CN101149088A - 减振器 - Google Patents

Abstract

一种用于减振器的导向座组件，包括被偏置件偏向导向座的密封表面的密封组件，偏置件位于密封组件和装配在导向座室中的轴承之间。密封组件的偏置阻止密封组件在减振器工作过程中运动。此外，可以包括径向偏置密封组件的金属丝弹性挡圈。

Description

减振器

技术领域

本发明涉及减振器。更具体地说，本发明涉及一种密封活塞杆和导向座之间的界面的独特滑环。

背景技术

减振器与汽车悬架系统和其它车辆的悬架系统结合使用，以吸收车辆运行过程中出现的不需要的振动。为了吸收这种不需要的振动，减振器连接在车辆的簧上质量(车身)和簧下质量(悬架系统)之间。单筒减振器具有位于减振器的压力缸中的活塞，并且活塞典型地利用活塞杆连接到车辆的簧上质量。压力缸典型地连接到车辆的簧下质量，并且它典型地充满液压流体。活塞包括阀系统，阀系统能够在减振器被压缩(压缩行程)或伸张(回弹行程)时限制压力缸中的液压流体的流动。限制流体流动产生了抵消振动的阻尼力，否则振动可能从车辆的悬架(簧下质量)传送到车身(簧上质量)。

双筒减振器包括活塞置于其中的压力缸和围绕压力缸的储油缸。活塞将压力缸分成上工作腔和下工作腔。活塞杆连接到活塞上，并且活塞杆穿过压力缸的上工作腔和储油缸的上端延伸。在压力缸的下端，底阀位于压力缸和储油缸之间。底阀控制压力缸限定的工作腔和储油缸限定的储油腔之间的流体流动。由于活塞杆仅位于活塞的一侧并位于上工作腔中，所以当减振器伸张或压缩时，在活塞之上的上工作腔和活塞之下的下工作腔之间，不同的流体量被转移。这种流体量上的差异称为“杆体积”。在压缩行程中，“杆体积”通过底阀流出下工作腔并流入储油腔。在回弹或伸张行程中，“杆体积”通过底阀流出储油腔并流入下工作腔。活塞杆典型地连接到车辆的簧下质量，储油缸典型地固定到车辆的簧下质量。在伸张或回弹行程中，活塞中的阀系统限制压力缸中的液压流体的流动，以产生阻尼力。在底阀中包括单向阀，以容纳流体的“杆体积”流量。在压缩行程中，底阀中的阀系统限制下工作腔和储油腔之间的液压流体的流动，以产生阻尼力。在活塞中包括单向阀，以允许流体流入上工作腔。

减振器的活塞杆在下端由活塞支撑，并且可滑动地由导向座容纳在压力缸的上端，对于双筒减振器来说还容纳在储油缸的上端。于是导向座对于活塞杆来说起滑动轴承的作用。导向座适当地将活塞杆定位在压力缸中，也用作压力缸和储油缸(如果有的话)的封闭件。为了活塞杆通过导向座光滑滑动，在导向座的轴承部分的内围和活塞杆的外表面之间形成微小的间隙。这个微小的间隙允许液压流体润滑活塞杆和导向座之间的界面。

为了定位活塞杆并封闭压力缸和储油缸(如果有的话)，导向座支撑并定位密封组件，该密封组件被设计成保持减振器中的液压流体，还使得污染物离开减振器。密封组件通常接合在导向座和活塞杆之间，并且它的目的是在回弹和压缩行程中都密封界面。

现有技术的密封组件在回弹行程中作用很好，但是它们在压缩行程中容易导致泄漏。当密封组件在回弹和压缩的转变过程中处于零速率时，没有剩余的力作用在密封组件上。当活塞杆在压缩中开始移动时，作用在活塞组件上的唯一初始力是摩擦力。摩擦力推动密封组件向下远离导向座，直到它遇到与导向座一起装配的轴承套。根据轴承套装配得如何、轴承套的尺寸和其它相关尺寸，密封组件接着密封在轴承套上。密封的有效性由密封组件和轴承套制造得如何以及密封组件上的作用压力(速率)确定。当活塞接着在回弹中移动时，密封组件将再次被靠着导向座的密封表面向上推。密封组件在导向座和轴承套之间的运动导致液压流体的轻微泄漏。典型地，这种泄漏是不可控制的。

除了与密封组件运动相关的问题，与较高温度相关的问题也可以引起密封组件的泄漏。在为了密封利用密封组件的摩擦特性的应用中，当遇到较高温度时，密封组件容易再次导致泄漏。

发明内容

本发明提供密封组件的技术，密封组件利用设置在密封组件和轴承套之间的偏置件总是被偏向导向座密封表面。密封组件的偏置阻止密封组件在减振器的工作过程中以及压缩和回弹行程之间的转变过程中的运动。本发明还提供一种径向预紧所述密封组件的金属丝弹性挡圈。径向预紧密封组件保持了与活塞杆之间的恒定摩擦/密封关系，以补偿温度差异。

本发明进一步的应用范围将从下面提供的详细描述变得明白。应该理解，详细的描述和特定的示例虽然指示本发明的较佳实施例，但是仅以图解为目的并不意图限制本发明的范围。

本发明的减振器，包括：限定工作腔的压力缸；设置在所述工作腔中的活塞，所述活塞将所述工作腔分成上工作腔和下工作腔；连接到所述活塞的活塞杆，所述活塞杆从所述活塞穿过所述压力缸的一端延伸；设置在所述压力缸的所述一端和所述活塞杆之间的导向座；设置在所述导向座和所述活塞杆之间的轴承；和设置在所述导向座和所述活塞杆之间的密封系统，所述密封系统包括：可滑动地接合所述活塞杆的滑环；使所述滑环与所述导向座接合的偏置件；所述偏置件设置在所述轴承与所述滑环之间。

本发明的减振器，其中所述偏置件是波形垫圈。

本发明的减振器，其中所述波形垫圈与所述轴承以及所述波形垫圈与所述滑环均直接接触。

本发明的减振器，其中所述偏置件与所述轴承以及所述偏置件与所述滑环均直接接触。

本发明的减振器，其中进一步包括使所述滑环与所述活塞杆接合的第二偏置件。

本发明的减振器，其中所述偏置件是波形垫圈。

本发明的减振器，其中所述第二偏置件为环状物。

本发明的减振器，其中所述偏置件是波形垫圈。

附图说明

通过详细描述和附图，本发明将更加全面地被理解，其中：

图1是根据本发明的使用双向作用滑环的汽车的图示；

图2是根据本发明的包括双向作用滑环的图1所示减振器的横截面视图；

图3是用在图2所示的减振器中的导向座的放大横截面视图；

图4是根据本发明另一实施例的包括双向作用滑环的导向座的放大横截面视图；和

图5是根据本发明另外实施例的包括双向作用滑环的导向座的放大横截面视图。

具体实施方式

现在参见附图，在整个几幅视图中，相同的附图标记指示相同或对应的部分。较佳实施例的以下描述本质上仅是示例性的，而决不意图限制本发明、本发明的应用或使用。在图1中示出包括减振器并且通常用附图标记10表示的车辆，减振器包括依照本发明的独特滑环设计。车辆10包括后悬架系统12、前悬架14和车身16。后悬架系统12包括适于可操作地支撑一对后轮18的一对后悬架臂。每个后悬架臂借助减振器20和螺旋弹簧22连接到车身16上。类似地，前悬架系统14包括适于可操作地支撑一对前轮24的一对悬架臂。每个悬架臂借助减振器26和螺旋弹簧28连接到车身16上。后减振器20和前减振器26用作抑制车辆10的簧下部分(也就是前后悬架系统12、14)相对于车辆10的簧上部分(也就是车身16)的相对运动。虽然车辆10已经描述为具有独立的前悬架12和后悬架14的客车，但是减振器20和26可以用于具有其它类型悬架和弹簧的其它类型车辆，或者用于其它类型的应用，包括但不限于包括空气弹簧、钢板弹簧、非独立前和/或非独立后悬架系统的车辆。进一步，这里使用的“减振器”这个词指的是通常意义上的阻尼器，因此可以包括麦弗逊支柱、弹簧座单元以及其它现有公知的减振器设计。

现在参见图2，更加详细地示出后减振器20。虽然图2仅示出后减振器20，但是应该理解根据本发明，前减振器26也可以设计成包括滑环。前减振器26仅在适于连接到车辆10的簧上和簧下部分方面与后减振器20不同。减振器20包括压力缸30、活塞32、活塞杆34、储油缸36和底阀组件38。

压力缸30限定工作腔42。活塞32可滑动地设置在压力缸30中，并将工作腔42分成上工作腔44和下工作腔46。密封件48设置在活塞32和压力缸30之间，从而允许活塞32相对于压力缸30滑动而不会产生不适当的摩擦力，同时将上工作腔44和下工作腔46密封开。活塞杆34连在活塞32上，并通过上工作腔44和上导向座50延伸，上导向座50接近压力缸30和储油缸36的上端。独特密封系统52密封导向座50、储油缸36和活塞杆34之间的界面。活塞杆34相对于活塞32的端部适于固定到车辆10的簧上部分。活塞32中的阀控制了活塞32在压力缸30中的运动过程中上工作腔44和下工作腔46之间的流体运动。因为活塞杆34仅通过上工作腔44而不通过下工作腔46延伸，所以活塞32相对于压力缸30的运动会引起在上工作腔44中移动的流体量与在下工作腔46移动的流体量相比的差异。这种移动的流体量的差异称为“杆体积”，并且流体流过底阀组件38。

储油缸36围绕压力缸30，以限定位于这两个缸之间的储油腔54。储油缸36的底端用端盖56封闭，端盖56适于连接到车辆10的簧下部分。储油缸36的上端通过使储油缸36的开口端机械变形以形成固定法兰58而与导向座50相连。底阀组件38设置在下工作腔46和储油腔54之间，以控制流体的流量、两室之间的流体“杆体积”。当减振器20沿长度方向伸张(回弹)时，下工作腔46中需要额外量的流体，即“杆体积”。于是，流体将从储油腔54通过底阀组件40流向下工作腔46。当减振器20沿长度方向缩短(压缩)时，过量流体，即“杆体积”，必须从下工作腔46排除。于是，流体将从下工作腔46通过底阀组件40流向储油腔54。

本发明关注独特密封系统52，其操作以保持减振器20中的液压流体，同时避免尘土和其它污染物进入减振器20。

现在参见图3，密封系统52包括上密封组件60和下密封组件62。上密封组件60包括定位环64、阻尼器密封件66和除尘罩68。定位环64是一种金属或塑料定位环，其位于由导向座50限定的环形轴肩70上。

阻尼器密封件66是一种弹性密封件，其限定了环形槽72，定位环64位于环形槽72中。定位环64可以是独立的部件，或者定位环64可以在阻尼器密封件66的成型操作过程中或之后粘结到阻尼器密封件66。阻尼器密封件66的外直径密封地接合导向座50。阻尼器密封件66限定了下环形密封唇74和上环形密封唇76，下环形密封唇74在导向座50的轴肩70之下的位置处接合活塞杆34，上环形密封唇76在导向座50的轴肩70之上的位置处接合活塞杆34。下环形密封唇74主要用作保持减振器20中的液压流体的密封件。在流过下密封组件62后可能粘在活塞杆34的外表面的任何液压流体，都可以从活塞杆34擦去，并通过沿着导向座50延伸的流体排放通道82返回至储油腔54。在用作辅助油封件的同时，下环形密封唇74还用于阻止尘土和污染物进入减振器20。上环形密封唇76主要用作使尘土和其它污染物保持在减振器20之外的密封件。任何位于活塞杆34外表面的尘土或污染物将由上环形密封唇76擦去。在用作尘土密封件的同时，上环形密封唇76还用作保持减振器20中的液压流体的油封件。

除尘罩68是一种硬塑料部件，较佳地是特氟隆(Teflon^)，其包括环形部分84和截头圆锥体部分86。环形部分84位于形成在阻尼器密封件66的上表面中的环形槽中。截头圆锥体部分86从环形部分84向上延伸覆盖环形密封件76，从而为阻尼器密封件66提供保护。截头圆锥体部分86的上端限定唇，该唇靠着活塞杆34安放，其操作以擦拭或移除任何粘在活塞杆34上的尘土、水或污染物。除尘罩68的硬塑料的硬度使它可以移除可能损坏部分阻尼器密封件66的污染物。

下密封组件62包括滑环92和偏置件94。本发明优化了滑环92在所有温度条件下的功能，和/或它保证了滑环92在减振器20的回弹和压缩行程中的所有功能。滑环92位于压配合到导向座50中的轴承96之上。偏置件94将滑环92偏置在导向座50上，从而为减振器20提供必要的密封。虽然图中示出了作为波形垫圈的偏置件94，但是包括但不限于橡皮垫圈或螺旋弹簧的其它偏置件可以用于偏置滑环92。

滑环92可滑动地与活塞杆34接合，从而为减振器20提供主油封。典型地，现有技术将滑环作为在回弹行程和压缩行程中密封导向座-活塞杆缝隙的部件。本发明的发明人已经发现虽然滑环在回弹行程中运行很好，但是它在压缩行程中不能充分地起作用。

本发明的发明人确定当活塞杆34在回弹和压缩之间的转变过程中处于零速率时，没有剩余的力作用在滑环92上。当活塞杆34在压缩中开始移动时，作用在滑环92上的唯一初始力是与活塞杆34的摩擦力。摩擦力将推动滑环92下降，直至碰到轴承96。取决于轴承96安装得如何以及轴承96的尺寸等，滑环92将在活塞杆34的少量运动后靠着轴承96接合并密封。取决于滑环-轴承之间的密封如何以及滑环92和轴承96之间由于活塞杆34的速率引起的作用压力，减振器20中的流体压力将再一次将滑环92推回到导向座50的密封表面。滑环92的循环运动产生泄漏。当试图密封滑环-轴承界面时，泄漏的破裂点以及泄漏本身是非常不可控制的。实际上，压缩中的泄漏是不可控制的。

偏置件94将滑环92预压在导向座50的密封表面上。于是，在回弹和压缩之间的转变过程中，以及在减振器20的整个操作过程中，滑环92都不移动。这保证了滑环92和活塞杆34之间的可控制的密封界面，同时排放通道82将经由滑环92的液压流体返回至储油腔54。

现在参见图4，其中示出了根据本发明另一实施例的下密封组件162。下密封组件162包括滑环192、偏置件194和保持架196。偏置件194是位于由滑环192的外表面限定的槽198中的弹性挡圈。偏置件194促使滑环192与活塞杆34接合。使用偏置件194允许控制活塞杆34和滑环192之间的摩擦/密封。保持架196相对于导向座50定位滑环192，以控制图3中所示的滑环92的如上所述的滑环到导向座的密封。如图5所示，利用偏置件194结合偏置件94来代替保持架196也在本发明的范围之内。

由于在高压下密封所需的特性，较佳地由填充特氟隆(Teflon^)的青铜制造的滑环192随着温度的变化改变它的密封/摩擦特性。结合偏置件194允许通过径向预加载滑环192而保持滑环192和活塞杆34之间的摩擦/密封界面的一致性。

本发明的描述本质上仅是示例性的，因此，不脱离本发明要旨的变化都将在本发明的范围内。这样的变化不被认为脱离本发明的精神和范围。

Claims (8)

1.一种减振器，包括：

限定工作腔的压力缸；

设置在所述工作腔中的活塞，所述活塞将所述工作腔分成上工作腔和下工作腔；

连接到所述活塞的活塞杆，所述活塞杆从所述活塞穿过所述压力缸的一端延伸；

设置在所述压力缸的所述一端和所述活塞杆之间的导向座；

设置在所述导向座和所述活塞杆之间的轴承；和

设置在所述导向座和所述活塞杆之间的密封系统，所述密封系统包括：

可滑动地接合所述活塞杆的滑环；

使所述滑环与所述导向座接合的偏置件；

所述偏置件设置在所述轴承与所述滑环之间。

2.如权利要求1所述的减振器，其特征在于，所述偏置件是波形垫圈。

3.如权利要求2所述的减振器，其特征在于，所述波形垫圈与所述轴承以及所述波形垫圈与所述滑环均直接接触。

4.如权利要求1所述的减振器，其特征在于，所述偏置件与所述轴承以及所述偏置件与所述滑环均直接接触。

5.如权利要求1所述的减振器，其特征在于，进一步包括使所述滑环与所述活塞杆接合的第二偏置件。

6.如权利要求5述的减振器，其特征在于，所述偏置件是波形垫圈。

7.如权利要求5述的减振器，其特征在于，所述第二偏置件为环状物。

8.如权利要求7述的减振器，其特征在于，所述偏置件是波形垫圈。

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