[发明专利]位置感应避震器

说明书

本发明有关于一种避震系统，结合改良式摩擦阻尼器的避震系统，特别有关于具改良摩擦阻尼器的避震系统，用于受随机冲击或稳定震动的交通工具或机器。

悬吊系统使用于各式的应用，例如于交通工具和机器运转中所经历的缓冲冲击、震动或其他的干扰。典型的应用，例如使用在脚踏车或机车所经历的缓冲冲击。例如，当脚踏车接触到撞击、凹痕、石头、坑洞或其他障碍物时，脚踏车已经发展成具有悬吊系统，以对骑者体验到撞击或震动提供缓冲。典型的，这种脚踏车悬吊系统已经被使用在前或后脚踏车车叉、连接到脚踏车车架和把手的前叉的前管、座椅的位置、后轮摇臂总成以及其他位置。

脚踏车悬吊系统的阻尼系统亦已广为人知，例如授权给Tuner等人的美国专利5,456,480，其揭示了一使用在脚踏车车叉的液压阻尼避震器。虽然此系统拥有了受欢迎的阻尼特性，但它们却相当复杂及精细，而且价格昂贵。此外，虽然液压阻尼系统已经改良以减轻它们的重量，而且特别减少了阻尼液体的重量，但仍希望能提供重量较轻的系统。特别的是，希望提供一完全不需要阻尼液体的阻尼系统。消除阻尼液体也就是希望消除使用阻尼液体的阻尼系统的漏液潜在可能。业界因而持续存在需要一简单、不昂贵而且轻量化的阻尼系统，以用于脚踏车悬吊系统。

目前，大多数交通工具用的避震器是速度感应式，且液压避震器在该领域是主流。对所有液体而言，高速度敏感度是所有种类流体的本质特性。因此，液压阻尼器籍由液体通过孔穴的流动阻力，于高速时较低速时有较大的力量。该型避震器的本质缺点就是当一交通工距离地跳跃或路面撞击，因为撞击关连速度高，故该避震器显的非常刚硬。当这弹性质量移动朝向整个底部时，这避震器作用越来越少。这是因为避震器终止它自身的速度，而且变成较少效率直到速度为零，且该质量反弹且移往其他方向。

因为它的高速度敏感性，故一液压避震器产生能量消耗的总和是紧密关连于操作频率。因此一般是需结合多数内阀门作动在不同的速度领域，以达到更宽的频宽效应。这很明显，使液压避震器的设计复杂化，及增加生产成本。

授权给Winter等人的美国专利5,951,033揭示了一使用在脚踏车悬吊系统的摩擦阻尼系统。该摩擦阻尼系统具有至少一对滑动元件、一摩擦产生元件位于该滑动元件间，因而至少滑动元件之一对于摩擦产生元件摩擦，以产生摩擦，而对滑动元件相对滑动运动产生阻尼。该摩擦产生元件可设于一管壳件之内，而该管壳件固定于该滑动元件之一，且该摩擦产生元件面对且接触其他滑动元件。该摩擦阻尼系统可能进一步设计为提供方向性敏感度，使得该滑动的阻尼运动在第一方向大于相反于第一方向的第二方向的阻尼运动。如此方向敏感度可藉由当滑动元件的滑动时，相对于该摩擦产生元件移动方向倾斜其中之一的表面。

另一方面，传统的摩擦阻尼器展现了微不足道的速度敏感性。但无论如何，因为它产生的“脆”感，所以这种避震器不太受欢迎。传统摩擦阻尼器结合了一滑动活塞，该活塞的尺寸相对于一刚性管子的内通道而言是较大的，而活塞则在该通道轴向运动。为使该活塞开始沿着这管子运动，施在活塞的轴向力必须克服该活塞和管子之间的最大静摩擦力。换句话说，当施予活塞的轴向力小于最大静摩擦力时，该活塞将不会相对于该管子运动而该管子和该活塞一起表现为类似于一坚实个体。在该状态下，该摩擦阻尼器没有支援作用而显得过于刚硬。这离理想很远，尤其对交通工具的悬吊而言。

当活塞克服的最大静摩擦力而且开始沿着管子运动，在不考虑活塞速度下，该阻尼力一般是常数。如果我们重复一交通工距离地跳跃或路面冲击的状况，该摩擦阻尼器在冲击时开始展示一无限起始的刚硬，然后当该弹性质量整个底部运动时，阻尼力保持常数。当冲击密度小时，该避震器可能简单地扮演类似一坚固结构而无提供缓冲垫的效应。另一方面，若冲击密度相对的大，该阻尼器则没有效果，原因为摩擦阻尼器产生的一常数及低阻尼力。

所以，需发展一位置感应式避震器，其中阻尼力取决于弹性质量相对于非弹性质量的位置。当很多能量输入而暂时储存在弹簧中，该弹簧大变形而该弹性质量朝向整体底部运动。在这情况下，一较高的阻尼力被需要来消耗该输入能量。另一方面当输入能量小时，该弹簧不会变形太多，而因此产生一小得多的响应力。在此情形下，该阻尼单元不应该以一高阻抗力过度响应而危及弹簧的缓冲效应。相反的，该阻尼单元应该根据弹簧力产生一小得多的阻尼力，而让该弹簧平顺的缓冲该弹性质量。总之，该位置感应式避震器将可以产生一阻尼力正比于弹簧的响应力，而不是强烈的按照移动质量的速度。