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CN103890442B - 变阻尼力阻尼器 - Google Patents

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CN103890442B
CN103890442B CN201280043898.XA CN201280043898A CN103890442B CN 103890442 B CN103890442 B CN 103890442B CN 201280043898 A CN201280043898 A CN 201280043898A CN 103890442 B CN103890442 B CN 103890442B
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Abstract

本发明公开一种螺线管式变阻尼力阻尼器，其可以防止当阻尼器以高速工作时阀板的过度打开，从而实现降低电力消耗等。伸展侧阀板(41)的阀体(53)通过从伸展侧第一连通油路(36)流入的液压油的压力打开，但是此时，部分地由于穿过流量调节孔(52)的液压油的流动，阀体(53)的上表面侧(面对电磁线圈(43)的表面)上的油压及阀体(53)的下表面侧上的油压在伸展侧蓄压室(71)内大致彼此相等。因此，即使阻尼器(6)以高速经历伸展动作并且液压油从伸展侧第一连通油路(36)以高流入速度流入，伸展侧阀板(41)的阀体(53)也不太可能过度地打开。

Description

变阻尼力阻尼器
技术领域
本发明涉及一种用在车辆的悬挂中的螺线管式变阻尼力阻尼器，特别地涉及一种用于防止阀板在阻尼器以高的速度工作时的过度打开从而实现降低电力消耗等的技术。
背景技术
悬挂是显著影响车辆的行驶稳定性的重要元件，并且作为其主要部件典型地包括连杆(例如，臂、杆等)、弹簧和阻尼器，连杆支撑车轮以便可相对于车辆可垂直地移动，弹簧是柔性的以吸收来自路面或类似物的冲击，阻尼器用于阻尼弹簧的振荡。车辆悬挂的这种阻尼器通常体现为管状阻尼器，其包括填充有液压油的中空缸体、配置为在缸体内在轴向方向上滑动的活塞和具有与活塞连接的端部的活塞杆，其中液压油响应活塞的运动而在多个油腔室之间移动。这样的管形阻尼器可以是多管式或单管式。
在管状阻尼器中，活塞通常配置有连通油路和柔性阀板，使得阀板对在油室之间通过连通油路运动的液压油提供流动阻力，从而产生阻尼力。然而，这样的阻尼器具有恒定的阻尼特性，并且因此，其不能提供适合于路面状况和驾驶环境的驾驶质量和驱动稳定性。为了解决这样的问题，提出了变阻尼力阻尼器，其中每一个都由磁性材料制成的收缩侧和伸出侧阀板被分别地设置在活塞主体的上表面和下表面上，并且用于产生磁场的环形电磁线圈被设置在构成活塞主体的外磁轭和内磁轭之间，使得磁场的强度可以通过控制提供到电磁线圈的电流的量而变化，从而阀板的阀开口特性(即，阻尼力)可以连续变化(例如参照专利文献1和2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP4599422B
专利文献2：JP2008-275126A。
发明内容
[本发明要完成的任务]
在专利文献1和2中公开的变阻尼力阻尼器中，其中阀板被磁力地吸引在活塞主体的端面处，如下面所述，当阻尼器以高速工作时，电功率消耗的量可能是相当大的。即，在具有上述结构的阻尼器中，当大量的液压油响应于阻尼器的高速伸缩动作而穿过连通油路时，由于液压油快速流入连通油路，因此连通油路侧(内侧)上的油压增加，而由于活塞在远离油室侧(外侧)的方向上的运动，因此油室侧(外侧)上的油压减少，并且这些油压可以过度地打开阀板。由电磁线圈产生的磁吸引力的量级与活塞主体(外磁轭与内磁轭)和阀板之间的距离的平方成反比，并且因此，如上所述，当阀板的打开量变大时(当阀板按一定的距离远离所述活塞本体的端面时)，必须向电磁线圈提供大电流以实现所需的阻尼力。这不可避免地加速车载电池的放电，并且由于交流发电机的负荷增加而导致增加了燃料消耗。
本发明是鉴于上述背景而完成的，并且本发明的目的是提供一种螺线管式变阻尼力阻尼器，其能够防止阀板在阻尼器以高的速度工作时的过度打开从而达到降低电力消耗等。
[完成任务的手段]
在本发明的第一方面中，提供了一种变阻尼力阻尼器，包括：中空的缸体12，其具有密封在其中的液压油；柱状活塞16，其配置成在缸体中往复运动并且将缸体的内部分隔成第一油室14或15和第二油室15或14；和活塞杆13，其具有位于其端部处的活塞，其中所述活塞包括：由铁磁性材料制成的内磁轭32，内磁轭被固定到活塞杆并且具有与缸体同轴的外周表面；由铁磁性材料制成的外磁轭31，外磁轭具有与内磁轭的外周表面同轴并且通过预定间隙与内磁轭的外周表面相对的内周表面；电磁线圈43，其设置在间隙中；第一连通油路36、37，与第一油室连通，并且具有在第二油室侧上的轴向端表面中的开口；阀板41、42，其被配置为具有弹性并且关闭第一连通油路的开口，阀板由铁磁性材料制成，并且在关闭方向上被电磁线圈的磁力吸引；蓄压壳46、47，其固定到第二油室侧的轴向端面并且在所述阀板的与开口所在的一侧相反的另一侧限定蓄压室71、72；和第二连通油路，其使蓄压室和第二油室彼此连接。
在本发明的第二方面中，阀板被配置为大致覆盖第二油室侧的轴向端面的全部。
在本发明的第三方面中，阀板设置有流量调节孔，形成第二连通油路的一部分。
在本发明的第四方面中，另一个阀板被设置在第一油室侧上，并且进一步地，相应于设置在第一油室侧的阀板提供第一和第二连通油路和蓄压壳。
在本发明的第五方面中，一预定的间隙被限定在缸体的内周面与活塞的外周面之间；和第二连通油路在该间隙中打开。
在本发明的第六方面中，蓄压壳被紧固构件13、49紧固到内磁轭；并且第二连通油路的至少一部分沿紧固构件的轴线上形成在紧固构件中。
[本发明的效果]
根据本发明，当活塞伴随着阻尼器的伸缩动作在缸体内移动时，液压油推动阀板打开，并且通过第一连通油路流入蓄压室，但是第一连通油路侧上的油压与蓄压室中的油压力彼此平衡，并且因此，阀板的过度打开被抑制。在预定的间隙被限定在缸体的内周面和活塞的外周面之间并且第二连通油路在所述间隙中打开的结构中，第二连通油路可以在不穿过阀板的情况下形成，并且因此，本发明可以很容易地甚至应用到单管阻尼器。进一步地，在包括由内轭紧固构件紧固的蓄压壳以限定蓄压室并且第二连通油路的至少一部分沿紧固构件的轴线形成在紧固构件中的结构中，第二连通油路可以在不穿过阀板的情况下形成，并且因此，本发明可以很容易地甚至应用到单管阻尼器。
附图说明
图1是根据本发明的示例性实施例的用于车辆的后悬挂的透视图；
图2是根据示例性实施例的变阻尼力阻尼器的纵向横截面视图；
图3是图2中的部分III的放大视图；
图4是根据示例性实施例的活塞的分解透视图；
图5是局部放大的横截面视图，示出了根据示例性实施例的阻尼器在伸展过程中的工作模式；
图6是局部放大的横截面视图，示出了根据示例性实施例的阻尼器在收缩过程中的工作模式；
图7是局部放大的横截面视图，示出了根据第一改进实施例的阻尼器在伸展过程中的工作模式；
图8是局部放大的横截面视图，示出了根据第一改进实施例的阻尼器在收缩过程中的工作模式；
图9是局部放大的横截面视图，示出了根据第二改进实施例的阻尼器在伸展过程中的工作模式；
图10是局部放大的横截面视图，示出了根据第二改进实施例的阻尼器在收缩过程中的工作模式；
图11是局部放大的横截面视图，示出了根据第三改进实施例的阻尼器在伸展过程中的工作模式；以及
图12是局部放大的横截面视图，示出了第二连通油路的改进实施例。
具体实施例
在下文中，将参照附图详细描述示例性实施例，其中本发明被应用到构成的车辆的后悬挂的单管式变阻尼力阻尼器。应当注意的是，对于该示例性实施例中的部件和位置关系，是在假设图2中向上的方向表示“向上”方向的情况下加以描述的。
《示例实施例的结构》
<悬挂>
如图1所示，在示例性实施例中的后悬挂1是所谓的H形扭力梁式悬挂。后悬挂1包括左和右拖曳臂2和3、使拖曳臂2和3的中间部分彼此连接的扭力梁4、每一个都用作悬簧的一对左和右螺旋弹簧5、和一对左和右阻尼器6，并悬挂左和右后轮7，8。每个阻尼器6都是螺线管式变阻尼力阻尼器，并且阻尼力由ECU可变地控制，其中，ECU可以布置在行李舱或类似部位中。
<阻尼器>
如图2所示，示例性实施例中的阻尼器6是单管型(DeCarbon型)，并且包括作为其主要部件的填充有液压油的中空缸体12、可在轴向方向上相对于缸体12滑动的活塞杆13、安装在活塞杆13的端部(下端)处并且将缸体12的内部分隔成上流体室(一个流体室)14和下流体室15(另一个流体室)的活塞16、在缸体12的下部中限定高压气室17的自由活塞18、用于防止灰尘附着到活塞杆13等的盖19、以及用于以完全回弹施加缓冲作用的缓冲块20。
缸体12通过螺栓21与用作车轮侧部件的拖曳臂2的上表面连接，所述螺栓21被插入到设置在缸体12的下端部中的小孔12a中。活塞杆13具有通过上和下轴套22和螺母23与用作车辆主体侧构件的阻尼器底座(车轮罩的上部)24连接的上部螺纹轴13b。
<活塞>
如图3和4所示，活塞16由活塞主体30、伸展侧阀板41、收缩侧阀板42、电磁线圈43、上和下连接部件44和45、伸展侧蓄压壳(pressureaccumulationhousing)46、收缩侧蓄压壳47、活塞环48以及具有六边形孔的分段式螺栓49(以下，简称为螺栓)构成。
活塞主体30是由铁磁性材料(例如基于铁氧体的材料)通过粉末冶金、模铸或类似方法整体形成的部件，并且包括中空圆柱形外磁轭31、柱状内磁轭32和环形连接构件33，其中，所述外磁轭31具有通过小的间隙与缸体12的内周表面相对的外周表面，所述内磁轭32具有与外磁轭31相同的轴向长度并且具有通过间隙与外磁轭31的内周表面相对的外周表面，所述环形连接构件33使外磁轭31和内磁轭32在活塞16的轴向上部相互连接。内磁轭32包括上部和下部，该上部和下部分别具有形成在内磁轭32的轴线上的内螺纹孔34和35，使得活塞杆13的外螺纹部13a和螺栓49分别与孔34、35螺纹接合。此外，内磁轭32形成有伸展侧第一连通油路36和收缩侧第一连通油路37，所述连通油路36和37中的每一个在轴向方向上延伸穿过内磁轭34。此外，外磁轭31和内磁轭32设置有各自连通孔38a和38b以及各自的连通孔39a和39b，其中，连通孔38a和38b用于使伸展侧第一连通油路36的上部与外磁轭31的外周上的空间彼此连接，连通孔39a和39b用于使收缩侧第一连通油路37的下部与外磁轭31的外周上的空间彼此连接。与内燃机的活塞类似，活塞环48由具有端部间隙(图中未示出)的环形构件组成，并且被装配在形成于外磁轭31的下部中的保持槽40中。
伸展侧阀板41是通过冲压具有弹性的铁磁性材料片而获得的盘形构件。阀板41包括具有螺孔51的圆形阀体53和形成在其中的流量调节孔52以及支撑阀体53的底部54。阀板41被螺栓49经由伸展侧蓄压壳46固定在活塞主体30的下表面。与伸展侧阀板41类似，收缩侧阀板42也是通过冲压具有弹性的铁磁性材料片而获得的盘形构件。收缩侧阀板42包括具有螺孔55的圆形阀体57和形成在其中的流量调节孔56以及支撑阀体57的底部58，并且被活塞杆13(阳螺纹部13a)经由收缩侧蓄压壳47固定到活塞主体30的顶表面。在此示例性实施例中，阀板41和42中的每一个都被配置成具有比连接部件33的厚度明显更大的厚度。
电磁线圈43被安装在外磁轭31和内磁轭32之间的间隙中，并且具有与沿着活塞杆13的轴线布置的电源线60相连接的引线43a，43b。电源线60从阻尼控制ECU供给电力到电磁线圈43，所述ECU可以被布置在机动车的乘客车厢内或者类似位置处。
连接构件44，45的每一个是由非磁性材料(如奥氏体不锈钢或铝合金)制成的环形构件，并且被插入外磁轭31和内磁轭32之间的间隙以通过压配合、焊接、粘接或类似方法固定到这些磁轭31和32。连接构件45设置有连通孔45a，连通孔45a与外磁轭31和内磁轭32的连通孔39a、39b共同构成第一径向油路61。另一方面，连接构件44设置有连通孔44a，连通孔44a与外磁轭31和内磁轭32的连通孔38a、38b共同构成第二径向油路62。
伸展侧蓄压壳46是具有底部并且由与连接构件44，45类似的非磁性材料制成的环形构件。蓄压壳46在其中心处具有螺孔70，螺栓49通过螺孔70插入。蓄压壳46与活塞主体30协作以在其间限定伸展侧蓄压室71，使得伸展侧阀板41被容纳在伸展侧蓄压室71中。收缩侧蓄压壳47类似于伸展侧蓄压壳46配置，并且与活塞主体30协作，以在其间限定收缩侧压力累积室72，使得收缩侧阀板42被容纳在收缩侧蓄压室72中。
《示例性实施例的工作模式》
当车辆开始行驶时，ECU基于通过向前/向后重力传感器、横向重力传感器和向上/向下重力传感器获得的车体的加速度、来自车速传感器的车体速度输入、由车轮速度传感器获得的每个车轮的旋转速度等设定阻尼器6的目标阻尼力并向电磁线圈43提供驱动电流(励磁电流)。因此，由电磁线圈43产生的磁通到达外磁轭31和内磁轭32的端部，由此，伸展侧阀板41与收缩侧阀板42被磁力吸引。
<伸展伸缩动作过程>
如图5所示，当阻尼器6经历伸展的伸缩动作时，在杆侧油室14中的液压油穿过第二径向油路62和伸展侧第一连通油路36，打开伸展侧阀板41的阀体53，并且流入伸展侧蓄压室71。流入伸展侧蓄压室71的液压油进一步穿过伸展侧阀板41和活塞主体30之间的间隙，并且此后，经由收缩侧第一连通油路37的下部和第一径向油路61流入活塞侧油室15。即，在该示例性实施例中，当阻尼6经历伸展伸缩动作时，收缩侧第一连通油路37的下端部和第一径向油路61用作伸展侧第二连通油路。
如前面所述，伸展侧阀板41的阀体53通过被从伸展侧第一连通油路36流入的液压油加压而打开，但在这个时候，部分地由于穿过流量调节孔52的液压油的流动，阀体53的上表面侧(面对电磁线圈43的表面)上的油压和阀体53的下表面侧上的油压在伸展侧蓄压室71内大致彼此相同。因此，即使当阻尼器6以高速经历伸展动作并且液压油以高流速从伸展侧第一连通油路36流入时，伸展侧阀板41的阀体的53也不太可能过分地打开。因此，ECU并不需要向电磁线圈43提供相当大量的电流，并且可以设定大致相同的目标电流，而不考虑阻尼器6的工作速度，并且因此阻尼力的可控性得到提高。
<收缩伸缩动作过程>
当阻尼器6经受收缩的伸缩动作时，如图6所示，在活塞侧油室15中的液压油穿过第一径向油路61和收缩侧第一连通油路37，打开收缩侧阀板42的阀主体57，并且流入收缩侧蓄压室72。流入收缩侧蓄压室72的液压油进一步穿过收缩侧阀板42和活塞主体30之间的间隙，并且然后，经由伸展侧第一连通油路36的上端部和第二径向油路62流入杆侧油室14。即，在本实施例中，当阻尼器6经受收缩的伸缩动作时，伸展侧第一连通油路36的上端部和第二径向油路62用作收缩侧第二连通油路。
如前面所述，收缩侧阀板42的阀体57通过被从收缩侧第一连通油路37流入的液压油加压而被打开，但在这个时候，部分地由于穿过流量调节孔56的液压油的流动，阀体57的下表面侧(面对电磁线圈43的表面)上的油压和阀体57的上表面侧上的油压在收缩侧蓄压室72内大致彼此相同。因此，即使当阻尼器6经受高速收缩动作并且液压油以高的流速从收缩侧第一连通油路37流入时，收缩侧阀板42的阀体57也不太可能过分地打开。因此，与伸展的伸缩动作相同，ECU不需要向电磁线圈43提供大电流，并且可以设定大致相同目标电流，而不考虑阻尼器6的工作速度，并且因此阻尼力的可控性得到改善。
接着，将参考图7至11，对上述示例性实施例的改进将被描述。在这些改进实施例中，阻尼器6的整体结构与示例性实施例是相同的，并且因此，相同的部件或部分由相同的附图标记表示并且冗余的描述将被省略。
<第一改进实施例>
如图7和8所示，根据第一修改实施例的活塞16大致具有与上述示例性实施例相同的结构，但是在第一改进实施例中，在螺栓49的轴线上形成在螺栓49中的轴向油路81替代第一径向油路，并且连通油路82形成在内磁轭32中以使收缩侧第一连通油路37与轴向油路81彼此连接。除收缩侧第一连通油路37与活塞侧油室15之间的液压油的流动路径不同以外，第一改进实施例中的工作模式与示例实施例中的工作模式基本相同。
<第二改进实施例>
如图9和10所示，根据第二改进实施例的活塞16具有与在上述的示例性实施例中的结构大致相同的结构，但是在第二改进实施例中，作为第二径向油路的替代，连通孔85形成在收缩侧阀板42中，以便与伸展侧第一连通油路36连接，并且连通孔86形成在收缩侧蓄压壳47中以使杆侧油室14与收缩侧蓄压室72彼此连接。除了伸展侧第一连通油路36与杆侧油室14之间的液压油的流动路径不同以外，第二改进实施例中的工作模式与示例实施例中的工作模式基本相同。但应当指出的是，与示例性实施例不同，在第二修改实施例中，在活塞主体30的上部中不设有连接构件。
<第三改进实施例>
如图11所示，根据第三改进实施例的活塞16具有与上述第一改进实施例大致相同的结构，但是在第三变形例中，伸展侧蓄压壳46具有较大的轴向长度，并且保持槽91形成在伸展侧蓄压壳46的外周上，使得活塞环48被装配在保持槽91中。第三改进实施例中工作模式与第一改进实施例基本相同，但是例如通过使伸展侧蓄压壳46和活塞环48制成子组件，可以便利活塞16的组装。
已经在上文提供了关于本发明的实施例的描述。但应当指出的是，本发明的模式并不限于上述实施例。例如，在上述实施例中，本发明被应用到在扭力梁式后悬挂中使用的单管变阻尼力阻尼器，但本发明也可以应用到用于支柱式或双叉骨式悬挂的变阻尼力阻尼器、用于前悬挂的变阻尼力阻尼器、多管型变阻尼力阻尼器等。进一步地，在前述实施例中，伸展侧阀板与收缩侧阀板中的每一个都由单个板制成，但是所述阀板可以是一堆圆形薄板形成的多板类型。另外，在上述实施例中，第二连通油路形成在内磁轭和外磁轭中，但是如图12中实线和双点划线所示，也可以从阀板41中移除流量调节孔以及在蓄压壳46的端壁和/或侧壁中形成专用的第二连通油路99，99’。此外，阻尼器和活塞的具体结构以及各部分的具体形状可以在本发明的精神的范围内适当地修改。
附图标记说明
5阻尼器
12缸体
13活塞杆
14杆侧油室
15活塞侧油室
16活塞
30活塞主体
31内磁轭
32第一空隙
33第二空隙
34外磁轭
35连接部
38伸展侧连通油路
39收缩侧连通油路
41伸展侧阀板
42收缩侧阀板
43电磁线圈
61，62第一径向油路和第二径向油路

Claims (6)

1.一种变阻尼力阻尼器，包括：
中空的缸体，其具有密封在其中的液压油；
柱状活塞，其被配置成在所述缸体中往复运动并且将缸体的内部分隔成第一油室和第二油室；和
活塞杆，其在端部处具有所述活塞，
其中，所述活塞包括：
由铁磁性材料制成的内磁轭，该内磁轭被固定到活塞杆并且具有与缸体同轴的外周表面；
由铁磁性材料制成的外磁轭，该外磁轭具有与内磁轭的外周表面同轴并且通过预定的间隙与内磁轭的外周表面相对的内周表面；
电磁线圈，其被布置在所述间隙中；
第一连通油路，其与第一油室连通，并且具有在第二油室侧的轴向端面中的开口；
阀板，其被配置为具有弹性并且关闭第一连通油路的开口，该阀板由铁磁性材料制成，并且在闭合方向上被电磁线圈的磁力吸引；
蓄压壳，其固定到第二油室侧的轴向端面并且在所述阀板的与所述开口所在的一侧相反的另一侧限定蓄压室；和
第二连通油路，其使蓄压室与第二油室彼此连接。
2.根据权利要求1所述的变阻尼力阻尼器，其中所述阀板被配置为覆盖第二油室侧的轴向端面的全部。
3.根据权利要求2所述的变阻尼力阻尼器，其中所述阀板设有流量调节孔，该流量调节孔形成第二连通油路的一部分。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的变阻尼力阻尼器，其中另一个阀板被设置在第一油室侧上，并且进一步地，相应于设置在第一油室侧的阀板提供第一和第二连通油路以及蓄压壳。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的变阻尼力阻尼器，其中
在缸体的内周面与活塞的外周面之间限定一预定的间隙；并且
第二连通油路在该间隙中打开。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的变阻尼力阻尼器，其中蓄压壳被紧固构件紧固到内磁轭；并且
第二连通油路的至少一部分沿紧固构件的轴线形成在紧固构件中。
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