CN106402244A - 内控型变阻尼油气悬挂缸 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内控型变阻尼油气悬挂缸，包括缸筒、密封座圈、活塞杆、活塞、阀柱、阀板。阀柱安装在缸筒底部，阀板安装在活塞杆内部。阀柱穿过阀板中央大孔形成配合、密封关系且可相对运动，并将悬缸内腔分隔成上/下油腔。阀板上设有阻尼孔和单向阀，形成上/下油腔之间的定阻尼通道。阀柱上端设有阻尼孔和单向阀，腰部侧壁上设有控制小孔，并在阀柱内部连通形成上/下油腔之间的变阻尼通道。控制小孔分布在阀柱侧壁与阀板对应的空/满载位置之间。空载状态下，阀板处在控制小孔上方，变阻尼通道开启。满载状态下，阀板处在控制小孔下方，变阻尼通道被封闭于上油腔中关闭。在空/满载之间的过渡状态，控制小孔被部分封闭，变阻尼通道部分导通。

Description

内控型变阻尼油气悬挂缸

技术领域

本发明涉及一种油气悬挂缸，具体地是公开一种内控型变阻尼油气悬挂缸。并揭示其新的结构特性与使用功能。

背景技术

1、传统结构油气悬挂缸

油气悬挂缸集成了空气弹簧和液压阻尼器的结构原理与功能，具有更加良好的力学特性和应用范围。油气悬挂缸內部充注氮气和液压油。氮气作为弹性介质和储能介质，具有变刚度特性，而且比金属弹性材料具有更大的储能比。液压油作为阻尼介质，通过悬挂缸内部的阻尼结构产生阻尼力。阻尼结构通常包括单向阀和阻尼孔。采用单向阀和阻尼孔的组合结构，可以使悬挂缸在压缩与拉伸状态下产生不同的阻尼系数。通常，在压缩的时候单向阀开启，拉伸的时候单向阀关闭。

由于将氮气封装在缸体结构内，因而油气悬挂缸具有比空气弹簧更大的工作压力和容量。同常规液压缸结构类似，按运动关系与安装结构，油气悬挂缸也是由缸筒组件与活塞杆组件构成，内部容积隔腔包含有杆腔、无杆腔，活塞杆通常是空心结构。其中，无杆腔称为悬缸内腔，由缸筒内腔及活塞杆内腔构成。有杆腔称为副油腔，是由缸筒组件与活塞杆组件在腰部围成的环状空间。

悬缸内腔作为一个腔体使用时，内部充注液压油和氮气，也称油气混合腔或混合油腔。在使用过程中，副油腔的容积空间变化幅度最大，通常用作悬挂缸内部阻尼流量的来源。副油腔内部充注液压油，并在其腔体内侧的活塞杆侧壁上设有阻尼通道与悬缸内腔接通。

如图1、图2所示，是单气室双油腔油气悬挂缸的两种典型结构型式。图1是活塞杆上置结构，图2是活塞杆下置结构。只充注液压油的油腔称为纯油腔，包括可变纯油腔和不可变纯油腔。可变纯油腔与混和油腔连通形成阻尼通道。悬挂缸压缩或拉神时，可变纯油腔和混和油腔的容积、压力发生变化产生阻尼流量。单气室双油腔结构，副油腔作为可变纯油腔与悬挂内腔连通。悬挂缸内部系统压力对外提供弹性力的作用面积，称为压力作用面积。随悬挂缸压缩或拉伸速度而产生阻尼流量的面积，称为阻尼流量面积。悬挂缸的弹性力，由悬挂缸内部系统压力和压力作用面积决定。系统的阻尼流量，由阻尼流量面积和悬挂缸压缩或拉伸速度决定。在单气室双油腔结构中，压力作用面积为活塞杆外圆面积，刚度曲线参见图14。阻尼流量面积为可变纯油腔的截面积，也就是副油腔腔体的环形面积。阻尼结构与阻尼通道布置在活塞杆侧壁上，为阻尼孔和单向阀的组合结构。阻尼特性曲线为一条关于速度的 二次曲线。由于单向阀的作用，正反向表现为不同的特性，见图16-典型的传统油气悬挂缸固定阻尼结构的特性曲线。

如图3～图6所示，是四种典型的单气室三油腔结构，压力作用面积为活塞杆面积，刚度曲线参见图14。三油腔结构是通过活塞或阀板结构将悬缸内腔分隔为缸筒内腔和活塞杆内腔。单独充注液压油的为主油腔，同时充注液压油和氮气的为混合油腔。活塞或阀板上布置有阻尼结构，连通缸筒内腔和活塞杆内腔，形成内腔阻尼通道。副油腔通过活塞杆侧壁阻尼结构与悬缸内腔导通，形成副油腔阻尼通道。

图3所示为活塞杆上置结构。缸筒内腔(主油腔)、副油腔均为可变纯油腔，分别与活塞杆内腔(混合油腔)导通，形成两条并列的阻尼通道。活塞杆侧壁上的阻尼结构与活塞或阀板上的阻尼结构也通常是单向阀与阻尼孔的组合结构。主油腔通道的阻尼流量面积为缸筒内腔面积，副油腔通道的阻尼流量面积为副油腔环形面积。两通道叠加后，阻尼特性曲线为一条关于速度的二次曲线，参见图16。

图4所示为活塞杆下置结构。副油腔为可变纯油腔，活塞杆内腔(主油腔)为不可变纯油腔。副油腔通过活塞杆内腔与缸筒内腔(混合油腔)导通，合成一条阻尼通道。阻尼流量面积为副油腔环形面积。阻尼特性曲线为一条关于速度的二次曲线，参见图16。

图5所示为另一种活塞杆下置结构。活塞杆内腔通过一个浮动活塞分隔油/气部分，构成混合油腔。缸筒内腔(主油腔)、副油腔均为可变纯油腔，分别与活塞杆内腔导通，形成两条并列的阻尼通道。主油腔通道的阻尼流量面积为缸筒内腔面积，副油腔通道的阻尼流量面积为副油腔环形面积。两通道叠加后，阻尼特性曲线为一条关于速度的二次曲线，阻尼特性参见图16。

图6所示为活塞杆上置压力补偿结构。缸筒内腔(主油腔)、副油腔均为可变纯油腔，活塞杆内腔为混合油腔。副油腔→主油腔→混合油腔顺序导通，形成两条串联的阻尼通道。在副油腔与主油腔之间形成压力、流量的互补关系。消除了油气悬挂缸的系统负压现象，并显著提升系统阻尼系数的应用幅度。主油腔通道的阻尼流量面积为活塞杆外圆面积，副油腔通道的阻尼流量面积为副油腔环形面积。两通道叠加后，阻尼特性曲线依然为一条关于速度的二次曲线，参见图16。

如图7、图8、图9所示，为三种典型双气室三油腔油气悬挂缸结构，均为活塞杆下置。

图7为双气室正向串联结构，悬挂缸整体的压力作用面积为活塞杆面积，刚度曲线参见图14。缸筒内腔和活塞杆内腔各包含一个混合油腔，之间通过阻尼结构连通。副油腔作为可变纯油腔与两个混合油腔导通，提供系统主要的阻尼流量，阻尼流量面积为副油腔面积。两个混合油腔之间可产生附加的阻尼流量，大小及流向取决于上下两个气室的初始充气参数。 副油腔及缸筒内腔、活塞杆内腔中的两个混合油腔构成一个全通的液压回路，包含两个阻尼通道。两通道叠加后，阻尼特性曲线依然为一条关于速度的二次曲线，参见图16。

图8为双气室反向对置结构。悬缸内腔被一个封闭结构的活塞隔离为彼此独立的缸筒内腔和活塞杆内腔。缸筒内腔和活塞杆内腔各包含一个混合油腔。活塞杆内腔的压力，通过一套管路导入副油腔，与缸筒内腔形成反压对置结构。其弹性力输出，为缸筒内腔面积的压力输出与副油腔面积的压力输出之差，刚度曲线参见图15。副油腔作为可变纯油腔，通过与活塞杆内腔的连接管路构成一条阻尼通道，形成系统的阻尼流量。系统的阻尼流量面积为副油腔面积，阻尼特性曲线为一条关于速度的二次曲线，参见图16。

图9为另一种双气室反向对置结构，刚度特性与图8结构类同，参见图15。与图8结构的区别在于：缸筒内腔为可变纯油腔，外部增加储能器作为混合油腔，中间通过管路和阻尼阀连接，构成主油腔阻尼通道。主油腔通道阻尼流量面积为缸筒内腔面积，副油腔通道阻尼流量面积为副油腔环形面积。两通道叠加后，阻尼特性曲线依然为一条关于速度的二次曲线，参见图16。

图8、图9所示，均为活塞杆下置的反压对置结构。虽然获得了比较良好的压力特性(图15)，但这两种结构必须基于对缸筒内腔与活塞杆内腔的物理隔离，而且活塞杆内腔复杂的导管结构占据了内部有效空间。这样就丧失了缸筒内腔与活塞杆内腔之间重要的位置、速度、流量及压差的关联，使得悬缸内腔中基于对位置、流量及压力控制关系的变阻尼结构无法进行布置与应用。

图1～图9，所列出的传统结构的油气悬挂缸，内部阻尼结构通常是固定的，因而悬挂缸阻尼特性曲线也是固定的。阻尼结构中采用单向阀，也仅仅是使压缩状态与拉伸状态的阻尼系数产生一定的差异。而对于悬挂缸的整个工作过程来讲，阻尼系数是一条固定的曲线。只不过采用单向阀结构后，阻尼曲线不再关于原点对称。参见图16。

而在实际使用中，车辆的总质量是变化的。对于运输车辆，分空载与满载两种工况。对于乘用车辆，随着乘员人数的变化，车辆的总质量也是变化的。

油气悬挂的变刚度特性，对车辆底盘质量的变化提供了很好的适应性。但固定的阻尼结构以及固定的阻尼特性曲线，对于车辆底盘质量的变化难以提供最佳的阻尼特性。因此，可变阻尼的油气悬挂自动控制技术对于车辆底盘力学特性的提升与改善具有显著的作用。

2、可变阻尼油气悬挂缸

图10、图11、图12所示，为目前变阻尼自适应控制的几种结构形式。

图10为外部通道/位置控制的变阻尼控制结构。基体为单气室双油腔结构。其基本结构是：在缸筒外部设置阻尼通道，布置阻尼结构(阻尼孔、单向阀)，连接悬缸内腔和副油腔， 并在缸筒与活塞密封件对应的满载位置上开设控制小孔。工作时，活塞根据载荷的不同产生不同的压缩深度来开启或关闭外部阻尼通道。空载时，活塞密封件位于控制小孔上方，外部阻尼通道开启。满载时，活塞密封件位于控制小孔下方，外部阻尼通道关闭。系统的阻尼流量面积为副油腔面积。阻尼流量通道连接悬缸内腔与副油腔，由内部、外部两条通道组成，内部通道为固定阻尼通道，外部通道为可控阻尼通道。系统的阻尼特性是基于行程与速度的二元控制函数F＝f(x，v)。其阻尼特性曲线，参见图17。变阻尼控制，在于除原有的悬挂缸压缩与拉伸的速度参数外，引入第二变量对系统进行控制。在结构上使得系统的阻尼结构、阻尼通道、阻尼流量发生变化。图10结构引入的是位置变量，通过外部通道进行控制。有几点需要说明：

①.受空间结构限制，在缸筒外部难以集中布置阻尼结构(单向阀、阻尼孔)以及阻尼通道，另外也难以在缸筒侧壁空载与满载的过渡范围内分散布置控制小孔，实现多点变阻尼控制逻辑。因此，只能够在一定程度上实现两点(空/满载)变阻尼控制，参见图17。

②.基础悬缸结构存在的系统负压现象，制约了悬挂缸的阻尼效能，也影响了变阻尼控制的实际效果。

③系统阻尼流量面积较小，而变阻尼控制流量又仅是其中一部分，因此在结构上可实现的变阻尼控制效果有限。

图11为压力补偿结构下外部通道/位置控制的变阻尼控制结构。基体为单气室三油腔结构，主、副油腔均为可变纯油腔。副油腔通道连接主油腔与副油腔，由内部、外部两条通道组成，内部通道为固定阻尼通道，外部通道为可控阻尼通道。主油腔通道连接主油腔与混合油腔，为固定阻尼通道。主油腔通道阻尼流量面积为活塞杆圆面积，副油腔通道阻尼流量面积为副油腔面积。副油腔→主油腔→混合油腔串联连接，构成压力补偿结构。主油腔与副油腔之间形成压力、流量的补偿与抑制功能。图11结构消除了图10结构的系统负压现象，显著增加了系统的阻尼流量，并可通过调整主油腔通道与副油腔内部通道的压力与流量，提升副油腔外部可控通道的阻尼流量。由于可控阻尼流量来源于副油腔流量，可供使用的可控阻尼流量依然有限。另外，图11结构依然存在图10结构在上述问题①中的外部通道的阻尼结构与控制结构实际布置与应用的问题，难以实现多点变阻尼控制。图11结构的阻尼特性曲线，参见图17，仍然为两点(空/满载)变阻尼控制。

图12为内部压力控制的变阻尼控制结构。基体为压力补偿单气室三油腔结构，主、副油腔均为可变纯油腔。副油腔→主油腔→混合油腔串联导通，形成两条阻尼通道。副油腔与主油腔之间形成压力、流量的互补关系。主油腔通道的阻尼流量面积为活塞杆圆面积，副油腔通道的阻尼流量面积为副油腔环形面积。图12结构的核心是构建了以内部压力为控制输 入的阀芯组件及可变阻尼结构，形成内部可变阻尼通道。阀芯组件内部包含一个用于系统识别的密闭压力腔，内部以弹簧提供阀芯基准压力推动阀芯运动。阀芯基准压力设定在悬挂缸空载压力与满载压力之间。阀芯上布置有内/外两组阻尼孔和单向阀，与阀芯座圈配合形成固定阻尼通道和可控阻尼通道，固定阻尼通道长通。阀芯伸出时可控阻尼通道开启，阀芯缩回时可控阻尼通道关闭。阀芯组件还包含有阻尼腔、阻尼环，用于控制阀芯自身的稳态响应。图13，为图12结构阀芯部分结构详图。

图12，压力/内控型结构的几点说明：

①.在缸体内部构建可变阻尼结构、可变阻尼通道以及自适应控制结构，以悬缸系统内部压力作为变阻尼控制的输入参数，F＝f(p，v)。

②.阀芯基准压力用于识别系统内部的空载压力与满载压力，并与系统压力叠加推动阀芯保持伸出与缩回两个特定的位置。因此，是一个典型的双点变阻尼控制，见图17。

③.阀芯组件中的阻尼腔、阻尼环，用于控制阀芯自身的稳态响应。系统内部的压力波动与压力冲击，不会造成阀芯的瞬态启动和刚性撞击。因此，系统是一个稳态控制，

④.主油腔通道的阻尼流量面积为活塞杆圆面积，副油腔通道的阻尼流量面积为副油腔环形面积。系统提供的阻尼流量比之前的图10、图11结构大幅增加，而且其中的主油腔通道流量全部用于系统的可控阻尼流量。因此，图12结构的变阻尼控制效能明显优于图10和图11结构。

⑤.缸体及内部阀芯结构简洁、完整，不需要在缸筒外部布置复杂的外部通道结构。

⑥.悬缸内腔可以提供系统所需阻尼流量以及变阻尼控制流量。因此，副油腔可以空出来作为系统其他功用，比如参与变刚度控制或反压控制。

3、最后说明事项

①.图1～图9列出的九种结构，为现有常规油气悬挂缸的主要结构形式，主要讨论的是气室、油腔的布置结构、系统的弹性力特性以及阻尼通道与流量等问题，不涉及变刚度、变阻尼控制的结构以及控制方式。不论气室、油腔如何布置，其阻尼结构和阻尼通道在工作过程中都是固定的、不可调控的。阻尼流量与压差仅取决于缸筒组件与活塞杆组件相对速度的大小及方向。其阻尼结构的组成包括阻尼孔、单向阀或弹簧碟片。单向阀的作用仅在于改变曲线的正反向特性，使之不再是关于原点对称的曲线。系统的阻尼特性输出，仅取决于速度变量输入F＝f(v)，表现为一条关于速度的二次曲线。特性曲线参见图16。

②.图10、图11、图12，为现有公布的变阻尼控制结构方案。

图10、图11结构，为外部通道、位置控制结构方案，F＝f(x，v)。从控制参数的性质看，应该可以实现多点的瞬态控制。但由于外部通道结构与空间的限制，仍旧是双点变阻尼 控制，可控变阻尼流量偏小。阻尼特性曲线参见图17。

图12结构，为内部通道、压力控制结构方案，F＝f(p，v)。系统的变阻尼特性为典型的双点变阻尼控制，见图17。在系统的控制响应上，为一种稳态控制。

③.国外基于板簧、螺旋弹簧等悬架结构的电控液压阻尼器的变阻尼控制有较多地研究与应用，而对以经典液压/机械方式进行变阻尼控制的油气悬挂缸研究的较少。图10、图11、图12结构，也都是近些年提出的结构方案。结构布局与控制效能有待于进一步发展与提升。发明内容

本发明提出了一种内控型变阻尼油气悬挂缸。具体的是提出了一种内建变阻尼结构、变阻尼流量、变阻尼通道、自控制结构，引入位置变量在内部进行阻尼系数多点、瞬态自动控制的悬挂缸结构。

本发明是通过车辆在不同的载荷状态下(空/满载以及中间各种状态)对悬挂缸压缩深度的不同，来感知车辆的工作状态，在悬挂缸内部构建可自行开启/控制/关闭的变阻尼通道，使悬挂缸随行程位置自动产生不同的阻尼系数，F＝f(x，v)。

本发明采用如下结构方案来实现上述特性和功能：一种内控型变阻尼油气悬挂缸，包括缸筒、密封座圈、活塞杆、活塞、阀板、阀柱。阀柱安装在缸筒底部，阀板安装在活塞杆内部。阀柱穿过阀板中央大孔，相互间形成配合、密封关系，工作时可相对运动，并将悬缸内腔分隔成上油腔(活塞杆内腔)和下油腔(缸筒内腔)。上油腔充注液压油和氮气，为混合油腔。下油腔(主油腔)充注液压油，为可变纯油腔。阀板上设有阻尼孔和单向阀，形成上油腔和下油腔之间的定阻尼通道。阀柱上端设有阻尼孔和单向阀，腰部侧壁上设有一组控制小孔，在阀柱内部连通形成上油腔和下油腔之间的变阻尼通道。控制小孔按照一定的控制逻辑分布在阀柱侧壁与阀板对应的空载与满载位置之间。空载状态下，阀板处在阀柱腰部控制小孔的上方，阀柱内部的变阻尼通道越过阀板导通上油腔和下油腔，此时变阻尼通道处于开启状态；满载状态下，阀板处在阀柱腰部控制小孔的下方，阀柱内部的变阻尼通道被封闭于上油腔中，此时变阻尼通道处于关闭状态；在空载与满载之间的过渡状态，阀柱侧壁控制小孔被部分封闭，变阻尼通道导通部分流量与此状态匹配。阀柱侧壁的控制小孔可以按照不同的控制策略进行结构、位置与数量的布置。这样，通过阀板与阀柱配合，在不同位置上对控制小孔的覆盖程度，就实现了对悬挂缸空/满载以及中间过程状态下的变阻尼控制。图20为本方案空载状态结构图，图21为本方案满载状态结构图。图22为本方案空载与满载状态结构对比图，参数L为空载位置与满载位置间的过渡行程。图18，为本例核心结构——阀板、阀柱部分的放大结构。

另外，缸筒、密封座圈与活塞杆、活塞在悬挂缸侧壁间围成环状副油腔，内部充满液压 油。副油腔中，在活塞杆侧壁上设有阻尼孔和单向阀与下油腔相通，形成副油腔和下油腔之间的副阻尼通道。下油腔、副油腔均为可变纯油腔。副油腔→下油腔→上油腔串联导通，构成两条阻尼通道，在副油腔与下油腔之间形成流量、压力的补偿与抑制关系。

整个系统的阻尼系数，由定阻尼通道(阀板)、变阻尼通道(阀柱)和副阻尼通道(副油腔)的阻尼压差叠加而成。定阻尼通道和变阻尼通道的阻尼流量面积为活塞杆外圆面积与阀柱外圆面积之差。副阻尼通道的阻尼流量面积为副油腔面积。定阻尼通道和副阻尼通道可随流量的变化对变阻尼通道的变阻尼控制幅度进行压力、流量的补偿与调节。

这样，通过阀板与阀柱各自的结构以及相互之间位置的配合，建立了新型的变阻尼结构、变阻尼通道，形成变阻尼控制流量，引入位置控制变量，建立了控制结构，提供了多种逻辑控制的结构基础，实现了对悬挂缸空/满载以及中间过程状态下的多点、渐进性变阻尼控制。

本发明的核心是：

①.在悬缸内腔构建出新型的阀柱、阀板组合结构，感知、检测缸筒组件与活塞杆组件的位置关系，引入控制变量；

②.阀柱、阀板组成相对运动而又配合的位置关系，封闭上/下油腔，建立系统的阻尼控制流量；

③阀柱内部构建阻尼结构(阻尼孔、单向阀)，建立变阻尼通道；阀板上设置阻尼结构(阻尼孔、单向阀)，建立定阻尼通道；

③.在阀柱空/满载位置之间的侧壁上设置控制小孔，构建变阻尼控制结构，由阀板、阀柱配合实施，建立控制目标；

④.阀柱侧壁上的控制小孔按照一定的控制逻辑布置，由阀板按不同位置进行渐进式覆盖控制，实现空/满载以及中间各状态下的瞬态变阻尼控制。

⑤.阀板定阻尼通道，与阀柱变阻尼通道配合，进行流量、压力的补充与修正，实现各种工况下最佳阻尼系数的输出；

需要说明的是：

①.阀柱与阀板上的阻尼结构与阻尼通道，均实现集中布置，结构简洁、完整；

②.阀柱的侧壁结构，有利于分散布置控制小孔，实现不同的控制策略。变阻尼控制精度，取决于阻尼变量的离散化密度，即阀柱侧壁控制小孔的离散化程度；

③.本结构发明首次实现：内控型、位置控制、多点式、渐进式、瞬态型变阻尼控制，F＝f(x，v)。变阻尼特性为一系列的曲线族，参见图19。曲线域起始线由阀板定阻尼通道的阻尼结构确定，曲线域范围由阀柱变阻尼通道的阻尼结构确定；

④.本例在结构上，副油腔→下油腔→上油腔串联导通，构成压力补偿结构。消除了油气 悬挂缸的系统负压现象，并显著提升系统阻尼系数的应用幅度。

⑤.系统的变阻尼控制流量面积为活塞杆外圆面积与阀柱截面积之差。略小于图12的压力/内控型结构，但显著高于图10、图11的位置/外控型结构。

⑥.与图12压力/内控型结构相比，本例的位置/内控型结构的控制变量为位置变量，而且首次实现了多点、瞬态、渐进式的变阻尼控制，结构上更容易实现，系统的可靠性也更高。

⑦.本专利结构需要悬缸内腔具有完整的内部结构，以及缸筒内腔与活塞杆内腔之间在位置、速度、压力、流量等参数上的完整关联。基于目前的双气室反压对峙结构，如图8、图9所示，还无法应用本例变阻尼控制。对于能够应用本例变阻尼控制的反压对置双气室悬挂缸结构，另案讨论。

附图说明

图1-活塞杆上置单气室双油腔油气悬挂缸结构示意图；

图2-活塞杆下置单气室双油腔油气悬挂缸结构示意图；

图3-活塞杆上置单气室三油腔油气悬挂缸结构示意图；

图4-活塞杆下置单气室三油腔油气悬挂缸结构示意图；

图5-活塞杆下置单气室三油腔油气悬挂缸结构示意图；

图6-活塞杆上置单气室三油腔压力补偿式油气悬挂缸结构示意图；

图7-活塞杆下置双气室正向串联三油腔油气悬挂缸结构示意图；

图8-活塞杆下置双气室反向对置三油腔油气悬挂缸结构示意图；

图9-活塞杆下置双气室反向对置三油腔油气悬挂缸结构示意图；

图10-位置/外控型变阻尼油气悬挂缸结构图；

图11-位置/外控型压力补偿式变阻尼油气悬挂缸结构图；

图12-压力/内控型压力补偿式变阻尼油气悬挂缸结构图；

图13-压力/内控型压力补偿式变阻尼油气悬挂缸核心部分结构图；

图14-常规油气悬挂缸刚度特性曲线；

图15-双气室反压对置结构油气悬挂缸刚度特性曲线；

图16-常规油气悬挂缸阻尼特性曲线；

图17-双点控制油气悬挂缸变阻尼特性曲线；

图18本专利-内控型变阻尼油气悬挂缸核心部分结构图；

图19本专利-内控型变阻尼油气悬挂缸多点控制变阻尼特性曲线；

图20本专利-内控型变阻尼油气悬挂缸空载结构图；

图21本专利-内控型变阻尼油气悬挂缸满载结构图；

图22本专利-内控型变阻尼油气悬挂缸空/满载对比结构图。

具体实施方式

本发明，内控型变阻尼油气悬挂缸，包括活塞杆10、活塞11、阀板12、缸筒13、密封座圈14、阀柱15、上油腔21、下油腔22、副油腔23、定阻尼通道31、变阻尼通道32、副阻尼通道33、液压油41、氮气42。

所述阀板12安装在活塞杆10内部；所述阀柱15安装在缸筒13底部；所述阀柱15穿过阀板12中间大孔，与阀板12形成配合、密封并可相对运动的关系。

所述阀柱15与阀板12配合，将悬缸内腔分隔为上油腔21(活塞杆内腔)及下油腔22(缸筒内腔)；所述上油腔21中充注液压油41和氮气42，为混合油腔；所述下油腔22中充注液压油41，为可变纯油腔。

所述活塞杆10、活塞11、缸筒13、密封座圈14在悬挂缸腰部侧壁间围成副油腔23，内部充注液压油41，为可变纯油腔。

所述活塞杆10在位于活塞11和阀板12之间的侧壁上布置有单向阀和阻尼孔，构成副阻尼通道33，连接副油腔23和下油腔22。

所述阀板12上布置有单向阀和阻尼孔，构成定阻尼通道31，连接上油腔21和下油腔22。

所述阀柱15上端设有阻尼孔和单向阀，腰部侧壁上设有一组控制小孔，在阀柱内部连通形成上油腔21和下油腔22之间的变阻尼通道32，控制小孔按照一定的控制逻辑分布在阀柱15侧壁与阀板12配合的空载与满载位置之间。

所述副油腔23、下油腔22、上油腔21，通过副阻尼通道33、定阻尼通道31及变阻尼通道32顺序串联导通，在副油腔23与下油腔22之间构成压力、流量的补偿结构关系；所述定阻尼通道31及变阻尼通道32为并联关系。

所述副阻尼通道33的阻尼流量面积为副油腔23的环形面积。

所述定阻尼通道31及变阻尼通道32的阻尼流量面积为活塞杆10与阀柱15的外圆面积之差。

空载状态下，所述阀板12处在阀柱15腰部控制小孔的上方，阀柱15内部的变阻尼通道32越过阀板12导通上油腔21和下油腔22，此时变阻尼通道32处于开启状态。

满载状态下，所述阀板12处在阀柱15腰部控制小孔的下方，阀柱15内部的变阻尼通道32被封闭于上油腔21中，此时变阻尼通道32处于关闭状态。

在空载与满载之间的过渡状态，所述阀柱15腰部控制小孔被阀板12渐进性地封闭在上油腔21的内部，变阻尼通道32导通部分流量。

所述阀柱15腰部侧壁上的控制小孔可以按照不同的控制策略，在空载与满载位置之间 进行结构、位置与数量的布置，分别与阀柱15顶部的阻尼孔和单向阀连接。变阻尼控制精度，取决于阻尼变量的离散化密度，即阀柱15侧壁控制小孔的离散化程度。

这样，通过阀板12与阀柱15各自的结构以及相互之间位置的配合，建立了新型的变阻尼结构、变阻尼通道，形成变阻尼控制流量，引入位置控制变量，建立了控制结构，提供了多种逻辑控制的结构基础，实现了对悬挂缸空/满载以及中间过程状态下的多点、渐进性变阻尼控制。

图20为本方案空载状态结构图，图21为本方案满载状态结构图。图22为本方案空载与满载状态结构对比图，参数L为空载位置与满载位置间的过渡行程。图18，为本方案核心部分阀板、阀柱的放大结构。

Claims (6)

1.一种内控型变阻尼油气悬挂缸，包括缸筒、密封座圈、活塞杆、活塞、阀柱、阀板；所述缸筒、活塞杆及活塞围成悬缸内腔；所述缸筒、密封座圈及活塞杆、活塞在悬挂缸腰部侧壁间围成副油腔；其特征在于：阀柱安装在缸筒底部，阀板安装在活塞杆内部，阀柱穿过阀板中央大孔形成配合、密封、相对运动的关系，并将悬缸内腔分隔为上油腔和下油腔。

2.根据权利要求1所述的内控型变阻尼油气悬挂缸，其特征在于，所述阀柱上端设有阻尼孔和单向阀，腰部侧壁上设有控制小孔，并在阀柱内部连通形成变阻尼通道，连接上油腔和下油腔。

3.根据权利要求1、2所述的内控型变阻尼油气悬挂缸，其特征在于：所述阀柱腰部侧壁上的控制小孔分布在阀柱与阀板对应的空载与满载位置之间。

4.根据权利要求1所述的内控型变阻尼油气悬挂缸，其特征在于：所述阀板上布置有阻尼孔和单向阀，形成定阻尼通道，连接上油腔和下油腔。

5.根据权利要求1所述的内控型变阻尼油气悬挂缸，其特征在于：所述活塞杆在位于活塞和阀板之间的侧壁上布置有单向阀和阻尼孔，构成副阻尼通道，连接副油腔和下油腔。

6.根据权利要求1、2、4、5所述的内控型变阻尼油气悬挂缸，所述副油腔、下油腔内部充注液压油，所述上油腔内部充注液压油和氮气，其特征在于：所述副油腔、下油腔、上油腔，通过副阻尼通道、定阻尼通道及变阻尼通道顺序串联导通，在副油腔与下油腔之间构成压力、流量的补偿结构关系；所述定阻尼通道及变阻尼通道为并联关系。