一種兩級壓力式油氣彈簧及其工作方法技術

本發明專利技術公開一種車輛懸架系統中的兩級壓力式油氣彈簧及其工作方法，外缸筒內部同軸嵌套一個內缸筒，圓筒狀的活塞桿由內缸筒底部向上同軸伸入內缸筒內部，外缸筒內壁和內缸筒外壁之間密封滑動連接第一浮動活塞環，第一浮動活塞環上方空間形成充有油液的無桿腔外腔，第一浮動活塞環下方空間形成充有高壓氣體的第二級氣室；活塞桿中心孔頂部處同軸連接阻尼閥總成，阻尼閥總成的底部下方設有與活塞桿內壁密封滑動連接的第二浮動活塞，第二浮動活塞與活塞桿底部之間的空間形成第一級氣室；采用兩氣室分開布置，采用剛性閥體運動來實現阻尼閥總成的開閥與關閉，有效延長油氣彈簧的使用壽命。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及車輛懸架系統領域，具體安裝在懸架系統中的一種阻尼可變的油氣彈簧。
技術介紹
車輛油氣懸架的核心是油氣彈簧，油氣彈簧一般由氣體彈簧和相當于液力減震器的液壓缸所組成，以氣體（一般為惰性氣體氮氣）作為彈性介質，以油液作為傳力介質。油氣彈簧不但具有良好的緩沖能力，還具有良好的減振作用，同時還可調節車架的高度，適用于重型車輛和大型越野車。油氣彈簧將彈性元件和阻尼元件集于一體，同時其液壓缸體具有一定的導向作用，可有效減小彈簧自身重量和布置所占用體積。油氣彈簧優越的非線性阻尼特性和剛度特性，能夠最大限度地滿足車輛的平順性要求。現有油氣彈簧的節流閥大多為閥片式節流閥，閥片開閥程度隨壓差變化。但是當這種油氣彈簧裝載在重型汽車或者車輛行駛路面較差時，金屬閥片需要承受較大壓力，容易產生疲勞、損壞等問題，無法保證油氣彈簧的使用壽命。兩級壓力式油氣彈簧相對于單氣室油氣彈簧，能夠保證車輛懸架系統在載荷變化較大或路面激勵較大時的都具有較低的固有頻率，而在空載且良好路面行駛時，兩級壓力式油氣彈簧又具有與單氣室油氣彈簧相同的作用。中國專利申請號為201410700789.1的文獻中公開了一種兩級壓力式油氣彈簧及工作方法，其兩級氣室之間直接通過浮動活塞進行串聯，這種布置方式對浮動活塞的密封性要求很高，無法保證油氣彈簧的性能。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種新型的兩級壓力式油氣彈簧并提供其工作方法，本專利技術兩級壓力式油氣彈簧采用兩氣室分開布置，降低其密封要求，油氣間接觸采用油氣分隔式，保證油氣彈簧的性能。本專利技術公開的一種兩級壓力式油氣彈簧采用的技術方案是：具有一個頂部密封的外缸筒，外缸筒內部同軸嵌套一個內缸筒，外缸筒底部和內缸筒底部密封連接，圓筒狀的活塞桿由內缸筒底部向上同軸伸入內缸筒內部，活塞桿外壁與內缸筒底部間隙配合，活塞桿外壁與內缸筒內壁之間形成與外界大氣相通的環形氣腔；內缸筒頂部是敞口且低于外缸筒頂部，外缸筒內壁和內缸筒外壁之間密封滑動連接第一浮動活塞環，第一浮動活塞環上方空間形成充有油液的無桿腔外腔，第一浮動活塞環下方空間形成充有高壓氣體的第二級氣室；活塞桿頂部開口、底部封閉，活塞桿中心孔頂部處同軸連接阻尼閥總成，阻尼閥總成頂部密封連接于活塞桿頂部開口，阻尼閥總成頂部和活塞桿頂部的上方在內缸筒內形成與所述無桿腔外腔相連通的無桿腔內腔；阻尼閥總成的底部下方設有與活塞桿內壁密封滑動連接的第二浮動活塞，阻尼閥總成的底部與第二浮動活塞之間的空間形成活塞桿內液體腔，第二浮動活塞與活塞桿底部之間的空間形成第一級氣室，第二級氣室的預充氣壓高于第一級氣室的氣體壓力；阻尼閥總成包括一個臺階柱狀的中空的閥體，在閥體中心孔內部裝有閥芯活塞，閥體的頂端和底端的分別連接活塞桿連接，閥體的中間段外壁與活塞桿內壁之間形成環形的阻尼閥側腔；閥芯活塞由連續的上段、中段、下段組成，上段和下段均是中空的圓柱狀且相對于中段上下對稱；上段伸入上彈簧蓋板的中心孔內且能上下伸縮，下段伸入下彈簧蓋板的中心孔內能上下伸縮，在上段和上彈簧蓋板的中孔內設有上螺旋彈簧，在閥芯活塞下段和下彈簧蓋板的中心孔內設有下螺旋彈簧，閥芯活塞上段外壁、閥體內壁以及上彈簧蓋板頂端之間的空間形成阻尼閥上方內腔，閥芯活塞下段外壁、閥體內壁以及下彈簧蓋板底端之間的空間形成阻尼閥下方內腔；閥體頂端上設有伸張單向閥，底端上設有壓縮單向閥；閥體中間段的側壁的上排開有徑向的壓縮阻尼孔、下排開有徑向的伸張阻尼孔，上彈簧蓋板頂端上開有連通無桿腔內腔與阻尼閥上方內腔的上扇形通孔，下彈簧蓋板上開有連通阻尼閥下方內腔與活塞桿內液體腔的下扇形通孔。本專利技術公開的一種兩級壓力式油氣彈簧的工作方法采用的技術方案是包括以下步驟：當車輛振動小，阻尼閥上、下方內腔間油液壓差不足于推動閥芯活塞上下運動，閥芯活塞中段堵住壓縮阻尼孔和伸張阻尼孔；壓縮行程中，活塞桿及阻尼閥總成沿內缸筒向上，無桿腔內、外腔內的油液受到擠壓后依次通過上扇形通孔、阻尼閥上方內腔、常通孔、阻尼閥下方內腔、下扇形通孔進入到活塞桿內液體腔；伸張行程中，第一級氣室中的氣體推動第二浮動活塞向上，活塞桿內液體腔中的油液依次經下扇形通孔、阻尼閥下方內腔、常通孔、阻尼閥上方內腔、上扇形通孔進入無桿腔內、外腔中；當車輛振動大，阻尼閥上、下方內腔中的油液壓差增大，推動閥芯活塞上下運動；壓縮行程中，無桿腔內、外腔內的油液經上扇形通孔和阻尼閥上方內腔，推動閥芯活塞向下，壓縮阻尼孔打開，油液經阻尼閥側腔中、壓縮單向閥后流入到活塞桿內液體腔；伸張行程中，無桿腔內、外腔內油液壓力下降，第一級氣室中氣體推動浮動活塞向上，活塞桿內液體腔中油液通過下扇形通孔進入到阻尼閥下方內腔中，推動閥芯活塞向上，伸張阻尼孔打開，油液經常通孔、阻尼閥上方內腔后流回無桿腔內、外腔中，也經伸張阻尼孔、阻尼閥側腔和伸張單向閥流回無桿腔內、外腔中。當車輛載荷小，無桿腔內、外腔中的油液壓力均小于第二級氣室的預充氣壓；壓縮行程中，活塞桿與阻尼閥總成沿工作缸內缸筒向上移動，無桿腔內、外腔內的油液經阻尼閥總成流入活塞桿內液體腔以推動浮動活塞向下，壓縮第一級氣室；伸張行程中，無桿腔內、外腔內的油液壓力下降，第一級氣室中氣體推動浮動活塞向上，活塞桿內液體腔油液經阻尼閥總成流回無桿腔內、外腔中；當載荷大時，壓縮行程中，無桿腔內、外腔內的油液流入活塞桿內液體腔并推動第二浮動活塞向下，當第一級氣室的壓力大于第二級氣室內氣體壓力時，無桿腔內、外腔中的油體除流入活塞桿內液體腔壓縮第一級氣室外，也推動第二浮動活塞環向下；伸張行程中，第二級氣室中氣體反推第一浮動活塞環向上，使油液返回無桿腔外腔中，第一級氣室中氣體推動第二浮動活塞向上，活塞桿內液體腔中的油液流回無桿腔內腔中。本專利技術的有益效果是：1、本專利技術采用剛性閥體運動來實現阻尼閥總成的開閥與關閉，可避免車輛在滿載或車輛行駛在較差路面時，油氣彈簧受到大振幅和大頻率的振動時發生閥片疲勞、損壞等故障，可有效延長油氣彈簧的使用壽命。2、本專利技術中的閥芯活塞根據其阻尼閥上下內腔的油液壓差克服螺旋彈簧的預緊力，當閥芯活塞上下腔室油壓差大于螺旋彈簧的預緊力時可推動閥芯活塞沿閥體內壁上下運動，根據上下阻尼閥內腔油壓差確定閥體側壁壓縮阻尼孔和伸張阻尼孔的油液流通面積，當閥芯活塞上下油壓較大，推動閥芯活塞上下移動時，油液通過壓縮阻尼孔或伸張阻尼孔從阻尼閥內腔流入到側腔，再頂開單向閥進入活塞桿內液體腔或無桿腔，阻尼閥的閥芯活塞上設有周向均布的四個喇叭狀的常通阻尼孔，在閥芯活塞上下油壓壓差不足以推動閥芯活塞運動時產生阻尼，實現壓縮行程和伸張行程時對應的閥體側壁阻尼孔的開閉，從而實現該油氣彈簧阻尼閥總成的開閉，實現阻尼的變化。3、阻尼閥總成中的常通孔的形狀，可使油氣彈簧在壓縮行程和伸張行程時的油液流動與所需阻尼力更加匹配。4、本專利技術中的第一級氣室和第二級氣室分開布置，可降低氣室密封要求。采用油氣分隔式，油氣間不接觸，保證油氣彈簧的性能。可有效防止在高溫、高壓及復雜的工作條件下氣體溶于油液或者氣和油之間發生物理或化學反應，導致油氣彈簧性能下降。5、由于第二級氣室在載荷增大或路面激勵增大時參與工作，使油氣彈簧的剛度變化更加符合懸架性能的要求，從而保證汽車滿載和空載時懸架系統有大致相等本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種兩級壓力式油氣彈簧，具有一個頂部密封的外缸筒（2），其特征是：外缸筒（2）內部同軸嵌套一個內缸筒（5），外缸筒（2）底部和內缸筒（5）底部密封連接，圓筒狀的活塞桿（11）由內缸筒（5）底部向上同軸伸入內缸筒（5）內部，活塞桿（11）外壁與內缸筒（5）底部間隙配合，活塞桿（11）外壁與內缸筒（5）內壁之間形成與外界大氣相通的環形氣腔（B）；外缸筒（2）內壁和內缸筒（5）外壁之間密封滑動連接第一浮動活塞環（7），第一浮動活塞環（7）上方空間形成充有油液的無桿腔外腔（G2），第一浮動活塞環（7）下方空間形成充有高壓氣體的第二級氣室（F）；活塞桿（11）頂部開口、底部封閉，活塞桿（11）中心孔頂部處同軸連接阻尼閥總成，阻尼閥總成頂部密封連接于活塞桿（11）頂部開口，阻尼閥總成頂部和活塞桿（11）頂部的上方在內缸筒（5）內形成與所述無桿腔外腔（G2）相連通的無桿腔內腔（G1）；阻尼閥總成的底部下方設有與活塞桿（11）內壁密封滑動連接的第二浮動活塞（13），阻尼閥總成的底部與第二浮動活塞（13）之間的空間形成活塞桿內液體腔（C），第二浮動活塞（13）與活塞桿（11）底部之間的空間形成第一級氣室（D），第二級氣室（F）的預充氣壓高于第一級氣室（D）的氣體壓力；阻尼閥總成包括一個臺階柱狀的中空的閥體（17），在閥體中心孔內部裝有閥芯活塞（20），閥體（17）的頂端和底端的分別連接活塞桿（11）連接，閥體（17）的中間段外壁與活塞桿（11）內壁之間形成環形的阻尼閥側腔（A）；閥芯活塞（20）由連續的上段、中段、下段組成，上段和下段均是中空的圓柱狀且相對于中段上下對稱；上段伸入上彈簧蓋板（24）的中心孔內且能上下伸縮，下段伸入下彈簧蓋板（14）的中心孔內能上下伸縮，在上段和上彈簧蓋板（24）的中孔內設有上螺旋彈簧（23），在閥芯活塞（20）下段和下彈簧蓋板（14）的中心孔內設有下螺旋彈簧（15），閥芯活塞（20）上段外壁、閥體（17）內壁以及上彈簧蓋板（24）頂端之間形成阻尼閥上方內腔（E2），閥芯活塞（20）下段外壁、閥體（17）內壁以及下彈簧蓋板（14）底端之間形成阻尼閥下方內腔（E1）；閥體（17）頂端上設有伸張單向閥（22），底端上設有壓縮單向閥（16）；閥體（17）中間段的側壁的上排開有徑向的壓縮阻尼孔（21）、下排開有徑向的伸張阻尼孔（19），上彈簧蓋板（24）頂端上開有連通無桿腔內腔（G1）與阻尼閥上方內腔（E2）的上扇形通孔（24a），下彈簧蓋板（14）上開有連通阻尼閥下方內腔（E1）與活塞桿內液體腔（C）的下扇形通孔（14a）。...

【技術特征摘要】
1.一種兩級壓力式油氣彈簧，具有一個頂部密封的外缸筒（2），其特征是：外缸筒（2）內部同軸嵌套一個內缸筒（5），外缸筒（2）底部和內缸筒（5）底部密封連接，圓筒狀的活塞桿（11）由內缸筒（5）底部向上同軸伸入內缸筒（5）內部，活塞桿（11）外壁與內缸筒（5）底部間隙配合，活塞桿（11）外壁與內缸筒（5）內壁之間形成與外界大氣相通的環形氣腔（B）；外缸筒（2）內壁和內缸筒（5）外壁之間密封滑動連接第一浮動活塞環（7），第一浮動活塞環（7）上方空間形成充有油液的無桿腔外腔（G2），第一浮動活塞環（7）下方空間形成充有高壓氣體的第二級氣室（F）；活塞桿（11）頂部開口、底部封閉，活塞桿（11）中心孔頂部處同軸連接阻尼閥總成，阻尼閥總成頂部密封連接于活塞桿（11）頂部開口，阻尼閥總成頂部和活塞桿（11）頂部的上方在內缸筒（5）內形成與所述無桿腔外腔（G2）相連通的無桿腔內腔（G1）；阻尼閥總成的底部下方設有與活塞桿（11）內壁密封滑動連接的第二浮動活塞（13），阻尼閥總成的底部與第二浮動活塞（13）之間的空間形成活塞桿內液體腔（C），第二浮動活塞（13）與活塞桿（11）底部之間的空間形成第一級氣室（D），第二級氣室（F）的預充氣壓高于第一級氣室（D）的氣體壓力；阻尼閥總成包括一個臺階柱狀的中空的閥體（17），在閥體中心孔內部裝有閥芯活塞（20），閥體（17）的頂端和底端的分別連接活塞桿（11）連接，閥體（17）的中間段外壁與活塞桿（11）內壁之間形成環形的阻尼閥側腔（A）；閥芯活塞（20）由連續的上段、中段、下段組成，上段和下段均是中空的圓柱狀且相對于中段上下對稱；上段伸入上彈簧蓋板（24）的中心孔內且能上下伸縮，下段伸入下彈簧蓋板（14）的中心孔內能上下伸縮，在上段和上彈簧蓋板（24）的中孔內設有上螺旋彈簧（23），在閥芯活塞（20）下段和下彈簧蓋板（14）的中心孔內設有下螺旋彈簧（15），閥芯活塞（20）上段外壁、閥體（17）內壁以及上彈簧蓋板（24）頂端之間形成阻尼閥上方內腔（E2），閥芯活塞（20）下段外壁、閥體（17）內壁以及下彈簧蓋板（14）底端之間形成阻尼閥下方內腔（E1）；閥體（17）頂端上設有伸張單向閥（22），底端上設有壓縮單向閥（16）；閥體（17）中間段的側壁的上排開有徑向的壓縮阻尼孔（21）、下排開有徑向的伸張阻尼孔（19），上彈簧蓋板（24）頂端上開有連通無桿腔內腔（G1）與阻尼閥上方內腔（E2）的上扇形通孔（24a），下彈簧蓋板（14）上開有連通阻尼閥下方內腔（E1）與活塞桿內液體腔（C）的下扇形通孔（14a）。2.根據權利要求1所述兩級壓力式油氣彈簧，其特征是：閥體（17）的頂端上有沿圓周方向均勻分布的四個軸向的伸張單向閥（22）、底端有沿圓周方向均勻分布的四個軸向的壓縮單向閥（16）；有四個壓縮阻尼孔（21）沿圓周方向均勻分布，四個伸張阻尼孔（19）沿圓周方向均勻分布，四個壓縮阻尼孔（21）的孔內徑大于四個伸張阻尼孔（19）的孔內徑。3.根據權利要求1所述兩級壓力式油氣彈簧，其特征是：下螺旋彈簧（15）的剛度小于上螺旋彈簧（23）的剛度，兩個螺旋彈簧的預...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李仲興，郭子權，田舟，劉陽，江洪，
申請(專利權)人：江蘇大學，
類型：發明
國別省市：江蘇;32