CN106884924B - 一种气动可调阻尼控制阀 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种气动可调阻尼控制阀，包括液压迟滞模块、气动模块和阻尼系数控制模块。在汽车载荷变化时，液压迟滞模块使慢速活塞、气压回位弹簧、快速活塞一起运动，使得车辆载荷较大时悬架基础阻尼系数较大，载荷较小时悬架基础阻尼系数较小。在汽车行驶过程中，汽车悬架被反复快速的压缩和拉伸，由于液压迟滞模块的迟滞作用，慢速活塞的位置基本保持不变，快速活塞则可随气压变化快速移动。压缩时快速活塞远离阻尼器阀芯使得阻尼系数减小，拉伸时快速活塞靠近阻尼器阀芯使得阻尼系数增大。既可使阻尼器的基础阻尼系数随载荷增大而增大，在行驶过程中可使悬架被压缩时阻尼系数减小，悬架被拉伸时阻尼系数增大，满足汽车悬架设计及使用要求。

Description

一种气动可调阻尼控制阀
技术领域
本发明涉及车辆悬架技术领域，具体涉及一种安装在负载变化较大的空气悬架减震支柱中的气动可调阻尼控制阀。
背景技术
悬架是车辆底盘中的重要部件，对车辆平顺性影响很大。由于传统被动悬架的固有缺陷，如悬架参数(弹性元件的刚度和阻尼元件的阻尼系数)一经确定无法调节，所以其不能很好的满足各种情况下的行驶平顺性和操纵稳定性要求。
2013年在江苏大学申请号为CN201310186653.9的专利《气动可调阻尼同轴一体式减震支柱》中，作者陈龙在文章中提出一种气动可调阻尼同轴一体式减震支柱，它包括减震器、位于减震器上方的空气弹簧、固定于减震器侧壁上的气动可调阻尼装置以及连接空气弹簧和气动可调阻尼装置的气管。此发明可以根据车辆负载的变化进行减震器阻尼系数的调整，在车辆负载较大时提供较大的阻尼系数，在车辆负载较小时提供较小的阻尼系数，提高了悬架系统的自适应能力，改善了车辆悬架的减震性能。但此发明在车辆运行的过程中，当空气悬架被压缩时，阻尼系数变大；当空气悬架被拉伸时，阻尼系数变小，不符合悬架在压缩过程中需要较小的阻尼，而在伸张过程中需要较大的阻尼的要求。
发明内容
本发明针对现有结构的不足，提出一种气动可调阻尼控制阀。本发明可使减震器的阻尼系数变化范围根据载荷的不同做出调节，并且满足汽车悬架阻尼变化的规律。
本发明采用的技术方案如下：
气动可调阻尼控制阀，其特征在于，包括液压迟滞模块、气动模块、阻尼系数控制模块，
所述液压迟滞模块包括迟滞管路、挡环、迟滞活塞、油液、转接管，所述迟滞管路为一空心管，所述迟滞管路的一端端部内侧设置凹槽，另一端端部设置隔板，所述隔板上设有阻尼孔，所述挡环装在所述凹槽内，所述迟滞活塞位于挡环、迟滞管路、隔板构成的空间内，且迟滞活塞的上极限位置由挡环3确定，并由挡环阻止其从上端脱落；迟滞管路上端连接气动模块，下端通过转接管连接阻尼系数控制模块；
阻尼系数控制模块包括控制阀上端盖、慢速活塞、迟滞回位弹簧、控制阀下端盖、气压回位弹簧、快速活塞，控制阀上端盖、控制阀下端盖均为一内部空心无盖的回转体，控制阀上端盖的一端连通迟滞模块的迟滞管路，另一端通过螺母与控制阀下端盖的一端连接，控制阀下端盖的另一端通过焊接连接至阻尼器阻尼系数控制阀口处；所述控制阀下端盖的内腔为阶梯状，所述慢速活塞、快速活塞分别装在控制阀上端盖、控制阀下端盖的大端腔体内，慢速活塞中部具有限位凸起，所述限位凸起与控制阀下端盖之间设置迟滞回位弹簧，所述慢速活塞与快速活塞之间设置气压回位弹簧，所述快速活塞朝向阻尼器阻尼系数控制阀口的一面具有直径小于快速活塞的圆柱状延伸段，所述圆柱状延伸段延伸至控制阀下端盖的小端腔体内；所述慢速活塞与快速活塞之间的空间具有通气孔；所述迟滞活塞、迟滞管路、控制阀上端盖、慢速活塞构成的密闭空间内充满油液；
气动模块包括气动主管路、气动支路，气动主管路连接迟滞模块中的迟滞管路上端，气动支路一端与气动主管路连接、另一端与由控制阀下端盖、快速活塞围成的密闭空间连接。
优选地，所述迟滞活塞上设置有油封圈。
优选地，所述挡环为弹性材料制成，经径向压缩后放入迟滞管路的卡槽中。
优选地，所述控制阀上端盖的内腔为阶梯状，控制阀上端盖小端与的迟滞管路相连通，所述慢速活塞位于控制阀上端盖小端腔体内。
优选地，所述慢速活塞朝向控制阀下端盖的端面上开设有圆柱槽，所述圆柱槽底部及控制阀上端盖大端腔体侧壁上设置有连通外界的通气孔，所述快速活塞朝向控制阀上端盖的端面上具有导向柱，所述气压回位弹簧套在所述导向柱上。
优选地，所述慢速活塞与控制阀上端盖之间、快速活塞与控制阀下端盖的大端腔体内壁之间、圆柱状延伸段与下端盖的小端腔体内壁之间均设置密封圈。
当汽车载荷增加时，空气弹簧持续受到较大压缩力，弹簧中的空气通过气动主管路分别流到液压迟滞模块和气动支路。在液压迟滞模块中，气体推动迟滞活塞向下运动，继而迟滞活塞推动油液运动。当油液运动时，由于迟滞管路中阻尼孔的存在限制了液体的流速，使油液缓慢通过迟滞管路、转接管，最终推动慢速活塞缓慢向右运动。慢速活塞运动后，迟滞回位弹簧被压缩，同时推动气压回位弹簧使得气压回位弹簧和快速活塞随着慢速活塞一起缓慢向右运动并靠近阻尼器阀芯。与此同时在气动支路中，气体通过气动支路到达阻尼系数控制模块，气压推动快速活塞立即远离阻尼器阀芯。由于迟滞管路中阻尼孔的存在，当快速活塞立即远离阻尼器阀芯后，慢速活塞依旧缓慢的推动气压回位弹簧和快速活塞整体靠近阻尼器阀芯。最终气动主管路中的气压给予迟滞活塞的压力与迟滞回位弹簧产生的回复力相平衡，慢速活塞与气压回位弹簧和快速活塞整体停止运动。由于气压回位弹簧的行程较小，而慢速活塞、气压回位弹簧、快速活塞三者合为一体的整体向右的位移较大，所以最终三者相对初始位置右移，快速活塞到阻尼器阀芯的距离小于初始值。即当汽车载荷增加时，快速活塞先立即远离阻尼器阀芯后又缓慢的靠近阻尼器阀芯。而当快速活塞远离阻尼器阀芯时阻尼系数会变小，当快速活塞靠近阻尼器阀芯时阻尼系数会变大。因此，当汽车载荷增加时，阻尼系数先立即减小后又缓慢增大至大于初始值。因慢速活塞、气压回位弹簧和快速活塞整体移动而改变后的阻尼系数，称为基础阻尼系数。
当汽车载荷减小时，空气弹簧压力减小，气体压力减小，该气动可调阻尼控制阀的调节过程与汽车载荷增加时相反。即当汽车载荷减小时，快速活塞先立即靠近阻尼器阀芯后又缓慢的远离阻尼器阀芯。即当汽车载荷减小时，基础阻尼系数先立即增大后又缓慢减小至小于初始值。
因此在载荷变化时，利用本发明可以对载荷变化这种长时间作用的力做出响应以改变悬架基础阻尼系数大小。即当载荷增大时，基础阻尼系数增大，载荷减小时，基础阻尼系数减小，满足大载荷下阻尼系数较大，小载荷下阻尼系数较小的要求。
而汽车行驶过程中，汽车悬架被压缩和被拉伸过程快速交替出现，空气弹簧内部气压大小变化时间极短，由于液压迟滞模块的迟滞作用，所以在悬架被压缩和被拉伸过程中迟滞回位弹簧位置基本保持不变。但气体通过气动支路到达阻尼系数控制模块，可以直接使快速活塞立即远离或靠近阻尼器阀芯。因此，在汽车行驶过程中，利用本发明同样可以快速响应悬架变化以改变悬架阻尼大小，即当汽车行驶时，悬架被压缩时阻尼系数立刻在基础阻尼系数的基础上变小，当悬架被拉伸时阻尼系数立刻在基础阻尼系数的基础上变大，满足了悬架被压缩和拉伸时的阻尼要求。
本发明相对现有技术具有实质性特点和进步，具体说，当汽车悬架载荷增加和载荷减小时，空气悬架基础阻尼系数在该气动可调阻尼控制阀的控制下能够相应的变大和变小。当汽车在行驶过程中，汽车悬架被频繁快速的压缩和拉伸时，由于该阻尼控制阀中液压迟滞模块的迟滞作用，使阻尼系数在基础阻尼系数基础上，随悬架拉伸压缩而变大变小，使得悬架被压缩时阻尼系数较小，悬架被拉伸时阻尼系数较大。满足悬架的使用需求。
附图说明
图1为本发明所述气动可调阻尼控制阀的结构图。
图2为汽车载荷增加后活塞运动方向示意图。
图3为汽车载荷减小后活塞运动方向示意图。
图4为汽车行驶过程中活塞运动方向示意图。
图中，1-气动主管路；2-迟滞管路；3-挡环；4-迟滞活塞；5-油封圈；6-油液；7-阻尼孔；8-转接管；9-控制阀上端盖；10-慢速活塞；11-油封圈；12-迟滞回位弹簧；13-控制阀下端盖；14-气压回位弹簧；15-阻尼器外壳；16-油封圈；17-快速活塞；18-紧定螺母；19-气动支路。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
本发明所述的气动可调阻尼控制阀，用于气动可调阻尼同轴一体式减震支柱上。其中气动可调阻尼同轴一体式减震支柱为申请号为CN201310186653.9的气动可调阻尼同轴一体式减震支柱。本专利公开的气动可调阻尼控制阀可以替换上述专利中的气动可调阻尼装置，其余部分不变。
以下通过具体实施方式，对本发明专利作进一步详细描述。
图1所示为本发明所述的气动可调阻尼控制阀结构图，该气动可调阻尼控制阀分为三个模块：液压迟滞模块、气动模块、阻尼系数控制模块。液压迟滞模块包括迟滞管路2、挡环3、迟滞活塞4、油封圈5、油液6、转接管8，气动模块包括气动主管路1、气动支路19、紧定螺母18，阻尼系数控制模块包括控制阀上端盖9、慢速活塞10、油封圈11、16、迟滞回位弹簧12、控制阀下端盖13、气压回位弹簧14、快速活塞17。
在液压迟滞模块中，迟滞管路2为充满油液6的空心管，所述迟滞管路2的一端端部内侧设置凹槽，另一端端部设置隔板，所述隔板上设有阻尼孔7，所述挡环3装在所述凹槽内，所述挡环3为弹性材料制成，经径向压缩后放入迟滞管路2的卡槽中。所述迟滞活塞4位于挡环3、迟滞管路2、隔板构成的空间内，且迟滞活塞4的上极限位置由挡环3确定，并由挡环3阻止其从上端脱落。油封圈5为迟滞活塞4密封所用以保证油液6不漏出。迟滞管路2上端连接气动模块，下端通过转接管8连接阻尼系数控制模块。
在阻尼系数控制模块中，控制阀上端盖9为一内部空心无盖的回转体，其无盖小端连接迟滞模块的转接管8，无盖大端通过螺母连接控制阀下端盖13。控制阀下端盖13为内部空心无盖的回转体，所述控制阀下端盖13的内腔为阶梯状，其无盖大端通过螺母连接至控制阀上端盖9，无盖小端通过焊接连接至阻尼器阻尼系数控制阀口处。其中慢速活塞10、迟滞回位弹簧12、气压回位弹簧14及快速活塞17均在控制阀上端盖9与控制阀下端盖13连接后形成的空腔内。具体的，慢速活塞10中部具有限位凸起，所述限位凸起与控制阀下端盖13之间设置迟滞回位弹簧12，所述慢速活塞10与快速活塞17之间设置气压回位弹簧14。所述快速活塞17朝向阻尼器阻尼系数控制阀口的一面具有直径小于快速活塞17的圆柱状延伸段，所述圆柱状延伸段延伸至控制阀下端盖13的小端腔体内，快速活塞17的圆柱状延伸段可随快速活塞17的运动而透过控制阀下端盖13无盖小端接触阻尼器中的油液。所述慢速活塞10与快速活塞17之间的空间具有通气孔；所述迟滞活塞4、迟滞管路2、控制阀上端盖9、慢速活塞10构成的密闭空间内充满油液6。所述慢速活塞10与控制阀上端盖9之间、快速活塞17与控制阀下端盖13的大端腔体内壁之间、圆柱状延伸段与下端盖13的小端腔体内壁之间均设置密封圈。其中油封圈11、16为慢速活塞10与快速活塞17密封所用，以保证油液6及原阻尼器中的油液不漏出。
进一步地，所述控制阀上端盖9的内腔为阶梯状，控制阀上端盖9小端与的迟滞管路2相连通，所述慢速活塞10位于控制阀上端盖9小端腔体内。所述慢速活塞10朝向控制阀下端盖13的端面上开设有圆柱槽，所述圆柱槽底部及控制阀上端盖9大端腔体侧壁上设置有连通外界的通气孔，所述快速活塞17朝向控制阀上端盖9的端面上具有导向柱，所述气压回位弹簧14套在所述导向柱上。
在气动模块中，气动主管路1连接迟滞模块中的迟滞管路2上端。气动支路19连接至阻尼系数控制模块。紧定螺母18为连接气动主管路1与气动支路19的连接件。
图2所示为汽车载荷增加后活塞运动方向示意图。当汽车载荷增加时，空气弹簧持续受到较大压缩力，弹簧中的空气通过气动主管路1分别流到液压迟滞模块和气动支路19。在液压迟滞模块中，气体推动迟滞活塞4向下运动，继而迟滞活塞4推动油液6运动。当油液6运动时，由于迟滞管路2中阻尼孔7的存在限制了液体的流速，使油液6缓慢通过迟滞管路2、转接管8，最终推动慢速活塞10缓慢向右运动。慢速活塞10运动后，迟滞回位弹簧12被压缩，推动气压回位弹簧14使得气压回位弹簧14和快速活塞17随着慢速活塞10一起缓慢向右运动(如图2中箭头f)，靠近阻尼器阀芯。与此同时在气动支路19中，气体通过气动支路19到达阻尼系数控制模块，气压推动快速活塞17立即向左运动(如图2中箭头e)，即快速活塞17远离阻尼器阀芯。由于迟滞管路2中阻尼孔7的存在，当快速活塞17立即远离阻尼器阀芯后，慢速活塞10依旧缓慢的推动气压回位弹簧14和快速活塞17整体靠近阻尼器阀芯。最终气动主管路1中的气压给予迟滞活塞4的压力与迟滞回位弹簧12产生的回复力相平衡，慢速活塞10与气压回位弹簧14和快速活塞17整体停止运动。由于气压回位弹簧14的行程较小，而慢速活塞10、气压回位弹簧14、快速活塞17三者合为一体的整体向右的位移较大，所以最终三者相对初始位置右移，慢速活塞10左端由O2位置右移至N位置，快速活塞17右端由O1位置右移至B位置。快速活塞17到阻尼器阀芯的距离小于初始值。即当汽车载荷增加时，快速活塞17先立即向左运动(如图中箭头e)远离阻尼器阀芯后又缓慢向右运动(如图2中箭头f)靠近阻尼器阀芯。而当快速活塞17远离阻尼器阀芯时阻尼系数会变小，当快速活塞17靠近阻尼器阀芯时阻尼系数会变大。因此，当汽车载荷增加时，阻尼系数先立即减小后又缓慢增大至大于初始值。因慢速活塞10、气压回位弹簧14和快速活塞17整体移动而改变后的阻尼系数，称为基础阻尼系数。
图3所示为汽车载荷减小后活塞运动方向示意图。当汽车载荷减小时，空气弹簧压力减小，气体压力减小，该气动可调阻尼控制阀的调节过程与汽车载荷增加时相反。活塞运动方向也与图2所示方向相反。即当汽车载荷减小时，迟滞活塞4向上缓慢运动，慢速活塞10向左运动，快速活塞17先立即向右运动(如图3中箭头e)靠近阻尼器阀芯后又缓慢的向左运动(如图3中箭头f)远离阻尼器阀芯。最终慢速活塞10的左端从O2初始位置运动到M位置，快速活塞17的右端从O1初始位置运动到A位置。即当汽车载荷减小时，基础阻尼系数先立即增大后又缓慢减小至小于初始值。
图4所示为本发明具体实施方式中汽车行驶过程中活塞运动方向示意图。汽车行驶过程中，汽车悬架被压缩和被拉伸过程快速交替出现，空气弹簧内部气压大小变化时间极短，由于液压迟滞模块的迟滞作用，所以在悬架被压缩和被拉伸过程中迟滞回位弹簧12位置基本保持不变，所以迟滞活塞4和慢速活塞10的位置基本保持不变。但气体通过气动支路19到达阻尼系数控制模块，可以直接使快速活塞17立即向左或向右运动，即快速活塞17远离或靠近阻尼器阀芯。图4中箭头表示当汽车悬架被压缩时，快速活塞17的运动方向；当悬架被拉伸时，快速活塞17的运动方向相反。因此，在汽车行驶过程中，利用本发明同样可以快速响应悬架变化以改变悬架阻尼大小，即当汽车行驶时，悬架被压缩时阻尼系数立刻在基础阻尼系数的基础上变小，当悬架被拉伸时阻尼系数立刻在基础阻尼系数的基础上变大，满足了悬架被压缩和拉伸时的阻尼要求。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.气动可调阻尼控制阀，其特征在于，包括液压迟滞模块、气动模块、阻尼系数控制模块，所述液压迟滞模块包括迟滞管路(2)、挡环(3)、迟滞活塞(4)、油液(6)、转接管(8)，所述迟滞管路(2)为一空心管，所述迟滞管路(2)的一端端部内侧设置凹槽，另一端端部设置隔板，所述隔板上设有阻尼孔(7)，所述挡环(3)装在所述凹槽内，所述迟滞活塞(4)位于挡环(3)、迟滞管路(2)、隔板构成的空间内，且迟滞活塞(4)的上极限位置由挡环(3)确定，并由挡环(3)阻止其从上端脱落；迟滞管路(2)上端连接气动模块，下端通过转接管(8)连接阻尼系数控制模块；
阻尼系数控制模块包括控制阀上端盖(9)、慢速活塞(10)、迟滞回位弹簧(12)、控制阀下端盖(13)、气压回位弹簧(14)、快速活塞(17)，控制阀上端盖(9)、控制阀下端盖(13)均为一内部空心无盖的回转体，控制阀上端盖(9)的一端连通迟滞模块的迟滞管路(2)，另一端通过螺母与控制阀下端盖(13)的一端连接，控制阀下端盖(13)的另一端通过焊接连接至阻尼器阻尼系数控制阀口处；所述控制阀下端盖(13)的内腔为阶梯状，所述慢速活塞(10)、快速活塞(17)分别装在控制阀上端盖(9)、控制阀下端盖(13)的大端腔体内，慢速活塞(10)中部具有限位凸起，所述限位凸起与控制阀下端盖(13)之间设置迟滞回位弹簧(12)，所述慢速活塞(10)与快速活塞(17)之间设置气压回位弹簧(14)，所述快速活塞(17)朝向阻尼器阻尼系数控制阀口的一面具有直径小于快速活塞(17)的圆柱状延伸段，所述圆柱状延伸段延伸至控制阀下端盖(13)的小端腔体内；所述慢速活塞(10)与快速活塞(17)之间的空间具有通气孔；所述迟滞活塞(4)、迟滞管路(2)、控制阀上端盖(9)、慢速活塞(10)构成的密闭空间内充满油液(6)；
气动模块包括气动主管路(1)、气动支路(19)，气动主管路(1)连接迟滞模块中的迟滞管路(2)上端，气动支路(19)一端与气动主管路(1)连接、另一端与由控制阀下端盖(13)、快速活塞(17)围成的密闭空间连接。
2.根据权利要求1所述的气动可调阻尼控制阀，其特征在于，所述迟滞活塞(4)上设置有油封圈(5)。
3.根据权利要求1所述的气动可调阻尼控制阀，其特征在于，所述挡环(3)为弹性材料制成，经径向压缩后放入迟滞管路(2)的卡槽中。
4.根据权利要求1所述的气动可调阻尼控制阀，其特征在于，所述控制阀上端盖(9)的内腔为阶梯状，控制阀上端盖(9)小端与迟滞管路(2)相连通，所述慢速活塞(10)位于控制阀上端盖(9)小端腔体内。
5.根据权利要求1所述的气动可调阻尼控制阀，其特征在于，所述慢速活塞(10)朝向控制阀下端盖(13)的端面上开设有圆柱槽，所述圆柱槽底部及控制阀上端盖(9)大端腔体侧壁上设置有连通外界的通气孔，所述快速活塞(17)朝向控制阀上端盖(9)的端面上具有导向柱，所述气压回位弹簧(14)套在所述导向柱上。
6.根据权利要求1所述的气动可调阻尼控制阀，其特征在于，所述慢速活塞(10)与控制阀上端盖(9)之间、快速活塞(17)与控制阀下端盖(13)的大端腔体内壁之间、圆柱状延伸段与控制阀下端盖(13)的小端腔体内壁之间均设置密封圈。
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