CN110886803B - 单筒式油气弹簧 - Google Patents

Abstract

一种单筒式油气弹簧，包括上铰链(1)、浮动活塞(2)、缸筒(3)、螺堵(4)、活塞杆(5)、导向套(6)、端盖(7)、下铰链(8)、注油嘴(9)、充气阀(10)、锁紧螺母(11)减振阀(12)，其特征在于：所述上铰链(1)与所述缸筒(3)的上端通过螺纹或焊接连接，所述活塞杆(5)为中空式结构，内部集成了所述浮动活塞(2)，所述活塞杆(5)下端与所述下铰链(8)通过螺纹或焊接连接，所述活塞杆(5)上端与减振阀(12)连接，在所述浮动活塞(2)、所述活塞杆(5)和所述下铰链(8)之间形成了气室(13)，在所述减振阀(12)、所述活塞杆(5)和所述浮动活塞(2)之间形成了活塞杆油腔15，所述减振阀(12)的过油孔用于连通油气弹簧油室(14)与活塞杆油腔(15)，所述回转件环形导向套(6)安装在所述缸筒(3)的下端，并通过所述端盖(7)与所述缸筒(3)进行螺纹紧固压实。

Description

单筒式油气弹簧

技术领域

本发明涉及一种单筒式油气弹簧，属于液压机械范畴。

背景技术

未来战争对坦克装甲车辆提出了高要求，其机动性直接关系到坦克装甲车辆的火力、机动力和战场生存力等性能的发挥。坦克装甲车辆的高机动性虽然由动力、传动系统提供动力，但最终由行动系统来实现，而悬挂系统又是整个行动系统的关键，因此，悬挂系统性能好坏将严重影响整车机动性的水平。现阶段，我国装备在坦克装甲车辆上的悬挂装置形式较为单一，性能有限，因此研究新型悬挂装置对于实现整车高机动性有着重要的意义。

目前普遍采用的扭杆弹簧是利用扭杆的扭转变形来缓和振动，扭杆弹簧具有结构简单、成本低，制造工艺成熟，在车体内部横向布置，占用空间小，可靠性高等优点。因此，扭杆弹簧自二战末期以来广泛应用在各类坦克和履带装甲车辆中，如美国的M1系列、德国的豹2系列，俄罗斯的T-72以及我国的99系列主战坦克等；但扭杆弹簧也存在一定不足，即悬挂刚度基本不变，在路况较好的路面上行驶时，刚度显得较大，会使车辆振动频率变大，乘员感觉比较颠簸，平顺性较差；而在凹凸不平的路面行驶时，刚度又显得较小，车辆振动幅度大，降低平均越野速度。较好的弹性元件应该在平路上刚度较小，在凹凸不平路面上刚度较大，也即具有非线性的特性，油气弹簧就具有典型的非线性特性，是以惰性气体为储能元件，主要由液压缸、蓄压器和控制机构等组成。来自导向机构的冲击载荷经过油液传递给蓄压器内的高压气体，压缩高压气体而起到缓冲的作用，能够最大限度地改善车辆的综合行驶性能，拥有广阔的应用前景。

针对这种情况，本发明创造性提出了一种新型单筒式油气弹簧，具有结构紧凑、可靠性高的特点，不占用过多的车体布置空间，适用于各型轮履式车辆。

发明内容

一种单筒式油气弹簧，包括上铰链1、浮动活塞2、缸筒3、螺堵4、活塞杆5、导向套6、端盖7、下铰链8、注油嘴9、充气阀10、锁紧螺母11、减振阀12，所述上铰链1包括上铰链座42、上盖37、骨架38、橡胶39、注射孔40、排气孔41，其特征在于：所述上铰链1与所述缸筒3的上端连接，所述活塞杆5为中空式结构，内部集成了所述浮动活塞2，所述活塞杆5下端与所述下铰链8连接，所述活塞杆5上端与减振阀12连接，在所述浮动活塞2、活塞杆5和下铰链8之间形成了气室13，在所述减振阀12、活塞杆5和浮动活塞2之间形成了活塞杆油腔15，所述减振阀12的过油孔用于连通油气弹簧油室14与活塞杆油腔15，所述导向套6安装在所述缸筒3的下端，并通过所述端盖7与所述缸筒3进行螺纹紧固压实；将高压组合密封和导向带安装在所述活塞杆5的上端活塞处，使缸筒3和活塞杆5之间形成的环形腔为空腔；所述上铰链1采取硫化橡胶的结构形式，在所述上铰链座42和所述上盖37之间硫化有双层所述橡胶39，在双层所述橡胶39之间增加了所述骨架38，所述骨架38具有弧形结构，为金属材质；所述上盖37的中心位置加工有所述注射孔40，通过设备将硫化状态的橡胶39高压注射到结构件中，同时上盖37顶面加工有均布的排气孔41，所述骨架38上加工有均匀的注射孔40，确保橡胶39与骨架38高强度粘连到一起。

在所述上铰链1的内孔周向加工有密封槽，并安装有静密封圈，与所述缸筒3的外圆配合产生足够的压缩率。

在所述上铰链1和所述缸筒3拧紧到位后通过所述锁紧螺母11反向贴紧所述上铰链1的端面。

所述缸筒3内壁采用镀铬绗磨的加工工艺。

所述活塞杆5的内外表面采用镀铬绗磨的工艺。

所述下铰链8的周向设计有密封槽，并安装有静密封件，与所述活塞杆5的周向紧密配合，用于封闭所述气室13中的高压气体。

所述活塞杆5上端与所述减振阀12通过螺纹连接，拧紧后通过加装锁垫锁死。

在环形腔下端的所述缸筒3上加工有螺纹孔并安装螺堵4，用于排气和清理环形腔中积存的杂质。

所述导向套6的内孔中设计有导向带和防尘密封，并与所述活塞杆5外径配合。

所述下铰链8的中心孔安装有关节轴承或球轴承，在所述下铰链8的径向加工有通孔并通过螺纹安装所述注油嘴9；所述下铰链8朝向所述气室13一侧加工有凸出底平面的充气嘴22，所述充气嘴22与所述充气阀10连通。

附图说明

图1为单筒式油气弹簧工作时的装配图；

图2为下铰链结构图；

图3为减振阀结构图；

图4为上铰链结构图；

图5为骨架主视图；

图6为骨架左视图；

图7为上盖结构图。

图中：1.上铰链；2.浮动活塞；3.缸筒；4.螺堵；5.活塞杆；6.导向套；7.端盖；8.下铰链；9.注油嘴；10.充气阀；11.锁紧螺母；12.减振阀；13.气室；14.油气弹簧油室；15.活塞杆油腔；21.充气阀帽；22.充气嘴；23.减振阀体；24.卡环；25.泄流口；26.导向柱；27.复原阀座；28.复原阀芯；29.锥面；30.复原节流孔；31.复原弹簧；32.调整垫片；33.压缩节流孔；34.压缩弹簧；35.压缩阀芯；36.压缩阀座；37.上盖；38.骨架；39.橡胶；40.注射孔；41.排气孔；42.上铰链座。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明设计了单筒式油气弹簧结构，将气室13布置在活塞杆5内部，通过浮动活塞2与油室14隔离开，实现油气介质分离；同时内部集成了具有开阀泄流功能的减振阀12，达到衰减来自外界振动激励的目的。

上铰链1与缸筒3上端通过螺纹或焊接连接，在上铰链1的内孔周向加工有密封槽，并安装有静密封圈，与缸筒3的外圆配合产生足够的压缩率用于密封缸筒3内的高压油液；在上铰链1和缸筒3拧紧到位后通过锁紧螺母11反向贴紧上铰链1的端面，达到防松的目的。缸筒3内壁采用镀铬绗磨的加工工艺，具有良好的耐磨和润滑效果；活塞杆5为中空式结构，且内外表面同样采用镀铬绗磨的工艺，内部集成了浮动活塞2；活塞杆5下端与下铰链8通过螺纹连接，在浮动活塞2、活塞杆5和下铰链8之间形成了气室13，下铰链8的周向设计有密封槽，并安装有静密封件，与活塞杆5的周向紧密配合，用于封闭气室13中的高压气体；活塞杆5上端与减振阀12通过螺纹连接，拧紧后通过加装锁垫锁死达到防松的效果，在减振阀12、活塞杆5和浮动活塞2之间形成了活塞杆油腔15，需要说明的是减振阀12的过油孔用于连通油气弹簧油室14与活塞杆油腔15，并不与油气弹簧环形腔连通；靠近减振阀12一侧的活塞杆5周向布置有高压组合密封和导向带，用于封闭油气弹簧油室14中的高压油液；回转件环形导向套6安装在缸筒3的下端，并通过端盖7与缸筒3进行螺纹紧固压实，导向套6的内孔中设计有导向带和防尘密封，并与活塞杆5外径配合，达到导向和密封的作用。

将高压组合密封和导向带安装在活塞杆5的上端活塞处，将油液全部密封在油气弹簧油室14中，确保密封长期处于良好的工作环境，能有效延长使用寿命和抗泄漏性能，所以缸筒3和活塞杆5之间形成的环形腔为空腔，在环形腔下端的缸筒3上加工有螺纹孔并安装螺堵4，用于排气和清理油气弹簧长期工作后环形腔中积存的杂质。这种将高压组合密封设置在活塞上的油气弹簧优点在于即使活塞杆5在使用过程中出现磕伤损坏的问题，也不会出现渗漏的故障问题，能有效提高油气弹簧的使用寿命。

下铰链8的中心孔通常安装有关节轴承或球轴承，在下铰链8的径向加工有通孔并通过螺纹安装注油嘴9，便于为轴承加注润滑脂进行润滑。另外下铰链8朝向气室13一侧加工有凸出底平面的充气嘴22，充气嘴22与充气阀10连通，防止油气弹簧长期工作时从浮动活塞2渗漏下来的油液堵塞充气阀10。

减振阀12中加工有反向安装的压缩阀和复原阀，便于进行双向阻尼力值的调整，其中环形调整垫片32、压缩弹簧34、压缩阀芯35顺序安装在压缩阀孔中，环形调整垫片32布置于压缩阀孔底部，便于进行压缩弹簧34预紧力的调整；压缩阀座36与减振阀体23通过螺纹连接压紧压缩阀芯35并使压缩弹簧34压缩变形，通过在外侧加装卡环24防松，其中压缩阀芯35的导向柱26在压缩阀座36的中心孔中运动，在压缩阀芯35的导向柱26末端加工有锥面29，与压缩阀座36端面的倒角进行配对研磨避免出现内泄漏。压缩阀芯35和复原阀芯28的中心位置分别加工有阶梯型的常通孔，在压缩阀芯35和复原阀芯28的尾端分别加工有压缩节流孔33和复原节流孔30，导向柱26的中心孔直径比压缩节流孔33和复原节流孔30大，便于实现油液过流，直径较小的压缩节流孔33和复原节流孔30用于产生阻尼节流的作用；在导向柱26的侧壁上设有泄流口25，在减振阀安装状态泄流口25位于压缩阀座36和复原阀座27的中心孔中，油液无法从中通过。当油气弹簧往复运动过程中，油室14中的油液通过减振阀12进入活塞杆油腔15，并推动浮动活塞2压缩气室13中的惰性气体，起到减振和缓冲的作用，过流速度不高时主要通过压缩节流孔33和复原节流孔30产生节流阻尼的作用，压缩节流孔33和复原节流孔30为常通孔，随着压缩行程速度的提高，阻尼力大于压缩弹簧34的预紧力时，压缩阀芯35会移动开阀，导向柱26上的泄流口25逐步从阀座27的中心孔中露出，进而开辟出另一个泄流通道，有效抑制阻尼力的畸变增长。

同理，环形调整垫片32、复原弹簧31、复原阀芯28顺序安装在复原阀孔中，环形调整垫片32布置于复原阀孔底部，便于进行复原弹簧31预紧力的调整；复原阀座27与减振阀体23通过螺纹连接压紧复原阀芯28并使复原弹簧31压缩变形，并通过在外侧加装卡环24防松，其中复原阀芯28的导向柱26在复原阀座27的中心孔中运动，复原阀芯28的锥面29与复原阀座27的端面倒角进行配对研磨避免出现内泄漏；随着复原行程速度的提高，阻尼力大于复原弹簧31的预紧力时，复原阀芯28会移动开阀，导向柱26上的泄流口25逐步从复原阀座27中露出，进而开辟出另一个泄流通道，以防阻尼畸变。

通过调整压缩节流孔33和复原节流孔30的孔径大小，以及通过改变压缩阀和复原阀调整垫片32的厚度以改变压缩弹簧34和复原弹簧31的预紧力，可方便实现油气弹簧压缩和复原行程阻尼力的调整。油气弹簧压缩行程和复原行程的阻尼力分别由压缩弹簧34和复原弹簧31的预紧力决定。

为了更好地隔离来自外界的高频振动，油气弹簧上铰链1采取硫化橡胶的结构形式，具有优越的缓冲隔振效果，如图4所示为上铰链结构图，上铰链1包括上铰链座42、上盖37、骨架38、橡胶39、注射孔40、排气孔41，在上铰链座42和上盖37之间硫化有双层橡胶39，为了既确保橡胶厚度实现良好的缓冲隔振性能，又能具有优越的抗脱粘可靠性，在双层橡胶39之间增加了骨架38，骨架38具有弧形结构，通常为金属材质，能够最大限度地增加其与橡胶39的硫化面积，提升抗拉强度，同时骨架38上加工有均匀的注射孔40，确保橡胶39在硫化注射过程中能够顺畅的通过注射孔40，与骨架38高强度粘连到一起，防止出现硫化缺陷；另外上铰链座42和上盖37与橡胶39的硫化表面也是弧形结构，以增大硫化接触面积及抗拉强度；上盖37的中心位置加工有注射孔40，通过设备将硫化橡胶39高压注射到结构件中，同时上盖37顶面加工有均布的排气孔41，确保注射过程中橡胶39和结构件之间的热空气充分排出，避免出现内部缺陷。

需要说明的是，本领域技术人员可以容易地理解，本发明所涉及的单筒式油气弹簧可以上述方式安装在不同类型的车辆上，并且在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种不同形式的更改和改变。

Claims (10)

1.一种单筒式油气弹簧，包括上铰链(1)、浮动活塞(2)、缸筒(3)、螺堵(4)、活塞杆(5)、导向套(6)、端盖(7)、下铰链(8)、注油嘴(9)、充气阀(10)、锁紧螺母(11)、减振阀(12)，所述上铰链(1)包括上铰链座(42)、上盖(37)、骨架(38)、橡胶(39)、注射孔(40)、排气孔(41)，其特征在于：所述上铰链(1)与所述缸筒(3)的上端连接，所述活塞杆(5)为中空式结构，内部集成了所述浮动活塞(2)，所述活塞杆(5)下端与所述下铰链(8)连接，所述活塞杆(5)上端与减振阀(12)连接，在所述浮动活塞(2)、活塞杆(5)和下铰链(8)之间形成了气室(13)，在所述减振阀(12)、活塞杆(5)和浮动活塞(2)之间形成了活塞杆油腔(15)，所述减振阀(12)的过油孔用于连通油气弹簧油室(14)与活塞杆油腔(15)，所述导向套(6)安装在所述缸筒(3)的下端，并通过所述端盖(7)与所述缸筒(3)进行螺纹紧固压实；将高压组合密封和导向带安装在所述活塞杆(5)的上端活塞处，使缸筒(3)和活塞杆(5)之间形成的环形腔为空腔；所述上铰链(1)采取硫化橡胶的结构形式，在所述上铰链座(42)和所述上盖(37)之间硫化有双层所述橡胶(39)，在双层所述橡胶(39)之间增加了所述骨架(38)，所述骨架(38)具有弧形结构，为金属材质；所述上盖(37)的中心位置加工有所述注射孔(40)，通过设备将硫化状态的橡胶(39)高压注射到结构件中，同时上盖(37)顶面加工有均布的排气孔(41)，所述骨架(38)上加工有均匀的注射孔(40)，确保橡胶(39)与骨架(38)高强度粘连到一起。

2.根据权利要求1所述的单筒式油气弹簧，其特征在于：在所述上铰链(1)的内孔周向加工有密封槽，并安装有静密封圈，与所述缸筒(3)的外圆配合产生足够的压缩率。

3.根据权利要求2所述的单筒式油气弹簧，其特征在于：在所述上铰链(1)和所述缸筒(3)拧紧到位后通过所述锁紧螺母(11)反向贴紧所述上铰链(1)的端面。

4.根据权利要求1所述的单筒式油气弹簧，其特征在于：所述缸筒(3)内壁采用镀铬绗磨的加工工艺。

5.根据权利要求1所述的单筒式油气弹簧，其特征在于：所述活塞杆(5)的内外表面采用镀铬绗磨的工艺。

6.根据权利要求1所述的单筒式油气弹簧，其特征在于：所述下铰链(8)的周向设计有密封槽，并安装有静密封件，与所述活塞杆(5)的周向紧密配合，用于封闭所述气室(13)中的高压气体。

7.根据权利要求1所述的单筒式油气弹簧，其特征在于：所述活塞杆(5)上端与所述减振阀(12)通过螺纹连接，拧紧后通过加装锁垫锁死。

8.根据权利要求1所述的单筒式油气弹簧，其特征在于：在环形腔下端的所述缸筒(3)上加工有螺纹孔并安装螺堵(4)，用于排气和清理环形腔中积存的杂质。

9.根据权利要求1所述的单筒式油气弹簧，其特征在于：所述导向套(6)的内孔中设计有导向带和防尘密封，并与所述活塞杆(5)外径配合。

10.根据权利要求1所述的单筒式油气弹簧，其特征在于：所述下铰链(8)的中心孔安装有关节轴承或球轴承，在所述下铰链(8)的径向加工有通孔并通过螺纹安装所述注油嘴(9)；所述下铰链(8)朝向所述气室(13)一侧加工有凸出底平面的充气嘴(22)，所述充气嘴(22)与所述充气阀(10)连通。

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