CN111156274B - 单筒式环形腔高压油气弹簧 - Google Patents

单筒式环形腔高压油气弹簧 Download PDF

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Abstract

一种单筒式环形腔高压油气弹簧，包括缸筒(1)、活塞杆(2)、上铰链(3)、减振阀(4)、液压上限位(5)、浮动活塞(6)、液压下限位(7)、锁紧螺母(8)、下端盖(9)、导向套(10)、润滑套(11)、下铰链(12)，压盖(18)，将气室(13)布置在所述活塞杆(2)内部，通过浮动活塞(6)与油室(14)隔离开，减振阀(4)和活塞杆(2)通过螺纹紧固连接，所述减振阀(4)的过油孔用于连通油室(14)与油气弹簧环形腔(47)，环形腔(47)带有高压油；上铰链(3)与缸筒(1)上端连接；液压下限位(7)、导向套(10)和润滑套(11)顺序安装到缸筒(1)的下端，其中液压下限位(7)位于最里侧。

Description

单筒式环形腔高压油气弹簧
技术领域
本发明涉及一种单筒式环形腔高压油气弹簧，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环形腔高压油气弹簧，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
一种单筒式环形腔高压油气弹簧，包括缸筒(1)、活塞杆(2)、上铰链(3)、减振阀(4)、液压上限位(5)、浮动活塞(6)、液压下限位(7)、锁紧螺母(8)、下端盖(9)、导向套(10)、润滑套(11)、下铰链(12)，压盖(18)，其特征在于：将气室(13)布置在所述活塞杆(2)内部，通过浮动活塞(6)与油室(14)隔离开，实现油气介质分离，浮动活塞(6)上面安装有高压油封和高压气封；减振阀(4)和活塞杆(2)通过螺纹紧固连接，在拧紧的同时将压盖(18)紧固安装在活塞杆(2)的端面处；所述减振阀(4)中加工有反向的减振阀孔，分别安装压缩阀和复原阀；在减振阀(4)和活塞杆(2)之间设计有液压上限位(5)，通过减振阀(4)和活塞杆(2)的外圆台阶实现对液压上限位(5)内圈的紧固安装；所述减振阀(4)的过油孔用于连通油室(14)与环形腔(47)，环形腔(47)带有高压油，上铰链(3)与缸筒(1)上端连接；液压下限位(7)、导向套(10)和润滑套(11)顺序安装到缸筒(1)的下端，其中液压下限位(7)位于最里侧，下端盖(9)与缸筒(1)通过螺纹紧固连接并约束润滑套(11)的轴向窜动，液压下限位(7)属于L型截面的中空环形回转件，所述导向套(10)也为中空回转件，导向套(10)靠近液压下限位(7)一侧的内径处加工有轴向的下环形壁(25)，安装到液压下限位(7)的内孔中，与液压下限位(7)的L型长边外圈之间形成下环形槽(24)，液压上限位(5)的外圈为上环形壁(23)，上环形壁(23)与活塞杆(2)的外圆之间形成上环形槽(21)；当活塞杆(2)拉到最长位置时，液压上限位(5)的上环形壁(23)与下环形槽(24)配合，导向套(10)的下环形壁(25)与上环形槽(21)配合，形成双通道配合间隙。
所述上铰链(3)内孔周向加工有密封槽，并安装有静密封圈，在缸筒(1)外圆处加工有密封引导角(19)。
缸筒(1)内壁采用镀铬绗磨的加工工艺，活塞杆(2)的内外表面采用镀铬绗磨工艺。
所述液压上限位(5)是截面为Z字形的环形回转件，上环形壁(23)端面的内外径处加工有引导角。
在导向套(10)和润滑套(11)之间形成开式密封。
在润滑套(11)的内径处加工有环形油槽(15)，位于两道高压油封之间，通过在润滑套(11)上加工注油通道(17)并与环形油槽(15)连通。
所述注油通道(17)力工有两个注油口，其中一个注油口安装有注油嘴(16)，便于加注黄油，另一个注油口直接和外界连通，用于加注黄油时将注油通道(17)中的气体充分排出。
活塞杆(2)下端与下铰链(12)通过螺纹连接，在活塞杆(2)与下铰链(12)的接触端面处加工有端面静密封(46)。
所述减振阀(4)的阀体外径处布置有导向带。
油气弹簧上铰链(3)采取硫化橡胶的结构形式，在上铰链(3)和上盖(37)之间硫化有双层橡胶(39)，在双层橡胶(39)之间增加了骨架(38)，骨架(38)具有弧形结构，为金属材质，骨架(38)上加工有均匀的注射孔(40)；上铰链(3)和上盖(37)与橡胶(39)的硫化表面是弧形结构；上盖(37)的中心位置加工有注射孔(40)，通过设备将硫化后的橡胶(39)高压注射到结构件中，上盖(37)顶面加工有均布的排气孔(41)。
附图说明
图1为单筒式环形腔高压油气弹簧总成图；
图2为下铰链结构图；
图中：1.缸筒；2.活塞杆；3.上铰链；4.减振阀；5.液压上限位；6.浮动活塞；7.液压下限位；8.锁紧螺母；9.下端盖；10.导向套；11.润滑套；12.下铰链；13.气室；14.油室；15.环形油槽；16.注油嘴；17.注油通道；18.压盖；19.密封引导角；20.过油孔；41.背压弹簧；42.阻尼阀芯；43.阀座；44.阻尼孔；45.锥面；46.端面静密封；47.环形腔；48.径向通孔；49.减振阀体；50.导轨。
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2内部，通过浮动活塞6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4，达到衰减来自外界振动激励的目的。
上铰链3与缸筒1上端通过螺纹连接，上铰链3内孔周向加工有密封槽，并安装有静密封圈，与缸筒1的外圆配合产生足够的压缩率用于密封缸筒1内的高压油液，通过缸筒1外圆处加工的密封引导角19进行密封件安装，避免出现切圈破损的情况。
缸筒1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2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6，上面安装有高压油封和高压气封，减振阀4和活塞杆2通过螺纹紧固连接，在拧紧的同时将回转件环形压盖18紧固安装在活塞杆2的端面处，用于对浮动活塞6的限位，防止从活塞杆2的内腔脱出；在减振阀4和活塞杆2之间设计有截面为Z字形的环形回转件液压上限位5，通过减振阀4和活塞杆2的外圆台阶实现对液压上限位内圈的紧固安装，防止出现轴向窜动；液压上限位5的外圈定义为上环形壁23，并和活塞杆2的外圆之间形成了上环形槽21，上环形壁23端面的内外径处加工有引导角。
液压下限位7、导向套10和润滑套11顺序安装到缸筒1的下端，其中液压下限位7位于最里侧，液压下限位7为L型截面的中空环形回转件，以和长边平行的中心轴为旋转轴，安装时和油气弹簧缸筒1中心线重合，缸筒1的内孔加工有台阶，与液压下限位7的外圈端面接触实现轴向限位，导向套10也为中空回转件，活塞杆2从中心孔穿过，导向套10靠近液压下限位7一侧的内径处加工有轴向的凸台“下环形壁25”，安装到液压下限位7的内孔中，既有效增加了活塞杆2在导向套10内孔中运动时的导向长度，同时也与液压下限位7的外圈之间形成了下环形槽24，当活塞杆拉到最长位置时，液压上限位5的上环形壁23与下环形槽24配合，导向套10的下环形壁25与上环形槽21配合，形成双通道配合间隙，达到强冲击工况液压缓冲的目的；另外在导向套10和润滑套11之间形成开式密封槽，便于实现高压油封的安装。
下端盖9与缸筒1通过螺纹紧固连接并约束润滑套11的轴向窜动，增加锁紧螺母8与下端盖9的外侧贴紧，以防止油气弹簧往复运动过程中出现螺纹旋松情况。在润滑套11内径加工有环形油槽15，位于两道高压油封之间，并通过在润滑套11上加工注油通道17与环形油槽15连通实现润滑油脂的补充，为密封件提供持续良好的润滑环境。注油通道17加工有两个注油口，其中一个注油口安装有注油嘴16，便于加注黄油，另一个注油口直接和外界连通，用于加注黄油时将注油通道17中的气体充分排出。需要说明的是由于油气弹簧环形腔47带有高压工作油液，所以润滑套11处布置的为高压油封，相对压缩率较高，通过增加润滑措施可有效缓解工作过程中的磨损情况。
活塞杆2下端与下铰链12通过螺纹连接，为了有效增加气室容积，在活塞杆2与下铰链12的接触端面处加工有端面静密封46，用于封闭气室13中的高压气体。需要说明的是减振阀4的过油孔用于连通油室14与油气弹簧环形腔47，环形腔47带有高压油；减振阀4的阀体外径布置有导向带，作为油气弹簧活塞与缸筒1配合实现往复运动的支撑与导向。
减振阀4中加工有反向的减振阀孔，分别安装压缩阀和复原阀，便于进行双向阻尼力值的调整，其中背压弹簧41、阻尼阀芯42、阀座43顺序安装在减振阀体49的减振阀孔中，其中背压弹簧41位于最里侧，通过阀座43与减振阀体的螺纹连接进行轴向约束，并实现背压弹簧41的预紧变形；减振阀体49为环形回转件，减振阀孔周向布置在减振阀体49上；阻尼阀芯42的中心位置加工有常通阻尼孔44，可以通过调整阻尼孔44的大小来实现压缩阀和复原阀阻力值的配比；阀芯42上的阻尼孔44一侧外圆端面处加工有锥面45，通过研磨工艺实现和阀座43的紧密配合，在阀芯42上锥面45的后方加工有两个垂直的径向通孔48，与径向通孔48对应的阀芯42外圆直径小于减振阀孔的孔径，确保阻尼阀芯42在开阀时油液能够充分从阀芯42与减振阀孔之间的环形缝隙通过，进入径向通孔48，实现泄流功能；在径向通孔48后方，阀芯42的导轨50直径与减振阀孔的孔径相当，当阀芯42在减振阀孔中运动时承担导向作用。当减振阀的过流速度不高时，主要通过阻尼孔44产生节流阻尼的作用，随着过流速度的不断提高，阻尼力大于背压弹簧41的预紧力时，阻尼阀芯42会移动开阀，锥面45与阀座43脱离，形成与阻尼孔44并联的另一个过油通道，防止阻尼力值的畸变增长。
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)

1.一种单筒式环形腔高压油气弹簧，包括缸筒(1)、活塞杆(2)、上铰链(3)、减振阀(4)、液压上限位(5)、浮动活塞(6)、液压下限位(7)、锁紧螺母(8)、下端盖(9)、导向套(10)、润滑套(11)、下铰链(12)，压盖(18)，其特征在于：将气室(13)布置在所述活塞杆(2)内部，通过浮动活塞(6)与油室(14)隔离开，实现油气介质分离，浮动活塞(6)上面安装有高压油封和高压气封；减振阀(4)和活塞杆(2)通过螺纹紧固连接，在拧紧的同时将压盖(18)紧固安装在活塞杆(2)的端面处；所述减振阀(4)中加工有反向的减振阀孔，分别安装压缩阀和复原阀；在减振阀(4)和活塞杆(2)之间设计有液压上限位(5)，通过减振阀(4)和活塞杆(2)的外圆台阶实现对液压上限位(5)内圈的紧固安装；所述减振阀(4)的过油孔用于连通油室(14)与环形腔(47)，环形腔(47)带有高压油，上铰链(3)与缸筒(1)上端连接；液压下限位(7)、导向套(10)和润滑套(11)顺序安装到缸筒(1)的下端，其中液压下限位(7)位于最里侧，下端盖(9)与缸筒(1)通过螺纹紧固连接并约束润滑套(11)的轴向窜动，液压下限位(7)属于L型截面的中空环形回转件，所述导向套(10)也为中空回转件，导向套(10)靠近液压下限位(7)一侧的内径处加工有轴向的下环形壁(25)，安装到液压下限位(7)的内孔中，与液压下限位(7)的L型长边外圈之间形成下环形槽(24)，液压上限位(5)的外圈为上环形壁(23)，上环形壁(23)与活塞杆(2)的外圆之间形成上环形槽(21)；当活塞杆(2)拉到最长位置时，液压上限位(5)的上环形壁(23)与下环形槽(24)配合，导向套(10)的下环形壁(25)与上环形槽(21)配合，形成双通道配合间隙。
2.根据权利要求1所述的单筒式环形腔高压油气弹簧，其特征在于：所述上铰链(3)内孔周向加工有密封槽，并安装有静密封圈，在缸筒(1)外圆处加工有密封引导角(19)。
3.根据权利要求1所述的单筒式环形腔高压油气弹簧，其特征在于：缸筒(1)内壁采用镀铬绗磨的加工工艺，活塞杆(2)的内外表面采用镀铬绗磨工艺。
4.根据权利要求1所述的单筒式环形腔高压油气弹簧，其特征在于：所述液压上限位(5)是截面为Z字形的环形回转件，上环形壁(23)端面的内外径处加工有引导角。
5.根据权利要求1所述的单筒式环形腔高压油气弹簧，其特征在于：在导向套(10)和润滑套(11)之间形成开式密封。
6.根据权利要求1所述的单筒式环形腔高压油气弹簧，其特征在于：在润滑套(11)的内径处加工有环形油槽(15)，位于两道高压油封之间，通过在润滑套(11)上加工注油通道(17)并与环形油槽(15)连通。
7.根据权利要求6所述的单筒式环形腔高压油气弹簧，其特征在于：所述注油通道(17)加工有两个注油口，其中一个注油口安装有注油嘴(16)，便于加注黄油，另一个注油口直接和外界连通，用于加注黄油时将注油通道(17)中的气体充分排出。
8.根据权利要求1所述的单筒式环形腔高压油气弹簧，其特征在于：活塞杆(2)下端与下铰链(12)通过螺纹连接，在活塞杆(2)与下铰链(12)的接触端面处加工有端面静密封(46)。
9.根据权利要求1所述的单筒式环形腔高压油气弹簧，其特征在于：所述减振阀(4)的阀体外径处布置有导向带。
10.根据权利要求1所述的单筒式环形腔高压油气弹簧，其特征在于：油气弹簧上铰链(3)采取硫化橡胶的结构形式，在上铰链(3)和上盖(37)之间硫化有双层橡胶(39)，在双层橡胶(39)之间增加了骨架(38)，骨架(38)具有弧形结构，为金属材质，骨架(38)上加工有均匀的注射孔(40)；上铰链(3)和上盖(37)与双层橡胶(39)的硫化表面是弧形结构；上盖(37)的中心位置加工有注射孔(40)，通过设备将硫化后的双层橡胶(39)高压注射到结构件中，上盖(37)顶面加工有均布的排气孔(41)。
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