CN111120568A - 一种气液串联变阻尼减震器 - Google Patents

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Abstract

本发明所提供的一种气液串联变阻尼减震器，其主要由液力变阻尼减震模块和气体减震模块串联构成。液力变阻尼减震模块由壳体1、滑杆6、顶盖8、主弹簧10、扁弹11簧、密封油环12、扁螺母13、芯弹簧14、滑销15、密封环20等构成；气体减震模块由壳体1、锁环2、连接器3、气嘴4、滑杆6、伸缩杆7等构成。本发明的气液串联变阻尼减震器的优点在于：根据外部冲击力的大小将减震器进行模块化设计，外部冲击力较小时，液压减震模块处于刚性状态，仅气体减震模块起作用，外部冲击力较大时，气液减震模块同时起作用，利用不同路况下减震原理的自动相互转换的方式增强了减震的抗冲击能力和节能效果。

Description

一种气液串联变阻尼减震器
技术领域
本发明涉及机械工程、车辆工程等领域，具体是一种气液串联变阻尼减震器。
背景技术
减震器是车辆的重要组成部件，是连接车轮与车身之间一切零部件的机械系统.它能缓和与衰减摩托车在行驶过程中因道路不平产生的振动和冲击，降低车身各部分的动应力，提高车辆的行驶平顺性，有利于提高车辆的使用寿命和操作稳定性.自行车和摩托车减震器对车身和驾驶员的保护尤为重要。
在车辆行驶过程中减震器会吸收由路面起伏引起的振动冲击。现有的减震器在吸收振动的同时会损失车辆大量的动能。为了适应不同的路况车辆需要装配刚度不同的减震器，这限制了车辆对地形的适应能力。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种气液串联二级变阻尼减震器，其利用气液的物理性质和相应机械结构，通过在不同路况下转换减震运动模式的方法增强了车辆对路况的适应能力。
本发明采用的技术方案如下：一种气液串联变阻尼减震器，其主要由液力变阻尼减震模块和气体减震模块串联构成；
所述液力变阻尼减震模块由减震油腔和变阻尼开关两部分组成，
所述减震油腔由壳体1、滑杆6、顶盖8、主弹簧10、扁弹簧11、密封油环12等构成，顶盖8螺纹连接在壳体1顶端，壳体1中间部位具有一个缩径段，滑杆6位于壳体1内部，与壳体1缩径段配合可相对滑动，壳体1的缩径段上端具有一个内筒，内筒靠近壳体1缩径段的连接部位圆周阵列开设有多个条形回油孔22，所述主弹簧10位于内筒中，两端分别抵靠在顶盖8和滑杆6在内筒内部形成的活塞面上，内筒上端与壳体1外壳之间的缝隙处设置有密封油环12，密封油环12与顶盖8之间设置有扁弹簧11，所述内筒内部构成主油腔21，所述内筒与壳体1外壳之间的环形空隙构成回油腔9；
所述变阻尼开关由滑杆6、扁螺母13、芯弹簧14、滑销15、密封环20等构成，所述密封环20设置于滑杆6与壳体1缩径段内径配合处，防止液压油通过壳体1缩径段内径与滑杆6外径之间的缝隙泄露，所述滑杆6内部中空，其内部分为大空腔和小空腔两部分，滑杆6上半部分设置有直径变粗的卡台，用于与壳体1缩径段配合，限制滑杆6向下滑动，所述卡台上方设置有油孔二19，所述油孔二19上方设有壁厚增加段，使滑杆6在壳体1的内筒内形成活塞面，滑杆6与内筒之间也设置有密封环，所述滑杆6在活塞面上方开设有油孔一16，油孔一16将滑杆6的内部空腔与主油腔21连通，滑杆6顶端由扁螺母13密封，所述滑销15主体呈圆柱条状，上半部分间隔设置有两个扩径段，两个扩径段之间构成销腔17，下方的扩径段上纵向开设有销孔18，两个扩径段外径相同，均可在滑杆6上部的大空腔内滑动，滑销15扩径段下方的圆柱条可在滑杆6下部的小空腔内滑动，所述芯弹簧14设置在滑销15上方的扩径段上端面与扁螺母13之间。
所述气体减震模块由壳体1、锁环2、连接器3、气嘴4、滑杆6、伸缩杆7构成，连接器3用于与差量轮轴连接，其通过螺纹与伸缩杆7连接在一起，气嘴4安装在连接器3的侧面用于给气体减震模块充气，滑杆6的下端伸入伸缩杆7的内部空腔中，由滑杆6的下部小空腔、伸缩杆7的内部空腔、滑销15和连接器3构成气体减震模块的气腔5，伸缩杆7、滑杆6和壳体1之间均通过圆柱副相互配合，相互之间可以在轴向方向上相对滑动，锁环2通过螺纹副与壳体1配合将伸缩杆7运动的锁定在壳体1的圆柱腔内；通过气嘴4在气腔5内充入高压气体后利用气体的可压缩的物理性质，在收到冲击力时起到起到吸收冲击的减震作用。
本发明工作原理如下：在本发明工作过程中收到的冲击力较小时，伸缩杆7轴向位移较小，气体减震模块内的气体压力波动不足以推动滑销15通过压缩本身具有预紧力的芯弹簧14，使滑销15向上运动开启液力变阻尼减震模块，其中芯弹簧14由扁螺母13通过螺纹副与滑杆6配合安装在滑杆6尾部的圆柱内腔中。此时减震器的抗冲击功能由前端的处于气体减震模块的小幅度振动实现处于低耗能的节能状态。
液力变阻尼减震模块(主油腔21内部充满了液压油)的初始状态为变阻尼开关的滑销15被芯弹簧13推在滑杆6圆柱内槽的低端。此时滑销15的将油孔一16和油孔二19之间的油路切断(在主油腔21的尾部有由扁弹簧11和密封油环12构成的单向阀机构，实现了油路的单项阻断)，使主油腔21内部的液压油无法流过滑杆6在主油腔21内形成的活塞，利用液体不可压缩的性质阻止滑杆6向后运动将液力变阻尼减震模块的减震功能进行锁定，此时液力变阻尼减震模块的性质可等效为刚体。
在本发明工作过程中收到的冲击力较大时，伸缩杆7轴向位移足够大，气体减震模块内的气体压力波动足以推动滑销15通过压缩本身具有预紧力的芯弹簧14，使滑销15向上运动开启油孔一16和油孔二19之间的油路，此时主油腔21内部的液压油可流过滑杆6在主油腔21内形成的活塞，使滑杆可向后滑动实现缓冲作用；在此过程中，滑销15相对于滑杆6的位移由气腔5内的气体的压力有关，又气腔5内的气体的压力取决于外部冲击载荷的大小，因此滑销15现对于滑杆6的位移是外部冲击载荷的函数。随着冲击载荷的增大，滑销15现对于滑杆6的位移也随之增大；此时减震进入大位移串联缓冲模式。
滑销15相对于滑杆6的移动，首先是圆环形销腔17向上移动到达油孔一16位置，由油孔一16，销腔17、销孔18和油孔二19构成了通路，此时主油腔21内部的液压油可流过滑杆6在主油腔21内形成的活塞，使滑杆可向后滑动实现缓冲作用。如果此时外部冲击力依然很大，那将迫使滑销15相对于滑杆6的继续向上移动，当滑销15带有小孔的圆柱面外侧到达油孔一16位置后继续向上运动，使油孔一16的流通面积减小，增大油孔一16处的流动阻尼，加强油路的节流作用，从而使减震承受冲击的能力加强。实现了减震过程中的自适应变阻尼缓冲作用。
当外部冲击载荷减小后，在芯弹簧14的作用下滑销15复位将变阻尼开关关闭；同时主油腔21内的主弹簧10将滑杆6推向底部复位，处在活塞下部的液压油通过回油孔22和回油腔9的单项油路流入主油腔21上端使液力变阻尼减震模块复位，准备对下一次冲击进行缓冲。
本发明的气液串联变阻尼减震器的优点在于：根据外部冲击力的大小将减震器进行模块化设计，外部冲击力较小时，液压减震模块处于刚性状态，仅气体减震模块起作用，外部冲击力较大时，气液减震模块同时起作用，利用不同路况下减震原理的自动相互转换的方式增强了减震的抗冲击能力和节能效果。
附图说明
图中：1壳体、2锁环、3连接器、4气嘴、5气腔、6滑杆、7伸缩杆、8顶盖、9回油腔、10主弹簧、11扁弹簧、12密封油环、13扁螺母、14芯弹簧、15滑销、16油孔一、17销腔、18销孔、19油孔二、20密封环、21主油腔、22回油孔。
图1本发明总体机构布局示意图一。
图2本发明总体机构布局示意图二。
图3本发明局部示意图A、B。
图4本发明局部示意图C。
图5本发明局部示意图D。
图6本发明壳体结构示意图。
图7本发明壳体结构局部示意图E。
图8本发明滑杆结构示意图。
图9本发明滑销结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方法，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
参阅附图，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的位置限定用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本发明所提供的一种气液串联变阻尼减震器如附图1、2所示，其主要由液力变阻尼减震模块和气体减震模块串联构成。液力变阻尼减震模块由壳体1、滑杆6、顶盖8、主弹簧10、扁弹11簧、密封油环12、扁螺母13、芯弹簧14、滑销15、密封环20等构成；气体减震模块由壳体1、锁环2、连接器3、气嘴4、滑杆6、伸缩杆7等构成。
气体减震模块部分如附图2所示，连接器3用于与差量轮轴连接，其通过螺纹与伸缩杆7配合；气嘴4安装在连接器3的侧面用于给气体减震模块充气，滑杆6、伸缩杆7、连接器3和滑销15共同构成了气体减震模块的气腔5；伸缩杆7、滑杆6和壳体1之间均通过圆柱副相互配合，相互之间可以在轴向方向上相对滑动，锁环2通过螺纹副与壳体1配合将伸缩杆7运动的锁定在壳体1的圆柱腔内；通过气嘴4在气腔5内充入高压气体后利用气体的可压缩的物理性质，在收到冲击力时起到起到吸收冲击的减震作用。
液力变阻尼减震模块如附图2、3、4、5所示，具体又分为减震油腔和变阻尼开关两部分。减震油腔由壳体1、滑杆6、顶盖8、主弹簧10、扁弹簧11、密封油环12等构成主体变阻尼开关由滑杆6、扁螺母13、芯弹簧14、滑销15、密封环20等构成；
如附图5所示，滑销15通过扩径段形成的圆柱副与滑杆6的内侧圆柱面配合，相互之间可以沿着轴向滑动；在本发明工作过程中收到的冲击力较小时，伸缩杆7轴向位移较小，气体减震模块内的气体压力波动不足以推动滑销15通过压缩本身具有预紧力的芯弹簧14，使滑销15向上运动开启液力变阻尼减震模块，其中芯弹簧14由扁螺母13通过螺纹副与滑杆6配合安装在滑杆6尾部的圆柱内腔中。此时减震器的抗冲击功能由前端的处于气体减震模块的小幅度振动实现处于低耗能的节能状态。
液力变阻尼减震模块(主油腔21内部充满了液压油)的初始状态为变阻尼开关的滑销15被芯弹簧13推在滑杆6圆柱内槽的低端。此时滑销15的将油孔一16和油孔二19之间的油路切断(在主油腔21的尾部有由扁弹簧11和密封油环12构成的单向阀机构，实现了油路的单项阻断)，使主油腔21内部的液压油无法流过滑杆6在主油腔21内形成的活塞，利用液体不可压缩的性质阻止滑杆6向后运动将液力变阻尼减震模块的减震功能进行锁定，此时液力变阻尼减震模块的性质可等效为刚体。
在本发明工作过程中收到的冲击力较大时，伸缩杆7轴向位移足够大，气体减震模块内的气体压力波动足以推动滑销15通过压缩本身具有预紧力的芯弹簧14，使滑销15向上运动开启油孔一16和油孔二19之间的油路，此时主油腔21内部的液压油可流过滑杆6在主油腔21内形成的活塞，使滑杆可向后滑动实现缓冲作用；在此过程中，滑销15相对于滑杆6的位移由气腔5内的气体的压力有关，又气腔5内的气体的压力取决于外部冲击载荷的大小，因此滑销15现对于滑杆6的位移是外部冲击载荷的函数。随着冲击载荷的增大，滑销15现对于滑杆6的位移也随之增大；此时减震进入大位移串联缓冲模式。
滑销15相对于滑杆6的移动，首先是圆环形销腔17向上移动到达油孔一16位置，由油孔一16，销腔17、销孔18和油孔二19构成了通路，此时主油腔21内部的液压油可流过滑杆6在主油腔21内形成的活塞，使滑杆可向后滑动实现缓冲作用。如果此时外部冲击力依然很大，那将迫使滑销15相对于滑杆6的继续向上移动，当滑销15带有小孔的圆柱面外侧到达油孔一16位置后继续向上运动，使油孔一16的流通面积减小，增大油孔一16处的流动阻尼，加强油路的节流作用，从而使减震承受冲击的能力加强。实现了减震过程中的自适应变阻尼缓冲作用。
当外部冲击载荷减小后，在芯弹簧14的作用下滑销15复位将变阻尼开关关闭；同时主油腔21内的主弹簧10将滑杆6推向底部复位，处在活塞下部的液压油通过回油孔22和回油腔9的单项油路流入主油腔21上端使液力变阻尼减震模块复位，准备对下一次冲击进行缓冲。
本发明利用气液串联变阻尼的减震模式，根据外部冲击力的大小将减震器进行模块化设计，利用不同路况下减震原理的自动相互转换的方式增强了减震的抗冲击能力和节能效果。

Claims (2)

1.一种气液串联变阻尼减震器，其由液力变阻尼减震模块和气体减震模块串联构成；
其中液力变阻尼减震模块由减震油腔和变阻尼开关两部分组成，
所述减震油腔由壳体(1)、滑杆(6)、顶盖(8)、主弹簧(10)、扁弹簧(11)、密封油环(12)构成，顶盖(8)螺纹连接在壳体(1)顶端，壳体(1)中间部位具有一个缩径段，滑杆(6)位于壳体(1)内部，与壳体(1)缩径段配合可相对滑动，壳体(1)的缩径段上端具有一个内筒，内筒靠近壳体(1)缩径段的连接部位圆周阵列开设有多个条形回油孔(22)，所述主弹簧(10)位于内筒中，两端分别抵靠在顶盖(8)和滑杆(6)在内筒内部形成的活塞面上，内筒上端与壳体(1)外壳之间的缝隙处设置有密封油环(12)，密封油环(12)与顶盖(8)之间设置有扁弹簧(11)，所述内筒内部构成主油腔(21)，所述内筒与壳体(1)外壳之间的环形空隙构成回油腔(9)；
所述变阻尼开关由滑杆(6)、扁螺母(13)、芯弹簧(14)、滑销(15)、密封环(20)构成，所述密封环(20)设置于滑杆(6)与壳体(1)缩径段内径配合处，防止液压油通过壳体(1)缩径段内径与滑杆(6)外径之间的缝隙泄露，所述滑杆(6)内部中空，其内部分为大空腔和小空腔两部分，滑杆(6)上半部分设置有直径变粗的卡台，用于与壳体(1)缩径段配合，限制滑杆(6)向下滑动，所述卡台上方设置有油孔二(19)，所述油孔二(19)上方设有壁厚增加段，使滑杆(6)在壳体(1)的内筒内形成活塞面，滑杆(6)与内筒之间也设置有密封环，所述滑杆(6)在活塞面上方开设有油孔一(16)，油孔一(16)将滑杆(6)的内部空腔与主油腔(21)连通，滑杆(6)顶端由扁螺母(13)密封，所述滑销(15)主体呈圆柱条状，上半部分间隔设置有两个扩径段，两个扩径段之间构成销腔(17)，下方的扩径段上纵向开设有销孔(18)，两个扩径段外径相同，均可在滑杆(6)上部的大空腔内滑动，滑销(15)扩径段下方的圆柱条可在滑杆(6)下部的小空腔内滑动，所述芯弹簧(14)设置在滑销(15)上方的扩径段上端面与扁螺母(13)之间。
2.根据权利要求1所述的气液串联变阻尼减震器，其特征在于，所述气体减震模块由壳体(1)、锁环(2)、连接器(3)、气嘴(4)、滑杆(6)、伸缩杆(7)构成，连接器(3)用于与差量轮轴连接，其通过螺纹与伸缩杆(7)连接在一起，气嘴(4)安装在连接器(3)的侧面用于给气体减震模块充气，滑杆(6)的下端伸入伸缩杆(7)的内部空腔中，由滑杆(6)的下部小空腔、伸缩杆(7)的内部空腔、滑销(15)和连接器(3)构成气体减震模块的气腔(5)，伸缩杆(7)、滑杆(6)和壳体(1)之间均通过圆柱副相互配合，相互之间可以在轴向方向上相对滑动，锁环(2)通过螺纹副与壳体(1)配合将伸缩杆(7)运动的锁定在壳体(1)的圆柱腔内。
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