CN100402882C - 阻尼力可变的阀以及利用该阻尼力可变的阀的减震器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种阻尼力可变的阀，它包括：主阀，该主阀设置在高压区段和低压区段之间，当该主阀打开时，该主阀用于允许油从该高压区段流动到该低压区段，该主阀能够根据高压区段的压力、初始预载和控制室的压力来开启或关闭；设置在该高压区段和该控制室之间的第一可变孔，用于控制该控制室的压力；设置在该控制室和该低压区段之间的固定孔；以及设置在该高压区段和该低压区段之间的第二可变孔。本发明还提供了一种具有该阻尼力可变的阀的减震器。

Description

阻尼力可变的阀以及利用该阻尼力可变的阀的减震器

技术领域

本发明涉及一种用于改变车辆阻尼力的阻尼力可变的阀以及包括该阻尼力可变的阀的阻尼力可变式减震器；更具体地说，本发明涉及一种这样的阻尼力可变的阀，其中通过改变调节控制室压力可变孔板的位置和结构以及在低速下流速特性，能够使其结构简化并增加调整的自由度；  同时本发明涉及一种利用该阻尼力可变的阀的阻尼力可变式减震器。

背景技术

通常，用在车辆中的悬架系统控制与车身和车轮相对运动有关的阻尼力。例如，当车辆处于正常驱动模式中，包括阻尼力可变的阀的该阻尼力可变式减震器吸收由公路不平所引起的车辆震动，从而提高乘坐舒适性。同时，当车辆转弯、加速制动或者以高速行驶时，该减震器增加阻尼力并阻止车身姿态改变，从而提高在控制车辆中的稳定性。

由于车辆车轮的运动需要超过10Hz的快速反应，因此已经进行了各种努力，来开发这样一种阀门，其借助于在减震器内的机械阀机构，根据车身和车轮的相对运动，能够迅速地调节阻尼力，同时在压缩和回弹行程期间独立地控制阻尼力特性。

用在悬架系统中的传统调节阀根据阻尼力控制方法的类型分为两组：正常型调节阀和相反型调节阀。根据车辆的运动，相反型调节阀通过利用结合在其中的单独的阀门控制压缩行程和回弹行程。这样，在回弹行程期间，该相反型调节阀用来产生较小的阻尼力，同时在压缩行程期间产生较大阻尼力，或者反之亦然。然而，由于该相反型调节阀采用单独的阀门，因此制造费用增加，以及该相反型调节阀的尺寸同样增大，导致安装效率降低。

在压缩行程和回弹行程两者期间，正常型调节阀通过采用单个阀门控制阻尼力。这样，在回弹行程和压缩行程两者中，该正常型调节阀用来产生较大的阻尼力或者较小的阻尼力。

参见图1，图1为示出了传统的可变式减震器1结构的横剖面视图。通过活塞11，缸体10内部被分成回弹室2和压缩室3，其中该活塞11在该缸体10内上下移动。此外，活塞杆12和储液室13设计成它们与该缸体10连通，其中活塞杆12的一端连接到活塞11上，同时其另一端延伸到外部。该储液室13用来补偿缸体10内部的体积变化。另外，用于使油在该回弹室2和该压缩室3之间流动的阀门14安装在活塞11上，以及用于使油在该储液室13和该压缩室3之间流动的阀门15布置在该缸体10底部。在这里，用于使油在某个方向流动同时不产生阻尼力的一个或者多个止回阀和用于使油在某个方向流动同时产生阻尼力的阻尼阀用作阀门14和15。阻尼力可变的阀20安装在管座外壳16的一端其中该管座外壳16用作该减震器1的壳体。

图2示出了传统的正常型调节阀的结构，该正常型调节阀包括固定孔22、控制室23、可变孔24、电磁铁线圈26、电磁铁元件27、弹簧28、阀门元件29和阀座30等等。

假定在车辆行驶时由于车辆震动和驱动状态导致在该悬架系统垂直方向产生加速，该悬架系统例如为车辆的左右轮或者控制臂(未示出)。在如上所述结构的传统正常型调节阀的情况下，加速探测传感器(未示出)探测加速度，并该信号传输到ECU(未示出)，以及该ECU分析该接收信号。然后，如果电流被允许流向电磁铁线圈26，则产生磁场，同时通过利用该磁场来控制设置在电磁铁线圈26中心部的电磁铁元件27位置。

流体经由固定孔22从高压区段21被引入到控制室23，并经由该可变孔24被引入低压区段25。然而，一旦由于在回弹或者压缩行程期间流体的流速增加导致在该高压区段21和该控制室23之间的压力差增加，则通过弹簧28弹性力与该阀座30紧密接触的阀门元件29从阀座30上提升。  因此，包括阀门元件29和阀座30的主阀打开，从而流体在不穿过控制室23情况下直接从该高压区段21流到低压区段25。

当该阀门元件29从该阀座30提升时的时间点称为泄放时间。该泄放时间由该可变孔24的横截面积决定。具体地说，当电流流到电磁铁线圈26时，该电磁铁元件27的位置由该电磁铁磁力决定，借此确定了该可变孔24的横截面积。这样，通过调节该可变孔24的横截面积，可控制当主阀打开时的泄放时间，从而该调节阀的阻尼性能可被控制。

参见图3，图2示出了图2所示正常型阻尼力可变的阀的流道示意图。如其中所示，该传统正常型阻尼力可变的阀包括具有固定孔Kc的第一流道Qc、在高压区段Ph和低压区段P1之间的控制室和可变孔Kv；以及具有主阀Km的第二流道Qm，如果在该高压区段Ph和该控制室之间的压力差增加，则通过克服弹簧的弹性力打开该主阀Km。也就是说，通过借助于调节设置在控制室下游的可变孔Kv的横截面积来控制该控制室压力Pc，可获得希望的阻尼特性。

由于适当的阻尼力应该在其中流速较大即活塞以高速移动(在下文中称为高速范围)的范围内产生，从而获得适当的阻尼力特性，因此，主阀的泄放时间需要在刚性状态(其中该可变孔的横截面积降低)下在低流动速度以及高压下获得。为此，在传统正常型阻尼力可变的阀的结构中，该主阀高压区段的有效面积应该始终大于该控制室的有效面积，这导致该主阀具有复杂结构。此外，在泄放时间之前，由于在其中流速较小即活塞以低速移动的范围(在下文中称为低速范围)内，压力和流速特性由该单一的可变孔控制，因此具有的缺点是，在内软性状态和刚性状态下低速范围内，阻尼力不能独立地进行调节。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种阻尼力可变的阀，其中通过利用创造性结构能够简化主阀结构，并由于利用不同的孔特性，通过控制软性状态和刚性状态中间每一个的阻尼力特性能够增加在低速范围内调节阻尼力的自由度；同时本发明还要提供一种包括该阻尼力可变的阀的减震器。

为了达到上述目的，本发明提供了一种用在阻尼力可变式减震器中的阻尼力可变的阀，该减震器具有缸体和与该缸体连通的储液室，所述阀包括：

连接于缸体的回弹室的高压区段和连接于储液室的低压区段；

第三流道，该第三流道包括设置在高压区段和低压区段之间的主阀，该主阀能够根据高压区段的压力、初始预载和控制室的压力来开启或关闭，并且该第三流道由该主阀打开时，该主阀允许油从该高压区段流动到该低压区段时形成；

第二流道，该第二流道包括：设置在该高压区段和该控制室之间的第一可变孔，和设置在该控制室和该低压区段之间的固定孔，用于控制该控制室的压力，该第二流道由第一可变孔和固定孔打开时形成；

第一流道，该第一流道包括设置在该高压区段和该低压区段之间的第二可变孔，该第一流道由第二可变孔打开时形成；以及

其中通过与单个致动器配合的卷轴的滑动来控制第一可变孔和第二可变孔。

有利的是，当该第一可变孔的横截面积增加时，第二可变孔的横截面积减小；而当该第一可变孔的横截面积减小时，第二可变孔的横截面积增加。

有利的是，第二可变孔的横截面积变化率大于该第一可变孔的横截面积变化率。

有利的是，主阀由盘式集成膜片形成。

本发明还提出了一种阻尼力可变式减震器，它包括：其中密封着油的缸体；在该缸体内上下移动同时把该缸体内部分成回弹室和压缩室的活塞；活塞杆，该活塞杆的一端连接到活塞上，而其另一端延伸到该缸体外部；储液室，该储液室与该缸体连通，同时补偿该缸体内部的体积变化；以及阻尼力可变的阀，

其中该阻尼力可变的阀包括：

连接于缸体的回弹室的高压区段和连接于储液室的低压区段；

第三流道，该第三流道包括主阀，该主阀设置在高压区段和低压区段之间，该主阀能够根据高压区段的压力、初始预载和控制室的压力来开启或关闭，并且该第三流道由该主阀打开时，该主阀允许油从该高压区段流动到该低压区段时形成；

第二流道，该第二流道包括设置在该高压区段和该控制室之间的第一可变孔；和设置在该控制室和该低压区段之间的固定孔，用于控制该控制室的压力，该第二流道由第一可变孔和固定孔打开时形成；

第一流道，该第一流道包括设置在该高压区段和该低压区段之间的第二可变孔，该第一流道由第二可变孔打开时形成；以及

其中通过与单个致动器配合的卷轴的滑动来控制第一可变孔和第二可变孔。

有利的是，当该第一可变孔的横截面积增加时，第二可变孔的横截面积减小；而当该第一可变孔的横截面积减小时，第二可变孔的横截面积增加。

有利的是，第二可变孔的横截面积变化率大于该第一可变孔的横截面积变化率。

有利的是，该主阀由盘式集成膜片形成。

附图说明

从下面结合附图的优选实施例描述中，本发明的上述及其他目的和特征将变得显而易见，其中：

图1为包括传统正常型阻尼力可变的阀的减震器的横剖面视图；

图2为示出了传统正常型阻尼力可变的阀结构的横剖面视图；

图3为示出了传统正常型阻尼力可变的阀通道的流道示意图；

图4为根据本发明的阻尼力可变的阀的横剖面视图；以及

图5为示出了根据本发明的阻尼力可变的阀流道的流道示意图。

具体实施方式

在下文中将参考附图来详细描述本发明的优选实施例。在这里，与现有技术中描述那些相同的部件将用相同参考数字来表示，因此对其详细说明将省略。

参见图4，图4为根据本发明优选实施例的阻尼力可变的阀的放大横剖面视图。

用于引导卷轴41滑动的卷轴杆43连接到用于改变该卷轴41位置的致动器42上，其中致动器42的驱动杆44被插入该卷轴杆43内。该卷轴杆43在其中心具有中空部分和多个连接端口43a到43c，其中该卷轴41插入到该中空部分内，而连接端口43a到43c在径向上布置以把该卷轴杆43中空部分连接到其外部。此外，环状盘45具有该卷轴杆43经由而插入的中心开口和设置在该中心开口的圆周部分的狭缝，该环状盘插入到该卷轴杆43上以与之连接。该环状盘45用作固定孔，该固定孔随后描述。下部保持件46具有该卷轴杆43经由插入的中心开口，该下部保持件46通过插入到该卷轴杆43上而位于该环状盘45上，同时用来固定该卷轴杆43的位置。该下部保持件46包括用于允许油流动的连接端口46a和46b。

环状盘47安装在该下部保持件46上，该环状盘47具有该卷轴杆43经由插入的中心开口和狭缝。该环状盘47把高压区段Ph和控制室62分开，同时作为随后将描述的主阀。优选的是，该环状盘47为盘式膜片。此外，上部保持件48具有该卷轴杆43经由插入的中心开口，该上部保持件48此外通过插入到该卷轴杆43上而位于该环状盘47上，同时用来固定该卷轴杆43的位置。该上部保持件43包括用于允许油流动的连接端口48a和48b。

通过螺母49，上述卷轴杆43、下部保持件46和上部保持件48等等作为单个单元连接。该卷轴41被插入该卷轴杆43的中心中空部分中，其中该卷轴41通过该致动器42被迫形成往复运动。此外，柱塞50与该卷轴杆43的一端部分配合。通过设置在该卷轴41和该柱塞50之间的压缩弹簧51和使该致动器42驱动杆44后端部增压的压缩弹簧(未示出)，该卷轴41弹性定位。该卷轴41的原始位置通过螺钉52调节。安装上部保持件引导件53，以覆盖该上部保持件48，其中其间的间隙由O形环54密封。

要插入到该卷轴杆43内的卷轴41具有中空部分(未示出)和具有在垂直方向形成的不同外径的多个梯状部分。上卷轴狭缝41a和下卷轴狭缝41b形成在多个梯状部分中具有较大外径的梯状部分上。在这种情况下，该上卷轴狭缝41a具有比下卷轴狭缝41b较大的尺寸，从而当该卷轴41往复运动时，该上卷轴狭缝41a与该卷轴杆43连接端口43a的面积变化率变得比该下卷轴狭缝41b与该卷轴杆43的连接端口43b的面积变化率较大。

图5为示出了阻尼力可变的阀40流道的流道示意图。在下文中，将参考图4和5来描述根据本发明的在该阻尼力可变的阀40中油的流动。

通过活塞运动，油经由上保持件48的连接端口48a和48b从高压区段Ph被引入由上保持件48和环状盘47形成的液压室60内。经由通过该卷轴杆43的连接端口43a和该卷轴41的上卷轴狭缝41a形成的第二可变孔Kr，运动到该液压室60内的油流入到该卷轴杆43内，然后经由该卷轴41的中空部分和连接到该低压区段P1的连接端口55移动到低压区段P1。结果，如图5所示，获得了第一流道Qr，其中该第一流道Qr包括设置在该高压区段Ph和该低压区段P1之间的第二可变孔Kr。在这里，该高压区段Ph是指连接到缸体回弹室的部分，而低压区段P1为与储液室连接的部分。

如上所述移动到该液压室60内的油经由环状盘47的狭缝被引入到液压室61，该第一可变孔Kr顺次包括该卷轴杆43和该卷轴41下卷轴狭缝41b的连接端口43b和该卷轴杆43的连接端口43c。在该液压室61内一些油然后经由狭缝(未示出)流到该低压区段P1，其中该狭缝围绕形成固定孔Kc的环状盘45的圆周设置。结果，如图5所示，获得了这样的第二通道Qc，该通道Qc包括安装在该高压区段Ph和该控制室62之间的可变孔Kv和安装在该控制室62和该低压区段P1之间的固定孔Kc。没有经由固定孔Kc流动的在液压室C1内的剩余油移动到控制室62，其中该控制室62由下部保持件46和环状盘47形成。

如果在该高压区段Ph和该控制室62之间的压力差由于在回弹或者压缩行程期间流速升高而增加，则由于压力差产生的力而导致该环状盘47在朝向控制室的方向弯曲。也就是说，根据该高压区段Ph和该控制室62的压力和该环状盘47的初始预载，可在该上保持件48和该环状盘47之间形成间隙。在这种情况下，主阀Km打开，使油从该高压区段Ph直接流动到该低压区段P1。结果，如图5所示，得到了第三流道Qm，其中该第三流道Qm包括设置在该高压区段Ph和该低压区段P1之间的主阀Km。

在回弹或者压缩行程期间，一旦流速降低，则在该高压区段Ph和该控制室62之间的压力差降低，从而根据该环状盘47的预载，该环状盘47返回到它的原始位置。结果，主阀Km被关闭。

如上所述，根据本发明的阻尼力可变的阀40包括：具有第二调节阀(可变孔)Kr的第一流道Qr、具有第一调节阀(可变孔)Kv和固定孔Kc的第二流道Qc和具有主阀Km的第三流道Qm。根据控制室62的压力，该主阀Km在不同压力下打开，其中该控制室62的压力通过该第一可变孔Kv和固定孔Kc的操作而确定，其中该第一可变孔Kv安装在该控制室62上游，而该固定孔Kc安装在其下游。这样，通过控制该第一可变孔Kv1的面积，该控制室62的压力增加，从而该阀门的状态变为刚性状态。此外，具有大于第一可变孔Kv面积变化率的第二可变孔Kr允许油从该高压区段Ph流动到该低压区段P1。在这里，当该第一可变孔Kv的横截面积增加时，该第二可变孔Kr的横截面积减少，同时当该第一可变孔Kv的横截面积减小时，该第二可变孔Kr的横截面积增加。

利用该机构，在泄放时间前，在低速范围内刚性状态下整个流速可保持成比相同压力的软性状态下的小。此外，即使当主阀Km高压区段的有效面积小于控制室62的有效面积，该刚性状态泄放时间也可在低流动速度下获得。这样，由于无论面积多少，均可得到适当的阻尼力特性，于是主阀的结构得到了简化。

此外，在其中油流速较小的低速范围内和在软性状态(其中该第一可变孔的面积减少同时该第二可变孔的面积增加)下，该油的流速主要通过第二可变孔Kr的横截面积确定。因此，通过控制该第二可变孔的特性，有可能在低速范围调节阻尼力特性。同时，在其中油流速较小的低速范围内和在刚性状态(其中该第一可变孔的面积增加同时该第二可变孔的面积减少)下，该油的流速主要通过第一可变孔Kv和该固定孔Kc的横截面积确定。因此，通过控制该第一可变孔Kv和该固定孔Kc的特性，有可能在低速范围调节阻尼力特性。从而可利用不同的孔特性，可分别控制在活塞低速范围的软性状态和刚性状态的阻尼力特性，从而可提高在调节阻尼力特性方面的自由度。

上述改进的阻尼力可变的阀40可安装在阻尼力可变式减震器1上，以根据车辆运动产生适当的阻尼力。

如上所述，甚至在主阀高压区段的有效面积大于控制室的有效面积的情况下，本发明的创造性结构也能得到适当的阻尼力特性。因此，可简化主阀的结构。此外，由于在活塞低速范围内软性状态和刚性状态的阻尼力特性可分别通过控制不同孔特性来进行调节，可提高在调节阻尼力特性方面的自由度。

尽管已经示出了本发明，并针对其优选实施例描述了本发明，但本领域技术人员可以理解的是，在不脱离在下面权利要求限定的发明精神和范围情况下，可进行各种变化和改型。

Claims (8)

1.一种用在阻尼力可变式减震器中的阻尼力可变的阀，该减震器具有缸体和与该缸体连通的储液室，所述阀包括：

连接于缸体的回弹室的高压区段和连接于储液室的低压区段；

第三流道，该第三流道包括设置在高压区段和低压区段之间的主阀，该主阀能够根据高压区段的压力、初始预载和控制室的压力来开启或关闭，并且该第三流道由该主阀打开时，该主阀允许油从该高压区段流动到该低压区段时形成；

第二流道，该第二流道包括：设置在该高压区段和该控制室之间的第一可变孔，和设置在该控制室和该低压区段之间的固定孔，用于控制该控制室的压力，该第二流道由第一可变孔和固定孔打开时形成；

第一流道，该第一流道包括设置在该高压区段和该低压区段之间的第二可变孔，该第一流道由第二可变孔打开时形成；以及

其中通过与单个致动器配合的卷轴的滑动来控制第一可变孔和第二可变孔。

2.如权利要求1所述的阀，其中当该第一可变孔的横截面积增加时，第二可变孔的横截面积减小；而当该第一可变孔的横截面积减小时，第二可变孔的横截面积增加。

3.如权利要求2所述的阀，其中第二可变孔的横截面积变化率大于该第一可变孔的横截面积变化率。

4.如权利要求1所述的阀，其中主阀由盘式集成膜片形成。

5.一种阻尼力可变式减震器，它包括：其中密封着油的缸体；在该缸体内上下移动同时把该缸体内部分成回弹室和压缩室的活塞；活塞杆，该活塞杆的一端连接到活塞上，而其另一端延伸到该缸体外部；储液室，该储液室与该缸体连通，同时补偿该缸体内部的体积变化；以及阻尼力可变的阀，

其中该阻尼力可变的阀包括：

连接于缸体的回弹室的高压区段和连接于储液室的低压区段；

第三流道，该第三流道包括主阀，该主阀设置在高压区段和低压区段之间，该主阀能够根据高压区段的压力、初始预载和控制室的压力来开启或关闭，并且该第三流道由该主阀打开时，该主阀允许油从该高压区段流动到该低压区段时形成；

第二流道，该第二流道包括设置在该高压区段和该控制室之间的第一可变孔；和设置在该控制室和该低压区段之间的固定孔，用于控制该控制室的压力，该第二流道由第一可变孔和固定孔打开时形成；

第一流道，该第一流道包括设置在该高压区段和该低压区段之间的第二可变孔，该第一流道由第二可变孔打开时形成；以及

其中通过与单个致动器配合的卷轴的滑动来控制第一可变孔和第二可变孔。

6.如权利要求5所述的减震器，其中当该第一可变孔的横截面积增加时，第二可变孔的横截面积减小；而当该第一可变孔的横截面积减小时，第二可变孔的横截面积增加。

7.如权利要求6所述的减震器，其中第二可变孔的横截面积变化率大于该第一可变孔的横截面积变化率。

8.如权利要求5所述的减震器，该主阀由盘式集成膜片形成。

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