CN109340298B - 阻尼器用活塞内置容积补偿结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阻尼器用活塞内置容积补偿结构，包括活塞和活塞杆，活塞为一端敞开、一端封闭的中空结构，活塞杆一端穿过活塞封闭端伸入活塞内，与活塞固定连接，活塞内设置有可沿活塞轴向滑动的浮动活塞和用于支撑浮动活塞的压缩弹簧，浮动活塞外壁与活塞内壁之间设置有导向密封组件，浮动活塞、活塞封闭端以及活塞内壁共同围合成的密闭空间形成容积可变的补偿腔，压缩弹簧位于补偿腔内，活塞敞开端设置有用于对浮动活塞限位的限位件。本发明实现了容积补偿功能，使用性能不受安装方向的限制，无需额外的充气设备，降低了成本，且对双筒或单筒结构的普通液压阻尼器或磁流变阻尼器以及其他需要采用容积补偿的机械液压结构均可适用，通用性强。

Description

阻尼器用活塞内置容积补偿结构

技术领域

本发明涉及阻尼器领域，特别涉及一种阻尼器用活塞内置容积补偿结构。

背景技术

减振器为液压阻尼器与弹簧共同构成的组件，广泛用于各类振动控制场合。以汽车为例，为加速车架与车身振动的衰减，可以采用减振器改善汽车的行驶平顺性，在经过不平路面时，虽然弹簧可以吸收路面的振动，但弹簧自身无法消耗振动能力而发生往复运动，这就需要采用阻尼器来抑制这种弹簧的往复运动。

由于阻尼器的往复运动，活塞杆需要往复进出缸筒，从而导致缸内容积的变化，基于阻尼器工作介质的不可压缩性，需要设计一个可变空间容纳这种容积变化，目前这种可变空间设计大多基于气体的可压缩性实现，具体实现形式包括以浮动活塞隔离的充气补偿、以自由气液界面分离的充气补偿和以蓄能器或气囊形变为基础的容积补偿。

现有技术中，几乎全部的汽车减振器均采用了双筒液压阻尼器，主要包括工作缸和储液缸，活塞上设置有复原阀和流通阀，复原阀和流通阀均位于工作缸内，工作缸底部设置有压缩阀和补偿阀，采用这种结构的阻尼器通过补偿阀将工作缸与储液缸内的工作介质连通，其容积补偿实际上是通过压缩位于工作缸和储液缸中间间隙顶部的高压气体实现，属于以自由气液界面分离的充气补偿；但采用这种结构的阻尼器的最大缺陷是只能正向竖立安装使用，极大地限制了使用性能，且需要增加额外的充气设备，增加了成本；同时仅能针对单一的阻尼器使用，无法对单筒阻尼器和双筒阻尼器均适用，通用性差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种阻尼器用活塞内置容积补偿结构，不仅实现了容积补偿功能，使用性能不受安装方向的限制，无需额外的充气设备，降低了成本，而且对双筒或单筒结构的普通液压阻尼器或磁流变阻尼器以及其他需要采用容积补偿的机械液压结构均可适用，通用性强。

本发明的阻尼器用活塞内置容积补偿结构，包括活塞和活塞杆，所述活塞为一端敞开、一端封闭的中空结构，所述活塞杆一端穿过活塞封闭端伸入活塞内，与活塞固定连接，所述活塞内设置有可沿活塞轴向滑动的浮动活塞和用于支撑浮动活塞的压缩弹簧，所述浮动活塞外壁与活塞内壁之间设置有导向密封组件，所述浮动活塞、活塞封闭端以及活塞内壁共同围合成的密闭空间形成容积可变的补偿腔，所述压缩弹簧位于补偿腔内，所述活塞敞开端设置有用于对浮动活塞限位的限位件。

进一步，所述浮动活塞为一端敞开、一端封闭的中空结构，该浮动活塞的敞开端朝向活塞的封闭端，所述压缩弹簧一端落入浮动活塞内并抵靠于浮动活塞封闭端，压缩弹簧另一端抵靠于活塞封闭端。

进一步，所述导向密封组件包括套设于浮动活塞外壁的导向环和O型密封圈，所述导向环位于浮动活塞靠近敞开端的一端，所述O型密封圈位于浮动活塞靠近封闭端的一端。

进一步，所述导向环采用聚四氟乙烯材料制成。

进一步，所述限位件以可拆的方式设置于活塞敞开端。

进一步，所述限位件为环形挡圈，该环形挡圈外壁与活塞敞开端内壁螺纹连接，且环形挡圈上沿轴向设有辅助安装孔。

进一步，所述活塞封闭端中心设有供活塞杆穿过的过孔，所述活塞杆伸入活塞内的一端为外螺纹段，活塞杆的外螺纹段穿过过孔位于活塞内，并通过与外螺纹段配合的锁紧螺母组件与活塞固定连接。

进一步，所述活塞封闭端一侧设有通气孔，所述通气孔内设置有密封螺钉。

进一步，所述活塞封闭端外侧设置有导向座，所述导向座套设于活塞杆外，并通过活塞杆压紧固定于活塞，所述导向座上设置有阀系连接部。

进一步，所述活塞封闭端外壁设有用于安装励磁线圈的环槽，所述活塞封闭端的壁上设有供励磁线圈的引线穿过的过线孔Ⅰ，所述过线孔Ⅰ分别与环槽和补偿腔连通，所述活塞杆的中心沿轴向设有供励磁线圈的引线穿过的过线孔Ⅱ，所述过线孔Ⅱ与补偿腔连通。

本发明的有益效果：本发明的阻尼器用活塞内置容积补偿结构，通过设置补偿腔，使用时，当活塞杆带动活塞向下运动时，活塞杆进入缸筒，由于进入的活塞杆占据一定的容积，使得缸内容积减少，同时由于缸内工作介质不可压缩，造成活塞下方的压力增大，增大的压力作用于浮动活塞，使浮动活塞对压缩弹簧进行压缩，进而使浮动活塞向上运动，即减小补偿腔的容积，从而使补偿腔让出的容积用于补偿缸内由于活塞杆进入而减少的容积；反之，当活塞杆带动活塞向上运动时，活塞杆退出缸筒，由于退出的活塞杆释放一定的容积，使得缸内容积增大，此时活塞下方压力下降，减小的压力作用于浮动活塞，无法与被压缩的压缩弹簧保持力学平衡，使弹簧伸张并带动浮动活塞向下运动，进而使补偿腔回复到初始容积，从而填补缸内由于活塞杆退出而增加的容积，实现补偿由于活塞杆运动导致的缸内容积变化的目的。因此，本发明不仅实现了容积补偿功能，使用性能不受安装方向的限制，无需额外的充气设备，降低了成本，而且对双筒或单筒结构的普通液压阻尼器或磁流变阻尼器以及其他需要采用容积补偿的机械液压结构均可适用，通用性强。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的一种实施例；

图3为本发明的另一种实施例。

具体实施方式

如图1所示：本实施例的阻尼器用活塞内置容积补偿结构，包括活塞3和活塞杆1，所述活塞3为一端敞开、一端封闭的中空结构，所述活塞杆1一端穿过活塞3封闭端伸入活塞3内，与活塞3固定连接，所述活塞3内设置有可沿活塞3轴向滑动的浮动活塞8和用于支撑浮动活塞8的压缩弹簧5，所述浮动活塞8外壁与活塞3内壁之间设置有导向密封组件，所述浮动活塞8、活塞3封闭端以及活塞3内壁共同围合成的密闭空间形成容积可变的补偿腔，所述压缩弹簧5位于补偿腔内，所述活塞3敞开端设置有用于对浮动活塞8限位的限位件；使用时，将活塞安装于阻尼器缸筒内，当活塞杆带动活塞向下运动时，活塞杆进入缸筒，由于进入的活塞杆占据一定的容积，使得缸内容积减少，同时由于缸内工作介质不可压缩，造成活塞下方的压力增大，增大的压力作用于浮动活塞，使浮动活塞对压缩弹簧进行压缩，进而使浮动活塞向上运动，即减小补偿腔的容积，从而使补偿腔让出的容积用于补偿缸内由于活塞杆进入而减少的容积；反之，当活塞杆带动活塞向上运动时，活塞杆退出缸筒，由于退出的活塞杆释放一定的容积，使得缸内容积增大，此时活塞下方压力下降，减小的压力作用于浮动活塞，无法与被压缩的压缩弹簧保持力学平衡，使弹簧伸张并带动浮动活塞向下运动，进而使补偿腔回复到初始容积，从而填补缸内由于活塞杆退出而增加的容积，实现补偿由于活塞杆运动导致的缸内容积变化的目的。

本实施例中，所述浮动活塞8为一端敞开、一端封闭的中空结构，该浮动活塞8的敞开端朝向活塞3的封闭端，所述压缩弹簧5一端落入浮动活塞8内并抵靠于浮动活塞8封闭端，压缩弹簧5另一端抵靠于活塞3封闭端，当活塞杆带动活塞在缸筒内运动时，活塞杆进出缸筒导致缸筒内容积发生变化，工作介质产生变化的压力，并通过浮动活塞迫使弹簧压缩或伸张，以改变补偿腔的容积，从而实现补偿由于活塞杆运动导致的缸内容积变化的目的。

本实施例中，所述导向密封组件包括套设于浮动活塞8外壁的导向环6和O型密封圈7，所述导向环6位于浮动活塞8靠近敞开端的一端，用于对浮动活塞进行导向；所述O型密封圈7位于浮动活塞8靠近封闭端的一端，以保证浮动活塞的密封效果。

本实施例中，所述导向环6采用聚四氟乙烯材料制成，以提高导向性能，且具备一定的密封性能。

本实施例中，所述限位件以可拆的方式设置于活塞3敞开端，以便于装拆。

本实施例中，所述限位件为环形挡圈9，该环形挡圈9外壁与活塞敞开端内壁螺纹连接，便于装拆；且环形挡圈9上沿轴向设有辅助安装孔9a，用于与专用扳手相配合，更加利于装拆、维修以及更换。

本实施例中，所述活塞封闭端中心设有供活塞杆1穿过的过孔，所述活塞杆1伸入活塞内的一端为外螺纹段，活塞杆1的外螺纹段穿过过孔位于活塞3内，并通过与外螺纹段配合的锁紧螺母组件与活塞3固定连接，实现活塞杆1与活塞3的连接固定。本实施例的活塞杆1与过孔之间的间隙通过密封胶进行密封，以保证密封性能；锁紧螺母组件包括锁紧螺母4和弹性垫圈(未标示)，以保证紧固效果。

实施例一

本实施例中，如图1所示，所述活塞3封闭端一侧设有通气孔，所述通气孔内设置有密封螺钉2，便于补偿腔内空气进出；本实施例的密封螺钉2与通气孔之间还填充有密封胶，以保证密封性能。采用该结构使本发明可运用于活塞独立存在且没有其他附加功能的阻尼器以及其他需要采用容积补偿的机械液压结构，采用这种阻尼器用活塞内置容积补偿结构，可以在安装时预先排出补偿腔内的空气，或者根据需要使压缩弹簧和活塞内的空气产生的弹性恢复力共同作用于浮动活塞。

实施例二

本实施例中，如图2所示，所述活塞3封闭端外壁设有用于安装励磁线圈10的环槽，所述活塞3封闭端的壁上设有供励磁线圈的引线穿过的过线孔Ⅰ12，所述过线孔Ⅰ12分别与环槽和补偿腔连通，所述活塞杆1的中心沿轴向设有供励磁线圈10引线穿过的过线孔Ⅱ13，所述过线孔Ⅱ13与补偿腔连通；励磁线圈的引线由过线孔Ⅰ12引入补偿腔后，顺着过线孔Ⅱ13引出，从而使本发明可运用于磁流变阻尼器；同时通过设置过线孔Ⅱ13，还可实现补偿腔与外界空气的连通，故无需设置通气孔及密封螺钉。

实施例三

本实施例中，如图3所示，所述活塞3封闭端外侧设置有导向座14，所述导向座14套设于活塞杆1外，并通过活塞杆1压紧固定于活塞3，所述导向座14上设置有阀系连接部，阀系连接部上设有阀系安装孔位15，用于安装复原阀、流通阀等阀系部件，使用时，由于活塞3与缸筒之间留有供工作介质通过的间隙，通过设置导向座14，与缸筒配合实现导向，从而使本发明可运用于双筒液压阻尼器。本实施例的导向座14的内孔为阶梯孔，活塞杆1的外壁上设有与阶梯孔配合的台阶，以实现对导向座14的压紧固定；导向座14的外径略大于活塞3的外径，且导向座14的外壁上套设有聚四氟乙烯导向环16，以提高导向性能，且具备一定的密封性能；同时本实施例中为了便于阀系部件安装，将密封螺钉2采用下沉式结构，以便于装配和让位。

本发明装配时，首先，在活塞杆外螺纹段与活塞过孔连接处涂抹密封胶，并用锁紧螺母紧固活塞杆，必要时可以增加额外的密封方案；其次，将压缩弹簧放入补偿腔内，并将已装配导向环和O型密封圈的浮动活塞安装到活塞内，用外力作用在浮动活塞上使压缩弹簧压缩到极限位置并保持，此时，将密封螺钉涂抹密封胶后安装在活塞的通气孔内；最后，待所有密封胶能够承担密封能力时，将环形挡圈安装到位，然后撤除作用在浮动活塞上的外力，即可完成整个装配。

本以上实施例中，容积补偿特性取决于活塞杆横截面积、浮动活塞横截面积、压缩弹簧刚度等特性，具体应用时应根据受力分析开展几何参数确定、压缩弹簧预压缩量计算和压缩弹簧特性设计。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种阻尼器用活塞内置容积补偿结构，其特征在于：包括由活塞与浮动活塞组成的活塞组件以及与活塞连接设置的活塞杆，所述活塞为一端敞开、一端封闭的中空结构，所述活塞杆一端穿过活塞封闭端伸入活塞内，与活塞固定连接，所述活塞内设置有可沿活塞轴向滑动的浮动活塞和用于支撑浮动活塞的压缩弹簧，所述浮动活塞外壁与活塞内壁之间设置有导向密封组件，所述浮动活塞、活塞封闭端以及活塞内壁共同围合成的密闭空间形成容积可变的补偿腔，所述压缩弹簧位于补偿腔内，所述活塞敞开端设置有用于对浮动活塞限位的限位件；所述浮动活塞为一端敞开、一端封闭的中空结构，该浮动活塞的敞开端朝向活塞的封闭端，所述压缩弹簧一端落入浮动活塞内并抵靠于浮动活塞封闭端，压缩弹簧另一端抵靠于活塞封闭端；所述导向密封组件包括套设于浮动活塞外壁的导向环和O型密封圈，所述导向环位于浮动活塞靠近敞开端的一端，所述O型密封圈位于浮动活塞靠近封闭端的一端；所述限位件以可拆的方式设置于活塞敞开端；所述限位件为环形挡圈，该环形挡圈外壁与活塞敞开端内壁螺纹连接，且环形挡圈上沿轴向设有辅助安装孔。

2.根据权利要求1所述的阻尼器用活塞内置容积补偿结构，其特征在于：所述导向环采用聚四氟乙烯材料制成。

3.根据权利要求1所述的阻尼器用活塞内置容积补偿结构，其特征在于：所述活塞封闭端中心设有供活塞杆穿过的过孔，所述活塞杆伸入活塞内的一端为外螺纹段，活塞杆的外螺纹段穿过过孔位于活塞内，并通过与外螺纹段配合的锁紧螺母组件与活塞固定连接。

4.根据权利要求3所述的阻尼器用活塞内置容积补偿结构，其特征在于：所述活塞封闭端一侧设有通气孔，所述通气孔内设置有密封螺钉。

5.根据权利要求4所述的阻尼器用活塞内置容积补偿结构，其特征在于：所述活塞封闭端外侧设置有导向座，所述导向座套设于活塞杆外，并通过活塞杆压紧固定于活塞，所述导向座上设置有阀系连接部。

6.根据权利要求3所述的阻尼器用活塞内置容积补偿结构，其特征在于：所述活塞封闭端外壁设有用于安装励磁线圈的环槽，所述活塞封闭端的壁上设有供励磁线圈的引线穿过的过线孔Ⅰ，所述过线孔Ⅰ分别与环槽和补偿腔连通，所述活塞杆的中心沿轴向设有供励磁线圈的引线穿过的过线孔Ⅱ，所述过线孔Ⅱ与补偿腔。