CN1867788A - 减振器分级阀系统 - Google Patents

Abstract

减振器活塞组件包括具有第一面和相对的第二面的减振器活塞。多个流体通道在第一面和第二面之间延伸。多个阀被连接至该活塞，包括：至少两个回弹阀，每个可以被连接至流体通道之一；至少两个压缩阀，每个可以被连接至流体通道之一。每个阀在对每个阀单独可调的多个阀打开压力之一下激励。减振器活塞组件可以被用于单筒或者双筒减振器。

Description

减振器分级阀系统

技术领域

本发明总地来说涉及具有用于阻尼的阀组件的汽车阻尼器或者减振器。具体地说，本发明涉及允许阀分级打开以控制减振器阻尼的减振器阀组件。

背景技术

减振器用于与汽车悬架系统一起工作，以吸收在行驶期间出现的不希望的振动。减振器通常被连接在汽车的簧上部分(车身)和簧下部分(车轮)之间。活塞位于由减振器的压力缸限定的工作腔中，活塞通过活塞杆连接至汽车的簧上部分。压力缸通过现有技术的方法之一连接至车辆的簧下部分。由于活塞能够通过阀在减振器被压缩或者伸张时限制活塞相对侧之间的减振液的流动，减振器能够产生抑制不希望的振动的阻尼力，否则振动将从汽车的簧下部分传送至簧上部分。

在双筒减振器中，储油腔被限定在压力缸和储油缸之间。使用了分开的活塞阀和底阀。底阀典型地位于工作腔的下部分(活塞下方的区域)和储油腔之间，以限制下工作腔和储油腔之间的流体流动。在减振器中的流体流动被活塞阀和底阀限制的程度越大，减振器产生的阻尼力越大。因此，被高度限制的流体流动将产生硬行驶，而被较少限制的流体流动将产生软行驶。

目前已经开发出了根据压力缸中活塞的速度或者加速度提供不同阻尼特性的减振器。由于压降和流速之间的指数关系，在相对低的活塞速度下获得阻尼力是困难的，特别是在速度接近零时。由于大多数车辆操纵事件由低速车身速度控制，低速阻尼力对车辆操纵是重要的。随着活塞速度增加，在越过活塞产生的大范围压力上控制阻尼力也是重要的。

用于在活塞低速运动期间调节减振器的各种现有技术系统使用固定的低速泄放孔来提供穿过活塞总是打开的泄放通道。泄放孔可以利用位于与密封区相邻的挠性盘之上的孔凹口或者利用直接在密封区自身中的孔凹口来形成。这些设计的缺点在于，由于孔的横截面积为常数，产生的阻尼力不是减振器内部压力的函数。为了利用这些打开的孔凹口获得低速控制，孔凹口必须足够小，以在相对低的速度下产生节流。这之后，阀系统的低速流体回路将仅在非常小的速度范围内工作。因此，第二或者高速级阀在所需的更低速度下被激励。因为固定孔泄放回路力速度特性的形状与高速回路的形状完全不同，在相对低速度下激励第二阀产生刺耳的声音。

发明内容

本发明提供的减振器活塞组件包括具有第一面和相对的第二面的减振器活塞。多个流体通道在第一面和第二面之间延伸。多个阀被连接到活塞上，包括：至少两个回弹阀，每个可以被连接至流体通道之一；至少两个压缩阀，每个可以被连接至流体通道之一。每个阀在对每个阀单独可调的阀打开压力下激励。

在另一实施例中，本发明提供的减振器包括形成压力腔并且可操作地包含流体的缸。活塞组件在该缸中可滑动定位。活塞将压力腔分为第一工作腔和第二工作腔。该活塞组件包括：(i)限定在该第一工作腔和第二工作腔之间延伸的多个流体通道的活塞；(ii)连接至该活塞的至少两个回弹阀，可操作地控制从该第一工作腔至第二工作腔的流体流动；和(iii)与回弹阀相对地连接至该活塞的至少两个压缩阀，该压缩阀可操作地控制从该第二工作腔至第一工作腔的流体流动。每个回弹阀和压缩阀的打开被在多个阀打开压力上单独预先设置，以使回弹阀以回弹阀连续顺序打开，压缩阀以压缩阀连续顺序打开。

在又一实施例中，本发明提供的减振器包括活塞缸。活塞组件可滑动地设置于该活塞缸内，可操作地将活塞缸分成第一工作腔和第二工作腔。该活塞组件包括：具有第一面和相对的第二面的减振器活塞；在第一面和第二面之间延伸的多个流体通道；在外部连接到该活塞的多个阀。阀包括：至少两个回弹阀，每个可连接到所述流体通道的至少一个；至少两个压缩阀，每个可连接到所述流体通道的至少一个。活塞杆可紧固地连接到该活塞组件。

在再一实施例中，提供了抑制汽车车辆行驶变形(ride deflection)的方法，该车辆具有至少一个减振器，每个减振器具有包含第一面和第二面的活塞以及多个通过流体通道。该方法包括：相对于选定的活塞流体通道定向至少两个回弹阀，以向活塞的第一面打开；相对于选定的活塞流体通道布置至少两个压缩阀，以向活塞的第二面打开；调整每个回弹阀，以便达到增加第一面流体压力的预定设置时顺序打开；预处理每个压缩阀，以便达到增加第二面流体压力的预定设置时顺序打开。

从下文提供的详细描述，本发明的进一步适用领域将变得更明显。应该理解该详细描述和特定示例，在显示本发明的优选实施例的同时，是仅为说明的目的并且不限定本发明的范围。

附图说明

通过详细描述和附图，本发明将变得被更完全地理解，其中：

图1为本发明的具有减振器组件的减振器缸的透视图；

图2为通过图1的截面2的部分横截面视图；

图3为取自图2的部分分解截面视图；

图4为本发明的泄放盘的平面视图；

图5为类似于图2的部分截面视图，示出了本发明的部分打开的回弹阀；

图6为示出了本发明的减振器组件的可替代实施例的部分截面视图；

图7为本发明的减振器组件的另一实施例的部分截面视图；

图8为抑制汽车车辆行驶变形的步骤流程图；和

图9为包含本发明的减振器组件的减振器的侧视图。

具体实施方式

下文优选实施例的描述在本质上仅为示例性的，并且决不企图限制本发明、其应用或使用。

参照图1，并且根据本发明的优选实施例，本发明的减振器组件10包括用螺母16连接至杆14的活塞12。示例性的一对回弹阀18、18’和示例性的一对压缩阀19、19’被连接至活塞12。回弹阀18、18’和压缩阀19、19’被布置为向活塞12的相对面打开。活塞12典型地被布置为在缸20中在箭头“L”方向沿纵轴“X”滑动。缸20被形成流体腔21的相对端部包围。活塞12将缸20分为第一工作腔22和第二工作腔23。通过交替打开回弹阀18、18’或者压缩阀19、19’，在流体腔21中的流体在第一工作腔22和第二工作腔23之间流动。活塞12在缸20中的运动在活塞12的一侧产生更高的流体压力，该更高的流体压力由通过回弹阀18、18’或者压缩阀19、19’的流体流动而减轻。

对于本发明的减振器组件10，需要至少两个回弹阀和至少两个压缩阀。阀被单独调整，以使每个阀的不同阀打开压力“P”(示出并且参照图5描述)被预加载，这种预加载是通过调节每个阀的弹簧或者选择性地选择具有不同弹簧常数的弹簧来进行的。这允许回弹阀或者压缩阀的各个阀以连续顺序打开。例如，参照图1，以示例性连续顺序，压缩阀19首先打开(在阀打开压力P₁)，压缩阀19’其次打开(在阀打开压力P₂)。通过延迟第二个(或者更多)阀的打开，可以实现对不同的相应高速节流具有不同排放级别的理想的阻尼特性。

在图1中示出的回弹阀18、18’互相错开180°。类似地，在图1中示出的压缩阀19、19’也互相错开180°。回弹阀18、18’和压缩阀19、19’的这种布置为示例性的。阀可以被布置在任何方向，包括彼此相邻或者所示出的彼此相对。本发明也不限于最少的两个回弹阀18、18’和压缩阀19、19’。另外的回弹阀(未示出)和压缩阀(未示出)也可以被使用。

如图2最佳示出的那样，螺母16被牢固地接合到杆14，用活塞12接合到不可转动接合杆14。压缩阀19包括工具接合端24、销25和螺纹端26。阀板28被设置为与工具接合端24相邻。阀板28的功能和操作将在下面结合图3更详细地说明。接合在压缩阀19的螺纹端26上的螺母30邻接销25的肩部上的垫圈32。螺母30和垫圈32保持位于垫圈32和弹簧座圈36之间的弹簧34。在图示阀关闭位置，压缩阀19的弹簧座圈36与活塞12物理接触。弹簧34的弹簧力还保持阀板28在阀的闭合位置与活塞12接触。

如图3最佳示出的那样，回弹阀18的阀板28支撑多个垫片盘38(下文进一步描述)和在阀板28的相对面的泄放盘40。在所示的阀关闭位置，阀板28接触形成为从活塞12的扩展区的流动孔口密封件42。在所示的阀关闭位置，在一个或者多个孔44中的流体除了所需的那样流过泄放盘40之外，通常被防止流过阀板28。每个孔44包括直径“D”，直径“D”的尺寸是根据通过孔44的所需流体流速、缸20(如图1所示)中的流体类型以及流体粘度确定的。此外，孔44的数量可以根据所需的流体流速而改变。

垫片盘38的目的是允许精细地调整任何回弹阀或者压缩阀的弹簧的预加载。垫片盘38可以根据弹簧的预加载需要被安装为单独盘或者多个盘。垫片盘38通常在安装回弹阀或者压缩阀时安装。

参照前面图2，回弹阀18包括销46、弹簧48和弹簧座圈50。弹簧座圈50接触形成为活塞12的凸起表面的区域52。区域52为在活塞12弹簧定位面上的回弹阀和压缩阀共同使用。类似于弹簧34，弹簧48保持回弹阀18处于所示的阀关闭位置，直到大于预加载在弹簧34的压力的阀打开压力“P”顶开回弹阀18。

现在参考图4，示例性的泄放盘40具有多个凹口，该凹口对于活塞12的低速低幅度位移允许有限体积的流体流过孔44。低幅度位移通常发生在车辆在平滑表面行驶时，从而使减振器组件10具有有限位移。在优选应用中，只有单个泄放盘40被安装在活塞12中，通常在选定的一个回弹阀上或者在一个压缩阀上。然而，如果需要或者必须，多个泄放盘40可以被安装在多于一个回弹阀和/或一个压缩阀中。

如图5最佳示出的那样，示出了处于阀关闭位置的压缩阀19和处于阀打开位置的回弹阀18。在示出的压缩阀19的阀关闭位置，阀板28与流动孔口密封件54物理接触，弹簧座圈36与活塞12的相对面上的延伸区(类似于参考图2描述的区域52)接触。当活塞12在盘/杆行程方向“A”移动时，在第二工作腔23中和在活塞12第一面或者“Y”面的流体压力增加。压力持续增加，直到达到由箭头“P”指示的阀打开压力。一旦达到阀打开压力“P”，流体压力作用于阀板28，以压缩弹簧48，弹簧48从流动孔口密封件42顶开阀板28。回弹阀18从作用在阀打开方向“B”的增长流体压力重新定位，以允许流体从第二工作腔23和活塞12的“Y”面或者第一面，通过孔44并沿所示的第一流体流动路径方向“C”，流向第一工作腔22和活塞12的“Z”面或者第二面。

如果活塞12的移动方向与行程方向“A”相反，在第一工作腔22中和活塞12的“Z”面上增加的流体压力维持回弹阀18处于阀关闭位置，作用于压缩阀19的阀板28的阀打开压力“P”(预定的)以与图5中为回弹阀18描述的相同方式移动压缩阀19至阀打开位置。通过与压缩阀19相关的孔的流体流动处于与流体流动路径方向“C”相反的第二流体流动路径方向(未示出)，引导流体从第一工作腔22和面“Z”流向第二工作腔23和活塞12的“Y”面。

下面参考图6，其中示出了本发明的减振器组件的另一实施例，其阀紧固件端被反向。阀55包括销56，销56具有顶盖末端58、整体式套筒60和肩端62。回弹阀55从图5为回弹阀18所示端的相对端被固紧，也即弹簧64从活塞12的第一侧或者“Y”侧不可移动。弹簧64的第一端接合在整体式套筒60上，第二端由弹簧支架66保持。类似于图5中所示布置，泄放盘40被置于与流动孔口密封件42相邻，阀板28被置于与泄放盘40相邻。在此实施例中，垫片盘38(如果使用)与回弹阀55的肩端62相邻。垫片盘38被支撑垫圈68保持在其位置。销56的与顶盖末端58相对的端部被变形，以形成保持头70，从而分别保持支撑垫圈68、垫片盘38、阀板28和泄放盘40。图6所示的设计的优点是垫片盘38可以在回弹阀或者压缩阀的最终安装阶段时安装。保持头70被形成以完成阀的安装。这允许精确调节弹簧64的预加载弹簧力，从而允许可以精确调节回弹阀或者压缩阀的打开压力，而不需移除阀构件以增加或者移除垫片盘38。

图6还示出用于将活塞12连接至杆14的可替代设计。隔套74被提供在螺母76和活塞12之间，以分别为回弹阀和压缩阀提供间隙。类似于参考图2所示和所描述的布置，螺母76和隔套74不可旋转地将活塞12固定至杆14。图6还示出了置于活塞12周围的密封条72的示例性实施例。密封条72提供活塞12和缸20(参考图1所示和所描述)之间的流体密封，从而引导流体仅向回弹阀或者压缩阀的孔流动。

下面参考图7，其中示出了本发明的阀设计的另一实施例。销78包括螺纹端80。张紧螺母82与螺纹端80螺纹结合，并接触垫圈84以压缩弹簧86。张紧螺母82的实质中空设计允许其越过销78的直径延伸，以根据需要压缩或者减压弹簧86。张紧螺母82因此允许控制弹簧86的预加载。为在装配期间精细调节预加载，也可以使用图7所示的实施例的一个或者更多垫片盘38(参考图3描述)。

下面参照图8描述抑制汽车变形的步骤。在步骤100中，至少两个回弹阀相对于活塞的选择流体通道定向，以向活塞第一面打开。在步骤102中，至少两个压缩阀相对于活塞的选择流体通道定向，以向活塞第二面打开。在步骤104中，每个回弹阀被调整，以便达到增加第一面流体压力的预定设置时顺序打开。在步骤106中，每个压缩阀被调整，以便达到增加第二面流体压力的预定设置时顺序打开。在并行步骤108中，每个压缩阀和回弹阀中的弹簧被预加载。在另一并行步骤110中，压缩阀和回弹阀中的至少一个被加上垫片。在又一并行步骤112中，至少一个流体通道的直径被改变。

如图9所示，减振器120包括包含减振器组件10(参照图1所示)的缸20。缸20置于筒形端122中，减振器组件10在缸20中可以沿移动箭头“E”的方向移动。活塞杆14的自由延伸端124越过筒形端122延伸。第一终端部件126被固定在缸20的下端，以操作地通过常规方式将减振器120固定至汽车134的车轴组件128。第二终端部件130被固定到活塞杆14的自由延伸端124。第二终端部件130操作地也以常规方式将减振器120固定至汽车车身132。

减振器120可被配置为现有技术已知的并且总体上如图1所示的单筒减振器，或者可代替地配置为现有技术已知的双筒减振器(未示出)，其中减振器组件10位于内压力缸中，但是减振器组件10的与回弹行程相关的回弹阀18重新定位在外部缸密封，从而隔离外压力缸。

除了为本发明的两个或者更多回弹阀和/或者压缩阀的连续操作控制阀打开压力“P”之外，每个活塞的孔直径也可以变化，以允许本发明的减振器组件进一步在不同速度下和/或者对于不同流体类型操作。每个弹簧的弹簧弹性系数或者弹簧常数“K”也可以变化，以预先确定单个回弹阀弹簧或者压缩阀弹簧之间的预加载差异。阀打开压力“P”(如图5箭头P所示)也可以在指定为回弹阀和压缩阀的组之间调整。每个回弹阀类型的阀和每个压缩阀类型的阀可以因此在不同压力下打开。

用于本发明的减振器组件的材料是已知的。活塞典型地为烧结的铸造金属材料。杆和螺母也典型地由金属材料构成。阀材料也典型地为包括钢材料的金属材料。弹簧典型地由弹簧钢构成，弹簧座圈36、阀板28、泄放盘40和支撑垫圈也由弹簧钢或者类似的硬化钢材料构成。然而，本发明的减振器组件不限于在此确定的材料。包括合成材料和聚合物材料的可替换材料也可以被选择性地替换本发明的减振器组件的单个部件的材料，而不脱离本发明的要点。用于与本发明的减振器组件协同的流体可以包括现有技术已知的气体或者液体。液体形式的示例性流体包括基于碳氢化合物的液体，例如油或者液压流体。在此描述的弹簧较佳地为螺旋弹簧，但是也可以使用替换的设计，包括钢板弹簧、叠片弹簧等。

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 (23)

1、一种减振器活塞组件，包括：

具有第一面和相对的第二面的减振器活塞；

在所述第一面和第二面之间延伸的多个流体通道；和

在外部连接到该活塞的多个阀，包括：

至少两个回弹阀，每个可连接到所述流体通道的至少一个；和

至少两个压缩阀，每个可连接到所述流体通道的至少一个；

其中每个阀在单独可调的阀打开压力下激励。

2、如权利要求1所述的活塞组件，其中每个阀包括：

销；和

可连接至该销的压缩装置，该压缩装置可压缩，以操作地在关闭位置和打开位置之间定位所述阀。

3、如权利要求2所述的活塞组件，其中每个压缩装置包括弹簧，弹簧的弹簧刚度可选择，以改变所述阀打开压力。

4、如权利要求2所述的活塞组件，其中每个回弹阀的每个压缩装置包括螺旋弹簧，螺旋弹簧的弹簧刚度可选择，以改变各个回弹阀之间的阀打开压力。

5、如权利要求2所述的活塞组件，其中每个压缩阀的每个压缩装置包括螺旋弹簧，螺旋弹簧的弹簧刚度可选择，以改变各个压缩阀之间的阀打开压力。

6、如权利要求1所述的活塞组件，包括与至少一个阀一起被包含的泄放盘。

7、如权利要求2所述的活塞组件，其中每个阀包括：

销连接端；

与该销连接端可滑动连接的垫圈；和

紧固在该销连接端的紧固件，该紧固件在压缩装置的作用下可操作地接合该垫圈。

8、如权利要求7所述的活塞组件，其中该紧固件包括带螺纹的螺母，螺母可操作，以改变压缩装置的预加载。

9、如权利要求7所述的活塞组件，包括至少一个垫片盘，该垫片盘置于该垫圈和该压缩装置之间，以改变该压缩装置的预加载。

10、如权利要求1所述的活塞组件，包括：

与第一面和第二面接触的减振器流体；

其中每个回弹阀可操作，以控制减振器流体从第一表面向第二表面的第一方向流动，并且

其中每个压缩阀可操作，以控制减振器流体从第二表面向第一表面的第二方向流动。

11、一种减振器，包括：

形成压力腔并可操作地包含流体的缸；

可滑动定位在该缸内的活塞组件，该活塞组件将该压力腔分成第一工作腔和第二工作腔，该活塞组件包括：

(i)限定在该第一工作腔和第二工作腔之间延伸的多个流体通道的活塞；

(ii)连接至该活塞的至少两个回弹阀，可操作地控制从该第一工作腔至第二工作腔的流体流动；和

(iii)与回弹阀相对地连接至该活塞的至少两个压缩阀，该压缩阀可操作地控制从该第二工作腔至第一工作腔的流体流动；

其中每个回弹阀和压缩阀的打开被在多个阀打开压力上单独预先设置，以使所述回弹阀以回弹阀连续顺序打开，所述压缩阀以压缩阀连续顺序打开。

12、如权利要求11所述的减振器，其中该流体包括气体。

13、如权利要求11所述的减振器，其中该流体包括基于碳氢化合物的液体。

14、如权利要求11所述的减振器，其中每个回弹阀和压缩阀包括：

销；

可连接至该销的压缩装置；

将压缩装置机械连接至该销的垫圈；和

可与活塞接合的阀板，可操作地在回弹阀和压缩阀中的一个的关闭位置密封该活塞的流体通道的一个。

15、如权利要求14所述的减振器，其中该活塞包括与每个流体通道相邻的区域，在回弹阀和压缩阀之一的关闭位置，每个区域由该阀板可操作地接合。

16、如权利要求14所述的减振器，其中该压缩装置包括弹簧。

17、一种减振器，包括：

活塞缸；

活塞组件，可滑动地设置于该活塞缸内，可操作地将活塞缸分成第一工作腔和第二工作腔，该活塞组件包括：

具有第一面和相对的第二面的减振器活塞；

在所述第一面和第二面之间延伸的多个流体通道；和

在外部连接到该活塞的多个阀，包括：

至少两个回弹阀，每个可连接到所述流体通道的至少一个；和

至少两个压缩阀，每个可连接到所述流体通道的至少一个；

可紧固地连接到该活塞组件的活塞杆。

18、如权利要求17所述的减振器，其中该活塞杆包括可连接至汽车车辆的车轴组件的第一终端部件。

19、如权利要求17所述的减振器，包括：

筒形端，可滑动地设置在该活塞缸和该活塞杆的自由延伸端的上方；和

第二终端部件，可固定连接至该活塞杆的自由延伸端，并且可操作地将该减振器连接至汽车车辆的车身。

20、一种抑制汽车车辆行驶变形的方法，该车辆具有至少一个减振器，每个减振器具有包含第一面和第二面的活塞以及多个贯通流体通道，该方法包括：

相对于选定的活塞流体通道定向至少两个回弹阀，以向活塞的第一面打开；

相对于选定的活塞流体通道布置至少两个压缩阀，以向活塞的第二面打开；

调整每个回弹阀，以便达到增加第一面流体压力的预定设置时顺序打开；和

预处理每个压缩阀，以便达到增加第二面流体压力的预定设置时顺序打开。

21、如权利要求20所述的方法，包括在该调整和预处理步骤期间预加载每个压缩阀和回弹阀中的弹簧。

22、如权利要求20所述的方法，包括对该压缩阀和回弹阀的至少一个加垫片。

23、如权利要求20所述的方法，包括改变至少一个流体通道的直径。

Images