CN105485233A - 油气阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种油气阻尼器，该油气阻尼器包括有用于装液压油的第一液压油缸室和用于装惰性气体的第一气缸室，所述第一气缸室可往复运动地装设于所述第一液压油缸室上，且所述第一气缸室的下端与所述第一液压油缸室的活塞固定连接；所述活塞上设置有用于控制和调节所述第一液压油缸室与所述第一气缸室液压压力的液压控制元件，所述第一气缸室的上端穿出所述第一液压油缸室。本发明的油气阻尼器的结构更加紧凑，且能够提高工作效率，降低制造成本。通过第一液压油缸室内液压油和第一气缸室内惰性气体，实现油液补偿和缓冲减震的作用。

Description

油气阻尼器

技术领域

本发明涉及工程减震技术领域，具体涉及一种将液压油和惰性气体相结合用于改变传统阻尼器结构形式的油气阻尼器。

背景技术

50年代后期，人们逐渐将油气阻尼器应用到车辆中来，以提高车辆舒适性、操纵稳定性等性能。传统的油气阻尼器多应用于车辆的悬架系统中，悬架系统是提高车辆行驶平顺性和操纵稳定性、减少动载荷引起零部件损坏的关键。但基于经典隔振理论的传统悬架无法同时兼顾这几方面的要求，全主动悬架能满足这一要求，但因价格昂贵而不能付诸工程实际。而油气悬架做为一种半主动悬架不仅能满足车辆乘坐动力学的要求，且造价远比全主动悬架低得多。同时，由于油气阻尼器的特性，还多应用于一些机械结构的减震、军事上火炮等装备的减震等。

油气阻尼器是将油和气结合，利用气体的可压缩性作为悬架的弹性元件，利用油液的流动阻力实现减振，同时又利用油液的不可压缩性实现较为准确的运动和力的传递，利用油液流动的易控性实现各种大功率的控制。因此，油气阻尼器不仅具有较好的弹性特性，更重要的是它能方便地实现汽车运动姿态等的良好控制。

为提高车辆行驶平顺性，国外小客车、载重卡车及工程机械上早已采用了油气阻尼器，特别在矿山自卸载重卡车上用的更为普遍。当车辆在不平道路上行驶时可以减少地面传递给车身的冲击力，当采用电铲装载矿石时可减少矿石下落时对汽车的冲击，特别在空载时可得到较小的振动频率。由于空载和满载载荷变化幅度大，车身高度变化较大，此时如装有能随载荷变化可自动调节车身高度的油气阻尼器则可获得理想的弹性特性而使车辆具有良好的平顺性，从而改善驾驶员的劳动条件，提高车辆的平均行驶速度和车辆的运输生产率。

但是，现有的油气阻尼器采用油缸活塞系统的时候需要外置一个储能器在阻尼器上下运动的时候起到油液补偿及缓冲的作用。由于布置在外面所以其防护性能较差，油液流向和流出储能器时在连通管中的压力损失，影响工作效率。同时对于储能器的密闭性能要求较高，导致生产的油气阻尼器成本较高。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在的不足，其主要目的是提供一种结构更加紧凑，且能够提高工作效率，降低制造成本的油气阻尼器。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种油气阻尼器，该油气阻尼器包括有用于装液压油的第一液压油缸室和用于装惰性气体的第一气缸室，所述第一气缸室可往复运动地装设于所述第一液压油缸室上，且所述第一气缸室的下端与所述第一液压油缸室的活塞固定连接；所述活塞上设置有用于控制和调节所述第一液压油缸室与所述第一气缸室压力的液压控制元件，所述第一气缸室的上端穿出所述第一液压油缸室。

优选的，所述液压控制元件包括有第一阻尼孔和单向阀；所述第一阻尼孔和单向阀均位于所述活塞上对应于所述第一气缸室的部位。

优选的，所述第一气缸室内装设有一浮动活塞，所述浮动活塞将所述第一气缸室内分隔为所述第一气缸室上腔和所述第一气缸室下腔。

优选的，所述第一气缸室上腔内装设有惰性气体，所述第一气缸室下腔内装设有液压油。

优选的，所述活塞与所述第一气缸室将所述第一液压油缸室分隔为所述第一液压油缸室上腔和所述第一液压油缸室下腔；所述活塞上设置有用于连通所述第一液压油缸室上腔和所述第一液压油缸室下腔的第二阻尼孔。

优选的，所述第一阻尼孔与所述单向阀均为一个。

优选的，所述第二阻尼孔为两个。

采用上述技术方案，本发明具有以下优点：

其一，本发明的油气阻尼器的结构更加紧凑，且能够提高工作效率，降低制造成本。

其二，本发明的油气阻尼器改善现有的传统油气阻尼器复杂、集成度不高、体积较大的缺点，同时应用在车辆中可以提高汽车行驶过程中的平稳性和操控性，通过置于活塞上阻尼孔和单向阀的作用，使得油气阻尼器在压缩和拉伸过程中产生不对称的阻尼力从而衰减车身的振动，气腔内置一方面其高压氮气实现减震的作用，另一方面这种内置结构增大系统的工作面积使得在同样负载的情况下减小工作压力。

其三，本发明的油气阻尼器将传统的油气阻尼器中的实心活塞杆设计成为空心，即第一气缸室，该第一气缸室被浮动活塞分成第一气缸室上腔和第一气缸室下腔，既能起到传统油气阻尼器外置储能器的作用，而且还能通过增大工作面积，以减小在同样负载情况下油气阻尼器的工作压力。这样使得油气阻尼器的结构更加的紧凑，有利于节省油气阻尼器的安装空间。

其四，本发明的油气阻尼器内装有液压油，由于液压油具有粘性，流动时会有阻力产生，所以为了克服阻力，流动液压油需要损耗一部分能量。该油气阻尼器中各油缸室之间直接通过阻尼孔或者单向阀来流通。省去了现有油气阻尼器中外置的储能器，能有效地避免油液流向和流出储能器时在连通管中的压力损失，可提高油气阻尼器工作效率。

其五，本发明的油气阻尼器，通过改变传统活塞杆的内部空间，省去传统油气阻尼器的外置的储能器，使得油气阻尼器结构更加紧凑，有利于降低油气阻尼器的生产成本。同时还具有以下两方面的优点：一方面通过油腔中油液在压差的作用下往复通过阻尼孔和单向阀产生不同的阻尼力衰减振动，另一方面内置的第一气缸室上腔充满高压氮气，在浮动活塞的上下运动中通过氮气的弹性变形来承受载荷，缓解冲击。

附图说明

图1为本发明一种油气阻尼器的全剖结构示意图。

图2为本发明一种油气阻尼器的实施例一的立体透视结构示意图。

图3为本发明一种油气阻尼器的实施例二的立体透视结构示意图。

图4为本发明一种油气阻尼器的实施例三的立体透视结构示意图。

图中标示对应如下：

10-第一液压油缸室；

101-第一液压油缸室上腔；102-第一液压油缸室下腔；

20-第一气缸室；

201-浮动活塞；202-第一气缸室上腔；

203-第一气缸室下腔；

30-活塞；

50-液压控制元件；

501-第一阻尼孔；502-单向阀；

503-第二阻尼孔；504-第二单向阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。

如图1所示，一种油气阻尼器，该油气阻尼器包括有用于装液压油的第一液压油缸室10和用于装惰性气体的第一气缸室20，所述第一气缸室20可往复运动地装设于所述第一液压油缸室10上，且所述第一气缸室20的下端与所述第一液压油缸室10的活塞30固定连接；所述活塞30上设置有用于控制和调节所述第一液压油缸室10与所述第一气缸室20压力的液压控制元件50，所述第一气缸室20的上端穿出所述第一液压油缸室10。

优选的，如图2所示，所述液压控制元件50包括有第一阻尼孔501和单向阀502；所述第一阻尼孔501和单向阀502均位于所述活塞30上对应于所述第一气缸室20的部位。

需要说明的是，本发明的油气阻尼器在压缩行程中，因单向阀502开启，活塞30及第一气缸室20的缸体相对第一液压油缸室10的缸体向下运动时，第一液压油缸室10的缸体受到的阻尼力较小，这个过程相当于传统悬架中的弹簧作用。本发明的油气阻尼器在回升行程中，因单向阀502关闭，活塞30及第一气缸室20的缸体相对第一液压油缸室10的缸体向上运动时，第一液压油缸室10的缸体受到的阻尼力较大，这个过程相当于传统悬架中的减振器作用。

优选的，如图2所示，所述第一气缸室20内装设有一浮动活塞201，所述浮动活塞201将所述第一气缸室20内分隔为所述第一气缸室上腔202和所述第一气缸室下腔203。

优选的，所述第一气缸室上腔202内装设有惰性气体，所述惰性气体为高压氮气，所述第一气缸室下腔203内装设有液压油。

优选的，如图2所示，所述活塞30与所述第一气缸室20将所述第一液压油缸室10分隔为所述第一液压油缸室上腔101和所述第一液压油缸室下腔102。

实施例一

如图2所示，所述活塞30上设置有用于连通所述第一液压油缸室上腔101和所述第一液压油缸室下腔102的第二阻尼孔503。

优选的，所述第一阻尼孔501与所述单向阀502均为一个。

优选的，所述第二阻尼孔503为两个。

本发明的油气阻尼器的具体工作原理是：当第一气缸室20的缸体相对第一液压油缸室10的缸体收缩时，第一液压油缸室下腔102减少的体积大于第一液压油缸室上腔101增大的体积，故油液由第一液压油缸室下腔102流向第一气缸室下腔203和第一液压油缸室上腔101，此时单向阀502开启，活塞30相对第一液压油缸室10的缸体向下运动时受到的阻尼力较小，这个过程相当于传统悬架中的弹簧的作用。当第一气缸室20的缸体相对第一液压油缸室10的缸体拉伸的时候，第一液压油缸室下腔102增大的体积大于第一液压油缸室上腔101减少的体积，故油液由第一气缸室下腔203和第一液压油缸室上腔101流向第一液压油缸室下腔102，此时单向阀502关闭，活塞30相对第一液压油缸室10的缸体向上运动时受到的阻尼力较大，这个过程相当于传统悬架中的减震器作用。因此，通过单向阀502的作用，油气阻尼器在压缩和拉伸行程中产生不对称的阻尼力，应用在车辆中可以更好的缓解车身的振动，提高车辆在行驶中的平稳性。

本发明的油气阻尼器，通过改变传统活塞杆的内部空间，省去传统油气阻尼器的外置的储能器，使得油气阻尼器结构更加紧凑，有利于降低油气阻尼器的生产成本。同时还具有以下两方面的优点：一方面通过油腔中油液在压差的作用下往复通过阻尼孔和单向阀502产生不同的阻尼力衰减振动，另一方面内置的第一气缸室上腔202充满高压氮气，在浮动活塞201的上下运动中通过氮气的弹性变形来承受载荷，缓解冲击。

常态下，油气阻尼器的浮动活塞201、活塞30及第一气缸室20的缸体会相对于第一液压油缸室10的缸体是静止不动的。

本发明的油气阻尼器具体的控制过程如下：

(一)、油气阻尼器的压缩行程

若活塞30及第一气缸室20的缸体相对于第一液压油缸室10的缸体收缩时，则第一气缸室20的缸体向下运动，由于此时的第一液压油缸室下腔102的减少的体积大于第一液压油缸室上腔101中增大的体积，故第一液压油缸室下腔102中的液压油被压缩向两个方向移动：一是通过第一阻尼孔501和单向阀502流向第一气缸室下腔203，由于第一气缸室下腔203中的油液的压力增大通过浮动活塞201进一步压缩第一气缸室上腔202，使得惰性气体氮气的体积减少、压力增大；二是通过第二阻尼孔503流向第一液压油缸室上腔101。

当液压油在流过第一阻尼孔501、第二阻尼器和单向阀502时会产生阻尼力，此过程中，由于单向阀502、第一阻尼孔501和第二阻尼器同时敞开，其流过面积较大，因此液压油流过单向阀502、第一阻尼孔501和第二阻尼器时的流速相对较低，其产生的阻尼力也相对较小。在第一气缸室下腔203中的液压油推动通过浮动活塞201压缩第一气缸室上腔202中的氮气时，抑制第一气缸室20运动的力主要靠压缩第一气缸室上腔202中的气体所产生的弹性力，其作用相当于传统悬挂中的弹性元件，即弹簧。

(二)、油气阻尼器的拉伸行程

若活塞30及第一气缸室20的缸体相对第一液压油缸室10的缸体伸张时，则第一液压油缸室上腔101中的液压油受到压缩，迫使第一液压油缸室上腔101中的液压油通过第一阻尼孔501向第一气缸室下腔203流动。由于第一液压油缸室下腔102增大的体积大于第一液压油缸室上腔101减少的体积，故第一气缸室下腔203中的液压油也通过第一阻尼孔501流向第一液压油缸室下腔102(此时单向阀502处于关闭状态)。此时，第一气缸室下腔203的体积减小，浮动活塞201受拉向下运动，促使第一气缸室上腔202中的惰性气体的体积增大，惰性气体欲恢复体积，从而产生反作用力作用于浮动活塞201上，使浮动活塞201产生向上运动的趋势，进而阻碍第一气缸室下腔203的体积继续减小。

由于单向阀502在拉伸行程中处于关闭状态，因此产生的阻尼力要大于压缩行程中的阻尼力，正好满足油气阻尼器在作用时产生不对称的阻尼力的要求。当油气阻尼器在压缩时阻尼力小，相当于传统悬架中的弹簧作用。当油气阻尼器在拉伸时阻尼力较大，可任衰减机械结构的振动，相当于传统悬架中的减振器的作用。

这里需要特别说明的是，活塞30在第一液压油缸室10的缸体内上、下运动,使第一液压油缸室下腔102和第一气缸室下腔203的液压油在压差的作用下往复地通过第一阻尼孔501、第二阻尼孔503和单向阀502孔,具有压差的液压油流过第一阻尼孔501、第二阻尼孔503和单向阀502孔时消耗能量和衰减振动,这一过程就形成了油气阻尼器的阻尼特性。而与第一气缸室下腔203相连的第一气缸室上腔202中充满封闭的高压氮气,通过高压氮气的弹性变形来承受载荷,这一过程就形成了油气阻尼器的弹性特性。

实施例二

作为本实施例优选方案，如图3所示，所述活塞30上设置有用于连通所述第一液压油缸室上腔101和所述第一液压油缸室下腔102的第二单向阀504。

优选的，所述第二单向阀504为两个，该两个所述第二单向阀504分别位于所述第一气缸室20的两侧，且位于同一直线上。

在本实施例中，本发明的油气阻尼器，通过改变传统活塞杆的内部空间，省去传统油气阻尼器的外置的储能器，使得油气阻尼器结构更加紧凑，有利于降低油气阻尼器的生产成本。同时还具有以下两方面的优点：一方面通过油腔中油液在压差的作用下往复通过阻尼孔和单向阀502产生不同的阻尼力衰减振动，在单向阀502不变的情况下，第二阻尼孔503替换第二单向阀504，第二单向阀504为一个正装的单向阀和一个反装的单向阀，对第一液压油缸室上腔101内的压力进行调节。另一方面内置的第一气缸室上腔202充满高压氮气，在阻尼器的上下运动中通过氮气的弹性变形来承受载荷，缓解冲击。

实施例三

作为本实施例优选方案，如图4所示，所述第一液压油缸室上腔101内装设有惰性气体，所述惰性气体为高压氮气。

优选的，所述第一液压油缸室上腔101为密封腔体，且所述第一液压油缸室上腔101与所述第一液压油缸室下腔102不相通。

在本实施例中，本发明的油气阻尼器，通过改变传统活塞杆的内部空间，省去传统油气阻尼器的外置的储能器，使得油气阻尼器结构更加紧凑，有利于降低油气阻尼器的生产成本。同时还具有以下两方面的优点：一方面通过油腔中油液在压差的作用下往复通过阻尼孔和单向阀502产生不同的阻尼力衰减振动，在第一液压油缸室上腔101内装惰性气体，即高压氮气。活塞上对应第一液压油缸室上腔101的部分上不设置第二阻尼孔503或第二单向阀504，形成独立的一个高压气腔，起到减震抗压的作用。另一方面内置的第一气缸室上腔202充满高压氮气，在阻尼器的上下运动中通过氮气的弹性变形来承受载荷，缓解冲击。

上面结合附图对本发明做了详细的说明，但是本发明的实施方式并不仅限于上述实施方式，本领域技术人员根据现有技术可以对本发明做出各种变形，均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种油气阻尼器，其特征在于：该油气阻尼器包括有用于装液压油的第一液压油缸室和用于装惰性气体的第一气缸室，所述第一气缸室可往复运动地装设于所述第一液压油缸室上，且所述第一气缸室的下端与所述第一液压油缸室的活塞固定连接；所述活塞上设置有用于控制和调节所述第一液压油缸室与所述第一气缸室压力的液压控制元件，所述第一气缸室的上端穿出所述第一液压油缸室。

2.如权利要求1所述的一种油气阻尼器，其特征在于：所述液压控制元件包括有第一阻尼孔和单向阀；所述第一阻尼孔和单向阀均位于所述活塞上对应于所述第一气缸室的部位。

3.如权利要求1所述的一种油气阻尼器，其特征在于：所述第一气缸室内装设有一浮动活塞，所述浮动活塞将所述第一气缸室内分隔为所述第一气缸室上腔和所述第一气缸室下腔。

4.如权利要求3所述的一种油气阻尼器，其特征在于：所述第一气缸室上腔内装设有惰性气体，所述第一气缸室下腔内装设有液压油。

5.如权利要求1所述的一种油气阻尼器，其特征在于：所述活塞与所述第一气缸室将所述第一液压油缸室分隔为所述第一液压油缸室上腔和所述第一液压油缸室下腔；所述活塞上设置有用于连通所述第一液压油缸室上腔和所述第一液压油缸室下腔的第二阻尼孔。

6.如权利要求1所述的一种油气阻尼器，其特征在于：所述第一阻尼孔与所述单向阀均为一个。

7.如权利要求5所述的一种油气阻尼器，其特征在于：所述第二阻尼孔为两个。