CN103148155B - 具有一个含基准阀门的连续可变阀的减震器 - Google Patents

Abstract

一种包括外部控制阀的减震器，所述外部控制阀控制该减震器的阻尼特性。所述外部控制阀控制流体在减震器的下工作室和储存室之间以及减震器上工作室之间的流动。所述阻尼特性取决于被施加至控制一流体阀组件的电磁阀的电流量。软流体阀组件被布置为与流体阀组件串联，以能够实现在被提供给电磁阀的低电流电平下的阻尼力调节。

Description

具有一个含基准阀门的连续可变阀的减震器

本申请是申请日为2008年4月15日、名称为“具有一个含基准阀门的连续可变阀的减震器”的第200880011856.1号发明专利申请的分案申请。

技术领域

本公开内容涉及适于用于悬架系统——诸如用于机动车辆的悬架系统——的液压阻尼器或减震器。更具体而言，本公开内容涉及带有外部安装的电磁控制阀的液压阻尼器或减震器，该电磁控制阀带有随着供给电磁控制阀的电流的变化而产生不同压力流特性的软阀门（softvalving）。

背景技术

本节中的陈述仅提供与本公开内容相关的背景信息，并且可能并不构成现有技术。

常规的液压阻尼器或减震器包括一个其一端适于附接至车辆的簧载质量或非簧载质量的液压缸。一活塞可滑动地布置在液压缸内，同时该活塞将液压缸的内部分隔为两个流体室。一活塞杆连接至活塞，并从其中适于附接至车辆的另一簧载或非簧载质量处的一液压缸端部处延伸出来。在减震器的活塞相对于液压缸的伸展行程中，第一阀门系统通常被纳入活塞内，以产生一阻尼载荷。以单管设计被包含在活塞内和以双管设计被包含在底部阀组件内的第二阀门系统，在减震器的活塞相对于液压缸的压缩行程中发挥作用以产生一阻尼载荷。

已经开发了各种类型的调整机构来产生与簧载或非簧载质量的位移的速度和/或幅度相关的阻尼力。这些调整机构主要被开发用于在车辆的正常稳定状态的运转中提供相对较小或较低的阻尼特性，而在需要拓展的悬架运动的车辆操纵期间，提供相对较大或较高的阻尼特性。车辆的正常稳定状态的运转伴随有车辆非簧载质量的小的或细微的振动，因此需要悬架系统的软乘坐（soft ride）或低阻尼特性以将簧载质量与这些小振动隔离。而例如在转弯或刹车操纵的过程中，车辆的簧载质量试图经历相对较慢和/或较大的运动或振动，该运动或振动则需要悬架系统的硬乘坐（firm ride）或高阻尼特性以支持簧载质量和为车辆提供稳定的操控特性。通过将高频率/小幅度的激振与非簧载质量隔离，同时在引起簧载质量的低频率的/大的激振的车辆操作期间仍然为悬架系统提供需要的阻尼或硬减振，这些用于减震器阻尼速率的可调整机构提供了平滑稳态行使这一优点。通常，这些阻尼特性通过外部安装的控制阀控制。外部安装的控制阀的有益之处在于其可以为了维护和替换而方便地移除。

减震器的不断发展包括下述调整系统的发展，该调整系统为车辆设计者提供了一种连续可变系统，该连续可变系统可以为一个车辆特别定制，以提供与该车辆及其悬架系统的各种监测条件相关的特定量的阻尼。

发明内容

根据本公开内容所述的减震器包括一个限定了工作室的压力管。一活塞可滑动地布置在工作室内的压力管上，该活塞将工作室划分为上工作室和下工作室。一储存管围绕所述压力管以限定一储存室。一中间管布置在储存管和压力管之间以限定一中间室。一外部控制阀被紧固至储存管和中间管。该控制阀的入口与中间室连通，以及该控制阀的出口与储存室连通。控制阀为阻尼器或减震器生成不同的压力流特性，其控制阻尼器或减震器的阻尼特性。不同的压力流特性随着被提供给所述控制阀的电流而变化。

外部控制阀也包括调节减震器的软阻尼特性的能力。该软阻尼能够实现在减震器的整个速度范围内在被提供给控制阀的低电流电平下调节阻尼力。

根据本说明书提供的说明，其它领域的应用将变得显而易见。应理解的是，说明内容和具体实施例仅意在阐释的目的，而并不意在限制本公开内容的范围。

附图说明

在此说明的附图仅用于阐释性目的，而并不意在以任何方式限制本公开内容的范围。

图1图解了包含根据本公开内容的减震器的机动车辆；

图2是图1中图解的减震器中一个减震器的截面侧视图；

图3是图2中图解的外部安装的控制阀的放大的截面侧视图；

图4是根据本公开内容的另一实施方案的外部安装的控制阀的放大的截面侧视图。

具体实施方式

以下说明在性质上仅是示例性的，而并不意在限制本公开内容、应用，或用途。现在参考其中在多个附图中相同的参考标号指示相同部件的附图，在图1中示出了包含带有根据本公开内容的减震器的悬架系统的车辆，该车辆用参考标号10标示。

车辆10包括后悬架12、前悬架14及车体16。后悬架12带有适于有效支撑一对后轮18的横向延伸的后轴组件（未示出）。该后轴通过一对减震器20和一对弹簧22附接至车体16。相似地，前悬架14包括有效支撑一对前轮24的横向延伸的前轴组件（未示出）。所述前轴组件通过一对减震器26和一对弹簧28附接至车体16。减震器20和26用来缓冲车辆10的非簧载部分（即，前后悬架12、14）相对于簧载部分（即车体16）的相对运动。虽然将车辆10描述为带有前后轴组件的轿车，但减震器20和26可以用于其他类型的车辆或其他类型的应用中，包括但不限于：包含非独立前悬架和/或非独立后悬架的车辆、包含独立前悬架和/或独立后悬架或本领域已知的其他悬架系统的车辆。此外，在此使用的术语“减震器”意在指代通常的阻尼器，因此将包括麦弗逊悬架（Mcpherson strut）以及本领域已知的其他阻尼器设计。

现在参考图2，更详细地示出了减震器20。虽然图2仅图解了减震器20，应理解的是，减震器26也包括了下述用于减震器20的控制阀设计。减震器26区别于减震器20的地方仅在于其适于连接至车辆10的簧载和非簧载质量的方式。减震器20包括压力管30、活塞组件32、活塞杆34、储存管36、底部阀组件38、中间管40，以及外部安装的控制阀42。

压力管30限定了工作室44。活塞组件32可滑动地布置在压力管30中，并将工作室44划分为上工作室46和下工作室48。在活塞组件32和压力管30之间布置一密封件，以允许活塞组件32相对于压力管30的滑动同时不产生不适当的摩擦力，以及将上工作室46相对于下工作室48密封。活塞杆34附接至活塞组件32，并延伸穿过上工作室46并穿过上杆导组件50，该组件50闭合了压力管30的上端。密封系统密封了上杆导组件50、储存管36和活塞杆34之间的界面。活塞杆34的与活塞组件32相对的一端适于固定至车辆10的簧载质量。因为活塞杆34仅延伸穿过上工作室46而未穿过下工作室48，活塞组件32相对于压力管30的伸展和压缩运动引起上工作室46中的流体取代量和下工作室48中的流体取代量之间的差异。该流体取代量的差异被称为“杆容积”（rod volume），并且在伸展运动中，它流过底部阀组件38。在活塞组件32相对于压力管30的压缩运动中，活塞组件32中的阀门允许流体从下工作室48流向上工作室46，而流体的“杆容积”如下所述流经控制阀42。

储存管36包围压力管30以限定一位于管30和36之间的流体储存室52。储存管36的底端被底杯54闭合，该底杯54适于连接至车辆10的非簧载质量。储存管36的上端附接至上杆导组件50。底部阀组件38布置在下工作室48和储存室52之间，以控制从储存室52到下工作室48流体流动。当减震器20在长度上伸展时，根据“杆容积”的概念，下工作室48中需要额外体积的流体。因此，如下文详述的，流体将通过底部阀组件38从储存室52流至下工作室48。当减震器20在长度上压缩时，根据“杆容积”的概念，过量的流体必须从下工作室48中移除。因此，如下文详述的，流体将通过控制阀42从下工作室48中流向储存室52。

活塞组件32包括活塞体60、压缩阀组件62和伸展阀组件64。螺母66装配至活塞杆34以将压缩阀组件62，活塞体60和伸展阀组件64紧固至活塞杆34。活塞体60限定多个压缩通道68和多个伸展通道70。底部阀组件38包括阀体72、伸展阀组件74和压缩阀组件76。阀体72限定多个伸展通道78和多个压缩通道80。

在压缩行程中，下工作室48中的流体被压缩，引起作用在压缩阀组件62上的流体压力。压缩阀组件62充当了下工作室48和上工作室46之间的止回阀。如下所述，压缩行程中减震器20的阻尼特性由控制阀42单独控制，以及可由与底部阀组件38并联工作的控制阀42来控制。在一个如下所论述的压缩行程中，控制阀42控制流体根据“杆容积”的概念而从下工作室48至上工作室46至控制阀42至储存室52的流动。压缩阀组件76控制流体在压缩行程中从下工作室48至储存室52的流动。压缩阀组件76可以被设计为安全的液压释放阀（reliefvalve）、与控制阀42并联工作的阻尼阀，或者压缩阀组件可以从底部阀组件38移除。在伸展行程中，压缩通道68由压缩阀组件62闭合。

在伸展行程中，上工作室46中的流体被压缩，引起作用于伸展阀组件64的流体压力。伸展阀组件64被设计为在上工作室46中的流体压力越过预定界限时将会开启的安全液压释放阀，或被设计为与控制阀42并联工作以改变阻尼曲线的形状的典型压力阀，如下所述。伸展行程中减震器20的阻尼特性由控制阀42单独控制，或者由与伸展阀组件64并联的控制阀42控制，如下所述。控制阀42控制流体从上工作室46至储存室52的流动。在伸展行程中流入下工作室48的置换流体流过底部阀组件38。下工作室48中的流体的压力降低，导致储存室52中的流体压力开启伸展阀组件74，并允许流体通过伸展通道78从储存室52流至下工作室48。伸展阀组件74充当储存室52和下工作室48之间的止回阀。如下所述，在伸展行程中减震器20的阻尼特性由控制阀42单独控制，以及可由与控制阀42并联的伸展阀组件64控制。

中间管40在上端接合上杆导组件50，且在下端接合底部阀组件38。中间室82被限定在中间管40和压力管30之间。通道84形成在上杆导组件50中，以用于流体地连接上工作室46和中间室80。

参考图3，更详细地图解了控制阀42。控制阀42包括连接接头90、软阀组件92、阀组件94、电磁阀组件96以及外壳98。连接接头90限定一对准流体通道102的入口通道100，该流体通道102延伸穿过中间管40，以用于中间室82和控制阀42之间的流体连通。连接接头90被轴向地容纳于安装在中间管40上的套管（collar）104内。一O型环将连接接头90与套管104之间的界面密封。套管104优选地是与中间管40不同的件，其通过焊接或本领域已知的任意其他方式安装至中间管40上。

连接接头90、软阀组件92、阀组件94和电磁阀组件96都布置在外壳98中，且外壳98通过焊接或本领域已知的任意其他方式附接至储存管36。阀组件94包括阀座106，而电磁阀组件96包括阀体组件108。阀座106限定了从软阀组件92接收流体的一轴向孔110，阀体组件108限定了一轴向孔112和多个径向通道114，该多个径向通道114与返流通道120连通，其中该返流通道120通过一个穿过储存管36而形成的流体通道122与储存室52连通。连接板124被紧固至外壳98，以将连接接头90和控制阀42的其余部件定位在外壳98中。

参考图2和图3，将说明当控制阀42单独控制减震器20的阻尼载荷时减震器20的运行。在回弹或伸展行程中，压缩阀组件62将所述多个压缩通道68闭合，并且上工作室46内的流体压力增加。流体从上工作室46通过通道84被推入中间室82，再通过流体通道102，通过连接接头90的入口通道100，通过如下所述的软阀组件92，到达阀组件94。

减震器20的更高的流动阻尼特性通过阀组件94和电磁阀组件96的配置确定。同样地，阀组件94和电磁阀组件96被配置为提供由提供给电磁阀组件96的信号控制的预定阻尼功能。基于车辆10的运行情况，该预定阻尼功能可以在软阻尼功能至硬阻尼功能之间的任意处。在低活塞速度下，控制阀42保持关闭并且流体穿过在活塞组件32和底部阀组件38中加工的排放通道流动。减震器20的运行因此与典型的双管阻尼器相类似。在更高的活塞速度下，随着流体流增加，作用在阀体组件108的柱塞126的流体压力将使阀体组件108的柱塞126与阀体组件108的阀座128分离，并且流体将在阀体组件108的柱塞126和阀体组件108的阀座128之间流动，通过径向通道114，通过返流通道120，通过流体通道122，进入储存室52。使阀体组件108的柱塞126与阀体组件108的阀座128分离所需的流体压力将由电磁阀组件96确定。活塞组件32的回弹或伸展运动产生在下工作室48中的低压。伸展阀组件74将开启以允许流体从储存室52流至下工作室48。

在压缩行程中，压缩阀组件62将开启以允许流体从下工作室48流至上工作室46。由于“杆容积”的概念，上工作室46中的流体将从上工作室46通过通道84，流入中间室82，通过流体通道102，通过连接接头90的入口通道100，通过如下所述的软阀组件92，到达阀组件94。

类似于伸展或回弹行程，减震器20的阻尼特性由阀组件94和电磁阀组件96的配置确定。同样地，阀组件94和电磁阀组件96被配置为提供由提供给电磁阀组件96的信号控制的预定阻尼功能。基于车辆10的运行情况，该预定阻尼功能可以在软阻尼功能至硬阻尼功能之间的任意处。在低活塞速度下，控制阀42保持关闭，并且流体穿过在活塞组件32和底部阀组件38中制造的排放通道流动。减震器20的运行因此与典型的双管阻尼器相类似。在更高的活塞速度下，随着流体流增加，作用在阀体组件108的柱塞126上的流体压力将使阀体组件108的柱塞126与阀体组件108的阀座128分离，并且流体将在阀体组件108的柱塞126和阀体组件108的阀座128之间流动，通过径向通道114，通过返流通道120，通过流体通道122，而进入储存室52。使阀体组件108的柱塞126与阀体组件108的阀座128分离所需的流体压力将由电磁阀组件96确定。因此，伸展行程和压缩行程两者的阻尼特性由控制阀42以相同方式控制。

类似于通过阀组件94的流体流和阀组件94的阻尼特性，通过软阀组件92的流体流和软阀组件92的阻尼产生特性对于压缩行程和回弹或伸展行程都是相同的。软阀组件92包括阀体130、阀销132、进口盘134、孔口盘（orifice disc）136、间隔物138、上弹簧座140、偏动弹簧（biasing spring）142和下弹簧座144。

阀体130布置在连接接头90和阀座106之间。一O型环将阀体130和连接接头90之间的界面密封，以及一O型环将阀体130和阀座106之间的界面密封。阀体130限定了多个流体通道146及一个中心孔148。阀销132延伸穿过中心孔148。

进口盘134和孔口盘136布置在阀体130和阀销132之间，同时该孔口盘136接合于阀体130上的环形带150，以闭合流体通道146，而进口盘134布置在孔口盘136和阀销132之间。一个或多个排放孔152由孔口盘136限定，以允许流体的排放流如下所述穿过软阀组件92。虽然本公开图解的是带有排放孔152的孔口盘136，但以环形带150限定排放孔152也在本公开内容的范围之内。间隔物138、上弹簧座140、偏动弹簧142和下弹簧座144装配至阀体130的与进口盘134和孔口盘136相对的一侧上的阀销132。下弹簧座144被紧固至阀销132以保持软阀组件92的装配。偏动弹簧142将阀销132推至进口盘134，该进口盘134被偏压至孔口盘136，该孔口盘136被偏压至阀体130上的环形带150。

软阀组件92为电磁阀组件96提供了在低电流电平的阻尼力调节。从连接接头90的入口通道100流至软阀组件92的流体流被导引至流体通道146。该初始流将流经排放孔152，经过阀座106流至阀组件94。通过阀组件94的流体流在上文中被描述。随着通过排放孔152的流体流的增加，作用在孔口盘136和进口盘134的流体压力将最终克服由偏动弹簧142产生的偏置载荷，而孔口盘136将从环形带150上移开，以开启软阀组件92。该流体流也将通过阀座106被导引至阀组件94。软阀组件92的调节可以通过改变偏动弹簧142的尺寸和/或载荷、改变进口盘134和/或孔口盘136的厚度和/或挠性、改变排放孔152的尺寸和/或数量，以及改变流体通道146的尺寸和/或数量来实现。软阀组件92的引入能够实现电磁阀组件96在低电流电平下阻尼曲线形状的调节或改变，以使减震器20适合特定的车辆性能。因为在电磁阀组件96的高电流电平上，在软阀组件92上的压力降与在控制阀42上的压力降相比非常低，其对于阻尼特性的影响可以忽略。

如上所述，软阀组件92能够实现电磁阀组件96单就低电流电平下的阻尼曲线形状的调节或改变。为了变动或改变电磁阀组件96在高电流电平的阻尼曲线，需要改变伸展阀组件64，并需要包含压缩阀组件76。

如果仅有控制阀42控制减震器20的阻尼载荷，伸展阀组件64和压缩阀组件76被设计为液压释放阀，或它们从组件中移除。为了调节或改变电磁阀组件96在高电流电平的阻尼曲线，伸展阀组件64和压缩阀组件76被设计为在特定流体压力下开启的阻尼阀，以与控制阀42并联地对减震器20的阻尼特性起到一分作用。

现在参考图4，图解了根据本公开内容的一个软阀组件192。软阀组件192是软阀组件92的直接置换，该软阀组件192布置在连接接头190和阀座206之间。连接接头190是连接接头90的直接置换，以及阀座206是阀座106的直接置换。

通过软阀组件192的流动和软阀组件192的阻尼产生特性对于压缩行程和回弹或伸展行程也是相同的。软阀组件192包括阀体230、阀销232、多个进口盘234、孔口盘236和阀保持器238。

阀体230布置在连接接头190和阀座206之间。阀体230限定多个流体通道246及一个中心孔248。阀销232延伸穿过中心孔248。

阀保持器238、多个进口盘234和孔口盘236布置在阀体230和阀销232之间，同时该孔口盘236接合于阀体230上的环形带250，以闭合流体通道246。多个进口盘234接合于孔口盘236，以及阀保持器238布置在阀销232和多个进口盘234之间。一个或多个排放孔252被孔口盘236限定，以允许流体排放流如下所述穿过软阀组件192。虽然本公开图解的是带有排放孔252的孔口盘236，但以环形带250限定排放孔252也在本公开内容的范围之内。

软阀组件192为电磁阀组件96提供了在低电流电平下的阻尼力调节。从连接接头190的入口通道100流至软阀组件192的流体流被导引至流体通道246。该初始流将流经排放孔252，经过阀座206流至阀组件94。通过阀组件94的流体流在上文中被描述。随着通过排放孔252的流体流的增加，作用在孔口盘236和多个进口盘234的流体压力将最终克服多个进口盘234和孔口盘236的弯曲载荷，而孔口盘236将从环形带250上移开，以开启软阀组件192。该流体流也将通过阀座206被导引至阀组件94。软阀组件192的调节可以通过改变孔口盘236和/或该多个进口盘234的弹性和/或厚度、改变排放孔252的尺寸和/或数量，以及改变流体通道246的尺寸和/或数量来实现。软阀组件192的引入能够实现阻尼曲线形状的调节或改变，以使减震器20适合特定的车辆性能。

Claims (10)

1.一种减震器，包括：

一个形成一流体室的压力管；

一个活塞组件，该活塞组件可滑动地布置在所述压力管内，所述活塞组件将所述流体室划分为上工作室和下工作室；

一个储存管，该储存管围绕所述压力管布置；

一个中间管，该中间管布置在所述压力管和所述储存管之间，在所述中间管和所述压力管之间限定一中间室，在所述中间管和所述储存管之间限定一储存室；以及

一个控制组件，该控制组件安装至所述储存管，所述控制组件带有与所述中间室连通的一个入口和与所述储存室连通的一个出口，所述控制组件包括：

一个第一阀组件，该第一阀组件布置在所述入口和所述出口之间；和

一个第二可变阀组件，该第二可变阀组件布置在所述第一阀组件和所述出口之间；其中

所述第一和第二阀组件在所述入口和所述出口之间串联，使得在所有流体流过所述控制组件期间，来自所述第一阀组件的所有流体流总是流过所述第二可变阀组件；

所述第二可变阀组件控制流体流以产生所述减震器的可变阻尼特性,

其中所述第二可变阀组件包括一个阀座、接合于所述阀座的阀体以及与所述阀体关联的电磁阀组件，所述电磁阀组件产生可变载荷，该可变载荷将所述阀体的柱塞推至与所述阀座接合。

2.根据权利要求1所述的减震器，其中所述中间室中的流体压力在远离所述阀体的阀座的方向上推所述柱塞使所述柱塞与所述阀体的所述阀座分离，以开启所述第二可变阀组件。

3.根据权利要求1所述的减震器，其中所述第一阀组件限定在所述第一阀组件和所述第二可变阀组件之间的一个恒定开启的流体通道。

4.根据权利要求1所述的减震器，其中所述第一阀组件的阀体限定一个中心孔，所述第一阀组件还包括延伸穿过所述中心孔的一个阀销、进口盘和偏动构件，所述偏动构件推所述阀销使其紧靠所述进口盘，以将所述进口盘推至与所述第一阀组件的所述阀体接合。

5.根据权利要求1所述的减震器，其中所述控制组件还包括直接接合所述第一阀组件的阀体并直接接合所述第二可变阀组件的所述阀座的O型环。

6.根据权利要求1所述的减震器，其中所述控制组件还包括一个连接接头，该连接接头布置在所述第一阀组件和所述储存管之间。

7.根据权利要求6所述的减震器，其中所述控制组件还包括直接接合所述第一阀组件的阀体并直接接合所述连接接头的O型环。

8.根据权利要求6所述的减震器，其中所述第一阀组件的阀体限定一个中心孔，所述第一阀组件还包括延伸穿过所述中心孔的一个阀销、进口盘和偏动构件，所述偏动构件推所述阀销使其紧靠所述进口盘，以将所述进口盘推至与所述第一阀组件的所述阀体接合。

9.根据权利要求1所述的减震器，其中所述第一阀组件包括：一个阀体；一个进口盘，其接合所述第一阀组件的所述阀体；以及，一个偏动构件，其将所述进口盘推至与所述第一阀组件的所述阀体接合。

10.根据权利要求4、8或9所述的减震器，其中所述偏动构件是一个偏动弹簧。