一种由多级弹簧组合控制的可变阻尼减震器的制作方法

一、技术领域：

本发明涉及一种由多级弹簧组合控制的可变阻尼减震器。这种由多级弹簧组合控制的可变阻尼减震器尤其适应于各种中高端乘用车、商务车，也适应于高速铁路的运营机车、城市地铁、轨道交通车辆和其他特种车辆。

二、

背景技术：
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为了改善各种车辆的行驶平顺性，提高乘坐的舒适性，在各种车辆的悬架系统中广泛地采用了减震器。由于减震器的阻尼作用，衰减了车轮受到路面激振引发的振动能量，提高了车辆运行中的操控稳定性和车辆的平顺性。

目前，广泛应用的被动式减震器的节流阀都是采用蝶阀式节流阀，其节流口开度由单支弹簧控制。这种类型减震器性能基本由单支弹簧的线性刚度及其预压缩量决定，并受到蝶阀阀片材质和工艺的影响，使得减震器的性能受到了限制，难以适应驾乘人员对车辆平顺性和舒适性日益提高的需求。

本发明一是基于现有的被动式减震器的阻尼完全由单支弹簧及其预压缩量控制，而单支弹簧的线性刚度和蝶阀式节流阀的节流特性根本无法满足车辆平顺性对减震器阻尼的非线性变化要求。

二是基于最大阻尼力的需要，现有减震器单支弹簧的刚度及其预压应力较大，决定了减震器的最低阻尼特性不能满足车辆中低速时的平顺性要求，路面细小的凸块和凹坑引发的冲击都会传递到乘驾人员身上。

三是基于单支弹簧一直处于高频、高交变应力作用，易导致弹簧疲劳，使减震器的阻尼特性早期失效，使用寿命较低。

四是基于蝶阀式减震器的设计理论是基于振动频率分段控制，对于低频(低速)它是采用固定节流口，而不是可变节流口，因此车辆在中低速行驶中，路遇凸块和凹坑时会对车身及乘员产生较大的垂直冲击。

三、

技术实现要素：
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本发明的目的就是要研发出一种使用条件相同、无需改变现有减震器的外形和安装尺寸与技术参数、舒适性较好的自适应可变阻尼减震器。

本发明的技术原理是：压缩阀、伸张阀和分流阀采用滑阀结构，它们分别由多级弹簧分段组合施力控制，通过对各阀芯的不同行程阶段施加不同的非线性组合的弹簧力来调节阀芯的位移控制其节流口的开度，节流口的开度大小和其流量增益与特定的路况相适应，依此调节减震器阻尼的非线性变化。本发明解决了现有技术中碟阀由单支大刚度弹簧和大预压量的阶跃线性施力控制的难题，有利于减震器的阻尼适应路况非线性调节。

本发明是一种由多级弹簧组合控制的可变阻尼减震器，其结构主要由储油筒1，下缸盖2，分流阀芯3，补油簧片4，弹簧5、7、10、16、20、23、24，活塞6，压缩阀芯8，伸张阀芯9，锥销11，工作缸12，活塞杆13，导向套14，上盖15，活塞底螺盖19，分流阀螺盖21等组合而成；其特征在于：各节流阀芯均由多级弹簧分段组合控制：压缩阀芯8由弹簧10、23、24分段组合施力控制，伸张阀芯9由弹簧5、7分段组合施力控制，分流阀芯3由弹簧16、20分段组合施力控制；压缩阀芯8的初始轴向位置和弹簧初始力由活塞底螺盖19调整；活塞6上下腔的常通节流孔是设置在伸张阀芯9上的径向小孔；压缩阀的节流口由活塞6小圆柱壁体上不同截面上的不同面积梯度的节流口组成：由压缩阀芯8左端部与设置在活塞6小圆柱壁体上左端的小流量增益节流孔组成应对路面较小凸块的阻尼调节阀，由弹簧10控制；由压缩阀芯8左端与设置在活塞6小圆柱壁体上左端的小流量增益节流孔相接的第二截面和第三截面上的大流量增益节流孔组成应对路面较大凸块的阻尼调节阀，第二截面的节流口由弹簧10与23共同控制，第三截面上的大流量增益节流口则由弹簧10、23和24共同控制。伸张阀则由设置在活塞6小圆柱壁体上右端的一级固定节流口，加设置在伸张阀芯9的靠近与压缩阀芯8轴向定位台阶的圆柱壁体上的可变节流孔，再加伸张阀芯9与压缩阀芯8的轴向定位台阶的端面组成的单向阀串联组合而成，其中单向阀由弹簧5控制，可变节流阀由弹簧5和7控制；其单向阀的开启压力就是减震器的最低伸张力。最低伸张力的作用是确保悬架与车身的紧贴，充分发挥轮胎的弹性吸收路面的高频微细的震动。分流阀由下缸盖2和分流阀芯3上的靠近与下缸盖2轴向定位台阶的圆柱壁体上的可变节流孔组成可变节流阀，再加分流阀芯3的轴向定位台阶与下缸盖2的定位端面组成的单向阀组成，单向阀由弹簧20控制，可变节流阀由弹簧20和16共同控制；其单向阀的开启压力决定了减震器的最低压缩力。最低压缩力的存在可以取代现有产品需在储油筒上腔灌注惰性压力气体，确保轮胎的接地压力和操控性能，节省能源。其工作原理是：当车辆处于平展路面行驶状态，减震器处于图示位置，此时，减震器的上下腔只有孔径较小的常通孔联通，阻尼较大，悬架与车身保持紧密的非刚性连接，车辆平稳行驶。当车轮路遇较小凸台，减震器下腔增加的较小的冲击压力打破了原有的弹簧力平衡，就会推动压缩阀芯8压缩弹簧10上移，打开了流量增益较小的节流口，迅速减小了阻尼，减震器上移，减少了凸台对车身的冲击；当车轮越过凸台，减震器下腔的压力冲击消失，压缩阀芯8在弹簧10的作用下移就关闭了位于活塞6小圆柱壁体上的小流量增益节流孔，提高了减震器的阻尼力，使之与车辆保持平稳行驶。当车辆在行驶中路遇中型凸块，给轮胎一个冲击时，会在减震器的下腔产生一个较大的压力冲击，该冲击压力会推动压缩阀芯8压缩弹簧10和23迅速上移，打开了压缩阀芯8左端部封闭的较大流量增益节流口，使得其阻尼迅速减小，利于减震器迅速缩回，减小对车身的冲击。当车辆在行驶中路遇大型凸块，给轮胎一个冲击时，会在减震器的下腔产生一个更大的冲击压力，该冲击压力会推动压缩阀芯8压缩弹簧10、23和24迅速上移，打开了压缩阀芯8左端部封闭的更大的大流量增益节流口，使得其阻尼迅速减小，利于减震器迅速缩回，减小对车身的冲击。

当车辆刚越过凸块时，此时需要减震器迅速伸出，以减少车辆在自重的作用下冲向地面，给车身和乘员带来冲击。此时减震器活塞上下腔的压力迅速转换，压缩阀芯8带动伸张阀芯9迅速下移，逐步关闭压缩阀的节流口通道，同时推动伸张阀芯9压缩弹簧5，此时伸张阀芯9上只有小刚度的弹簧5作用，伸张阀芯9迅速打开，阻尼较小，加上压缩阀节流口关闭的过渡过程，减震器上腔的减震液流出较快，轮胎迅速下移，但是随着减震器下移速度的提高和压缩阀节流口的关闭，伸张阀芯9继续下移，节流口的面积剃度增益下降，同时刚度较大的弹簧7参与工作，上腔的压力增高，阻尼力陡增，衰减其动能和加速度，使车轮平稳着地，减小冲击。分流阀的工作原理与过程与压缩阀基本相同。

本发明相对现有的蝶阀被动式减震器的单支弹簧控制，变为了分阶段的多级弹簧组合控制，使减震器的中低速阻尼不可调变为可调，再与以路况要求设置的不同流量增益的节流口配合，使得车辆路遇凸块和凹坑时的平顺性和舒适性有大幅提升。

本发明在其工作过程中零件基本无变形，每支弹簧的预压缩量小、工作行程短、工作应力相对较小，确保了其阻尼特性基本无变化，寿命长。

本发明的理论设计准确可靠。

本发明的阻尼调节只依据车辆所遇的路况条件，而与车辆运行速度无关，有效地提升了车辆的平顺性和舒适性。

本发明的多级弹簧组合控制原理也适用于蝶阀式减震器。

四、附图说明：

附图1是本发明的结构原理图。

五、具体实施方式：

本发明的具体实施方式是：当车辆处于平展路面行驶状态，减震器处于图示位置，此时，减震器的上下腔只有孔径较小的常通孔连通，阻尼较大，悬架与车身保持非刚性紧密连接，车辆平稳行驶。当车轮路遇较小凸台，减震器下腔的冲击压力打破了原有的弹簧力平衡，就会推动压缩阀芯8压缩弹簧10上移，打开了流量增益较小的节流口，迅速减小了阻尼，减震器上移，减少了凸台对车身的冲击；当车轮越过凸台，减震器下腔的压力减小，压缩阀芯8在弹簧10的作用下移就关闭了位于活塞6小圆柱壁体上的小流量增益节流孔，提高了减震器的阻尼力，使车辆保持平稳行驶。当车辆在行驶中路遇中型凸块，给轮胎一个冲击时，会在减震器的下腔产生一个较大的冲击压力，该冲击压力会推动压缩阀芯8压缩弹簧10和23迅速上移，打开了压缩阀芯8左端部封闭的大流量增益节流口，使得其阻尼迅速减小，利于减震器迅速缩回，减小对车身的冲击。当车辆在行驶中路遇大型凸块，给轮胎一个更大的冲击时，会在减震器的下腔产生一个更大的压力阶跃，该压力阶跃会推动压缩阀芯8压缩弹簧10、23和24迅速上移，打开了压缩阀芯8左端部封闭的更大的大流量增益节流口，使得其阻尼迅速减小，利于减震器迅速缩回，减小对车身的冲击。

当车辆刚越过凸块时，需要减震器迅速伸出，以减少车辆在自重的作用下冲向地面，给车身和乘员带来冲击。减震器活塞上下腔的压力迅速转换，压缩阀芯8带动伸张阀芯9迅速下移，逐步关闭压缩阀的节流口通道，同时推动伸张阀芯9压缩弹簧5，此时伸张阀芯9上只有小刚度的弹簧5作用，伸张阀芯9迅速打开，阻尼较小，加上压缩阀节流口关闭的过渡过程，减震器上腔的减震液流出较快，轮胎迅速下移，但是随着减震器下移速度的提高和压缩阀节流口的关闭，伸张阀芯9继续下移，节流口的面积剃度增益下降，同时刚度较大的弹簧7参与工作，上腔的压力增高，阻尼力陡增，衰减其动能和加速度，使车轮平稳着地，减小冲击。分流阀的工作原理与过程与压缩阀基本相同。