CN112424501A - 弹性比率调节器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及减震器(100)，该减震器包括气缸(7)、活塞杆(2)和附接到所述活塞杆(2)的活塞(6)。该活塞(6)被布置在所述气缸(7)中，并且包括阻尼介质的阻尼室被限定在该气缸(7)中。该减震器(100)还包括与该阻尼室功能性连接的气弹簧，并且该气弹簧的至少一个特性能够通过布置在该活塞杆内的用户可调节特征部来调节，其中所述用户可调节特征部影响该阻尼室的封闭区域，从而通过该功能性连接间接地影响该气弹簧。

Description

弹性比率调节器
技术领域
本说明书整体涉及悬架领域，并且具体地公开了具有可调节的空气弹簧特性的减震器。
背景技术
减震器和阻尼系统用于阻尼车轮和车辆(诸如汽车、摩托车或自行车)的底盘之间的相对运动。常规地，自行车设有减震叉，并且有时还设有减震后轮悬架。此类减震器通常包括阻尼单元和螺旋弹簧或空气弹簧。如果认为有必要改变螺旋弹簧减震器的弹簧特性，则通常可以通过可调节的反向表面来调节预张紧力，并且如果需要调节弹性比率，则可以使用具有所需性能的另一个螺旋弹簧。当涉及现有技术的气弹簧减震器的调节时，通常可通过从其中添加或移除气体来调节一个或多个空气室中的压力，并且如果需要改变弹性比率，则可重新布置、移除和/或替换体积隔离物以便获得所需的设置。
发明内容
然而，体积隔离物的此类重新布置/移除/替换已被证明是繁琐、耗时且相当复杂的，使得例如山地自行车的普通用户通常缺乏这样做所需的技能和设备。因此，期望提供一种改进的减震器，其中空气弹簧的至少一个特性可容易地调节而不必拆卸减震器，并且其不需要任何或至少非常少的工具和最少的技术技能。本发明基于以下认识：通过间接影响通过包括阻尼介质的室的气弹簧，可以从外部改变液压气动减震器中空气弹簧的特性。由于阻尼介质是不可压缩的并且通过将气弹簧和阻尼室布置成彼此功能性连接，因此可以通过改变阻尼室的封闭区域来改变气弹簧可用的体积。例如，通过减小减震器内的可用体积，气弹簧可用的体积将减小，并且例如弹性比率将受到影响。
上述优点通过根据独立权利要求的减震器、方法和自行车来实现。一些实施方案在从属权利要求中限定。
根据本发明的第一方面，提供了减震器，该减震器包括气缸、活塞杆和附接到所述活塞杆的活塞。活塞布置在气缸中，并且包括阻尼介质的阻尼室限定在气缸中。此外，减震器包括与阻尼室功能性连接的气弹簧，并且气弹簧的至少一个特性可通过布置在活塞杆内的用户可调节特征部来调节。该用户可调节特征部影响阻尼室的封闭区域，从而通过两者之间的功能性连接间接地影响气弹簧。由此，获得了易于且快速调节并且不需要任何特殊工具或技能的减震器。与现有技术减震器中所需的更换体积隔离物的非常耗时且精细的工作相比，本发明的减震器邀请用户经常尝试不同的设置，从而有助于实现最佳的悬架设置。在现有技术解决方案的情形下，用户通常将避免调整体积隔离物并接受初始设置，只因为它涉及过多和过复杂的工作。本发明的减震器还允许适应不同的油量。如果例如在维护期间，减震器的油位不被再填充到与维护之前完全相同的水平，则现有技术的减震器将不具有与维护之前相同的设置。在本发明的情形下，可通过用户可调节特征部来补偿不同的油位。在制造期间，即使各个减震器之间的油位可能有所变化，所有减震器都可具有相同的性能。在本发明的情形下，这可得到补偿，并且所有制造后的减震器都可具有完全相同的性能。除了弹性比率调节之外，该构造还允许用户针对给定的气弹簧压力改变例如自行车的骑行高度，并且因此也可针对给定的骑行高度改变弹簧压力。
根据一个实施方案，所述气弹簧的至少一个特性可通过调节气弹簧可用的空间来间接调节。气弹簧可用体积的变化将立即影响弹簧特性。这是因为包含在气弹簧中的气体的质量将保持不变，而且体积也会变化。
根据一个实施方案，空气弹簧和正极腔通过柔性介质隔开。使用柔性介质诸如囊状物是在阻尼介质和气弹簧之间产生功能性连接的简单且有效的方式。
根据一个实施方案，用户可调节特征部包括布置在活塞杆内的可移动活塞。可移动活塞在减震器的活塞杆内的布置允许容易且精确地调节阻尼室的封闭区域。该布置还允许从外部访问用户可调节特征部。这对于现有技术解决方案的体积隔离物是不可能的。
根据一个实施方案，可移动活塞可通过螺纹连接件在活塞杆内移动。螺纹连接件可以合适的节距制成，并且提供非常好的微调可能性。
根据一个实施方案，可移动活塞可通过蜗杆驱动器从外部进行调节。蜗杆驱动器是一种行之有效的可靠选择，它还提供了将运动从一个方向转移到另一个方向的可能性。在这种情况下，如果减震器是自行车的后减震器，则用户可调节特征部的活塞可被布置成在大致平行于并且可能还与活塞杆的纵向轴线同轴的方向上移动。然而，活塞杆的在减震器外部的端部通常包括衬套或与后悬架的连杆类似的附接件，并且将不可能将旋钮或类似件布置成与用户可调节特征部的活塞的运动一致。另一方面，利用蜗杆驱动器，可以将旋钮布置成偏置例如90度，使得用户容易触及旋钮。
根据一个实施方案，空气弹簧包括压缩弹簧室和回弹弹簧室。具有两个单独的室使得可以例如抵消减震器中所谓的静摩擦。静摩擦是使例如活塞和减震器气缸之间接触的静止物体能够相对运动所需克服的静摩擦。这也有助于获得所需的弹性比率。
根据一个实施方案，压力平衡端口布置在活塞杆上。压力平衡端口将气弹簧的压缩弹簧室和回弹弹簧室互连。该压力平衡端口使得可以平衡气弹簧的两个室中的压力，使得气弹簧的性能随时间推移保持恒定或至少类似。否则，存在以下风险：随着时间的推移，一个或两个室中的压力下降，这或多或少是不可避免的，两个室之间的平衡将改变，从而扰乱悬架的建立。此外，室中的一个可位于减震器内，使得难以或甚至不可能从外部接近该室以用于调节气体压力。利用本发明的解决方案，室中的一个例如回弹弹簧室可由另一个室例如压缩弹簧室通过压力平衡端口加压。
根据一个实施方案，压力平衡端口将在活塞杆的冲程期间的预先确定的点处将所述压缩弹簧室和所述回弹弹簧室互连。选择该位置，使得两个室之间获得正确的平衡，并且该位置可被定位成使得压力平衡将足够频繁地发生以随时间推移保持平衡。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于调节减震器中的气弹簧特性的方法。该减震器包括气缸、活塞杆和附接到所述活塞杆的活塞。活塞被布置在气缸中，并且其中包括阻尼介质的阻尼室被限定在气缸中。减震器还包括与阻尼室功能性连接的气弹簧，以及布置在活塞杆内的用户可调节特征部。该方法包括以下步骤：通过应用用户可调节特征部来间接调节至少一个气弹簧特性，并且其中用户可调节特征部影响阻尼室的封闭区域，从而通过功能性连接来间接影响气弹簧。
根据一个实施方案，特性是减震器的骑行高度。例如，通过减小可用于气弹簧的体积，可增加骑行高度。
根据一个实施方案，特性是减震器的弹性比率。通过改变可用于气弹簧的体积，可调节气弹簧的弹性比率。
根据一个实施方案，特性是减震器的压缩弹簧室和回弹弹簧室之间的平衡。通过改变压缩弹簧室可用的体积，同时回弹弹簧室保持其体积，可调节两者之间的平衡。
根据本发明的第二方面，提供了包括如前所述的减震器的自行车。减震器可为前叉减震器或后减震器。
附图说明
通过以下参照附图对优选实施方案的示例性和非限制性详细描述将会理解本发明，在附图中：
图1示出了根据本发明的第一方面的处于第一状态的减震器的透视剖视图。
图2示出了根据本发明的第一方面的处于第二状态的减震器的透视剖视图。
具体实施方式
所有图均为示意图，未必按比例绘制，并且一般仅示出说明本发明所必需的部件，其中可省略或仅建议其他部件。在所有附图中，相同的附图标记表示相同或基本上相同的特征部。
此外，虽然附图都涉及减震器，因为减震器可体现为用于自行车的后减震器，但也可以在前悬架中实施本发明，例如以前叉的形式。本发明的优点也适用于除自行车之外的车辆，诸如其他航空簧载运动、休闲和游艺车，例如辊椅子、单板滑雪板、簧载船座椅等。还可以将本发明应用于自行车的其他部件，诸如悬挂的方向盘或座杆。
图1示出了包括外壳1、活塞杆2、第一悬架连杆附件3和第二悬架连杆附件4的减震器100。减震器还包括阀装置5，该阀装置5包括例如可调节的低速压缩和回弹阀。可提供另外的可调节的阀，但本文不再进一步讨论。减震器100还包括布置在活塞杆2的第一端部处的活塞6。活塞6被布置成可在气缸7内移动，并且阻尼室被限定在减震器100中，该阻尼室包括压缩阻尼室8和回弹阻尼室11以及阻尼介质诸如油。布置在外壳1和气缸7之间的是柔性膜9，诸如囊状物，其将外壳1和气缸7之间的空间分成不同的隔室。隔室中的一个是压缩弹簧室10，并且另一个是由柔性膜9隔开的回弹阻尼室11。压缩阻尼室8和回弹阻尼室11通过阀装置5连接，使得在活塞6的压缩冲程期间，阻尼介质将穿过阀装置5进入回弹阻尼室11。这将导致回弹阻尼室11以压缩弹簧室10为代价经由柔性膜9膨胀，从而压缩压缩弹簧室10。在回弹冲程期间，气弹簧的压缩弹簧室10将迫使阻尼介质从回弹阻尼室11通过阀装置5返回到压缩阻尼室10中。布置在中空活塞杆2内的是可调节特征部，该可调节特征部呈通过螺纹连接件13联接到活塞杆的可移动活塞12的形式。活塞12的位置可借助于旋钮15来调节，该旋钮借助于蜗杆驱动器14连接到活塞12。蜗杆驱动器14将旋钮15的转动转换成活塞12的螺纹连接件13的旋转，从而产生活塞12在活塞杆内的纵向位移。此类纵向运动将影响减震器100内的总可用体积，并且由于减震器的阻尼介质或多或少是不可压缩的，因此可用体积的变化必须由气弹簧来适应。在减震器中通常为空气的气体是可压缩的，因此活塞12的位置变化将间接地调节气弹簧的特性。为了设定压缩弹簧室10中的压力，将阀16布置在减震器上。除了压缩弹簧室10之外，气弹簧还包括回弹弹簧室18，该回弹弹簧室布置在主活塞6的回弹侧上并且通过密封和衬套装置17在另一个方向上密封。该回弹弹簧室18借助于布置在活塞杆2的外表面上的压力平衡端口19连接到压缩弹簧室10。在活塞杆2的冲程期间的某个点处，该压力平衡端口19具有使回弹弹簧室18和压缩弹簧室10互连的功能，从而覆盖密封和衬套装置17，使得回弹弹簧室18和压缩弹簧室10中的压力将被均衡。压力平衡端口19有助于随时间推移保持相同或至少类似的气弹簧特性。在没有这个情况下，压力，特别是在较小回弹弹簧室18中的压力将减小并且在两个室之间产生不平衡。此外，至少在本发明的一些实施方案中，回弹弹簧室18不能从外部触及，并且对其加压的唯一方式是通过阀16对压缩弹簧室10加压，然后移动活塞杆2，使得压力平衡端口19将两个室互连。因此，该布置方式为将回弹弹簧室18自由地布置在减震器内部提供了自由度，而不必确保其可通过阀或类似物从外部进入。
图2示出了与图1中相同的横截面，但是这里可以看出活塞12如何朝向主活塞6纵向位移，导致柔性膜9膨胀到压缩弹簧室10中，这将意味着气弹簧的弹性比率增加和/或减震器的骑行高度增加。
本发明的另一个优点在于，活塞12布置在活塞杆12的内部。该解决方案不增加减震器的总长度，并且与常规减震器相比，它不需要对附件3和4进行任何调整。此外，通过蜗杆驱动器14连接到活塞12的调节旋钮15的布置还允许以方便的方式从外部进行调节。尤其是考虑到例如自行车上的减震器被布置成具有有时非常有限空间的复杂连杆的事实，并且由于附件3的放置是常见的解决方案，因此本发明的实施方案(其中旋钮15被布置成与活塞杆2的纵向成90度偏移)是方便的。
因此，对于技术人员显而易见的是，通过本发明，可以调节减震器的气弹簧的多种特性。例如，气弹簧的弹性比率可通过减小或增加减震器内部可用于气弹簧(例如压缩弹簧室10)的体积来调节。气弹簧中的气体(通常为空气)的质量将保持不变，因此气弹簧的弹性比率将随可用体积而变化。较大的可用体积将减小弹性比率，并且减小的体积将增大弹性比率。除了改变弹性比率之外，还可以在给定压力下改变减震器100的骑行高度，这里定义为主活塞6在气缸7中的位置。此外，由于压缩弹簧室的体积是可调节的而回弹弹簧室保持相同的事实，还可以改变压缩弹簧室10与回弹弹簧室18之间的平衡。本发明还可简化减震器的制造和使用，因为这使得可以补偿减震器中不准确的油量。如果在阻尼室中使用过少或过多的油，则活塞12简单地移动以补偿该情况。

Claims (15)

1.减震器(100)，所述减震器包括气缸(7)、活塞杆(2)和附接到所述活塞杆(2)的活塞(6)，其中所述活塞(6)被布置在所述气缸(7)中，并且其中包括阻尼介质的阻尼室被限定在所述气缸(7)中，其中所述减震器(100)还包括与所述阻尼室功能性连接的气弹簧，其中所述气弹簧的至少一个特性能够通过布置在所述活塞杆内的用户可调节特征部来调节，其中所述用户可调节特征部影响所述阻尼室的封闭区域，从而通过所述功能性连接间接地影响所述气弹簧。
2.根据权利要求1所述的减震器(100)，其中所述气弹簧的所述至少一个特性能够通过调节所述气弹簧可用的空间来间接调节。
3.根据权利要求1所述的减震器(100)，其中空气弹簧和所述阻尼室借助于柔性膜(9)隔开。
4.根据权利要求1所述的减震器(100)，其中所述用户可调节特征部包括布置在所述活塞杆(2)内的可移动活塞(12)。
5.根据权利要求4所述的减震器(100)，其中所述可移动活塞(12)能够通过螺纹连接件(13)在所述活塞杆(2)内移动。
6.根据权利要求4所述的减震器(100)，其中所述可移动活塞(12)能够通过蜗杆驱动器(14)从外部调节。
7.根据权利要求1所述的减震器(100)，其中所述气弹簧包括压缩弹簧室(10)和回弹弹簧室(18)。
8.根据权利要求7所述的减震器(100)，其中压力平衡端口(19)布置在所述活塞杆(2)上，所述压力平衡端口(19)将所述气弹簧的所述压缩弹簧室(10)和所述回弹弹簧室(18)互连。
9.根据权利要求8所述的减震器(100)，其中所述压力平衡端口(19)将在所述活塞杆(2)的冲程期间的预先确定的点处将所述压缩弹簧室(10)和所述回弹弹簧室(18)互连。
10.用于调节减震器中的气弹簧的特性的方法，所述减震器(100)包括：
-气缸(7)，
-活塞杆(2)和
-附接到所述活塞杆(2)的活塞(6)，所述活塞(6)布置在所述气缸(7)中，并且其中包括阻尼介质的阻尼室限定在所述气缸(7)中；
-气弹簧，所述气弹簧与所述阻尼室功能性连接；以及
-布置在所述活塞杆(2)内的用户可调节特征部；
其中所述方法包括通过应用所述用户可调节特征部调节至少一个空气弹簧特性的步骤，其中所述用户可调节特征部影响所述阻尼室的封闭区域，从而通过所述功能性连接间接地影响所述气弹簧。
11.根据权利要求10所述的方法，其中特性是所述减震器的骑行高度。
12.根据权利要求10所述的方法，其中特性是所述减震器的弹性比率。
13.根据权利要求10所述的方法，其中特性是所述减震器的压缩弹簧室和回弹弹簧室之间的平衡。
14.包括根据权利要求1至9中任一项所述的减震器的自行车。
15.根据权利要求14所述的自行车，其中所述减震器是后悬架减震器和/或前悬架减震器。
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