CN110088499A

CN110088499A - 阻尼阀

Info

Publication number: CN110088499A
Application number: CN201780079325.5A
Authority: CN
Inventors: A·帕策恩豪尔; F·瓦根克内希特; 克劳斯·施米茨
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2017-11-21
Publication date: 2019-08-02
Also published as: DE102016225767A1; WO2018114172A1

Abstract

本发明涉及一种在两个工作腔(27、29)之间的阻尼阀(1)，其包括具有用于容纳预紧弹簧(7)的阶梯式开口(5)的阻尼阀体(3)，该预紧弹簧作用在拉杆(9)上，在该拉杆处布置有阀盘(11)，该阀盘至少部分地闭合流动通道(13)的流出开口(19)，该流动通道将两个对置的阀体侧(17；21)相互连接，其中在拉杆(9)上除了预紧弹簧力之外作用有阻尼力，该阻尼力与阀盘(11)的振动运动相反作用，其中附加的阻尼力由拉杆侧的柱塞(35)形成，该柱塞与阶梯式开口(5)的部分区段形成节流室(37)，其中节流室(37)至少间接地与两个工作腔(27、29)的其中一个相连接。

Description

阻尼阀

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的阻尼阀。

背景技术

在有轨机动车中通常使用横摇阻尼器，其使在转向架和车身之间的转向运动衰减。因此，横摇阻尼器通常大致水平地布置在转向架和车身之间。

在例如驶过道岔或驶入轨道曲线的行驶中产生的频率约为0.5Hz的低频运动下，阻尼力(拉伸力和压缩力等级)应尽可能小，因为在此阻尼器产生不期望的侧倾力。

在快速直行时需要较高的阻尼力，以便横摇阻尼器可在轨道中衰减转向架的正弦波并且车辆能够可靠地以较高的行驶速度运行。

于是在正弦波中出现f＝5至8Hz之间的频率。在此，工作行程非常小，例如±0.5至±2mm。为了使横摇阻尼器可充分衰减正弦波，除了设置较高的阻尼力之外还需要较高的阻尼器系统刚度和固定件刚度。在轨道中的快速行驶和驶过道岔或驶入轨道曲线的行驶之间存在目标矛盾。

图1示出了减振器的这种类型的阻尼阀1的截面图，该减振器布置在车身和转向架之间并且执行横摇阻尼器的功能。阻尼阀体3具有用于容纳预紧弹簧7的阶梯式开口5，该预紧弹簧作用在拉杆9上，在该拉杆处布置有阀盘11。

在阶梯式开口5处轴向平行地连接有至少一个流动通道13，其将阀体侧17的流入开口15与对置的阀体侧21的流出开口19相连接。流出开口19由所述阀盘11至少部分闭合。

阶梯式开口5与用于拉杆9的导向通道23邻接。导向通道23通向流出开口19中。导向通道23的直径相对较大，从而拉杆9可占据一定的倾斜位置。该倾斜位置保证了在拉杆9上作用有一定的摩擦力，该摩擦力应在阀盘往复运动时防止拉杆9振动。

原则上这种结构形式的优点在于，在构件、即预紧弹簧7之间可形成气泡的区域比在流出开口19上处于更高的压力下。因此，在阻尼介质中的气体夹杂几乎不会对阻尼力产生影响。

由DE 1 037 209 C已知一种液压减振器，其中阀体在一侧被弹簧力预紧在关闭位置并且在另一侧施加有阻尼力以克服阀体的打开运动。在所有公开的变型方案中，作用在阀体上的预紧弹簧被布置在阻尼阀的低压侧，也就是说，阻尼装置被布置在阻尼阀的流出侧。

这种结构形式具有的功能性缺点是，在阻尼介质中含有的气体在低压侧排出从而可能减少阻尼阀的阻尼效果。

发明内容

本发明的目的在于，在取消拉杆上的摩擦力的情况下实现阀体运动的阻尼功能并且在此解决所需要的阻尼力要求的目标矛盾。

该目的通过以下方式实现，即由拉杆侧的柱塞形成附加的阻尼力，该柱塞与阶梯式开口的部分区段构成节流室，其中该节流室至少间接地与两个工作腔的其中一个相连接。

节流室内的压力对于阻尼阀的打开特性很重要。由此可实现明显的特征曲线扩展，即使在提出极其不同的阻尼力要求时，其也促使得到适配的阻尼力特征曲线。

在一个实施方式中，在节流室和工作腔之间的连接由节流通道形成。节流通道提供在所连接的工作腔和节流室之间的限定的压降。通过该压降可确定从工作腔出来的压力影响。

就简单的结构设计而言，节流通道将节流室与流动通道相连接。利用在流动通道和节流室之间的简单的横向孔已可实现本发明。

作为替代，节流通道可实施在拉杆中。拉杆为相对简单的构件，在该处可容易地引入节流通道，而无需复杂的制造程序。

在另一实施方式中，在节流室和工作腔之间的连接部具有节流阀，其从流动运动静止时的流通位置开始以增大的流动速度在连接部内执行向关闭位置的运行移动。与简单的节流通道相比，节流阀在阻尼阀对不同阻尼力特征曲线的适配中提供更大的灵活性，这通过例如将阀弹簧设计为可调节来实现。

就简单的结构设计而言，节流阀有利地布置在流动通道内。

节流阀还可在功能上等同地布置在节流室内。其与在流动通道中的实施方式相比具有直径上稍微大一些的安装空间，这提供更大的设计上的空间余地。

在另一有利的设计方案中，节流阀支撑在拉杆处。因此可在中间装配中单独安装节流阀。

根据一个有利的从属权利要求可规定，节流阀的阀体被实施为与频率相关的惯性体，其被弹簧组件预紧在流通位置。通过惯性体的质量和弹簧组件的弹簧刚度可有针对性地实现频率特性，该频率特性可适配于所期望的应用，例如在有轨机动车的转向架中的应用。

原则上还可行的是，流动通道在阶梯式开口的横截面内延伸并且通过环形壁与节流室分离，其中节流通道贯通环形壁。这种实施方式可非常容易地通过以下方式构造，即环形壁例如由在节流室中延伸的套管形成。

事实证明特别有利的是，在高于限定的压力加载时阻尼阀至少基本上关闭并且在流出方向相同的情况下至少另一阻尼阀占据流通位置。通过使用至少两个用于不同频率范围的阀，可实现单个阀的所出现的阻尼力特性的精确分离。每个单阀可针对限定的频率范围最优地被设计。

就优化的阻尼力特征曲线而言，被证明非常有效的是，流动通道的横截面在流出侧端部具有缩窄部位。通过这种措施，更加促进了阻尼阀的频率相关性。

附图说明

借助于以下附图说明将详细阐释本发明。其中：

图1示出了根据现有技术的阻尼阀；

图2示出了根据图1的阻尼阀的截面图；

图3示出了根据本发明的阻尼阀；

图4示出了图3的详细示意图；

图5示出了图3的替代实施方式；

图6示出了在节流通道中具有节流阀的实施方式；

图7示出了在节流通道中具有节流阀的实施方式；

图8示出了图6的替代方案；

图9示出了节流室中的节流阀；

图10示出了图3的替代方案。

具体实施方式

图3示出了根据本发明的阻尼阀1的截面图，其用在减振器的缸25中。阻尼阀1例如可用在轴向移动的活塞杆处或者作为位置固定的阻尼阀1同样也可用在两个工作腔27、29之间。

在图3中示出了具有唯一的流通方向的最简单的结构形式。当然，阻尼阀1也可具有多个带有相互反向运动的流动阀杆的单阀1a、1b。在该实施例中，阻尼阀1具有在超过限定的压力加载时至少基本上闭合的第一单阀1a和占据流通位置的至少一个第二单阀1b。第一单阀例如在驶过道岔时应确定阻尼力并且单阀1b被设置用于例如在高速情况下的减振。

单阀1a具有在阻尼阀体3中用于容纳预紧弹簧7的阶梯式开口5，该预紧弹簧作用在拉杆9上。拉杆9沿轴向穿过阻尼阀体3。拉杆在径向上定位在作为阶梯式开口5的一部分的导向通道23中并且可克服预紧弹簧7的力进行轴向运动。

在拉杆9处布置有阀盘11。布置可意味着存在悬臂支承或例如拉杆9和阀盘11的一体式设计。阀盘11至少部分地封闭至少一个流动通道13的流出开口19，该流动通道将两个对置的阀体侧17、21相互连接。在图3中示出了流动通道13，其沿径向在阶梯式开口5的外部延伸。流动通道13具有相对于拉杆9倾斜地延伸且与流出开口19连接的至少一个部分区段31。也可规定，流动通道13被实施为在其整个长度上倾斜于拉杆9。

在拉杆9处布置有紧固件33，例如螺母，在其朝向阶梯式开口5的方向的支撑面中由预紧弹簧7支撑柱塞35。柱塞35和阶梯式开口5构成节流室37。

柱塞35优选地由盘片组件39构成。该圆盘组件可形成过压阀41，其中例如围绕翻转点43进行往复运动。(图4)

节流室37至少间接地与工作腔27连接。在该实施例中，该连接由具有限定压降的节流通道45形成，该节流通道将节流室37与流动通道13连接。对此简单地实施横向孔，其与流动通道13和节流室37相交。阀体中的流入开口简单地在缸壁的方向上被封闭，例如通过塞子、焊点等。

在从工作腔27流出时，阻尼介质通过至少一个流动通道13朝流出开口19的方向流动并且在阀盘11上施加提升力。该提升力作为拉伸力作用在拉杆9上，拉杆被预紧弹簧7朝阀盘11的闭合方向预紧。

在提升运动中，柱塞35或圆盘组件39在节流室37中移动。因此，阻尼介质从节流室37通过节流通道45朝工作腔29的方向被推出。如果阻尼介质具有很小的粘性41，则过压阀43可打开。节流室中的压力取决于流动通道内的流动速度。该压力对于单阀1a构成了附加的速度相关的闭合力或拉伸停止力。

无论是阀盘11的提升运动还是闭合运动都受到拉杆9的柱塞功能的影响从而受到液压反力，使得排除了阀盘11的振动。

图5示出了基于图3的实施方式。截取的是节流通道45，其实施为在节流室37和工作腔29、即背离压缩的阀体侧21之间的隐匿通道。优点在于，单阀1a、1b可在阻尼阀体中相对于其流通装置任意布置。在阻尼阀体3中的节流通道45与单阀1a和1b的布置之间彼此不存在相关性。

图6和图7示出了一种实施方式，其中在节流室37和工作腔27之间的连接部45具有节流阀47。该连接部包括将工作腔27与节流室37相连接的节流通道45。在该图示中，节流通道45与流动通道13没有连接。在节流通道45的直径扩大的纵向部分区段49中布置有节流阀47，其从在节流通道45内流动运动静止时的流通位置开始从节流室出来以增大的流动速度在节流通道内执行向关闭位置的运行移动。其具体为换向阀，该换向阀在贴靠在第一阀座面51上时始终具有打开的最小横截面53。该最小横截面53例如可由第一阀座面51内的压印部形成。止动弹簧55使换向阀体57预紧在其初始位置。

当阻尼介质从工作腔27被推向工作腔29的方向时，则阻尼介质通过流动通道13被输送到阶梯式开口19中，从而有拉力使拉杆9朝工作腔29的方向移动，并且由此使阀盘11抬升。这种拉杆移动也会促使柱塞35在节流室37内移动，由此阻尼介质通过节流阀47被输送到工作腔27中。在此，拉杆9由于节流通道45的节流作用受到阻尼运动的影响。在一定的流动速度以下，节流阀47打开到扩大的开口位置。阻尼介质可通过弹簧止动体61内的中央通道59流入工作腔27中。

在极限流动速度以上，换向阀体57贴靠在第二阀座面63处，于是占据关闭位置。因此，则锁止了进一步的拉杆移动以及阀盘11的阀门打开移动。从所述极限流动速度起，仅第二单阀1b还针对该流通方向工作，第二单阀在该截面图中未示出，但可在图5中看到。

图8示例性地示出了节流阀47，其中阀体被实施为与频率相关的惯性体65，其被弹簧组件67预紧在流通位置。节流阀47的空间布置相应于根据图6和图7的实施方式。不同的是，惯性体65被实施为管状，从而在流经工作腔27时以及在从节流室37流出时具有压力补偿。因此，关闭移动由弹簧组件67的弹簧刚度、惯性体67的质量和对惯性体67的激励决定。在限定的激励频率以上，惯性体67朝阀座面69的方向移动，使得由此达到关闭位置。

由图9示出的是，与频率相关的节流阀47也可布置在节流室37内。在此，节流阀47通过与图8相似的弹簧组件67支撑在拉杆9处。弹簧组件67的第一弹簧在端部侧贴靠在支承盘71处，该支承盘位置固定地与拉杆9连接。在该支承盘71处还接合有预紧弹簧7。在彼此受拉力的端部和弹簧组件6的弹簧之间。在第一弹簧的对置的端部安装有阀盘73，在其下游串联有弹簧组件67的第二弹簧，该第二弹簧支撑在阀体75处，该阀体又贴靠在拉杆9的紧固螺母处。

图9示出了在流通位置的节流阀47，从而节流室37中的阻尼介质通过打开的节流阀47与工作腔27连接。阀体75包括节流通道45。在相应的激励下，阀盘73可执行朝阀体75的方向的轴向关闭移动。则拉杆的打开移动对于阀盘11来说至少要困难得多或在节流阀的最大设计中甚至锁止。

图10示出了具有相同作用原理的替代变型方案，其中至少一个流动通道13在阶梯式开口5的横截面区域内延伸并且通过环形壁77与节流室37分离。在环形壁77和阶梯式开口5之间的环形空间形成节流室37。环形壁77例如由压入阻尼阀体3中的独立的套管79构成。在此，流动通道13由环形壁77的内壁和拉杆9的侧表面81形成。在需要时，拉杆可具有径向的导向凸轮83，其在套管79的内壁处滑动并且尽管如此也可使阻尼介质流通过。

如也在图3中所示，预紧弹簧7支撑在阶梯式开口5的底部85上并且通过传输套管87使柱塞35预紧抵靠在拉杆9的支撑面89上，其中在此支撑面89也由紧固件形成。

传输套管87具有至少一个朝流动通道13的方向的进入开口91。作为替代，拉杆例如可在用于紧固件的螺纹区域中具有至少一个轴向通道93，其提供持久的流入截面。

柱塞35在环形壁77或套管79上定心。在此，柱塞35和传输套管87可实施为一体。由此，基于在环形壁77处更大的导向长度可使柱塞35的位置倾斜的危险最小化。

拉杆9始终长于环形壁77。环形壁77的端部侧的端面95限定了拉杆9的位移行程从而也限定了阀盘11从阀座面97的提升行程，其中在节流室内用于预紧弹簧7的轴向结构空间长于预紧弹簧7的整体长度。

环形壁77具有径向的与节流室37的连接通道99。因此，在工作腔27和节流室37之间可进行持续的阻尼介质交换。在该实施方式中示出，节流室37的横截面明显大于环形流动通道13的横截面。因此，阀盘11处的开口截面也可调节，其由流动通道13的外径和提升行程决定。在节流室直径比阀座面47处的有效开口截面更大时，拉杆9执行相对较大的提升行程。由此，拉杆运动的减振也极为显著，因为关于拉杆9的行程单位必须从节流室37推出更大的阻尼介质体积。

为了进一步提高这种效果，也可将流动通道13的横截面设计为与行程相关，例如该横截面在朝阀盘11的方向上呈锥状或阶梯式地缩窄。在图10中示出了锥状的缩窄部101。

除此之外，作用原理与根据图3的阻尼阀相同。

在该结构形式中，柱塞35也可具有过压阀，如根据图3所述。

附图标记列表

1 阻尼阀

1a 单阀

1b 单阀

3 阻尼阀体

5 阶梯式开口

7 预紧弹簧

9 拉杆

11 阀盘

13 流动通道

15 流入开口

17 阀体侧

19 流出开口

21 阀体侧

23 导向通道

25 缸

27 工作腔

29 工作腔

31 流动通道的部分区段

33 紧固件

35 柱塞

37 节流室

39 盘片组件

41 过压阀

43 翻转点

45 节流通道

47 节流阀

49 节流通道的纵向部分区段

51 第一阀座面

53 最小横截面

55 止动弹簧

57 换向阀体

59 中央通道

61 弹簧止动体

63 第二阀座面

65 惯性体

67 弹簧组件

69 阀座面

71 支承盘

73 阀盘

75 阀体

77 环形壁

79 套管

81 侧表面

83 导向凸轮

85 底部

87 传输套管

89 支撑面

91 进入开口

93 轴向通道

95 端面

97 阀座面

99 连接通道

101 缩窄部

Claims

1.在两个工作腔(27；29)之间的阻尼阀(1)，其包括具有用于容纳预紧弹簧(7)的阶梯式开口(5)的阻尼阀体(3)，所述预紧弹簧作用在拉杆(9)上，在所述拉杆处布置有阀盘(11)，所述阀盘至少部分地封闭流动通道(13)的流出开口(19)，所述流动通道将两个对置的阀体侧(17；21)相互连接，其中在所述拉杆(9)上除了所述预紧弹簧力之外作用有阻尼力，所述阻尼力与所述阀盘(11)的振动相反作用，其特征在于，所述附加的阻尼力由拉杆侧的柱塞(35)形成，所述柱塞与所述阶梯式开口(5)的部分区段形成节流室(37)，其中所述节流室(37)至少间接地与所述两个工作腔(27；29)的其中一个相连接。

2.根据权利要求1所述的阻尼阀，其特征在于，在所述节流室(37)和所述工作腔(27；29)之间的连接部由节流通道(45)形成。

3.根据权利要求2所述的阻尼阀，其特征在于，所述节流通道(45)将所述节流室(37)与所述流动通道(13)连接。

4.根据权利要求2所述的阻尼阀，其特征在于，所述节流通道(45)构造在所述拉杆(9)中。

5.根据权利要求1所述的阻尼阀，其特征在于，在所述节流室(37)和所述工作腔(27)之间的连接部(45)具有节流阀(47)，所述节流阀从流动运动静止时的流通位置开始以增大的流动速度在所述连接部(45)内执行向关闭位置的运行移动。

6.根据权利要求5所述的阻尼阀，其特征在于，所述节流阀(47)布置在所述流动通道(13)内。

7.根据权利要求5所述的阻尼阀，其特征在于，所述节流阀(47)布置在所述节流室(37)内。

8.根据权利要求7所述的阻尼阀，其特征在于，所述节流阀(4737)支撑在所述拉杆(9)处。

9.根据权利要求5所述的阻尼阀，其特征在于，所述节流阀(47)的阀体构造为与频率相关的惯性体(65)，其被弹簧组件(67)预紧在所述流通位置。

10.根据权利要求1所述的阻尼阀，其特征在于，所述流动通道(13)在所述阶梯式开口(5)的横截面内延伸并且通过环形壁(49)与所述节流室(37)分离，其中所述节流通道(45)贯通所述环形壁。

11.根据权利要求1所述的阻尼阀，其特征在于，在高于限定的压力加载时所述阻尼阀(1a)至少基本上关闭并且在流出方向相同的情况下至少另一阻尼阀(1b)占据流通位置。

12.根据权利要求1所述的阻尼阀，其特征在于，所述流动通道(13)的横截面区域在流出侧端部具有缩窄部(101)。