专利名称：用于减震器的正比于气压的阻尼器的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种减震器，特别涉及一种阻尼特性正比于所附空气弹簧的气压的减震器。
背景技术：
在很多常规车辆中，空气弹簧替代车辆的板弹簧或者卷弹簧并与现有减震器共存于机动车辆上。空气弹簧的目的是为了将车身支撑在车辆悬架上，而减震器的目的是为了缓冲车身与车辆悬架之间的相对运动。这样，空气弹簧通常利用空气在压缩状态下的弹性，以替代如卷弹簧或者板弹簧中金属在弹性变形状态下的弹性，来支撑车辆负载。通常，空气处于一个腔内并被车辆负载所压缩。空气的这种压缩为车辆负载提供了附加的弹簧作用和支撑。因此，当向车辆承受重载时，空气弹簧腔内的气压大于车辆承受较轻负载时的气压。
当施加重载时，期望车辆的减震器具有比施加较轻负载时更多的硬阻尼特性。然而，由于常规减震器的阻尼特性主要基于减震器自身的内部特性，因此并不具有针对这种负载变化进行调节的能力。本发明据此及其他缺点进行了研究。
发明内容
有鉴于此及其它缺点，本发明提供了一种正比于气压的阻尼器，用于缓冲由车辆的无弹簧支撑部分传递到弹簧支撑部分的震动，该阻尼器包括一个具有第一腔和第二腔的容器，在该容器的第一腔内滑动地设置一个杆。该杆与第一腔的壁滑动接合，并与一个滑动组件相连。一个阀设置在第一腔与第二腔之间以调节二者之间的流体流量。压力信号由一个空气弹簧提供给所述阀。该阀调节从第一腔到第二腔的流体流量，以正比于压力信号。
在本发明另一方面，所述空气调节阀包括一个突起支撑，支撑一个具有穿透孔的突起。该突起的底部与第一腔相通。空气调节阀具有一个其第一侧面与所述突起的上侧面和所述孔相接触的下隔膜，一个由柱塞支架支撑且其第一末端接触所述下隔膜第二侧面的柱塞，一个其第一侧面接触所述柱塞第二末端的上隔膜，和一个通过一个导向环滑动支撑的软管连接架。一个空间由所述软管连接架、导向环和上隔膜第二表面之间的区域所限定。一个弹簧设置在导向环内并且使得软管连接架偏向所述隔膜的第二侧面。一个第二空间限定在所述突起支撑与所述隔膜的第一侧面之间，并且与第二腔相通。
在本发明另一方面，一个下行管将第一腔流体地连接到所述空气调节阀。所述空气调节阀包括一个空气调节阀主体，一个与所述空气调节阀主体相连的空气调节阀下部主体，一个固定在所述空气调节阀下部主体与所述空气调节阀主体之间的隔膜，一个形成在所述空气调节阀主体内以将气压传递到所述隔膜上侧面的通道，一个由所述空气调节阀下部主体滑动支撑的滑动阀。所述滑动阀的一端位于紧靠所述隔膜的下侧面，而该滑动阀的一个相反端具有一个关闭所述下行管以阻止流体从下行管流入第二腔中的阀座。一个弹簧定位于所述阀座与滑动阀之间，使滑动阀偏向隔膜，使阀座偏向一个关闭位置。
本发明更多的应用领域将通过在下文中提供的详细描述而变得更加明白。应该理解，这些用于说明本发明优选实施例的详细描述和具体示例，目的仅在于说明本发明，而不在于限制本发明的范围。
根据附图及详细描述将会更全面地理解本发明，其中图1是本发明一种正比于气压的阻尼器的示意图；图2是本发明一种正比于气压的阻尼器的横截面视图；图3是本发明一种用于正比于气压的阻尼器的一种空气调节阀的横截面视图；图4是本发明一种用于正比于气压的阻尼器的一种空气调节阀的局部横截面视图；图5是本发明一种用于正比于气压的阻尼器的一种空气调节阀的横截面视图；图6是本发明一种用于正比于气压的阻尼器的一种空气调节阀的横截面视图；和图7是本发明一种正比于气压的阻尼器在负载和非负载状态下的曲线图。
具体实施例方式
现在参看图1，所示为一个正比于气压的阻尼器10，和一个空气弹簧12，以缓冲从车轮14传递给车体16的路面震动。与本领域所知的常规空气弹簧类似，空气弹簧12利用一种根据车体16施加于车轮14上的负载而增加的内部压力进行工作。不过，空气弹簧12会输出一个压力信号18，在本发明中为一个气压信号，正比于气压的阻尼器10通过调节自身阻尼力正比于压力信号18，来响应该压力信号18。这样，正比于气压的阻尼器10随着空气弹簧12的压力增加而增大其阻尼力。这样确保在重载过程中车体16所最期望的刚性行驶或硬阻尼。反之，正比于气压的阻尼器10随着空气弹簧12压力的降低而减小其阻尼力。因此，在减小的负载过程中车体16处于柔性行驶或者轻阻尼状态。
现在参看图2，所示的正比于气压的阻尼器10具有两个主要部件阻尼器20和空气调节阀22。阻尼器20包括一个滑动支撑活塞杆26的上杆导向件24。活塞杆26为圆柱形且从车体16(图2中未示出)延伸出来，穿过上杆导向件24，向下直到活塞28。阻尼器20具有一个用来限定一个上工作腔32和一个下工作腔34的压力缸30。这样，压力缸30和活塞28用来限定上工作腔32的各边界。类似地，下工作腔34通常由活塞28，一个底阀组件36和压力缸30所限定。
压力缸30外部是一个储备腔38。储备腔38由一个储备缸40、压力缸30、上杆导向件24和一个端盖42限定。一个下行管44从一个上杆导向件通道延伸到空气调节阀22。下行管44位于储备腔38内。所述上杆导向件通道是一个形成在上杆导向件24内的小孔，以允许流体从上工作腔32流入到下行管44中。
空气调节阀22包括一个支撑空气调节阀22的多个组件的阀壳46。储备缸40与阀壳46密封接合来支撑并密封空气调节阀22。一个突起支撑48支撑一个突起50并且具有一个被压入阀壳46的外表面。突起50的底部与下行管44流体地连通，使得下行管44的流体推压一个也由突起支撑48所支撑的下隔膜52的内侧面。一个流体支撑54承受腔56和腔58内的流体。腔56内的流体与腔58内的流体通过流体支撑54内的一个孔60连通。一个上隔膜62从腔58中分隔出一个空气腔64。空气腔64由一个软管连接架66的内壁限定。软管连接架66与流体支撑54接合将上隔膜62夹持定位。在软管连接架66上与上隔膜62相反的一端，软管68供应来自空气弹簧12的气压作为压力信号18。
活塞28限定了多个压缩通道70和多个回弹通道72。一个活塞压缩阀组件74控制流过压缩通道70的流体流量。一个活塞回弹阀组件76控制流过回弹通道72的流体流量。底阀组件36限定了多个压缩通道78和多个回弹通道80。一个底压缩阀组件82控制流过压缩通道78的流体流量。一个底回弹阀组件84控制流过回弹通道80的流体流量。
工作时，活塞28在压力缸30内来回滑动，并与底阀组件36和空气调节阀22共同工作，移动在上工作腔32、下工作腔34和储备腔38之间的流体，以缓冲震动。具体地说，随着车轮14向上运动，活塞28和活塞杆26相对压力缸30向下运动，称为一个压缩冲程。这种运动使得下工作腔34内的流体穿过压缩通道70及活塞压缩阀组件74到达上工作腔32。活塞压缩阀组件74作为一个止回阀工作，对于减震器10阻尼特性的产生没有显著贡献。由于活塞杆26只占据上工作腔32内的空间，因此必须从下工作腔34移除多余的流体。这些多余的流体被迫使流过上杆导向件通道和下行管44进入空气调节阀22。流体也会流过压缩通道78和底压缩阀组件82进入储备腔38内。底压缩阀组件82设计为在压缩冲程中向阻尼器20提供硬阻尼。空气调节阀22允许流体在压缩冲程中从上工作腔32流入储备腔38中，使减震器10的阻尼特性由硬变软。
压力信号18由空气弹簧12内的气压决定。这种来自空气弹簧12的气压通过软管68传输到上隔膜62。这样，上隔膜62推压腔58内的油经过孔60进入腔56内，并推压下隔膜52紧靠突起50的表面，从而控制流体从下行管44到储备腔38中。当气压相对低时(轻载车辆)，流经空气调节阀22的流体流量会增加，以向减震器10提供较软的阻尼特性。当气压相对高时(重载车辆)，流经空气调节阀22的流体流量会减少，以向阻尼器20提供较硬的阻尼特性。
这样，压缩冲程中减震器10的阻尼特性，与空气弹簧12内部的气压直接相关。
随着车轮14向下运动，活塞28和活塞杆26相对压力缸30向上运动，称为一个回弹冲程。这种运动使得上工作腔32中的流体被推压流过上杆导向件通道和下行管44进入空气调节阀22。流体也将流过回弹通道72和活塞回弹阀组件76进入下工作腔34。活塞回弹阀组件76设计为在回弹冲程中向减震器10提供硬阻尼。由于活塞杆26只占据上工作腔32内的空间，因此必须向下工作腔34内加入额外的流体。这些额外的流体从储备腔38流过回弹通道80及底回弹阀组件84。底回弹阀组件84作为止回阀工作，对于阻尼器20阻尼特性的产生没有显著贡献。空气调节阀22允许流体在回弹冲程中从上工作腔32流入储备腔38，将阻尼器20的阻尼特性由硬变软。
压力信号18由空气弹簧12内的气压决定。这种来自空气弹簧12的气压通过软管68传输到上隔膜62。这样，上隔膜62推压腔58内的油经过孔60进入腔56内，并推压下隔膜52紧靠突起50的表面，从而控制流体从下行管44到储备腔38中。当气压相对低时(轻载车辆)，流经空气调节阀22的流体流量会增加，以向阻尼器20提供较软的阻尼特性。当气压相对高时(重载车辆)，流经空气调节阀22的流体流量会减少，以向减震器10提供较硬的阻尼特性。这样，回弹冲程中阻尼器20的阻尼特性，与空气弹簧12内部的气压直接相关。
如上所述，在压缩和回弹冲程中，减震器10的阻尼特性均由空气调节阀22控制，以向轻载车辆提供一种相对柔性的行驶，而向重载车辆提供一种相对刚性的行驶。
现在参看附图3，所示和描述的是空气调节阀的第二实施例。空气调节阀22a具有一个支撑空气调节阀22a中的多个组件的阀壳46a。突起支撑48a包括突起50a。底部86具有一个孔88，向上与一个突起孔90相通。与第一实施例相同，突起孔90直接连通到下隔膜52a的一个表面。相反地，孔88与下行管44相通以允许上工作腔32的流体推压下隔膜52a。空气调节阀22a进一步包括一个定位在阀壳46a内并由密封件94密封的柱塞支架92。柱塞支架92支撑一个柱塞96和柱塞密封件98。柱塞密封件98和密封件94将柱塞支架92的下部区域流体地密封，隔离于柱塞支架92的上部区域。柱塞96进一步包括一个与柱塞96相连并与上隔膜62a相接触的柱塞头100。上隔膜62a进一步由一个导向环102支撑。柱塞96由柱塞支架92和柱塞密封件98滑动支撑，使其能够相对于图3所示上下移动，从而随之移动柱塞头100和一个柱塞下端头104。
软管连接架66a滑动定位在导向环102内，并且通过一个弹簧106使其偏向上隔膜62a。一个密封件108定位在软管连接架66a的一个槽内，将软管连接架66a的上部区域密封，隔离于软管连接架66a的下部区域。软管连接架66a具有一个通道110，将空气腔112与软管68的内部相连，以将压力信号18传输给上隔膜62a。尽管未示出，流体腔114与一个出口116相通以向储备腔42内供应流体(见图2)。同样地，孔88传输来自下行管44的流体，经由突起孔120与下隔膜52a相接触。
工作时，在活塞28的运动过程中，流体从下行管44穿过突起孔90与下隔膜52a相接触。如果来自突起孔90的压力足以克服空气弹簧12的气压施加于柱塞96上的载荷力，则下隔膜52a推动柱塞96向上，以允许流体穿过突起洞90进入流体腔114。这样，流体从流体腔114经过出口116进入储备腔38。
作用在柱塞96以及下隔膜52a上的阻力，取决于由软管68通过通道110传输到空气腔112中的气压。空气腔112内的气压推压软管连接架66a和弹簧106紧靠弹簧定位器118。空气腔112内的该压力也推压上隔膜62a紧靠柱塞头100，从而推动柱塞96向下紧靠下隔膜52a。这是限制从突起孔90进入流体腔114的流体流量。不过，当软管68内的气压减小时，空气腔112内的气压也减小，从而使得弹簧106克服气压产生的力，并使软管连接架66a朝着上隔膜62a下落。这种压力的减小也减小了作用在柱塞96以及下隔膜52a上的力。当空气腔112内的气压足够低时，软管连接架66a落在上隔膜62a上。其结果是，仅有弹簧106的弹簧力作用在上隔膜62a上。因此，在该位置，弹簧106提供一个将施加于下隔膜52a上的默认的或者最小的阻力。这样，空气调节阀22a以一种与空气调节阀22类似的方式控制阻尼器20的阻尼特性。
现在参看图4和图5，所示和描述的是本发明第三实施例。图4中，下行管44进入到空气调节阀22b的底部腔126内。下隔膜52b包括多个可弯曲板128。下隔膜52b的可弯曲板128中的两个可弯曲板之间具有一个通道130。通道130允许少量流体从底部腔126进入一个腔132内，以传输到出口116。其结果是，在小流量低流速的情况下，通道130足以用来排放从底部腔126到腔132的流体。然而，随着流量增加，通道130已不足以处理这种从底部腔126到出口116的体积流速。因此，下隔膜52b弯曲打开一个流体通路以允许足够的流量通过。
现在参看图5，所示和描述的是整个空气调节阀22b。这里，来自软管68的空气被供应给位于上隔膜62b上方并与其流体连通的一个腔134。其结果是，上隔膜62b推压栓136和板138从而推压下隔膜52b紧靠支撑架140。其结果是，下隔膜52b提供的针对来自底部腔126的流体流的阻力，直接正比于通过软管68施加的气压。因此，空气调节阀22b以一种与空气调节阀22类似的方式控制阻尼器20的阻尼特性。
现在参看图6，所示和描述的是本发明另一个实施例。图6中，一个改良的下行管44a延伸穿过储备腔38的整个长度，并止于一个底部142。空气调节阀22c定位于底部142中，以将通道144密封，隔离于通向储备腔38的通道146。
空气调节阀22c包括一个夹持软管68一端的软管附件148。通道150位于空气调节阀主体152内，用于将软管68与隔膜154的上表面流体地连通。空气调节阀主体152通过螺纹夹具158连接到空气调节阀下部主体156。螺纹夹具158在其一端具有螺纹连接到空气调节阀主体152的螺纹160，并具有一个紧夹空气调节阀主体152肩部的L形部分162。隔膜154被螺纹夹具158施加的夹紧力锁定在空气调节阀主体152与空气调节阀下部主体156之间。
空气调节阀下部主体156以滑动结合于其内的方式支撑一个阀164。位于阀164与空气调节阀下部主体156之间的空间166充满油。通道168允许空间166的油与阀164的顶部连通。移动槽170位于阀164的外围。止动件172连接到空气调节阀下部主体156的内侧壁，根据阀164的位置接触移动槽170的上壁和下壁，以限制阀164的移动。空气调节阀下部主体156具有一个螺纹连接到阻尼器20的底部142的下部螺纹区174。
阀164具有三个阶梯区域第一阶区176、第二阶区178和第三阶区180。第一阶区176与空气调节阀下部主体156滑动结合以支撑导向阀164。第二阶区178具有减小的直径，以允许弹簧182定位在紧靠第二阶区178与第一阶区176相交的平面上。第三阶区180具有槽184，以允许少量流体经过通道144流入通道146。阀座190围绕第三阶区180定位。弹簧182使阀座190偏向紧靠底部142的内表面，以阻止通道144内的流体流入通道146。
工作时，由软管68传输到通道150的压力信号18推压隔膜154紧靠阀164。这导致阀164相对图6所示向下运动，从而压缩弹簧182紧靠阀座190。其结果是，需要一个从通道144到通道146的增加的力，来将阀座190朝向弹簧182推动。不过，槽184允许在不移动阀座190的情况下有最少量的流体从通道144流入通道146。因此，移动阀座190所需的力的大小正比于软管68提供的气压。因此，空气弹簧12施加压力的增加导致正比于气压的阻尼器10的硬性的增加。当来自软管68的压力减小时，阀164相对图6所示向上缩回直到止动件172阻止其进一步的移动。因此，该位置为默认位置，以确保弹簧182以最小的弹簧力将阀座190保持在关闭位置。这样阻尼器20会提供最小的阻尼力。因而，空气调节阀22c以一种与空气调节阀22类似的方式控制阻尼器20的阻尼特性。
现在参看图7，所示为阻尼力相对于震动速率的曲线图。这里，200表示正比于气压的阻尼器10在车体16负载而使空气弹簧12具有高压力并由此产生高气压信号18的情况。如图可见，在这种情况下，阻尼力相对于震动速率快速增加。同样地，202图示为正常车辆负载以及由此导致的相对于速率的较小的阻尼力。空气弹簧12的压力减小导致压力信号18减小，从而产生如前所述的较小的阻尼力。最后，204图示了轻载以及由此导致的空气弹簧12的低压力。其结果是，空气调节阀均处于如前所述的低阻尼位置或默认位置，从而导致相对于速率的低阻尼力。
应该指出，压力信号18也可以采用电信号或者光信号的形式，以表示空气弹簧12内的气压。在这种情况下，空气调节阀通过诸如电磁阀或其他电动阀来调节通过其内的气流阻力。
本发明的描述实际上仅为示例性的，因此，不脱离本发明要旨的改变都将在本发明范围内。这种改变被认为是未脱离本发明精神和范围。
权利要求
1.一种正比于气压的阻尼器，包括一个具有第一腔和第二腔的容器；一个滑动安装在所述容器第一腔内的活塞杆；一个连接到所述活塞杆的活塞，该活塞与第一腔的壁滑动接合；一个置于第一腔与第二腔之间的阀，该阀通过一个流体通道调节第一腔与第二腔之间的流体流量；一个能在所述流体通道打开时的第一位置与所述流体通道关闭时的第二位置之间移动的隔膜，该隔膜限定了一个孔，使得当该隔膜处于第二位置时允许一定量的流体在第一腔与第二腔之间流动；一个由一个空气弹簧施加到所述阀上的压力信号；其中所述阀调节从第一腔到第二腔的流体流量，以正比于所述压力信号。
2.根据权利要求1所述的正比于气压的阻尼器，进一步包括一个将第一腔连接到所述阀的下行管；和一个将第二腔连接到所述阀的出口，其中从第一腔到第二腔的流体经过所述下行管到达所述出口。
3.根据权利要求2所述的正比于气压的阻尼器，其中所述隔膜布置为覆盖所述下行管一端区域，且该隔膜向所述下行管的一端区域施加正比于所述压力信号的阻力。
4.根据权利要求3所述的正比于气压的阻尼器，其中所述隔膜包括多个堆叠板。
5.根据权利要求1所述的正比于气压的阻尼器，其中第一腔包括一个上工作腔和一个下工作腔，且其中第二腔是一个储备腔。
6.根据权利要求1所述的正比于气压的阻尼器，其中所述压力信号通过一个软管传输给所述阀，该压力信号是所述空气弹簧施加的气压。
7.一种正比于气压的阻尼器，包括一个第一腔；一个第二腔；一个空气调节阀，第一腔通过该空气调节阀与第二腔流体地连通，其中该空气调节阀包括一个支撑一个突起的突起支撑，该突起具有一个穿透孔，与第一腔相通；一个具有第一侧面和第二侧面的下隔膜，该下隔膜的第一侧面接触所述突起的一个上侧面和所述孔；一个由柱塞支架支撑的柱塞，该柱塞的第一端接触所述下隔膜的第二侧面；一个具有第一侧面和第二侧面的上隔膜，该上隔膜的第一侧面接触所述柱塞的第二端；和一个由一个导向环支撑的软管连接架，一个由所述软管连接架、所述导向环和所述上隔膜的第二面之间区域所限定的空间，一个设置在所述导向环内并且使所述软管连接架偏向所述隔膜的第二侧面的弹簧；其中一个第二空间限定在所述突起支撑与所述隔膜的第一侧面之间，第二空间与第二腔相通。
8.根据权利要求7所述的正比于气压的阻尼器，进一步包括一个连接到所述软管连接架的空气软管，将来自一个空气弹簧的气压提供到所述空间内。
9.根据权利要求8所述的正比于气压的阻尼器，其中当所述空气弹簧提供的气压低于一个预定值时，所述软管连接架的一个表面推压所述第二隔膜的第二侧面。
10.根据权利要求8所述的正比于气压的阻尼器，其中由所述空气弹簧提供的气压加压于所述空间，以朝着所述柱塞方向推压所述上隔膜，使得柱塞紧靠所述下隔膜，以向所述突起施加一个密封力，以限制从第一腔到第二腔的流体流量。
11.一种正比于气压的阻尼器，包括一个第一圆柱腔；一个围绕第一圆柱腔设置的第二圆柱腔；一个活塞杆，一个阀安装在所述活塞杆的一端，所述阀和活塞杆与第一圆柱腔的壁滑动接合，一个在第一圆柱腔内靠近所述杆的区域限定一个上工作腔，一个在所述圆柱腔内远离所述杆的所述阀的一侧区域限定了一个下工作腔；一个位于第一圆柱腔和第二圆柱腔一端的空气调节阀；一个将第一圆柱腔流体地连接到所述空气调节阀一侧的下行管，其中所述空气调节阀调节从该下行管到第二腔的流体；其中所述空气调节阀包括一个空气调节阀主体；一个与所述空气调节阀主体相连的空气调节阀下部主体；一个固定在所述空气调节阀下部主体与所述空气调节阀主体之间的隔膜；一个形成在所述空气调节阀主体内的通道，以向所述隔膜的上侧面传输气压；一个由所述空气调节阀下部主体滑动支撑的滑动阀，该滑动阀的一端位于紧靠所述隔膜的一个下侧面，该滑动阀的一个相反侧具有一个关闭所述下行管的阀座，以阻止流体从所述下行管流入第二腔；一个定位在所述阀座与所述滑动阀之间的弹簧，该弹簧使所述滑动阀偏向所述隔膜，使所述阀座偏向关闭位置。
12.根据权利要求11所述的正比于气压的阻尼器，进一步包括一个软管，该软管将一个空气弹簧流体地连接到所述隔膜的上表面。
13.根据权利要求11所述的正比于气压的阻尼器，进一步包括附于所述空气调节阀下部主体上的止动件，所述止动件在所述滑动阀中的一个槽内移动，所述槽的长度大于所述止动件的长度，以设置一个所述滑动阀的相对于所述空气调节阀下部主体的固定滑动距离。
14.根据权利要求12所述的正比于气压的阻尼器，其中来自所述空气弹簧的气压推压所述隔膜，使所述滑动阀向压缩所述弹簧的方向移动，所述弹簧力推动所述阀座，向从所述下行管到第二腔的流体施加阻力。
15.根据权利要求11所述的正比于气压的阻尼器，其中所述滑动阀靠近所述阀座的一端中具有一个槽，该槽允许从所述下行管到第二腔有一个最小流体流量。
16.根据权利要求11所述的正比于气压的阻尼器，进一步包括一个螺纹夹具，该螺纹夹具在其第一端具有一个L形部分，并在其第二端具有一个螺纹部分，所述第二端螺纹连接到所述空气调节阀下部主体，所述L形第一端与所述空气调节阀主体接合，以将所述空气调节阀主体夹紧到所述空气调节阀下部主体。
17.根据权利要求16所述的正比于气压的阻尼器，其中所述隔膜被夹持在所述空气调节阀主体与所述空气调节阀下部主体之间。
全文摘要
一种正比于气压的阻尼器，包括第一腔和第二腔。第一腔通过一个空气调节阀流体地连接到第二腔。所述空气调节阀调节从第一腔到第二腔的流体，正比于接收自一个所附空气弹簧的气压。
文档编号F16F9/34GK1918399SQ200580004600
公开日2007年2月21日 申请日期2005年1月18日 优先权日2004年2月10日
发明者卢克·雷蒙斯, 斯亚克·斯凯尔, 科恩·佛蒙伦, 西蒙·A·德莫利纳, 沃尔特·斯皮里特斯, 巴特·范德沃 申请人:坦尼科汽车操作有限公司