CN114718977B - 磁流变油气弹簧 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了磁流变油气弹簧，包括左端盖、内缸筒、固定连接设置于内缸筒端部的活塞头组件、外缸筒以及右端盖；活塞头组件安装于外缸筒内，内缸筒与活塞头组件固连，活塞头组件设置有环形通道，活塞头组件上开设有用于从内腔体单向流入环形通道的单向磁流变通道，本方案的油气弹簧，在第二浮动活塞和外缸筒之间冲入高压氮气，能够支撑高载荷，磁流变液在磁场作用下提供可变阻尼力，非对称结构的设计方式能够更好地起到减振效果，根据需要选用合适的结构以具备不同的功能，通过改变磁流变阀的励磁磁场，可实现油气弹簧阻尼主动调节，通过充入不同气压气体，可实现油气弹簧刚度的半主动调节，能够满足重载卡车大承载、恶劣运行工况的减振需求。

Description

磁流变油气弹簧
技术领域
本发明涉及磁流变隔振领域，具体涉及一种磁流变油气弹簧。
背景技术
为保证重载卡车在公路、沙漠、荒野、崎岖山路、雪地等复杂路面上安全行驶，优良的悬架减振技术是车辆高机动性与越野性的技术保障。常规重载车辆悬架采用的是螺旋或钢板弹簧等机械式悬挂减振装置，实际使用中存在运输效率低、使用寿命短、减振性能差等缺点，难以适应重载卡车的大承载、恶劣运行工况的需要。具有非线性刚度及阻尼特性的油气悬挂技术可以一定程度上改善重载卡车的机动性及越野性能，但油气悬架的阻尼无法自适应调控，限制了其机动性与越野性的进一步提升。
为使油气弹簧能够在不同频率下有效提升减振效果，在等载荷的情况下调整油气弹簧的平衡位置高度，实现油气弹簧阻尼主动调节，刚度半主动调节，本专利提出一种基于磁流变液以及单向阀的可调高度非对称式磁流变油气弹簧，以解决上述问题。
发明内容
有鉴于此，本技术方案的油气弹簧在高压氮气的作用下能够支撑高载荷，磁流变液在磁场作用下提供可变阻尼力，非对称结构能够更好地起到减振效果，根据需要选用合适的结构以具备不同的功能，通过增加或减少油液量可调整等载荷下的平衡位置，通过改变磁流变阀的励磁磁场，可实现油气弹簧阻尼主动调节，通过充入不同气压气体，可实现油气弹簧刚度的半主动调节，能够满足重载卡车大承载、恶劣运行工况的减振需求。
一种磁流变油气弹簧，包括左端盖、与左端盖固定连接设置的内缸筒、固定连接设置于内缸筒端部的活塞头组件、外缸筒以及外套于外缸筒上的右端盖；所述活塞头组件滑动安装于外缸筒内，所述内缸筒与活塞头组件之间形成有用于磁流变液流动的内腔体，所述活塞头组件上设置有用于磁流变液流动的环形通道，所述活塞头组件上开设有用于磁流变液从内腔体单向流入环形通道的单向磁流变通道。
进一步，所述活塞头组件包括活塞头、与活塞头同轴设置并固定安装于活塞头上的活塞套筒、设置于活塞头左端的左挡板以及与左挡板结构相同的右挡板；活塞头与活塞套筒之间形成所述环形通道，活塞头沿径向方向开设有所述单向磁流变通道。
进一步，所述活塞套筒上设置有配合单向磁流变通道使用单向阀组件，所述单向阀组件包括安装于活塞套筒上的弹簧以及安装于弹簧端部的单向导头，所述单向导头可沿单向磁流变通道滑动并对单向磁流变通道进行封闭。
进一步，所述活塞头周向方向开设有用于安装励磁线圈的线圈安装环槽，所述内缸筒固定安装于左挡板的左端面。
进一步，还包括安装于内缸筒内的内磁流变组件，所述内磁流变组件包括固定安装于内缸筒内的内阀块以及绕设于内阀块上的阀块线圈，所述内阀块上开设有用于磁流变液循环流动的阀块通道。
进一步，还包括单自由度滑动安装于内缸筒内的第一浮动活塞，所述左端盖上设置有用于与内缸筒导通的左端盖通道。
进一步，还包括单自由度滑动安装于外缸筒内的第二浮动活塞，所述外缸筒右侧连接右端盖，右端盖上开设有用于与外缸筒导通的充气孔。
进一步，所述外缸筒与内缸筒之间设置有用于密封的密封块，所述密封块上布置有多个密封件。
本发明的有益效果是：
本技术方案的油气弹簧在高压氮气的作用下能够支撑高载荷，磁流变液在磁场作用下提供可变阻尼力，非对称结构能够更好地起到减振效果，根据需要选用合适的结构以具备不同的功能，通过增加或减少油液量可调整等载荷下的平衡位置，通过改变磁流变阀的励磁磁场，可实现油气弹簧阻尼主动调节，通过充入不同气压气体，可实现油气弹簧刚度的半主动调节，能够满足重载卡车大承载、恶劣运行工况的减振需求。
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为本发明整体结构示意图；
图2为本发明A处放大示意图；
图3为本发明第二结构示意图；
图4为本发明第三结构示意图；
图5为本发明第四结构示意图；
图6为本发明第五结构示意图；
图7为本发明第六结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明整体结构示意图；图2为本发明A处放大示意图；图3为本发明第二结构示意图；图4为本发明第三结构示意图；图5为本发明第四结构示意图；图6为本发明第五结构示意图；图7为本发明第六结构示意图；如图所示，一种磁流变油气弹簧，包括左端盖1、与左端盖1固定连接设置的内缸筒2、固定连接设置于内缸筒2端部的活塞头组件、外缸筒4以及外套于外缸筒4上的右端盖13；所述活塞头组件设置于外缸筒4内，所述内缸筒2与活塞头组件之间形成有用于磁流变液流动的内腔体20，所述活塞头组件上设置有用于磁流变液流动的环形通道19，所述活塞头组件上开设有用于磁流变液从内腔体20单向流入环形通道19的单向磁流变通道；本技术方案的油气弹簧在高压氮气的作用下能够支撑高载荷，磁流变液在磁场作用下提供可变阻尼力，非对称结构能够更好地起到减振效果，根据需要选用合适的结构以具备不同的功能，通过增加或减少油液量可调整等载荷下的平衡位置，通过改变磁流变阀的励磁磁场，可实现油气弹簧阻尼主动调节，通过充入不同气压气体，可实现油气弹簧刚度的半主动调节，能够满足重载卡车大承载、恶劣运行工况的减振需求。
本实施例中，所述活塞头组件包括活塞头10、与活塞头10同轴设置并固定安装于活塞头10上的活塞套筒7、设置于活塞头10左端的左挡板6以及与左挡板6结构相同的右挡板11；活塞头10与活塞套筒7之间形成所述环形通道19，活塞头沿径向方向开设有所述单向磁流变通道。活塞头组件包括同轴布置的活塞头10和活塞套筒7，活塞头和活塞套筒7分别通过左右两端设置的挡板进行固定连接安装，左、右挡板结构相同且二者上均开设有和活塞头配合使用的通孔，活塞套筒7的端面上开设有用于安装左、右挡板的台阶结构，便于部件之间配合定位安装，活塞头中部为中空结构，内缸筒也为中空结构，二者在轴向联通形成用于磁流变液流动的内腔体20。
本实施例中，所述活塞套筒7上设置有配合单向磁流变通道使用单向阀组件8，所述单向阀组件8包括安装于活塞套筒7上的弹簧以及安装于弹簧端部的单向导头，所述单向导头可沿单向磁流变通道滑动并对单向磁流变通道进行封闭。单向磁流变通道开设于活塞头10的径向方向且单向磁流变通道与内腔体20联通，单向磁流变通道沿轴向方向截面为阶梯台阶状结构，单向阀组件8的弹簧固定安装于活塞套筒7上，磁流变液从内腔体20经过单向磁流变通道并流入环形通道19时，此时单向阀组件处于开启状态，磁流变液不能从环形通道19流入内腔体20内。单向阀组件8的存在可实现双向独立阻尼调节，其在拉伸状态下关闭，此时磁流变液在整个阻尼通道内流动，阻尼力较大，压缩状态下单向阀打开，仅一级线圈对应的阻尼通道工作，阻尼力较小，拉伸阻尼力大于复原阻尼力，更适合车辆阻尼非对称。
本实施例中，所述活塞头10周向方向开设有用于安装励磁线圈9的线圈安装环槽，所述内缸筒2固定安装于左挡板6的左端面。在活塞头周向方向绕设有励磁线圈9，内缸筒2的右端面通过紧固螺钉17与左挡板6固定连接。
本实施例中，还包括安装于内缸筒2内的内磁流变组件，所述内磁流变组件包括固定安装于内缸筒2内的内阀块16以及绕设于内阀块16上的阀块线圈，所述内阀块16上开设有用于磁流变液循环流动的阀块通道15。内磁流变组件通过螺钉固定安装于内缸筒2内，内阀块16内部绕设有阀块线圈，内阀块16上开设有用于磁流变液循环流动的阀块通道15，通过内磁流变组件的设置，与活塞组件的阻尼控制起到了串联控制的效果，进一步的起到对阻尼力的控制调节作用。
本实施例中，还包括单自由度滑动安装于内缸筒2内的第一浮动活塞5，所述左端盖1上设置有用于与内缸筒2导通的左端盖通道14。左端盖1与内缸筒之间固定连接设置，第一浮动活塞5滑动设置于左端盖1与内磁流变组件之间，左端盖1与第一浮动活塞之间形成左腔室21，左端盖通道14与左腔室21连通。
本实施例中，还包括单自由度滑动安装于外缸筒4内的第二浮动活塞12，所述外缸筒4右侧连接右端盖13，右端盖上开设有用于与外缸筒导通的充气孔18。第二浮动活塞12滑动安装于外缸筒4内，第二浮动活塞12与外缸筒4以及右端盖13之间形成右腔室22，充气孔18与右腔室连通。
本实施例中，所述外缸筒4与内缸筒2之间设置有用于密封的密封块3，所述密封块3上布置有多个密封件。密封件采用斯特封、O型密封圈、佐康雷姆密封圈以及防尘圈多级串联连接，由于整体结构与车辆悬架系统直接相连，其密封性要求更高。首先采用斯特封进行高压油液的密封与回吸，保证第一道密封效果。同时采用佐康雷姆密封圈进行串联组合密封，在高压工作环境下增大接触面积，保证更好的动态密封效果，更好地适应重载卡车的工作环境。
左腔室21和右腔室22根据工作腔填充介质和是否装配第一浮动活塞5和第二浮动活塞12，使用时可变为如下结构：
1：双气室双通道结构，结构有浮动活塞5、12，左腔室21充满低压氮气(腔室横截面较小)，右腔室22充满高压氮气(腔室横截面较大)，如图1所示。工作行程不大时，仅低压气室工作，当行程增大后.随着系统腔内压力的不断升高，高、低压气室将同时工作，从而提高油气弹簧的使用性能。同时在内缸筒中固定有内磁流变组件，通过改变内磁流变组件的励磁磁场，可实现油气弹簧阻尼主动调节。
2：双气室油气弹簧结构，在图1的基础上减去内磁流变组件，功能简化，但仍能提高油气弹簧的使用性能，结构如图7所示。
3：轻量型单气室油气弹簧结构，结构有第一浮动活塞5分隔常规液压油23和磁流变液，结构可进一步变为油气混合或油气分离结构，如图6、3所示。
4：单气室油气分离结构，结构无第一浮动活塞5，有第二浮动活塞12，实现油气分离，油气弹簧使用无方向性，如图4。
5：单气室油气混合结构，结构无浮动活塞5、12，结构简单，装配方便，加工成本低，但这种油气弹簧使用有方向性，气室必须上置，结构如图5所示。
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)

1.一种磁流变油气弹簧，其特征在于：包括左端盖、与左端盖固定连接设置的内缸筒、固定连接设置于内缸筒端部的活塞头组件、外缸筒以及外套于外缸筒上的右端盖；所述活塞头组件滑动安装于外缸筒内，所述内缸筒与活塞头组件之间形成有用于磁流变液流动的内腔体，所述活塞头组件上设置有用于磁流变液流动的环形通道，所述活塞头组件上开设有用于磁流变液从内腔体单向流入环形通道的单向磁流变通道；还包括安装于内缸筒内的内磁流变组件，所述内磁流变组件包括固定安装于内缸筒内的内阀块以及绕设于内阀块上的阀块线圈，所述内阀块上开设有用于磁流变液循环流动的阀块通道；还包括单自由度滑动安装于内缸筒内的第一浮动活塞，所述左端盖上设置有用于与内缸筒导通的左端盖通道；活塞头中部为中空结构，内缸筒也为中空结构，二者在轴向联通形成用于磁流变液流动的内腔体。
2.根据权利要求 1 所述的磁流变油气弹簧，其特征在于：所述活塞头组件包括活塞头、与活塞头同轴设置并固定安装于活塞头上的活塞套筒、设置于活塞头左端的左挡板以及与左挡板结构相同的右挡板；活塞头与活塞套筒之间形成所述环形通道，活塞头沿径向方向开设有所述单向磁流变通道。
3.根据权利要求 2 所述的磁流变油气弹簧，其特征在于：所述活塞套筒上设置有配合单向磁流变通道使用单向阀组件，所述单向阀组件包括安装于活塞套筒上的弹簧以及安装于弹簧端部的单向导头，所述单向导头可沿单向磁流变通道滑动并对单向磁流变通道进行封闭。
4.根据权利要求 3 所述的磁流变油气弹簧，其特征在于：所述活塞头周向方向开设有用于安装励磁线圈的线圈安装环槽，所述内缸筒固定安装于左挡板的左端面。
5.根据权利要求 1 所述的磁流变油气弹簧，其特征在于：还包括单自由度滑动安装于外缸筒内的第二浮动活塞，所述右端盖上开设有用于与外缸筒导通的充气孔。
6.根据权利要求 1 所述的磁流变油气弹簧，其特征在于：所述外缸筒与内缸筒之间设置有用于密封的密封块，所述密封块上布置有多个密封件。
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