[发明专利]力控制液压设备

说明书

本发明涉及利用流体来控制机械力(诸如振动力)的设备。

力控制设备例如用于车辆悬挂系统中。车辆悬挂系统通常采用被动悬挂系统，诸如与阻尼器平行的弹簧。然而，在实践中利用惯性力需要大质量，故使用这种系统的问题在于各种性能需求的优化受到限制。US 7316303B的设备通过提供用于构造悬挂系统的部件来解决这一问题，该部件具有任何期望的机械阻抗，但保持较小的悬挂系统总体质量。

US 7316303B所公开的设备通常包括连接至飞轮的线性旋转(linear to rotary)换能器。已经提出了这种设备的多种变形，其中某些例如包括使用滚珠螺杆或链条与齿轮。这些变形的一个缺点在于，存在相当多的活动部分。

因此，本发明力图提供活动部分数量大大减少的简单设备。

根据本发明，提供了一种用于控制机械力的设备，该设备包括：第一终端和第二终端，在使用中第一终端和第二终端连接至用于控制机械力的系统的部件并能够独立运动；以及液压装置，连接在终端之间并容纳液体，液压装置在使用中被配置为当终端相对运动时使液体流动，以生成由液体的质量所导致的惯性力来控制终端处的机械力，从而使该机械力与终端之间的相对加速度基本成比例。

因此，本发明提供了一种装置，其中运动液体充当动能的储存器。根据本发明的装置的一个优点是其在生产中的易处理性。

液压装置还可以包括：限定用于容纳所述液体的腔室的壳体，该壳体与终端之一附接；以及活塞，活塞与终端中的另一个附接并能够在腔室内运动，从而使活塞的运动导致液体沿至少一个流动通路流动。

至少一个流动通路可以是螺旋形的。因此，本发明提供一种设备，其中流体既充当线性旋转换能器，又充当旋转动能的储存器。

至少一个流动通路可以设置在腔室外部或内部。

该设备还可以包括调节装置以控制终端处的机械力，使得该机械力与终端之间的相对加速度成比例，该比例项可以是固定常数。

该设备还可以包括限制两个终端的相对运动程度的装置。

本发明还提供一种质量模拟器，其包括根据上面限定的设备。

本发明还提供一种使用如上面所限定的设备的机械阻尼系统，诸如汽车悬挂内的系统。

本发明还提供一种吸收振动的方法，该方法使用如上面所限定的设备。

下面将参照附图对本发明的示例进行描述，在附图中：

图1是根据本发明的力控制液压设备的一个示例性实施方式的示意图；

图2是根据本发明的力控制液压设备的另一个示例性实施方式的示意图；

图3示出作为(恒定)活塞速度的函数的图1的设备两端的压力下降；以及

图4示出作为(恒定)活塞速度的函数的图1的设备的活塞上的阻尼力。

我们构造并测试了两种原型，其中一个如图1所示在气缸外设置有盘管并使用水作为流体，另一个如图2所示具有在活塞本身中成形的内螺旋通路并使用液压流体。

图1示出根据本发明的力控制液压设备1的示例。设备1包括气缸2、能够在气缸内运动的活塞3、以及位于气缸内的液体4。该设备还包括位于气缸外的螺旋管5，螺旋管5创建密封通路以供液体经由两个孔口(6，7)流出和返回气缸。活塞3的运动使液体4流过螺旋管5，这生成由液体的运动质量所导致的惯性力。气缸可包括一个终端，活塞可包括另一个终端。如下面所描述，这两个终端之间的相互运动所产生的由液体的运动质量所导致的惯性力控制这两个终端处的机械力，以使这两个机械力与这两个终端之间的相对加速度基本成比例。

活塞3的运动可由设备诸如弹簧缓冲器(未示出)来限制。如果在活塞行程的极限处产生很大的力或速度，则这些装置可提供有用的安全特征以保护该设备。

图1的设备使用通杆8来实施。使用具有浮动活塞或双管或其它类似布置的单杆的可选替换也同样可行。设想对流体加压的装置(未示出)。

图2示出根据本发明的力控制液压设备11的另一个示例。设备11包括气缸12、能够在气缸内运动的活塞13、以及位于气缸内的液体14。活塞13的外表面具有螺旋通道，从而当活塞13被插入气缸时，在活塞与气缸之间形成螺旋通路15。活塞13的运动导致液体14流过螺旋通路15，这生成由气缸内的液体的运动质量所导致的惯性力。在图2的示例中，螺旋通路15的截面是便于加工的半圆盘形。在有利于控制设备的阻尼特性情况下，也可以采用其它截面形状。图2的示例使用通杆实施。