專利名稱：隨動變阻尼液力減震器及車輛爆胎方向穩(wěn)定器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)中的減震，特別是汽摩等交通工具廣泛應(yīng)用的液力減震器，和車輛行駛中轉(zhuǎn)向輪爆胎或受外力突然撞擊等意外時的方向穩(wěn)定器。
背景技術(shù)：
目前使用的普通液力減震器，其相對阻尼系數(shù)(簡稱阻尼)在系統(tǒng)工作中是不變的(減振器的壓縮與伸張可設(shè)置不同的阻尼)。車輛上使用的液力減震器，為滿足車輛行駛平順性、穩(wěn)定性等的要求，很多都有不同的改進，有的是在活塞上設(shè)計了適應(yīng)不同壓差開啟的單向閥，實現(xiàn)阻尼的簡單可變，但這種改變只能是隨其活塞運動速度的增大單向減??；有的液力減震器增設(shè)電控閥門或設(shè)計了復(fù)雜的控制附件，以手動、電控等方式實現(xiàn)變阻尼，滿足不同需求。這些方式雖都改善了液力減震器的適應(yīng)性，但要么是不夠理想，隨動性差；要么是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高等，都存在一些需進一步解決難題。
在車輛交通事故中，據(jù)統(tǒng)計因輪胎引發(fā)的事故要占交通事故總量的40％左右，其中因轉(zhuǎn)向輪意外爆胎或受重大撞擊，方向失控導(dǎo)致事故又占絕大部分。特別是在高速路上，高速行駛的車輛如果轉(zhuǎn)向輪突爆，方向失控，往往造成車毀人亡的慘劇?，F(xiàn)階段解決的方法，都是預(yù)防，從輪胎的質(zhì)量入手，往往是告誡駕駛員正確使用輪胎，注意保養(yǎng)、檢測等等；而對于這一意外，由于車輛所采用的轉(zhuǎn)向器，無論是否帶助力轉(zhuǎn)向，都是可逆式或極限可逆式轉(zhuǎn)向器，任何對轉(zhuǎn)向輪較大的沖擊(非正撞擊)，都無一例外會使轉(zhuǎn)向輪方向改變，并且傳遞到轉(zhuǎn)向盤上，強大的沖擊還會使轉(zhuǎn)向盤有“打手”現(xiàn)象。目前還沒有專門針對此問題而設(shè)計的、簡單有效的裝置來保障車輛方向的穩(wěn)定，這一領(lǐng)域還是空白。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡單明了的隨動變阻尼液力減震器和車輛爆胎的方向穩(wěn)定器。
新發(fā)明的隨動變阻尼液力減震器結(jié)構(gòu)類似于通用的液力減震器，特殊的是活塞系統(tǒng)，由一個大活塞同一個或多個裝于大活塞徑向通孔的浮動活塞組成，其中的浮動活塞，由回位彈簧約束懸浮在大活塞中，可徑向移動；活塞桿無論以什么方式連接到大活塞，只要不干涉各運動機構(gòu)和不阻礙油液流通都行；浮動活塞側(cè)面隨其徑向開有不同數(shù)量、大小及深淺的溝槽，它與其大活塞通孔邊構(gòu)成的截面面積也隨其徑向移動的位置可變，在工作中其相對大活塞浮動同時就調(diào)節(jié)油液通道大小，實現(xiàn)隨動變阻尼。根據(jù)需要，浮動活塞中可開設(shè)徑向通孔(當然，在大活塞上開也是一樣的)，這樣徑向通孔的截面面積決定了該減震器的最大阻尼，整個浮動活塞的截面積制約了該減震器的最小阻尼。也可考慮將徑向通孔也放在其柱面上開設(shè)，使油液通道都隨活塞的移動可變，就沒有以上所說最大阻尼由活塞中徑向通孔決定的限制。我們知道，彈簧的伸長與壓縮，也就是浮動活塞相對大活塞的運動遵循虎克定律，即位移同其所受的徑向合力成正比，而這力，就是減震器工作時兩腔油液作用在浮動活塞有效面積上的壓力差。該類減震器工作使浮動活塞相對大活塞移動，此時其側(cè)面開設(shè)的溝槽與大活塞內(nèi)孔邊緣形成的油液側(cè)通道與活塞上徑向通孔的面積之和就決定了該減震器在此壓差的阻尼，而浮動活塞柱面開徑向槽的數(shù)量、大小及深淺有無數(shù)多的方式，因此減震器阻尼的變化隨浮動活塞相對大活塞的位移在其最大與最小值之間理論上可以設(shè)計成任意的，也就是減震器的阻力-速度特性曲線幾乎可以是任意曲線可將壓縮與伸張設(shè)計成對稱結(jié)構(gòu)，也可不對稱；其變化可連續(xù)平順，也可是跳躍的；可設(shè)計成定阻力，也可增減隨意。該系統(tǒng)中的彈簧，它是浮動活塞向平衡位置的恢復(fù)力，可設(shè)計成減震器變阻尼靈敏度的主要控制元件?？梢娺@是個隨動系統(tǒng)，阻尼是隨著兩腔油液作用在浮動活塞有效截面壓力差的變化而變化的，也可說成是隨振動的能量，或隨活塞系統(tǒng)運動速度而自動調(diào)節(jié)阻尼的。
新發(fā)明的車輛爆胎方向穩(wěn)定器，實質(zhì)上是上述發(fā)明應(yīng)用的一個實例。車輛轉(zhuǎn)向系是由轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)組成，一般是通過轉(zhuǎn)動方向盤，經(jīng)轉(zhuǎn)向器，也是一個有較大傳動比的減速增力機構(gòu)，使轉(zhuǎn)向臂擺動，再傳給直拉桿、直拉桿臂、轉(zhuǎn)向節(jié)等，使左右轉(zhuǎn)向輪按一定規(guī)律偏轉(zhuǎn)，實現(xiàn)車輛轉(zhuǎn)向。從其結(jié)構(gòu)中可看出，由于轉(zhuǎn)向器有較大的傳動比，很快的方向盤轉(zhuǎn)動，反應(yīng)到轉(zhuǎn)向臂、直拉桿臂或轉(zhuǎn)向節(jié)臂上，其擺動的速度也較慢；而逆向，車輪突發(fā)偏轉(zhuǎn)，幾乎都是直接(甚至放大)擺動上述幾種臂，其擺動的即時速度就快，當然這會使方向盤的反應(yīng)更猛烈，因此駕駛員一般都不可能即時反應(yīng)，方向盤“打手”就是這樣產(chǎn)生的。根據(jù)這樣的規(guī)律，運用上述隨動變阻尼液力減震器結(jié)構(gòu)原理，就設(shè)計出車輛爆胎方向穩(wěn)定器。該穩(wěn)定器結(jié)構(gòu)如同上述隨動變阻尼液力減震器，活塞系統(tǒng)中的浮動活塞，相對大活塞徑向移動的最大位移受限制機構(gòu)的限定，并只在其側(cè)面中段部分開設(shè)徑向側(cè)槽，兩端頭不開，還可做成限位臺階，在彈簧約束下置于大活塞徑向通孔中；大活塞通孔的兩端面應(yīng)配合浮動活塞端頭或限位臺階，在浮動活塞相對其移動到最大位置(也是限定位置)時封閉油液通道。該穩(wěn)定器還要求可水平安裝，兩頭分別安裝在轉(zhuǎn)向臂(或直拉桿臂等)與前橋等一個相對固定件之間，使車輛左右轉(zhuǎn)向時，分別壓縮或拉伸此穩(wěn)定器。該穩(wěn)定器活塞還可有多種結(jié)構(gòu)，但無論怎樣的結(jié)構(gòu)，都要滿足活塞系統(tǒng)運動速度不大時，以車輛行駛所需要的最快轉(zhuǎn)動方向盤時，轉(zhuǎn)向臂擺動的即時速度為限，在此速度以下，穩(wěn)定器活塞系統(tǒng)中浮動活塞在彈簧作用下，相對大活塞徑向移動的位移不能達到限定位置，活塞系統(tǒng)中有油液通道，活塞系統(tǒng)可以移動；但當轉(zhuǎn)向臂擺動大于此速度，這也是車輛轉(zhuǎn)向操作所不需要超過的速度，或許就只能是車輪爆胎，或車輪受到較大側(cè)向沖擊突然偏轉(zhuǎn)時擺動的速度，穩(wěn)定器雙腔油液過大的壓差使浮動活塞相對大活塞移動達到限定位置，這里的油道完全封閉，此時的穩(wěn)定器就相當于一根剛性的桿件，支撐著轉(zhuǎn)向機構(gòu)，轉(zhuǎn)向輪不能發(fā)生偏轉(zhuǎn)，避免了突發(fā)的方向失控，也幾乎可以保持原定的行使方向，為駕駛員避免事故贏得寶貴的反應(yīng)時間，它同時可設(shè)計成方向減震器，還能避免對轉(zhuǎn)向器等精密部件的過大沖擊。


圖1是本隨動變阻尼液力減震器發(fā)明的一種適用于車輛減震的活塞系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖1-拱形支架2-浮動活塞3-回位彈簧4-大活塞圖2是為更直觀反映圖1而繪制的活塞三維裝配示意3是本車輛爆胎方向穩(wěn)定器發(fā)明活塞系統(tǒng)的一種結(jié)構(gòu)示意圖具體實施方式
一、隨動變阻尼液力減震器如圖1所示，新設(shè)計的隨動變阻尼液力減震器結(jié)構(gòu)類似通用的液力減震器，通用部分就不再列出，特殊部分如下活塞系統(tǒng)由大活塞4、浮動活塞2、回位彈簧3及拱形支架1組成。大活塞4中間開有通孔且兩端面成凹型，使浮動活塞2通道邊緣變薄，以便于油液通道的控制，四周也有足夠空間讓油液暢通；浮動活塞2由只回位彈簧3約束浮動于大活塞通孔中，可徑向移動，回位彈簧3的彈力使其保持平衡；浮動活塞2中開有通孔，其圓柱表面隨其徑向開設(shè)有溝槽，溝槽的截面面積隨其徑向變化；活塞桿通過一個圓筒似的、且開敞的拱形支架1固定于大活塞4四周邊緣，這是為浮動活塞2留出安裝位置并不阻礙其徑向移動，也保證油液暢通。這就是其活塞系統(tǒng)的基本組成。該圖以簡單適于車輛減震繪制的，假想把它裝在車輛上，在常規(guī)路面的行駛中，路面對車輪的沖擊不是很大，車身在彈性元件上振動時，減震器兩油腔雖也有壓差，但不足以克服兩只回位彈簧3的約束使浮動活塞2有較大的位移，油液只能從浮動活塞2中的徑向通孔中通過，此時減震器以最大的阻尼衰減振動，其主要作用是隔振；當車輪碰到較大的凸起物，相當于車輛彈性元件被壓縮，圖中活塞系統(tǒng)相對下移，此強烈的沖擊使下油腔的油壓遠高于上腔的油壓，作用于浮動活塞2上克服回位彈簧3的約束，使其以較大的位移向上移動，此時下腔中的油液不僅從浮動活塞1中的徑向通孔中，也從浮動活塞2下部柱面的開槽通道中流入上腔，大大增加了油液通道，減震器阻尼立即變小，也就能迅速壓縮，此時主要作用是緩沖，車身也就相對穩(wěn)定；隨著油壓差的減小，回位彈簧3使浮動活塞2復(fù)位，關(guān)閉其下部的開槽油道，油液又只能從浮動活塞2中的徑向通孔中通過，減震器又以最大的阻尼衰減振動。同理，當車輪遇到較深的凹坑時，相當于車輛彈性元件伸張，如同上面的分析，也保證了車身的相對穩(wěn)定。從這種減震器的結(jié)構(gòu)及以上的分析，可看出它能輕松滿足車輛對傳統(tǒng)減振器設(shè)計的要求，更能隨活塞速度改變阻力，實現(xiàn)精確設(shè)計。我們可進一步，將浮動活塞2的平衡位置段也開設(shè)一定的溝槽使其在此位置有較少的阻尼，這樣減震器隨其活塞速度，其阻力有較小-大-小的變化，分別主要起緩沖-隔震-大沖擊緩沖的作用，使車輛既降低對不平路面的敏感性，特別是緩沖車輛高速時路面對車輛的高頻振蕩，同時按設(shè)計的要求隔震，還對大沖擊也有保持其平穩(wěn)性的能力?？梢?，該系統(tǒng)是一種自適應(yīng)性的阻尼隨動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，可根據(jù)需求設(shè)計出各種不同的阻尼隨動應(yīng)變，在很大程度上滿足各類工業(yè)減震需求。
二、車輛爆胎方向穩(wěn)定器如圖3所示，新設(shè)計的車輛爆胎方向穩(wěn)定器結(jié)構(gòu)如同上述隨動變阻尼液力減震器，不同的是對活塞系統(tǒng)有更特殊的要求雙活塞系統(tǒng)中的大活塞，其通孔兩端均有一凸起臺面；浮動活塞設(shè)有配合大活塞通孔凸面的臺階，此臺階以內(nèi)的側(cè)面開有徑向溝槽，這臺階也是浮動活塞相對大活塞徑向移動的限位機構(gòu)，浮動活塞還設(shè)有用于約束彈簧安裝的臺面，并由安裝于此位與大活塞間的兩只回位彈簧約束對稱置于大活塞通孔中；大活塞通孔端的凸起臺面與浮動活塞的臺階內(nèi)臺面有較高的配合精度，以便在浮動活塞相對大活塞移到最大位移(也就是限定的最大位置)時封閉油液通道；活塞桿也是通過一個拱形支架連接到大活塞的。它還可有許多的結(jié)構(gòu)方式，比如，浮動活塞側(cè)面可不開油道，增大臺階凸緣，而在此凸緣圓周范圍內(nèi)的大活塞中開油道通孔，在限定位置由浮動活塞臺階來封閉這些油道；大活塞在通孔外圈開設(shè)一定深的環(huán)形溝槽，約束彈簧就布置在浮動活塞兩臺階以內(nèi)；限定機構(gòu)也可不設(shè)在浮動活塞上，在大活塞上增加限位塊來限定等等。但無論怎樣的結(jié)構(gòu)，都得滿足上面發(fā)明內(nèi)容中所述的要求。該穩(wěn)定器一定要可水平安置，就像充氣式減震器那樣，一端安裝在車輛轉(zhuǎn)向機構(gòu)的轉(zhuǎn)向臂上，如果受車輛結(jié)構(gòu)限制，安裝在直拉桿臂，甚至轉(zhuǎn)向節(jié)臂上也是可以的；另一端安裝在前橋上(如果是非獨立式前橋，這最好)或車架橫梁等結(jié)構(gòu)強度大且相對穩(wěn)定的地方，保證左右轉(zhuǎn)向時壓縮或拉伸該穩(wěn)定器。這種穩(wěn)定器的設(shè)計與該車型轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)及其安裝位置密切相關(guān)，其質(zhì)量也需要認證，不要為避免意外而因設(shè)計不當或質(zhì)量問題造成阻止正常轉(zhuǎn)向的人為安全故障。
權(quán)利要求
1.一種隨動變阻尼液力減震器，結(jié)構(gòu)類似普通的液力減震器，其特征是活塞系統(tǒng)，由一個大活塞(4)同一個或多個裝于大活塞(4)徑向通孔中的浮動活塞(2)組成，其中的浮動活塞(2)由回位彈簧(3)約束懸浮在大活塞(4)通孔中，可相對大活塞徑向移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮動活塞(2)，其側(cè)面徑向開設(shè)有不同數(shù)量、大小及深淺，其截面面積也隨徑向變化的溝槽，在與大活塞相對移動中改變其與大活塞通孔邊所構(gòu)成的油液通道面積。
3.一種新設(shè)計的車輛爆胎方向穩(wěn)定器，安裝于轉(zhuǎn)向臂(或直拉桿臂)與車橋(或大梁橫支架)之間，結(jié)構(gòu)如同普通的、能水平安裝的液力減震器，特征是活塞系統(tǒng)，由一個大活塞同一個或多個裝于大活塞徑向通孔中的浮動活塞組成，其中的浮動活塞，由彈簧約束置于大活塞通孔中，可徑向移動，其相對大活塞的最大位移受限制機構(gòu)的限定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的活塞系統(tǒng)，要么在浮動活塞側(cè)面中間段開設(shè)大于其大活塞通道長度的徑向槽，要么在浮動活塞兩端面設(shè)有較大凸緣，在凸緣周徑范圍內(nèi)的大活塞中開徑向通孔，或二者結(jié)合，都保證浮動活塞相對大活塞移動到最大位移、即被限位機構(gòu)限定的位置時，封閉油液通道。
全文摘要
本發(fā)明公布了隨動變阻尼液力減震器及車輛爆胎方向穩(wěn)定器，其結(jié)構(gòu)類似通用的液力減震器，特征是活塞系統(tǒng)，由一個大活塞同一個或多個安裝于大活塞徑向通孔中的浮動活塞組成，浮動活塞由彈簧約束可在大活塞通孔中徑向移動，其側(cè)面隨其徑向開設(shè)不同數(shù)量、大小和深淺的、截面面積也隨其徑向變化溝槽，在工作中與大活塞相對移動的同時就調(diào)節(jié)其側(cè)表面與大活塞通孔內(nèi)邊構(gòu)成的油液通道大小，實現(xiàn)隨動變阻尼。這種隨動變阻尼液力減震器在工業(yè)減震上有很強的適應(yīng)性，可在需求量巨大的汽摩等交通工具上廣泛使用。車輛爆胎方向穩(wěn)定器是這種結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，對阻尼應(yīng)變有更特殊的要求。它能有效避免行駛中的車輛因轉(zhuǎn)向輪爆胎等意外而突發(fā)的方向偏轉(zhuǎn)。
文檔編號B60R21/04GK1811218SQ200510095808
公開日2006年8月2日 申請日期2005年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月27日
發(fā)明者傅接 申請人:傅接