CN101025213A - 阻尼力控制阀和利用此控制阀的减震器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阻尼力控制阀和利用此控制阀的减震器。其中该控制阀具有改进的内通道，以便当电气或者机械故障导致减震器出故障时在中间模式下操作阻尼力。该控制阀包括与汽缸张力室连通的高压区和与储蓄室连通的低压区，并通过借助于第一和第二可变孔调节引导室压力来控制阻尼力，该第一和第二可变孔具有由阀芯控制成打开或者关闭的通道。该阻尼力控制阀包括：根据高压区的压力、初始预载和引导室的压力开启或关闭的主阀，该主阀当打开时允许工作流体从高压区流动到低压区；形成在高压区和第一可变孔之间的第一固定孔；以及背压形成通道，用于当阀芯对连接高压区和引导室的通道关闭时，使第一固定孔和引导室彼此连通，并控制引导室的压力。

Description

阻尼力控制阀和利用此控制阀的减震器

技术领域

本发明涉及一种阻尼力控制阀和利用此控制阀的减震器，更具体地说，本发明涉及这样一种阻尼力控制阀，其中该阻尼力控制阀具有安装到引导通道入口的孔，以当减震器在软模式下操作时提供高速阻尼力，本发明还涉及利用此控制阀的减震器。

背景技术

通常，车辆的减震器安装到例如汽车的运动设备上，从而对从与公路表面接触的车轮传递来的震动或者冲击进行吸收或者缓冲。

当车辆正常行驶时，此减震器可通过降低阻尼力并从而吸收由公路不平产生的震动来提高乘坐舒适性，并当车辆转向、加速、刹车或者以高速行驶时通过提高阻尼力并从而抑制车身姿态变化而增强操纵稳定性。

同时，为了提高乘坐舒适性和操纵稳定性，减震器近来配备安装到其一侧上的阻尼力控制阀，以便适当地调整阻尼力，因此开发出能够根据公路情况和行驶状态来适当地控制阻尼力的阻尼力控制减震器。

通常，大多数传统阻尼力控制减震器以致动器方式控制阻尼力，并根据阻尼力控制方式主要分为反向型和正常型。

上述阻尼力控制减震器设计成根据致动器电流来同时增加或者减少返回和压缩阻尼力。例如，传统的阻尼力控制减震器通过施加某一致动器电流，以软模式控制在返回和压缩行程中的阻尼力，并还通过施加较高致动器电流以硬模式来控制阻尼力。这种阻尼力控制以这样方式实现，即根据致动器操作的阀芯运动控制在阻尼力控制阀后部形成的引导室中的背压形成及其调节。

图1为示出了传统的减震器阻尼力控制阀的剖面图。

如图1所示，传统的阻尼力控制阀10包括：阀芯杆20，该阀芯杆20安装到致动器15上部并具有允许流体连通的多个通道；以及阀芯25，该阀芯25安装到阀芯杆20上，并通过致动器15操作以启闭每个通道。

此外，作为固定孔的第一环状盘32安装到该阀芯杆20上，而具有允许流体流动的连通口34a的下部保持者34安装第一环状盘32的上部。

此外，作为主阀的第二环状盘36安装到下部保持者34的上部。第二环状盘36把形成在下部保持者34上部的引导室45与高压区Ph隔开。此外，具有允许流体流动的连通口38a的上部保持者38安装在下部保持者34上方。

接着，螺母27联接到阀芯杆20上，以把下部保持者34和上部保持者38结合起来。同时，弹簧23位于阀芯杆20一端和阀芯25之间，因此该阀芯25与致动器15紧密接触。

该阀芯25具有中空部(未示出)和多个垂直阶梯形外径。在这里，上部阀芯缝隙25a和下部阀芯缝隙25b由阀芯25阶梯形外径限定+。此时，上部阀芯缝隙25a形成得比下部阀芯缝隙25b较大，从而当阀芯25往复运动时，上部阀芯缝隙25a相对于阀芯杆20的连通口21a、21b和20的面积变化大于下部阀芯缝隙25b相对于阀芯杆20的连通口34a的面积变化。

参见图2，其中图2为示出了在传统的阻尼力控制阀中通道的液压回路示意图，下面将说明这样设置的传统阻尼力控制阀10的操作。

如上所述，阻尼力控制阀10包括具有主阀Km的第一通道Qm、具有第一可变孔Kr的第二通道Qr和具有第二可变孔Kv和固定孔Kc的第三通道Qc。

在阻尼力控制阀10中，阀芯25的运动控制从高压区Ph到低压区Pl运动的流体的流动。当该阀芯25如上所述运动时，第一可变孔Kr和第二可变孔的打开面积改变。

此时，第一可变孔Kr具有大于第二可变孔Kv的面积变化比，并允许流体从高压区Ph到低压区Pl流动。在这里，第一可变孔Kr的面积随着第二可变孔Kv面积增加而减小，同时第一可变孔Kr的面积随着第二孔Kv面积减小而增加。

第一通道Qm确定在软/硬模式下的中间高速范围的阀特征，并具有释放阀形式的弹簧预载。此外，引导室45形成在阀的后表面，从而它的压力确定阀的打开压力，从而使阻尼力控制成为可能。

此外，主阀Km根据引导室45的压力Pc在不同的压力下打开。通过对安装在第三通道Qc上游的第二可变孔Kv和安装在下游的固定孔Kc的操作，形成引导室45的压力Pc。  因此，通过控制第二可变孔Kv的面积来增加引导室45的压力，借此阻尼力特性变为硬模式。

此时，第二可变孔Kv的截面积随着第一可变孔Kr截面积增加而减小，而第二可变孔Kv的截面积随着第一可变孔Kr截面积的减小而增加。

此外，第二通道Qr确定在软模式下低速阻尼力特性，而它的面积通过第一可变孔Kr而变化以确定阻尼力。

同样，第三通道Qc设置成第二可变孔Kv安装到它的入口，以及固定孔Kc安装到它的出口，以便形成引导室45的压力。

在其中以这种结构形成的阻尼力特性为软模式的情况中，如果预定电流施加到致动器15上，则第一可变孔Kr的面积增加以降低低速阻尼力，而同时，第二可变孔Kv的通道关闭，以降低引导室45的压力，从而主阀Km在低压下打开。

与此同时，在其中阻尼力特性为硬模式的情况中，如果强电流施加到致动器15上，阀芯向上运动以关闭第一可变孔Kr并打开第二可变孔Kv，从而增加主阀Km的打开压力并因此增加阻尼力。

同时，在传统的阻尼力控制阀10和利用此控制阀10的减震器中，当电气或者机械故障导致系统功能失灵并从而电流没有输入到阻尼力控制阀10时，阻尼力特性固定到软模式上。如果当阻尼力控制减震器在软模式下操作时方向盘过度地转向，则车辆可能翻倒。为了解决此问题，在第6,000,508号美国专利(1999年12月4日)中建议例如弹簧的回复装置安装到普通引导控制阻尼阀中，通过弹簧弹性阀芯运动，从而减震器可在具有中间水平阻尼力的中间模式下操作。

然而，在传统的阻尼力控制阀和利用此控制阀的减震器中，安装使阀芯回复的回复装置会导致产品尺寸增加。此外，即使在正常操作下操作该回复装置的回复力，也因此妨碍阻尼力的迅速控制。因此，需要开发能够控制在中间模式下的阻尼力，同时在减震器上不安装任何附加回复装置。

发明内容

因此，本发明旨在解决上述现有技术中的问题。本发明的目的是提供一种阻尼力控制阀，其中该控制阀具有改进的内通道，以便当电气或者机械故障导致减震器出故障时在中间模式下操作阻尼力，以及本发明还提供利用此控制阀的减震器。

根据用于实现目的的本发明的一个方面，提供一种阻尼力控制阀，该控制阀包括与汽缸张力室连通的高压区和与储蓄室连通的低压区，并通过借助于第一和第二可变孔调节引导室压力来控制阻尼力，该第一和第二可变孔具有由阀芯控制成打开或者关闭的通道。该阻尼力控制阀包括：根据高压区的压力、初始预载和引导室的压力开启或关闭的主阀，该主阀当打开时允许工作流体从高压区流动到低压区；形成在高压区和第一可变孔之间的第一固定孔；以及背压形成通道，用于当阀芯对连接高压区和引导室的通道关闭时，使第一固定孔和引导室彼此连通，并控制引导室的压力。

在这里，背压形成通道优选为包括形成在阀芯上并连接到第一固定孔的第一安全孔和连接到引导室的第二安全孔。此外，当提供给操作阀芯的致动器的电流截断时，背压形成通道可被打开，从而在引导室内产生中间阻尼力。

此外，根据本发明的另一个方面，提供一种上述阻尼力控制阀安装到其中以控制阻尼力的减震器。

附图说明

从以下结合附图的优选实施例描述中，本发明的特征和优点将变得显而易见，其中：

图1为示出了传统的减震器阻尼力控制阀的剖面图；

图2为示出了在传统减震器阻尼力控制阀中通道的液压回路示意图；

图3为示出了根据本发明的具有阻尼力控制阀的减震器的剖面图；

图4到6为示出了根据本发明的阻尼力控制阀操作状态的视图；

图7为示出了根据本发明的阻尼力控制阀阻尼力特性的图像；以及

图8为示出了根据本发明的在阻尼力控制阀中通道的液压回路示意图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图来描述本发明的优选实施例。

图3为示出了根据本发明的具有阻尼力控制阀的减震器的剖面图。

如图3所示，根据本发明的减震器50包括汽缸52和活塞杆54，其中该汽缸具有预定长度和直径，其下端连接到一个轴上，而活塞杆54安装成可在汽缸52内成直线地移动。

在这里，汽缸52充满着例如气体或者油的工作流体，而基壳56布置在它的外部。同时，杆导57和主体阀58分别安装到汽缸52上端和基壳56下端。此外，用于把汽缸52内部空间隔开为张力室60和压缩室62的活塞阀55联接到活塞杆54下端，以能够往复运动。同样，上部盖59a和基座盖59b分别安装到基壳56上下部。

此外，用于根据活塞杆54垂直运动补偿汽缸52容积变化的储蓄室64形成在汽缸52和基壳56之间，以及储蓄室64通过主体阀58控制与压缩室62的流体通道。

同时，减震器50具有安装在基壳56一侧的阻尼力控制阀70以便控制阻尼力。此外，减震器50包括安装在汽缸52和基壳56之间的中间管68，以连接到汽缸52的压缩室62。同样，阻尼力控制阀70具有通过中间管68与张力室60连通的高压区Ph以及与储蓄室64连通的低压区Pl。

图4到6为示出了根据本发明阻尼力控制阀的操作状态的视图，而图7为示出了根据本发明的阻尼力控制阀阻尼力特性的图。下面将参见附图来描述阻尼力控制阀。

上述阻尼力控制阀70在其中具有多个通道和布置在与按压杆76相同轴上以与该按压杆76协同成直线移动的阀芯85。沿着阀芯杆80运动的阀芯85具有与按压杆76接触的一端和通过压缩弹簧83弹性支承的另一端。因此，阀芯85通过按压杆76的按压向前移动，并通过压缩弹簧83的回复力向后移动。根据此实施例，致动器75根据输入电流值来移动按压杆76。也就是说，当相对弱电流值(例如0.6A)施加到该致动器75时，该致动器75使通道改变，以设置在软模式下的阻尼力特性，而当相对强电流(例如1.6A)施加到该致动器75时，设置在硬模式下阻尼力特性。

同样，阀芯杆80在它的中心形成阀芯85插入到其中的中空部，而在径向形成多个端口81a、81b和81c，从而该阀芯杆80的中空部连接到外部。此外，阀芯85在垂直方向具有多个阶梯形的外径，而在上部，形成有连接到阀芯杆80中空部的上部阀芯缝隙85a，而在下部形成下部阀芯缝隙85b。同样，阀芯85通过与阀芯杆80相互作用限定内部通道，从而上部阀芯缝隙85a或者下部阀芯缝隙85b与连通口81a、81b或者81c连通。

如上所述，仅仅一个致动器75足以控制阀芯85，而该阀芯85通过致动器75致动来控制由阀芯杆80和阀芯85的连通口形成的第一可变孔Kvr和第二可变孔Kcr。此外，第一环状盘82围绕阀芯杆80安装，而下部保持器84联接到阀芯杆80上部以固定第一环状盘82。

此外，通过第一环状盘82控制的流入室92限定在下部保持器84下部，而引导室95限定在上部。同样，用于允许流体在流入室92和引导室95之间流动的连通口84a形成在下部保持器84。

此外，多个缝隙82a形成在第一环状盘82圆周上，而第二固定孔Kc形成在第一环状盘82上，以便有规律地通过缝隙82a排放引导室95的流体。在这里，第一环状盘82可由具有盘状的膜形成。

当与引导室95连通的第二可变孔Kcr打开时，第二固定孔Kc与第一固定孔Kr连通。第二固定孔Kc控制排放到低压区Pl的工作流体，从而通过第二可变孔Kcr供应的工作流体控制引导室95的压力。

此外，第二环状盘86插入阀芯杆80中，作为主阀Km，布置在下部保持器84上部，而该第二环状盘86把引导室95与高压区Ph隔开。

在这里，第二环状盘86整体地形成，并优选包括具有盘状的膜。

因此，引导室95的压力借助于第一环状盘82控制，而根据高压区Ph的压力和初始预载，作为主阀Km的第二环状盘86被控制打开或者关闭，同时该工作流体被允许从高压区Ph直接流动到低压区Pl。

此外，多个缝隙86a形成在第二环状盘86内圆周上，而用于把从高压区Ph引入的流体排放的第一固定孔Kr形成在其中。

同时，引入第二环状盘86的第一固定孔Kr的流体被引入第一可变孔Kvr或者第二可变孔Kcr，其中该第一可变孔Kvr或者第二可变孔Kcr借助于致动器75致动的阀芯85和阀芯杆80的连通口81a、81b和81c形成。此时，第二可变孔Kv的截面积随着第一可变孔Kr截面积增加而减小，而第二可变孔Kv的截面积随着第一可变孔Kr截面积的减小而增加。

同样，螺母87联接到阀芯杆20上，从而把下部保持者84和上部保持器88结合起来。

此外，形成允许流体流动的连通口88a的上部保持器88联接到阀芯杆80上，从而固定第二环状盘86。上部保持器88具有旁路通道89，用于使空心阀芯杆80内部与低压区Pl连通。

同时，阀芯85具有形成在其中的中空部，而它的一侧(在附图中上面)敞开。此外，阀芯85形成有：与阀芯85中空部和上部阀芯缝隙85a上部一侧连通的第一安全孔91和FS1；以及与下部阀芯缝隙85b中空部连通的第二安全孔92、FS2。如上所述，由第一安全孔91、FS1、中空部和第二安全孔92、FS2限定的通道形成背压形成通道，并控制引导室95的压力。

如上所述，当第一可变孔Kvr和第二可变孔Kcr的打开面积通过由致动器75操作的阀芯85而改变时，引导室95在内压力上变化，从而在其后部形成抵抗第二环状盘86的背压。因此，在引导室95内压力变化，即抵抗第二环状盘86或者主阀Km的背压变化，使第二环状盘86控制逆着穿过第一可变孔Kvr流体的阻力，从而把受控的阻尼力提供到减震器50上。

下面将描述如上所述设置的阻尼力控制阀的操作。

首先，如图4所示，当相对弱的电流(例如0.6A)施加到致动器75时，致动器75的操作杆向前或者向后移动阀芯85，并使第一固定孔Kr和第一可变孔Kvr彼此连通。此时，从高压区Ph引入的大部分流体穿过第一固定孔Kr、连通口和第一可变孔Kvr被引入阀芯杆80的阀芯缝隙85a，然后穿过旁路通道189排放到低压区Pl。

此外，引入上部阀芯缝隙85a的一部分流体穿过背压形成通道提供给下面阀芯缝隙85b，其中该背压形成通道连接第一安全孔91、FS1和第二安全孔92。同样，提供给下部阀芯缝隙85b的流体被引入引导室95，以提高它的内压力，从而控制第二环状盘86的打开/关闭压力。此外，穿过低阀芯缝隙85b引入的其他部分流体穿过第二固定孔Kc排放到低压区Pl。

在上述过程期间，大部分流体穿过旁路通道89排放，借此阻尼力特性被控制成软模式。同时，如图5所示，如果相对强电流(例如0.6A)施加到致动器75，致动器75的操作杆向前移动阀芯85，从而第一可变孔Kvr关闭，而第一固定孔Kr和第二可变孔Kvr彼此连通。

此时，从高压区Ph引入的一部分流体打开第二环状盘86并排放到低压区Pl，而其他部分流体穿过第一固定孔Kr、连通口和第二可变孔Kcr提供给阀芯杆80的低阀芯缝隙85b。此外，穿过低阀芯缝隙85b引入的其他部分流体被引入引导室95，以提高第二环状盘86的打开/关闭压力，从而控制第二环状盘86的打开/关闭压力。同样，穿过低阀芯缝隙85b引入的其余部分流体穿过形成在第一环状盘82的第二固定孔Kc排放到低压区Pl。

因此，穿过包括第二环状盘86和第二固定孔Kc的主阀Km，从高压区Ph引入的流体直接排放到低压区Pl，而在此过程期间，阻尼力特性被控制成硬模式。

与此同时，图6示出了其中提供给致动器75的能量突然截断或者不起作用的情况，其中该阀芯85完全向后移动，以关闭第一可变孔Kvr和第二可变孔Kcr。

此时，从高压区Ph引入的一部分流体打开第二环状盘86并排放到上部压区Pl，而其他部分流体穿过第一固定孔Kr和连通口81b提供给阀芯杆80的上部阀芯缝隙85b。此外，其他部分流体穿过形成在阀芯85的第一安全孔91、FS1提供给阀芯85的中空部，然后穿过第二安全孔92提供给低阀芯缝隙85b。同样，在低阀芯缝隙85b中的流体穿过连通口81a部分地被引入引导室95，以增加第二环状盘86的打开/关闭压力，从而控制主阀Km的压力。此外，其余穿过低阀芯缝隙85b引入的流体穿过形成在第一环状盘82的第二固定孔Kc排放到低压区Pl。

因此，从高压区Ph引入的流体直接排放到包括第二环状盘86的主阀Km，并通过背压形成通道，在把流体排放到低压区Pl过程中增加引导室的压力，以便阻尼力特性被控制成中间模式。

图8为根据本发明的在阻尼力控制阀中通道的液压回路示意图。下面参考附图，将说明如此根据本发明设置的阻尼力控制阀的操作。

如图8所示，根据本发明的阻尼力控制阀70包括三个通道，从而借助于穿过每个通道的流体示出了不同的阻尼力特征。此时，形成在阻尼力控制阀70中的三个通道包括：具有主阀Km的第一通道Qm；具有第一固定孔Kr、第一可变孔Kvr和把第一固定孔Kr连接到第二可变孔Kcr和第二固定孔Kc之间位置的背压形成通道的第二通道Qr；以及具有第一固定孔Kr、第二可变孔Kcr和第二固定孔Kc的第三通道Qv。

第一通道Qm通过主阀Km开启或关闭，而该主阀Km根据引导室95压力和初始预载被控制打开或者关闭，其中该初始预载通过高压区Ph操作压力、弹簧83等形成。

此外，从高压区Ph引入的流体穿过第一固定孔Kr供应，并提供给当阀芯85向前移动或者向后移动时而限定的第二通道Qr或者第三通道Qv。

第二通道Qr还包括与高压区Ph连通的第一固定孔Kr和使第一固定孔和低压区Pl彼此连通的第一可变孔Kvr。穿过第一固定孔Kr供应的流体被引入第一可变孔Kvr，然后穿过旁路通道89排放低压区Pl。

同时，形成在第二通道Qr中的背压形成通道连接到两个位置，即在第一固定孔Kr和第一可变孔Kvr之间的位置和在第三通道Qv的第二可变孔和第二固定孔Kc之间的位置，从而把一部分流体供应到引导室。因此，引导室95的压力增加，阻尼力特性被控制成为中间模式。

与此同时，第三通道Qv具有使第一固定孔Kr和引导室95彼此连通的第二可变孔Kcr以及使引导室95和低压区Pl彼此连通的第二固定孔Kc。同样，当第一固定孔Kr、第二可变孔Kcr和第二固定孔Kc打开时，第三通道Qv与低压区Pl连通，而提供给第三通道Qv的一部分流体提供给引导室95，以控制主阀Km.的打开/关闭。此时，在大量流体穿过第二可变孔Kcr供应时，如果提供给引导室95流体量增加，则主阀Km的压力增加，以降低穿过第一通道Qm的流体的量。同时，在其中穿过第二可变孔Kcr供应的流体量较小情况中，如果提供给引导室95的流体量降低，则主阀Km的压力减小，以增加穿过第一通道Qm流体的量。

因此，第一固定孔Kr安装在第二可变孔Kcr和第一可变孔Kvr的入口，以首先控制提供给第二通道Qr和第三通道Qc的流体的量。

在其中形成在这样结构中的阻尼力特性为软模式的情况中，第一可变孔Kvr的面积增加，以降低低速阻尼力，而同时，第二可变孔Kcr的通道关闭，以减小引导室45，从而使主阀Km以低压下打开。

此外，当阻尼力特性为硬模式时，第一可变孔Kvr关闭，而第二可变孔Kcr与软模式相反而打开，从而提高了主阀Km的打开压力并因此增加了阻尼力。

同时，当在电流没有提供给致动器75的紧急状况下，第一可变孔Kvr和第二可变孔Kcr关闭，而连接到引导室95的背压形成通道打开，从而在预定水平提高阻尼力。因此，当没有电流提供时，阻尼力控制阀具有在中间模式的阻尼力特性。

这样，即使当减震器50的阻尼力控制阀70出故障，尽管方向盘过度地转向，阻尼力特性也保持在中间模式，从而当减震器50仅仅以软阻尼力操作时，可阻止操纵稳定性降低。

根据阻尼力控制阀和利用如上所述根据本发明设置控制阀的减震器，在引导室中背压形成路径不同地变化，这样可维持阻尼力，从而即使由于致动器电气或者机械问题导致减震器有故障或者失灵，车辆的操纵稳定性也可保证。

尽管利用附图描述了根据本发明的阻尼力控制阀和利用此控制阀的减震器，然而本发明不局限于实施例和附图。显然在由权利要求限定的发明范围内，本领域技术人员可进行各种改型和变化。

Claims (4)

1.一种阻尼力控制阀，包括与汽缸张力室连通的高压区和与储蓄室连通的低压区，并通过借助于第一和第二可变孔调节引导室压力来控制阻尼力，该第一和第二可变孔具有由阀芯控制成打开或者关闭的通道，该阻尼力控制阀包括：

根据高压区的压力、初始预载和引导室的压力开启或关闭的主阀，该主阀当打开时允许工作流体从高压区流动到低压区；

形成在高压区和第一可变孔之间的第一固定孔；以及

背压形成通道，用于当阀芯对连接高压区和引导室的通道关闭时，使第一固定孔和引导室彼此连通，并控制引导室的压力。

2.如权利要求1所述的阻尼力控制阀，其中背压形成通道包括：形成在阀芯上并连接到第一固定孔的第一安全孔；和连接到引导室的第二安全孔。

3.如权利要求1或者2所述的阻尼力控制阀，其中当提供给操作阀芯的致动器的电流截断时，背压形成通道被打开，从而在引导室内产生中间阻尼力。

4.一种减震器，根据权利要求1或者2的阻尼力控制阀安装到该减震器上，以控制阻尼力。

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