CN206972817U - 一种弹簧‑空气减震器 - Google Patents

Abstract

一种弹簧‑空气减震器，包括套筒、活塞和弹簧。活塞位于套筒内的中部，将该套筒内部分成两个腔室。该活塞一端的活塞杆穿过活塞端盖的中心，位于该套筒一端端面之外。弹簧于套筒内，并套装在活塞杆上；活塞杆根部圆台与弹簧过盈装配。工作时，当本实用新型两端的螺杆受到外力作用，活塞杆将带动活塞在套筒内运动滑动。在活塞运动的过程中，套筒左右腔的体积发生变化，空气通过活塞上的圆孔往返流动。活塞杆上安装的弹簧限制活塞在减震筒内的行程并且使活塞在减震筒内做往复运动。本发明将弹簧安装在筒体内部，能够承受使弹簧产生的拉压载荷，并具有结构简单、对低载震动形式减震效果好的特点。

Description

一种弹簧-空气减震器

技术领域

本发明所属的技术领域为机械领域，涉及到一种单向减震器。

背景技术

目前，国际上美国、德国、日本等国家掌握着减震关键技术，引领减震装置的发展。减震装置的发展从加布里埃尔减震器、平衡弹簧式减震器、空气弹簧减震器、液压减震器、到麦弗逊式减震器不断发展。我国认清国内减震器行业发展现状，从国家层面深刻认识到减震器在带动行业发展中起到的作用，并将减震装置技术的发展列入十三五规划研究报告。

减震装置在汽车、火车、飞机起落架、电梯等领域应用很广，由于其减震消振效果，可以说是使乘坐环境更加舒适的一种不可或缺的装置，同时，它也可以通过减震作用，增加其他零部件的疲劳寿命。通常，机械减震的主要减震方式有以下几种：弹簧减震、橡胶减震、磁力减震、惰性气体、油气混合、液压油等。有时也可以是两种或两种以上方式的组合，但是，不同机械减震装置的结构构型各异。依据震动强度或者外冲击载荷的不同，可采用相应的震动形式和结构形式。因此，减震装置有软式的，也有硬式的，也可以随着减震装置在不同压缩阶段显示出不同硬度，这种结构形式相对复杂。

现在，减震装置的结构形式多数都很复杂、重量较大，而且多为大冲击载荷、高振幅、高震动能下的减震装置。应用于低载、低振幅、低震动能的减震装置较少。但在工程应用中，承受低载的减震装置同样有很大的需求。

本发明可应用于低载、低震动能的震动环境，如：四旋翼云台的减震；同时具有结构简单、阻尼形式多样的特点。它不仅可以高效吸收震动能，同时也能消耗震动能。

目前，国内关于弹簧减震装置的专利很多，与本实用新型专利的减震原理及结构形式最相近的是公开号为CN203115000U的实用新型专利中，利用弹簧受压、筒体两腔的液压油通过活塞上的单向阀和节流孔的原理实现减震功能，同时，节流空可减缓液压油的回流速度，弹簧受压后，在失去外力的作用下，复位时间可控，因而有效减少弹簧回弹时对支撑和固定弹簧的上一级结构在成冲击破坏。但是，该实用新型专利中，将弹簧安装在筒体外部，且只能承受使弹簧受压的载荷，即承受压力，不能承受拉力。

发明内容

为克服现有技术中减震形式单一、对低载震动减震效果不佳的不足，本发明提出了一种弹簧-空气减震器。

本发明包括套筒、活塞和弹簧。所述活塞位于所述套筒内的中部，将该套筒内部分成两个腔室。该活塞一端的活塞杆穿过所述活塞端盖的中心，位于该套筒一端端面之外。所述弹簧于套筒内，并套装在所述活塞杆上；所述活塞杆根部圆台与弹簧过盈装配。

所述套筒为一端封闭的圆形壳体。在该套筒开口端筒壁的外圆周表面有螺纹，用于与端盖的螺纹连接。封闭端外端面的中心有轴向的螺纹杆，并且该螺纹杆与所述套筒同轴。

所述活塞一个表面的中心有活塞杆。所述活塞的表面均布有多个通孔，开孔直径为0.8mm～2mm，开孔率为8％～13.5％，各通孔之间的圆心距不少于开孔直径的1.5倍。所述活塞的厚度为1mm～2.5mm。

所述端盖的内表面中心和外表面中心均有凸台，并使所述凸台同轴并同径；所述凸台的外表面与弹簧的内表面过盈配合。在该凸台的中心有轴向的活塞杆过孔，当活塞杆穿入该过孔后，通过过孔支撑活塞杆，以增加该活塞杆的稳定性。在端盖圆周的边缘有折向端盖内表面的直角折边，该折边的内表面为与套筒外圆周表面配合的螺纹面。所述活塞杆与所述过孔之间间隙配合。所述凸台的外表面与弹簧的内表面过盈配合。

本发明包括固定件、活动件及设置于固定件与活动件之间的弹性件，即弹簧；固定件为套筒和端盖；活动件为包括置于固定件内的活塞体及末端与活塞体连接并延伸出固定件外的活塞连杆；活塞体上有按一定规则排列的直径微小的小孔。结构十分简单，结构装配简易，通过弹簧和空气阻尼减震，提高减震吸能效果、成本低且使用性能好。

工作时，当本发明两端的螺杆受到外力作用，活塞杆将带动活塞在套筒内运动滑动。在活塞运动的过程中，套筒左右腔的体积发生变化，空气通过活塞上的圆孔往返流动。活塞杆上安装的弹簧限制活塞在减震筒内的行程并且使活塞在减震筒内做往复运动。空气流动的方向总是和活塞运动的方向相反，空气流过各个圆形通孔时，由于空气流动的截面发生突变，产生突缩、突扩两个过程的“冲击”损失，同时还有一定的沿程阻力损失以及多孔射流的混合损失，这就是空气阻尼产生的原因。整个空气流动过程中产生阻力的大小与开孔直径、开孔率、孔板(活塞)厚度、孔板入流平均雷诺数等参数有关。

弹簧在初始状态下，若装置受压，活塞杆伸出长度减短，弹簧不断被拉伸。随着弹簧被拉伸，弹簧力不断增加，当弹簧力和摩擦力之和等于外力时，活塞停止运动；当弹簧力大于摩擦力和外力之和时，弹簧收缩，弹簧力减小，两个方向的合力相等时活塞停止运动。

若装置受拉，活塞杆伸出长度增加，弹簧不断被压缩。随着弹簧被压缩，弹簧力不断增加，当弹簧力和摩擦力之和等于外力时，活塞停止运动；当弹簧力大于摩擦力和外力之和时，弹簧伸长，弹簧力减小，两个方向的合力相等时活塞停止运动。

如此，便使活塞杆在受外力拉、压的作用时均都能实现活塞往复运动。弹簧不断吸收震动，其形变量越大，吸收的震动能越多。一方面，空气通过活塞上的小孔，通过摩擦耗能；另一方面，活塞在减震筒内做往复运动与筒壁摩擦耗能。以这两种方式持续消耗震动能，达到减震的目的。

与现有技术相比，本发明将弹簧安装在筒体内部，能够承受使弹簧产生的拉压载荷。本发明具有以下特点：(1)装置简单，质量轻；(2)连接方式简单、便捷；(3)不仅能够吸收震动能，而且能够消耗震动能，即使用性能好。(4)利用空气作为阻尼介质，经济实惠同时利于简化结构(5)对低载震动形式减震效果好，弥补低载下减震装置的空白。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为弹簧的安装示意图；

图3为端盖的结构示意图；

图4为图3的A-A向视图；

图5为活塞的结构示意图；

图6为图5的左视图。图中：

1.活塞杆；2.端盖；3.弹簧；4.活塞；5.套筒。

具体实施方式

本实施例是一种弹簧-空气减震器，包括套筒5、活塞4和弹簧3。其中活塞4位于所述套筒内的中部，将该套筒内部分成两个腔室。该活塞的一端活塞杆1穿过所述活塞端盖2的中心，位于该套筒一端端面之外与震动体固连，将震动产生的位移传递到活塞，使活塞在套筒内做往复运动。所述弹簧3位于套筒内，并套装在所述活塞杆上；所述活塞杆根部圆台与弹簧过盈装配。

所述套筒5为一端封闭的圆形壳体。在该套筒开口端筒壁的外圆周表面有螺纹，用于与端盖的螺纹连接。封闭端外端面的中心有轴向的螺纹杆，并且该螺纹杆与所述套筒同轴。通过该螺纹杆，将本实施例与震动体固连，当所述活塞4在套筒内做往复运动时，弹簧3的分别收到来自该套筒两端的拉力和压力，达到吸收震动能的目的。

所述活塞4为圆盘状，在该活塞一个表面的中心有活塞杆1。所述活塞的表面均布有多个通孔，该通孔的直径为0.8mm～2mm，开孔率为8％～13.5％，各通孔之间的圆心距不少于开孔直径的1.5倍。所述活塞的厚度为1mm～2.5mm。

所述端盖2的内表面中心和外表面中心均有凸台，并使所述凸台同轴并同径；所述凸台的外表面与弹簧3的内表面过盈配合。在该凸台的中心有轴向的活塞杆过孔，当活塞杆穿入该过孔后，通过过孔支撑活塞杆，以增加该活塞杆的稳定性。在端盖圆周的边缘有折向端盖内表面的直角折边，该折边的内表面为与套筒外圆周表面配合的螺纹面。所述活塞杆与所述过孔之间间隙配合。所述凸台的外表面与弹簧的内表面过盈配合。

工作时，通过端盖2使套筒5固定在震动体上，并通过活塞杆1将震动体产生的位移传递给活塞4，使活塞和套筒产生相对运动。由于所述弹簧的一端与活塞杆过盈配合，另一端与端盖中心孔的凸台过盈连接。弹簧在活塞与套筒产生相对运动的过程中被拉伸或者压缩，达到吸收震动能的目的。

本实施例通过螺栓连接安装在震动较强的区域，实现减震功能。活塞杆在外力的作用下，由于机械震动的特点以及弹簧的限制作用，可带动活塞在套筒内做往复运动。通过活塞杆上所套的弹簧吸收部分震动能，同时，由于活塞杆带动活塞在套筒内做往复运动，一方面活塞与套筒摩擦消耗震动能；另一方面套筒上下两个室的空气通过活塞盘上面的孔实现空气对流，这个过程也要消耗部分震动能。通过这两种方式消耗震动能，减小振幅，不仅可以减轻由于震动造成结构的损伤，而且可以给无人机搭载的拍摄、测绘等设备提供良好的工作环境。

Claims (4)

1.一种弹簧-空气减震器，其特征在于，包括套筒、活塞和弹簧；所述活塞位于所述套筒内的中部，将该套筒内部分成两个腔室；该活塞一端的活塞杆穿过所述活塞端盖的中心，位于该套筒一端端面之外；所述弹簧于套筒内，并套装在所述活塞杆上；所述活塞杆根部圆台与弹簧过盈装配。

2.如权利要求1所述弹簧-空气减震器，其特征在于，所述套筒为一端封闭的圆形壳体；在该套筒开口端筒壁的外圆周表面有螺纹，用于与端盖的螺纹连接；封闭端外端面的中心有轴向的螺纹杆，并且该螺纹杆与所述套筒同轴。

3.如权利要求1所述弹簧-空气减震器，其特征在于，所述活塞一个表面的中心有活塞杆；所述活塞的表面均布有多个通孔，开孔直径为0.8mm～2mm，开孔率为8％～13.5％，各通孔之间的圆心距不少于开孔直径的1.5倍；所述活塞的厚度为1mm～2.5mm。

4.如权利要求1所述弹簧-空气减震器，其特征在于，所述端盖的内表面中心和外表面中心均有凸台，并使所述凸台同轴并同径；所述凸台的外表面与弹簧的内表面过盈配合；在该凸台的中心有轴向的活塞杆过孔，当活塞杆穿入该过孔后，通过过孔支撑活塞杆，以增加该活塞杆的稳定性；在端盖圆周的边缘有折向端盖内表面的直角折边，该折边的内表面为与套筒外圆周表面配合的螺纹面；所述活塞杆与所述过孔之间间隙配合；所述凸台的外表面与弹簧的内表面过盈配合。