CN113994121A - 一种汽车液压减震器 - Google Patents

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Abstract

一种汽车液压减震器，包括压力缸、辅助储液器和活塞组件，其中活塞组件包括由其上下表面的多个交叉流体端口组成的环形活塞、活塞轴和叠置在其上的垫片堆，垫片堆部分地或完全地覆盖流体端口，当活塞穿过液压流体时，垫片堆适于对压力缸中的液压流体的流动施加阻力。

Description

一种汽车液压减震器
技术领域
本发明涉及一种用于汽车悬架系统的减震器。更具体地，本发明涉及一种具有新型活塞组件的液压减震器。
背景技术
行驶中的轮式车辆会受到各种道路状况(例如，颠簸、坑洼、障碍物)的影响，其中车辆的至少一个车轮垂直于车辆的行驶方向移动。行驶中的轮式车辆还受到各种驾驶情况的影响(例如，加速、减速、弯道)，其中车辆的车身质量与其车轮相对地向上或向下移动。车辆车轮或车身的垂直移动，会影响车辆的安全性(即车辆的道路抓地力、稳定性和转向有效性)和车辆使用者的舒适度。
减震器与弹簧一起用于车辆的悬架系统中，连接(即平行或同心安装)在车轮和车身之间，车辆的车轮和车身之间的相对线性位移引起悬架弹簧和平行或同心的减震器的收缩/抽出和回弹。虽然弹簧的尺寸和刚度决定了相对的车轮和车身位移的幅度，但减震器的设计决定了所述位移的容许速度和振荡。
现有技术的减震器由压力缸和活塞组件组成，其中环形活塞由多个流体端口组成，并且在两个面(即压缩面和回弹面)上堆叠布置柔性垫片(也称为“垫片堆”)的活塞附接到活塞轴的一端，并穿过由所述压力缸容纳的液压流体。所述活塞轴的另一端通过悬挂构件附接到车轮(即跟随车轮位移)并且所述压力缸的远端附接到车身。
活塞在减震器气缸内的位移受到由流过所述活塞端口的液压流体引起的阻力的限制，同时弯曲部分覆盖所述端口的(上述垫片堆的)柔性垫片的边缘。以这种方式，由变化的道路和驾驶条件施加的一部分冲击能量被转化为热量，该热量从液压流体传递到压力缸的壳体，并从那里消散到周围环境中。不同轮体位移幅度和速度下的流动特性决定了减震器的阻尼特性，从而决定了减震器对特定车辆的适用性(即根据其重量、设计和预期用途)。由于大多数车辆都会经历多种驾驶条件(即，在高速公路上驾驶越野车，或在适度未铺砌的小路上行驶家用车)，因此特定车辆减震器的选择通常会考虑到它的主要用途和驾驶条件，并在其他可能但不太常见的情况下做出妥协。因此，为越野行驶而设计的车辆通常配备的减震器的特性与用于城市和公路行驶的减震器的特性截然不同。
目前，市场上提供了种类繁多的减震器，包括具有不同轮廓、不同直径(例如从2"、2.4"、2.5"和3"变化)的活塞端口，各种形状、位置和可控性的柔性垫片，具有旁路通道的活塞和活塞轴以及带有内部和外部储液罐的单管和双管压力缸。然而，设计多种类型的减震器的需要导致了应用受限的昂贵的减震器。因此，非常需要提供更通用的减震器并且可以在一系列驾驶条件下提供良好的减震能力。
本发明的一个目的是提供一种新的减震器，其为广泛的驾驶和道路条件提供灵活的阻尼能力。
本发明的另一个目的是提供一种模块化设计的减震器，其能够实现多种设计变化，适用于各种车型和应用。
本发明的另一个目的是提供一种减震器，与现有技术相比，该减震器允许减少热量积累，从而延长使用寿命。随着描述的进行，本发明的其他目的和优点将变得显而易见。
发明内容
一种汽车液压减震器，包括压力缸、辅助储液器和活塞组件，其中所述活塞组件包括：
a.环形活塞，包括其上表面和下表面上的多个交叉流体端口，其中：
i)所述活塞的上表面设置有成对的压缩流体端口，所述压缩流体端口包括位于其周边的圆形、三角形状的腔体，所述腔体非对称地构造，并且圆形开口设置在所述腔体的末端之一附近，使得它面对与其配对的所述压缩流体端口的相应圆形开口，所述上表面还设有起始于所述活塞的底面的回弹流体端口的圆形开口，并且具有贯穿所述活塞的全部厚度的排放通道；
ii)所述活塞的所述底面设置有位于所述活塞圆周上的三个回弹流体端口，所述回弹流体端口包括圆形细长腔，所述腔具有进一步的圆形开口，所述圆形开口超出所述腔的边界并延伸至所述上表面，所述底面还设有起始于上表面的所述压缩流体端口的三个圆形开口的端部，以及贯穿所述活塞全部厚度的排放通道；
b.活塞轴；和
c.垫片堆，在所述活塞的两面上，部分或完全覆盖所述流体端口，当所述活塞穿过液压流体时，所述垫片堆适于对所述压力缸中的液压流体的流动施加阻力。
在一实施例中，所述减震器具有三对压缩流体端口。在另一实施例中，其具有三个回弹流体端口。在又一实施例中，所述减震器具有至少两个排放通道。
根据本发明，在所述活塞的总高度内，所述异型的腔的高度大于所述圆形开口的高度。所述异型的腔处的开口为圆形，即不具有直角的形状，可从附图中明显看出。因此在一实施例中，面向活塞压缩(上)侧的异型的腔具有带圆角的大致圆形的、三角形的形状。
所述异型的腔成对布置，位于所述活塞的边缘。在一实施例中，面向所述活塞回弹(底)侧的所述异型的腔具有细长形状并且具有超出其边界的圆形开口。根据一实施例，所述细长形状是椭圆体。
在本发明一实施例中，连接到所述压力缸的所述辅助储液器的直径大约是活塞轴的直径。
附图说明
图1示意性地示出了根据本发明的实施例的组装的减震器的截面图；
图2示意性地示出了根据本发明的另一个实施例的活塞压缩面的视图；
图3示意性地示出了图2所示的活塞的活塞回弹面的视图；
图4(a)、(b)、(c)是图2和图3所示的活塞分别沿BB和CC平面的横截面；
图5是图2和3所示的活塞的透视图，示出了图2的压缩面；以及
图6是根据本发明的一个实施例的减震器缸体组件的分解图。
具体实施方式
本发明涉及一种汽车液压减震器，包括装有液压流体的压力缸，辅助储液器，由于活塞组件沿压力缸的线性位移，一部分所述液压流体来回流向该辅助储液器。
图1示出了根据本发明的一个实施例的组装减震器的截面图，其中减震器100包括环形活塞110，该环形活塞110设有多个交叉流体端口120，细节如图2和3所示，活塞的底面140上的压缩垫片堆130(在该特定说明性实施例中由3个垫片组成)和活塞的顶面160上的回弹垫片堆150。活塞110和垫片堆130和150设置有适合容纳活塞轴170的一端的中心孔，活塞轴170位于压力缸180内，压力缸180具有通向辅助储液器(未示出)的流出口190，图2中示出了中心孔201。
图2是根据本发明的一个实施例的活塞的俯视图，其中所述活塞的上表面显示有位于活塞110外围的三对压缩流体端口210。如容易看到的在图中，压缩流体端口210被构造成不对称，并且令人惊讶地发现这种不对称对于提供减震器的增强的性能是重要的。压缩流体端口210由圆形的、三角形状的面向图1的活塞的上表面160的腔220，以及靠近所述腔的末端之一的圆形开口230组成，使得其面向与其配对的压缩流端口210的相应圆形开口230(为清楚起见在图中表示为210')。这种设计允许通过少量液压流体的压缩进行初始阻尼，该液压流体在腔220和圆柱形开口230中快速流动并积聚，直到压力高到足以使图1的压缩垫片堆130的第一垫片弯曲，其部分地覆盖压缩流体端口210的圆柱形开口220。例如，在高车速下小的道路障碍物将导致活塞110的小而快速的位移。此外，开口230的直径可制成小于可比较的现有技术活塞，以及下面讨论的排放孔240的直径。此外，在本发明的一些实施例中，仅提供两个排放孔240就足够了，并且所述排出孔的实际数量可以适应减震器的期望运行平滑度。
图2还示出了回弹流体端口(如图3所示)的三个圆形开口330的端部，并且在本发明的这个特定实施例中，三个排放通道240允许流体在低速位移时(例如，在车辆缓慢爬上停车坡道时)自由流动。
图3是本发明的一个实施例的活塞的仰视图，其中活塞的底面140(图1)显示为具有位于活塞110的圆周上的三个回弹流体端口310，它们包括还具有圆形开口330的圆形细长腔体320，圆形开口330超出腔体320的边界并穿过上表面，如图2所示。腔体和开口的这种设置使得少量液压流体的压缩进行初始阻尼，该少量液压流体在腔体320和圆形开口330中快速流动并积聚，直到压力足够高以弯曲回弹垫片堆150的第一垫片(其部分地覆盖回弹流体端口310的圆柱形开口320)。
图3还示出了压缩流体端口(图2所示)的三个圆形开口的端部，以及在低速位移期间允许自由流动的三个排放通道240。
图4(b)是图4(a)活塞沿BB平面的截面图，图4(c)是图4(a)活塞的截面图沿CC平面。这些横截面中的编号与图2和3中的相同。
图5示出了图2和3的活塞的透视图，其中中心孔201被移除并且被提供以说明设置在活塞中的开口的三维度。
本发明的减震器的结构允许不同的情况。例如，车辆车轮的初始快速回弹(即减震器的软反应)通过大的颠簸，随后可以是低车速下的连续软响应(即，液压流体自由流动通过排放通道240，或在高车速下的强力响应(通过流体端口限制流体)。
本发明的减震器的上述压缩和回弹响应还能够实现高精度的响应，即在高车速下对大障碍物的初始反应将是柔和的(即，通过所述活塞和辅助储液器160的有限量高精度响应的流体的高流速)，并且随着位移的继续，响应变得更强力(即，更高的阻力流过活塞的流体端口210或310以及辅助储液器160)。此外，通过多个流动通道的高精度响应改善了热量分布并减少热量的积累，从而有助于提高减震器的使用寿命。
图4是根据本发明一实施例的减震器400的爆炸图。它包括轴401、下底座402、盖403、密封件404、底板405、活塞406、圆柱形外壳407、卡环408、平垫圈409和紧固螺母410。一些非必要元件未显示。图4中所示的减震器组件是典型的组件，但是当然可以提供这种结构的许多变体，如技术人员将充分理解的。
表1示出了图2和图3中活塞的不同参数，当与不同类型的悬架和不同重量的车辆结合使用时。每个垫片堆(有时也称为“金字塔”)在该示例中以直径为1.6"的垫片开始，堆中以下至少6个垫片的直径逐渐减小。
表1
Figure BDA0003388708060000061
本发明的减震器的模块化设计允许减震器制造商生产一种普通型号的减震器，其具有单个活塞和多个可选的垫片堆布置，适用于广泛的车型和应用。为不同目的设计不同的垫片堆在本领域中是众所周知的，因此为了简洁起见在此不进行讨论。
尽管已经通过说明的方式描述了本发明的实施例，但是应当理解，在不超出权利要求的范围的情况下，可以通过许多变化、修改和改变来实施本发明。

Claims (11)

1.一种汽车液压减震器，包括压力缸、辅助储液器和活塞组件，其中所述活塞组件包括：
a.环形活塞，包括其上表面和下表面上的多个交叉流体端口，其中：
i)所述活塞的上表面设置有成对的压缩流体端口，所述压缩流体端口包括位于其周边的圆形、三角形状的腔体，所述腔体非对称地构造，并且圆形开口设置在所述腔体的末端之一附近，使得它面对与其配对的所述压缩流体端口的相应圆形开口，所述上表面还设有起始于所述活塞的底面的回弹流体端口的圆形开口，并且具有贯穿所述活塞的全部厚度的排放通道；
ii)所述活塞的所述底面设置有位于所述活塞圆周上的三个回弹流体端口，所述回弹流体端口包括圆形细长腔，所述腔具有进一步的圆形开口，所述圆形开口超出所述腔的边界并延伸至所述上表面，所述底面还设有起始于上表面的所述压缩流体端口的三个圆形开口的端部，以及贯穿所述活塞全部厚度的排放通道；
b.活塞轴；和
c.垫片堆，在所述活塞的两面上，部分或完全覆盖所述流体端口，当所述活塞穿过液压流体时，所述垫片堆适于对所述压力缸中的液压流体的流动施加阻力。
2.如权利要求1所述的减震器，具有三对压缩流体端口。
3.如权利要求1所述的减震器，具有三个回弹流体端口。
4.如权利要求1所述的减震器，具有至少两个排放通道。
5.如权利要求1所述的减震器，其中在所述活塞的总高度内，所述异型的腔的高度大于所述圆形开口的高度。
6.如权利要求1所述的减震器，其中所述异型的腔处的开口为圆形。
7.如权利要求1所述的减震器，其中面向活塞压缩侧的异型的腔具有带圆角的大致圆形、三角形的形状。
8.如权利要求7所述的减震器，其中所述异型的腔成对布置，位于所述活塞的边缘。
9.如权利要求1所述的减震器，其中面向所述活塞回弹侧的所述异型的腔具有细长形状并且具有超出其边界的圆形开口。
10.如权利要求1所述的减震器，其中所述细长形状是椭圆体。
11.如权利要求1所述的减震器，其中连接到所述压力缸的所述辅助储液器的直径大约是活塞轴的直径。
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