CN102307738A - 具有缩短的中间管的三管减震器 - Google Patents

Abstract

三管减震器，包括压力管、储存管和中间管。中间管被设置在压力管和储存管之间。管环设置在压力管和中间管之间以将中间腔与储存腔隔离。中间管终止于与底阀组件隔开的位置处以允许在不会不利地影响流体流动的情况下减小储存管的直径。

Description

具有缩短的中间管的三管减震器

技术领域

本发明涉及适合用于悬架系统如用于机动车辆的悬架系统的液压阻尼器或减震器。更具体地说，本发明涉及具有设置在压力管和储存管之间的中间管的液压阻尼器或减震器。中间管比压力管短以允许在不会不利地影响流体流动的情况下减小储存管的直径。

背景技术

本节中的说明仅仅提供与本发明相关的背景信息并且可能不构成现有技术。

传统的液压阻尼器或减震器包括适于以其一端附接到车辆的簧上质量或簧下质量的汽缸。活塞能滑动地设置在汽缸内，同时活塞把汽缸的内部分隔成两个流体腔。活塞杆连接到活塞上并且延伸到汽缸一端之外，活塞杆延伸到汽缸一端外的部分适合连接在车辆的簧上质量或簧下质量中的另一个上。通常并入活塞的第一阀门系统在减震器的活塞相对于汽缸的膨胀冲程中起作用以产生阻尼载荷。通常以单管设计并入活塞并以双管设计并入底阀组件的第二阀门系统在减震器的活塞相对于汽缸的压缩冲程中起作用以产生阻尼载荷。

各种类型的调整机构已被开发用以产生与簧上质量或簧下质量的位移速度和/或幅度相关的阻尼力。这些调整机构已被开发主要用来在车辆的正常稳定状态运行期间提供相对小的或低的阻尼特性，并且在需要延长的悬架运动的车辆运行期间提供相对大的或高的阻尼特性。车辆的正常稳定状态运行伴随着车辆簧下质量的小的或细微的振动，因此需要悬架系统的软承载或低阻尼特性来将簧下质量与这些小的振动隔离。在转弯或刹车操作期间，作为一个例子，车辆的簧上质量将试图经历相对慢的和/或大的运动或振动，这需要悬架系统的硬承载或高阻尼特性来支撑簧上质量并为车辆提供稳定的操控特性。用于减震器阻尼率的这些调整机构通过将高频/小幅度激发与簧下质量隔离来提供平滑稳定状态的承载的优点，同时在导致簧上质量的低频/大的激发的车辆操作期间仍能向悬架系统提供必要的阻尼或硬承载。通常，这些阻尼特性被外部安装的控制阀控制。外部安装的控制阀的优点在于其可被简单地移除以进行维修或更换。

发明内容

根据本发明的减震器包括限定有工作腔的压力管。活塞能滑动地设置在所述压力管上，位于所述工作腔内，并且所述活塞将所述工作腔分隔成上工作腔和下工作腔。储存管围绕所述压力管以限定储存腔。中间管设置在所述储存管与所述压力管之间以限定中间腔。外部控制阀被固定在所述储存管和所述中间管上。所述控制阀的入口与所述中间腔连通，所述控制阀的出口与所述储存腔连通。所述控制阀产生用于所述阻尼器或减震器的不同的压力流量特性(pressure flow characteristics)，其控制所述阻尼器或减震器的阻尼特性。不同的压力流特性是供应到所述控制阀的电流的函数。

所述中间管被设计成比所述压力管短，这使得所述储存管能具有减小的直径以包裹比如与所述悬架系统的所述转向节(knuckle)或其它部件配合的零件。环被附接到所述压力管，使得所述压力管适合于接纳所述缩短的中间管。

其他领域的适用性将会从此处提供的描述中变得明显。应当理解描述和具体的例子只是为了说明目的，而不应被认为限制了本发明的范围。

附图说明

本文中所述的附图仅用于说明目的，并且不试图以任何方式限定本发明的范围。

图1示出包括根据本发明的减震器的机动车辆；

图2为图1中所示减震器之一的横截面侧视图；

图3为图2中所示减震器的下端的放大的横截面侧视图；和

图4为根据本发明另一实施例的减震器下端的放大的横截面侧视图。

具体实施方式

下面的描述本质上仅是示例性的并且不试图对本发明、应用或使用进行限制。参考附图，其中相同的附图标记在所有视图中表示相同的部件，根据本发明的包含具有减震器的悬架系统的车辆在图1中示出，其由附图标记10表示。

车辆10包括后悬架12、前悬架14和主体16。后悬架12具有横向延伸的适合操作地支撑一对后轮18的后桥组件(未示出)。后桥经由一对减震器20并通过一对弹簧22被附接到主体16上。类似地，前悬架14包括横向延伸的前桥组件(未示出)以操作地支撑一对前轮24。前桥组件经由一对减震器2并通过一对弹簧28被附接到主体16上。减震器20、26用于缓冲车辆10的簧下部分(即，前悬架12和后悬架14)相对于簧上部分(即，主体16)的相对运动。尽管车辆10已被描述为具有前桥组件和后桥组件的客车，减震器20、26还可应用于其它类型的车辆或其它类型的应用中，包括但不局限于，具有非独立的前悬架和/或非独立的后悬架的车辆、具有独立的前悬架和/或独立的后悬架的车辆或者本领域已知的其它悬架系统。进一步地，本文中所使用的术语“减震器”大体上是指阻尼器，因此将包括麦弗逊支柱(McPhersonstruts)和本领域已知的其它阻尼器设计。

现参考图2，减震器20被更详细地示出。尽管图2仅例示出减震器20，但应当理解的是，减震器26也包括下文描述的用于减震器20的控制阀设计。减震器26与减震器20的区别仅在于其适合于被连接到车辆10的簧上质量和簧下质量的方式。减震器20包括压力管30、活塞组件32、活塞杆34、储存管36、底阀组件38、中间管40和外部安装的控制阀42。

压力管30限定工作腔44。活塞组件32能滑动地设置在压力管30内并且将工作腔44分隔成上工作腔46和下工作腔48。密封件设置在活塞组件32与压力管30之间，以允许活塞组件32相对于压力管30滑动而不产生不适当的摩擦力，以及相对于下工作腔48密封上工作腔46。活塞杆34附接在活塞组件32上并延伸穿过上工作腔46和上杆导向组件50，上杆导向组件50封闭压力管30的上端。密封系统密封上杆导向组件50、储存管36和活塞杆34之间的接触面。活塞杆34的与活塞组件32相反的一端适于被固定到车辆10的簧上质量。因为活塞杆34仅延伸穿过上工作腔46而未穿过下工作腔48，活塞组件32相对于压力管30的膨胀和压缩运动导致上工作腔46中所显示的流体量与下工作腔48中所显示的流体量之间的差。所显示的流体量的差已知为“杆容积(rod volume)”，并且在膨胀运动期间其流过底阀组件38。在活塞组件32相对于压力管30的压缩运动期间，活塞组件32内的阀允许流体从下工作腔48流到上工作腔46并且流体流的“杆容积”如下所述地流过控制阀42。

储存管36围绕压力管30以限定位于管30、36之间的流体储存腔52。储存管36的底端被底部杯状结构(base cup)54封闭，底部杯状结构54与减震器20的下部一起适于被连接到车辆10的簧下部分。储存管36的上端被附接到上杆导向组件50。底阀组件38被设置在下工作腔48与储存腔52之间以控制流体从储存腔52到下工作腔48的流动。当减震器20沿长度延伸时，由于“杆容积”原理，下工作腔48内需要额外的流体容积。因此，如下详述，流体将从储存腔52经过底阀组件38流到下工作腔48。当减震器20沿长度缩短时，由于“杆容积”原理，过量的流体必须从下工作腔48移除。因此，如下详述，流体将从下工作腔48经过控制阀42流到储存腔52。

活塞组件32包括活塞体60、压缩阀组件62和膨胀阀组件64。螺母66被组装在活塞杆34上以将压缩阀组件62、活塞体60和膨胀阀组件64固定到活塞杆34上。活塞体60限定多条压缩通道68和多条膨胀通道70。底阀组件38包括阀体72、膨胀阀组件74和压缩阀组件76。阀体72限定多条膨胀通道78和多条压缩通道80。

在压缩冲程中，下工作腔48中的流体被压缩导致流体压力作用在压缩阀组件62上。压缩阀组件62用作下工作腔48与上工作腔46之间的止回阀。减震器20在压缩冲程期间的阻尼特性被控制阀42单独控制，并可能如下文所述地被与底阀组件38一起工作的控制阀42控制。如下文所述，在压缩冲程期间，由于“杆容积”原理，控制阀42控制从下工作腔48到上工作腔46的流体经过控制阀42到储存腔52的流动。在压缩冲程期间，压缩阀组件76控制流体从下工作腔48经过压缩通道80到储存腔52的流动。压缩阀组件76可被设计为安全液压溢流阀，与控制阀42或压缩阀组件并行工作的阻尼阀可被从底阀组件38移除。在膨胀冲程期间，压缩通道68被压缩阀组件62关闭。

在膨胀冲程期间，上工作腔46中的流体被压缩导致流体压力作用在膨胀阀组件64上。膨胀阀组件64被设计为将在上工作腔46中的流体压力超过预设限制时打开的安全液压溢流阀，或者被设计为与控制阀42一起工作以改变以下所讨论的阻尼曲线的形状的典型的压力阀。减震器20在膨胀冲程期间的阻尼特性被控制阀42单独控制，或如以下讨论地被控制阀42与膨胀阀组件64一起控制。控制阀42控制流体从上工作腔46经过控制阀42到储存腔52的流动。在膨胀冲程期间，流入下工作腔48的补充流体流过底阀组件38。下工作腔48中流体的压力减小使得储存腔52中的流体压力打开膨胀阀组件74并允许流体从储存腔52经过膨胀通道78流到下工作腔48。膨胀阀组件74用作储存腔52与下工作腔48之间的止回阀。减震器20在膨胀冲程期间的阻尼特性被控制阀42单独控制，并可能如下所述地被与底阀组件38一起工作的控制阀42控制。

中间管40以其上端接合上杆导向组件50，并以其相反端接合附接到压力管30的第三管环82。中间腔84被限定在中间管40与压力管30之间。通道86被形成在上杆导向组件50上，用于流体连接上工作腔46和中间腔84。

参见图3，控制阀42被更详细地例示出。控制阀42包括连接接头90、阀组件94、电磁阀组件96和外壳98。连接接头90限定与流体通道102对齐的入口通道100，入口通道100延伸通过中间管40以在中间腔84和控制阀42之间形成流体连通。连接接头90被轴向地接纳于安装在中间管40上的套环104内。O形圈密封连接接头90和套环104之间的接触面。套环104优选地为与中间管40分开的部分，并且其通过焊接或通过任何其他本领域已知的方式安装在中间管40上。

连接接头90、阀组件94和电磁阀组件96均设置在外壳98内，并且外壳98通过焊接或通过任何其他本领域已知的方式附接到储存管36上。阀组件94包括阀座106，电磁阀组件96包括阀体组件108。阀座106限定接纳来自入口通道100的流体的轴向孔110。阀体组件108限定轴向孔112。当阀体组件与阀座106分开时，环形的径向流体通道114将与回流通道120连通，回流通道120通过形成为穿过储存管36的流体通道122与储存腔52连通。附接板124被固定到外壳98上以定位连接接头90和其余位于外壳98内的控制阀42的部件。

参考图2和图3，将描述控制阀42单独控制减震器20的阻尼载荷时减震器20的操作。在反弹或膨胀冲程期间，压缩阀组件62关闭多条压缩通道68，并且上工作腔46中的流体压力增加。流体被迫从上工作腔46经过通道86进入中间腔84，然后经过通道102、连接接头90的入口通道100、轴向孔110到达阀装置94。

减震器20的较高的流动阻尼特性由阀组件94和电磁阀组件96的构造决定。这样，阀组件94和电磁阀组件96被构造为提供由提供给电磁阀组件96的信号控制的预定阻尼作用。基于车辆10的运行情况，预定阻尼作用可以为柔和阻尼作用与强烈阻尼作用之间的任何水平。在低活塞速度情况下，控制阀42保持关闭并且流体流过形成在活塞组件32和底阀组件38中的泄放通道。因此，减震器20与典型的双管减震器相似地运行。在高活塞速度情况下，随着流体流量的增加，作用于阀体组件108的柱塞126上的流体压力将阀体组件108的柱塞126从阀座106分离开，并且流体将通过径向通道114在阀体组件108的柱塞126与阀座106之间流动，通过回流通道120、流体通道122进入储存腔52。使阀体组件108的柱塞126与阀座106分离所需要的流体压力将由电磁阀组件96决定。活塞组件32的反弹或膨胀运动在下工作腔48中产生低压。膨胀阀组件74将打开以允许流体从储存腔52流到下工作腔48。

在压缩冲程期间，压缩阀组件62将打开以允许流体从下工作腔48流到上工作腔46。由于“杆容积”原理，上工作腔46中的流体将从上工作腔46经过通道86流入中间腔84，经过流体通道102、连接接头90的入口通道100、如下所讨论的软阀组件(soft valve assembly)92到达阀组件94。

与膨胀或反弹冲程相似，减震器20的阻尼特性由阀组件94和电磁阀组件96的构造决定。这样，阀组件94和电磁阀组件96被构造为提供由提供给电磁阀组件96的信号控制的预定阻尼作用。基于车辆10的运行情况，预定阻尼作用可以为柔和阻尼作用与强烈阻尼作用之间的任何水平。在低活塞速度情况下，控制阀42保持关闭并且流体流过形成在活塞组件32和底阀组件38中的泄放通道。因此，减震器20与典型的双管减震器相似地运行，在高活塞速度情况下，随着流体流量的增加，作用于阀体组件108的柱塞126上的流体压力将阀体组件108的柱塞126从阀座106分离开，并且流体将通过径向通道114在阀体组件108的柱塞126与阀座106之间流动，通过回流通道120、流体通道122进入储存腔52。使阀体组件108的柱塞126与阀座106分离所需要的流体压力将由电磁阀组件96决定。因而，膨胀冲程和压缩冲程的阻尼特性均由控制阀42以相同的方式控制。

如果仅控制阀42控制减震器20的阻尼负荷，则膨胀阀组件64和压缩阀组件76被设计为液压溢流阀或者从组件中被移除。为了在高电流水平通向电磁阀组件的情况下调谐或更改阻尼曲线，膨胀阀组件64和压缩阀组件76被设计为阻尼阀，以在特定的流体压力下打开用以与控制阀一起对减震器20的阻尼特性起作用。

参考图3，其示出利用第三管环82来附接中间管40。中间管40只需要延伸到连接接头90以允许入口通道100与中间腔84连通。第三管环84被设置在连接接头90的下方以使中间腔84与入口通道100连通。第三管环84还将中间腔84与储存腔52隔离。

在一些具有中间管的现有设计中，中间管一直向下延伸到底阀组件。当减震器被组装在悬架系统的转向节内时，转向节被设计用于特定直径的储存管，特定直径为双管减震器的储存管直径。当用三管减震器替换双管减震器时，储存管具有同样的直径将是有利的，但是三管设计需要较大直径的储存管以容纳中间管。尽管也许可以在下端局部地减小储存管的直径，但减小的量是有限的，这是因为从储存腔到底阀组件的液压流体流动将会由于中间管的存在而被堵塞或被严重的限制。由于组装方面的考虑，通常不能增大转向节中安装孔尺寸。

在本发明中，中间管40只延伸到超过连接接头9的位置，并且未一直延伸到底阀组件38。这允许较大直径的储存管36以容纳中间管40。此外，储存管36邻近底阀组件38的下端的直径可局部地缩小到与双管减震器储存管的直径相似，以充分地与悬架系统的转向节配合。储存管36的直径的这种局部减小容许储存管36与转向节的配合，而不会严重地限制流体从储存腔52到底阀组件38的流动。

现在参考图4，减震器200的下端被示出。除了压力管30被压力管230替换且第三管环82被第三管环282替换外，减震器200与减震器20相同。因此，除了压力管230、底阀组件38和第三管环282之间的接触面之外，上述关于减震器20和图2的论述适用于减震器220。

如图4所示，第三管环282从底阀组件38延伸至压力管230。这允许压力管230短于压力管30。压力管30只需要足以容纳活塞组件32的整个压缩运动的长度。第三管环282直径减小以与直径减小的底阀组件38配合。底阀组件38的直径可以被减小而仍保持相同的穿过底阀组件38的流动通道。以这种方式，第三管环282和储存管36之间的流动通道可以被增大。第三管环282限定与压力管230配合的肩部284。第三管282还限定环状环286和环状延伸部288，环状环286从肩部284延伸至被设置在压力管230和中间管40之间并与压力管230和中间管40配合，以将储存腔52与中间腔84隔离，环状的延伸部288与底阀组件38的阀体74配合。

前述描述的实施例被提供用于说明和描述目的。其不试图穷举或限制本发明。特定实施例中的单独的元件或特征一般不局限于特定实施例，而是在能应用之处是可互换的并且可以用于选定的实施例，即使没有具体显示或说明。同样的方式也可能在许多方面各不相同。这样的变型将不被视为背离本发明，并且所有这种变化可被致力于包括在本发明的范围之内。

Claims (22)

1.一种减震器，包括：

形成有工作腔的压力管；

能滑动地设置在所述压力管内的活塞组件，所述活塞组件将所述工作腔分隔成上工作腔和下工作腔；

围绕所述压力管设置的储存管；

设置在所述压力管与所述储存管之间的中间管，中间腔被限定在所述中间管与所述压力管之间，储存腔被限定在所述中间管与所述储存管之间；

设置在所述下工作腔与所述储存腔之间的底阀组件；

安装在所述储存管上的控制阀组件，所述控制阀组件具有与所述中间腔连通的入口和与所述储存腔连通的出口；

设置在所述压力管与所述中间管之间并且不与所述储存管接合的管环，所述管环将所述中间腔与所述储存腔隔离，所述管环在与所述底阀组件隔开的位置处接合所述中间管。

2.根据权利要求1所述的减震器，其中所述管环在所述控制阀组件的所述入口与所述底阀组件之间的位置处接合所述压力管和所述中间管。

3.根据权利要求2所述的减震器，其中所述管环接合所述压力管的末端。

4.根据权利要求3所述的减震器，其中所述管环在所述压力管与所述底阀组件之间延伸。

5.根据权利要求1所述的减震器，其中所述管环接合所述压力管的末端。

6.根据权利要求5所述的减震器，其中所述管环在所述压力管与所述底阀组件之间延伸。

7.根据权利要求1所述的减震器，其中所述管环在所述压力管与所述底阀组件之间延伸。

8.根据权利要求1所述的减震器，其中所述管环接合所述中间管的末端。

9.根据权利要求8所述的减震器，其中所述管环在所述控制阀组件的所述入口与所述底阀组件之间的位置处接合所述压力管和所述中间管。

10.根据权利要求9所述的减震器，其中所述管环接合所述压力管的末端。

11.根据权利要求10所述的减震器，其中所述管环在所述压力管与所述底阀组件之间延伸。

12.根据权利要求8所述的减震器，其中所述管环接合所述压力管的末端。

13.根据权利要求12所述的减震器，其中所述管环在所述压力管与所述底阀组件之间延伸。

14.根据权利要求8所述的减震器，其中所述管环在所述压力管与所述底阀组件之间延伸。

15.一种减震器，包括：

形成有工作腔的压力管；

能滑动地设置在所述压力管内的活塞组件，所述活塞组件将所述工作腔分隔成上工作腔和下工作腔；

围绕所述压力管设置的储存管；

设置在所述压力管与所述储存管之间的中间管，中间腔被限定在所述中间管与所述压力管之间，储存腔被限定在所述中间管与所述储存管之间；

设置在所述下工作腔与所述储存腔之间的底阀组件；

安装在所述储存管上的控制阀组件，所述控制阀组件具有与所述中间腔连通的入口和与所述储存腔连通的出口；

设置在所述压力管与所述中间管之间的管环，所述管环将所述中间腔与所述储存腔隔离，所述管环在所述控制阀组件的所述入口与所述底阀组件之间的位置处接合所述中间管和所述压力管。

16.根据权利要求15所述的减震器，其中所述管环接合所述压力管的末端。

17.根据权利要求16所述的减震器，其中所述管环在所述压力管与所述底阀组件之间延伸。

18.根据权利要求15所述的减震器，其中所述管环在所述压力管与所述底阀组件之间延伸。

19.根据权利要求15所述的减震器，其中所述管环接合所述中间管的末端。

20.根据权利要求19所述的减震器，其中所述管环接合所述压力管的末端。

21.根据权利要求20所述的减震器，其中所述管环在所述压力管与所述底阀组件之间延伸。

22.根据权利要求19所述的减震器，其中所述管环在所述压力管与所述底阀组件之间延伸。

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