平衡式连续半主动阻尼器的制作方法

平衡式连续半主动阻尼器
1.相关申请的交叉引用
2.本专利申请要求2019年11月8日提交的第16/678,294号美国专利申请的优先权和所有权益，该申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
3.本公开总体上涉及阻尼器。更具体地，本公开涉及一种具有用被动进气阀平衡的外部主动控制阀的阻尼器。


背景技术：

4.用于车辆的阻尼器通常包括在各种各样的车辆部分中。一些车辆包括半主动阻尼，可根据道路状况和车辆动态调节阻尼水平。减震器位于车身和车辆的悬架系统之间。活塞位于阻尼器内。活塞通过活塞杆与车身或车辆悬架连接。当阻尼器压缩或伸展时，流体在阻尼器内的回弹室和压缩室之间流动以抵消震动。通过调节腔室之间的阻尼流体的流动，可以产生更大或更低的阻尼力。
5.需要提供一种改进的阻尼器。
附图说明
6.图1是结合有根据本公开示例的悬架系统的车辆的示意图。
7.图2是根据本公开示例的可变阻尼器的平面图。
8.图3是根据本公开示例的可变阻尼器的平面图，示出了回弹流动路径。
9.图4是根据本公开示例的可变阻尼器的平面图，示出了压缩流动路径。
具体实施方式
10.本公开涉及一种根据道路状况和车辆动力学连续调节阻尼水平的阻尼系统。参考图1，示出了具有悬架系统12和车身14的车辆10。悬架系统12包括阻尼器20和螺旋弹簧22。阻尼器20是半主动的，阻尼水平由电子控制单元(ecu)控制24。ecu 24从车辆上不同位置的传感器(未示出)接收信息(加速度、位移、转向、制动、速度)，以对每个阻尼器进行独立调节。
11.参考图2，本示例性公开提供了一种连续可变阻尼器20，其包括具有第一端27a和第二端27b的细长外管26。外管26具有同心地包含在其中的内管28。在第一杆端31处包括活塞30的杆32包含在内管28内，杆32包括通过杆导引件组件36在细长外管26的外部延伸的第二端34。如图所示，活塞30和内管28限定出回弹工作室38和压缩工作室40。回弹工作室38和压缩室40包含流体，优选地适合与阻尼器一起使用的液压油。
12.阻尼器20包括通过回弹下管60与回弹工作室38流体连通的主动回弹阀54。主动回弹阀54具有可变流阻。阻尼器20还包括通过压缩下管70与压缩工作室40流体连通的主动压缩阀64。主动压缩阀64具有可变流阻。设置有通过回弹下管60与回弹工作室38流体连通的
进气(intake)压缩阀80，使得当第二杆端34朝向杆导引件36移动时，流体流过主动压缩阀64和进气压缩阀80(即在压缩冲程期间)。阻尼器20还包括通过压缩下管70与压缩工作室40流体连通的进气回弹阀74，其中当第二杆端34远离杆导引件36移动时，流体流过主动回弹阀54和进气回弹阀74。
13.如图所示，主动回弹阀54和主动压缩阀64垂直于细长管26的长轴定向。在压缩冲程期间，随着第二杆端34朝向杆导引件36移动，流体流动通过位于细长管26一侧的主动压缩阀64和位于细长管26相对侧的进气压缩阀80，从而基本上平衡细长管26上的弯矩。类似地，在回弹冲程期间，当第二杆端34远离杆导引件36移动时，流体流过位于细长管26一侧的主动回弹阀54和位于细长管26相对侧的进气回弹阀74，从而基本上平衡细长管26上的弯矩。进气阀的相对位置平衡了主动回弹阀和压缩阀，这避免了阻尼器20中的内管28上的不对称载荷，即弯曲。弯矩的减少允许与不包含进气回弹阀和进气压缩阀的连续半主动阻尼器相比对于任何给定载荷可以存在相对较小的连续半主动阻尼器，这是因为外管和内管的壁厚不需要足够厚以抵抗压缩载荷和弯矩。提供更小的阻尼器的能力对于与电动汽车一起使用或解决空间和包装挑战可能特别有用。
14.如所公开的示例中所示，主动回弹阀54具有限定出主动回弹接触面积(area)的主动回弹入口通道58，进气回弹阀74包括限定出进气回弹接触面积的出口78。术语接触面积描述了出口的二维面积。如图所示，接触面积基本相同，以进一步减小弯矩。同样，主动压缩阀64包括限定出压缩接触面积的入口通道68，进气压缩阀80包括限定出可以与主动压缩进气通道68的接触面积基本相同的接触面积的出口通道84。如图所示，主动回弹阀54可以从进气回弹阀74大致偏移180度，主动压缩阀64可以从进气压缩阀80大致偏移180度，以进一步平衡流体流动并大致消除弯矩。
15.参考图2，阻尼器20包括细长外管26。内管28同心地定位在外管26内。内管28在一端固定到杆导引件36组件，而在另一端固定到汽缸端44。如图所示，外管26的长度大于内管28的长度。外管26延伸越过内管28并包括阻尼器端50。浮动活塞48位于阻尼器端50和汽缸端44之间，以限定出气室52和低压室42。气室52充满适当的气体，例如氮气。低压室42延伸到外管26和内管28之间的空间。浮动活塞48在操作期间移动，使得气室52中的气体被压缩，从而为阻尼器中的流体保持适当的容积。低压室42包括流体，例如油，其通常是液压油。低压室42在内管28和外管26之间延伸通过汽缸端44中的通道46。在一个示例中，汽缸端44包括至少两个通道46。
16.杆32容纳在内管28内。杆32从阻尼器20的外部穿过杆导引件组件36，使得杆端34在阻尼器20的外部。活塞30在内管28内连接到杆端31。活塞30限定出回弹工作室38和压缩工作室40。回弹工作室38和压缩工作室40填充有与低压室42相同的油，下面更详细地描述流体在低压室42、回弹压力室38和压缩工作室40之间流动的方式。
17.阻尼器20是可变的，意味着阻尼水平可以基于条件进行调节。使用主动回弹阀54和主动压缩阀64提供可变阻尼。主动回弹阀54和主动压缩阀64均是单向阀。主动回弹阀54包括回弹螺线管56，其是可操作地连接到ecu 24的可控阀。类似地，主动压缩阀64包括也可操作地连接到ecu 24的电磁阀66。电磁阀56和66可以是电动液压阀。ecu 24从车辆上不同位置的传感器(未示出)接收信息(加速度、位移、转向、制动、速度)，以对每个阻尼器进行独立调节，从而改变阻尼率来适应道路状况。例如，ecu可以使电磁阀56、66限制通过阻尼器20
的流体流动以提供更硬的行驶，或提供较少的限制以提供更软的行驶。
18.主动回弹阀54通过主动回弹阀入口通道58与回弹工作室38流体连通，并通过主动回弹出口通道59与低压室42流体连通。主动回弹入口通道58通过回弹下管60和内回弹管通道62被供给。回弹下管60是密封管，其限定出从回弹工作室38通过内回弹管通道62进入回弹入口通道58的流动路径。主动回弹入口通道58限定出代表通道58的二维面积的接触面积。回弹下管60位于外管26和内管28之间，并延伸以允许流体流过主动回弹阀54和回弹工作室38。
19.主动压缩阀64通过主动压缩阀入口通道68与压缩工作室40流体连通，并通过主动压缩阀出口通道69与低压室42流体连通。主动压缩阀入口通道69通过压缩下管70和内压缩下管通道72被供给。主动压缩通道68限定出代表通道68的二维面积的接触面积。压缩下管70也位于外管26和内管28之间。压缩下管70是密封管，其限定出从回弹工作室40通过压缩内管通道72进入主动压缩阀64的流动路径，并进一步限定出从回弹进气阀出口78沿周向围绕内管28并通过压缩内管通道72进入压缩工作室40的流体通道。
20.如图所示，阻尼器20还包括回弹进气阀74，它是一种被动单向阀。回弹进气阀74包括偏置元件例如弹簧76和相关联的回弹进气阀通道入口77和进气阀出口通道78。回弹阀入口通道77接收来自低压室42的流体，回弹出口阀通道78通过使流体周向地通过压缩下管70到达压缩内管通道72来将流体输出到压缩工作室40中。
21.阻尼器20还包括压缩进气阀80，它是一种被动单向阀。压缩进气阀80包括偏置元件例如弹簧82和相关联的压缩进气阀出口通道84和进气阀入口通道83。压缩阀入口通道83接收来自低压室42的流体，并经由回弹下管60和回弹内管通道62通过压缩阀出口通道将流体输出到回弹工作室38中。
22.参考图3，示出了用于回弹循环的流动路径。在回弹循环中，杆32和活塞30如箭头86所示远离阻尼器20延伸。流体被强制如箭头88和90所示从回弹工作室38通过回弹内部通道62通过回弹下管60进入主动回弹阀入口通道58。流体然后流过主动回弹阀54。流体流过主动回弹阀54的阻力由ecu24控制。流体如箭头92所示将通过主动回弹阀54并经由主动回弹出口通道59流出到低压室42中。当杆32和活塞30如箭头86所示远离阻尼器移动时，浮动活塞48沿箭头94所示相同方向移动。随着浮动活塞48沿箭头94方向移动，流体从低压室42通过通道46并进入回弹进气阀入口通道77。流体然后如箭头96和98所示流过回弹进气阀74并经由回弹进气阀出口通道78进入压缩工作室40通过压缩下管70并流出压缩内管通道72。
23.如图所示，回弹进气出口通道78具有与主动回弹阀入口通道58基本相同的接触面积，回弹进气阀74与主动回弹阀54大致偏移180度，以平衡流体垂直于箭头86的方向流动的力，从而基本上消除阻尼器20上的弯矩。如上所述，流体在回弹工作室38和压缩工作室40之间流动，以提供阻尼。
24.参考图4，示出了用于压缩循环的流动路径。在压缩循环中，杆32和活塞30如箭头98所示朝向阻尼器20延伸。流体如箭头100所示被强制从压缩工作室40通过压缩内管通道72通过压缩下管70进入主动压缩阀入口通道68。流体然后流过主动压缩阀64。流体流过主动压缩阀64的阻力由ecu 24控制。流体如箭头102所示将通过主动压缩阀64并经由主动压缩出口通道69流出到低压室42中。如图所示，来自主动压缩阀64的流体通过通道46，使浮动活塞沿箭头104所示的方向移动。当杆32和活塞30如箭头98所示朝向阻尼器20移动时，流体
被强制进入主动压缩阀54，它也如箭头106所示被强制进入压缩进气阀80的入口83。如箭头108所示，流体被强制通过压缩进气阀80并通过回弹下管60，通过内管回弹通道62并进入回弹工作室28。
25.如图所示，回弹进气出口通道84具有与主动压缩阀入口通道68基本相同的接触面积，压缩进气阀80与主动压缩阀64大致偏移180度，以平衡流体垂直于箭头94的方向流动的力，从而基本上消除阻尼器20上的弯矩。
26.通过提供主动阀和被动阀的组合，流体以改进的力平衡方式流过阻尼器。通过用被动回弹和压缩进气阀平衡与主动回弹阀和主动压缩阀相关联的流体力，本公开使得具有正交主动阀的半主动阻尼系统能够具有减小的尺寸，从而允许此类系统的更广泛的潜在用途。
27.已经以说明性方式描述了本公开，并且应当理解，已经使用的术语旨在具有描述性词语的性质而不是限制性的。鉴于以上教导，本公开的许多修改和变化是可能的，并且本公开可以以不同于具体描述的方式实施。