CN103511541B

CN103511541B - 可调整的阻尼阀装置

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Publication number: CN103511541B
Application number: CN201310144129.5A
Authority: CN
Inventors: S·海恩; M·居特尔
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2012-06-21
Filing date: 2013-04-16
Publication date: 2017-07-21
Anticipated expiration: 2033-04-16
Also published as: CN103511541A; US20130341141A1; US8978844B2; DE102012210458B3

Abstract

本发明涉及一种用于减振器的可调整的阻尼阀装置，其包括对先导阀的先导阀阀体施加操纵力的致动器，其中，所述先导阀影响在主阀上的关闭力，其中，与在减振器的工作腔中的压力水平相关的压力通过流动联接部作用在主阀的至少一个压力加载的关闭面上，其中，所述流动联接部在功能方面与所述主阀的流入并列地实施，其中，所述流动联接部的流入孔相对于朝向主阀的流动方向成至少60°的角度取向，使得在所述主阀的关闭面上仅静压力起作用。

Description

可调整的阻尼阀装置

技术领域

本发明涉及一种可调整的阻尼阀装置，该可调整的阻尼阀装置用于减振器，可调整的阻尼阀装置包括对先导阀的先导阀阀体施加操纵力的致动器，其中，先导阀影响在主阀上的关闭力，其中，与在减振器的工作腔中的压力水平相关的压力通过流动联接部作用在主阀的至少一个压力加载的关闭面上。

背景技术

文献DE 10 2008 041 735 B3涉及一种形成分类的可调整的阻尼阀装置，其主阀阀体具有两个在关闭方向上起作用的压力加载的面。该主阀的结构此外提供优点，即，通过其扩大的关闭面使孔面的结构的构造方案在拉动方向上简化。该阻尼阀装置的结构使在压力方向上能实现的缓冲力提高。当例如以一个预先规定的致动器力覆盖一个更大的缓冲力范围时，该缓冲力的提高绝对可以是希望的。

但是，还希望尽可能平滑的缓冲力特征曲线。于是显而易见地又回到了在关闭方向上于主阀阀体上只具有一个压力加载的面的结构形式上。但是，该选择不是以成本为主要目标。

发明内容

本发明的目的在于，在一种形成分类的阻尼阀装置中能够将缓冲力水平降低。

根据本发明，该目的这样实现，即，流动联接部在功能方面与所述主阀的流入并列地实施，其中，所述流动联接部的流入孔相对于朝向主阀的流动方向成至少60°的角度取向，使得在所述主阀的关闭面上仅静压力起作用。

通过在阻尼阀装置内部的简单的流动导向可实现在压力加载的面上的减压。优选使用的是90°的角度。

为了提高减压效果，在流动方向上、于流入孔之前设有偏转构型部。

在另一有利的设计方案中，偏转构型部实施在阻尼阀装置的环形元件上。该环形元件可选择地在阻尼阀装置中实施，即，可用一个相同的阻尼阀装置覆盖明显不同的缓冲力特征曲线范围。

根据一个有利的设计方案，环形元件具有针对于流动联接部的通道区段。由此，简化了用于在阻尼阀装置内部的流动联接的制造消耗。

为了能设置环形部件的任何一个安装位置，在流入孔之后设置沿着周向延伸的汇流通道，所述汇流通道联接到所述流动联接部的各个通道。

如果例如在主阀上设置两个压力加载的关闭面，那么还可以使一个关闭面对于流入方向而联接到流入孔。但是还存在一种有利的可能性，即，使多个压力加载的关闭面联接到流入孔。压力加载的一个或多个面越大，在缓冲力下降时可实现的作用越大。

还可以使至少两个压力加载的关闭面参照流动路径串联设置。该结构形式产生的优点是，用一个流入孔影响两个压力加载的关闭面。

只对于工作腔实施流入孔时，可以实现在压缩弹性运动时的缓冲与拉伸弹性运动时的缓冲之间的特别大的缓冲力差。

在一个可替代的实施方式中，在流动联接部中布置节流部。例如该节流部可在管套中实施，该管套在需要时压入在流动联接部中。

附图说明

可根据以下附图描述详细解释本发明。

图1示出了带有有流入孔的可调整的阻尼阀装置；

图2示出了带有两个串联布置的压力加载的面的可调整的阻尼阀装置；

图3示出了作为单件的先导阀阀体。

参考标记列表

1 阻尼阀装置

3 活塞杆

5 活塞

7 缸

9 活塞杆侧的工作腔

11 远离活塞杆的工作腔

13 外部的壳体

15 致动器

17 电磁线圈

19 衔铁

21 先导阀阀体

23 先导阀

25、27 阀弹簧

29 先导阀面

30 先导阀关闭弹簧

31 内部的壳体

32 先导阀座体

33 阶梯孔

35 主阀阀体

37 主阀

39 引导套

41 后侧

43 径向的凸肩部

45 阀座面

47 阀环

49 壳体侧的阀座面

51 外部的杯形部

53 内部的盘件

55 阻尼介质流

57 控制腔

59 后腔

61 流入通道

63 流出通道

65 流动联接部

66 连接套

67 紧急操作阀

69 阀环

71 关闭弹簧

73 紧急操作阀座面

75 联接孔

77 轴向的孔

79 止回阀

81 阻尼阀

83 杆段

85 弹簧保持架

86 流出节流部

87 弹簧元件

89 导向轴颈

91 导向面

93 固定法兰

95 径向壁

97 自由空间

99 支撑面

101 封闭区域

103 盘体

105 圆锥形过渡部

107 拉紧螺栓

109 阀盘

111 轴环

113 止回阀弹簧

115 预紧弹簧

117 通孔

119 流入孔

121 偏转构型部

123 环形元件

125 通道区段

127 汇流通道

129 关闭弹簧

131 流动路径

133 限压阀

135 节流部

具体实施方式

图1示出了阻尼阀装置1，其例如固定在仅局部示出的减振器的活塞杆3处。该阻尼阀装置1包括活塞5，其将缸7分割成活塞杆侧的工作腔9的和远离活塞杆的工作腔11，这两个工作腔以阻尼介质填充。在该实施例中，阻尼阀装置固定在活塞杆3上，然而本发明不限制于这种类型的布置方案。

在外部的壳体13中设置任意结构形式的致动器15，其中，在该实施例中电磁线圈17用作致动器，其将力施加到可轴向运动的衔铁19上，该力被传递到先导阀23的多件式的先导阀阀体21上。该先导阀阀体的结构的构成与图2联系起来进行详细描述。至少一个阀弹簧(在该变型中应用两个反向作用的阀弹簧25、27)使先导阀阀体21在相对于先导阀23的先导阀面29的抬升方向上预紧。致动器15在先导阀23的关闭方向上作用。至少一个阀弹簧25、27的力和致动器15的力形成合成的力，其朝抬升方向作用到先导阀阀体21上。

先导阀关闭弹簧30独立于致动器调节地在关闭方向上对先导阀座体32加载。

在阻尼阀装置1的内部的壳体31中实施有阶梯孔33，主阀37的阀体35可在该阶梯孔33中进行轴向运动。该阀体35具有引导套39，其后侧41形成由阻尼介质施加压力的面A_关闭D。此外，阀体35具有径向的凸肩部43，其朝后侧41的方向为附加的压力加载的面A_关闭D2。

在活塞杆3的静止位置上、也就是说没有打开力时，阀体35位于可轴向运动的阀环47的阀座面45上，该阀环47在其朝远离活塞杆侧的工作腔11的方向上指向的一侧上贴靠在壳体侧的阀座面49上。

主阀阀体35实施为多件式。外部的杯形部51形成引导套39和径向的凸肩部43。内部的盘件53连同杯形部51在分界缝中限定出在附加的压力加载的面A_关闭D2(作为主阀的一部分)和控制腔57(作为先导阀的一部分)之间的径向的阻尼介质流动路径55，该控制腔57的流出横截面在后腔59的方向上由阀体21确定。

主阀阀体35的附加的面A_关闭D2可通过至少两个流动路径被阻尼介质加载。流入通道61作为轴向的通孔直接实施在主阀阀体35中。流出通道63在主阀阀体35之内在主阀37的后腔59和阻尼介质流动路径55之间伸延。

后腔59到远离活塞杆的工作腔11的流动联接部65由紧急操作阀67控制，该流动联接部在外部的壳体13和活塞5之间位于连接套66内部。该紧急操作阀67由阀环69形成，该阀环69克服至少一个关闭弹簧71的力被致动器15从紧急操作阀座面73抬起。很小的能量投入足够用于致动器15以用来实现阀环69的抬升运动。而且，先导阀关闭弹簧30轴向支撑在阀环69上，从而在打开紧急操作阀67时存在先导阀关闭弹簧30的很小的关闭力。在该示例中，电磁线圈17的磁力作用到阀环69上。通过合适地确定弹性力和磁力的大小，可实现在紧急操作状态和正常操作状态之间的精确分离。由此，可通过紧急操作阀67影响在后腔59和远离活塞杆的工作腔11之间的流动路径。

在阻尼阀装置1的连接套66中实施至少一个联接孔75，其从活塞杆侧的工作腔9引导到在径向的凸肩部的下侧处的压力加载的面并引导到控制腔57。为此，主阀阀体具有至少一个在径向的凸肩部43的区域中的轴向的孔77。

先导阀具有以用于两个分开的流入面和的阻尼介质流动路径55和流入通道61也分开的、到控制腔57的流动连接区段。为了使阻尼介质在流入时通过联接孔75不会通过主阀阀体35中的流入通道61和流出通道63在远离活塞杆的工作腔11的方向上泄漏，在流入通道61和流出通道63中布置了一个止回阀79和一个具有止回阀功能的阻尼阀81。在此，该阻尼阀81通过流出通道63与后腔59联接。在主阀阀体和被封闭的后腔抬升运动时，阻尼阀81通过来自后腔59的阻尼介质在附加的面A_关闭D2的方向上结合缓冲力而打开流动路径。

图2局限于图1的局部。先导阀阀体21包括杆段83，该杆段与衔铁19形成过盈配合。该杆段83实施为空心体，从而对衔铁19的后侧供给阻尼介质以达到液压平衡。

杆段83与弹簧保持架85联接，该弹簧保持架承载弹簧元件87。该弹簧保持架85在杆段83的方向上具有导向轴颈89，其与杆段83的导向面91形成径向的形状配合连接。

导向轴颈89承载用于弹簧元件87的固定法兰93，其中实施为盘簧的弹簧元件87与先导阀阀体32一起通过作为固定法兰93一部分的径向壁95而定中心。弹簧元件87隔开地对先导阀阀体21的两个区段加载，即，先导阀座体32和杆段83。弹簧保持架85在阻尼阀装置1的最终装配后轴向无间隙地紧贴在杆段83上。

为了容纳弹簧元件87的回弹行程，弹簧保持架具有自由空间97。为此，固定法兰93实施有圆锥体。盘簧87以其外直径支撑在该圆锥体上。该圆锥体形成用于限制弹簧元件87变形的支撑面99。

固定法兰93的壁95实施成轴向上比弹簧元件87和先导阀座体32的构造高度略长。一个凸出的部分用于形状配合连接，以使弹簧保持架85、弹簧元件87和先导阀座体32形成一个结构单元。

先导阀座体32实施为实心构件，并且具有一个封闭区域101，其突出在控制腔57中(图1)。紧接着封闭区域的是盘体103，其径向延伸到弹簧保持架85的壁95。在先导阀座体32的朝向弹簧保持架85方向的盖面上，实施一个用于弹簧元件87的中心支承面。径向向外地联接圆锥形的过渡部105，其也容纳弹簧元件87的变形行程。

此外，图1示出了主阀阀体35的拉紧螺栓107使阻尼阀81的至少一个阀盘109在关闭方向上至少间接地预紧。在拉紧螺栓107上实施一个环绕的轴环111，其使阻尼阀81的至少一个弹性阀盘109在阀座面上预紧。止回阀弹簧113的预紧不依赖于弹性阀盘109的预紧。拉紧螺栓107可通过过盈配合固定在主阀阀体35中，其中，该过盈配合的承载力明显大于阻尼阀81的预紧力。可替代地，轴向上在主阀阀体35的拉紧螺栓107和内盘53之间布置一个预紧弹簧115，其预紧力同样大于阻尼阀81上必需的预紧力。

有四个基本的操作状态要考虑，其根据图1进行说明。阻尼阀装置1的第一操作状态的特征是，从远离活塞杆的工作腔11开始，经过通孔117到阀环47和主阀阀体35的流入，以使阀环47和主阀阀体35在打开方向共同抬升。阻尼介质经过通孔117大部分流到主阀阀体35。控制主阀37功能的体积流量在流动联接部65的至少一个流入孔119的方向上流动。流入孔119相对于朝向主阀37的流动方向成至少60°的角度取向，并且相对于朝向主阀37的流动路径以一个明确的间隔设置在该主阀之前。在此具体的结构方案中，该角度接近于90°。因此，在主阀37的关闭面A_关闭D；A_关闭D2上仅一个静压力是有效的。流入孔119在流动方向上设置在偏转构型部121之前。偏转构型部121和流入孔119实施在环形元件123上。环形元件123能选择地被使用。由此有这种可能性，用一个其他的相同的阻尼阀装置1覆盖两个明显不同的缓冲力特征曲线区域。在按照趋势的更平滑的缓冲力特性的结果下用环形元件123降低在主阀阀体的关闭面上的压力水平。可选地，通过放弃环形元件123，在阻尼阀装置内部不仅能够利用静压力而且能够利用动压力，以使阻尼阀装置1的相对提高的压力还有变大的液压的关闭力以及因此还有更强烈的缓冲力特性存在。

环形元件123具有分别设置在流入孔119之后的径向通道区段125，其是流动联接部65的一部分。此外，至少一个流入孔119布置在沿着周向方向上延伸的汇流通道127之后，汇流通道127与流动联接部65的各单个通道联接。

在此实施方式中，流入孔119仅对压力加载的关闭面A_关闭D是有效的。附加的压力加载的面A_关闭D2直接通过流入通道61提供阻尼介质，该阻尼介质处于静压力和动压力下。

此外，根据本发明设置的流入孔119的使用仅实现从远离活塞杆的工作腔11的流入。

紧急操作阀67被接通，也就是说，例如在所示出的位置中从其紧急操作阀座面73处被抬起并且致动器15与阀弹簧25、27的力反向作用。先导阀关闭弹簧的预紧采用最小值，从而使阀关闭弹簧实际上对阻尼阀装置的正常操作功能不产生影响。阻尼介质通过在阀体35中的第一流入通道61和打开的止回阀79并进一步通过阻尼介质流动路径55到达附加的阀关闭面A_关闭D2。作用到该阀关闭面A_关闭D2上的压力施加第一关闭力分量。此外，阻尼介质通过在连接套66中的流动联接部65并通过打开的紧急操作阀67到达后腔59中。由于通过流入通道61的流入而关闭朝向附加的压力加载的面A_关闭D2的止回阀81。如已经描述的那样，主阀阀体35的后侧41为压力加载的面A_关闭D，该面在工作腔11中受到静压力加载。作用到主阀阀体35上的有效的关闭力由合成的关闭力组成，该合成的关闭力通过先导阀阀体直接作用到主阀阀体35的后侧41上并且共同将压力作用到面A_关闭D和A_关闭D2上。在阀环47处的面稍微大于面A_关闭D和面A_关闭D2的和，从而排出主阀阀体35的抬升运动由于压力情况而被锁定。在该阻尼阀装置的流入方向上，在主阀阀体的控制腔57中的压力不起作用，因为先导阀通过流动联接部65跨接到后腔59。

尤其在致动器15最小通电和主阀阀体35流入时，先导阀座体32可克服弹簧元件87很小的关闭力而小幅快速运动到杆段83。主阀阀体35可跟随这种运动，并且占据一个贯穿孔。由此，衔铁19的惯性对于这种主阀阀体35的起始运动不产生作用，因为弹簧元件87相对于衔铁19串联地作用。如果先导阀座体32相对于杆段83的相对运动根据规定结束，那么弹簧元件87贴靠在弹簧保持架85上。

第二操作状态描述了阻尼阀装置1的紧急操作状态和从通孔117开始的阻尼阀装置1的流入。紧急操作阀67由于没有能量输送而通过致动器15关闭。作为先导阀阀体21一部分的先导阀座体32以可轴向地轻微在先导阀阀体21之内移动的方式被引导。在电磁线圈17无电流的状态中，静态地观察的情况下、也就是说在没有液压流入的情况下阀弹簧25、27将先导阀阀体21的杆段83保持为与先导阀座面29成最大间距。因此，先导阀座体32能够即使在最小的压力加载下也从控制腔57起占据了最大抬升位置。但在关闭紧急操作阀时，先导阀关闭弹簧30的预紧是最大的。与阀弹簧25、27的尺寸无关，先导阀关闭弹簧30使先导阀座体32运动到在先导阀面29上的关闭位置。由此，后腔59通过分别经由控制腔57和流动联接部65的流入而封闭。如在正常操作状态中那样，阻尼介质通过在主阀阀体35中的流入通道61和打开的止回阀79到达附加的压力加载的面A_关闭D2。为了主阀阀体35可与阀环47一起从壳体侧的阀座面49抬起，在主阀阀体35中的阻尼阀81打开，从而从后腔59中被排挤的阻尼介质可通过在主阀阀体35中的流出通道63朝附加的压力加载的面A_关闭D2的方向上流出。由此，主阀不会不受控制地快速打开，而是在克服阻尼阀81的缓冲力的条件下打开。在活塞杆反向运动时，在主阀阀体35上的打开压力降低，并且关闭弹簧129使主阀阀体在止回阀79打开时再次快速运动回关闭位置。

第三操作状态涉及从活塞杆侧的工作腔9和打开的紧急操作阀67开始的阻尼阀装置1的流入。阻尼介质通过在连接套66中的联接孔75到达在径向的凸肩部43处的压力加载的面并且进一步到达当前在功能上形成关闭面A_关闭Z的压力加载的面。在主阀阀体的径向的凸肩部处的压力加载的面对于阻尼阀装置的两个流入方向起作用。根据致动器15的能量供给，设定先导阀位置，通过该先导阀位置又可操控在控制腔57中的控制压力以及进而在压力加载的面A_关闭Z处的控制压力。作用到环形的面上的压力与在关闭方向上作用到面A_关闭Z上的压力反向作用。由于当前起流入节流部作用的流出节流部86，在先导阀23打开时在面和A_关闭Z处的压力之间存在压力降，从而在主阀阀体35处的液压的打开力始终稍微大于液压的关闭力。在联接孔75中的压力也作用到阀环47上，阀环47由此被压到壳体侧的阀座面49上。因此，阀体35从阀环47的阀座面45处抬起。阻尼阀81以其止回阀的功能防止先导阀23的液压短路。弹簧保持架85的功能与对于第一操作状态的描述一致。

通过先导阀23从控制腔57中流出的阻尼介质到达后腔59中并且通过打开的紧急操作阀67和在连接套66中的流动连接部65到达远离活塞杆的工作腔11中。因此，后腔59具有与减振器的工作腔11连通的输入部和输出部。

在第四操作状态中，再次通过在连接套66中的联接孔75实现流入，然而，紧急操作阀67被关闭。到先导阀23的流动路径相应于对第三操作状态的描述。不同的是，先导阀23由于先导阀座弹簧30而关闭。关闭弹簧129用于使主阀阀体35与阀环47一起配合在壳体侧的阀座面49上。由此，通过联接孔75防止了在工作空间之间的液压短路。阻尼介质到达后腔59中，通过关闭紧急操作阀67阻止其流出。阻尼阀81同样保持关闭。在紧急操作阀67的阀环69中实施有到限压阀133的流动路径131，通过该流动路径131可确定在后腔59中的限定的压力水平。在后腔59中的压力水平以及进而作用到主阀阀体35的后侧41上和在径向的凸肩部处的压力加载的面A_关闭Z上的压力水平确定在阻尼阀装置1的紧急操作中的关闭力。第二与第四操作状态的对比表明，紧急操作阀67仅仅在阻尼阀装置1的流入方向上通过联接孔75起作用。研究表明，阻尼阀装置1的该设计方案对于减振器的可靠的操作性能是适合的。

图2示出了基于图1的变型，其中，这两个压力加载的关闭面A_关闭D和A_关闭D2参照从远离活塞杆的工作腔11开始通过流动联接部65的流动路径串联地布置。省去了如图1中的、从远离活塞杆的工作腔通过流入通道61的直接流入。因此，在从远离活塞杆的工作腔的流入时，总是仅静压力在这两个压力加载的关闭面上起作用。

作为对于环形元件123的替代或者补充，用于两个压力加载的关闭面A_关闭D和A_关闭D2的流动联接部还能够具有节流部，其再次降低在远离活塞杆的工作腔中起因于静压力的压力水平。节流部135与流入孔119之间功能的区别在于，流入孔还可以在当工作腔和压力加载的面之间不存在流动连接、而是存在静止(stehend)连接时起作用，像例如在紧急操作阀67关闭时的情况。

Claims

1.用于减振器的可调整的阻尼阀装置(1)，其包括对先导阀(23)的先导阀阀体(21)施加操纵力的致动器(15)，其中，所述先导阀(23)影响在主阀(37)上的关闭力，其中，与在减振器的工作腔(9；11)中的压力水平相关的压力通过流动联接部(65)作用在主阀(37)的至少一个压力加载的关闭面上，其特征在于，所述流动联接部(65)在功能方面与所述主阀的流入并列，其中，所述流动联接部(65)的流入孔(119)相对于朝向主阀(37)的流动方向成至少60°的角度取向，使得在所述主阀(37)的关闭面上仅静压力起作用，其中，在流动方向上、于所述流入孔(119)之前设置偏转构型部(121)，所述偏转构型部(121)实施在所述阻尼阀装置(1)的环形元件(123)上。

2.根据权利要求1所述的阻尼阀装置，其特征在于，所述环形元件(123)具有针对于所述流动联接部(65)的通道区段(125)。

3.根据权利要求1所述的阻尼阀装置，其特征在于，所述流入孔(119)相对流动路径而言设置于所述主阀(37)之前。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的阻尼阀装置，其特征在于，在所述流入孔(119)之后设置沿着周向延伸的汇流通道(127)，所述汇流通道联接到所述流动联接部(65)的各个通道。

5.根据权利要求1所述的阻尼阀装置，其特征在于，所述主阀(37)具有用于流入方向的多个压力加载的关闭面，这些压力加载的关闭面联接到所述流入孔(119)。

6.根据权利要求5所述的阻尼阀装置，其特征在于，至少两个压力加载的关闭面相对流动路径而言串联设置。

7.根据权利要求5所述的阻尼阀装置，其特征在于，仅对于工作腔(11)实施流入孔(119)。

8.根据权利要求1至3中任意一项所述的阻尼阀装置，其特征在于，在所述流动联接部(65)中设置节流部(135)。