CN105339696A - 耐压缩的震动吸收器活塞密封 - Google Patents
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Abstract
一种震动吸收器，其包括具有第一腔室和第二腔室的缸体，其中第一腔室和第二腔室中的至少一个含有流体。活塞配置成用于在缸体内往复运动，并且限定了用于使流体能够在所述第一与第二腔室之间运动的至少一个通孔。浮动盘和浮动保持器分别可活动地连接到所述活塞，所述浮动盘和浮动保持器限定了介于该浮动盘与浮动保持器之间的空间，该空间具有一横截面积。密封元件位于所述空间中并且具有与所述空间的横截面积相等的横截面积，其中在所述活塞往复运动的过程中，所述密封元件的整个表面与所述缸体的内壁接合并与缸体的内壁形成密封。
Description
优先权声明
本非临时申请要求2013年5月2日递交的美国临时申请号61/818,558和2013年10月11日递交的美国临时申请号61/889,737的优先权，通过引用将它们的全文并入于此。
背景技术
液压伸缩的震动吸收器(shockabsorber)是由填充有液压油的支承元件、精密管材、杆、阀和密封件构成的。活塞阀，更具体来说是阀体，将阀分成回弹侧和压缩侧并且控制回弹和压缩油流来提供受控的缓冲。阀体周围的密封元件或密封件被设计成使得绕过阀体的影响震动吸收器性能的油减到最少或者将其消除。由活塞阀两侧的油的压降产生的力通过活塞杆传递到车体，所述震动吸收器附接到所述车体。
活塞阀(也称作“笼阀(cagevalve)”)相对于所有其他缓冲阀(dampingvalve)的独特之处在于密封元件，所述密封元件容纳在浮动保持器10与浮动盘11之间，并且所述密封元件通过在缓冲器压缩方向上抵抗弹簧13的液压力相对于阀体12运动以控制压缩缓冲力。图1示出了处于关闭位置的阀，图1A和4示出了处于打开位置的阀。具体来说，这些图中确定的浮动盘11被示出为分别处于关闭和打开位置上，分别实现了穿过阀体12的不同流动路径。在图1、1A和4中确定了压缩和回弹流动模式。
活塞阀或笼阀的独特之处还在于，能够通过直接螺纹连接到活塞杆的端部而使油从活塞阀的中心流到活塞杆14的端部而不需要紧固到活塞杆的另外的紧固件，即螺母、螺栓、螺钉等等。
图1、1A和2中示出的现有技术的密封元件15的设计具有圆形横截面，所述圆形横截面具有抵靠缸体壁16的单个小接触表面区域。该小接触区域没有提供与缸体壁的足够密封，并且随着时间的流逝会退化，导致密封能力不足和压力泄漏，这对震动吸收器产生负面影响。此外，圆形横截面的密封元件15在该密封元件的压缩过程中变形成椭圆形横截面，导致与缸体壁16具有单接触点。密封元件15在缸体中重复的往复运动造成该密封件在所述单接触点处的部分与缸体壁16摩擦并且过早磨损。随着密封元件15磨损，密封元件与缸体壁16之间形成的密封(即密封效力)减小，从而降低了震动吸收器的横截面的功能和效力。
发明内容
因此期望一种具有增大的密封表面区域的震动吸收器密封，以减小低速变化并且用于在回弹和压缩过程中增强震动吸收能力。
提供了一种用于震动吸收器的改进的密封元件，其通过改变密封元件的几何形状和配合以及密封元件与活塞载体和内缸体的接合方式减少了活塞密封元件与缸体壁之间的低速油泄漏。
在一个实施方式中，提供了一种震动吸收器，其包括具有第一腔室和第二腔室的缸体，其中第一腔室和第二腔室中的至少一个包含流体。活塞配置成用于在缸体内往复移动，并且限定了至少一个通孔用于使流体能够在第一与第二腔室之间运动。浮动盘和浮动保持器分别可移动地连接到所述活塞，所述浮动盘和浮动保持器在该浮动盘与浮动保持器之间限定了一空间，该空间具有一横截面积。密封元件位于所述空间中并且具有与所述空间的横截面积相等的横截面积，其中在所述活塞往复移动过程中，所述密封元件的整个表面与缸体的内壁接合并与缸体的内壁形成密封。
在另一个实施方式中，提供了一种震动吸收器，其包括具有第一腔室和第二腔室的缸体，其中第一腔室和第二腔室中的至少一个包含流体。活塞具有分隔所述第一腔室和第二腔室的阀体，所述活塞被配置成在缸体内往复移动，所述阀体限定了至少一个通孔用于使流体能够在所述第一与第二腔室之间运动。浮动盘和浮动保持器分别可移动地连接到所述阀体，其中所述浮动盘和浮动保持器在该浮动盘与浮动保持器之间限定了一空间。密封元件位于所述空间中并且具有正方形横截面，其中密封元件的整个第一表面与浮动盘和浮动保持器的至少一个内表面接合，并且在活塞的往复移动过程中，密封元件的整个第二表面与缸体的内壁接合并与缸体的内壁形成密封。
附图说明
图1是具有现有技术设计的震动吸收器的局部横截面；
图2是图1的震动吸收器的局部横截面，示出了处于关闭位置上的震动吸收器；
图3是现有密封元件的透视图；
图4是本密封元件的一实施方式的透视图；
图5是浮动盘、图4的密封元件和浮动保持器的放大分解透视图；
图6是包括图4的密封元件的震动吸收器的局部横截面视图；以及
图7(a)-7(f)绘出了密封元件的另外的实施方式的竖直的横截面。
具体实施方式
参见图1-7(f)，为了提高本密封元件的密封能力和效力，提供了与缸体壁抵靠的更大表面区域。不是圆形密封元件或具有圆形(circularorround)横截面的密封元件的单点接触，而是使用抵靠缸体壁的平坦表面来增加密封元件与缸体壁之间的滑动表面接触，从而增强在密封元件与缸体壁(图4)之间形成的密封。具体地，本密封元件优选地具有正方形横截面以增强密封元件与缸体壁之间的密封，正如下面所述的。应该意识到的是，该密封元件可具有包括用于增强密封元件与缸体壁之间的表面接触的平坦表面的多种不同的横截面，并提高其密封能力。具有带有平坦接触表面的横截面的密封元件的示例是四边形或多边形形状的密封元件包括梯形、长方形或正方形形状的密封元件(图5)。此外，如图7中所示，应该意识到的是，密封元件可以具有三角形形状的横截面或可以使用提供平坦表面以与缸体壁14抵靠并与缸体壁14形成密封的任何多边形形状。
如图5-6中所示，震动吸收器20包括活塞阀22，所述活塞阀22具有由弹簧27偏压的阀体24，使得在震动吸收器回弹和压缩过程中阀体在缸体26内往复。阀体24包括密封组件25，该密封组件25具有浮动盘28、浮动保持器30和密封元件34，其中所述盘和所述保持器相对于彼此移动而且还相对于缸体26移动，并且在它们之间限定了空间32用于保持本密封元件，比如具有正方形横截面的密封元件34。密封元件34优选地是由丁腈橡胶(NitrileButadieneRubber，NBR)制成的并且具有90计示硬度(durometerhardness)。应该意识到的是，密封元件34可以由任何合适的材料制成，包括但不局限于NBR、HNBR、氟橡胶(Viton)、托朗(Torlon)、PTFE、尼龙、迭尔林(Delrin)或者任何其他合适的聚合物、弹性或超弹性材料。还应该意识到的是，本密封元件可以具有任何合适的硬度。
在震动吸收器20的回弹和压缩过程中，密封元件34接触缸体26的缸体壁38的内表面36以与所述壁形成密封。如图4和5中所示，密封元件34具有平坦或平面的外表面40，所述外表面40与缸体壁38的相对的平坦的内表面36充分接触，从而与具有圆形横截面的传统密封元件相比增加密封元件与所述壁之间的表面接触。
还有，在震动吸收器20回弹和压缩过程中，由于诸如压缩弹簧或卷簧42(图6)的偏压构件在保持器上施加的偏压力，浮动盘28和浮动保持器30相对于阀体24移动并且相对于彼此移动。浮动盘28和浮动保持器30两者具有大体上平坦或平面的内表面44和46，所述内表面44和46与密封元件34的相应的平坦的外表面40(图5)接合，导致浮动盘28和/或浮动保持器30的整个表面与密封元件彼此接触。与由传统密封元件提供的较小的接触区域或单点接触区域不同，浮动盘28与密封元件34之间和/或浮动保持器30与密封元件34之间的全侧面或全表面接触使密封元件上的力或压力跨越密封元件的整个表面更均匀地分布。
进一步地，正如在图5和6中看到的，密封元件34的正方形横截面或正方形形状对应于浮动盘28与浮动保持器30之间限定的空间32的形状，从而使得相比于传统的圆形横截面的密封元件减小了密封元件34与浮动盘和浮动保持器之间的间隙。在优选实施方式中，本密封元件34的尺寸设计成基本填充浮动盘28与浮动保持器30之间限定的空间32。更具体地，参见图5，浮动保持器30的限定了大体L形形状的两个平面密封接合表面48和浮动盘28的平面密封接合表面50一起限定了空间32，所述空间32具有大体多边形或正方形的竖直的横截面。因此，本密封元件34的优选的正方形横截面基本填充了空间32。同时，在震动吸收器操作过程中，密封元件34的弹力与浮动盘28朝向浮动保持器30的相对挤压移动相适应。密封元件34与浮动盘28和保持器30之间增加的表面接触以及这些部件之间的减小的空间共同减小了密封元件在震动吸收器20的回弹和压缩过程中的变形量。密封元件34的较小的变形有助于保持密封元件与缸体壁38之间增强的表面区域密封。此外，本密封元件34与相关的空间32之间互补的尺寸关系延长了密封元件的寿命，因为在该密封元件的表面上的磨损比密封元件与壁38之间具有单点接触或较小接触表面区域的情况下的磨损要更均匀。在这方面，相对于传统密封元件，密封元件34的改进的设计将密封元件的寿命增加了大约7倍(7X)，从在震动吸收器中的200,000次循环增加到1.4百万次活塞循环。
如上所述，本密封元件34与缸体壁38之间的增加的表面区域接触以及密封元件压缩量的减小和由此导致的变形减小将具有圆形横截面的传统密封元件的单点接触或小接触区域会导致的阀体两侧之间的压力泄漏减到最少。此外，增加的接触表面区域将由于磨损和变形而导致的损耗减到最小并且导致随着时间的流逝对震动力的更一致的吸收。
虽然这里已经描述了震动吸收器和活塞密封的具体实施方式，但是本领域技术人员将会意识到可以对其作出变化和修改而不脱离本发明的更宽泛的方面，本发明如下权利要求书中所叙述的那样。
Claims (16)
1.一种震动吸收器，包括：
缸体，具有第一腔室和第二腔室，所述第一腔室和所述第二腔室中的至少一个包含流体；
活塞，配置成用于在所述缸体内往复移动，并且限定了至少一个通孔用于使所述流体能够在所述第一与第二腔室之间运动；
浮动盘和浮动保持器，分别可移动地连接到所述活塞，所述浮动盘和所述浮动保持器在所述浮动盘与所述浮动保持器之间限定一空间，所述空间具有一横截面积；以及
密封元件，位于所述空间中并且具有与所述空间的所述横截面积相等的横截面积，
其中在所述活塞往复移动过程中，所述密封元件的整个表面与所述缸体的内壁接合并且与所述缸体的内壁形成密封。
2.根据权利要求1所述的震动吸收器，其中所述活塞包括阀体，所述浮动盘和所述浮动保持器附接到所述阀体。
3.根据权利要求1所述的震动吸收器，其中所述密封元件具有多边形横截面。
4.根据权利要求1所述的震动吸收器，其中所述密封元件具有正方形横截面。
5.根据权利要求1所述的震动吸收器，其中所述浮动保持器具有L形横截面。
6.根据权利要求1所述的震动吸收器，其中所述密封元件由橡胶制成。
7.根据权利要求1所述的震动吸收器，其中所述密封元件由丁腈橡胶制成。
8.根据权利要求1所述的震动吸收器，其中所述密封元件具有90计示硬度。
9.根据权利要求1所述的震动吸收器，其中所述流体是液压流体。
10.一种震动吸收器，包括：
缸体，具有第一腔室和第二腔室，所述第一腔室和所述第二腔室中的至少一个包含流体；
活塞，具有阀体，所述阀体分隔所述第一腔室和所述第二腔室并且配置成用在所述缸体内往复移动，所述阀体限定了至少一个通孔用于使所述流体能够在所述第一与第二腔室之间运动；
浮动盘和浮动保持器，分别可移动地连接到所述阀体，所述浮动盘和所述浮动保持器在所述浮动盘与所述浮动保持器之间限定一空间；以及
密封元件，位于所述空间中具有正方形横截面，
其中所述密封元件的整个第一表面与所述浮动盘和所述浮动保持器的至少一个内表面接合，并且在所述活塞的往复移动过程中，所述密封元件的整个第二表面与所述缸体的内壁接合并与所述缸体的内壁形成密封。
11.根据权利要求10所述的震动吸收器，其中所述浮动保持器具有L形横截面。
12.根据权利要求10所述的震动吸收器，其中所述密封元件由橡胶制成。
13.根据权利要求10所述的震动吸收器，其中所述密封元件由丁腈橡胶制成。
14.根据权利要求12所述的震动吸收器，其中所述密封元件具有90计示硬度。
15.根据权利要求13所述的震动吸收器，其中所述密封元件具有90计示硬度。
16.根据权利要求1所述的震动吸收器，其中所述流体是液压流体。
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