具有液壓止擋裝置的液壓阻尼器的製作方法
2023-04-25 22:15:21
本發明涉及一種用於車輛的液壓阻尼器。更具體地,本發明涉及一種包括主活塞組件和提供液壓止擋裝置的次級活塞組件的用於車輛的液壓阻尼器。
背景技術:
在本領域中已知液壓阻尼器包括位於阻尼器的管的主區段中的主活塞組件,以及位於管的收窄區段中的次級活塞組件。次級活塞組件形成所謂的液壓止擋裝置,該液壓止擋裝置在活塞杆行程的操作範圍的預定端部區段上產生附加的阻尼力。在第3,447,644號美國專利以及歐洲專利申請公開號ep2302252和ep2952775中公開了設置有這樣的液壓止擋裝置的示例性阻尼器。
這樣的液壓止擋裝置在衝程結束時提供能量耗散並且能夠產生主要取決於活塞杆的位置的附加阻尼力。它們還根據杆位移提供阻尼力的逐漸增加。
儘管如此,這些結構中的許多結構在設計、組裝工藝和/或勞動力消耗方面是複雜的。
因此,本發明的目的是提供一種具有液壓止擋裝置的液壓阻尼器,其具有簡單且成本有效的結構,具有非常少的部件,並且易於組裝且僅需要對要在其上實現的現有阻尼器組件的其它部件進行微小的修改的。
技術實現要素:
根據本公開的一個方面,提供了一種用於機動車輛的液壓阻尼器。該液壓阻尼器包括管,所述管沿著軸線延伸並且限定用於保持流體的腔室。所述管具有具有第一直徑的主區段和具有第二直徑的收窄區段,所述第二直徑小於所述第一直徑。主活塞組件設置在所述管的所述主區段中並且可在所述管的所述主區段內軸向地滑動以產生阻尼力。活塞杆附接至所述主活塞組件並且軸向地延伸到所述管的外部。阻擋(resist)機構繞所述活塞杆設置並且固定到所述活塞杆。次級活塞繞所述活塞杆設置在所述阻擋機構(resistingmechanism)的與所述主活塞組件軸向相反的那一側上並且具有與所述管的所述收窄區段的所述第二直徑基本上對應的外徑,所述次級活塞可與所述主活塞組件一起軸向地移位並且可移動到所述管的所述收窄區段中以產生附加的阻尼力。所述次級活塞限定接合所述活塞杆的徑向內表面以及與所述徑向內表面相反的徑向外表面。所述徑向內表面限定沿軸向延伸的至少一個徑向內部通道。所述活塞杆限定與所述次級活塞至少部分地軸向對準的環形凹部。所述次級活塞包括至少一個鎖定機構,所述至少一個鎖定機構被定位在所述活塞杆的所述環形凹部中並且可在所述環形凹部內軸向地滑動。所述次級活塞可在液壓止擋接合衝程與液壓止擋分離(disengagement)衝程之間軸向地移動,其中,在所述液壓止擋接合衝程期間,所述次級活塞軸向地接合所述阻擋機構並且限制工作流體通過所述至少一個徑向內部通道的流動,並且其中,在所述液壓止擋分離衝程期間,所述次級活塞與所述阻擋機構軸向地間隔開並且限定在所述活塞杆與所述次級活塞之間的環形通道,允許工作流體通過所述至少一個徑向內部通道的流動。
所述次級活塞需要非常少的部件,因此顯著地降低製造成本並且提供液壓阻尼器的簡單的組裝工藝。而且,不需要對活塞杆進行顯著的修改來利用次級活塞,因此所述次級活塞可在各種現有阻尼器中採用。特別是,所述活塞杆的所述環形凹部可通過簡單地加工所述杆而形成。
根據本公開的另一方面,所述次級活塞的所述徑向外表面限定多個徑向外部通道,所述多個徑向外部通道中的每一個均軸向地延伸。因此,在阻尼器管的收窄區段中不需要形成通道,以減少在所述次級活塞進入所述收窄區段的階段中產生的附加阻尼力的突然增加。
根據本公開的另一方面,所述次級活塞的所述徑向外部通道在垂直於所述軸線的平面中的橫截面在其與阻擋機構相反的表面處最大並且沿著所述次級活塞的軸向長度減少。因此,在接合所述收窄區段時由所述次級活塞產生的阻尼力平滑漸進地增加。
根據本公開的另一方面,沿軸向延伸的多個徑向內部橋被限定在所述徑向內部通道之間,所述徑向內部橋中的每一個均軸向地終止於所述鉤中的一個鉤,並且所述次級活塞限定圍繞所述鉤的腔室。
根據本公開的另一方面,所述鉤中的每一個均包括垂直於所述軸線延伸的平坦表面以及相對於所述平坦表面以一角度延伸的錐形表面。所述鉤的這種成形便於在組裝所述阻尼器期間將所述次級活塞定位在所述活塞杆上。更具體地,所述鉤的所述錐形表面可屈曲(yield),允許在所述杆上簡單地將活塞向下拉過杆,直到所述鉤的平坦前表面接合所述活塞杆的所述環形凹部。
根據本公開的另一方面,所述次級活塞的端部限定凸形引導表面,由此減少在接合衝程期間影響阻尼器部件的可能機械應力。
根據本公開的另一方面,所述次級活塞由塑料材料製成。因此,例如,可以通過利用諸如注射成型的成型技術以高成本效率製造所述次級活塞。
根據本公開的另一方面,所述阻擋機構是固定在所述活塞杆的所述環形凹部中的保持環。這樣的環使得二次活塞的組裝非常簡單。
根據本公開的另一方面,至少一個彈簧被設置在所述管的所述收窄區段中,用於軸向地接合所述次級活塞以產生附加的阻尼力。根據本公開的又一方面,至少一個緩衝器(bumper)被定位在所述管的所述收窄區段中,用於軸向地接合所述次級活塞以產生附加的阻尼力。所述彈簧和/或緩衝器在接合行程結束時提供附加阻尼力的生成,由此進一步改進本發明的液壓止擋件的可調性。
根據本公開的另一方面,所述管在壓縮端與回彈端之間軸向延伸,並且所述收窄區段位於所述管的所述回彈端。
根據本公開的另一方面,所述阻尼器組件是雙管阻尼器。
根據本公開的一個方面,至少一個軸向槽被限定在所述管的所述收窄區段中。因此,在所述次級活塞組件進入所述管的所述收窄區段的同時,提供了阻尼力的平滑可調節的增加。
根據本發明的阻尼器組件可容易地被配置為針對壓縮衝程和回彈衝程兩者產生附加的阻尼力,使得能夠進行力增益的寬範圍調諧,其中裝置的性能可取決於活塞位置以及活塞速度兩者。
附圖說明
將容易理解本發明的其它優點,這是因為通過參考以下結合附圖考慮的詳細說明,本發明的其它優點將變得更好理解,其中:
圖1是根據本發明的具有液壓回彈止擋件的雙管阻尼器的一個實施方式的示意性剖視圖;
圖2是根據本發明的具有液壓壓縮止擋件的單管阻尼器的一個實施方式的底部的示意性剖視圖;
圖3是根據本發明的具有液壓回彈止擋件的雙管阻尼器的另一實施方式的示意性剖視圖;
圖4是根據本發明的具有液壓回彈止擋件的雙管阻尼器的又一實施方式的示意性剖視圖;
圖5以立體正視圖例示了次級活塞的一個實施方式;
圖6以正視圖例示了在圖5中所示的次級活塞;
圖7以立體後視圖例示了在圖5中所示的次級活塞;
圖8以後視圖例示了在圖5中所示的次級活塞;
圖9以側視圖例示了在圖5中所示的次級活塞;以及
圖10以沿著圖9中所示的平面a-a截取的軸向橫截面例示了在圖5中所示的次級活塞。
具體實施方式
功能上等同的元件的附圖標記在附圖的所有圖上保持相同,其中在適當的情況下,附圖標記補充有額外的後綴(a-d)以區分功能性相同但構造不同的元件。
圖1呈現了可在回彈衝程期間在典型機動車輛懸架中採用的根據本發明的雙管阻尼器1a的一個實施方式。阻尼器1a包括外管2和主管3,外管2和主管3中的每一個均沿著軸線延伸並填充有粘性工作流體。可移動的主活塞組件4被設置在主管3中並且附接至活塞杆5,活塞杆5經由密封活塞杆引導件6通向阻尼器1a的外部。阻尼器1a還設置有底閥(basevalve)組件7,底閥組件7被固定在主管3的端部處。活塞組件4與主管3的內表面滑動配合併且將管3分成(在活塞杆引導件6與主活塞組件4之間的)回彈腔室11和(在主活塞組件4與底閥組件7之間的)壓縮腔室12。附加補償腔室13位於底閥組件7的另一側。
主活塞組件4設置有壓縮閥組件和回彈閥組件42、41,以在主活塞組件4處於運動中的同時來控制在回彈腔室11與壓縮腔室12之間通過的工作流體的流動。另外,底閥組件7設置有回彈閥組件和壓縮閥組件71、72,以分別在阻尼器1a的回彈衝程和壓縮衝程期間控制在附加補償腔室13與壓縮腔室12之間通過的工作流體的流動。閥組件41、42和71、72提供可用於成形阻尼器1a的期望特性的設計參數。
管3的主區段33具有第一直徑d1,在示例實施方式中第一直徑d1大約為32mm。如圖所示,管3還具有筒形收窄區段31,筒形收窄區段31具有較小的第二直徑d2,在示例實施方式中,第二直徑d2大約為28mm。該筒形收窄區段31延伸穿過錐形區段32而進入管的筒形主區段33。
次級活塞組件8被設置在活塞杆5上並且可與主活塞組件4一起移位。組件8僅包括兩個部件,即:阻擋(resist)機構81,其在示例性實施方式中示出為固定在活塞杆5的環形凹部51中的保持環81;以及附加塑料次級活塞82,其在活塞杆5的環形凹部52中被卡扣鎖定(snaplock)在活塞杆5上並且能夠在該卡扣凹部52的極限內旋轉和軸向移位。環形凹部52被至少部分地限定成與次級活塞組件8軸向對準。次級活塞82被設置在阻擋機構81的與主活塞組件4軸向相反的側。次級活塞82具有大致管狀形狀,其具有徑向內表面87,徑向內表面87具有與活塞杆5的直徑大致對應的內徑,以及徑向外表面89,徑向外表面89具有與管3的筒形收窄區段31的直徑大致對應的外徑。
活塞82的徑向外表面89還設置有多個等角間隔開的徑向外部通道821,徑向外部通道821沿軸向延伸並且能夠使工作流體從管3的收窄區段31可調地流向回彈腔室11並在回彈衝程期間進一步流過主活塞組件4的回彈閥組件41,如用虛線箭頭所例示。
主管3和次級活塞組件8的這樣的形狀為阻尼器1a提供了液壓回彈止擋件。這樣的液壓止擋件的功能將在後面進行說明,特別是參考圖3至圖10進行說明。
圖2呈現了根據本發明的在回彈衝程期間具有液壓壓縮止擋件的單管阻尼器1b的另一實施方式,該液壓壓縮止擋件的結構類似於圖1中所例示的結構。如圖2所示,阻尼器管3的筒形收窄區段31位於管3的壓縮端,並且次級活塞組件8在主活塞組件4的壓縮側被固定到阻尼器活塞杆5。如圖所示,工作流體的壓力迫使次級活塞82下滑到環形卡扣凹部52中遠離保持環81。儘管如此,在所例示位置中,次級活塞82位於管3的主區段33中,並且工作流體流過主活塞組件4的回彈閥組件41並如虛線箭頭所例示,進一步向下流過壓縮腔室12,自由地圍繞次級活塞82。
在該實施方式中,管的錐形區段與從管3的外側衝壓的六個等角間隔開的軸向槽321分開並且與六個軸向橋322分開。結果,管3的錐形區段包括由橋322的六個等角間隔開的筒形區段形成的半筒形區段32b,以及由橋322的六個等角間隔開的錐形區段形成的半錐形區段32a。半筒形區段32b在保持槽321的同時提供了對次級活塞組件8的引導。這樣的成形還提供了在管3的筒形主區段33與筒形收窄區段31之間的阻尼力的平滑構建,並且從而避免了可能的突然的力峰值。
可滑動隔膜9將阻尼器壓縮腔室12與附加氣體補償腔室14分離。此外,管包括旋擰在主管3的端部上的蓋34。閥341被設置在蓋34上,其提供了在組裝阻尼器之後用氣體填充氣體補償室14。
顯然,根據本發明的阻尼器可容納兩個液壓止擋件,液壓止擋件中的每一個在阻尼器的壓縮側和回彈側均設置有附加的塑料活塞。
圖3例示了在壓縮衝程期間設置有包括附加彈簧83的液壓回彈止擋件的雙管阻尼器1c的另一實施方式。彈簧83的一端附接至活塞杆引導件6,並且在回彈衝程結束時,彈簧83能夠在與次級活塞82的前表面接合之後產生附加阻尼力。顯然,隨著回彈衝程行程的進一步增加,該力基本上線性地增加。
如上文和下文使用的,術語「前」意指次級活塞組件8與管的收窄區段31接合的一側,而術語「後」意指次級活塞組件8的與前側軸向相反的一側。類似地,術語「接合衝程」表示在此期間次級活塞組件可進入管3的收窄區段31中的阻尼器的該衝程,而術語「分離衝程」表示與接合衝程相反的衝程。
如圖所示,次級活塞82下方的工作流體的壓力迫使其在遠離保持環81的環形卡扣凹部52中上滑,從而在次級活塞82的後表面與保持環81的前表面之間形成高度為h的環形通道84。因此,工作流體從回彈腔室11自由地流過該環形通道84並且進一步流過由次級活塞82的徑向內表面87限定的徑向內軸向通道822(參見圖10)到達管3的收窄區段31,如虛線箭頭所例示。
圖4例示了在回彈衝程期間設置有包括附加緩衝器85的液壓回彈止擋件8的雙管阻尼器1d的另一實施方式。緩衝器85附接至活塞杆引導件6並且能彈性地變形,因此在回彈衝程結束時能夠在與次級活塞82的前表面接合之後產生附加的阻尼力,以保護塑料次級活塞82免受損壞。
顯然,如圖2所示,為了生成並調節附加阻尼力產生的特性,可以採用活塞82的徑向外部通道821以及橫跨管3的錐形區段32設置的軸向槽321兩者。然而在這種情況下,應當例如通過使活塞杆5的軸向凹部接合次級活塞82的適當突出部(圖中未示出)來阻擋次級活塞82在活塞杆5上的旋轉。
圖5、圖6、圖7、圖8、圖9和圖10所示的次級活塞82的實施方式設置有五個等角間隔開的徑向外部通道821和五個等角間隔開的徑向內部通道822。
在該實施方式中,徑向外部通道821具有拱形溝道的形式,並且它們在與活塞82的軸線垂直的平面中的橫截面從沿著活塞82長度的某一點開始向其前側逐漸增加,從而為次級活塞組件8提供方便調諧的參數。當次級活塞82進入管3的收窄區段31時,徑向外部通道821的該橫截面最大,為工作流體的流動提供基本較小的限制。隨著次級活塞82進一步進入收窄區段31,該橫截面減小,並且因此阻尼力變得更高,直到工作流體的流動僅可以流過次級活塞82的外表面(現在沒有徑向外部通道821)與收窄區段31的內表面之間的窄環形槽時的那一點。在該點上,流動受限,並且因此阻尼力顯然是最高的。
次級活塞82還設置有凸形引導表面823,該凸形引導表面823在進入管的收窄區段31的同時提供對活塞82的引導,並且補償其可能的徑向不耐性(intolerance),關於活塞82在活塞杆5上的自由滑動移動,必須提供活塞82與活塞杆5之間的一些環形間隙。
在該實施方式中,徑向內部通道822還形成為拱形溝道,但它們的橫截面在其長度上基本上是相同的,並且通道822由徑向內部橋826界定。
在活塞82的後側,橋826突出進入內部腔室825並且由能夠將杆5接合在杆5的環形卡扣凹部52中的至少一個鎖定機構824而終止。在示例性實施方式中,鎖定機構824包括能在環形凹部52內軸向地滑動的多個鉤824。鉤824的後表面為大致錐形,而前表面基本上垂直於阻尼器和活塞杆5軸線。這樣的成形有利於在將活塞杆5組裝到阻尼器1的內部之前將活塞82定位在活塞杆5上方。鉤824的後錐形表面可在內部腔室825的內部屈曲,從而允許將活塞82簡單地向下拉過活塞杆5,直到鉤824接合凹部52。活塞82向下或者在接合衝程期間的進一步滑動移動被保持環阻止,而鉤824的與阻尼器活塞杆5軸線垂直的前表面防止活塞82在液壓止擋接合衝程期間向上滑動。
如圖1和圖4所示,在接合期間,在阻尼器回彈衝程的這種情況下,次級活塞組件8可經由錐形區段32進入管3的收窄區段31。在該衝程期間,保持環81推動次級活塞82並且阻擋徑向內部通道822的入口。
另一方面,在圖2和圖3所示的分離衝程期間,工作流體的壓力將次級活塞82推離保持環81,從而允許流體基本上不受限制地流過由此形成的環形通道84和徑向內部通道822。
本發明的上述實施方式僅僅是示例性的。附圖不一定按比例繪製,並且一些特徵可能被誇大或最小化。然而,這些及其它因素不應當被認為是限制本發明的精神,其旨在的保護範圍在所附權利要求書中指出。
相關申請的交叉引用
本申請要求2016年5月11日提交的序列號為62/334,601且名稱為「hydraulicdamperwithahydraulicstoparrangement」的美國臨時專利申請以及2017年4月13日提交的序列號為15/487,370且名稱為「hydraulicdamperwithahydraulicstoparrangement」的美國正式專利申請的權益,這兩個專利申請的全部公開通過引用合併於此。