CN102252002B - 压力补偿式油气悬挂缸 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压力补偿式油气悬挂缸，包括缸头、缸筒、密封座圈、活塞杆、活塞、驻塞，其特征在于悬挂缸内设置有：上油腔、下油腔、副油腔，共三个油腔，油腔间设置有阻尼通道，上油腔充注液压油和氮气，下油腔、副油腔中充注液压油；所述驻塞上设有阻尼孔和单向阀，连通上油腔、下油腔；所述活塞杆在下油腔一端，活塞和驻塞之间的侧壁上设置阻尼孔和单向阀，连通下油腔、副油腔；所述驻塞固定连接在油气悬挂缸活塞杆内部；该发明使下油腔和副油腔的压力相互补偿，减少或消除了系统内的负压，增加了悬缸系统工作的稳定性和可靠性，克服或消除现有技术架构中存在的负压、阻尼系数低等缺陷，提升了油气悬挂缸的力学特性。

Description

压力补偿式油气悬挂缸

技术领域

本发明涉及一种悬挂缸，具体地是公开一种压力补偿式油气悬挂缸。

背景技术

传统的矿用汽车或重型车辆油气悬挂缸的组成如图1所示，包括：缸头1、缸筒2、密封座圈3、活塞杆4、活塞5、单向阀6、阻尼孔7、液压油8、氮气9。内部形成两个腔体：主油腔10、副油腔11。单向阀6与阻尼孔7组成了油气悬挂缸的内通道，连通主油腔10和副油腔11。阻尼孔7保持主油腔10、副油腔11的全时导通，单向阀6仅保持压缩时段内主油腔10、副油腔11的导通。液压油8处于主油腔10的下部，并充满副油腔11。氮气9处于主油腔10的上部。

传统悬缸无论活塞杆上置或下置，悬缸力学特性及原理相同；图1是以活塞杆上置来说明。

传统的油气悬挂缸工作原理：当车辆静止时，主油腔10和副油腔11中的压力相等，都等于其中氮气9的压力。当车辆运行时，活塞杆4及活塞5相对于缸头1、缸筒2、密封座圈3上下运动，氮气9受到不同程度的压缩，压力发生变化，刚度也发生变化，起缓冲减震作用。液压油8由活塞杆上的单向阀6和阻尼孔7进出主油腔10和副油腔11(单通道)，形成阻尼压力，耗散车辆的震动能量。这时主油腔10和副油腔11中的压力不再相等。单向阀6在悬挂缸压缩时打开，在悬挂缸伸长时关闭，其作用在于使悬缸在压缩与伸出两种不同的状态下具有不同的阻尼力。

由于路面颠簸，尤其是矿山路面，悬缸经常受到来至地面的冲击而被压缩。

悬缸在压缩过程中，副油腔11高度空间增加，内部压力降低。根据外部使用条件，悬缸通常要求具有一定的阻尼系数，即一定数量及尺寸的单向阀6和阻尼孔7。如果加载幅度比较大，单向阀6和阻尼孔7产生的阻尼压力就比较大，副油腔11中的压力就会急剧下降，直至出现负压。这时，液压油的性态会发生变化，内部溶解的气体首先溢出，直至液压油出现气化。另外，系统内部出现负压，也容易造成外部空气越过密封圈进入到系统内部，导致系统初始压力升高。总之，由于系统内部出现负压，会直接导致悬缸内部压力持续升高，悬缸刚度不断增加，力学特性恶化，最终导致悬缸损坏以及整车的各种故障。

图2a为使用普通油气悬挂缸的矿用汽车空载时后悬挂缸内部主油腔压力ps变化趋势曲线。图2b为使用普通油气悬挂缸的矿用汽车空载时后悬挂缸内部副油腔压力ph变化趋势曲线；从图2b中可以看出，悬挂缸副油腔在工作中具有很大的负压趋势。

图2a、图2b显示的是压力变化的趋势。实际上是不可能出现低于真空的压力的。图3a、图3b分别是图2a、图2b修正后的结果。从图3b中可以看到副油腔有两处区域达到真空状态。

因此，在原有的设计结构下，要么是悬缸工作特性不稳定导致经常损坏，要么是阻尼系数不够，工作特性不理想，导致整车故障增加。负压问题一直是困扰传统油气悬挂缸稳定工作以及整车技术性能提升的一个主要障碍。

发明内容

该发明提出了一种压力补偿式油气悬挂缸，达到克服或消除现有技术架构中存在的负压、阻尼系数低等缺陷，提升油气悬缸的力学特性和工作稳定性、可靠性目的。

本发明是采用如下方案来实现上述目的：一种压力补偿式油气悬挂缸，包括缸头、缸筒、密封座圈、活塞杆、活塞、驻塞，其特征在于悬缸内设置上油腔、下油腔、副油腔共三个油腔，油腔间设置有阻尼通道，即在上油腔与下油腔之间，下油腔与副油腔之间设置有阻尼通道，上油腔充注液压油和氮气，下油腔、副油腔中充注液压油。

所述驻塞上设有阻尼孔和单向阀，连通上油腔、下油腔，形成上、下油腔的一种阻尼通道。

所述活塞杆在下油腔一端，活塞和驻塞之间的侧壁上设置阻尼孔和单向阀，连通下油腔、副油腔，形成下油腔、副油腔之间的一种阻尼通道。

所述驻塞固定连接在油气悬挂缸活塞杆内部。

活塞杆与活塞、驻塞间的固定连接不限于常用的焊接、螺栓连接、卡簧、卡圈、压板、压套等方式。

缸头、缸筒、密封座圈固定连接，如焊接、螺栓连接、卡簧、卡圈、压板、压套等。

所述压力补偿式油气悬挂缸包括有常规悬缸应有的密封圈、防尘圈、导向带以及充注装置、连接、安装、检测、保护等组件。

本发明压力补偿式油气悬挂缸的工作原理是在悬缸内部，构造出第三个容积腔，对副油腔进行压力的补偿与调节，减少或消除副油腔内的负压。

上油腔由于包含有氮气，在小位移的情况下，压力变化不大，可忽略。

当悬缸被压缩时，上、下油腔之间形成阻尼压差，下油腔压力升高；下油腔与副油腔之间形成阻尼压差，副油腔压力下降。在保持下油腔与副油腔一定压差的情况下，由于下油腔压力的升高，就减少了副油腔压力下降的幅度。这样就减少或消除了副油腔出现负压的几率，提高了系统正常工作的宽容度。另外，由于产生了这种压力补偿的关系，悬缸的阻尼系数可以进一步提高，特性得到大幅度地改善。

同理，当悬缸被拉伸时，副油腔压力升高，下油腔压力下降。副油腔压力反过来又对下油腔具有相同的补偿作用。

图4a、图4b、图4c分别是德联重工生产的矿用汽车(DRT50)使用该技术后，空载时后悬挂缸内部上油腔压力ps、副油腔压力ph、下油腔压力px变化趋势图。从图中可以看出：三个腔体的工作压力始终是处于正压力状态。

本发明采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：下油腔和副油腔的压力相互补偿，减少或消除了系统内的负压，增加了悬缸系统工作的稳定性和可靠性。另外，提供了一种进一步增加系统阻尼系数，提升悬缸整体性能的有效途径。

附图说明

图1传统的矿用汽车或重型车辆油气悬挂缸的组成。

图2a使用普通油气悬挂缸的矿用汽车空载时后悬挂缸内部主油腔压力ps变化趋势曲线。

图2b使用普通油气悬挂缸的矿用汽车空载时后悬挂缸内部副油腔压力ph变化趋势曲线。

图3a使用普通油气悬挂缸的矿用汽车空载时后悬挂缸内部主油腔压力ps变化趋势曲线修正后的结果。

图3b使用普通油气悬挂缸的矿用汽车空载时后悬挂缸内部副油腔压力ph变化趋势曲线修正后的结果。

图4a使用本发明的压力补偿式油气悬挂缸的矿用汽车空载时后悬挂缸内部上油腔压力ps变化趋势曲线。

图4b使用本发明的压力补偿式油气悬挂缸的矿用汽车空载时后悬挂缸内部副油腔压力ph变化趋势曲线。

图4c使用本发明的压力补偿式油气悬挂缸的矿用汽车空载时后悬挂缸内部下油腔压力px变化趋势曲线。

图5本发明的压力补偿式油气悬挂缸的组成结构示意。

具体实施方式

如图5，本发明包括：缸头21、缸筒22、密封座圈23、活塞杆24、活塞25、驻塞26，内部形成三个油腔：上油腔213、下油腔214、副油腔215；上油腔213内部，充注液压油211和氮气212。下油腔214和副油腔215内部，均完全充注液压油211。

所述活塞杆24上设有单向阀27、阻尼孔28，形成下油腔与副油腔间的阻尼通道217。位置布置在驻塞26与活塞25之间的活塞杆24的侧壁上。

所述驻塞26上设有单向阀29、阻尼孔210，形成上油腔与下油腔间的阻尼通道216。

缸头21、缸筒22、密封座圈23固定连接。活塞杆24、活塞25、驻塞26固定连接。

其他零部件，如密封圈、防尘圈、导向带，充注装置、连接、安装、检测、保护等零部件在图中省略。

本发明是构造出三个油腔：上油腔213、下油腔214、副油腔215。其中，下油腔214、副油腔215，互为压力补偿腔。当悬缸被压缩时，下油腔214压力升高、副油腔215压力降低。下油腔214的压力升高量，补偿给了副油腔215，使之压力下降幅度减小。同样，当悬缸被伸长时，副油腔215压力升高、下油腔214压力降低。副油腔215的压力升高量，补偿给了下油腔214，使之压力下降幅度减小。这样就消除或减小了负压出现的几率，扩大了悬缸的应用范围，增强了系统工作的稳定性和可靠性。

本发明是构造出两个阻尼通道：上油腔与下油腔间的阻尼通道216、下油腔与副油腔间的阻尼通道217。包括两组单向阀27、29和阻尼孔28、210。系统内部阻尼系数的调整方法和调整范围大幅增加。

Claims (4)

1.一种压力补偿式油气悬挂缸，包括缸头、缸筒、密封座圈、活塞杆、活塞、驻塞，其特征在于悬缸内设置上油腔、下油腔、副油腔共三个油腔，油腔间设置有阻尼通道，上油腔充注液压油和氮气，下油腔、副油腔中充注液压油。

2.根据权利要求1所述的压力补偿式油气悬挂缸，其特征在于，所述驻塞上设有阻尼孔和单向阀，连通上油腔、下油腔。

3.根据权利要求2所述的压力补偿式油气悬挂缸，其特征在于，所述活塞杆在下油腔一端，活塞和驻塞之间的侧壁上设置阻尼孔和单向阀，连通下油腔、副油腔。

4.根据权利要求1或2或3所述的压力补偿式油气悬挂缸，其特征在于，所述驻塞固定连接在活塞杆内。