CN107345552B - 一种油气扭转弹簧 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种油气扭转弹簧，属于弹簧领域，包括缸筒、扭转轴、浮动活塞和端盖，缸筒内壁与扭转轴外壁之间形成密闭的环形腔，环形腔被第一浮动活塞与第二浮动活塞分隔成气室与油室，固接于缸筒内壁的固定挡板将气室分隔成对称的第一气室与第二气室，固接于扭转轴上的摆臂将油室分隔成对称的第一油室与第二油室，油室之间通过阻尼孔连接，油室内通有液压油，气室内通有惰性气体，端盖穿过扭转轴通过螺栓与缸筒固定连接，本发明的油气扭转弹簧能够自行调整扭转刚度与阻尼系数，从而有效的缓冲和衰减扭转振动与扭矩，而且各个密封系统中涂抹有密封层，可以有效防止油气互窜，因此是一种高效、普适的油气扭转弹簧。

Description

一种油气扭转弹簧

技术领域

本发明涉及弹簧技术领域，具体涉及一种油气扭转弹簧。

背景技术

扭转弹簧（扭簧）利用杠杆的原理，通过对材质柔软、韧度较大的弹性材料的扭曲或旋转，使之具有极大的机械能。是承受扭转变形的弹簧，它的工作部分也是各圈或是紧密围绕或是分开围绕。扭转弹簧的端部结构是加工成各种形状的扭臂，由单扭至双扭，乃至各种扭杆之变形，得依设计成型。扭转弹簧常用于机械中的平衡机构，在汽车、机床、电器等工业生产中广泛应用。

传统扭转弹簧多为全机械式扭转弹簧，其刚度为线性刚度，不可调整，而且弹簧的阻尼系数、回弹性无法确定，因此不能有效的衰减振动。弹簧的刚性柱体受力扭转后容易发出噪声，受力过大容易崩断，长期使用也容易造成其刚度、回弹性衰减，因此全机械式扭转弹簧在许多场合无法长期使用。

现有技术，如中国发明授权专利文献，授权公告号CN 104930104 B，该发明公开了一种油气扭转弹簧，由缸筒、扭转轴、浮动活塞和端盖组成，缸筒内壁与扭转轴外壁之间形成密闭的环形腔，环形腔被分成两个油室和两个气室，两个油室相邻并且由固定于扭转轴上的摆臂隔断，摆臂上开设有阻尼孔可以连通两个油室，两个气室由固定于缸筒内壁的固定挡板隔断，油室与相邻的气室之间由可以沿缸筒内壁与扭转轴外壁自由滑动的浮动活塞隔断，当扭转轴受力扭转使，两个油室的大小改变导致浮动活塞滑动，从而引起两个气室的压强不均匀而对浮动活塞产生反作用力，从而对扭转轴的扭转进行衰减。该发明的油气扭转弹簧具有制作简单、构思灵巧、容易操作的优点；但是在频繁的扭转受力之下，油室内的液压油受力十分频繁多变，会导致液压油往密封部位的缓慢渗透，从而影响弹簧的回弹效应，更严重的可能导致油气互窜。

发明内容

本发明的目的在于提供一种密封部位涂抹有密封层的油气扭转弹簧。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：一种油气扭转弹簧，包括缸筒、扭转轴、浮动活塞和端盖，缸筒内壁与扭转轴外壁之间形成密闭的环形腔，环形腔被第一浮动活塞与第二浮动活塞分隔成气室与油室，固接于缸筒内壁的固定挡板将气室分隔成对称的第一气室与第二气室，油室被固接于扭转轴上的摆臂分隔成对称的第一油室与第二油室并可通过开设于摆臂上的阻尼孔连通，阻尼孔可以使油室中的液压油在因为压力不同在两个油室中受力扩散。

第一气室与第一油室之间通过第一浮动活塞分隔且互不相通，第二气室与第二油室之间通过第二浮动活塞分隔且互不相通，第一浮动活塞与第二浮动活塞可随气室与油室之间压力差的变化而沿环形腔的圆周方向滑动，第一浮动活塞、第二浮动活塞的两个接触端面分别为与缸筒内壁和扭转轴外壁适配的圆弧面，当两个油室中的压力变化时，浮动活塞就会受力沿缸筒中心轴转动，从而使气室容积改变，使气室中的惰性气体产生阻尼效应以减弱压力从而减弱扭动。

作为优选，缸筒底部分别开设有用于向第一气室、第二气室填充惰性气体的第一充气孔、第二充气孔，向第一油室、第二油室填充液压油的第一充油孔、第二充油孔。

作为优选，第一浮动活塞、第二浮动活塞分别通过方形的第一浮动活塞密封环、第二浮动活塞密封环密封于缸筒内壁、扭转轴外壁、缸筒底部和端盖之间，第一浮动活塞、第二浮动活塞的四周边缘分别开设有用于安置浮动活塞密封环的安装槽。扭转轴摆臂通过U形的摆臂密封圈密封于缸筒内壁、缸筒底部、顶盖之间，摆臂的外侧边缘开设有用于安置摆臂密封圈的安装槽。

作为优选，端盖与缸筒之间通过缸筒垫圈进行密封，端盖与扭转轴之间通过端盖密封圈进行密封，端盖通孔中间开设有用于安置密封圈的圆周安装槽，扭转轴与缸筒之间通过扭转轴密封圈进行密封。

作为优选，第一浮动活塞密封环、第二浮动活塞密封环、摆臂密封圈、缸筒垫圈、端盖密封圈、扭转轴密封圈安装前都涂抹有密封层，密封层的组成及其重量份为：聚硫代醚3-5份、高岭土10-15份、甲基含氢硅油10-15份、甲基三乙酰氧基硅烷5-8份、调和剂0.7-0.9份，以高岭土为填料的聚硫代醚的压缩性能非常优异，可以承受较大压力与较频繁压力而不至于变形，从而有效阻止弹簧系统油气互窜的发生，延长密封期限与弹簧的使用寿命，节约了成本。

作为优选，调和剂为质量比为5-6:1的二月桂酸二丁基锡与功能性多肽，此比例的二月桂酸二丁基锡与功能性多肽能够发生络合反应，络合产物能够降低体系组分的异性，有效增强密封液的均匀度，提高其组分间的融合度，组分融合度的提高有助于增强密封层的耐压缩性能。

作为优选，调和剂中功能性多肽的氨基酸序列为：

SCASRCKSRCRCRARRCGCRARRCGYYVSVFRC，功能性多肽能够与二月桂酸二丁基锡发生络合反应，从而起到调和密封剂组分异性的作用。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：以高岭土为填料的聚硫代醚的压缩性能非常优异，可以承受较大压力与较频繁压力而不至于变形，以其作为密封层可以有效阻止弹簧系统油气互窜的发生，延长密封期限与弹簧的使用寿命，节约了成本；二月桂酸二丁基锡与功能性多肽在特定比例下发生反应的络合产物能够降低体系组分的异性，有效增强密封液的均匀度，提高其组分间的融合度，组分融合度的提高有助于增强密封层的耐压缩性能。

本发明采用了上述技术方案提供一种油气扭转弹簧，弥补了现有技术的不足，设计合理，操作方便。

附图说明

图1为本发明一种油气扭转弹簧的整体效果图；

图2为本发明一种油气扭转弹簧的内部效果图；

图3为本发明一种油气扭转弹簧的浮动活塞效果图；

图4为本发明一种油气扭转弹簧的缸筒效果图；

图5为本发明一种油气扭转弹簧的扭转轴密封圈效果图；

图6为本发明一种油气扭转弹簧的扭转轴摆臂效果图；

图7为本发明一种油气扭转弹簧的端盖效果图。

附图标记说明：1.端盖；2.缸筒；3.扭转轴；4.螺栓；5.第一气室；5a.第一充气孔；6.第二气室；6a.第二充气孔；7.第一油室；7a.第一充油孔；8.第二油室；8a.第二充油孔；9.第一浮动活塞；9a.第一浮动活塞密封环；10.第二浮动活塞；10a.第二浮动活塞密封环；11.扭转轴摆臂；11a.摆臂密封圈；11b.阻尼孔；12.扭转轴密封圈；13.缸筒垫圈；14.缸筒中心轴；15.端盖密封槽；15a.端盖密封圈。

具体实施方式

以下结合实施例和附图作进一步详细描述：

实施例1：

如图1-7所示，一种油气扭转弹簧，包括缸筒2、扭转轴3、第一浮动活塞9、第二浮动活塞10和端盖1，扭转轴3一端设计有沉孔，一端设计有扭转轴摆臂11，缸筒2内壁与扭转轴3外壁之间形成密闭的环形腔，环形腔被第一浮动活塞9与第二浮动活塞10分隔成气室与油室，固接于缸筒2内壁的固定挡板将气室分隔成对称的第一气室5与第二气室6，油室被固接于扭转轴3上的摆臂11分隔成对称的第一油室8与第二油室9并可通过开设于摆臂上的阻尼孔11b连通，阻尼孔11b可以使油室中的液压油在因为压力不同在两个油室中受力扩散。

缸筒2内壁和扭转轴3外壁的圆弧面之间设置有两个浮动活塞，第一浮动活塞9将第一气室5与第一油室7分隔且互不相通，第二浮动活塞10将第二气室6与第二油室8分隔且互不相通，第一浮动活塞9与第二浮动活塞10可随气室与油室之间压力差的变化而沿环形腔的圆周方向滑动，第一浮动活塞9、第二浮动活塞10的两个接触端面分别为与缸筒2内壁和扭转轴3外壁适配的圆弧面，当两个油室中的压力变化时，浮动活塞就会受力沿缸筒2中心轴转动，从而使气室容积改变，使气室中的惰性气体产生阻尼效应以减弱压力从而减弱扭动。

缸筒2底部分别开设有第一充气孔5a、第二充气6a孔以用于向第一气室5、第二气室6填充惰性气体，分别开设有第一充油孔7a、第二充油孔8a以用于向第一油室7、第二油室8填充液压油，在油气扭转弹簧开始运行工作之前就需要往油气室填充油气，其中第一气室5、第二气室6各自的惰性气体量恒定是保证弹簧可以工作的基础。

第一浮动活塞9、第二浮动活塞10外围分别密封油方形的第一浮动活塞密封环9a、第二浮动活塞密封环10s，密封环外接于缸筒2内壁、扭转轴3外壁、缸筒2底部和端盖1，第一浮动活塞9、第二浮动活塞10的四周边缘分别开设有用于安置浮动活塞密封环的安装槽，扭转轴3摆臂通过U形的摆臂密封圈11a密封于缸筒2内壁、缸筒2底部、顶盖之间，摆臂的外侧边缘开设有用于安置摆臂密封圈11a的安装槽，密封环、密封圈、垫圈的设计可以保证惰性气体只停留在各自的气室，液压油也仅仅只能在两个油室之间互换，保证系统的油气不会互窜。

端盖1与缸筒2之间通过缸筒垫圈13进行密封，端盖1与扭转轴3之间通过端盖密封圈15a进行密封，端盖通孔中间开设有用于安置密封圈15a的圆周安装槽15，扭转轴3与缸筒2之间通过扭转轴密封圈12进行密封。

第一浮动活塞密封环9a、第二浮动活塞密封环10a、摆臂密封圈11a、缸筒垫圈13、端盖密封圈15a、扭转轴密封圈12安装前都涂抹有密封层，密封层的密封剂的组成及其重量份为：聚硫代醚3-5份、高岭土10-15份、甲基含氢硅油10-15份、甲基三乙酰氧基硅烷5-8份、调和剂0.7-0.9份，以高岭土为填料的聚硫代醚的压缩性能非常优异，可以承受较大压力与较频繁压力而不至于变形，从而有效阻止弹簧系统油气互窜的发生，延长密封期限与弹簧的使用寿命，节约了成本。

调和剂为质量比为5-6:1的二月桂酸二丁基锡与功能性多肽，此比例的二月桂酸二丁基锡与功能性多肽能够发生络合反应，络合产物能够降低体系组分的异性，有效增强密封液的均匀度，提高其组分间的融合度，组分融合度的提高有助于增强密封层的耐压缩性能。

调和剂中功能性多肽的氨基酸序列为：

SCASRCKSRCRCRARRCGCRARRCGYYVSVFRC，功能性多肽能够与二月桂酸二丁基锡发生络合反应，从而起到调和密封剂组分异性的作用

上述实施例中的常规技术连接或常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术，例如弹性弹簧的安装，故在此不再详细赘述。

实施例2：

如图1-7所示，组装油气弹簧时，需要在各个密封圈、密封垫、密封环上涂抹密封剂以提升其密封效果，各个密封环境中密封层的添加不仅提高其密封度，防止高压强与压强的频繁改变导致的油气互窜，还可以降低密封圈、密封垫、密封环的工作强度，延长其使用期限，从而降低了成本。

如图1-7所示，组装油气弹簧完成后需要往油气室充入油气，此时一定要保证两个气室内充入相同数量的惰性气体，因为两个油室内的液压油的量处于一个动态的压力平衡，它们之间可以通过阻尼孔来互补，而两个气室内的惰性气体无法通过交换改变各自的气体量，而且两个气室内拥有相同数量的惰性气体也是系统得以保持平衡的基础。

如图1-7所示，当油气扭转弹簧安装完毕并且处于工作环境时，缸筒2保持固定而扭转轴3受到扭矩顺时针转过一定角度，此时扭转轴摆臂11跟随扭转轴3转过相同的角度，导致第一油室7容积增大而第二油室8容积减小，因此第二浮动活塞10受到第二油室8一侧的压力增大，第二浮动活塞10顺时针转动，同理，第一浮动活塞9同样顺时针转动，而由于固接于缸筒2的固定挡板不会发生转动，导致第二气室6容积减小，第一气室5容积增大，第二气室6内的压强就会增大会推动第二浮动活塞10逆时针转动以恢复系统平衡，第一气室5内的烟气就会减小从而导致第一浮动活塞9逆时针转动以恢复系统平衡，该打破平衡与恢复平衡的过程会对系统产生非线性的刚度力，从而实现扭转弹簧对扭矩的缓冲作用；第二油室8的液压油会通过阻尼孔11b进入第一油室7，液压油通过阻尼孔11b时会产生阻尼力，从而实现对系统扭矩的衰减。当扭转轴3受到逆时针的扭矩时，情况则相反。

本发明的油气扭转弹簧具有非线性的扭转刚度与阻尼特性，能够根据扭转轴3的实际运动情况实现扭转刚度和阻尼系数的自动调整，从而有效的缓冲和衰减扭转扭矩与振动，而且由于各个密封系统内涂抹有密封层，会大大降低整个系统的噪声，并且隔断各个油室与气室，不会发生油气互窜，延长了弹簧的使用期限，而且本油气扭转弹簧能够以任意空间角度进行安装运行，适用于各种场合，适应性极强，因此是一种高效、普适的油气扭转弹簧。

上述实施例中的常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术，故在此不再详细赘述。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此，所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

SEQUENCE LISTING

<110> 浦江县顺光科技有限公司

<120> 一种油气扭转弹簧

<130> 1

<160> 1

<170> PatentIn version 3.5

<210> 1

<211> 33

<212> PRT

<213> 人工合成

<400> 1

Ser Cys Ala Ser Arg Cys Lys Ser Arg Cys Arg Cys Arg Ala Arg Arg

1 5 10 15

Cys Gly Cys Arg Ala Arg Arg Cys Gly Tyr Tyr Val Ser Val Phe Arg

20 25 30

Cys

Claims (4)

1.一种油气扭转弹簧，包括端盖（1）、缸筒（2）、扭转轴（3）、第一浮动活塞（9）与第二浮动活塞（10），其特征在于：所述缸筒（2）内壁与扭转轴（3）外壁之间形成密闭的环形腔，所述环形腔被第一浮动活塞（9）与第二浮动活塞（10）分隔成气室与油室，固接于缸筒（2）内壁的固定挡板将气室分隔成对称的第一气室（5）与第二气室（6），油室被固接于所述扭转轴（3）上的摆臂（11）分隔成对称的第一油室（8）与第二油室（9）并可通过开设于摆臂上的阻尼孔（11b）连通；

所述第一浮动活塞（9）、第二浮动活塞（10）分别通过方形的第一浮动活塞密封环（9a）、第二浮动活塞密封环（10a）密封于缸筒（2）内壁、扭转轴（3）外壁、缸筒（2）底部和端盖（1）之间，所述第一浮动活塞（9）、第二浮动活塞（10）的四周边缘分别开设有用于安置浮动活塞密封环的安装槽；

所述扭转轴摆臂（11）通过U形的摆臂密封圈密封于缸筒（2）内壁、缸筒（2）底部、顶盖（1）之间，所述摆臂（11）的外侧边缘开设有用于安置摆臂密封圈（11a）的安装槽；

所述端盖（1）与缸筒（2）之间通过缸筒垫圈（13）进行密封，所述端盖（1）与扭转轴（3）之间通过端盖密封圈（15a）进行密封，所述端盖通孔中间开设有用于安置端盖密封圈（15a）的圆周安装槽（15），所述扭转轴（3）与缸筒（2）之间通过扭转轴密封圈（12）进行密封；

所述第一浮动活塞密封环（9a）、第二浮动活塞密封环（10a）、摆臂密封圈（11a）、缸筒垫圈（13）、端盖密封圈（15a）、扭转轴密封圈（12）安装前都涂抹有密封层，所述密封层的组成及其重量份为：聚硫代醚3-5份、高岭土10-15份、甲基含氢硅油10-15份、甲基三乙酰氧基硅烷5-8份、调和剂0.7-0.9份；

调和剂中功能性多肽的氨基酸序列为：SCASRCKSRCRCRARRCGCRARRCGYYVSVFRC。

2.根据权利要求1所述的一种油气扭转弹簧，其特征在于：所述第一气室（5）与第一油室（8）之间通过第一浮动活塞（9）分隔且互不相通，所述第二气室（6）与第二油室（9）之间通过第二浮动活塞（10）分隔且互不相通，所述第一浮动活塞（9）与第二浮动活塞（10）可随气室与油室之间压力差的变化而沿环形腔的圆周方向浮动。

3.根据权利要求1所述的一种油气扭转弹簧，其特征在于：所述第一浮动活塞（9）、第二浮动活塞（10）的两个接触端面分别为与缸筒（2）内壁和扭转轴（3）外壁适配的圆弧面。

4.根据权利要求1所述的一种油气扭转弹簧，其特征在于：所述缸筒（2）底部分别开设有用于向第一气室（5）、第二气室（6）填充惰性气体的第一充气孔（5a）、第二充气孔（6a），向第一油室（7）、第二油室（8）填充液压油的第一充油孔（7a）、第二充油孔（8a）。