CN111623068A - 麦式油气悬挂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种麦式油气悬挂，属于液压机械技术领域。缸筒的上端与上铰链通过焊接或螺纹连接的方式固连到一起，活塞杆为中空式结构，加工有活塞杆内孔；活塞杆的大外圆与中空的环形导向套的内孔配合安装，导向套与缸筒的下端面通过周向布置的导向套螺栓固连到一起；活塞杆与环形结构的主活塞通过端面周向布置的活塞螺栓固连，活塞杆的大外圆与主活塞的活塞内孔进行配合安装；在活塞杆的大外圆与主活塞配合的边界位置加工有径向的阻尼阀。本发明悬挂系统中的缸筒和活塞杆可以充当主销的作用，简化了整个悬挂系统的结构，在矿山领域拥有广阔的使用前景。

Description

麦式油气悬挂
技术领域
本发明涉及一种麦式油气悬挂，属于液压机械技术领域。
背景技术
油气悬挂主要由油气弹簧组成，集弹性和阻尼元件于一身，同时缸体具有一定的导向作用，所需车体布置空间较小，以其优越的非线性弹性特性和良好的减振性能，能够最大限度地满足工程车辆的平顺性要求。从其整体结构看，目前工程车辆上应用的油气悬挂系统主要有独立式和互连式两种类型；从油气弹簧的形式看，则分为单气室油气分离式、双气室油气分离式、多级压力式和油气混合式等。与其他悬挂系统相比，油气悬挂具有典型的非线性变刚度、渐增性的特点，当车辆在平坦路面行驶时，悬挂动行程较小，弹性介质承受瞬时压力所产生的刚度也就小，能够满足平顺性的要求；当车辆在起伏地行驶时，弹性力呈非线性变化且刚度增加，可以吸收较多的冲击能量，发挥出气体单位质量储能比大的特点，有效地起到了缓冲作用，避免了地面激励直接传递到车身以及“悬挂击穿”现象的出现，从而提高车辆的越野速度，改善机动性。
车辆前桥通常为转向桥，很多矿山等领域采用整体式车桥，即非独立悬挂为主的方案，通过推力杆来作为悬挂系统的导向机构，虽然改善了油气弹簧本身的受力环境，但结构相对复杂，成本较高，且左右侧车轮在车辆行驶过程中会相互干扰，严重影响了在不平路面的操稳性能。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种麦式油气悬挂，缸筒和活塞杆可以充当主销的作用，通过与车体和下横臂的连接简化了整个悬挂系统的结构，并实现了独立悬挂的功能，左右侧车辆相对独立运动，在矿山领域拥有广阔的使用前景。
一种麦式油气悬挂，该悬挂包括缸筒、活塞杆、导向套、钢球、主活塞、活塞螺栓、充气阀、上铰链、导向套螺栓和下销轴；所述缸筒的上端与上铰链通过焊接或螺纹连接的方式固连到一起，活塞杆为中空式结构，加工有活塞杆内孔；活塞杆的大外圆与中空的环形导向套的内孔配合安装，导向套与缸筒的下端面通过周向布置的导向套螺栓固连到一起；活塞杆与环形结构的主活塞通过端面周向布置的活塞螺栓固连到一起，活塞杆的大外圆与主活塞的活塞内孔进行配合安装；在活塞杆的大外圆与主活塞配合的边界位置加工有径向的阻尼阀，由单向阀和常通孔组成；油气悬挂无杆腔与活塞杆内孔连通，阻尼阀的单向阀和常通孔用于连通油气悬挂有杆腔和活塞杆内孔；活塞杆下部的大外圆加工成锥面的结构；在上铰链处加工有放气口，与油气悬挂无杆腔连通，用螺堵密封，在上铰链上安装有充气阀，与油气悬挂无杆腔连通；上铰链处装配有关节轴承，并加工有为关节轴承进行集中润滑的注油孔。
进一步地，所述常通孔由节流小孔和节流大孔串联而成，其中节流小孔靠近活塞杆内孔一侧，无杆腔的油液顺序通过节流小孔、节流大孔进入有杆腔；所述单向阀是在常通孔中加入钢球，钢球的直径介于节流小孔直径和节流大孔直径之间，并通过主活塞的活塞内孔的孔壁进行限位，防止钢球从常通孔中掉出，活塞内孔覆盖节流大孔的面积不超过节流大孔横截面积的一半。
进一步地，所述环形导向套的内孔中从油气悬挂有杆腔向外顺序装配有第一导向带、第一油封、第二油封、第二导向带和防尘圈，导向带对称布置在串联的第一油封和第二油封的两侧；导向套的外圆处安装有静密封和保护圈，保护圈布置在静密封的密封槽中低压一侧；导向套的外圆与缸筒的内孔配合，使静密封挤压变形；在导向套靠近油气悬挂有杆腔的一端加工有导向小外圆，其外径小于缸筒的内孔，与缸筒的内孔之间形成导向环形腔，与之对应的主活塞朝向油气悬挂有杆腔的端面加工有活塞环形凸台，当活塞杆拉到最长位置时，活塞环形凸台进入导向环形腔。
进一步地，所述活塞杆与环形结构的主活塞通过螺纹连接或一体式锻造成型的方法加工而成。
进一步地，所述主活塞的活塞内孔的上端加工有环形端面，环形端面的内径不小于活塞杆内孔的直径，活塞杆装配进活塞内孔后，其顶端与环形端面的侧面接触；在主活塞的环形端面上加工有周向的活塞通孔，与环形端面接触的活塞杆的顶端加工有周向的螺纹孔，装配时对正后通过活塞螺栓进行固连；主活塞的外圆布置有导向带。
进一步地，所述活塞杆下端面处加工有周向的端面螺纹孔，通过螺栓与转向节臂紧固装配在一起；在活塞杆的下端面的中心位置延伸出下销轴，端面螺纹孔周向均布在下销轴的周围，在下销轴的销轴下端面处加工有销轴螺纹孔和放油孔，在下销轴从转向节臂锥孔穿出后，与悬挂下横臂的球轴承孔配合，再通过螺栓和销轴螺纹孔与轴承端盖紧固连接在一起；下销轴的外圆上加工有销轴台阶，用于对球轴承的限位；放油孔与活塞杆内孔连通，通过螺堵密封。
进一步地，所述上铰链上的充气阀和注油孔布置在上铰链的同一侧；在充气阀的顶端还布置有充气阀帽，充气阀帽通过螺纹与上铰链连接。
进一步地，所述活塞杆下部锥面的锥度为1:10。
有益效果：
1、本发明提出了一种麦式油气悬挂结构，悬挂上铰链通过关节轴承和销轴与车体连接，活塞杆下端加工成锥面结构与转向节臂连接，转向节臂再与下横臂连接，整根油气悬挂虽然还相当于主销，但仍旧主要承担轴线方向的受力，与现有悬挂技术相比不需要再附加其他的导向机构，具有结构和受力简单、成本低廉、安装和维护保养方便的特点。
2、本发明提出的麦式油气悬挂结构，主要通过拆装缸筒下端的导向套来换装活塞总成、密封等内部核心组件，与现有技术相比便于在车上进行操作，即不需要将悬挂缸从车体上整体拆卸，只需旋松导向套螺栓即可将活塞杆与活塞等内部组件直接拆出进行维护或维修，极大地方便了野外环境下的操作便捷性，拥有很好的推广优势。
3、本发明提出的麦式油气悬挂结构，在导向套和主活塞接触端面通过结构创新设计有液压缓冲限位装置，当主活塞拉到最长位置时，通过液压限位产生的缝隙节流可以有效防止主活塞和导向套端面的刚性撞击，避免了出现碎屑导致产品损坏。
4、本发明提出的麦式油气悬挂结构，活塞杆下部锥面的锥度通常设计为1:10，通过结构拓扑优化证明，能够将活塞杆的局部应力集中降到最低，改善受力环境，且与转向节臂之间能实现最大程度的紧密配合。另外在活塞杆下端面的中心位置延伸出下销轴，属于一体式加工成型，确保了产品同轴度，同时在销轴下端面处加工有放油孔，增设放油孔并将其布置在油气悬挂的最底端，极大地方便了野外环境下将缸筒内油液放净，并重新进行油气量配比等维修保养工作。
5、本发明提出的麦式油气悬挂结构，在活塞杆上加工有径向的阻尼阀，由单向阀和常通孔组成；阻尼阀的单向阀和常通孔用于连通油气悬挂有杆腔和无杆腔；单向阀通过在常通孔中加入钢球即可实现，特别是通过结构创新，装配主活塞时即能实现钢球的限位功能，具有结构简单、成本低廉、适用于大批量生产的特点。另外通过试验验证，活塞内孔覆盖节流大孔的面积不超过节流大孔横截面积的一半可有效避免主活塞限位对油液产生明显的节流现象。
附图说明
图1为油气悬挂主剖视图；
图2为油气悬挂左视图；
图3为油气悬挂外形图；
图4为导向套主剖视图；
图5为导向套左视图；
图6为主活塞主剖视图；
图7为主活塞左视图；
图8为油气悬挂右视图。
图中：1.缸筒，2.活塞杆，3.导向套，4.钢球，5.主活塞，6.锥面，7.注油孔，8.销轴螺纹孔，9.活塞螺栓，10.活塞杆内孔，11.放油孔，12.充气阀帽，13.充气阀，14.上铰链，15.节流小孔，16.节流大孔，17.导向套螺栓，18.放气口，19.大外圆，20.下销轴，21.端面螺纹孔，22.活塞杆下端面，23.销轴下端面，24.销轴台阶，31.导向通孔，32.第一导向带，33.静密封，34.保护圈，35.防尘圈，36.第一油封，37.第二油封，38.第二导向带，39.导向小外圆，40.导向环形腔，51.活塞内孔，52.环形端面，53.活塞通孔，54.活塞环形凸台。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了本发明设计了麦式油气悬挂结构，如图1所示，在矿山机械及多轴重型运载车领域的转向桥拥有广泛的应用前景。缸筒1的上端与上铰链14通过螺栓、焊接或螺纹连接的方式固连到一起，活塞杆2为中空式结构，加工有活塞杆内孔10；活塞杆2的大外圆19与中空的环形导向套3的内孔配合安装，导向套3与缸筒1的下端面通过周向布置的导向套螺栓17固连到一起；活塞杆2与环形结构主活塞5通过端面周向布置的活塞螺栓9固连到一起，需要说明的是，也可以通过螺纹连接或一体式锻造成型的方法加工而成；活塞杆2的大外圆19与主活塞5的活塞内孔51进行配合安装，活塞内孔51的上端加工有环形端面52，环形端面52的内径不小于活塞杆内孔10的直径，活塞杆2装配进活塞内孔51后，其顶端与环形端面52的侧面充分接触，实现主活塞5的轴向限位；同时在主活塞5的环形端面52上加工有周向的活塞通孔53，与环形端面52接触的对应活塞杆2的顶端加工有周向的螺纹孔，装配时对正后通过活塞螺栓9进行固连。主活塞5的外圆布置有导向带。
在活塞杆2的大外圆19与主活塞5配合的边界位置加工有径向的阻尼阀，通常由单向阀和常通孔组成，油气悬挂无杆腔与活塞杆内孔10连通，阻尼阀的单向阀和常通孔用于连通油气悬挂有杆腔和活塞杆内孔10。常通孔由节流小孔15和节流大孔16串联而成，其中节流小孔15靠近活塞杆内孔10一侧，无杆腔的油液顺序通过节流小孔15、节流大孔16进入有杆环形腔，产生阻尼节流的作用。单向阀是在常通孔中加入钢球4，钢球4的直径介于节流小孔15直径和节流大孔16直径之间，并通过主活塞5的活塞内孔51的孔壁进行限位，防止钢球4从常通孔中掉出，活塞内孔51覆盖节流大孔16的面积不超过节流大孔16横截面积的一半。
当油气悬挂活塞杆2压缩时，钢球4被油液顶起，无杆腔油液会同时从常通孔和单向阀中通过进入有杆腔；当油气悬挂活塞杆2处于复原拉伸状态时，钢球4受到油液向下冲击的作用，会堵住节流小孔15，使得油液只能通过常通孔进入无杆腔，进而产生较大的阻尼力值来衰减来自地面的振动。
如图4-6所示，环形导向套3的内孔中从油气悬挂有杆腔向外顺序装配有第一导向带32、第一油封36、第二油封37、第二导向带38和防尘圈35，采用两道油封串联的结构，导向带对称布置在串联油封的两侧，使导向能力发挥到最佳，导向套3的外圆处安装有静密封33和保护圈34，保护圈布置在密封槽中的低压一侧；导向套3的外圆与缸筒1的内孔配合，使静密封33挤压变形达到对高压油液密封的目的。在导向套3靠近油气悬挂有杆腔的一端加工有导向小外圆39，其外径小于缸筒1的内孔，与缸筒1的内孔之间形成导向环形腔40，与之对应的主活塞5朝向油气悬挂有杆腔的端面加工有活塞环形凸台54，当活塞杆2拉到最长位置时，活塞环形凸台54进入导向环形腔40，并通过挤压油液形成液压缓冲限位，防止出现主活塞5与导向套3的刚性撞击。
活塞杆2下部的大外圆19加工成锥面6的结构，锥度为1:10，在悬挂系统安装时将活塞杆2的锥面6插入到转向节臂的锥孔中，活塞杆下端面22处加工有周向的端面螺纹孔21，通过螺栓与转向节臂紧固装配在一起，当车辆转弯时，可实现活塞杆2随转向节臂的同步旋转运动。在活塞杆2的下端面22的中心位置延伸出下销轴20，端面螺纹孔21周向均布在下销轴20的周围，在销轴下端面23处加工有销轴螺纹孔8和放油孔11，数量可根据实际需求设计，在下销轴20从转向节臂锥孔穿出后，与悬挂下横臂的球轴承孔配合，下销轴20的外圆上加工有销轴台阶24，用于对球轴承的限位，再通过螺栓和销轴螺纹孔8与轴承端盖紧固连接在一起，防止下横臂与下销轴20脱离。放油孔11与活塞杆内孔10连通，通过螺堵密封，当需要放油时将螺堵打开，由于放油孔11位于油气悬挂的下端，可以方便地将缸筒内油液放净。
另外，如图8所示，在油气悬挂上铰链14处加工有放气口18，与无杆腔油室连通，当通过充气阀13对油气悬挂注油时，将放气口18打开可以将缸筒内部的空气充分排出，注油结束后用螺堵密封。充气阀13与油气悬挂无杆腔连通，用于充放油气介质，在充气阀13的顶端还布置有充气阀帽12，用于防止充气阀13被磕碰损坏，充气阀帽12通过螺纹与上铰链14连接；上铰链14装配有关节轴承，并加工注油孔7用来给关节轴承进行集中润滑，通常充气阀13和注油孔7布置在上铰链14的同一侧，便于在车上进行操作。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.麦式油气悬挂，包括缸筒(1)、活塞杆(2)、导向套(3)、主活塞(5)、活塞螺栓(9)、上铰链(14)、下销轴(20)，其特征在于：所述缸筒(1)的上端与上铰链(14)通过螺栓、焊接或螺纹连接的方式固连到一起，活塞杆(2)为中空式结构，加工有活塞杆内孔(10)；活塞杆(2)的大外圆(19)与中空的环形导向套(3)的内孔配合安装，导向套(3)与缸筒(1)的下端面通过周向布置的导向套螺栓(17)固连到一起；活塞杆(2)与主活塞(5)连接到一起；在活塞杆(2)上加工有径向的阻尼阀，由单向阀和常通孔组成；油气悬挂无杆腔与活塞杆内孔(10)连通，阻尼阀的单向阀和常通孔用于连通油气悬挂有杆腔和活塞杆内孔(10)；活塞杆(2)下部的大外圆(19)加工成锥面(6)的结构；在活塞杆下端面(22)处加工有周向的端面螺纹孔(21)；在活塞杆(2)的下端面(22)的中心位置延伸出下销轴(20)，端面螺纹孔(21)周向均布在下销轴(20)的周围；上铰链(14)处装配有关节轴承，并加工有为关节轴承进行集中润滑的注油孔(7)。
2.根据权利要求1所述的麦式油气悬挂，其特征在于：所述常通孔由节流小孔(15)和节流大孔(16)串联而成，其中节流小孔(15)靠近活塞杆内孔(10)一侧，油气悬挂无杆腔的油液顺序通过节流小孔(15)、节流大孔(16)进入油气悬挂有杆腔；所述单向阀是在常通孔中加入钢球(4)，钢球(4)的直径介于节流小孔(15)直径和节流大孔(16)直径之间，并通过主活塞(5)的活塞内孔(51)的孔壁进行限位，防止钢球(4)从常通孔中掉出，活塞内孔(51)覆盖节流大孔(16)的面积不超过节流大孔(16)横截面积的一半。
3.根据权利要求1或2所述的麦式油气悬挂，其特征在于：所述环形导向套(3)的内孔中从油气悬挂有杆腔一侧顺序安装有第一导向带(32)、第一油封(36)、第二油封(37)、第二导向带(38)和防尘圈(35)，第一和第二导向带对称布置在串联的第一油封(36)和第二油封(37)的两侧；导向套(3)的外圆处安装有静密封(33)和保护圈(34)，保护圈布置在静密封(33)的密封槽中低压一侧；导向套(3)的外圆与缸筒(1)的内孔配合，使静密封(33)挤压变形；在导向套(3)靠近油气悬挂有杆腔的一端加工有导向小外圆(39)，其外径小于缸筒(1)的内孔，与缸筒(1)的内孔之间形成导向环形腔(40)，与之对应的主活塞(5)朝向油气悬挂有杆腔的端面加工有活塞环形凸台(54)，当活塞杆(2)拉到最长位置时，活塞环形凸台(54)进入导向环形腔(40)。
4.根据权利要求3所述的麦式油气悬挂，其特征在于：所述活塞杆(2)与主活塞(5)通过螺纹连接或一体式锻造成型的方法加工而成。
5.根据权利要求4所述的麦式油气悬挂，其特征在于：所述主活塞(5)的活塞内孔(51)的上端加工有环形端面(52)，环形端面(52)的内径不小于活塞杆内孔(10)的直径，活塞杆(2)装配进活塞内孔(51)后，其顶端与环形端面(52)的侧面接触；在主活塞(5)的环形端面(52)上加工有周向的活塞通孔(53)，与环形端面(52)接触的活塞杆(2)的顶端加工有周向的螺纹孔，装配时活塞通孔(53)与所述周向的螺纹孔对正后通过活塞螺栓(9)进行固连；主活塞(5)的外圆布置有导向带。
6.根据权利要求5所述的麦式油气悬挂，其特征在于：在所述下销轴(20)的销轴下端面(23)处加工有销轴螺纹孔(8)和放油孔(11)，在下销轴(20)从转向节臂锥孔穿出后，与悬挂下横臂的球轴承孔配合，再通过螺栓和销轴螺纹孔(8)与轴承端盖紧固连接在一起；下销轴(20)的外圆上加工有销轴台阶(24)，用于对球轴承的限位；放油孔(11)与活塞杆内孔(10)连通，通过螺堵密封。
7.根据权利要求1所述的麦式油气悬挂，其特征在于：所述上铰链(14)上的充气阀(13)和注油孔(7)布置在上铰链(14)的同一侧；在充气阀(13)的顶端还布置有充气阀帽(12)，充气阀帽(12)通过螺纹与上铰链(14)连接。
8.根据权利要求1所述的麦式油气悬挂，其特征在于：所述活塞杆(2)下部锥面(6)的锥度为1:10。
9.根据权利要求7或8所述的麦式油气悬挂，其特征在于：在所述上铰链(14)处加工有放气口(18)，与油气悬挂无杆腔连通，用螺堵密封，在上铰链(14)上安装有充气阀(13)，与油气悬挂无杆腔连通。
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