CN1867785A - 具有选择性泄放的单筒活塞阀系统 - Google Patents

Abstract

减振器活塞组件包括具有第一面、第二面和多个流体通道的活塞。预加载的流动控制装置各自密封至少一个流体通道，包括：接触第一面的第一泄放板和接触第二面的第二泄放板；一对排放盘，第一排放盘接触第一面，第二排放盘接触第二面。每个流动控制装置在单个可调节的装置打开压力下打开。与排放盘接触的多个通道的每一个还可以具有不同的流通面积，以便允许排放盘有角度地抬高，以限制盘震颤。

Description

具有选择性泄放的单筒活塞阀系统

技术领域

本发明总地来说涉及汽车减振器。更具体地，本发明涉及允许减振器的更大调节能力的可作为阀操作的液压流动控制组件。

背景技术

减振器用来与汽车悬架系统一起吸收行驶过程中产生的不需要的振动。减振器通常连接在汽车的簧上部分(车身)和簧下部分(车轮)之间。在减振器的压力缸限定的工作腔内放置有活塞，活塞通过活塞杆连接到汽车的簧上部分。压力缸通过一种现有公知方法连接到汽车的簧下部分。因为在减振器被压缩或伸张时，活塞能够通过阀限制活塞的相对两侧之间的减振液流动，所以减振器能够产生抑制不需要的振动的阻尼力，否则振动会从汽车的簧下部分传送到簧上部分。

目前已经提出了根据压力缸内活塞的速度或加速度提供不同阻尼特性的减振器。由于压力下降和流动速度之间的指数关系，在相对较低的活塞速率时很难获得阻尼力，特别是当速率接近零时。低速阻尼力对汽车操作很重要，因为大多数汽车操作事件是在低速汽车车身速率下控制的。在随着活塞速率提高在越过活塞产生的大范围压力上控制阻尼力也很重要。

用于在活塞低速运动期间调节减振器的各种现有系统采用固定的低速泄放孔来提供泄放通道，该泄放通道穿越活塞一直保持打开。可以采用孔凹口来形成这一泄放孔，孔凹口可以位于邻近密封区的挠性盘上，或者直接位于密封区中。为了使用这些打开的孔凹口来获得低速控制，孔凹口必须足够小，以在相对较低的速率下形成节流作用。在这种情况下，阀系统的低速流体回路将只在很低的速率范围内操作。因此，在所期望的较低速率下，第二级阀或高速级阀被激励。在相对低的速率下激励高速级阀造成了刺耳的声音，因为固定的孔泄放回路力速率特性的形状完全不同于高速回路的形状。

目前已经使用在活塞的每个压力腔侧并在活塞的不同方向变化上操作的阀开发出高速级阀。阀的使用增加了减振器的成本和复杂性。阀还可能“震颤”，这样降低了阻尼效力，并潜在地增加了阀部件快速磨损的可能性。

发明内容

根据发明的第一方面，减振器活塞组件包括活塞，活塞具有第一面、相对的第二面和多个流体通道，流体通道允许流体在第一面和第二面之间流通。多个流动控制装置的每一个密封至少一个流体通道。流动控制装置包括：一对泄放板，包括接触第一面的第一泄放板和接触第二面的第二泄放板；和一对排放盘，包括接触第一面的第一排放盘和接触第二面的第二排放盘。每个流动控制装置在单个可调节的装置打开压力下打开。

根据本发明的另一方面，一种减振器流体流动控制组件包括具有第一面和相对的第二面的活塞。通过活塞形成的一对流体通道组(fluid passage set)包括可在第一面隔离的第一组和可在第二面隔离的第二组。在每个流体通道组中的多个通道各自具有选自多个通道流通面积的不同流体通道面积。一对排放盘各自密封流体通道组中的一组，包括可移动地接触第一面的第一排放盘和可移动地接触第二面的第二排放盘。作用于第一面和第二面中的一个的流体压力通过流体通道组中的一个起作用，以便开始有角度地移动并随后完全打开一对排放盘中的一个。

根据本发明的又一方面，提供了一种控制流体穿过减振器的活塞组件流动的方法，该活塞组件具有第一面、相对的第二面和多个流体通道，该方法包括：将活塞定位在活塞缸中，以允许第一面和第二面之间的流体流通；在第一面和第二面的每一个面密封每个流体通道，从一对泄放板和一对排放盘中选择流动控制装置；预加载每个流动控制装置的打开压力。

本发明进一步的应用范围将从下面提供的详细描述中变得明白。应该理解，详细的描述和特定的示例虽然显示了本发明的优选实施例，但是仅以图解为目的并无意限制本发明的范围。

附图说明

通过详细描述和附图，本发明将更加全面地被理解，其中：

图1是置于减振器的活塞缸内的本发明活塞组件的透视图；

图2是沿图1的截面2-2的横截面视图，标识了本发明第一实施例的细节；

图3是根据本发明实施例的活塞的俯视图；

图4是沿图3的截面4-4的横截面视图；

图5是图2的分解局部截面视图，标识了根据本发明优选实施例的示例性的泄放通道和泄放板的细节；

图6是根据本发明优选实施例的连接盘(interface disc)的俯视图；

图7是图6中连接盘的侧视图；

图8是与图2相似的横截面视图，示出了本发明的另一优选实施例；

图9是控制流体流过本发明的活塞组件的方法步骤的图；和

图10是包括了本发明的活塞组件的组装后的减振器的侧视图。

具体实施方式

优选的实施例的以下描述实际上仅是示例性的，并不用于限制本发明、本发明的应用或使用。

如图1所示，根据本发明的优选实施例，活塞组件10包括通过螺母16牢固连接到活塞杆14的活塞12。活塞组件10可滑动地设置于缸体18内，并且可以在缸体18内沿着活塞行进的箭头“A”的方向自由滑动。活塞12将缸体18分成第一工作腔20和第二工作腔22。当活塞12在缸体18内滑动时，在第一工作腔20或在第二工作腔22中的流体24在工作腔之间流动。流体流动由多个流动控制装置26控制，流动控制装置26将参考图2详细介绍。活塞组件10和缸体18具有相同的纵向中线“B”。通过活塞12周围放置的密封件28阻止缸体18内的流体24绕开流动控制装置26。

在图2中可以很清楚地看到，活塞组件10的活塞12包括至少一个泄放通道30，泄放通道30可被隔离，以便允许流体从活塞12的第一面“C”穿过活塞12流向第二面“D”，或者从第二面“D”穿过活塞12流向第一面“C”。在所示出的实施例中，靠着第一面“C”设置有泄放板32，以隔离第一泄放通道30’。泄放板32靠着形成在活塞12的第一面“C”上的凸起区34固定。这一区域示出在图5中，并将参考图5更详细地描述。泄放板32位于第一面“C”的第一凹进部分36内。泄放板32允许沿箭头“E”方向的流动，并阻止按箭头“F”方向的流动。泄放板32的一部分延伸越过第二凹进部分37。提供第二凹进部分37的目的是让活塞12的第一面“C”上的流体暴露给至少一个泄放通道30”，以允许流体沿箭头“F”的方向流动(也就是朝向第二面“D”)。

预加载压力通过弹簧38施加到泄放板32。弹簧38的第一端或弹簧接合端位于在螺母16中形成的弹簧槽40上，弹簧38的第二端或弹簧力分布端与泄放板32的面接触。由弹簧38施加的预加载压力是由弹簧38的尺寸、材料、弹簧刚性系数和其它公知因素预先确定的。用于弹簧38的材料通常是弹簧钢，然而，可以使用可替代材料，包括其它金属、金属合金或聚合材料。

通过活塞12提供多个排放通道42和43。排放通道42和43的流通面积通常比泄放通道30的流通面积大。示例性的排放通道42由排放盘44隔离在活塞12的第一面“C”上。与泄放板32相似，排放盘44允许流体沿箭头“E”的方向流动，并阻止流体沿箭头“F”的方向流动。连接件(interface)46被设置成接触排放盘44。连接件46通常具有更大的横截面，因此比排放盘44更硬。连接件46的用途是将来自多个连接盘48的负载分布到排放盘44，从而保持排放盘44与邻近排放通道42的活塞12第一面“C”接触。与泄放板32相似，排放盘44被设置成与排放通道42附近的区域接触，并以可移动的方式被支撑，以允许流体分别通过第一凹进部分36和第二凹进部分37进入排放通道43。提供了至少一个连接盘48，以通过连接件46将座合力预加载到排放盘44。各个连接盘48可以在厚度和直径上不同，以改变排放盘44上的预加载压力。尽管用于连接盘48的材料可以包括弹簧钢，在优选的实施例中，可以用其它钢代替弹簧钢用于连接盘48，从而降低成本。最外面的连接盘48接触弹簧盘板50。弹簧盘板50通过预加载隔板52被依次预加载，以便沿箭头“F”的方向加载活塞组件10。当在排放盘44上确定了适当的预加载时，在预加载隔板52和螺母16之间形成焊接点54，以固定预加载隔板52的位置。

在活塞12的第二面“D”设置了相似的零件结构。泄放板55直接接触泄放通道30”的孔区域。与弹簧38相似，泄放板55经由弹簧56被预加载。与弹簧38和螺母16的连接相似，弹簧56连接到活塞杆14。与排放盘44的设计相似，排放盘58隔离了通过排放通道43的流体流动。与连接件46相似，连接件60被设置成直接接触排放盘58。与连接盘48相似，在连接件60的排放盘58相反的一侧设置了至少一个，较佳为多个，连接盘62。弹簧盘板64接触最外面的连接盘62。弹簧盘板64随后由预加载隔板66接触，以在排放盘58上提供预加载压力。在排放盘58的预加载之后，预加载隔板66通过与焊接点54相似的焊接点焊接到活塞杆14。

在所示出的实施例中，外部区68同时位于活塞12的第一面“C”和第二面“D”上。外部区68形成排放通道42和43的凸起的可密封末端，并由排放盘44和排放盘58之一接触。

如图3所清楚显示的那样，活塞12具有多个排放通道42和多个排放通道43。在优选实施例中，提供了三个排放通道42和三个排放通道43。在这一优选的实施例中，排放通道42和排放通道43中的每一个有不同的尺寸。示例性的排放通道42’提供了最大的流通面积，然后是排放通道42”，再然后是排放通道42。类似地，排放通道43’提供了最大的流通面积，然后是排放通道43”，最后是排放通道43。提供具有不同流通面积的通道的目的是允许作用于排放盘44或排放盘58的流体压力首先抬高与最大排放通道相邻的适当盘，从而当它抬高时“倾斜”排放盘。倾斜圆盘降低了圆盘的振颤。基于流通面积的差异，越过排放盘的最初流动与最大的排放盘通道区域相邻。排放通道42和43在尺寸上的示例性差异通过大通道弧“G”、中通道弧“H”和小通道弧“J”分别显示。尽管对应的每个排放通道42和43显示了相等的尺寸(也就是对于排放通道42’和排放通道43’的大通道弧“G”是相等的)，对应的排放通道42和43可以具有不同的流动通道面积，以在活塞行程的不同方向获得不同的流体流动速率。

图中还显示了多个泄放通道30。泄放通道30通常被布置在泄放通道区域“K”附近，通常位于排放通道的内侧。图中示出了示例性的4个泄放通道30，然而，泄放通道30的数量可以依据流经泄放通道所期望的最初和全部流动速率而改变。

下面参考图4，活塞12包括活塞直径“L”，活塞直径“L”可在多个密封凸起区70的最外面的位置测量。密封凸起区70定位密封件28(如图1和2所示)。活塞12还包括活塞宽度“M”。本发明的活塞组件10不局限于特定大小、直径或宽度。活塞组件10的尺寸能依据减振器的个别设计而改变，这种改变可以依据多种因素，包括将被减振器吸收的设计负载。

如图5所示，用于泄放板32的典型定向包括弹簧38，弹簧38被预加载，以将泄放板32压到和凸起区34接触。在泄放板32的接触位置，泄放板32左侧(如图5所示)的流体直到达到和/或超过施加于弹簧38的预加载压力“Z”才能流过泄放板32。在图5所示的封闭情况期间，泄放通道30中的流体因此不能流动。凸起区34包括支撑泄放板32的外周的外部平面区域72。凸起区34和外部平面区域72共同形成了泄放通道30的可密封端，并与泄放板32和泄放板55之一分别接触。第一凹进部分36中流体被泄放板32的封闭位置阻止流向泄放通道30。

接下来参考图6，示例性的连接盘48包括多个盘指74。这里显示了示例性的八个盘指74。单个盘指74的直径以及其它几何尺寸能根据连接盘48所需的预加载力而改变。连接盘48通常是圆形，盘指74的远端形成直径“N”。内径“O”的尺寸允许连接盘48可滑动地接触活塞杆14的外径。各个盘指74具有角距“P”。角距“P”能依据盘指74的数量以及提供预加载排放盘的特殊区域或部分的能力而改变。用于连接盘48(以及连接盘62，未显示)的盘厚度“Q”能依据连接盘48所需的预加载压力而改变。例如，每个连接盘48能从多个盘厚度“Q”中选择，或每个连接盘48能选择为具有相同的盘厚度“Q”。

接下来参考图8，在可替代的实施例中，活塞组件100包括通过螺母106牢固支撑到活塞杆104的活塞102。在这个实施例中，活塞组件100的单个盘板上的预加载是由预加载隔板108和螺母106分别提供的。当螺母106被拧进活塞杆104时，预加载隔板108被活塞杆104的一个端面110推进到接触活塞102的位置。

图8还为流体通过活塞组件100沿一个方向的流动而确定了示例性的流动路线。泄放板112一般隔离至少一个泄放通道114。排放盘116一般隔离至少一个排放通道118。当泄放板112因为作用于它两端的不同流体压力而移动时，通过放放通道118形成排放气体路线“S”。本发明的每一个实施例中，较佳的是经过活塞的最初流动将经过一个或更多泄放通道114。因此，与每个泄放板相关的弹簧的预加载压力被预先确定为使得泄放板(例如泄放板112)开始抬高，从而允许流体以低速流动速率通过泄放通道。为了对于活塞更高的速度或位移，并为了使流体能以更高的所需流动速率流过活塞，各个排放盘上的预加载压力被预先设置为使得排放盘在泄放板抬高后抬高，并预先设置为比泄放板抬高压力更大的压力。如前所述，通过提供具有不同流通面积的排放通道，每个排放盘相邻于具有大小按递减顺序排列的流通面积的排放通道有角度地抬高。这降低了排放盘随着流体通过排放通道的流动速率增加时产生振颤的可能性。

如图9所详细描述的那样，在步骤130，活塞被定位于活塞缸中，以便允许流体在活塞第一面和第二面之间流通。在步骤132，使用从一对泄放板和一对排放盘中选择的流动控制装置密封在第一和第二面上的各个流体通道。在下一步骤134，为每个流动控制装置预加载打开压力。在第一并行步骤136，活塞被滑动地放置，以便将活塞缸分成第一工作腔和第二工作腔。在另一并行步骤138，一对泄放板的第一个和一对排放盘的第一个连接到第一面。在随后的并行步骤140，一对泄放板的第二个和一对排放盘的第二个附着到第二面。在又一并行步骤142，每一个泄放板被预加载，以在第一流体压力下打开。在随后的并行步骤144，每个排放盘被预加载，以在比第一流体压力高的第二流体压力下打开。在最后的并行步骤146，与流动控制装置中的一个接触的后继的流体通道的流通面积被增加。

如图10所示，减振器150包括缸体18，缸体18包含了活塞组件10(如图2中所示)。缸体18被定位于筒形端152中，活塞组件10可沿位移箭头“T”的方向在缸体18中移动。活塞杆14的自由延伸端153延伸越过筒形端152。第一终端部件154被固定到缸体18的下端，以在操作状态下通过常规方式将减振器150固定到汽车162的车轴组件156。第二终端部件158被固定到自由延伸端153，以在操作状态下同样通过常规方式将减振器150固定到汽车车身160。减振器150的结构可配置为如图2中所示的单筒减振器。

用做本发明的连接件、连接盘、弹簧盘、泄放盘和排放盘的材料可以是金属，例如钢、弹簧钢、不锈钢等等。如本领域公知，本发明的活塞可以是烧结的铸钢或其它金属。

本发明的活塞组件提供了几种优点。通过使用简化的板设计，并且利用简单的弹簧或多个弹簧板弹簧加载或预加载每个板，本发明的设计在机械上得到了简化。在一个实施例中，预加载隔板(在预加载排放盘板后被焊接)，允许对阻尼力特性进行非常精确的初调，因为排放盘的负载首先是可测量的，然后是可以通过焊接固定的。本发明的活塞组件设计取消了通常和隔离泄放通道或排放通道的阀相关的阀杆。对于与阀相关的泄放或排放通道的任一端的紧固件也没有要求。而且，通过改变本发明的活塞组件中连接盘的直径、厚度和/或数量，通用的活塞能用于几种减振器设计中，从而对于每种减振器设计提供了不同的设计升高压力。这降低了部件的制造和储藏成本。本发明的盘设计还允许活塞组件在操作流动速率的所有范围内以降低的振颤操作。

尽管上面的详细描述描述了本发明的优选实施例，但应该理解，在不背离所附权利要求的范围和有效意义的情况下，可以对本发明进行修改、变化以及替换。

Claims (27)

1、一种减振器活塞组件，包括：

活塞，具有第一面、相对的第二面和多个流体通道，所述流体通道允许流体在第一面和第二面之间流通；和

多个流动控制装置，每个流动控制装置密封所述流体通道的至少一个，包括：

至少一对泄放板，包括接触第一面的第一泄放板和接触第二面的第二泄放板；和

至少一对排放盘，包括接触第一面的第一排放盘和接触第二面的第二排放盘；

其中每个流动控制装置在单个可调节的装置打开压力下打开。

2、如权利要求1所述的活塞组件，包括压缩装置，用于将每个流动控制装置保持在与活塞接触的封闭位置，直到每个流动控制装置在单个可调节的装置打开压力下打开。

3、如权利要求2所述的活塞组件，包括通过活塞可接合地设置的活塞杆。

4、如权利要求3所述的活塞组件，其中该压缩装置包括保持每个泄放板和活塞之间接触的弹簧。

5、如权利要求4所述的活塞组件，其中该弹簧包括：

与活塞杆的槽固定接合的弹簧接合端；和

与泄放板接触的弹簧力分布端。

6、如权利要求3所述的活塞组件，其中该压缩装置包括保持每个排放盘和活塞之间的接触的至少一个弹簧盘板。

7、如权利要求6所述的活塞组件，包括可连接地附着到活塞杆并预加载至少一个弹簧盘板的预加载隔板。

8、如权利要求7所述的活塞组件，包括位于至少一个弹簧盘板和每个排放盘之间的连接盘。

9、一种减振器流体流动控制组件，包括：

具有第一面和相对的第二面的活塞；

通过活塞形成的一对流体通道组，所述流体通道组的第一组可在第一面隔离，所述流体通道组的第二组可在第二面隔离；

在每个流体通道组中的多个通道，每个通道的通道流通面积选自多个通道流通面积的不同流体通道面积；和

一对排放盘，每个排放盘密封流体通道组中的一组，包括可移动地接触第一面的第一排放盘和可移动地接触第二面的第二排放盘；

其中作用于第一面和第二面中的一个的流体压力通过流体通道组中的一个起作用，以便开始有角度地移动并随后完全打开一对排放盘中的一个。

10、如权利要求9所述的控制组件，包括可通过活塞形成的至少两个泄放通道，至少包括可在第一面隔离的第一泄放通道和可在第二面隔离的第二泄放通道。

11、如权利要求10所述的控制组件，包括一对泄放板，包括接触第一面的第一泄放板和接触第二面的第二泄放板。

12、如权利要求11所述的控制装置，包括：

预加载每个排放盘的至少一个弹簧盘；和

预加载每个泄放板的至少一个弹簧。

13、如权利要求12所述的控制组件，包括形成可调节的排放盘打开压力的预定数量的弹簧盘。

14、如权利要求12所述的控制组件，包括形成可调节的排放盘打开压力的预定厚度的每个弹簧盘。

15、如权利要求9所述的控制组件，包括形成每个通道的可密封端的凸起区。

16、如权利要求10所述的控制组件，其中每个通道组的每个通道位于靠近活塞的外径的位置。

17、如权利要求10所述的控制组件，其中每个泄放通道位于每个通道组的每个通道的内侧。

18、一种减振器，包括：

活塞缸；

活塞组件，可滑动地设置在活塞缸内，并将活塞缸分成第一工作腔和第二工作腔，该活塞组件包括：

(i)活塞，具有第一面、相对的第二面和多个流体通道，所述流体通道允许流体在第一面和第二面之间流通；和

(ii)多个流动控制装置，每个流动控制装置密封所述流体通道的至少一个，包括：

(a)至少一对泄放板，包括接触第一面的第一泄放板和接触笫二面的第二泄放板；和

(b)至少一对排放盘，包括接触第一面的第一排放盘和接触第二面的第二排放盘；

牢固地附着到活塞组件的活塞杆。

19、如权利要求18所述的减振器，其中活塞杆包括可连接到汽车的车轴组件的第一终端部件。

20、如权利要求19所述的减振器，包括：

筒形端，可滑动地设置于活塞缸和活塞杆的自由延伸端的上方；和

第二终端部件，可固定地连接到活塞杆的自由延伸端，并将减振器连接到汽车车身。

21、一种控制流体穿过减振器的活塞组件流动的方法，该活塞组件具有第一面、相对的第二面和多个流体通道，该方法包括：

将活塞定位在活塞缸中，以允许第一面和第二面之间的流体流通；

在第一面和第二面的每一个面密封每个流体通道，从一对泄放板和一对排放盘中选择流动控制装置；和

预加载每个流动控制装置的打开压力。

22、如权利要求21所述的方法，包括可滑动地定位活塞，以将活塞缸分成第一工作腔和第二工作腔。

23、如权利要求21所述的方法，包括：

在第一面上可移动地连接一对泄放板的第一个和一对排放盘的第一个；和

在第二面上可移动地附着一对泄放板的第二个和一对排放盘的第二个。

24、如权利要求21所述的方法，包括：

预加载一对泄放板中的每一个，以在第一流体压力下打开；和

预加载一对排放盘中的每一个，以在高于第一流体压力的第二流体压力下打开。

25、如权利要求21所述的方法，包括通过向每个流动控制装置添加或减少至少一个弹簧盘板来调节所述打开压力。

26、如权利要求25所述的方法，包括通过增加或减小至少一个弹簧盘板的厚度来调节打开压力。

27、如权利要求21所述的方法，包括增加在第一面和第二面的每一个面上并和一个流动控制装置流体接触的后继的流通通道的流通面积。

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