CN102549296B - 用于机动车的主动或半主动悬挂系统及其可调阻尼减震器 - Google Patents

Abstract

在可调阻尼减震器(10)中，包括压力管(12)、外管(20)、中间管(22)和用于控制流入/流出中间管(22)的阻尼流体的流量的流量控制主动阀(28)，流量控制被动阀(32)置于中间管(22)和主动阀(28)之间。被动阀(32)包括阀体(34，36)、可移动件(48)、作用在所述可移动件(48)上的弹簧(54)、计量装置(56，64，68，72，76)，所述阀体在其一侧(64)上与中间管(22)流体连通，在另一侧与主动阀(28)连通，所述可移动件可以在阀体(34，36)的室(46)内滑动，所述计量装置用于计量从中间管(22)经所述阀体(34，36)流到主动阀(28)的流体流量。所述计量装置(56，64，68，72，76)的构造能够使所述阀获得具有第一上升段和第二恒定段或平稳上升第二段的压力流速特性曲线。

Description

用于机动车的主动或半主动悬挂系统及其可调阻尼减震器

技术领域

本发明涉及一种用于控制上游高压空间和下游低压空间之间的流体流动的流量控制被动阀。 

背景技术

本申请的流量控制被动阀是从应用在可调节阻尼的减震器的角度进行表达的，所述减震器比如用于机动车的主动或半主动悬挂系统，在下面的说明中参照这样的用途进行描述。然而清楚的是，这样的特定用途并不是用来限制本申请的保护范围。 

现在越来越多地用到可调阻尼的减震器，尤其是在汽车领域，比如根据路况和/或车辆驾驶条件，这种减震器能够在电控制单元的控制下改变它们的阻尼特性，以调整车辆悬挂系统的状态。 

参照附图的图1，按照已知实施方式的可调阻尼减震器由标记10表示，其基本包括： 

包围压力室14的压力管12，所述压力室充有阻尼流体，通常为油； 

可滑动安装在压力管12的压力室14内的活塞16，活塞16将压力室分成低压力室14a和高压力室14b； 

在活塞16的端部支撑并在相反侧从压力管12伸出的杆18； 

外管20； 

中间管22，该管装配在压力管12上并包围旁通室24，旁通室通过设置在压力管12上的连通孔26连通高压力室14b；和 

流量控制主动阀28，通常为电磁阀，其连接中间管22并用以控制压力室14与旁通室24之间的阻尼流体的流量。 

附图的图2表示按照图1所示现有技术的可调阻尼减震器，在流量控制电磁阀的驱动电流为不同值的情况下，压力流速特性的典型曲线。如图所示，压力流速特性曲线均具有第一上升段(低流速值)，其斜率随着电磁阀的驱动电流的增加而增加，具有第二段(高流速值)，该段也是上升的，其斜率低于第一段 的斜率。优选的方案是获得这样的压力流速特性曲线，即具有靠近第一上升段的第二恒定段，或平稳上升的第二恒定段。 

所希望的压力流速曲线的例子见附图的图3，其中α表示该曲线的第一上升段的斜率，特别是基本线性上升的段(从等于零的流速值到由Q^*表示的流速值)，p^*表示从流速值Q^*开始的恒定压力值。现在，为了获得尽可能接近图3的压力流速特性曲线所代表的理想减震器的操作，流量控制电磁阀应按照适当的驱动逻辑操控。因此可能的是，获得压力流速特性曲线的第二段的斜率比第一段的斜率更低，但依旧典型的上升而不是恒定。 

发明内容

本发明的一个目的获得一种压力流速特性曲线，其中第一上升段随后跟随如图3所示特性曲线中的第二恒定段，或者随后跟随第二上升段。 

通过具有独立权利要求1所限定特征的流量控制被动阀，完全能够实现这个目的和其它目的。 

本发明的有益的实施方式体现在从属权利要求中，这些实施方式的内容应被理解为下述说明书的整体组成部分。具体地，本发明涉及一种可调阻尼的减震器，专门用于机动车的主动或者半主动悬挂系统，该减震器包括在权利要求中限定的流量控制被动阀。 

附图说明

从下面仅仅通过参照附图给出的非限定实施例所作的详细描述中，本发明的特征和优点将更加明显地体现出来，其中： 

图1表示按照现有技术的可调阻尼减震器的轴向截面图； 

图2表示图1的可调阻尼减震器的压力流速特性曲线的例子； 

图3表示所希望的可调阻尼减震器的压力流速特性曲线的例子； 

图4是按照本发明的优选实施例的流量控制被动阀的轴向放大截面图，如同图1所示类型的可调阻尼减震器，被动阀置于中间管和流量控制主动阀之间； 

图5是表示图4流量控制被动阀的细节的进一步放大后的轴向截面图；和 

图6是图4的流量控制被动阀的分解视图。 

具体实施方式

在下面的描述中仅仅对可调阻尼减震器中插在中间管和流量控制主动阀之间的流量控制被动阀进行详细说明。尽管涉及减震器的整体结构和操作，但参 照和图1相关的说明书的介绍性部分可以了解减震器。 

在下面的说明书和权利要求书中，术语“轴向”指与流量控制被动阀的轴向重合或者相平行的方向，而术语“径向”或者“横向”指垂直于该轴的任意方向。 

参照图4，其中与图1的零部件相同或者相对应的零部件采用相同的参考序号，特别是用于机动车悬挂系统的可调阻尼减震器由标号10表示，其包括压力管12、外管20、中间管22和流量控制主动阀28，所述压力管12包围填充有阻尼流体通常为油的压力室14，所述中间管22被安装在压力管12之上并围成旁通室24，所述流量控制主动阀28比如为电磁阀，它连接中间管22并用以控制压力室14与旁通室24之间的阻尼流体的流量。 

流量控制主动阀28(下面简称主动阀)安装在外管20上，以沿着基本垂直于该管的轴线(图1和4中X所示)的轴线(图1和4中Y所示)延伸，也就是沿着垂直于减震器的轴线的轴线延伸。具体地，在所示的实施方式中，主动阀28通过螺纹拧在带内螺纹的管状安装件30上，该安装件接着比如通过焊接方式刚性连接外管20。 

减震器10还包括流量控制被动阀，通常由32表示。在图示实施方式中，流量控制被动阀32(下面简称被动阀)轴向夹在中间管22和主动阀28之间，从而随着主动阀28的动作而动作。然而，被动阀在减震器内的其它不同的布置也是可以理解的。 

参照图5和6，被动阀32主要包括： 

阀体包括布置在中间管22一侧的第一杯状阀体件34和布置在主动阀28一侧的第二杯状阀体件36，第一阀体件34整体形成面向中间管22的底壁38和圆柱形侧壁40，而第二阀体件36整体形成面向主动阀28的底壁42和圆柱形侧壁44，所述底壁38和42连同第一阀体件34的圆柱形侧壁40限定圆柱形室46，该室的轴线基本与上述轴线Y重合。 

容纳在阀体的圆柱形室46内的杯状可移动件48，可以沿着所述室的轴线Y的方向滑动，可移动件48整体形成面向第一阀体件34的底壁38的底壁50以及沿着第一阀体件34的圆柱形侧壁40引导的圆柱形侧壁52； 

圆柱形螺旋弹簧54，轴向插在第二阀体件36的底壁42以及可移动件48的底壁50之间，以对可移动件48施加促使该件朝向第一阀体件34的底壁38 移动的力；和 

多个计量盘56，其插在第一阀体件34的底壁38以及可移动件48的底壁50之间。 

在图示实施方式中，两个阀体件34和36通过第一阀体件34的圆柱形侧壁40上设置的外螺纹与第二阀体件36的圆柱形侧壁44上设置的内螺纹之间的配合彼此固定。然而，其它的用以固定两个阀体件34和36的方式也是可以想到的。 

接头58轴向插在第一阀体件34和中间管22之间，其具有与中间管22的旁通室24进行流体连通的轴向通孔60。 

第一阀体件34的底壁38在其面向阀体内部即朝向圆柱形室46的一侧上具有第一环形腔62，该腔与接头58的轴向通孔60成流体连通，借助后者，通过设置在同一底壁38中的多个孔64或者单个圆形开口，与中间管22连通。其深度比第一环形空腔62的深度小的第二环形空腔66设置在面向阀体内部的底壁38的一侧。该第二环形空腔66径向向上延伸到圆柱形侧壁40的内表面，并通过第一环形突起68与第一环形空腔62分开。其深度也比第一环形空腔62的深度小的另一环形空腔70设置在面向阀体内部的底壁38一侧的中心，并通过第二环形突起72与第环形空腔62分开，所述第二环形突起72沿高度延伸至与第一环形突起68相同的高度。 

彼此叠起来的计量盘56构成的组沿轴向以可滑动地方式插在第一阀体件34的底壁38与可移动件48的底壁50之间，在被动阀的关闭状态下(如图4-6所示的状态)，计量盘停留在底壁38的环形突起68和72上。计量盘56均具有中心孔74，其最大径向尺寸小于底壁38的环形空腔70的最小径向尺寸。优选地，中心孔74制作为其圆孔的半径小于圆形空腔70的半径。至少一个径向开口76(只在图6中能够看到)从计量盘56的中心孔74延伸(或者更佳地，至少底部的计量盘，即在被动阀的关闭状态下，直接与环形突起68和72接触的计量盘)，也是在被动阀的关闭状态下，允许阻尼流体从中间管22流到底壁38的第一环形空腔62，以上述方式，通过第二环形突起72的分流，流向底壁38的环形空腔70。有益地，计量盘56的外径小于阀体的圆柱形室46的外径，从而与该件的圆柱性侧壁40的内表面构成一个节流器(即，横截面积减小的通道)，用于流体从第二环形空腔66流到圆柱形室46。 

在可移动件48的底壁50设有中心轴向孔78，由此通过该孔以及通过计量盘56的中心孔74，阀体的圆柱形室46与第一阀体件34的底壁38的环形空腔70流体连通。此外，在可移动件48的圆柱形侧壁52中设置一个或多个开口80，以这样的方式制造所述开口，即它们使第一阀体件34的底壁38的第二环形空腔66与阀体的圆柱形室46通过上述节流器成流体连通。所述开口80的功能是，允许因可移动件48向上运动而在第二环形空腔66内收集的流体流到阀体的圆柱形室46，并从此流到主动阀28。所述开口80可以是在可移动件38的圆柱形侧壁52中制造的径向开口，或者在该件的底壁50内制造的轴向开口，或者是这种方案的组合，如前实施方式所述。 

最终，第二阀体36的底壁42具有与主动阀28的入口84流体连通的中心轴向孔82，以允许在阀体的圆柱形室46内含有的流体流向主动阀。 

下面描述被动阀32的操作。在阀的关闭状态下，可移动件48受到弹簧54的弹性力，这促使可移动件带着计量盘56顶着第一阀体件34的底壁38，即保持阀关闭，并且受到在底壁38的第一环形空腔62内流体的压力p₁施加的力，该压力值接近中间管22的旁通室24内的压力p_H(高压)的值，p_H-p₁的差归因于孔64的压降。在这样的状态下，在底部计量盘56内设置的至少一个径向开口(或多个径向开口)76允许最少的流体从第一环形空腔62流到阀体的圆柱形室46，并且从这里流到主动阀28。第二环形空腔66通过在计量盘56的径向外边与第一阀体件34的圆柱形侧壁40之间的节流器以及通过在可移动件48内的开口80，与圆柱形室46流体连通，由此与主动阀28流体连通。因此，在第二环形空腔66内的压力值p₂接近被动阀32下游(低压)的压力值p_L。 

当第一环形空腔62内的流体压力p₁能够克服弹簧54的弹性力时，可移动件48远离底壁38运动，由此使得计量盘56也从底壁运动并离开底壁。含在第一环形空腔62内的流体现在流向圆柱形室46，不但直接穿过底部计量盘56和第二环形突起72之间的通道，而且间接穿过第二环形空腔66、穿过计量盘56的径向外边和第一阀体件34的圆柱形侧壁40之间的节流器、穿过设置在可移动件48内的开口80。由于底部计量盘56和第一环形突起68之间的节流器产生的压降导致第二环形空腔66内的压力p₂降到比第一环形空腔62内的压力p₁低的水平，p1-p2的差逐渐地降低，随着该阀的开口度(可移动件48的向上运动)增加，差值直到为零。因此，压力p₁的作用面积的有效值从等于第一环形空腔 62面积的最小值到趋向于为第一和第二环形空腔62和66的面积的和的最大值。 

通过实验已经表明，依照上述方式制造的流量控制被动阀用在可调阻尼减震器中，以获得减震器的压力流速特性曲线具有靠近第一上升段的第二恒定段，或平稳上升的第二恒定段。 

减震器的压力流速特性曲线的两个主要参数，即第一(基本线性)上升段的斜率α和第二恒定(或上升)段的恒定值p^*(或者最大值p^*)，能够通过合适地设计被动阀的部件，进行独立调节。具体地，参数α取决于底部计量盘56的径向开口(或者多个径向开口)76的几何学特性，通过所述开口，第一阀体件34的底壁38的第一环形空腔62与阀体的圆柱形室46成流体连通，而参数p^*取决于作用在可移动件48上的弹簧54的预加负荷。 

如上所述，尽管已经描述了被动阀应用在可调阻尼减震器的特定情形，但是它可以用在需要控制处于高压p_H的上游空间和处于低压p_L的下游空间之间的流体流量的任何其他场合。就此而言，可以概括地说，被动阀包括这样的阀体，在阀体中包括： 

主空间(在本申请中是减震器10的第一环形空腔62)，在其一侧通过第一固定节流器(在本申请中是孔64)与上游空间(在本申请中，是减震器10的中间管22的旁通室24)流体连通，在另一侧既通过第二固定节流器(在本申请中是底部计量盘56的径向开口76)又通过第一可变节流器(在本申请中是底部计量盘56与第二环形突起72之间的通道，所述通道的横截面积取决于可移动件48的向上运动)与下游空间(在本申请中是减震器10的主动阀28)流体连通，和 

第二空间(在本申请中是第二环形空腔66)，在其一侧通过第二可变节流器(在本申请中是底部计量盘56与第一环形突起68之间的通道，所述通道的横截面积取决于可移动件48的向上运动)与所述主空间流体连通，在另一侧通过第三固定节流器(在本申请中是计量盘56的径向外边与第一阀体件34的圆柱形侧壁40之间的通道)与所述下游空间流体连通， 

由此，由于流过第一固定节流器的压降，所述主空间内的压力p₁低于压力p_H，而第二空间的压力p₂根据所述阀的开口度在主空间的p₁与下游空间的压力p_L之间变动。 

自然地，本发明的原理保持不变，根据非限定实施例描述和说明的细节， 所述实施方式以及制造细节可以广泛地发生变化。 

Claims (8)

1.一种专门用于机动车的主动或半主动悬挂系统的可调阻尼减震器，包括压力管、外管、安装在压力管上的中间管、用于控制流入/流出中间管的阻尼流体的流动的流量控制主动阀和插在中间管和流量控制主动阀之间的流量控制被动阀，由此按照顺序，中间管限定处于高压(p_H)的上游空间，流量控制主动阀限定处于低压(p_L)的下游空间，其中流量控制被动阀包括

阀体，其在一侧与上游空间流体连通，在另一侧与下游空间流体连通，第一空间和第二空间限定在所述阀体内，

可移动件，可滑动地收纳在阀体的室内，

弹性装置，其对可移动件施加趋向保持该可移动件处于给定非工作位置的力，和

计量装置，用于计量从上游空间穿过阀体到达下游空间的流体流量，其中所述计量装置包括

第一固定节流器，第一空间通过该第一固定节流器与所述上游空间流体连通，

第二固定节流器，第一空间通过该第二固定节流器与下游空间流体连通，

与该第二固定节流器平行的第一可变节流器，其节流的量取决于可移动件的位置，而且通过该第二固定节流器，该第一空间与该下游空间流体连通，

第二可变节流器，其节流量取决于可移动件的位置，并且通过该第二可变节流器，该第一空间与该第二空间流体连通，和

第三固定节流器，通过该第三固定节流器，该第二空间与该下游空间流体连通，

由此由于流过第一固定节流器的压降的原因，该第一空间的压力(p₁)小于该上游空间的压力，而该第二空间的压力(p₂)根据该可移动件的位置，在该第一空间的压力(p₁)与该下游空间的压力(p_L)之间变动。

2.如权利要求1所述的减震器，其中所述阀体包括具有开口的限定该第一固定节流器的底壁，包括具有开口的连接该下游空间的顶壁，以及圆柱形侧壁，所述阀体的所述室为由底壁、顶壁和圆柱形侧壁限定的圆柱形室，其中该可移动件可以沿着阀体的所述室的轴向方向滑动，而且该可移动件包括面向阀体的底壁的底壁以及圆柱形侧壁，所述可移动件具有中心孔和至少一个开口，所述室通过所述中心孔借助第二固定节流器和第一可变节流器与第一空间流体连通，所述室通过所述至少一个开口借助第三固定节流器与第二空间流体连通，其中，所述弹性装置对可移动件施加趋向促使该件的底壁紧靠着阀体的底壁的力，和

其中所述计量装置还包括至少一个盘，所述至少一个盘轴向地置于阀体的底壁与可移动件的底壁之间，并且具有与可移动件的底壁的中心孔流体连通的中心孔，所述至少一个盘限定第二固定节流器、第一可变节流器、第二可变节流器和第三固定节流器。

3.如权利要求2所述的减震器，其中所述第二固定节流器由设置在所述至少一个盘内的至少一个径向开口限定，所述径向开口开在所述至少一个盘的中心孔处。

4.如权利要求2或3所述的减震器，其中第一空间是设置在阀体的底壁的面向所述室的侧面上的环形空腔，并且第一可变节流器位于所述至少一个盘和第一环形突起之间，所述第一环形突起由阀体的底壁形成并被所述环形空腔的径向内边缘限定。

5.如权利要求4所述的减震器，其中第二空间是设置在阀体的底壁的面向所述室的侧面上的环形空腔，其位于限定所述第一空间的环形空腔的径向外侧，其中阀体的底壁形成分隔第一和第二空间的第二环形突起，和

其中第二可变节流器限定在所述至少一个盘和第二环形突起之间。

6.如权利要求2所述的减震器，其中第三固定节流器限定在所述至少一个盘的径向外边缘与阀体的圆柱形侧壁之间。

7.如权利要求2所述的减震器，其中所述阀体包括形成所述底壁和圆柱形侧壁的第一件，以及形成顶壁的第二件，所述第一和第二件彼此固定在一起。

8.专门用于机动车的主动或半主动悬挂系统，包括至少一个按照前述权利要求之一的减震器。