CN110701234A - 减振器用冲击加速度敏感阀 - Google Patents

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阴运宝
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Abstract

本发明属于车辆减振技术领域，具体涉及一种冲击加速度敏感阀。本发明安装在减振器工作腔与补偿腔之间的底阀上，其利用压缩弹簧和滑块组成的弹簧质量系统来感受车辆来自路面的冲击载荷达到判定工况的目的；利用滑块和阀杆之间的孔实现减振器高压腔的联通，能够使减振器在遇到路面的强烈冲击时实现减振器高压腔的卸载降低阻尼以减小经减振器传递至车体的冲击，满足了不同工况对阻尼的需求。本发明为减振器阻尼对称设计创造了有利条件。提高压缩阻尼降低拉伸阻尼有利于改善车辆的姿态，使悬架及时复位，全面改善车辆的平顺性与操纵稳定性。该冲击加速度敏感阀结构紧凑，工艺性好，成本可控。

Description

减振器用冲击加速度敏感阀
技术领域
本发明属于车辆减振技术领域，具体涉及一种减振器用冲击加速度敏感阀。
背景技术
车辆悬架中的减振器除了衰减车体自由振动的功能外，还具有传递力的作用。传力工况不同，所需阻尼也不同。当车辆处于急速转向、加速、制动等工况时，为防止车体姿态发生较大变化，希望减振器输出大阻尼传递较大支承力，阻止车体与车轮间的相对运动。对于越野车辆，大阻尼还利于降低“悬挂击穿”概率、抑制车辆俯仰振动，许多军用车辆设置较高压缩阻尼，如T72、M113等车辆悬架正、反行程阻尼接近相等，Bradley运兵车的减振器压缩阻尼为复原阻尼的2倍。
但不平路面布满突起物，当车轮撞击突起物时，如果压缩阻尼较大，经减振器传递至车体的冲击力也变得非常大，因此悬架对阻尼的需求随工况的变化而变化。
传统减振器的阻尼力仅取决于活塞压缩速度。单一状态变量无法区分工况，因此无法解决上述技术矛盾，制约了车辆平顺性改善。本发明的目的是引入冲击加速度，通过两个状态量来判断车辆振动工况，进而改变减振器的阻尼力。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何提供一种冲击加速度敏感阀，使减振器通过冲击加速度这一变量来判定振动工况，并自行降低有害阻尼(加剧车辆振动的阻尼)。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种减振器用冲击加速度敏感阀，所述敏感阀与底阀总成14一体化设计，所述敏感阀包括：阀杆2、压缩弹簧5、滑块6和螺母7；
所述阀杆2由一体形成的连接部和杆体部构成，所述连接部通过支撑座1与减振器壳体连接，所述连接部下端中部向下方延伸形成所述杆体部；
所述杆体部内部设有轴向通孔和径向通孔；所述轴向通孔向上与设置于所述连接部中央部位的贯通孔垂直联通，轴向通孔内壁与滑块6形成间隙配合；所述径向通孔贯穿杆体部壁面，高度与滑块6的安装位置对应，使滑块6能形成密封作用；
所述螺母7内部设有轴向盲孔，所述轴向盲孔与阀杆2的轴向通孔对应构成一圆柱形空腔，滑块6和压缩弹簧5安装在所述圆柱形空腔内；
所述滑块6内部设有轴向导油孔和径向导油孔；所述轴向导油孔与连接部中央部位的贯通孔设置为对应贯通；所述径向导油孔贯穿滑块6直径较小的上端部的壁面，当滑块6运动时，避免空腔内形成负压阻止滑块正常运动；
所述压缩弹簧5在圆柱形空腔内下部，设置为预压缩，将滑块6顶在圆柱形空腔上部，滑块6顶部受限于阀杆2轴向通孔的顶部内壁，此时滑块6的径向孔与阀杆2上的径向通孔不联通。
其中，所述敏感阀安装在减振器的底阀总成上，在车轮受到来自地面的强烈冲击时，阀杆2随车轮、底阀总成14产生向上的运动，而滑块6由于惯性在克服压缩弹簧5的作用，产生相对阀杆2向下的运动，从而使滑块6的径向导油孔与阀杆2的径向通孔联通。
其中，所述阀杆2中，位于上部的连接部贴在支承座1上，位于下部的杆体部下端的外螺纹与螺母7连接，螺母7固定在支撑座1下端。
其中，滑块6为阶梯台阶轴形式，分为直径较小的上端部，以及直径较大的下端部；所述滑块6直径较小的上端部用于径向导油孔连接，避免滑块运动时形成负压区。
其中，所述滑块6直径较大的下端部与阀杆2的轴向通孔的内壁配合构成滑块6上下滑动过程中的导向副。
其中，所述滑块6上端部的外部尺寸设置为大于连接部中央部位的贯通孔孔径。
其中，所述阀杆2连接部的轴向通孔的内壁径向尺寸设置为与所述滑块6的下端部的外部尺寸相匹配，既能形成良好密封，又能灵活滑动。
其中，所述压缩弹簧5为螺旋式弹簧，预紧力根据设计的开阀阈值设定。
其中，所述敏感阀所感受的冲击加速度值通过改变弹簧5刚度和滑块6的质量之间比例来改变。
其中，通过改变滑块6的形状来改变其液动力响应特性，从而适应不同的车辆的不同需求。
(三)有益效果
随着车速要求的不断提高，路面不平对车辆的振动冲击问题越突出，不同工况对阻尼需求不同的技术矛盾也越突出。如果仍采用当前减振器非对称阻尼设置措施，则会加剧车辆俯仰振动，在加减速、急速转向时车体姿态变化大；对越野车辆来说还将增加车辆“悬挂击穿”概率，并产生附加力降低了车辆距地高，同时位伸阻尼大容易导致复位困难，会造成随后的无缓冲冲击。
本发明引入冲击加速度来区分工况，在不降低减振器压缩阻尼的情况下，既限制了经减振器传递至车体的冲击力，又改善了车辆俯仰振动、车辆姿态控制，并降低了悬架击穿概率，提高悬架复位速度，可全面提高车辆平顺性及姿态平稳性，如图4所示。
附图说明
图1为本发明实施例在减振器上的安装位置图。
图2为本发明实施例与减振器底阀上压缩阀安装关系图。
图3为本发明实施例的减振器用冲击加速度敏感阀的剖视图。
图4为车辆通过路面突起时悬架复位情况示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
为解决现有技术问题，本发明提供一种冲击加速度敏感阀。其直接与车轮连接，可感知来自路面冲击加速度大小。同时，该阀位于减振器高低压腔之间，可根据加速度大小，实现卸荷与否。如果加速度较大，则说明此时车轮正在撞击路面突起，减小阻尼降低经减振器传递至车体的冲击；如果加速度较小，则说明减振器正在抑制车体与车轮间的相对运动，维持正常阻尼。
具体而言，本发明所提供的减振器用冲击加速度敏感阀，其与底阀总成14一体化设计，如图1-图3所示，所述敏感阀包括：阀杆2、压缩弹簧5、滑块6和螺母7；
所述阀杆2由一体形成的连接部和杆体部构成，所述连接部通过支撑座1与减振器壳体连接，所述连接部下端中部向下方延伸形成所述杆体部；
所述杆体部内部设有一个轴向通孔和一个径向通孔；所述轴向通孔向上与设置于所述连接部中央部位的贯通孔(用作导油孔)垂直联通，轴向通孔内壁与滑块6形成间隙配合；所述径向通孔贯穿杆体部壁面，高度与滑块6的安装位置对应，使滑块6能形成密封作用；
所述螺母7内部设有轴向盲孔，所述轴向盲孔与阀杆2的轴向通孔对应构成一圆柱形空腔，滑块6和压缩弹簧5安装在所述圆柱形空腔内；
所述滑块6内部设有轴向导油孔和径向导油孔；所述轴向导油孔与连接部中央部位的贯通孔设置为对应贯通；所述径向导油孔贯穿滑块6直径较小的上端部的壁面，当滑块6运动时，避免空腔内形成负压阻止滑块正常运动；
所述压缩弹簧5在圆柱形空腔内下部，设置为预压缩，将滑块6顶在圆柱形空腔上部，滑块6顶部受限于阀杆2轴向通孔的顶部内壁，此时滑块6的径向孔与阀杆2上的径向通孔不联通，起密封作用。
其中，所述敏感阀安装在减振器的底阀总成上，在车轮受到来自地面的强烈冲击时，阀杆2随车轮、底阀总成14产生向上的运动，而滑块6由于惯性在克服压缩弹簧5的作用，产生相对阀杆2向下的运动，从而使滑块6的径向导油孔与阀杆2的径向通孔联通。
其中，所述阀杆2中，位于上部的连接部贴在支承座1上，位于下部的杆体部下端的外螺纹与螺母7连接，螺母7固定在支撑座1下端。
其中，滑块6为阶梯台阶轴形式，分为直径较小的上端部，以及直径较大的下端部；所述滑块6直径较小的上端部用于径向导油孔连接，避免滑块运动时形成负压区。
其中，所述滑块6直径较大的下端部与阀杆2的轴向通孔的内壁配合构成滑块6上下滑动过程中的导向副。
其中，所述滑块6上端部的外部尺寸设置为大于连接部中央部位的贯通孔孔径。
其中，所述阀杆2连接部的轴向通孔的内壁径向尺寸设置为与所述滑块6的下端部的外部尺寸相匹配，既能形成良好密封，又能灵活滑动。
其中，所述压缩弹簧5为螺旋式弹簧，预紧力根据设计的开阀阈值设定。
其中，所述敏感阀所感受的冲击加速度值通过改变弹簧5刚度和滑块6的质量之间比例来改变。
其中，通过改变滑块6的形状来改变其液动力响应特性，从而适应不同的车辆的不同需求。
正常工况下，滑块6在压缩弹簧5预紧力作用下与阀杆2同步运动，滑块6的大端对阀杆2的径向孔形成密封，减振器高压腔12的油液流经压缩阀3(配套补偿阀片4)，减振器阻尼力保持正常水平。
当车轮受到地面不平的冲击强度大于设计阈值时，滑块6由于惯性的作用克服压缩弹簧5预紧力，相对阀杆2产生向下运动，滑块6的径向通孔与阀杆2的径向通孔联通；相当于减振器高压腔12与补偿腔13之间的节流孔面积增大，从而减小了减振器阻尼力，也就减少了经减振器传递到车体上的冲击。
本发明利用压缩弹簧5和滑块6组成的弹簧质量系统来感受车辆来自路面的冲击载荷，利用滑块6和阀杆2之间的相对运动使得滑块和阀杆2的轴向孔联通，能够使减振器在遇到路面的强烈冲击时实现减振器高压腔12的卸载，减小对车体的冲击传递，最终减小车辆冲击载荷下的振动加速度。而且，该冲击加速度敏感阀所感受的冲击加速度值可以靠改变弹簧5刚度和滑块6的质量之间比例来改变，可以改变滑块6的形状来改变其液动力响应特性，从而适应不同的车辆的不同需求。该冲击加速度敏感阀结构紧凑，工艺性好，成本可控。
实施例1
如图1-图3所示，本实施例的敏感阀安装在减振器的底阀总成上。底阀总成被用于控制工作腔与补偿腔之间的流量，对减振器压缩阻尼有至关重要的影响。
本敏感阀中的阀杆是通过底阀总成与减振器壳体、车轮连接的，当车轮受到来自地面的强烈冲击时，阀杆会产生向上的运动，而滑块由于惯性的作用相对阀杆产生向下的运动，从而使滑块的径向通孔与阀杆的径向通孔联通。相当于减振器高压腔与补偿腔之间的节流孔面积增大，高低压腔之间的压差减小，对活塞杆的运动阻力减小，也就减少了经减振器传递到车体的冲击。而在车辆正常行驶过程中，减振器所受到的冲击加速度数值不足以使滑块和阀杆之间产生相对运动。因此，正常行驶过程中的滑块和阀杆无相对运动，工作腔的补偿油只流经压缩阀，减振器阻尼力保持在正常水平。
本发明降低了压缩阻尼对冲击的影响，因此与传统减振器相比，压缩阻尼可设置高一些，拉伸阻尼小一些；压缩阻尼高可改善了车辆行驶时姿态，减小越野行驶悬挂击穿概率。拉伸阻尼小可使悬架及时复位，避免无缓冲冲击。
可根据车辆用途确定开阀阈值，并由弹簧预紧力和滑块质量来保证实施，三者间的关系可表示为
Figure BDA0002241866590000071
式中：ak为开阀点临界值；Fy为弹簧预紧力；ma为滑块质量。当车轮受到的冲击速度大于ak时，减振器开阀卸压。
此外，可以改变滑块的形状、质量来改变其液动力响应特性，从而适应不同的车辆的不同需求。该冲击加速度敏感阀结构紧凑，工艺性好，成本可控。
当车辆行驶过程中遇到突然的冲击加速度时，该冲击加速度敏感阀的阀杆和滑块的孔联通，实现减振器卸荷，从而减小从地面传递到车体的巨大冲击，有利于提高车辆在恶劣路面和遇到突然冲击时的行驶平顺性。在正常路面行驶时，冲击加速度敏感阀不联通，减振器仅依靠正常的阻尼阀发挥减振作用。
综上，本发明中的阀杆是通过支撑座与减振器壳体连接的，当车车受到来自地面的强烈冲击时，阀杆会产生向上的运动，而滑块由于惯性的作用相对阀杆产生向下的运动，从而使滑块的径向通孔与阀杆的径向通孔联通。相当于减振器高低压腔之间的节流孔面积增大，减小了高低压腔之间的压差，从而减小了减振器阻尼力，也就减少了路面传递到车体的冲击。而在车辆正常行驶过程中，减振器所受到的冲击加速度数值不足以使滑块和阀杆之间产生相对运动。因此，正常行驶过程中的滑块和阀杆是不能够联通的，减振器阻尼力也保持正常水平。
本发明利用压缩弹簧和滑块组成的弹簧质量系统来感受车辆来自路面的冲击载荷，利用滑块和阀杆之间的相对运动使得滑块和阀杆的轴向孔联通，能够使减振器在遇到路面的强烈冲击时实现减振器高压腔的卸载保护，减小对车体的冲击传递，最终车辆冲击载荷下的振动加速度。而且，该冲击加速度敏感阀所感受的冲击加速度值可以靠改变弹簧刚度和滑块的质量之间比例来改变，可以改变滑块的形状来改变其液动力响应特性，从而适应不同的车辆的不同需求。该冲击加速度敏感阀结构紧凑，工艺性好，成本可控。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种减振器用冲击加速度敏感阀，其特征在于，所述敏感阀与底阀总成(14)一体化设计，所述敏感阀包括：阀杆(2)、压缩弹簧(5)、滑块(6)和螺母(7)；
所述阀杆(2)由一体形成的连接部和杆体部构成，所述连接部通过支撑座(1)与减振器壳体连接，所述连接部下端中部向下方延伸形成所述杆体部；
所述杆体部内部设有轴向通孔和径向通孔；所述轴向通孔向上与设置于所述连接部中央部位的贯通孔垂直联通，轴向通孔内壁与滑块(6)形成间隙配合；所述径向通孔贯穿杆体部壁面，高度与滑块(6)的安装位置对应，使滑块(6)能形成密封作用；
所述螺母(7)内部设有轴向盲孔，所述轴向盲孔与阀杆(2)的轴向通孔对应构成一圆柱形空腔，滑块(6)和压缩弹簧(5)安装在所述圆柱形空腔内；
所述滑块(6)内部设有轴向导油孔和径向导油孔；所述轴向导油孔与连接部中央部位的贯通孔设置为对应贯通；所述径向导油孔贯穿滑块(6)直径较小的上端部的壁面，当滑块(6)运动时，避免空腔内形成负压阻止滑块正常运动；
所述压缩弹簧(5)在圆柱形空腔内下部，设置为预压缩，将滑块(6)顶在圆柱形空腔上部，滑块(6)顶部受限于阀杆(2)轴向通孔的顶部内壁，此时滑块(6)的径向孔与阀杆(2)上的径向通孔不联通。
2.如权利要求1所述减振器用冲击加速度敏感阀，其特征在于，所述敏感阀安装在减振器的底阀总成上，在车轮受到来自地面的强烈冲击时，阀杆(2)随车轮、底阀总成(14)产生向上的运动，而滑块(6)由于惯性在克服压缩弹簧(5)的作用，产生相对阀杆(2)向下的运动，从而使滑块(6)的径向导油孔与阀杆(2)的径向通孔联通。
3.如权利要求1所述减振器用冲击加速度敏感阀，其特征在于，
所述阀杆(2)中，位于上部的连接部贴在支承座(1)上，位于下部的杆体部下端的外螺纹与螺母(7)连接，螺母(7)固定在支撑座(1)下端。
4.如权利要求1所述减振器用冲击加速度敏感阀，其特征在于，
滑块(6)为阶梯台阶轴形式，分为直径较小的上端部，以及直径较大的下端部；所述滑块(6)直径较小的上端部用于径向导油孔连接，避免滑块运动时形成负压区。
5.如权利要求4所述减振器用冲击加速度敏感阀，其特征在于，
所述滑块(6)直径较大的下端部与阀杆(2)的轴向通孔的内壁配合构成滑块(6)上下滑动过程中的导向副。
6.如权利要求1所述减振器用冲击加速度敏感阀，其特征在于，所述滑块(6)上端部的外部尺寸设置为大于连接部中央部位的贯通孔孔径。
7.如权利要求1所述减振器用冲击加速度敏感阀，其特征在于，所述阀杆(2)连接部的轴向通孔的内壁径向尺寸设置为与所述滑块(6)的下端部的外部尺寸相匹配，既能形成良好密封，又能灵活滑动。
8.如权利要求1所述减振器用冲击加速度敏感阀，其特征在于，所述压缩弹簧(5)为螺旋式弹簧，预紧力根据设计的开阀阈值设定。
9.如权利要求1所述减振器用冲击加速度敏感阀，其特征在于，所述敏感阀所感受的冲击加速度值通过改变弹簧(5)刚度和滑块(6)的质量之间比例来改变。
10.如权利要求1所述减振器用冲击加速度敏感阀，其特征在于，通过改变滑块(6)的形状来改变其液动力响应特性，从而适应不同的车辆的不同需求。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication
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