CN2574930Y - 一种可控制车高的减振器 - Google Patents

Abstract

一种可对车身高度进行纯机械全自动控制的减振器。它包括工作缸、活塞、活塞杆、储油腔及蓄压腔；并在工作缸的下半部缸壁上开有通孔使工作腔与储油腔相通，当车高过低活塞侧壁盖住通孔时，使工作腔相对密封，并将部分油压入蓄压腔内使车高上升；同时还装有减压的控制阀，当车高过高时活塞通过弹簧可打开此阀使车高下降。从而使车高不受其载荷变化的影响，故极大地提高了车辆的各种性能。并具有结构简单合理、低成本和无能耗等显著的优点。

Description

一种可控制车高的减振器

(一)技术领域

本实用新型涉及车辆悬架中的减振器及对车身高度进行控制的系统，尤其是一种可对车身高度进行纯机械全自动控制的减振器。

(二)背景技术

目前，在各种普通的车辆悬架中，均设有减振器和弹性元件，它们一般并联安装于车身(车架)与车轮(车桥)之间，使它们弹性地连接起来。其减振器一般主要由工作缸、活塞、活塞杆、储油腔及阀等部分组成，其作用在于衰减车身的振动。但由于其弹性元件只能被动地承受着各种作用力，因此，其车高随着载荷变化而变化的规律不变。如当车辆空载或满载时，则其悬架的静态工作点将处在弹性元件的两端附近工作。加之悬架本身的工作行程很有限，因此这就在很大程度上影响了车辆行驶的舒适性、操纵性及安全性等各项性能的提高。

为了提高车辆的各项性能，设计人员力图使悬架高度(即车身高度)是进行可调控的。比如机械式控制或电控的主动悬架，它们均是通过增减蓄压腔内的高压油液或气体的方式，进行调节悬架弹性元件的刚度来控制车高的，并取得了很好的控制效果。但由于它们结构复杂、生产技术工艺要求高、成本昂贵、能量消耗等诸多不利因素存在，致使它们只能在极少数的高档豪华车辆上得到使用，故而极度地限制了它们的普及推广应用。北京理工大学出版社1999年11月份出版的《汽车电控系统理论与设计》第六章，及安徽科学技术出版社2001年1月出版的《汽车构造(下)》第十九章，对上述背景已有较详细的描述。

(三)发明目的

本实用新型是一种可对车身高度进行纯机械全自动控制的减振器，其目的是：当车辆满载(或重载)在车高(即悬架的静态工作点，以下同)过低状态下行驶时，可产生高压油液并提供给蓄压装置使车高上升；反之则释放高压油液使车高下降；最终使车辆能始终保持在适中的高度范围内行驶。

(四)技术方案

一种可控制车高的减振器，它利用并将车辆在行驶中自然产生的部分振动能转换为油液的压力能，并以其因不同载荷时的活塞不同位移状态变化为信号，可使蓄压装置的蓄压腔内高压油液保持适量，进而使车高保持在适中高度范围内行驶。它包括：其中的减振装置部分含有活塞与活塞杆的内端固定并装于工作缸内，工作腔(即工作缸的内腔)内装满油液并由活塞分隔成上腔和下腔，上腔内装有弹簧，活塞杆的外端和工作缸两者分别通过相应的固定件与外界(指车身或车架、车轮或车桥)连接，从而使活塞在工作缸内能随着车身与车轮之间的跳动量变化而随之作往复直线运动，活塞上开有通孔并一般装有单向流通和/或卸荷的阀，工作腔的下腔与储油腔的油液之间装有补偿阀对下腔油液可进行补充。由蓄压缸、蓄压腔及弹性介质(指具有弹性的弹性元件并包括压缩空气或氮气等气体)等基本部分组成的蓄压装置，可将其蓄压缸体与上述减振装置的相应部位固定成为整体式构造，亦可由管路将相应的油液连接成为分置式；该具有弹性的装置与减振装置并联装于车辆的悬架中，其作用是承载车身相应的重量；从而当增减蓄压腔内的高压油液时，便可使车身上升或下降。

本实用新型的创新之处在于：它还具有当车辆满载(或重载)在车高过低状态下行驶时的压油装置，也即：在工作缸的下半部(以活塞运动总行程其两端终止点之间的中心点，对应在工作缸壁上的位置来区分上、下半部，并以接近于压缩行程终止点的半部分为下半部，反之则为上半部)缸壁上还开有通孔，其作用是当压缩行程中因活塞杆进入工作腔内使油液增多时，使该腔多出的油液可经此孔排至储油腔(它区别于现有减振器工作腔内多出的油液是从工作腔端部排出的方式，并且)，进而使当活塞的外侧壁在盖住该通孔时，可以使工作腔(包括上腔和下腔)形成相对密封的腔室，以阻止(或限制)工作腔内油液继续排至储油腔；同时，在一般的实施方式中，在工作腔与蓄压腔的油液之间还装有压油阀。从而，当车高过低活塞的外侧壁盖住上述通孔时，便使工作腔形成相对密封，由于在压缩行程中活塞杆进入工作腔内，腔内油液被挤压使压力升高，多余的高压油液便经上述的压油阀(或者在某些实施方式中也可借用减压装置的控制阀)压入蓄压腔内，使悬架的静态工作点上升(车高上升)；

此外，为防止蓄压腔内的油压过高，可在蓄压腔的缸壁上开有限位孔与储油腔相通，使当蓄压腔内的浮动活塞伸张到一定位置时其下端面可打开限位孔，将高压油液泄至储油腔；或者在工作腔与储油腔之间，亦可在蓄压腔与工作腔或储油腔的油液之间装有卸荷的阀，使当在压油时的工作腔油压过高或蓄压腔的油压过高时可进行卸荷降压。同时，为防止浮动活塞的过度伸张而脱离其蓄压腔，一般可在它的伸张方向配合面上装有行程限位环(块)；

另外，在一般情况下，在上述通孔的外侧缸壁上还可装有压缩阀，其作用是防止压缩行程时其阻尼力过高。

本实用新型另有创新之处在于：它还具有当车辆空载(或轻载)在车高过高时的减压装置，它包括：在工作腔上腔或储油腔的顶部附近还设有减压的控制阀，并使蓄压腔与储油腔或上腔的油液经上述控制阀相通，在上腔的弹簧上方还装有顶环，控制阀的顶杆端部伸出其阀座端面且其下方正对于顶环的上方；

或者，在活塞杆内设有轴向的通道，其外端与蓄压腔相通(而内端则经压油阀与工作腔相通)；在活塞上方的活塞杆内还设有减压的通道，其内端口与轴向通道相通；控制阀套装在上腔内的活塞杆上，其上方承座于活塞杆上的凸肩或台阶、卡环(使向上限位)并盖住减压通道的外孔口，上腔的弹簧承座于控制阀的上方；复位弹簧承座于控制阀的下方与流通阀或活塞的上方之间。从而当活塞伸张到一定位置时，便可压缩弹簧将控制阀打开，释放高压腔内油液，进而使悬架的静态工作点下降。

(五)有益的效果

安装有主动悬架的车辆，其众多的优越性是共所周知的。但它们都离不开能量消耗、成本昂贵等问题的缺点。而本实用新型则是在普通减振器基本构造的基础上，增设了极为简单的压油装置、减压装置以及蓄压装置，使减振器同时具有了主动地对车高进行适时调节的功能作用，从而使车辆无论是空载或满载的情况下，均能使车高始终保持在适中的高度范围内行驶，并可使悬架弹性元件的刚度系数相对较低些。因此极大地提高了车辆行驶的舒适性、操纵性和安全性等诸多性能。并且其结构紧凑使便于安装在各种车型上。同时，由于本实用新型是简单的纯机械全自动控制方式，与其它车高控制方式相比，使它更突出具有了低成本和无能耗等显著的优点。

(六)附图说明

下面参照附图，对本实用新型的技术方案作进一步的叙述。

其中：图1为本实用新型实施例1的结构示意图

      图2为本实用新型实施例2的结构示意简图

参见图1。它是一种整体式构造，其中，锁紧螺母18将活塞17与活塞杆1的内端固定并装在工作缸16内，工作腔内装满油液并由活塞17分隔成上腔D和下腔F，在上腔D内装有弹簧6，在下腔F的底部装有补偿阀12(该阀有相应的密封性)，活塞17上开有通孔并装有流通阀7和伸张阀8，上盖2的下方装有密封件13，储油缸10同心装于工作缸16的外侧且两端固定，其两者的间隙形成了环形的储油腔A。

本实施例的特征之处在于：在工作缸16的下半部缸壁上开有通孔B，在通孔B外侧的缸壁上还装有压缩阀11，在下腔F的底部与蓄压腔G的油液之间装有压油阀20；

以及在上腔D顶部的导向座3(在此兼有阀座的作用)内还装有控制阀14，通道C穿过储油腔A(两者油液隔离)将蓄压腔G的油液向上引至控制阀14的凹槽内，阀座内上圈的凹槽A₁与储油腔A相通；在弹簧6的上端口还固定装有顶环5，控制阀14的顶杆15端部伸出其阀座(在此即为导向座3)端面且其下方正对于顶环5的上方；

此外，蓄压缸9的下端部同心地固定在储油缸10的外侧，其两者的间隙构成了环形的蓄压腔G，并在其内装有环形的浮动活塞19；弹性介质即弹簧4的下端口承座于浮动活塞19的上方，其上端口则承座在与活塞杆外端固定的固定件(图中未示出)上；在蓄压腔G的缸壁上也即在储油缸10的缸壁上开有限位孔E(亦可在蓄压腔G与下腔F或储油腔A的油液之间装有卸荷的阀，也可达到控制蓄压腔G油压的目的)。

其工作原理：在正常情况下，活塞17处在工作腔的中部附近振动，此时压油阀20、控制阀14不进入工作。当在压缩行程中，由于活塞杆1进入工作腔内使油液增多时，其多余的油液从通孔B排到储油腔A；反之则从补偿阀12进入工作腔内。当工作腔内的油液经过压缩阀11或伸张阀8及它们的通孔时将产生阻尼作用，使减振器发挥了衰减振动的作用。同时弹簧4随着活塞17的相对运行而随之压缩或放松。

当车辆满载而使其静态工作点过低，也即在车高过低状态下行驶时，活塞17将处在相对较接近于压缩行程的终止点(即通孔B)附近振动。当在压缩行程中活塞17的外侧壁盖住通孔B时，使工作腔(D和F)形成了相对密封的腔室，由于活塞杆进入工作腔内使其容积减少，使油液被挤压力升高(上、下腔均升高)，因此，多余的高压油液便顶开压油阀20进入蓄压腔G内，使该腔油液增加浮动活塞19随之上升，从而通过弹簧4的作用将车身抬高。之后当活塞17回程相对上行时，压油结束；同时压油阀20关闭，补偿阀12则开启使下腔F吸油。因此，经过上述若干次的压油和吸油之后(或许要稍多几次压油，这主要取决于蓄压腔与活塞杆截面的比例、压油的行程、密封性、油压及车高状态等具体情况；也正因为此如，所以当活塞因偶然的过度压缩而压油时，也不致于引起车高变化过大的影响)，便可使悬架的静态工作点上升到适中的理想高度。

如当蓄压腔G油液过多时，则浮动活塞19的下端面相对上行打开限位孔E，使蓄压腔G的油液进入储油腔A内，浮动活塞19不再上升。

反之，当车辆空载而使车高过高时，活塞17将处在相对较接近于伸张行程终止点的附近振动。当活塞17伸张到使弹簧6和顶环5压缩顶杆15时，将控制阀14顶起，控制阀14的凹槽使其阀座上、下两圈凹槽相通，蓄压腔G的高压油液便经通道C和凹槽A₁进入储油腔A内，从而使车高开始缓慢下降(因减压通道的流率一般都相对较小，可防止活塞因偶然的过度伸张而使车高下降过多)，直至活塞17相对下行放松弹簧6之后，则控制阀14关闭车高下降随之停止。

如图1中所示的控制阀14，它属于二通常闭型机动换向阀。若采用其它型式的控制阀，由上腔内的弹簧6进行控制该阀的顶杆，也可达到同样的减压目的。如将减压的油液泄至上腔D内，且该阀具有从上腔D流至蓄压腔G的单向止回作用时，则控制阀14也可以代替压油阀20的压油工作(但应注意在非压油情况下防止上腔D油液进入蓄压腔G内，在必要时该控制阀的阀芯弹簧也可起到一定的调节作用)。

参见图2。它是一种将蓄压装置的蓄压缸9固定于活塞杆1外端部的整体式构造。与图1结构相比，弹簧4上端口承座于装在蓄压腔G内的浮动活塞19下方，其下端口承座在与储油缸相固定的弹簧座上；在活塞杆1内设有轴向的通道H，其上端与活塞杆外端部的蓄压腔G相通，而内端则经压油阀20与下腔F相通；在活塞杆内还设有减压的通道C其内端口与通道H相通；在活塞17上方的活塞杆上有一凸肩23，止回阀21装于凸肩内并位于通道C的内端口与外孔口C₁之间，其作用是防止在减压过程中上腔D的油液有可能进入蓄压腔G的情况发生；控制阀14的上方承座于凸肩23及弹簧6的下方，并盖住通道C的外孔口C₁；复位弹簧22承座于控制阀14的下方与流通阀7的上方之间。

其工作原理：在正常情况下，活塞17处于工作腔的中间附近振动，其此时的工作原理与图1相似。同时压油阀20、控制阀14不进入工作。

当车高过低时，活塞17将处在相对较接近于通孔B的附近振动。当在压缩行程中活塞17的外侧壁盖住通孔B时，工作腔相对密封，由于活塞杆1的进入使油压升高，并将油液经压油阀20和通道H压入蓄压腔G内，使车高相应上升。

反之，当车高过高时，活塞17将相对上行并压缩弹簧6使控制阀14下移，外孔口C₁被打开，从而使蓄压腔G的高压油液经通道H、C及止回阀21和外孔口C₁逐渐释放至上腔D，再经通孔B进入储油腔A内，进而使车高开始缓慢下降(若控制阀14被打开时上腔D的油压高于蓄压腔G的压力，则其将在活塞变换行程方向的转折前后腔内油压较低时进行泄油减压)。

当蓄压腔G的油压过高时，则通孔C₁的油液克服复位弹簧22的压力将控制阀14打开，进行降压(若与补偿阀12并联装有卸荷的阀，对其在压油时的工作腔油液进行卸荷降压，也可防止蓄压腔的油压过高)。

在本实用新型中，如将前述的蓄压装置或其它形式的蓄压装置(例如油气弹簧、气液弹簧等)与减振装置的主体采用油管连接成为分置式时(也为相互并联装于悬架中)，增减其蓄压腔的高压油液进行控制车高，也是相似的原理。

为使在压油初始时，防止减振器的阻力发生过大的突变，可将通孔B的孔总截面积在缸壁上分布于一定的轴向高度上(例如：类似的长条形、狭条形的通孔或为多个的通孔等)，使活塞外侧壁是在一定的行程距离上逐渐地封盖住通孔B；亦可使活塞17外侧壁下端口的直径稍小些，而向上渐大至正常，使活塞外侧壁在刚盖住通孔B时尚留有一定的间隙；或者自通孔B的内孔口向下开有截面逐渐变小的槽沟；或自内孔口下方的工作腔内径稍加大而向下逐渐至正常；从而，使在压油的过程中，其工作腔初始的密封性稍低些，允许仍有部分的油液可从通孔B排出，并在之后逐渐增强它的密封性，使压油量足够。

本实用新型所述的蓄压装置，其可起到支承车身相应重量的作用，其油液压力相对较高，因此需注意各部位的密封性。当与减振器另外并联设有弹性元件与其共同支承车身相应重量时，可使蓄压装置的油压较低些，使有利于密封，便于压油顺利，并可相应提高悬架的承载能力。

Claims (9)

1、一种可控制车高的减振器，它包括：活塞(17)与活塞杆(1)的内端固定并装在工作缸(16)内，工作腔内装满油液并由活塞(17)分隔成上腔(D)和下腔(F)，上腔(D)内装有弹簧(6)，下腔(F)与储油腔(A)的油液之间装有补偿阀(12)，其特征是：在工作缸(16)的下半部缸壁上开有通孔(B)，在蓄压腔(G)与储油腔(A)或工作腔的油液之间装有控制阀(14)。

2、根据权利要求1所述的一种可控制车高的减振器，其特征是：所述的控制阀(14)装于上腔(D)或储油腔(A)的顶部，所述的弹簧(6)上方还装有顶环(5)，控制阀(14)的顶杆(15)端部伸出其阀座端面且其下方正对于顶环(5)的上方。

3、根据权利要求1所述的一种可控制车高的减振器，其特征是：所述的活塞杆(1)内设有轴向的通道(H)，其外端与蓄压腔(G)相通，而内端则经压油阀(20)与工作腔相通；在活塞上方的活塞杆(1)内还设有减压的通道(C)，其内端口与轴向通道(H)相通；所述的控制阀(14)套装在活塞杆(1)上，其上方承座于活塞杆上的凸肩(23)或台阶、卡环并盖住减压通道的外孔口(C₁)，所述的弹簧(6)承座于控制阀(14)上方；复位弹簧承座于控制阀(14)的下方与流通阀(7)或活塞(17)的上方之间。

4、根据权利要求1或2所述的一种可控制车高的减振器，其特征是：在下腔(F)与蓄压腔(G)的油液之间装有压油阀(20)。

5、根据权利要求2所述的一种可控制车高的减振器，其特征是：蓄压缸(9)同心固定于储油缸(10)的外侧，其两者间隙构成环形的蓄压腔(G)，并在其内装有环形的浮动活塞(19)；弹簧(4)的两端口分别承座于浮动活塞(19)与活塞杆(1)外端的固定件之间；通道(C)穿过储油缸(10)与工作缸(9)之间的储油腔(A)，使蓄压腔(G)与储油腔(A)或上腔(D)的油液经所述的控制阀(14)相通。

6、根据权利要求1、2或3所述的一种可控制车高的减振器，其特征是：所述的通孔(B)外侧缸壁上还装有压缩阀(11)。

7、根据权利要求1、2或3所述的一种可控制车高的减振器，其特征是：在下腔(F)的底部与储油腔(A)的油液之间装有卸荷的阀。

8、根据权利要求1或2所述的一种可控制车高的减振器，其特征是：在蓄压腔(G)与工作腔或储油腔(A)的油液之间装有卸荷的阀。

9、根据权利要求3所述的一种可控制车高的减振器，其特征是：蓄压缸(9)固定于活塞杆(1)的外端部，环形的浮动活塞(19)装于蓄压缸(9)内；弹簧(4)的上端口承座在浮动活塞(19)的下方，其下端口承座在与储油缸(10)相固定的弹簧座上。

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