CN1699780A - 油气弹簧 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种油气弹簧，具体地说是一种能够自动控制伸张高度、自行改变压力和支撑力的油气弹簧，主要应用于车辆悬架作弹性元件。由外缸筒储装油液和高压气体，内缸筒作为工作缸，将油液压向外缸筒，使外缸筒油液增高，气体被进一步压缩或膨胀，起弹性作用，同时活塞上下移动时，将外置油液吸压入外缸筒，使伸张行程不断增高并衰减部分伸张能量，起减震器的作用，当伸张行程达到控制高度时，泻压阀被驱动，排出外缸筒增多的的油液，经油液循环作用使伸张高度和支撑力自动适应承载量的状态。

Description

油气弹簧

                                技术领域

本发明涉及一种能够自动控制伸张高度和自行改变工作压力和支撑力的油气弹簧，属于液压机械和机动车应用的技术领域，主要用于车辆悬架作为承载使用的弹性元件。

                                背景技术

在现有技术中，油气弹簧以气体(通常为氮气)作为弹性介质，以油液作为传力介质，主要由液力缸筒、活塞、推力缸筒和阻尼阀座等机件组成，并分为油气分隔式和油气不分隔式两种，油气分隔式通常多了一个球形气室，用橡胶隔膜将油气分隔。油气不分隔式是由于油液与气体比重和油气不混合的关系，使气体处于油液的上方，但两种结构形式和工作原理大体相同。

液力缸筒顶端通过螺栓与带有球头的液力缸盖固定在一起，并通过上球形铰链接盘与车架连接，推力缸筒下端通过下球形铰链接盘与车桥连接，当车桥与车架相对运动时，活塞便在液力缸筒内上下移动，阻尼阀座用螺栓固定在液力缸盖上，并安装有压缩阀和伸张阀及加油阀。

当载荷增加时，活塞在液力缸筒内上移，使气室容积缩小，气压升高，钢性变大，当载荷减小时，活塞则在液力缸筒内下移，气室内的容积增大，气压减低，钢性变小，由气体的压缩和膨胀过程达到弹性的目的，并利用阻尼阀限制油液回落速度，使伸张速度减缓同时起减震器的作用。油气弹簧体积小，重量轻，承载力大，寿命长，同时车桥与车架之间的震动经过油气传递被衰减许多而又能够起到降噪的作用。

但是现有技术的油气弹簧，本身只有压缩和伸张功能，要使车辆重载和空载时，悬架能够保持适合的高度，需要另外附加一套能够调节油液容量和气压的装置，气量少会使活塞伸张行程过小，弹性变差，气量过多会使活塞伸张行程太大时，活塞底部撞击液力缸筒底部，甚至拉出工作缸筒，虽然有些油气弹簧另外增加一个副工作缸，限制活塞伸张过度，避免活塞撞击工作缸底部，但是机械经过长久使用后，其性能的变异给设计增加难度和不易掌握，另外气体还有容易从球形气室的结合部或液力缸盖与缸筒之间的结合处泻漏，需要专门的设备补充，给使用带来不便。

因此，现有的油气弹簧虽然已经出现多年，但是一般只在一些矿山重型机车上使用，却很少在一般的普通车辆上得到应用。

                                发明内容

本发明的内容是，解决现有技术的不足，提供一种不需要附加外部控制装置，本发明的油气弹簧是利用活塞不断上下移动的能量，将油液吸压循环补充的原理，自动调节伸张高度和内部压力而改变支撑力，能够自行适应承载量的要求，并能够使油气比例平衡，可以在普通机动车辆使用的弹性元件装置。

本发明的另一个内容是，提供一种供油气弹簧配合使用的反拉缓冲支架，其性能可以使油气弹簧在伸张到极限时，能够很大程度上减少活塞对底部的机件产生冲击力。

在以上所述两项内容的配合使用下所产生的有益效果是：

1、车辆在重载和空载时，油弹簧可以在车辆行驶当中自行根据承载质量的变化而改变车身的高度和支撑力，并使车身高度和压力保持在控制的范围。

2、外缸筒与外缸盖之间焊接或铸造成一体，使气体及少有泄漏的可能，使充气间隔大为延长，使油气弹簧能够长久使用，给使用带来便利。

3、在油气弹簧与车架连接之间，设置一个反拉缓冲装置，当油气弹簧有时伸张到极限时，能够在很大程度上减少活塞对底座的冲击力，并能够弥补一定的伸张行程。

4、本发明的油气弹簧的所有密封件均采用标准的密封件，给制造和维修提供方便。

                                附图说明

图1是本发明装置结构原理的剖视图。

图2是本发明装置的工作原理图。

图3是本发明装置的反拉缓冲支架结构原理图。

图1作本发明摘要附图。

图中：1、外缸筒，2、内缸筒，3、活塞，4、推杆，5、泄压驱动弹簧，6、柱塞，7、卡销，8、底座，9、下球形铰链接盘，10、单向进油阀，11、螺杆，12、单向出油阀，13、锥形弹簧，14、压力控制阀，15、内缸盖，16、外缸盖，17、上球形铰链接盘，18、泄压阀，19、控制活门，20、拉条，21、外置油罐，22、导油管，23、泻压阀出油管口，24、充气阀，25、固定连接板，26、导向柱，27、弹簧，28、弹簧座，29、活动连接板。

                              具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

由外缸筒1作为储装油液和高压气体的容器，同时作外壳使用，其上端由外缸盖16通过焊接或其它方式封闭。外缸盖16的上端通过上球形铰链接盘17与车架连接，外缸筒1的下端为开口端与底座8套接，其间有密封圈密封，由螺栓11将外缸筒1和底座8拉紧固定。由内缸筒2作为推压油液的工作缸，设在外缸筒1的内部，上端由内缸盖15套压，其间有密封圈密封，下端与底座8套接，其间有密封圈密封，由螺栓从内缸盖15的边缘孔穿过与底座8上的螺孔连接，将内缸筒2拉紧固定，内缸筒2的内部有活塞3和推杆4，活塞3固定在推杆4的上端，在活塞3上使用双向功能的密封圈密封，推杆4的下端从底座8伸出，通过下球形铰链接盘9与车桥连接，推杆4与底座8之间有密封圈密封。在所述的装置当中，活塞3的直径比推杆4的直径要大些，这样在活塞3的下方形成一定的空隙，在此空隙处套装一个泄压驱动弹簧5在推杆4上面，泄压驱动弹簧5的上端与推杆4箍紧，使其能够随推杆4上下移动和伸缩，在活塞3的上端固定一个锥形弹簧13，在内缸盖15的中心处设有一个控制活门19，内缸盖15的顶部安装泄压阀18，在内缸盖15的边缘孔安装压力控制阀14，内缸盖15的边缘还有通孔使其上下端在外缸筒1内腔室处于相通。在底座8的上端平面、外缸筒1与内筒2之间的空隙，安装阀套和柱塞6、卡销7、单向进油阀10、单向出油阀12。

本发明装置的工作原理是这样的，在外缸筒1内，上部分为高压气体，下部分为油液，外缸筒1的油液与内缸筒2的油液经控制活门19和导油管22相通，使外缸筒1的压力和内缸筒2的压力相等而给活塞3和推杆4产生支撑力，支撑车体重量，内缸筒2通常还承受来自外缸筒1的压力而得到部分平衡，因而缸壁较簿。当载重量增加时活塞3等向上移动，压送油液向外缸筒1，使外缸筒1的油液增高，上部的气体被进一步压缩，钢性变大，直至压力与载荷相等，车轮在行使当中必然会遇到不停的震动，使活塞不停上下移动，在活塞向上移动时，其下腔空隙的容积随之增大，形成低压，将外置油灌21的油液从单向进油阀10被吸入活塞3的下腔，当活塞3下移时，活塞3顶部的受压面积比其下部的受压面积大，产生的压力也大，所以将活塞3下部的油液从单向出油阀12压向外缸筒1内，如此不断循环使外缸筒1的油液增多，使活塞3伸张行程增加，使车辆高度增加，在活塞3将下腔油液压向外缸筒1的同时，也消耗了伸张行程一定的能量，使伸张行程的能量得到部分衰减，这一功能可以起到减震器的作用。当伸张行程达到控制高度后，泄压驱动弹簧5的下端压下卡销7使柱塞6下移，柱塞6通过拉条20拉动泻压阀18的阀芯转动，泻压阀18被打开，使外缸筒1的油液从油管经压力控制阀14，再经油管从底座8排回外置油罐21，使伸张行程被控制，泄压驱动弹簧5在压下卡销7的过程，泄压驱动弹簧5还可以被压缩，使活塞3和推杆4仍能够下行一些距离而得到缓冲，在卡销7的下行位置留有一凹槽，使卡销7能越过底座8的平面，使泄压驱动弹簧5能受压在底座8的一个平面上而不被卡坏，泄压驱动弹簧5的钢丝截面为矩形，其目的是能够较好的承受活塞3伸张到极限时的压力，活塞3的顶部的锥形弹簧13的作用是当车辆遇到过大的重量或中击力，活塞3上移过猛时，在活塞3接近内缸盖15时，锥形弹簧13上端首先顶住控制活门19关闭，限制油液流出，这样在活塞3与内缸盖15之间保留一定的油液隔离，避免机件的撞击，在活塞3和锥形弹簧13下移后，控制活门19在弹簧的作用下打开恢复，在内缸盖15的出油口有一导油管22，将从内缸筒2压出的油液引到外缸筒1内腔的下部，其作用是在伸张行程油液回压时使外缸筒1内的油液首先同入内缸筒2，避免气体回压入内缸筒2而引起机件的撞击。

压力控制阀14的作用是，车轮有时被撑起悬空时，油气弹簧的伸张使泄压阀18长久处于泄压状态时，限流阀14能够限制外缸筒1内的油气不会被泻空而保留足够的压力，使油气弹簧重新承载时就有一定的压力支撑重量。

泻压阀18位置的高度或泻压阀出油口23位置的高度可控制油气的比例，在排压过程中，当气量过多时，气体会被首先排出，当油量过多时，油液会被首先排出。

柱塞6的下端有一油道与外缸筒1的内部相通，其作用是使柱塞6的两端均处于外缸筒1内压力相等的状态下工作，同时在此油道安装一个充气阀24以备充气。

与油气弹簧配合使用的一个反拉缓冲支架，其结构原理是，在车架上安装固定连接板25，固定连接板25的两端有导向柱26向下延伸，活动连接板29的中部与油气弹簧的上球形铰链接盘17连接，活动连接板29的两端有孔，将活动连接板29两端的孔套入固定连接板25两端的导向柱26上，再用弹簧27套入导向柱26，弹簧27的下端用弹簧座28和调整螺母固定，由车体重量和弹簧27的压力将活动连接板29与固定连接板25抵紧。其作用和工作原理是，当车辆有时在极为崎岖的道路行驶时车身会产生很大的变形扭曲度，使油气弹簧过度伸张，当车身的扭曲度超过油气弹簧伸张行程时，油气弹簧将活动连接板29顺着导向柱26下拉，两个弹簧28被压缩，从而减轻油气弹簧伸张到极限时对内部机件产生的冲击，同时还可以弥补油气弹簧一定的伸张行程。但是如果应用本发明装置的车辆只是在较为平坦的道路行驶(如市内的公共汽车)，也可以不使用反拉缓冲支架，而是将油气弹簧的上球形铰链接盘17直接以车架上的固定连接板25连接。

本发明所述的油气弹簧，也和原有技术的油气弹簧一样，只能够承受垂直的压力，因此在实际应用当中，也必需保留原有的悬架导向机构。现以原用钢板弹簧的车辆改装使用本发明的油气弹簧，将原大部分钢板减掉，只保留一至两片的主钢板，作为固定车桥与车架的连接和作为油气弹簧的导向机构，钢板弹簧已经不再作承载车体重量的作用，相反，还将钢板弹簧反过面来使用，当钢板弹簧反面使用后，可在油气弹簧过度伸张时，给油气弹簧增加一个控制伸张压力，这样可以使油气弹簧更好保持内部压力和排泻力，还可以更进一步减少油气弹簧过度伸张时对内部机件产生的冲击力。

Claims (6)

1、一种供车辆悬架使用的，能够自动控制伸张高度、自行改变压力和支撑力的油气弹簧，它分别由外缸筒部分和内缸筒部分构成，外缸筒上端有外缸盖通过焊接或铸造封闭，外缸盖的上端通过球形铰链接盘与车架连接，外缸筒的下端通过螺栓与底座连接，内缸筒的上端由内缸盖固定，内缸筒的下端与底座连接，由螺栓从内缸盖边缘孔与底座的螺孔连接，将内缸筒固定，其特征是，由外缸筒储装油液和高压气体，由内缸筒作工作缸向外缸筒压送油液，起到弹力支撑作用。

2、根据权利要求1所述的油气弹簧，其特征是，内缸筒内有活塞及推杆，推杆的上端固定活塞，推杆的下端从底座伸出，通过球型铰链接盘与车桥连接，

3、根据权利要求1所述的油气弹簧，其特征是，活塞的直径比推杆的直径要大，使活塞的下方有一定的空腔，当活塞上下移动时，活塞下方空腔的容积增大或减小，形成压力差，将外置的油液吸压入外缸筒，使外缸筒油液增多，增大了活塞行程，同时活塞下行时的力量得到部分衰减而起减震器的作用。

4、根据权利要求1所述的油气弹簧，其特征是，在活塞下腔的空隙处，还套装一个弹簧在推杆上，随活塞和推杆移动，在活塞推杆伸张行程达到一定程度时，弹簧压下卡销和柱塞下移，拉动泻压阀打开泻油，使伸张行程被控制。

5、根据权利要求1所述的油气弹簧，其特征是，在内缸盖上安装一个出油限制活门，在活塞的顶部安装一个锥形弹簧，

6、根据权利要求1所述的油气弹簧，在油气弹簧的上球形铰链接盘与车架之间，设置一个反拉缓冲支架，其特征是，在车架上安装固定连接板，固定连接板的两端有导向柱向下延伸，活动连接板与上球形铰链接盘固定，活动连接板的两端有圆孔套入固定连接板两端的导向拄上，下端装有弹簧，弹簧的下端由弹簧座和调整螺母固定。

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