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CN1078145C - 有选择频率作用的减振器 - Google Patents

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Abstract

有选择频率作用的减振器，尤其用于汽车，由一个充有减振液体的工作缸组成，该工作缸由一个固定在活塞杆上并具有节流阀的活塞分隔成两个工作腔。为了在与汽车相关的频率范围内最佳减振匹配，工作缸至少配置了两个液压电容，其中的一个液压电容经一个液压电感与上部工作腔相连。

Description

有选择频率作用的减振器
本发明涉及一种有选择频率作用的减振器，它由一个充有减振液体的工作缸组成，该工作缸由一个固定在活塞杆上具有节流阀的活塞分隔成两个工作腔。
依赖频率而作用的减振器已为人所知(例如DE-OS4029596)，利用这种减振器可以通过机械途径对汽车车体和车轮的两个特征固有频率进行强烈的减振。为达到此目的，不仅在空心活塞杆中，而且在一个与减振器外缸平行排列的旁通管路中都设置了所谓的单质量振动器。这些单质量振动器由每一个轴向移动的惯性物体和固定其上的弹性连接件组成。这些惯性物体在其静止位置上以及稍有偏移时能够让液体从上部工作室进入下部工作室并一旦当它们处于谐振状态时就阻挡液体的通过。惯性物体系统的谐振频率调到车辆的固有频率上。
此外，人们还已知一些用于运动过程阻尼的装置(例如DE-OS4024966)，在这种装置中，为了想减轻动态的轮负荷，利用随频率增大的弹簧元件的被动弹簧刚性，通过在减振器件中的作用，动态的轮负荷是可以减小的。
本发明的目的是实现一种简单、成本低的汽车用减振器，它在与车辆相关的频率范围中将对振动进行最佳适配地减振，而对其它频率的车辆振动则其减振作用明显地很小，同时不必花费额外的费用，例如用于电子器件、传感器件等的费用。
为了实现该目的，本发明规定，至少为工作缸配置两个液压“电容”，其中一个通过一个液压“电感”与下部的工作腔相连(在本文中，申请人借用了电学中的术语来进行描述)。
这种结构的优点在于，利用被动的液压部件在车轮和车体固有频率范围中使车辆振动得到最佳的减振，而其它频率的车辆振动则受到相当小的减振。由此在保持行车安全性的条件下实现了明显的行车舒适性，并且具有不必为传感器，电子器件，逻辑电路，可用性和安全监察增添任何花费的优点，象例如用电子方式进行汽力调节的系统。
根据另一个结构的规定，至少一个“电容”与下部工作腔相连。
以有利的方式对作为动能载体的被动液压部件，如管件(液压电感)和作为位能载体(液压电容)的液压蓄能器和作为耗能体的液压电阻以一种复杂的液压网路形式进行确定范围和连接，使出现的总效果是作为一种选择频率的减振装置。
根据本发明的一个主要特征的规定，工作缸配有三个液压电容，其中以有利的方式规定，上部工作腔配有一个液压电容，下部工作腔配有两个液压电容。
在本发明的实施例中设有一个用压缩气体预先加压的液压蓄能器作为液压电容。
另一个实施例的规定，构成上部工作腔的电容是用预先加压的气压并由一个隔离活塞从上部工作腔隔开的轴向设置的平衡腔。在这里有利的是，原则上可以应用在一个单管—气压减振器中的平衡腔。
一个结构实施例规定电容之一是机械式电容，此时有利的是，作为机械电容设置一个弹性橡胶元件。
一个有利的实施例规定，作为液压电感设置的是一种流动连接，同时流动连接以有利的方式由管道和/或软管构成。
另一个实施例规定，平衡腔是轴向设置的，此时有利的是隔离活塞是一种环形隔离活塞。
根据一个有利的实施例的规定，至少一个电容同轴地包围住工作腔，对此有利的是，至少电容隔离壁的一部分是弹性的。
图中示意地展示出本发明的一些优选实施例。其中，
图1是一个有选择频率作用的减振器的原理结构，它带有1a和1b两种布置，
图2是图1所示减振器的作用示意图，
图3是由图2产生的液压平面图，
图4是图1所示减振器的测量结果。
在图1中，示出一种减振器的原理结构，工作腔1被一个固定在活塞杆9上的活塞8分成两个工作腔1a和1b。从基础液压学上来说，它涉及一种单管气体压力减振器系统，其中在工作缸3的上部中设有充满Cac的平衡腔2，该腔经活塞10相对于下部的工作腔1b隔开。活塞8上设有实用电阻7，以产生拉力或压力阻尼。
下部工作腔1a一方面与一个液压蓄能器6相连，另一方面经流动连接件4与一个液压蓄能器5相连。
由此整个液压系统是由电容Ch1(液压蓄能器5)，Ch2(液压蓄能器6)和Ch3(液压蓄能器2)，一个电感Lh(流动连接件4)和与活塞8构成整体的液压电阻RhZ和RhD(节流阀7)，这样根据电子学术语就构成一个液压网路。
这种减振器是按下面的工作原理工作的。向外给出的合力F始终由压力差(P2－P1)和总是存在的压力P1产生。在拉力级下P2大于P1，在压力级下P2小于P1。在活塞杆9对工作缸3相对运动时，这个压力差是通过液压网路的作用方式强制形成的体积流而产生的。
在图2中有如下关系：
F(t)＝[P1(t)－P2(t)]·AR＋P1(t)·Art
拉力级：P2＞P1→-F
压力级：P2＜P1→+F
Ch＝f(V，P)
RhR＝f(Q)减振力由各部分的体积流来确定，这部分体积流通过节流阀7在拉力级或压力级下流动。举例来说，为了在与汽车相关的特性谐振频率或频带(车轮和车体固有频率)下实现高的减振，对此必须关心，在这些频率上相应的很多体积流通过节流阀7，而在其它频率时通过节流阀7的相应的体积流必须较少。
前述工作原理是采用被动的液压结构元件并结合合适的液压线路技术(以下称为网络)而实现的。
图2示出了工作示意图，图3示出了由此产生的液压平面图。该网络呈现出两个特性谐振点。单独地看，管道电感Lh1与电容Ch1和管道电阻Rh1构成一个具有与频率相关的阻抗Z1的液压串联谐振回路(第一谐振器)。
电容Ch2和电阻Rh2构成串联阻抗Z2。阻抗Z1和Z2是并联的，构成一个并联谐振回路(第二谐振器)。阻尼电阻RHZ和RHD同样是对阻抗Z1和Z2并联连接的。
对于Z1，由串联线路所限制，在谐振点呈现最小阻抗，因而在此点流动着可能最大的体积流(第一谐振点)。在并联谐振回路中谐振时呈现最大阻抗，因而在此处出现可能最小的体积流(第二谐振点)。根据图1，结构元件的尺寸是这样确定的，即第一谐振点正好处于汽车的两个特征谐振频率之间。此点从活塞8将排出最大量的体积流，因为阻抗Z1为最小值，这同时意味着减振很小。
第二谐振点位于车轮固有频率的范围内。此处，由并联谐振所限制，阻抗是最大的，因此活塞8再次具有可能的，可供支配的最大体积流，这又导致减振达到最大。随频率增大，感抗XLh就越来越多地封锁Z1段中的体积流，同时容抗XCh2持续减小。从而越来越多的体积流从活塞8上排出，减振力在车轮固有频率以上区域中随着频率的增大而又变得很小。
图4示出了对一个样机进行系列测试的测量结果，是用一个合适的液压脉动器测量的。减振力在检测速度为0.52米/秒的定值下相对于频率线性地示出。可以明显地看到在两个特征固有频率区域中所达到的最大减振值，两个固有频率区域之间的最小减振值，以及随着频率增加超过车轮固有频率时减振程度随着下降的情况。
 在f(HZ)下的测量值        减振力(N)
    拉力级     压力级
    1.67510203040     1100540940450270370     430230380240160140
          参考图表
1-工作腔
2-平衡腔
3-工作缸
4-流动连接件
5-液压蓄能器
6-液压蓄能器
7-节流阀
8-活塞
9-活塞杆
10-隔离活塞

Claims (12)

1.有选择频率作用的减振器，由一个充有减振液体的工作缸组成，该工作缸由一个固定在活塞杆上具有节流阀的活塞分隔成两个工作腔，其特征是，工作缸(3)至少配置有两个液压电容(Ch)，其中一个经一个液压电感(Lh)与下部的工作腔(1a)相连。
2.按权利要求1的减振器，其特征是，工作缸(3)配有三个液压电容(Ch1，Ch2，Ch3)。
3.按权利要求2的减振器，其特征是，上部工作腔(1b)设有一个液压电容(Ch3)，下部工作腔(1a)设有两个液压电容(Ch1，Ch2)。
4.按权利要求1的减振器，其特征是，所述的液压电容(Ch)是由压缩气体预先加压的液压蓄能器(5、6)。
5.按权利要求2的减振器，其特征是，上部工作腔(1b)的电容(Ch)是沿轴向构成的已预加压缩气体并经上部工作腔(1b)的一个隔离活塞(10)隔开的平衡腔(2)。
6.按权利要求5的减振器，其特征是，所述液压电容是一个弹性橡胶部件。
7.按权利要求1的减振器，其特征是，所述的液压电感(Lh)是流动连接件(4)。
8.按权利要求7的减振器，其特征是，所述流动连接件(4)为管道和/或软管道。
9.按权利要求5的减振器，其特征是，平衡腔(2)沿径向设置。
10.按权利要求5的减振器，其特征是，隔离活塞(10)是环形隔离活塞。
11.按权利要求1的减振器，其特征是，至少一个电容(Ch)同轴包围着工作腔(3)。
12.按权利要求11的减振器，其特征是，至少电容的隔离壁的一部分是弹性的。
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