单、稳固且耐用。
鉴于前述讨论，本发明寻求提供对减震器的改进，或者至少为关注减震器的人提供可用的替代物。
美国专利第6,296,092号公开了一种限定流体空间的气缸，活塞被容纳在该流体空间中。另一气缸围绕该气缸。两个气缸一起限定旁通通道，旁通开口从流体空间通向该旁通通道。旁通开口中的一些被可扩展带覆盖。
澳大利亚专利第2014273843号公开了一种减震器，该减震器具有限定多个管道的流体分配器。每个管道适于将来自通向工作腔室的一个孔口的工作流体连通到一个旁通通路(或者反之亦然)。
美国专利第7,191,877号公开了一种位置敏感减震器，该位置敏感减震器具有平行的旁通通路。
不承认本专利说明书中的任何信息是公知的常识，或者不承认本领域技术人员可合理地预想以弄清或理解本专利说明书、认为其是相关的或者在优先权日之前将其以任何方式组合。
发明内容
本发明的一个方面提供了一种位置敏感减震器，该位置敏感减震器包括：
内部流体空间；
活塞，该活塞将内部流体空间分成压缩侧和回弹侧；以及
流体系统，该流体系统将压缩侧连接到回弹侧；
该流体系统包括：
三个或更多个外部流体空间的链路，该外部流体空间在内部流体空间的外部；
空间流动控制装置；以及
通路装置，该通路装置沿内部流体空间互相隔开；
空间流动控制装置中的每个被构造成将外部流体空间中相应的相邻两个互相流体地连接；
外部流体空间中的每个具有通路装置中相应的一个；
通路装置中的每个包括通向内部流体空间的一个或多个通路；
活塞可沿内部流体空间移动，以进行以下中的至少一者：
经过通路中的至少一个，以及
至少限制通过通路中的至少一个的流动。
可选地，管状内部件限定内部流体空间。管状外部件可环绕管状内部件。优选地，管状内部件和管状外部件一起限定中间空间，该中间空间由分隔部分分隔以限定外部流体空间。
本发明的另一个方面提供了一种位置敏感减震器，该位置敏感减震器包括：
内部流体空间；
活塞，该活塞将内部流体空间分成压缩侧和回弹侧；
流体系统，该流体系统将压缩侧流体地连接到回弹侧；
管状内部件，该管状内部件限定内部流体空间；以及
管状外部件，该管状外部件环绕管状内部件；
该流体系统包括：
两个或更多个外部流体空间的链路，该外部流体空间在内部流体空间的外部；
空间流动控制装置；以及
通路装置，该通路装置沿内部流体空间互相隔开；
空间流动控制装置中的每个被构造成将外部流体空间中相应的相邻两个互相流体地连接；
流体空间中的每个具有通路装置中相应的一个；
通路装置中的每个包括通向内部流体空间的一个或多个通路；
活塞可沿内部流体空间移动，以进行以下中的至少一者：
经过通路中的至少一个；以及
至少限制通过通路中的至少一个的流动；
管状内部件和管状外部件一起限定中间空间，该中间空间由分隔部分分隔以限定外部流体空间。
优选地，通路中的至少大部分是形成于管状内部件中的孔。
可选地，一体式的材料体限定：分隔部分中的至少大部分；以及管状内部件和管状外部件中的一者。
管状外部件优选地是一体式的材料体。
可选地，管状内部件的外部的至少大部分基本上是柱形的。
可选地，管状外部件的内部的至少大部分基本上是柱形的。
管状外部件优选地是带外螺纹的。
活塞优选地可移动以经过通路中的至少一个，并且最优选地可移动以经过通路装置中的至少一个。
可选地，空间流动控制装置中的至少一个包括第一单向阀，以允许从外部流体空间中的第一个朝向外部流体空间中的第二个流动。优选地，空间流动控制装置中的至少一个包括第二单向阀，以允许从外部流体空间中的第二个朝向外部流体空间中的第一个的流动。
位置敏感减震器优选地包括浮动活塞，以将工作流体与气体分离。可选地，浮动活塞位于管状内部件内。可替代地，外部储存器可包括浮动活塞，在这种情况下可在外部调节的储存器流动控制装置可将内部流体空间连接到储存器的工作流体空间。
优选地，空间流动控制装置中的至少一个装有垫片，或者更优选地在两个方向上装有垫片。
可选地，活塞包括活塞流动控制装置，以在至少一个方向上将压缩侧流体地连接到回弹侧。优选地，活塞流动控制装置是可在外部调节的。
本发明的另一个方面提供了一种避震器，该避震器包括位置敏感减震器。
本发明的另一个方面提供了一种车辆，该车辆包括位置敏感减震器。
本发明的另一个方面提供了一种组装位置敏感减震器的方法；
管状内部件限定用于活塞的内部流体空间；
一个或多个分隔部分均承载空间流动控制装置；
该一个或多个分隔部分位于以下中的一者上：
管状内部件的外部；以及
管状外部件的内部；并且
该方法包括将管状内部件相对插入到管状外部件中，以至少部分地限定流体空间的链路中的在内部流体空间的外部的两个或更多个外部流体空间。
优选地，一个或多个分隔部分位于管状内部件的外部上。
附图说明
图1是减震器主体的轴向剖视图；
图2是内部组件的一部分的分解视图；以及
图3是避震器的透视图。
具体实施方式
图1示出了位置敏感减震器1，该位置敏感减震器包括内部流体空间3(也称为“活塞腔室”)、活塞5和流体系统7。活塞将内部流体空间3分成压缩侧3a和回弹侧3b。流体系统7将压缩侧3a流体地连接到回弹侧3b。
流体系统7包括在内部流体空间3的外部的流体空间9a、9b、9c、9d的链路(chain)9。内部流体空间3被管状内部件11限定，管状内部件在该示例中包括柱形壁11a和环11b，环11b环绕壁11a的外部并且沿壁11a互相隔开。在该示例中，内部件11是由铝加工而成的单个一体式主体。不同的形状和构造是可能的。通过示例的方式，内部件11可具有非圆形轮廓，并且环可以是机械地固定到壁11a的分离件。环11b中的每个限定相应的O形环凹槽，并且承载围绕其外围的相应的O形环。
内部件11被管状外部件13环绕。在该示例中，外部件13通过挤出和后挤出加工操作形成。外部件13与内部件11同心，由此环状中间空间15被限定在其间。环11b构成分隔部分，该分隔部分将中间空间15分隔成链路9的流体空间9a、9b、9c、9d。由环11b承载的O形环密封地接合外部件13的内部。其他密封布置方式是可能的。
减震器1还包括顶盖17，该顶盖包括向下延伸的柱形壁17a。壁17a既是内螺纹的，又是外螺纹的，并且承载合适的密封件，以使其能够被拧到中间空间15中，并且从而密封地接合并机械地保持内部件11和外部件13。
顶盖17还包括球座接头17b和气体端口17c。球座接头17b是安装装置，减震器可通过该安装装置安装到悬架系统的第一部分。其他安装装置是可能的。
浮动活塞19位于内部件11内，并且基本上将内部流体空间3内的不可压缩的工作流体与气体空间21内的气体分离。端口17c使得气体(例如氮气)能够被供应到空间21。
活塞5包括活塞头5a和活塞杆5b。活塞杆经由密封出口23离开内部流体空间3，以用于连接到第二零件(例如球座接头)，减震器可通过该第二零件安装到悬架系统的可相对于悬架系统的第一部分移动的第二部分。优选地，活塞杆5b具有带内螺纹的下端，以接收安装头的带外螺纹的突出部，由此带外螺纹的突出部被部分地接收在完全压缩的减震器1的主体内。杆的内螺纹下端因此用于减少减震器的截止长度(即，提高减震器的冲程与总长度比率)。
在该示例中，活塞头5在两个方向上装有垫片(shimmed)，以实现在压缩冲程和回弹冲程二者上通过其的受控流动。其他布置方式是可能的。减震器1的其他变型可具有不可渗透的活塞头5a，在这种情况下外部流体系统7可提供压缩侧3a与回弹侧3b之间的唯一流体连接。
浮动活塞19和气体空间21提供柔量，以收容由活塞杆5b在其在压缩冲程期间进入内部流体空间3时移置的体积。
流体空间9a、9b、9c、9d中的每个具有通向内部流体空间3的相应的通路装置。在该示例中，通路装置25a、25b、25c、25d中的每个包括相应的一组简单孔25ai、25bi、25ci、25di，这些简单孔在沿减震器的相应的公共轴向位置处穿过柱形壁11a并围绕柱形壁11a。
环11b中的每个承载相应的流动控制装置(图2)，以用于将互相相邻的流体空间互相连接。图2示出了由环11biii承载的流动控制装置27iii，以用于将流体空间9c、9d互相连接。
流动控制装置27iii包括一对装有垫片的流动端口29a、29b。
流动端口29a包括通过环11biii轴向敞开的端口29i以及用于选择性地关闭端口29ai以在一个方向上流动(在这种情况下，以从空间9c流动到空间9d)的垫片(shim，隔片、填隙件)29aii。
环11biii包括一对阶梯式肾状孔(kidney bores)，肾状螺母29aiii、29biii分别可插入到该肾状孔中。垫片29aii被栓接到螺母29aiii，使得在其自由状态下其平靠在环11biii的平面轴向表面上。当空间9d内的压力上升到高于空间9c内压力的阈值时，垫片29aiii被偏转以打开端口29ai，从而允许流动通过该端口。在该示例中，垫片29aii被构造成基本上封闭端口29a9i，由此装有垫片的端口装置29a是单向阀。减震器的其他型式可以具有装有垫片的端口，其中每个端口允许双向流动，但是提供取决于方向的阻力。
熟悉减震器的车间也熟悉装有垫片的端口。此外，装有垫片的端口是简单且稳固的。因此，调谐装有垫片的流动端口29a的特性在熟悉减震器的车间的技术内。
装置27iii只是流动控制装置的一个示例，相邻的两个外部流体空间可通过该流动控制装置互相连接。在简单的情况下，流动控制装置可简单地采取小孔的形式。可替代地，可采用任何常规的阀控装置，例如流动控制装置可包括球形止回阀和针阀中的一个或多个。
与平行旁通装置相反，对于多个阀装置而言，环11biii上具有足够空间，从而给予设计者针对宽泛范围的应用选择合适的阀控装置的自由。与此同时，内部流体空间3的与流体空间9a、9b、9c、9d相关联的轴向隔开区域可被单独阀控，以用于改进调谐。相反，平行旁通装置可具有非常“拥挤的”设计，从而限制设计者对阀控装置的选择。
图1示出了在其压缩冲程期间的减震器1。活塞5正沿箭头A所示方向在内部流体空间3内移动。这减小了压缩侧3a的体积，并且增大了回弹侧3b的体积。移置的工作流体因此经由活塞头5a(如箭头B所示)并且还经由流体系统7从压缩侧3a被驱动至回弹侧3b。如箭头C和D所示，流体从压缩侧3a被驱动依次通过空间9b、环11bii和空间9c。因此，在冲程的该部分中，减震特性取决于与环11bii相关联的流动控制装置27ii的特性。
当活塞头5a移动到具有通路装置25b的记录器，从而限制通过通路25bi的流动时，减震特性将改变。在进行移动的情况下，活塞头5a经过通路25bi，由此那些通路与压缩侧3a断开连接并且连接到回弹侧3a。此时，与环11bi相关联的流动控制装置27i将影响减震特性。
在所示示例中，通路装置25a、25b、25c、25d具有阻抗，该阻抗小于流动控制装置27i、27ii、27iii的阻抗。因此，流体空间9a、9b、9c、9d中的每个通常均将处于与其所连接的压缩侧3a或回弹侧3b基本上相同的压力。继而，在所示变型中，通常流动控制装置27i、27ii、27iii中的仅一个将是在任何给定时间可操作的。通过示例的方式，在图1中所示的位置中，流体空间9a、9b处于共同的压力(对应于空间3a内的压力)下，由此其间的流动是可忽略的。当然，其他布置方式是可能的。不同的相对阻抗是可能的。
根据所示示例，链路9的相邻流体空间被流动控制装置27中相应的一者互相连接，以形成链路9。当活塞5沿内部流体空间3(并因此沿链路9)移动时，活塞5进而与流动控制装置协作。从而流动控制装置27中的每个是简单的，并且可与活塞的行程的相应区域直观地相关。通过示例的方式，可通过添加另外的垫片以增强垫片29bii(或用较厚的垫片替换垫片29bii)，来增加由通路装置25c、25d限定的区域内的压缩减震。有利地，垫片端口29a、29b是可单独调节的，从而允许独立地调节压缩减震和回弹减震。
在内部件11上一体形成分隔部分(在这种情况下为环11bi、11bii、11biii)且然后将内部件11滑动到外部件13中是一种简单且便捷的构造模式，甚至在仅具有单个分隔部分的减震器的情况下可有用地应用该构造模式。概念的其他变型是可能的。通过示例的方式，分隔部分可被固定到外部件13的内部，或者以一些其他方式安装。
流体空间9a、9b、9c、9d中的每个是完全围绕内部流体空间3的相应的环形空间。其他选项是可能的。在减震器的其他变型中，这些空间中的每个可具有不同的形状，例如可仅环绕内部流体空间3的半部或一些其他部分。这些只是所述技术的潜在实施方式的示例。其他实施方式可采取不同的形式，例如通路装置可采取柔性管道的形式。
图3示出了避震器31，该避震器结合了减震器100，该减震器被螺旋悬挂弹簧33环绕。弹簧33是主要负载支承弹簧，其支承由避震器31支撑的车辆的重量。
减震器100具有与减震器1的内部件11、外部流体系统7和外部件13类似的内部件(未示出)、外部流体系统(未示出)和外部件113。活塞杆105b的外端承载弹簧座35。外部件113的外部是带螺纹的。
弹簧33是被压缩在弹簧座35与第二弹簧座37之间的压缩弹簧。弹簧座37环绕外部件113并且螺纹地接合该外部件，由此其轴向位置可沿减震器311调节，以调节车辆的底盘高度(ride height，离地高度)。
安装装置(在这种情况下为球座接头117b)与安装盘39协作，避震器31可通过该安装盘安装到车辆的支柱塔。活塞杆105b的下端承载球座接头41，以用于连接到悬架臂。减震器100结合了外部储存器43，来代替减震器1的内部浮动活塞19和内部气体基部21。柔性管道45将储存器43内的工作流体空间连接到减震器100的主要工作流体空间(类似于内部流体空间3)。储存器43内承载的浮动活塞将工作流体与储存器43内的气体空间分离。
因此，与杆105b的体积相关联的减震器的主体内的体积变化导致通过管道45向储存器43的流动和从储存器的流动。
避震器31是可在外部调节的，这意味着可在减震器保持原位(例如在车辆上保持原位)的同时调节其减震特性。在该示例中，可在外部接近的调节零件被暴露。其他可在外部调节的减震器可以具有防尘罩等，可移除防尘罩等以便于调节。
避震器31是三向可调节的。通过转动与活塞杆105相关联的调节螺栓47来实现回弹调节。调节螺栓47横向于活塞杆105b行进，并且具有锥形表面，该锥形表面可与同心地承载在活塞杆105b内的调节杆协作。调节杆的一个端部与锥形表面协作，由此转动螺栓47轴向地重新定位调节杆。调节杆的另一个端部沿通过活塞5从压缩侧到回弹侧的流动路径被固定到针阀的针。在该示例中，止回阀被沿该流动路径安装，以关闭压缩流动的路径。一些变型可略去止回阀，从而螺栓47是可转动的，以同时调节压缩和回弹减震。
储存器43具有一对调节旋钮49、51，以用于低速压缩调节和高速压缩调节。旋钮49调节针阀，以提供低速压缩调节。旋钮51调节装有垫片的阀装置的开口点，以提供高速压缩调节。单向阀装置使得工作流体能够沿基本上不受阻的通道45离开储存器43。
本领域技术人员将理解，其他调节模式也是可能的。
优选的产品范围包括以下的避震器变型和非避震器变型二者：
减震器1；
减震器1的变型，其具有调节螺栓47(不具有相关联的止回阀)以调节压缩和回弹减震；以及
三向可调节的减震器100。
本发明不限于所述实施例。相反，本发明被权利要求限定。通过示例的方式，虽然已示出了车辆减震器，但技术的其他变型可适用于非车辆应用。
术语“包括”及其语法变型可具有由其出现的上下文确定的含义。因此，不应穷举地解释术语，除非上下文中这样指示。

Claims (24)

1.一种位置敏感减震器，包括
内部流体空间；
活塞，所述活塞将所述内部流体空间分成压缩侧和回弹侧；
流体系统，所述流体系统将所述压缩侧流体地连接到所述回弹侧；
管状内部件，所述管状内部件限定所述内部流体空间；以及
管状外部件，所述管状外部件环绕所述管状内部件；
所述流体系统包括：
两个或更多个外部流体空间的链路，所述外部流体空间在所述内部流体空间的外部；
空间流动控制装置；以及
通路装置，所述通路装置沿所述内部流体空间互相隔开；
所述空间流动控制装置中的每个被构造成将所述外部流体空间中相应的相邻两个互相流体地连接；
所述外部流体空间中的每个具有所述通路装置中相应的一个；
所述通路装置中的每个包括通向所述内部流体空间的一个或多个通路；
所述活塞能沿所述内部流体空间移动，以进行以下中的至少一者：
经过所述通路中的至少一个，以及
至少限制通过所述通路中的至少一个的流动；
所述管状内部件和所述管状外部件一起限定中间空间，所述中间空间由分隔部分分隔以限定所述外部流体空间，
其中，所述空间流动控制装置中的至少一个包括至少一个阀。
2.根据权利要求1所述的位置敏感减震器，其中，所述通路中的至少大部分是形成于所述管状内部件中的孔。
3.根据权利要求1或2所述的位置敏感减震器，包括一体式的材料体，所述材料体限定：
所述分隔部分中的至少大部分，以及
所述管状内部件和所述管状外部件中的一者。
4.根据权利要求1或2所述的位置敏感减震器，包括一体式的材料体，所述材料体限定：
所述分隔部分中的至少大部分，以及
所述管状内部件。
5.根据权利要求1或2所述的位置敏感减震器，其中，所述管状外部件是一体式的材料体。
6.根据权利要求1或2所述的位置敏感减震器，其中，所述管状内部件的外部的至少大部分是柱形的。
7.根据权利要求1或2所述的位置敏感减震器，其中，所述管状外部件的内部的至少大部分是柱形的。
8.根据权利要求1或2所述的位置敏感减震器，其中，所述管状外部件是带外螺纹的。
9.根据权利要求1或2所述的位置敏感减震器，包括所述管状内部件内的浮动活塞，以将工作流体与气体分离。
10.根据权利要求1或2所述的位置敏感减震器，包括浮动活塞，以将工作流体与气体分离。
11.根据权利要求10所述的位置敏感减震器，包括外部储存器，所述外部储存器包括所述浮动活塞。
12.根据权利要求11所述的位置敏感减震器，包括能在外部调节的储存器流动控制装置，所述储存器流动控制装置将所述内部流体空间连接到所述储存器的工作流体空间。
13.根据权利要求1或2所述的位置敏感减震器，其中，所述活塞是能移动的，以经过所述通路中的至少一个。
14.根据权利要求1或2所述的位置敏感减震器，其中，所述活塞是能移动的，以经过所述通路装置中的至少一个。
15.根据权利要求1或2所述的位置敏感减震器，其中，所述空间流动控制装置中的至少一个包括第一单向阀，以允许从所述外部流体空间中的第一个朝向所述外部流体空间中的第二个的流动。
16.根据权利要求15所述的位置敏感减震器，其中，所述空间流动控制装置中的至少一个包括第二单向阀，以允许从所述外部流体空间中的第二个朝向所述外部流体空间中的第一个的流动。
17.根据权利要求1或2所述的位置敏感减震器，其中，所述空间流动控制装置中的至少一个装有垫片。
18.根据权利要求1或2所述的位置敏感减震器，其中，所述空间流动控制装置中的至少一个在两个方向上装有垫片。
19.根据权利要求1或2所述的位置敏感减震器，其中，所述活塞包括活塞流动控制装置，以在至少一个方向上将所述压缩侧流体地连接到所述回弹侧。
20.根据权利要求19所述的位置敏感减震器，其中，所述活塞流动控制装置是能在外部调节的。
21.一种避震器，包括根据权利要求1至20中任一项所述的位置敏感减震器。
22.一种车辆，包括根据权利要求1至20中任一项所述的位置敏感减震器。
23.一种组装根据权利要求1至20中任一项所述的位置敏感减震器的方法；
管状内部件限定用于活塞的内部流体空间；
一个或多个分隔部分均承载相应的空间流动控制装置；
所述一个或多个分隔部分位于以下中的一者上：
所述管状内部件的外部；以及
管状外部件的内部；并且
所述方法包括将所述管状内部件相对插入到所述管状外部件中，以：
至少部分地限定流体空间的链路中的在所述内部流体空间的外部的两个或更多个外部流体空间；并且
相对定位每个相应的空间流动控制装置，从而将所述外部流体空间中相应的相邻两个互相流体地连接。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述一个或多个分隔部分位于所述管状内部件的外部上。
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