RU2788750C1 - Advanced hydraulic damper spool valve - Google Patents
Advanced hydraulic damper spool valve Download PDFInfo
- Publication number
- RU2788750C1 RU2788750C1 RU2022124726A RU2022124726A RU2788750C1 RU 2788750 C1 RU2788750 C1 RU 2788750C1 RU 2022124726 A RU2022124726 A RU 2022124726A RU 2022124726 A RU2022124726 A RU 2022124726A RU 2788750 C1 RU2788750 C1 RU 2788750C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- valve
- hydraulic
- flow
- spool
- compression
- Prior art date
Links
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 86
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 57
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims abstract description 31
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims description 22
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 8
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 8
- 230000037250 Clearance Effects 0.000 claims description 4
- 230000035512 clearance Effects 0.000 claims description 4
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 3
- 230000002441 reversible Effects 0.000 claims description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims 2
- 230000000903 blocking Effects 0.000 claims 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 8
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000001419 dependent Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000001340 slower Effects 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 1
- 230000036316 preload Effects 0.000 description 1
- 230000000135 prohibitive Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Перекрёстная ссылка на родственные заявкиCross-reference to related applications
Настоящая заявка испрашивает приоритет предварительной заявки США № 62/985,101, которая была подана 4 марта 2020 г. и включена в настоящий документ посредством ссылки.This application claims priority in US Provisional Application No. 62/985,101, which was filed March 4, 2020 and is hereby incorporated by reference.
Уровень техникиState of the art
Изобретение относится к клапану для гидравлического демпфера, включая гидравлический демпфер, для использования в подвеске колёсного транспортного средства.The invention relates to a valve for a hydraulic damper, including a hydraulic damper, for use in the suspension of a wheeled vehicle.
Гидравлические демпферы, используемые для управления системами динамической подвески, обычно содержат поршень, который перемещается с возможностью скольжения внутри цилиндрического основного корпуса и который герметизирован по периметру относительно его стенок. Поршень прикреплён к узлу штока. Поршень делит цилиндрический основной корпус на две части (верхнюю часть и нижнюю часть), которые соединены ограничительными каналами, замедляющими скорость потока текучей среды между верхней частью и нижней частью, когда узел штока перемещается относительно основного корпуса. Таким образом, основная рабочая характеристика демпфера, определяемая с помощью соотношения между давлением и потоком, определяется геометрической конфигурацией ограничительных каналов между верхней частью и нижней частью.Hydraulic dampers used to control dynamic suspension systems typically comprise a piston which is slidably movable within a cylindrical main body and which is sealed around its perimeter against its walls. The piston is attached to the stem assembly. The piston divides the cylindrical main body into two parts (top and bottom), which are connected by restrictive channels that slow down the fluid flow rate between the top and bottom when the stem assembly moves relative to the main body. Thus, the main performance characteristic of the damper, determined by the relationship between pressure and flow, is determined by the geometric configuration of the restrictive channels between the upper part and the lower part.
Если ограничительные каналы просто выполнены как фиксированные отверстия, в этом случае давление, создаваемое на поршне демпфера, увеличивается пропорционально квадрату гидравлического потока через отверстия. К сожалению, эта квадратичная зависимость давления от расхода не является желательной характеристикой для управления большинством динамических систем. В случае системы автомобильной подвески демпфер обычно называют амортизатором, а характеристика давление-поток прямо пропорциональна определяющему соотношению сила-скорость амортизатора, которое, как правило, должно быть линейным или даже до некоторой степени отклоняющимся. Предпочтительный способ достижения желаемых характеристик демпфера, отличающихся от базового квадратичного закона с фиксированным отверстием, заключается в изменении площади отверстия в предварительно заданном соотношении к давлению на поршне.If the restrictive channels are simply made as fixed holes, then the pressure generated on the damper piston increases in proportion to the square of the hydraulic flow through the holes. Unfortunately, this quadratic relationship between pressure and flow is not a desirable characteristic for controlling most dynamic systems. In the case of an automotive suspension system, the damper is usually referred to as a shock absorber, and the pressure-flow characteristic is directly proportional to the shock absorber's governing force-velocity relationship, which should generally be linear or even varying to some extent. The preferred way to achieve the desired damper performance, other than the fixed bore basic quadratic law, is to change the bore area in a predetermined ratio to the piston pressure.
Наиболее распространённая конструкция клапана демпфера с переменным проходным сечением состоит из пакета деформируемых пластин, закреплённых над набором каналов, которые соединяют верхнюю часть и нижнюю часть либо через поршень, либо вокруг него. Давление на поршень оказывает нагрузку на пластины, вызывая их отклонение, что, в свою очередь, открывает каналы и создаёт путь для гидравлической текучей среды демпфера. Величина отклонения пластин изменяется пропорционально давлению на поршень и, таким образом, создаёт форму переменного отверстия. Патент US 2748898, выданный заявителю DeCarbon, является самой ранней ссылкой на такую конструкцию и описывает амортизатор двойного действия, в котором поршень имеет компоновку каналов, герметизированных с помощью упругих листовых элементов, которые испытывают напряжение и упруго изгибаются под действием текучей среды, выходящей под давлением из каналов. В патенте '898 также подробно описывается уникальный, но в настоящее время широко используемый способ компоновки каналов двух наборов пластинчатых элементов над и под поршнем, чтобы обеспечить независимые и, возможно, асимметричные характеристики давления-потока в двух различных рабочих направлениях.The most common variable bore damper valve design consists of a stack of deformable plates fixed over a set of channels that connect the top and bottom either through or around the piston. The pressure on the piston puts a load on the plates, causing them to deflect, which in turn opens the channels and creates a path for the damper's hydraulic fluid. The amount of deflection of the plates changes in proportion to the pressure on the piston and thus creates the shape of a variable bore. US 2,748,898 to Applicant DeCarbon is the earliest reference to such a design and describes a double-acting shock absorber in which the piston has an arrangement of channels sealed with resilient sheet members that are stressed and resiliently flexed by fluid exiting under pressure from channels. The '898 patent also details a unique but now widely used way of arranging the channels of two sets of plate elements above and below the piston to provide independent and possibly asymmetric pressure-flow characteristics in two different operating directions.
Наиболее существенным ограничением использования деформируемых пластин для создания клапана демпфера с переменным проходным сечением является то, что характеристика давление-поток сильно зависит от деформированной формы деформируемых пластин, которая, в свою очередь, чрезвычайно чувствительна к толщине пластины, свойствам материала пластины, допуску на размер в отношении формы пластины, процессу сборки, трению между пластинами в пакете пластин, допуску на расположение каналов относительно пластин, допуску на размер в отношении поперечных сечений каналов и чистоту сборки. Эта чувствительность в конечном итоге представляет собой значительную проблему для достижения желаемой характеристики давления напорного потока, или при попытке согласования характеристик двух демпферов. Дополнительным недостатком компоновки деформируемых пластин является то, что характеристику давление-поток невозможно легко предсказать с помощью математических технологий вследствие сложного рабочего механизма. Другим недостатком этой конфигурации является то, что характеристика давление-поток имеет тенденцию отклоняться от своей первоначальной кривой с течением времени вследствие того, что материал деформируемой пластины устаёт и теряет свою жёсткость и прочность, а мелкие частицы, образующиеся в результате износа уплотнения, поршня и штока, застревают между пластинами.The most significant limitation of using deformable plates to create a variable bore damper valve is that the pressure-flow characteristic is highly dependent on the deformed shape of the deformable plates, which, in turn, is extremely sensitive to plate thickness, plate material properties, dimensional tolerance in in terms of plate shape, assembly process, friction between the plates in the plate pack, tolerance on the location of the channels relative to the plates, dimensional tolerance in relation to the cross-sections of the channels and assembly cleanliness. This sensitivity is ultimately a significant problem in achieving the desired pressure flow characteristic, or when trying to match the characteristics of two dampers. An additional disadvantage of the deformable plate arrangement is that the pressure-flow characteristic cannot be easily predicted mathematically due to the complex operating mechanism. Another disadvantage of this configuration is that the pressure-flow characteristic tends to deviate from its original curve over time due to the deformable plate material becoming fatigued and losing its stiffness and strength, and fine particles resulting from seal, piston and rod wear get stuck between the plates.
Патент US 5547050, выданный заявителю Beck, иллюстрирует сложность, связанную с изготовлением и сборкой демпфера, в котором используются деформируемые пластины для создания регулируемого отверстия. В патенте ‘050 описан способ крепления пластин и поршня к штоку для преодоления некоторых ограничений по размерам, связанных с такой компоновкой. Хотя модифицированная компоновка устраняет допуски, связанные с креплением деформируемой пластины, она не улучшает отклонение, связанное с точностью размеров самих пластин или расхождением с исходной характеристикой давление-поток, которое происходит с течением времени. Кроме того, в патенте '050 не описывается компоновка, для которой эксплуатационные характеристики демпфера можно предсказать математически.US 5,547,050 to Applicant Beck illustrates the complexity associated with manufacturing and assembling a damper that uses deformable plates to create an adjustable orifice. The '050 patent describes a method of attaching the plates and piston to the rod to overcome some of the dimensional limitations associated with this arrangement. Although the modified arrangement eliminates the tolerances associated with the deformable plate mounting, it does not improve the deflection associated with the dimensional accuracy of the plates themselves or the discrepancy from the original pressure-flow characteristic that occurs over time. In addition, the '050 patent does not describe an arrangement for which damper performance can be mathematically predicted.
Патент US 5709290, выданный заявителю Ekert и др., описывает создание ограничительных поверхностей сжатия и обратного хода, которые равномерно поддерживают деформируемые пластины в их отклонённом состоянии на обоих пределах пути отклонения. Деформируемые пластины патента ‘290 защищены от прогибания к деформированному состоянию, которое может значительно изменить расчётные рабочие характеристики узла демпфера. Расположение ограничительной поверхности значительно улучшает способность демпфера сохранять свою первоначальную характеристику давление-поток с течением времени. Эта система, однако, особенно чувствительна к чётко определённым допускам, в результате чего незначительные изменения в конкретных конструктивных признаках могут привести к значительным нежелательным изменениям эксплуатационных характеристик.US Pat. No. 5,709,290 to Ekert et al. describes the creation of compression and rebound restraint surfaces that uniformly support deformable plates in their deflected state on both ends of the deflection path. The deformable plates of the '290 patent are protected from buckling to a deformed state, which can significantly alter the design performance of the damper assembly. The location of the restrictive surface greatly improves the damper's ability to maintain its original pressure-flow characteristic over time. This system, however, is particularly sensitive to well-defined tolerances, whereby minor changes in specific design features can lead to significant undesirable changes in performance.
Были признаны ограничения клапанов демпфера с регулируемым проходным сечением, в которых используются пакеты деформируемых пластин. Несмотря на то, что были предложены многочисленные альтернативы, и они появляются в предшествующем уровне техники, такая компоновка остаётся доминирующим подходом к обеспечению желаемых характеристик давление-поток в демпферах ударов, используемых в автомобильных системах подвески.The limitations of variable bore damper valves that use deformable plate packs have been recognized. While numerous alternatives have been proposed and appear in the prior art, this arrangement remains the dominant approach to achieving the desired pressure-flow characteristics in shock dampers used in automotive suspension systems.
Патент US 6311812, выданный заявителю Sonsterad и др., предлагает альтернативу подходу с деформируемой пластиной, описывая регулятор давления тарельчатого типа, который использует балансировку давления на тарелке для управления площадью, полученной в результате кольцевого отверстия. Форма передней стороны тарелки может варьироваться для контроля балансировки давления. Таким образом, общая характеристика давление-поток регулятора давления и, в конечном счёте, демпфера, в котором используется это устройство, регулируется с помощью изменяющейся площади кольцевого отверстия. Хотя патент ‘812 преодолевает многие проблемы чувствительности к допускам, связанные с клапанами демпфера с регулируемым проходным сечением из деформируемой пластины, его базовая конфигурация ограничена тем, что предлагает только гидравлическое ограничение кольцевого проходного отверстия. Это ограничение преодолевается в альтернативных вариантах осуществления изобретения, но только благодаря добавлению значительной сложности, что опять-таки вносит дополнительную чувствительность к производственному допуску. Однако наиболее существенным ограничением компоновки клапанов согласно патенту '812 является то, что компоновка клапанов является однонаправленной. Для регулятора давления по патенту '812, который будет использоваться в амортизаторе двойного действия, используется набор односторонних шаровых клапанов, реализованных с возможностью действовать как в направлении сжатия, так и в направлении обратного хода. Это ограничивает характеристику давления и потока демпфера, являющейся идентичной как в направлении сжатия, так и в направлении обратного хода, что редко бывает желательным. Кроме того, регулятор давления по патенту '812 является большим и сложным, и его невозможно разумно интегрировать в поршень демпфера. Наконец, как и в случае конфигураций с деформируемыми пластинами, в патенте '812 не описывается компоновка, для которой можно математически предсказать характеристику давление-поток.US 6,311,812 to Sonsterad et al. proposes an alternative to the deformable plate approach, describing a poppet type pressure regulator that uses poppet pressure balancing to control the area resulting from the annular orifice. The shape of the front side of the poppet can be varied to control pressure balancing. Thus, the overall pressure-flow characteristic of the pressure regulator, and ultimately the damper in which this device is used, is controlled by the changing area of the annular orifice. Although the '812 patent overcomes many of the tolerance sensitivity issues associated with deformable plate variable bore damper valves, its basic configuration is limited to offering only hydraulic annular bore restriction. This limitation is overcome in alternative embodiments of the invention, but only by adding significant complexity, which again introduces additional sensitivity to manufacturing tolerance. However, the most significant limitation of the valve arrangement of the '812 patent is that the valve arrangement is unidirectional. The pressure regulator of the '812 patent, which will be used in a double acting shock absorber, uses a set of one-way ball valves designed to operate in both the compression and reverse directions. This limits the pressure and flow characteristic of the damper to be identical in both the compression and retraction directions, which is rarely desirable. In addition, the pressure regulator of the '812 patent is large and complex and cannot be intelligently integrated into the damper piston. Finally, as with deformable plate configurations, the '812 patent does not describe an arrangement for which the pressure-flow characteristic can be mathematically predicted.
Эффективное, но комплексное решение проблем чувствительности к допускам, которые существуют в пассивных клапанах с регулируемым проходным сечением, описано в патенте US 5996745, выданном заявителю Jones и др. Патент ‘745 описывает клапан демпфера для управления давлением-потоком и, следовательно, силой-скоростью, характеристикой амортизатора, который состоит из приспособления для изгиба с пьезоэлектрическим материалом, встроенным в него. Приспособление для изгиба используется аналогично деформируемым пластинам обычного клапана демпфера, но благодаря подаче электрического напряжения на пьезоэлектрический материал изменяется жёсткость приспособления для изгиба и изменяется давление, необходимое для деформации приспособления для изгиба. Электронный датчик используется для измерения скорости поршня, а напряжение, подаваемое на приспособление для изгиба, изменяется в зависимости от измеренной скорости. Таким образом, жёсткость приспособления для изгиба становится зависимой от скорости демпфера, а характеристики сила-скорость и, следовательно, характеристики давление-поток, активно контролируются с помощью системы обратной связи. Хотя клапан с переменным проходным сечением на основе пьезоэлектрического материала согласно патенту ‘745 может преодолеть ограничения допуска пассивных клапанов демпфера, связанная с этим сложность и стоимость чрезмерно высоки. Кроме того, в патенте '745 не описывается компоновка, для которой можно было бы математически просто предсказать характеристику давление-поток. An effective but comprehensive solution to the tolerance sensitivity problems that exist in variable bore passive valves is described in US Pat. No. 5,996,745 to Jones et al. , a characteristic of a shock absorber, which consists of a bending device with a piezoelectric material embedded in it. The bender is used similarly to the deformable plates of a conventional damper valve, but by applying electrical voltage to the piezoelectric material, the stiffness of the bender changes and the pressure required to deform the bender changes. An electronic sensor is used to measure the speed of the piston, and the voltage applied to the bender varies with the measured speed. Thus, the stiffness of the bender becomes dependent on the speed of the damper, and the force-velocity characteristics, and hence the pressure-flow characteristics, are actively controlled by the feedback system. Although the piezoelectric variable bore valve of the '745 patent can overcome the tolerance limitations of passive damper valves, the associated complexity and cost is prohibitive. In addition, the '745 patent does not describe an arrangement for which the pressure-flow characteristic could be mathematically predicted simply.
В патенте США 5386892, выданном заявителю Ashiba, описан частотно-чувствительный гидравлический амортизатор, который позволяет обеспечить плавное переключение характеристик демпфирующей силы с высокочастотной амплитудно-частотной характеристики на низкочастотную амплитудно-частотную характеристику, как для такта растяжения, так и для такта сжатия. В первой системе демпфирования амортизатора ударов используются подпружиненные заслонки, перемещающиеся в направляющих трубках, чтобы постепенно блокировать входные отверстия для потока гидравлической текучей среды во время сжатия и втягивания поршня, чтобы реагировать на относительно небольшие высокочастотные перемещения поршня. Эта первая система демпфирования требует наличия обратных клапанов для управления направлением потока гидравлической текучей среды через различные сообщающиеся каналы во время такого высокочастотного перемещения поршня. Однако эта первая система демпфирования является нефункциональной при относительно больших и низкочастотных перемещениях поршня. Он должен быть объединен со второй системой демпфирования, в которой используются традиционные дисковые клапаны, чтобы работать с давлениями, создаваемыми во время таких более крупных и низкочастотных перемещений поршня, чтобы обеспечивать полную функциональность демпфирования, и все еще страдает от неспособности математически просто обеспечивать предсказуемую характеристику давления-потока.Applicant's US Pat. No. 5,386,892 to Ashiba describes a frequency sensitive hydraulic shock absorber that allows smooth switching of damping force characteristics from high frequency response to low frequency response for both the stretch and compression strokes. The first shock absorber dampening system uses spring-loaded vanes moving in guide tubes to progressively block hydraulic fluid flow inlets during piston compression and retraction to respond to relatively small high frequency piston movements. This first damping system requires check valves to control the direction of hydraulic fluid flow through the various communicating channels during such high frequency piston movement. However, this first damping system is non-functional for relatively large and low frequency piston movements. It must be combined with a second damping system that uses traditional disc valves to deal with the pressures generated during these larger and lower frequency piston movements to provide full damping functionality, and still suffers from the inability to mathematically simply provide a predictable pressure response. -flow.
Соответственно, заявитель намеревался разработать клапан демпфера, который устраняет сложность, связанную с ранее описанными типами компоновок с переменным проходным сечением, но предлагает простую конфигурацию, которая обеспечивает математически предсказуемую, воспроизводимую и надёжную характеристику давления-потока. Цель состояла в том, чтобы создать золотниковый клапан для гидравлического демпфера, который уменьшает количество необходимых компонентов, упрощает процедуру сборки, снижает стоимость производства и улучшает общие эксплуатационные характеристики демпфера. Золотниковый клапан выполнен с возможностью управления потоком гидравлической текучей среды через основной поршень демпфера в заданном соотношении с перепадом давления на основном поршне посредством компоновки с переменным проходным сечением, основанной на пропорционально перекрытых отверстиях определённой формы. Профилированные отверстия были сконфигурированы таким образом, чтобы обеспечивать единственный путь для гидравлической текучей среды между верхней частью и нижней частью основного корпуса демпфера, и выполнены с возможностью пропорционального открывания и закрывания в ответ на перепад давления на основном поршне. Таким образом, рабочие характеристики демпфера просто и предсказуемо диктовались геометрической конфигурацией профилированных отверстий. Точно определённая открытая площадь профилированных отверстий обеспечивает математически предсказуемое ограничение гидравлического потока, который работает преимущественно в турбулентном режиме, что приводит к нечувствительности к вязкости гидравлической текучей среды и, следовательно, к изменению температуры.Accordingly, Applicant's intention was to develop a damper valve that eliminates the complexity associated with previously described variable bore arrangement types, yet offers a simple configuration that provides a mathematically predictable, reproducible, and reliable pressure-flow response. The goal was to create a spool valve for a hydraulic damper that reduces the number of required components, simplifies the assembly procedure, reduces manufacturing cost, and improves the overall performance of the damper. The spool valve is configured to control the flow of hydraulic fluid through the main damper piston in a predetermined relationship with the pressure drop across the main piston through a variable bore arrangement based on proportionally blocked orifices of a certain shape. The shaped holes were configured to provide a single hydraulic fluid path between the top and bottom of the damper main body and were configured to open and close proportionally in response to pressure differential across the main piston. Thus, damper performance was simply and predictably dictated by the geometric configuration of the profiled holes. The precisely defined open area of the shaped holes provides a mathematically predictable limitation of the hydraulic flow, which operates in a predominantly turbulent regime, resulting in insensitivity to the viscosity of the hydraulic fluid and, consequently, to temperature changes.
Патент US 8235186, выданный заявителю Holt и др., описывает такой узел гидравлического демпфера, включающий в себя основной корпус, основной поршень и корпус клапана. Корпус клапана содержит одиночный золотник клапана, выполненный по меньшей мере одним профилированным отверстием, втулку клапана, выполненную с возможностью закрывать профилированное отверстие для потока гидравлической текучей среды между тактами сжатия и обратного хода, а также для обеспечения возможности прохождения этой гидравлической текучей среды в противоположных направлениях во время тактов сжатия и обратного хода, соответственно, открывая профилированное отверстие в разной степени. Верхнюю и нижнюю части демпфера соединяет единственный проходной канал. Единственный упругий элемент аккумулирования энергии, обычно цилиндрическая пружина, смещает относительно друг друга золотник клапана и втулку клапана. В качестве альтернативы можно использовать две рабочие части для аккумулирования энергии для раздельного смещения золотника клапана и втулки клапана относительно корпуса клапана. В такте сжатия гидравлическое давление на конце втулки клапана сжимает цилиндрическую пружину, в то время как золотник клапана остаётся неподвижным, и позволяет гидравлической текучей среде протекать только в одном направлении. По мере снижения гидравлического давления, цилиндрическая пружина толкает втулку клапана в исходное положение с закрытым профилированным отверстием. Затем, в такте обратного хода, гидравлическое давление в противоположном направлении вынуждает золотник клапана сжимать цилиндрическую пружину, в то время как золотник клапана остаётся неподвижным. Это снова открывает профилированное отверстие и позволяет гидравлической текучей среде протекать в противоположном направлении. Использование единственного профилированного отверстия или набора таких отверстий в золотнике клапана является эффективным, но не позволяет настраивать гидравлический поток, используя только профилированное отверстие или отверстия для создания разницы между потоком сжатия и потоком обратного хода.US 8,235,186 to Holt et al. describes such a hydraulic damper assembly including a main body, a main piston, and a valve body. The valve body contains a single valve spool made with at least one profiled hole, a valve sleeve configured to close the profiled hole for the flow of hydraulic fluid between the compression and reverse strokes, as well as to allow the passage of this hydraulic fluid in opposite directions in the timing of the compression and reverse strokes, respectively, opening the profiled hole to varying degrees. The upper and lower parts of the damper are connected by a single passage channel. A single resilient energy storage element, usually a coil spring, biases the valve spool and valve sleeve relative to each other. Alternatively, two energy storage working parts can be used to separately move the valve spool and valve sleeve relative to the valve body. On the compression stroke, hydraulic pressure at the end of the valve sleeve compresses the coil spring while the valve spool remains stationary and allows hydraulic fluid to flow in only one direction. As the hydraulic pressure decreases, the coil spring pushes the valve sleeve to its original position with the profiled hole closed. Then, on the return stroke, hydraulic pressure in the opposite direction forces the valve spool to compress the coil spring while the valve spool remains stationary. This reopens the shaped opening and allows hydraulic fluid to flow in the opposite direction. Using a single shaped hole or a set of shaped holes in the valve spool is effective, but it does not allow the hydraulic flow to be tuned using only the shaped hole or holes to create a difference between compression flow and reverse flow.
Патент US 8800732, выданный заявителю Holt и др., описывает усовершенствованный узел гидравлического демпфера, включающий в себя основной корпус, основной поршень и корпус клапана. Корпус клапана состоит из двух золотников и единственной втулки клапана, снабженной отдельными отверстиями для потока такта сжатия и потока обратного хода. Единственное упругое средство аккумулирования энергии, опять же обычно цилиндрическая пружина, смещает золотники клапанов друг относительно друга, в результате чего давление гидравлической текучей среды на одном из золотников клапана открывает отверстие для потока обратного хода, в то время как давление на другом золотнике клапана открывает отверстие для потока такта сжатия. Все проточные отверстия закрыты при отсутствии перепада давления в гидравлической текучей среде. Опять же, используется единственный проточный канал. Односторонние контрольные прокладки используются для предотвращения обратного потока гидравлической текучей среды в нежелательном направлении при наличии перепада давления. Этот улучшенный демпфер позволяет настраивать гидравлический поток между тактами сжатия и обратного хода. Недостатком демпфера является то, что односторонние контрольные прокладки, подвергаясь нагрузке в результате очень большого количества циклов изгиба, могут износиться или потенциально сломаться. Хотя такой износ или поломка, вероятно, не является фатальной для работы демпферов, в конечном итоге они могут снизить их эксплуатационные характеристики.US 8,800,732 to Holt et al. describes an improved hydraulic damper assembly including a main body, a main piston, and a valve body. The valve body consists of two spools and a single valve sleeve provided with separate ports for compression and reverse flow. A single resilient energy storage means, again usually a coil spring, biases the valve spools relative to each other, causing hydraulic fluid pressure on one of the valve spools to open a return flow port, while pressure on the other valve spool opens a return flow port. compression stroke stream. All flow holes are closed in the absence of pressure drop in the hydraulic fluid. Again, a single flow channel is used. Single sided control gaskets are used to prevent back flow of hydraulic fluid in an undesired direction when pressure differential is present. This improved damper allows you to adjust the hydraulic flow between the compression and reverse strokes. The disadvantage of the damper is that single-sided control shims, when subjected to a very high number of flex cycles, can wear out or potentially break. While this wear or failure is probably not fatal to damper performance, it can eventually reduce damper performance.
Эти инновации обеспечили очень успешное поколение гидравлических демпферов. Тем не менее, было бы желательным создание демпфера, который позволял бы регулировать гидравлический поток между тактами сжатия и обратного хода, в то же время, позволяя избежать износа при непрерывном использовании.These innovations have provided a very successful generation of hydraulic dampers. However, it would be desirable to provide a damper that would allow the hydraulic flow to be adjusted between the compression and reverse strokes, while at the same time avoiding wear in continuous use.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Другой усовершенствованный узел гидравлического демпфера обеспечивает преимущества патентов ‘186 и ‘732 с меньшим количеством движущихся частей и улучшенной функциональностью. Частично это достигается благодаря устранению одноходовых клапанов вследствие использования конструктивно отдельных гидравлических проточных каналов.Another advanced hydraulic damper assembly provides the benefits of the '186 and '732 patents with fewer moving parts and improved functionality. This is partly due to the elimination of one-way valves due to the use of structurally separate hydraulic flow channels.
В первом основном варианте осуществления изобретения золотниковый клапан гидравлического демпфера содержит корпус клапана, приспособленный для крепления к штоку основного поршня гидравлического демпфера, при этом рядом с противоположными концами корпуса клапана выполнены отверстия, одно из которых сообщается по текучей среде с верхней частью гидравлического демпфера, а другое одно из отверстий сообщается по текучей среде с нижней частью гидравлического демпфера для облегчения протекания гидравлической текучей среды между верхней частью и нижней частью под рабочими давлениями; пару полых цилиндрических втулок клапана, образующих отверстие, прерываемое разделительной секцией или мембраной корпуса клапана, и закреплённых относительно корпуса клапана, при этом каждая из полых цилиндрических втулок клапана выполнена с по меньшей мере одним профилированным отверстием, расположенным рядом с противоположным концом соответствующей втулки клапана и выполненным с возможностью выборочного гидравлического соединения верхней части и нижней части гидравлического демпфера; пару золотников клапана, каждый из которых функционально расположен с возможностью перемещения внутри отверстия соответствующей втулки клапана и выполнен с возможностью выборочной блокировки в любой момент времени всех профилированных отверстий, или только по меньшей мере одного профилированного отверстия, расположенного рядом с противоположным концом одной втулки клапана, или только по меньшей мере одного профилированного отверстия, расположенного рядом с противоположным концом другой втулки клапана; пару упругих элементов аккумулирования энергии, один из которых расположен между каждым золотником клапана и разделительной секцией или мембраной корпуса клапана для смещения золотников клапана в противоположных направлениях по отношению к силам, создаваемым рабочими давлениями в гидравлической текучей среды гидравлического демпфера так, что, когда соответствующий элемент аккумулирования энергии сжимается из-за воздействия рабочего давления, создаваемого в любом из отверстий корпуса клапана, либо один, либо другой из золотников клапана перемещается относительно соответствующей втулки клапана так, что открытая площадь по меньшей мере одного профилированного отверстия, расположенного рядом с подвижным золотником клапана, изменяется в пропорциональном соотношении к давлению, изменяя ограничение гидравлического потока между верхней частью и нижней частью гидравлического демпфера, в то время как неподвижный золотник клапана блокирует по меньшей мере одно профилированное отверстие, расположенное рядом с неподвижным золотником клапана; и путь гидравлического потока сжатия, конструктивно отделенный от пути гидравлического потока обратного хода для предотвращения обратного потока через другой путь гидравлического потока во время протекания гидравлической текучей среды в любом направлении, причём каждый указанный путь потока сообщается только с по меньшей мере одним профилированным отверстием, расположенным рядом с противоположным концом одной из втулок клапана.In the first basic embodiment of the invention, the hydraulic damper spool valve comprises a valve body adapted to be attached to the stem of the hydraulic damper main piston, wherein holes are made near opposite ends of the valve body, one of which is in fluid communication with the upper part of the hydraulic damper, and the other one of the holes is in fluid communication with the bottom of the hydraulic damper to facilitate the flow of hydraulic fluid between the top and bottom under operating pressures; a pair of hollow cylindrical valve sleeves forming an opening interrupted by a separating section or valve body membrane and fixed relative to the valve body, wherein each of the hollow cylindrical valve sleeves is made with at least one profiled hole located near the opposite end of the corresponding valve sleeve and is made with the possibility of selective hydraulic connection of the upper part and the lower part of the hydraulic damper; a pair of valve spools, each operably movable within an opening of a respective valve sleeve and configured to selectively lock at any time all of the shaped openings, or only at least one shaped opening adjacent to the opposite end of one valve sleeve, or only at least one profiled hole adjacent to the opposite end of the other valve sleeve; a pair of resilient energy storage elements, one of which is positioned between each valve spool and a separating section or valve body diaphragm to bias the valve spools in opposite directions with respect to forces generated by operating pressures in the hydraulic fluid of the hydraulic damper such that when the corresponding storage element energy is compressed due to the action of operating pressure generated in any of the openings of the valve body, or one or the other of the valve spools is moved relative to the corresponding valve sleeve so that the open area of at least one shaped opening located adjacent to the movable valve spool changes in proportion to pressure, changing the restriction of hydraulic flow between the top and bottom of the hydraulic damper, while the stationary valve spool blocks at least one shaped hole, located next to the fixed valve spool; and a compression hydraulic flow path structurally separated from the return hydraulic flow path to prevent backflow through the other hydraulic flow path while the hydraulic fluid is flowing in either direction, each said flow path communicating with only at least one adjacent shaped orifice. with the opposite end of one of the valve bushings.
В другом аспекте изобретения полые цилиндрические втулки клапана включают в себя втулку сжатия, имеющую набор профилированных отверстий для потока сжатия, и втулку обратного хода, имеющую набор профилированных отверстий для потока обратного хода, при этом элементы аккумулирования энергии включают в себя элемент аккумулирования энергии сжатия и элемент аккумулирования энергии обратного хода, а пара золотников клапана включает в себя золотник сжатия, выполненный с возможностью выборочного открывания и закрывания соответствующих профилированных отверстий потока сжатия, и золотник обратного хода, выполненный с возможностью выборочного открывания и закрывания соответствующих профилированных отверстий потока обратного хода.In another aspect of the invention, the hollow cylindrical valve sleeves include a compression sleeve having a set of shaped holes for the compression flow and a return sleeve having a set of shaped holes for the reverse flow, wherein the energy storage elements include a compression energy storage element and an element and a pair of valve spools includes a compression spool configured to selectively open and close the corresponding shaped compression flow holes, and a reverse spool configured to selectively open and close the corresponding shaped reverse flow holes.
В ещё одном аспекте изобретения наборы профилированных отверстий для потоков обратного и хода сжатия выполнены с предварительно заданными точными формами, а каждый из золотников обратного хода и сжатия имеет переднюю кромку, выполненную с возможностью точного управления переменной открытой площадью соответствующих отверстий для потока обратного хода и сжатия в пропорциональном соотношении к рабочему давлению в демпфере для обеспечения желаемых характеристик давления-потока.In yet another aspect of the invention, sets of shaped reverse and compression flow ports are made with predetermined precise shapes, and each of the reverse and compression spools has a leading edge configured to precisely control the variable open area of the respective reverse and compression ports in in proportion to the working pressure in the damper to provide the desired pressure-flow characteristics.
В ещё одном аспекте изобретения упругие элементы аккумулирования энергии представляют собой цилиндрические пружины.In yet another aspect of the invention, the elastic energy storage elements are coil springs.
В ещё одном аспекте изобретения отверстия полых цилиндрических втулок клапана выполнены с возможностью приема золотников клапана с предварительно заданным радиальным зазором с жёстким допуском, который приспособлен для выборочного продольного перемещения каждого из золотников клапана внутри соответствующего отверстия, предотвращая при этом гидравлический поток текучей среды через радиальный зазор.In yet another aspect of the invention, the holes of the hollow cylindrical valve bushings are configured to receive valve spools with a predetermined tight tolerance radial clearance that is adapted to selectively move longitudinally each of the valve spools within the respective hole while preventing hydraulic fluid flow through the radial clearance.
В ещё одном аспекте изобретения золотниковый клапан гидравлического демпфера прикреплён к основному поршню посредством механического крепления, сварки, резьбы или подобного соединения.In another aspect of the invention, the hydraulic damper spool valve is attached to the main piston by mechanical fastening, welding, threading, or the like.
В ещё одном аспекте изобретения передняя кромка каждого золотника клапана, подвергаемая воздействию потока гидравлической текучей среды через по меньшей мере одно соответствующее профилированное отверстие, скошена для получения острой кромки с целью обеспечения минимального возмущения потока гидравлической текучей среды через золотник клапана.In yet another aspect of the invention, the leading edge of each valve spool, which is exposed to hydraulic fluid flow through at least one respective shaped opening, is chamfered to provide a sharp edge to provide minimal disturbance to hydraulic fluid flow through the valve spool.
В ещё одном аспекте изобретения втулки клапана включают в себя втулку сжатия и втулку обратного хода, разделённые разделительной секцией корпуса клапана, а упругие элементы аккумулирования энергии включают в себя элемент аккумулирования энергии сжатия и элемент аккумулирования энергии обратного хода, которые способны соответственно смещать один золотник из их пары от разделительной секции корпуса клапана.In another aspect of the invention, the valve sleeves include a compression sleeve and a return sleeve separated by a separating section of the valve body, and the elastic energy storage elements include a compression energy storage element and a reverse energy storage element that are capable of respectively displacing one spool from their vapor from the separating section of the valve body.
Во втором основном варианте осуществления изобретения узел гидравлического демпфера содержит основной корпус, узел штока и основной поршень, содержащий корпус клапана, прикреплённый к штоку поршня, функционально выполненный для определения верхней части и нижней части внутри основного корпуса, корпус клапана имеющий на противоположных концах отверстия, одно из которых выборочно сообщается по текучей среде с верхней частью основного корпуса, а другое выборочно сообщается по текучей среде с нижней частью основного корпуса; путь гидравлического потока сжатия, конструктивно отделенный от пути гидравлического потока обратного хода для предотвращения обратного потока во время протекания гидравлической текучей среды в любом направлении через другой путь гидравлического потока; пару полых цилиндрических втулок клапана, образующих отверстие, прерываемое с помощью мембраны корпуса клапана, и закреплённых относительно корпуса клапана, при этом каждая из полых цилиндрических втулок клапана выполнена с по меньшей мере одним профилированным отверстием, расположенным рядом с противоположным концом соответствующей втулки клапана и выполненным с возможностью выборочного гидравлического соединения верхней части и нижней части гидравлического демпфера; пару золотников клапана, каждый из которых функционально расположен с возможностью перемещения внутри отверстия соответствующей втулки клапана и выполнен с возможностью выборочной блокировки в любой момент времени всех профилированных отверстий, или только по меньшей мере одного профилированного отверстия, расположенного рядом с первым концом втулки клапана, или только по меньшей мере одного профилированного отверстия, расположенного рядом со вторым концом втулки клапана; упругий элемент аккумулирования энергии, расположенный между золотниками клапана для смещения золотников клапана в противоположных направлениях по отношению к силам, создаваемым рабочими давлениями в гидравлической текучей среде гидравлического демпфера так, что, когда элемент аккумулирования энергии сжимается из-за рабочего давления, созданного в любом из отверстий корпуса клапана, либо один, либо другой из золотников клапана перемещается относительно втулки клапана так, что открытая площадь по меньшей мере одного профилированного отверстия, расположенного рядом с подвижным золотником клапана, изменяется в пропорциональном соотношении к давлению, изменяя ограничение гидравлического потока между верхней частью и нижней частью гидравлического демпфера, в то время как неподвижный золотник клапана блокирует по меньшей мере одно профилированное отверстие, расположенное рядом с неподвижным золотником клапана.In the second main embodiment of the invention, the hydraulic damper assembly comprises a main body, a stem assembly and a main piston, containing a valve body attached to the piston rod, functionally configured to define an upper part and a lower part inside the main body, the valve body having holes at opposite ends, one one of which is selectively in fluid communication with the upper part of the main body, and the other is selectively in fluid communication with the lower part of the main body; a compression hydraulic flow path structurally separated from the return hydraulic flow path to prevent reverse flow while hydraulic fluid is flowing in either direction through the other hydraulic flow path; a pair of hollow cylindrical valve bushings forming an opening interrupted by the valve body membrane and fixed relative to the valve body, wherein each of the hollow cylindrical valve bushings is made with at least one profiled hole located near the opposite end of the corresponding valve bushing and is made with the possibility of selective hydraulic connection of the upper part and the lower part of the hydraulic damper; a pair of valve spools, each of which is operatively located for movement within the opening of the corresponding valve sleeve and is configured to selectively block at any time all of the profiled openings, or only at least one profiled opening located near the first end of the valve sleeve, or only at least one profiled hole located near the second end of the valve sleeve; an elastic energy storage element positioned between the valve spools to bias the valve spools in opposite directions with respect to the forces generated by the operating pressures in the hydraulic fluid of the hydraulic damper so that when the energy storage element is compressed due to the operating pressure generated in any of the orifices of the valve body, or one or the other of the valve spools moves relative to the valve spool so that the open area of at least one shaped orifice adjacent to the movable valve spool changes in proportion to pressure, changing the restriction of hydraulic flow between the top and bottom part of the hydraulic damper, while the fixed valve spool blocks at least one shaped hole adjacent to the fixed valve spool.
В ещё одном аспекте второго основного варианта осуществления изобретения втулки клапана включают в себя втулку сжатия и втулку обратного потока, разделённые с помощью разделительной секции корпуса клапана, а упругие элементы аккумулирования энергии содержат элемент аккумулирования энергии сжатия и элемент аккумулирования энергии обратного хода, которые соответственно способны смещать один из пары золотников клапана от разделительной секции корпуса клапана.In yet another aspect of the second main embodiment of the invention, the valve bushings include a compression bushing and a reverse flow bushing separated by a separating section of the valve body, and the resilient energy storage elements comprise a compression energy storage element and a reverse stroke energy storage element, which are respectively capable of displacing one of a pair of valve spools from the separating section of the valve body.
В ещё одном аспекте второго основного варианта осуществления изобретения основной корпус гидравлического демпфера содержит цилиндрическую внутреннюю стенку отверстия, а золотниковый клапан гидравлического демпфера выполнен с возможностью скользящего контакта с внутренней стенкой отверстия основного корпуса с малым допуском для обеспечения продольного перемещения золотникового клапана внутри внутренней цилиндрической стенки отверстия основного корпуса, предотвращая поток гидравлический текуче среды между ними.In yet another aspect of the second main embodiment of the invention, the main body of the hydraulic damper comprises a cylindrical inner bore wall, and the hydraulic damper spool valve is configured to slide against the inner wall of the main body bore with a small tolerance to allow longitudinal movement of the spool valve within the inner cylindrical wall of the main bore. housings, preventing the flow of hydraulic fluid between them.
В ещё одном аспекте второго основного варианта осуществления изобретения гидравлический золотниковый клапан выполнен с упругим уплотнением между корпусом клапана и внутренним цилиндрическим отверстием основного корпуса. In yet another aspect of the second main embodiment of the invention, the hydraulic spool valve is provided with a resilient seal between the valve body and the inner cylindrical bore of the main body.
Предпочтительный вариант осуществления изобретения показан на чертежах.The preferred embodiment of the invention is shown in the drawings.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
На фиг. 1 показан узел гидравлического демпфера, вид в перспективе;In FIG. 1 shows the hydraulic damper assembly, perspective view;
на фиг. 2 - узел гидравлического демпфера по фиг. 1, вид в перспективе с частичным разрезом;in fig. 2 shows the hydraulic damper assembly of FIG. 1 is a perspective view, partly in section;
на фиг. 3 - часть узла гидравлического демпфера, изображенная без потока гидравлической текучей среды, вид в вертикальном разрезе;in fig. 3 is a partial view of the hydraulic damper assembly without hydraulic fluid flow, in vertical section;
на фиг. 4 - часть узла гидравлического демпфера во время сжатия или хода сжатия, вид в вертикальном разрезе;in fig. 4 is a partial view of the hydraulic damper assembly during compression or compression stroke, in vertical section;
на фиг. 5 показано то же, что и на фиг. 4, при этом изображен поток гидравлической текучей среды во время сжатия или хода сжатия;in fig. 5 shows the same as in Fig. 4 illustrating the flow of hydraulic fluid during a compression or compression stroke;
на фиг. 6 - часть узла гидравлического демпфера во время обратного хода, вид в вертикальном разрезе;in fig. 6 - part of the hydraulic damper assembly during the reverse stroke, a view in vertical section;
на фиг. 7 показано то же, что и на фиг. 6, при этом показан поток гидравлической текучей среды во время обратного хода;in fig. 7 shows the same as in Fig. 6 showing the flow of hydraulic fluid during reversal;
на фиг. 8 - части золотникового клапана гидравлического демпфера, покомпонентный вид в перспективе.in fig. 8 are parts of a hydraulic damper spool valve, exploded in perspective.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Варианты осуществления изобретения, примеры и альтернативные варианты предыдущих абзацев, пунктов формулы изобретения или последующего описания и чертежей, включая любые их различные аспекты или соответствующие отдельные признаки, могут быть рассмотрены независимо или в любой комбинации. Признаки, описанные во взаимосвязи с одним вариантом осуществления, применимы ко всем вариантам осуществления, до тех пор, пока такие признаки не являются несовместимыми.The embodiments, examples and alternatives of the preceding paragraphs, claims or the following description and drawings, including any of their various aspects or respective individual features, may be considered independently or in any combination. Features described in connection with one embodiment apply to all embodiments, as long as such features are not incompatible.
Обращаясь к фиг. 1 и фиг. 2, узел (1) гидравлического демпфера состоит из основного корпуса (3), узла штока или штока (5) поршня и основного поршня (7), который выполнен так, что разделяет внутреннюю камеру (9) основного корпуса (3) на верхнюю часть (11) и нижнюю часть (13). Верхняя часть (11) и нижняя часть (13) основного корпуса (3) содержат гидравлическую текучую среду. Термины «верхний» и «нижний» используются в данном контексте для определения относительного положения, а не для указания конкретной пространственной ориентации узла демпфера. Основной поршень (7) содержит золотниковый клапан (15) гидравлического демпфера, который установлен на узле (5) штока. Золотниковый клапан (15) гидравлического демпфера может быть прикреплён к узлу (5) штока с помощью механического крепления, сварки, резьбового, или подобного соединения. Как показано на фиг. 3 и фиг. 8, одно или несколько уплотнений (17) могут быть расположены между золотниковым клапаном (15) гидравлического демпфера и основным корпусом (3).Referring to FIG. 1 and FIG. 2, the hydraulic damper assembly (1) consists of a main body (3), a piston rod or rod assembly (5) and a main piston (7) which is designed to separate the inner chamber (9) of the main body (3) into an upper part. (11) and bottom (13). The upper part (11) and the lower part (13) of the main body (3) contain hydraulic fluid. The terms "upper" and "lower" are used in this context to define the relative position, and not to indicate the specific spatial orientation of the damper assembly. The main piston (7) contains a hydraulic damper spool valve (15), which is mounted on the rod assembly (5). The hydraulic damper spool valve (15) may be attached to the stem assembly (5) by mechanical fastening, welding, threading, or a similar connection. As shown in FIG. 3 and FIG. 8, one or more seals (17) may be located between the hydraulic damper spool valve (15) and the main body (3).
Золотниковый клапан (15) гидравлического демпфера содержит корпус (19) клапана.The spool valve (15) of the hydraulic damper contains a valve body (19).
Золотниковый клапан (15) гидравлического демпфера дополнительно содержит пару полых цилиндрических втулок (23, 25) клапана, надёжно установленных по центру внутри корпуса (19) клапана. Они включают в себя втулку (23) сжатия и втулку (25) обратного хода. Втулки (23, 25) клапана надёжно установлены внутри корпуса (19) клапана и прилегают к нему на противоположных концах втулок (23, 25) клапана и в центре у разделительной секции или мембраны (27) корпуса (19) клапана, чтобы предотвратить гидравлический поток на этих концах. Втулки (23, 25) клапана образуют внутреннее цилиндрическое отверстие (29), прерываемое разделительной секцией или мембраной (27) корпуса клапана. Отверстие (29) содержит два отверстия (31, 33), разделённых разделительной секцией или мембраной (27) корпуса клапана. В качестве альтернативы, разделительная секция или мембрана (27) может содержать отдельный компонент, а не часть самого корпуса клапана.The spool valve (15) of the hydraulic damper additionally contains a pair of hollow cylindrical bushings (23, 25) of the valve, securely installed in the center inside the valve body (19). They include a compression sleeve (23) and a return sleeve (25). The valve bushings (23, 25) are securely seated inside the valve body (19) and abut against it at opposite ends of the valve bushings (23, 25) and centrally at the separating section or diaphragm (27) of the valve body (19) to prevent hydraulic flow at these ends. Sleeves (23, 25) of the valve form an internal cylindrical hole (29) interrupted by a separating section or membrane (27) of the valve body. The orifice (29) contains two orifices (31, 33) separated by a separating section or diaphragm (27) of the valve body. Alternatively, the separating section or diaphragm (27) may comprise a separate component rather than being part of the valve body itself.
Втулки (23, 25) клапана выполнены с набором профилированных отверстий (35, 37) для потока. Они включают в себя профилированные отверстия (35) для потока сжатия, расположенные рядом с концом одной втулки (23) клапана, и профилированные отверстия (37) для потока обратного хода, расположенные рядом с противоположным или противолежащим концом другой втулки (25) клапана.Valve bushings (23, 25) are provided with a set of profiled holes (35, 37) for flow. They include shaped holes (35) for compression flow located near the end of one valve sleeve (23) and profiled holes (37) for reverse flow located near the opposite or opposite end of the other valve sleeve (25).
Внутренние цилиндрические отверстия (31, 33) втулки клапана выполнены с возможностью приема пары золотников (39, 41) клапана. Золотник (39) сжатия расположен рядом с профилированными отверстиями (35) для потока сжатия. Золотник (41) обратного хода расположен рядом с профилированными отверстиями (37) для потока обратного хода. Передние кромки (43, 45) золотников (39, 41) клапана могут быть скошены для создания острых кромок. Это уменьшает возмущение потока гидравлической текучей среды через такие кромки и, таким образом, способствует более плавной работе гидравлического демпфера.The inner cylindrical holes (31, 33) of the valve sleeve are configured to receive a pair of valve spools (39, 41). The compression spool (39) is located next to the shaped holes (35) for the compression flow. The return spool (41) is located next to the profiled holes (37) for the return flow. The leading edges (43, 45) of the valve spools (39, 41) can be chamfered to create sharp edges. This reduces disturbance to the flow of hydraulic fluid through such edges and thus contributes to smoother operation of the hydraulic damper.
Обеспечивается наличие пары упругих средств (47, 49) аккумулирования энергии, одно из которых расположено между каждым из золотников (39, 41) клапана и разделительной секцией или мембраной (27) корпуса клапана. Как правило, эти упругие средства аккумулирования энергии представляют собой цилиндрические пружины, которые смещают золотники (39, 41) клапана в противоположных направлениях. Золотники (39, 41) клапана могут прилегать к корпусу (19) клапана в состоянии покоя и предпочтительно в каждый момент времени смещаются цилиндрическими пружинами (47, 49). Цилиндрическая пружина (47) сжатия связана с золотником (39) сжатия, а цилиндрическая пружина (49) обратного хода связана с золотником (41) обратного хода.A pair of elastic energy storage means (47, 49) is provided, one of which is located between each of the valve spools (39, 41) and the separating section or membrane (27) of the valve body. Typically, these resilient energy storage means are coil springs which bias the valve spools (39, 41) in opposite directions. The valve spools (39, 41) can rest against the valve body (19) at rest and are preferably displaced by coil springs (47, 49) at any time. The compression coil spring (47) is connected to the compression spool (39), and the return coil spring (49) is connected to the return spool (41).
Корпус (19) клапана снабжен множеством отверстий на каждом конце. Первый набор отверстий (51, 53) ведёт соответственно от нижней части (13) и верхней части (11) демпфера к внутренним отверстиям (31, 33) втулок (23, 25) клапана. Они включают в себя первое отверстие (51) для потока сжатия и первое отверстие (53) для потока обратного хода. Второй набор отверстий, второе отверстие (55) для потока сжатия и второе отверстие (57) для потока обратного хода расположены снаружи втулок (23, 25) клапана и сообщаются с отдельными путями (59, 61) потока, которые соединяют верхнюю часть (11) с нижней частью (13). Один из этих вторых путей потока, путь (59) потока сжатия, сообщается с профилированными отверстиями (35) для потока сжатия, а другой, второй путь потока - путь (61) потока обратного хода, сообщается с профилированными отверстиями (37) для потока обратного хода.The valve body (19) is provided with a plurality of holes at each end. The first set of holes (51, 53) leads respectively from the lower part (13) and the upper part (11) of the damper to the inner holes (31, 33) of the valve bushings (23, 25). They include a first hole (51) for compression flow and a first hole (53) for reverse flow. The second set of holes, the second hole (55) for the compression flow and the second hole (57) for the return flow are located on the outside of the valve sleeves (23, 25) and communicate with separate flow paths (59, 61) that connect the upper part (11) with the lower part (13). One of these second flow paths, the compression flow path (59), communicates with the shaped holes (35) for the compression flow, and the other, the second flow path, the reverse flow path (61), communicates with the shaped holes (37) for the reverse flow. move.
Когда в демпфере отсутствует направленное рабочее давление, как проиллюстрировано на фиг. 3, упругие средства (47, 49) аккумулирования энергии смещают золотники (39, 41) сжатия и обратного хода в противоположных направлениях, чтобы полностью перекрыть соответствующие наборы профилированных отверстий (35, 37) для потоков сжатия и обратного хода и таким образом перекрыть гидравлические пути между верхней частью (11) и нижней частью (13) гидравлического демпфера. До тех пор, пока профилированное отверстие для потока сжатия или обратного хода не будет подвергаться гидравлическому давлению, гидравлическая текучая среда не может протекать.When there is no directional operating pressure in the damper, as illustrated in FIG. 3, the elastic energy storage means (47, 49) displace the compression and return valves (39, 41) in opposite directions to completely cover the respective sets of shaped holes (35, 37) for the compression and return flows and thus block the hydraulic paths. between the upper part (11) and the lower part (13) of the hydraulic damper. As long as the shaped compression or return flow port is not subjected to hydraulic pressure, hydraulic fluid cannot flow.
В общих чертах, когда гидравлический демпфер находится в состоянии покоя, перепад давления между верхней частью (11) и нижней частью (13) не создаётся. Когда происходит такт сжатия (или наезд на дорожную неровность) демпфера, как показано на фиг. 4 и фиг. 5, гидравлическая текучая среда стремится перетекать из нижней части (13) (удалённой от штока поршня) в верхнюю часть (11) (содержащую шток поршня). Таким образом, гидравлическая текучая среда оказывает давление на золотник (39) сжатия, который сжимает цилиндрическую пружину (47) сжатия. Это вызывает перемещение золотника (39) сжатия относительно втулки (23) сжатия, что постепенно открывает одно или несколько профилированных отверстий (35) для потока сжатия во втулке (23) сжатия. В этом случае гидравлическая текучая среда протекает из нижней части (13) через открытое профилированное отверстие или отверстия (35) для потока сжатия во втулке (23) сжатия, через путь (59) потока сжатия, через второе отверстие (55) потока сжатия и в верхнюю часть (11). Направление потока гидравлической текучей среды контролируется с помощью пути (59) потока сжатия. Путь гидравлического потока к нижней части (13) во время сжатия отсутствует, поскольку золотник (41) обратного хода перекрывает профилированные отверстия (37) для потока обратного хода. По мере того, как поршень (7) приближается к своему предельному положению перемещения во время такта сжатия, перепад давления между верхней и нижней частями (11, 13) постепенно уменьшается по мере того, как поршень замедляется, цилиндрическая пружина (47) сжатия разжимается, и профилированные отверстия (35) для потока сжатия закрываются, когда золотник (39) сжатия возвращается в исходное положение, как показано на фиг. 3. В предельном положении такта сжатия поршня гидравлическое давление в демпфере по меньшей мере на мгновение становится равным в верхней и нижней частях (11, 13) и профилированные отверстия (35) для потока сжатия снова полностью перекрываются.In general terms, when the hydraulic damper is at rest, no pressure difference is created between the upper part (11) and the lower part (13). When the compression (or bump) stroke of the damper occurs, as shown in FIG. 4 and FIG. 5, hydraulic fluid tends to flow from the bottom (13) (away from the piston rod) to the top (11) (containing the piston rod). Thus, the hydraulic fluid exerts pressure on the compression spool (39), which compresses the compression coil spring (47). This causes the compression spool (39) to move relative to the compression sleeve (23), which gradually opens one or more shaped holes (35) for compression flow in the compression sleeve (23). In this case, the hydraulic fluid flows from the lower part (13) through the open profiled hole or holes (35) for the compression flow in the compression sleeve (23), through the path (59) of the compression flow, through the second hole (55) of the compression flow and into upper part (11). The direction of flow of the hydraulic fluid is controlled by the compression flow path (59). There is no hydraulic flow path to the bottom (13) during compression because the return spool (41) blocks the shaped holes (37) for the return flow. As the piston (7) approaches its limit travel position during the compression stroke, the pressure difference between the upper and lower parts (11, 13) gradually decreases as the piston slows down, the compression coil spring (47) decompresses, and the shaped compression flow ports (35) close when the compression spool (39) returns to its original position, as shown in FIG. 3. At the limit position of the piston compression stroke, the hydraulic pressure in the damper at least momentarily becomes equal in the upper and lower parts (11, 13) and the profiled holes (35) for the compression flow completely overlap again.
И наоборот, когда такт обратного хода поршня происходит после сжатия, как показано на фиг. 6 и фиг. 7, гидравлическая текучая среда стремится перетекать из верхней части (11) в нижнюю часть (13). Таким образом, гидравлическая текучая среда оказывает давление на золотник (41) обратного хода, который сжимает цилиндрическую пружину (49) обратного хода. Это вызывает перемещение золотника (41) обратного хода относительно втулки (25) обратного хода, что постепенно открывает одно или несколько профилированных отверстий (37) для потока обратного хода во втулке (25) обратного хода. В этом случае гидравлическая текучая среда протекает из верхней части (11) через открытые профилированные отверстия (37) для потока обратного хода втулки (25) обратного хода через путь (61) для потока обратного хода в нижнюю часть (13). В этом случае направление потока гидравлической текучей среды во время такта поршня обратного хода регулируется с помощью пути (61) для потока обратного хода. Путь гидравлического потока к верхней части (11) во время такта обратного хода отсутствует, поскольку золотник (39) сжатия перекрывает профилированные отверстия (35) для потока сжатия. По мере того, как поршень отходит от своего предельного положения перемещения во время такта обратного хода, перепад давления между нижней и верхней частями (13, 11) постепенно уменьшается по мере замедления поршня, цилиндрическая пружина (49) обратного хода разжимается, профилированные отверстия (37) для потока обратного хода во втулке (25) обратного хода закрываются, и золотник (41) обратного хода снова возвращается в нерабочее положение, как показано на фиг. 3. В предельном положении такта обратного хода поршня в демпфере гидравлическое давление по меньшей мере на мгновение становится равным в верхней и нижней частях (11, 13) и профилированные отверстия (37) для потока обратного хода снова полностью перекрываются.Conversely, when the reverse stroke of the piston occurs after compression, as shown in FIG. 6 and FIG. 7, hydraulic fluid tends to flow from the top (11) to the bottom (13). Thus, the hydraulic fluid exerts pressure on the return spool (41), which compresses the return coil spring (49). This causes movement of the return spool (41) relative to the return sleeve (25), which gradually opens one or more profiled holes (37) for the return flow in the return sleeve (25). In this case, hydraulic fluid flows from the top part (11) through the open profiled holes (37) for the return flow of the return sleeve (25) through the return flow path (61) into the bottom part (13). In this case, the flow direction of the hydraulic fluid during the reverse stroke of the piston is controlled by the return flow path (61). There is no hydraulic flow path to the top (11) during the reverse stroke because the compression spool (39) covers the shaped compression holes (35). As the piston moves away from its travel limit during the return stroke, the differential pressure between the lower and upper parts (13, 11) gradually decreases as the piston slows down, the return coil spring (49) decompresses, the profiled holes (37 ) for the return flow in the return sleeve (25) are closed and the return spool (41) returns to the non-working position again, as shown in FIG. 3. In the limit position of the reverse stroke of the piston in the damper, the hydraulic pressure at least momentarily becomes equal in the upper and lower parts (11, 13) and the profiled holes (37) for the return stroke are completely blocked again.
Таким образом, в любой конкретный момент времени открыт только один набор профилированных отверстий. Оба набора профилированных отверстий закрыты, когда демпфер не находится под нагрузкой. Изменение созданного рабочего давления гидравлической текучей среды в гидравлическом демпфере создаёт пропорциональное продольное перемещение одного из золотников клапана против смещающей силы соответствующей цилиндрической пружины, которая, в свою очередь, изменяет площадь ограничения гидравлического потока, пропорционально открывая большую и меньшую площади профилированных отверстий сжатия и обратного потока, как это может быть в любой конкретный момент времени. Таким образом, рабочие характеристики гидравлического демпфера определяются пропорциональным открыванием и закрытием профилированных отверстий соответствующего потока в ответ на созданное рабочее давление, что создаёт математически предсказуемое и стабильное соотношение давления и потока. Это соотношение давления и потока гидравлического демпфера можно настроить при перемещении в направлении сжатия или обратного хода, при изменении формы профиля соответствующих профилированных отверстий, при использовании различных степеней жёсткости пружины для соответствующих цилиндрических пружин, или с помощью изменения предварительной нагрузки на соответствующих цилиндрических пружинах.Thus, at any given time, only one set of profiled holes is open. Both sets of profiled holes are closed when the damper is not under load. The change in the generated working pressure of the hydraulic fluid in the hydraulic damper creates a proportional longitudinal movement of one of the valve spools against the biasing force of the corresponding coil spring, which in turn changes the hydraulic flow restriction area, proportionally opening a larger and smaller area of the shaped compression and return flow holes, as it may be at any particular point in time. Thus, the performance of a hydraulic damper is determined by the proportional opening and closing of the shaped holes of the corresponding flow in response to the applied operating pressure, which creates a mathematically predictable and stable pressure-flow relationship. This pressure/flow ratio of the hydraulic damper can be adjusted by moving in the compression or reverse direction, by changing the profile shape of the respective profiled bores, by using different spring rates for the respective coil springs, or by changing the preload on the respective coil springs.
Набор профилированных отверстий потока обратного хода и профилированных отверстий потока сжатия может быть сконфигурирован в каждом случае как отверстия с несколькими формами или как отверстия с единственной формой. Отверстия могут быть сконфигурированы с предварительно заданным профилем, имеющим переменную ширину, что способствует желаемым характеристикам давления-потока. Открывание профилированных отверстий обеспечивает математически предсказуемое ограничение гидравлического потока на основе установленной теории потока через отверстия в любой точке во время продольного перемещения золотников клапанов. Профили набора отверстий для потока обратного хода и потока сжатия могут быть одинаковыми или независимыми друг от друга и, как правило, имеют сложную и неправильную форму.The set of shaped return flow holes and shaped compression flow holes can be configured in each case as holes with multiple shapes or as holes with a single shape. The orifices can be configured with a predefined profile having a variable width to promote the desired pressure-flow characteristics. The opening of the profiled ports provides a mathematically predictable restriction of hydraulic flow based on the established theory of flow through the ports at any point during the longitudinal movement of the valve spools. The profiles of the set of holes for the return flow and the compression flow may be the same or independent of each other and, as a rule, have a complex and irregular shape.
Использование отдельных путей потока сжатия и потока обратного хода устраняет необходимость в одноходовых клапанах или контрольных прокладках и снижает износ демпфера. Исключение контрольных прокладок устраняет риск выхода их из строя. Полученный демпфер является прочным и надёжным.The use of separate compression and return flow paths eliminates the need for one-way valves or control gaskets and reduces damper wear. The exclusion of control gaskets eliminates the risk of their failure. The resulting damper is durable and reliable.
Другие средства для достижения того же результата в контексте изобретения будут очевидны для специалистов в данной области техники, в частности для облегчения сборки демпфера. Например, корпус клапана может состоять из нескольких частей, в результате чего внутренние компоненты могут быть собраны до соединения частей корпуса клапана.Other means to achieve the same result in the context of the invention will be apparent to those skilled in the art, in particular to facilitate assembly of the damper. For example, the valve body may be composed of several parts, whereby the internal components may be assembled before the parts of the valve body are connected.
Следует понимать, что, хотя в проиллюстрированных вариантах осуществления изобретения раскрыты конкретные компоновки компонентов, другие компоновки этого изобретения также будут полезны. Хотя показаны и описаны конкретные последовательности этапов, следует понимать, что этапы можно выполнять в любом порядке, разделять или комбинировать, если не указано иное, и они по-прежнему будут иметь преимущества от использования настоящего изобретения.It should be understood that while specific arrangements of components are disclosed in the illustrated embodiments of the invention, other arrangements of this invention will also be useful. While specific sequences of steps are shown and described, it should be understood that the steps may be performed in any order, separated or combined unless otherwise noted and will still benefit from the use of the present invention.
Хотя различные примеры имеют определённые компоненты, показанные на чертежах, варианты осуществления изобретения не ограничиваются этими конкретными комбинациями. Можно использовать некоторые компоненты или признаки из одного из примеров в сочетании с признаками или компонентами из другого примера.Although the various examples have certain components shown in the drawings, embodiments of the invention are not limited to these particular combinations. You can use some components or features from one of the examples in combination with features or components from another example.
Хотя были раскрыты иллюстративные варианты осуществления изобретения, специалисту в данной области техники будет понятно, что определённые модификации входят в объем формулы изобретения. По этой причине следует изучить последующие пункты формулы изобретения, чтобы определить их истинный объем и содержание.While illustrative embodiments of the invention have been disclosed, one of ordinary skill in the art will recognize that certain modifications are within the scope of the claims. For this reason, the following claims should be examined to determine their true scope and content.
Claims (22)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US62/985,101 | 2020-03-04 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2788750C1 true RU2788750C1 (en) | 2023-01-24 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1135934A1 (en) * | 1982-11-19 | 1985-01-23 | Предприятие П/Я А-3501 | Hydraulic shock absorber |
| US5386892A (en) * | 1992-09-18 | 1995-02-07 | Tokico, Ltd. | Hydraulic shock absorber with shutters |
| RU2469225C1 (en) * | 2011-07-13 | 2012-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" | Automotive suspension adaptive damper |
| WO2014143944A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Tenneco Automotive Operating Company Inc. | Two position valve with face seal and pressure relief port |
| EP3212958B1 (en) * | 2014-10-27 | 2019-09-04 | ThyssenKrupp Bilstein GmbH | Method for operating a controllable shock absorber for motor vehicles |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1135934A1 (en) * | 1982-11-19 | 1985-01-23 | Предприятие П/Я А-3501 | Hydraulic shock absorber |
| US5386892A (en) * | 1992-09-18 | 1995-02-07 | Tokico, Ltd. | Hydraulic shock absorber with shutters |
| RU2469225C1 (en) * | 2011-07-13 | 2012-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" | Automotive suspension adaptive damper |
| WO2014143944A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Tenneco Automotive Operating Company Inc. | Two position valve with face seal and pressure relief port |
| EP3212958B1 (en) * | 2014-10-27 | 2019-09-04 | ThyssenKrupp Bilstein GmbH | Method for operating a controllable shock absorber for motor vehicles |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8590680B2 (en) | Shock absorber | |
| RU2567685C2 (en) | Hydraulic damper slide valve | |
| CN100510462C (en) | Shock absorber piston assembly, shork absorber thereof and method for suppressing ranning deformation of vehicle | |
| US20090294230A1 (en) | Hydraulic vibration damper | |
| JP6373966B2 (en) | Valve device | |
| US8800732B2 (en) | Hydraulic damper spool valve | |
| JPH10141416A (en) | Damping force adjustment type hydraulic buffer | |
| CN111630295B (en) | Damping valve and buffer | |
| RU2788750C1 (en) | Advanced hydraulic damper spool valve | |
| US10240656B2 (en) | Valve arrangement with improved failsafe operation | |
| CN115244313B (en) | Slide valve of high-grade hydraulic damper | |
| EP4317739A1 (en) | Pressure relief poppet valves for suspension dampers | |
| CN116917641A (en) | Valve and buffer | |
| JPH076543U (en) | Frequency sensitive buffer |