CN201083245Y

CN201083245Y - 带有控制阀的油气弹簧

Info

Publication number: CN201083245Y
Application number: CNU200720149657XU
Authority: CN
Inventors: 顾亮; 陈轶杰; 李晓雷; 管继富; 黄华; 赵力航
Original assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Current assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Priority date: 2007-06-15
Filing date: 2007-06-15
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2017-06-15

Abstract

本实用新型为一种带有控制阀的油气弹簧，油气弹簧为分体式结构，包括控制阀总成、油气弹簧缸体以及连接两者之间的高压软管。使用分体式结构，将控制阀总成固定到车架上，在车辆行驶过程中，只有油气弹簧缸体本身会随着车架与车桥的相对运动而发生摆动，减轻了油气弹簧参与摆动的重量，并减小了惯性运动，同时改善了控制阀的工作环境，相比于刚性连接，提高了油气弹簧抗冲击的可靠性。

Description

带有控制阀的油气弹簧

技术领域

本实用新型涉及一种带有控制阀的油气弹簧，属于液压机械和机动车应用领域，特别涉及油气弹簧中控制阀与缸体和车体之间的特殊装配方法。

背景技术

悬挂是车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间一切传力连接装置的总称。从通俗意义上讲，悬挂系统由弹性元件、阻尼元件和导向装置等组成。现有技术中，除去油气弹簧，车辆悬挂系统所使用的弹性元件种类还有：钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、橡胶弹簧和气体弹簧。钢板弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧的单位质量储能比较小，在车辆行驶过程中吸收振动能量很有限，且质量较大；同时弹簧刚度均呈线性特性，不能根据车辆行驶在不同等级路面而发生变化，从而无法实现车辆平顺性的最优化。橡胶弹簧则是利用橡胶本身的弹性来吸收振动能量，但寿命较短，易于老化，所以应用范围较小。气体弹簧一般是以惰性气体(氮)作为弹性介质，刚度曲线呈现出很好的非线性特性；同时它的储能比很大，但其本身只能吸收和释放部分路面激励对车体产生的冲击，要消耗大部分振动能量，满足车辆的行驶要求还需外加减振装置，而且气体弹簧本身也不具有导向作用。

近些年来，油气弹簧的发展有了长足的进步，在一些工程车辆以及军用特种车辆上都有所应用，与以上几种弹簧形式相比，油气弹簧普遍具有以下特点：

(1)非线性变刚度特性

由于油气弹簧使用高压惰性气体(氮气)充当传统意义上的弹性元件，具有典型的非线性刚度及渐增性特点，所以能够最大限度地满足车辆平顺性及稳定性要求。当车辆在平坦路面行驶时，油气弹簧的相对伸缩量较小，惰性气体所产生的刚度也较小，可以充分满足乘员的舒适性要求；当车辆在起伏地行驶时，动行程增大，使得油气弹簧刚度变大，能够吸收较多的冲击能量，从而保证了乘员的安全性。另外，针对载荷变化较大的车辆，油气弹簧的变刚度特性能够使车身固有频率保持在一个相对稳定的范围，以便提高车辆的平顺性。

(2)非线性阻尼特性

按不同节流方式所组成的阻尼阀，加装在油气弹簧上，也具有非线性阻尼特性，产生的阻尼力和阻尼系数都随着车架与车桥相对速度的变化而变化。所以在加装阻尼阀后，油气弹簧同时起到了减振器的作用。

(3)车姿调节功能

油气弹簧通过附加一套车姿调节系统，还可以实现车体的升降，前后俯仰和左右倾斜，以便提高车辆的通过性。对于车姿的调节功能通常只有在主动悬挂中才能实现，体现出油气悬挂的优越性和良好的发展前景。

现有油气弹簧的不足之处：

(1)油气弹簧在加装了阻尼阀后，虽然具备了衰减振动能量的功能，但是其结构形式和尺寸一旦确定，阻尼特性就无法再根据路况的不同而发生相应的改变，从而不能使车辆在各种路面上行驶时都达到最优的行驶要求。

(2)对于外加控制阀可进行阻尼调节的半主动悬挂，理论上虽已有提及，但如何保证整套系统的可靠性一直以来都是人们所关心的课题，也是有待解决的难点。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种带有控制阀的油气弹簧，主要用于更好地衰减车身振动，以达到进一步提高车辆的安全性、平顺性以及越野速度的目的。

油气弹簧为分体式结构，包括控制阀总成、油气弹簧缸体以及连接两者之间的高压软管，油气弹簧缸体包括缸筒、活塞杆总成、支承总成和接头总成。

控制阀总成的入口端和与缸筒上端相连的上接头总成之间通过第一高压软管连接；控制阀总成的出口端和油路接头之间通过第二高压软管连接。

油路接头与缸筒之间首先通过螺纹连接，再使用焊接方法将二者焊牢，油路接头连接在缸筒的下端。

控制阀总成的入口端和与缸筒上端相连的上接头总成之间通过第一高压软管连接；控制阀总成的出口端和缸筒之间通过第二高压软管连接，第二高压软管连接在缸筒的下端。

控制阀总成固定在与油气弹簧缸体邻近的车架上。

本实用新型解决了上述现有油气弹簧中存在的不足，采用了高压软管来实现控制阀总成与油气弹簧缸体的连接，和刚性连接相比，高压软管更能够承受来自外界的各种不规则力的作用，从而大大提高了油气弹簧的可靠性。此外，使用分体式结构，将控制阀总成固定到车架上，在车辆行驶过程中，只有油气弹簧缸体本身会随着车架与车桥的相对运动而发生摆动，减轻了油气弹簧参与摆动的重量，并减小了惯性运动，同时改善了控制阀的工作环境，相比于刚性连接，提高了油气弹簧抗冲击的可靠性。

附图说明

图1为带有控制阀的油气弹簧结构图；

图2为带有控制阀油气弹簧中上接头总成结构图；

图3为带有控制阀油气弹簧中油路接头结构图；

图4为带有控制阀油气弹簧中缸筒结构图；

图5为用于连接油气弹簧中控制阀总成的阀体支座主视图；

图6为阀体支座的A-A剖面图。

图中：A-活塞杆油腔，B-活塞杆气腔，C-环形油腔，D-缸筒油腔，1-活塞杆，2-缸筒，3-第一高压软管，4-第二高压软管，5-下支承总成，6-下接头总成，7-浮动活塞总成，8-活塞总成，9-上接头总成，10-控制阀总成，11-油路接头，12-焊接，13-阀体支座，14-油气弹簧缸体，15-光孔，16-阀底面，17-第二螺纹孔，18-螺纹，19-第一螺纹孔，20-支座螺纹孔，21-支座背面，22-支座底面，23-第三螺纹孔，W-孔间距，Y-距离，I-节流阀组

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做详细描述：

如图1所示，为油气弹簧总成。油气弹簧包括控制阀总成10、油气弹簧缸体14和连接在两者之间的高压软管。中空的活塞杆1套装在缸筒2内，活塞杆1的上端装有活塞总成8，下端装配有下接头总成6，形成端部封闭，以便通过连接件和车桥的连接臂相连。活塞杆内腔装有浮动活塞总成7，将活塞杆内腔分成两个腔室，其中上腔室充满油液，称为活塞杆油腔A，下腔室根据车辆静载充入对应的高压惰性气体，称为活塞杆气腔B。缸筒2上端装配有上接头总成9，并形成端部封闭，以便通过连接件和车厢或车架的连接臂相连；缸筒2下端装有下支承总成5，主要对活塞杆1起到导向和支承的作用，这样就在活塞杆1和缸筒2之间形成了缸筒环形油腔C，在缸筒2、上接头总成9以及活塞总成8之间形成了缸筒油腔D。从图中可以看出，缸筒油腔D通过活塞总成8的中心孔与活塞杆油腔A连通；在油气弹簧工作过程中，由于活塞总成8中心孔足够大，所产生的局部和沿程压力损失可以忽略不计，所以缸筒油腔D与活塞杆油腔A的压力是相等的，同时还等于活塞杆气腔B的气体压力。

如图1、2和3、4所示，第一高压软管3的一端与上接头总成9的第一螺纹孔19相连，另一端则与控制阀总成10的入口相连；第二高压软管4的一端与控制阀总成10的出口相连，另一端则与油路接头11的第二螺纹孔17相连；油路接头11通过螺纹18与缸筒2上的第三螺纹孔23相连，拧紧后通过焊接12将油路接头11焊牢在缸筒2上，这是因为油路接头11并不需要拆卸，其主要作用是避免当缸筒2壁厚较薄时与第二高压软管4连接的拧紧力矩不够，从而导致漏油现象的出现。当然，在缸筒2的壁厚能够满足拧紧要求时，可以将第二高压软管4与缸筒2直接相连，而不使用油路接头11。

如图1、4所示，第三螺纹孔23位于缸筒2的下端，这主要是为了通过合理的设计，可以确保活塞总成8在缸筒2内往复运动时与第三螺纹孔23不发生干涉，最终保护活塞总成8上的密封和导向支承装置不受到破坏。

如图1所示，由上述可知，控制阀总成10的入口端通过第一高压软管3与缸筒油腔D连通，出口端则通过第二高压软管4和油路接头11与缸筒环形油腔C连通，即控制阀总成10与活塞总成8上的节流阀组I呈并联关系，这样通过改变控制阀总成10中节流口面积的大小，就可以改变油气弹簧的阻尼力，进而使得车辆在不同路况下行驶时都可以达到最优的行驶要求。另外，本实用新型采用了高压软管来实现控制阀总成10与油气弹簧缸体14的连接，和刚性连接相比，高压软管更能够承受来自外界的各种不规则力的作用，只要软管端部与相应的部件连接牢固，通常情况下就不会发生油液的泄漏，从而大大提高了油气弹簧的可靠性。

如图5、6所示，为阀体支座13的零件图，将支座背面21贴靠在靠近油气弹簧缸体14的车架上，并焊牢；两个支座螺纹孔20的孔间距W要与图1中控制阀总成10上的光孔15间距保持一致，同时两个支座螺纹孔20的孔中心到支座底面22的距离Y也要与图1中光孔15的孔中心到阀底面16的距离保持一致。

如图1、5和6所示，由于采用了高压软管的连接方式，使得油气弹簧在装车后实现了分体式结构。将油气弹簧的上接头总成9通过连接件与车架相连，下接头总成6通过连接件与车桥相连；控制阀总成10则通过与光孔15和支座螺纹孔20对应的螺栓连接到阀体支座13上。高压软管的长度可根据实际情况随意调整，原则是在保证可靠性的前提下越短越好，以减少油液流过的沿程压力损失。

所述分体式结构将控制阀总成10固定到车架上的方法不仅仅局限于本实施例中所述。

使用分体式结构，将控制阀总成10固定到车架上，在车辆行驶过程中，只有油气弹簧缸体14本身会随着车架与车桥的相对运动而发生摆动，减轻了油气弹簧参与摆动的重量，并减小了惯性运动，同时改善了控制阀的工作环境，相比于刚性连接，提高了油气弹簧抗冲击的可靠性。

如图1所示，本实用新型所涉及的油气弹簧工作原理如下：车辆在行驶过程中，车轮会随着路面的凹凸不平而上下跳跃，从而使油气弹簧活塞杆1与缸筒2之间产生往复的相对运动。

当活塞杆1处于压缩行程时，缸筒油腔D容积变小，腔内压力增大，其中的一部分油液将通过活塞总成8的中心孔进入活塞杆油腔A，并推动浮动活塞总成7压缩活塞杆气腔B中的惰性气体，以产生高压增大弹簧刚度充分吸收来自地面的冲击能量。同时由于缸筒环形油腔C的容积变大，腔内压力减小，则缸筒油腔D中的另一部分油液将通过活塞总成8上的节流阀组I和控制阀总成10两条油路同时进入缸筒环形油腔C。由于节流阀组I和控制阀总成10呈并联关系，所以有如下的关系式，即：

其中：Q_阻——产生阻尼力部分油液的总流量

Q_控——流过控制阀总成10的流量

Q_节——流过节流阀组I的流量

ΔP_阻——油气弹簧所产生的压差

ΔP_控——控制阀总成10所产生的压差

ΔP_节——节流阀组I所产生的压差

根据各种传感器所反馈的油气弹簧温度、车速以及驾驶员处垂直振动加速度等信息，并运用上述方程组编制合理的控制策略，就可以通过调节控制阀总成10中节流阀的面积来使车辆在不同路况下行驶时达到最优的平顺性效果。

当活塞杆1处于复原行程时，缸筒油腔D容积变大，腔内压力减小，活塞杆气腔B中的高压惰性气体将推动浮动活塞总成7压缩活塞杆油腔A中的油液，通过活塞总成8上的中心孔进入缸筒油腔D，以补充其增大的容积；同时由于缸筒环形油腔C的容积变小，腔内压力增大，部分油液将通过节流阀组I和控制阀总成10两条油路进入缸筒油腔D，其工作和调节阻尼力的原理同上所述。

尽管附图中示出的是单气室油气弹簧，但是本领域技术人员可以容易地理解，本实用新型的控制阀同样可以上述分体式的方式安装在其它类型的油气弹簧中，并且在不脱离由所附权利要求限定的本实用新型的精神和范围的情况下，可以对本实用新型进行各种不同的更改和改变。

Claims

1.一种带有控制阀的油气弹簧，其特征在于：油气弹簧为分体式结构，包括控制阀总成、油气弹簧缸体以及连接两者的高压软管，油气弹簧缸体包括缸筒、活塞杆总成、支承总成和接头总成，所述控制阀总成的入口端和与缸筒上端相连的上接头总成通过第一高压软管连接；控制阀总成的出口端和缸筒通过第二高压软管连接。

2.根据权利要求1所述的油气弹簧，其特征在于：所述第二高压软管通过油路接头与缸筒连接。

3.根据权利要求2所述的油气弹簧，其特征在于：所述油路接头与缸筒之间首先通过螺纹连接，再使用焊接方法将二者焊牢，所述油路接头连接在缸筒的下端。

4.根据权利要求1所述的油气弹簧，其特征在于：所述第二高压软管直接与缸筒连接。

5.根据权利要求4所述的油气弹簧，其特征在于：所述第二高压软管连接在缸筒的下端。

6.根据权利要求1-5中任一项权利要求所述的油气弹簧，其特征在于：所述控制阀总成固定在与油气弹簧缸体邻近的车架上。