CN214304214U - 一种自加压气缸 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自加压气缸，属于变容式机械技术领域，其包括二级气缸和气路切换阀，特征在于：所述壳体中开设有依次分布的一级缸腔、连接腔和二级缸腔，连接腔连通进气口，一级缸腔与二级缸腔呈相对状分布，二级缸腔的径向截面小于一级缸腔。此气缸使得一级活塞和二级活塞同时朝同一方向移动，在正常工作时，一级无杆腔与二级无杆腔交替吸气与压缩，提高了工作效率；在动力源出现异常而不工作时，则可以通过低压气嘴将备用气体同时输送到一级无杆腔和二级无杆腔，利用两个径向截面不同的无杆腔产生压力差对二级无杆腔中的气体进行加压，仍能供出高压气体，给车辆一段缓冲时间，提高车辆行驶的安全性。

Description

一种自加压气缸

技术领域

本实用新型属于变容式机械技术领域，具体涉及一种自加压气缸。

背景技术

随着汽车工业技术的发展，空气悬架技术日趋完善，逐渐应用于车辆的悬挂系统中。其利用空气弹簧缓冲来自车轮的振动，并根据路况实时调节空气弹簧的气压，依此来改变空气弹簧的软硬度，达到增强车辆行驶过程中舒适性与平稳性的目的。

在实际应用中，通常由空气泵为空气弹簧提供压缩空气，实现空气弹簧弹性系数的调节。空气弹簧需要变硬时，空气泵工作，将空气压缩后充入空气弹簧；空气弹簧需要变软时，则释放出部分压缩空气。

目前的空气泵大多在电机出现异常而停止工作时，即可对悬架系统停止压缩空气的供应，影响行驶车辆的舒适性，甚至危及车辆的行驶安全。为此申请人设想研发一款能实现自加压的空气泵，即在电机停止工作后，仍能将车辆储气罐中的压缩气体进行再次加压后供出，给车辆一段准备时间，从而提高车辆的安全性。但要实现该功能，气缸的研发是首要解决的技术问题。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种自加压气缸，能够在无动力供给的情况下将备用的压缩气体加压后供出。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：设计一种自加压气缸，包括壳体，其特征在于：所述壳体中开设有依次分布的一级缸腔、连接腔和二级缸腔，连接腔连通进气口，一级缸腔与二级缸腔呈相对状分布，二级缸腔的径向截面小于一级缸腔；

一级缸腔中配装一级活塞，一级活塞将一级缸腔分隔为一级有杆腔和一级无杆腔，一级活塞上开设有一级进气孔，一级进气孔连通一级有杆腔和一级无杆腔，一级进气孔上设有能通断一级进气孔的第一单向阀，一级无杆腔连通一级出气孔，一级出气孔上设有能通断一级出气孔的第二单向阀；

二级缸腔中配装二级活塞，二级活塞将二级缸腔分隔为二级有杆腔和二级无杆腔，二级无杆腔连通二级进气孔和二级出气孔，二级进气孔上设有能通断二级进气孔的第三单向阀，二级出气孔上设有能通断二级出气孔的第四单向阀；

一级活塞上连接一级活塞杆，二级活塞上连接二级活塞杆，一级活塞杆在连接腔中与二级活塞杆相铰接，一级活塞杆或者二级活塞杆上开设有连接孔；

所述壳体上安装有气路切换阀，气路切换阀包括阀座，阀座上设有低压气嘴和高压气嘴，阀座与壳体共同围出相互独立的第一气腔、第二气腔和第三气腔，第一气腔与一级出气孔相连通，第一气腔还与二级进气孔相连通，低压气嘴通过第一开关阀连接第一气腔，第二气腔联通二级出气孔，第三气腔连通高压气嘴；

阀座中开设有空腔，空腔中配装有阀芯，阀芯将空腔分隔为依次分布且相互独立的第一阀腔和第二阀腔，第一阀腔连通第二气腔，第二阀腔连通第三气腔，阀芯上配装有第五单向阀，第五单向阀位于第一阀腔和第二阀腔之间。

进一步的，所述阀芯具有小端和径向截面大于小端的大端，空腔还具有位于空腔端部的第三阀腔，第三阀腔靠近第二阀腔设置，大端位于第三阀腔中，大端通过弹性体连接在阀座上，阀座与壳体间还围设有第四气腔，阀芯还将空腔分隔出第四阀腔，第四阀腔位于第一阀腔的一侧，第四阀腔远离第二阀腔设置，第四阀腔与第四气腔相连通，第四气腔连通调压气口，调压气口与二级出气孔相联通。

进一步的，还包括位于空腔另一端部的第五阀腔，第五阀腔靠近第四阀腔设置，第五阀腔连通连接腔。

进一步的，所述第三气腔还通过第二开关阀连通出气口。

进一步的，所述第五单向阀为压力单向阀。

进一步的，所述第四单向阀为能向远离二级无杆腔方向张开的第四阀片。

进一步的，还包括限位片，限位片能挡住张开的第四阀片。

进一步的，第一单向阀为第一阀片，第一阀片安装在一级活塞的端壁上，第一阀片靠近一级无杆腔设置。

进一步的，第二单向阀为能向远离一级无杆腔方向张开的第二阀片。

进一步的，第三单向阀为能向二级无杆腔方向张开的第三阀片。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型使得一级活塞和二级活塞同时朝同一方向移动，在正常工作时，一级无杆腔与二级无杆腔交替吸气与压缩，提高了工作效率；在动力源出现异常而不工作时，则可以通过低压气嘴将备用气体同时输送到一级无杆腔和二级无杆腔，利用两个径向截面不同的无杆腔产生压力差对二级无杆腔中的气体进行加压，仍能供出高压气体，给车辆一段缓冲时间，提高车辆行驶的安全性。

2、由于阀芯通过弹性体安装在阀座中，并且其第四阀腔采集了二级出气孔的样气，可以通过加压后样气和弹性体的共同作用来适当调节阀芯在空腔中的位置，满足二级出气孔输出气体压力的变化。

3、由于空腔另一端部的第五阀腔，第五阀腔连通作为常压状态的连接腔，可以使得阀芯处于自由状态，避免阀芯移动过程中受真空或者压力的影响。

4、由于第三气腔还通过第二开关阀连通出气口，可以使得悬架系统中气体的排出控制集成到该切换阀中，让控制结构更加紧凑。

5、由于第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀和第四单向阀均采用弹性阀片的形式，不仅简化了单向阀的自身结构，还简化了安装结构，使得气缸在构造上更加紧凑，减少了故障点，利于维持气缸运行的稳定性。

6、由于还设置能限制第四阀片张开程度的限位片，可以避免第四阀片因展开幅度过大被损坏而不能正常复位的情况，进一步保证气缸可靠工作。

7、本实用新型能够将低压气嘴供入的备用气体同时分配给两个径向截面不同的无杆腔，利用压力差推动活塞向径向截面较小的无杆腔侧移动，将备用气体加压，从而提高车辆的安全性，便于在行业内推广应用。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构图；

图2是图1的A向视图；

图3是图2中B-B剖视图；

图4是图3中C-C剖视图；

图5是二级气缸与气路切换阀的装配结构图；

图6是二级气缸的立体爆炸图一；

图7是二级气缸的立体爆炸图二；

图8是图6的D向视图；

图9是图8中E-E剖视图；

图10是图9中F-F剖视图。

图中标记：1、气路切换阀；11、阀座；12、低压气嘴；13、高压气嘴；14、第一气腔；15、第二气腔；16、第三气腔；17、第四气腔；18、第五气腔；19、出气口；110、阀芯；111、第五阀腔；112、第四阀腔；113、第一阀腔；114、压力单向阀；115、第二阀腔；116、第三阀腔；117、弹簧；118、第一电磁阀；119、第二电磁阀；120、调压气口；121、高压气口；2、二级气缸；21、壳体；22、连接腔；23、一级有杆腔；24、一级无杆腔；25、连接孔；26、进气口；27、铰接轴；28、二级有杆腔；29、二级无杆腔；210、一级进气孔；211、第一阀片；212、一级出气孔；213、第二阀片；214、二级进气孔；215、第三阀片；216、第四阀片；217、限位片；218、二级出气孔；219、二级活塞杆；220、一级活塞杆；221、一级活塞；222、二级活塞。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

如图1和图2所示，本实用新型中设置了二级气缸2和气路切换阀1，气路切换阀1中设置了阀座11，阀座11上设有低压气嘴12和高压气嘴13。如图3和图5所示，二级气缸2中设置壳体21，阀座11与壳体21共同围出相互独立的第一气腔14、第二气腔15、第三气腔16，第四气腔17和第五气腔18，如图4所示，低压气嘴12通过第一开关阀连接第一气腔14，第三气腔16连通高压气嘴13，第三气腔16还通过第二电磁阀119连通出气口19，第四气腔17连通调压气口120。如图9所示，壳体21中开设有依次分布的一级缸腔、连接腔22和二级缸腔，连接腔22连通进气口26，连接腔22还连通第五气腔18。一级缸腔与二级缸腔呈相对状分布，二级缸腔的径向截面小于一级缸腔。一级缸腔中配装一级活塞221，一级活塞221上连接一级活塞杆220。一级活塞221将一级缸腔分隔为一级有杆腔23和一级无杆腔24。如图6和图7所示，一级活塞221上开设有一级进气孔210，一级进气孔210连通一级有杆腔23和一级无杆腔24，在一级活塞221的端壁上安装第一阀片211，第一阀片211能封盖住一级进气孔210且靠近一级无杆腔24侧设置。壳体21上设有第二阀片213，第二阀片213能封盖住一级出气孔212，一级出气孔212连通第一气腔14，第二阀片213只能向远离一级无杆腔24的方向张开。二级缸腔中配装二级活塞222，二级活塞222上连接二级活塞杆219，二级活塞杆219与一级活塞杆220在连接腔22中通过铰接轴27相铰接，并在二级活塞杆219上开设有连接孔25，通过连接孔25连接电机等动力装置。二级活塞222将二级缸腔分隔为二级有杆腔28和二级无杆腔29，二级无杆腔29连通二级进气孔214和二级出气孔218，二级进气孔214连通第一气腔14，二级出气孔218通过干燥罐连通高压气口121，高压气口121连通第二气腔15，二级出气孔218还连通调压气口120。如图10所示，位于二级无杆腔29中的壳体21上设置能封盖住二级进气孔214的第三阀片215，使得第三阀片215只能向二级无杆腔29内张开。如图8所示，壳体21上还设置能封盖住二级出气孔218的第四阀片216，第四阀片216只能向远离二级无杆腔29方向张开，壳体21上还设置了限位片217，限位片217能挡住张开的第四阀片216，用以限制第四阀片216的张开程度。

阀座11中开设有空腔，空腔中配装有阀芯110，阀芯110具有小端和径向截面大于小端的大端，阀芯110将空腔分隔为相互独立且沿阀芯110自小端至大端依次分布的第五阀腔111、第四阀腔112、第一阀腔113、第二阀腔115和第三阀腔116，使得第三阀腔116位于空腔中最靠近大端端壁的一侧，第五阀腔111位于空腔中最靠近小端端壁的另一侧。阀芯110的大端位于第三阀腔116中，大端通过弹簧117连接在阀座11上。第一阀腔113连通第二气腔15，第三气腔16连通第二阀腔115，阀芯110上配装有压力单向阀114，压力单向阀114位于第一阀腔113和第二阀腔115之间，压力单向阀114只允许气体由第一阀腔113流向第二阀腔115。第四阀腔112与第四气腔17相连通，第五阀腔111与第五气腔18相连通。

本实用新型的工作过程如下：

使用时，在低压气嘴12上连接存储有压缩空气的储气罐。正常情况下，第一电磁阀118处于关闭状态，动力源带动第一活塞和第二活塞同时做往复运动。当二级活塞杆219向二级缸腔中推进时，拉动一级活塞杆220从一级缸腔中拉出，使得一级无杆腔24变大，而第二阀片213封堵住一级出气孔212，第一阀片211封堵住一级进气孔210，使得一级无杆腔24中的压力急剧下降，出现真空，迫使第一阀片211张开，失去对一级进气孔210的封堵作用，使得空气通过进气口26和连接腔22进入一级进气孔210，进到一级无杆腔24中。待一级活塞221向一级缸腔中推进时，一级无杆腔24变小，其内的空气被压缩，压力增大到一定程度时，第二阀片213被顶开，使得压缩空气从一级出气孔212并穿过第一气腔14进入二级进气孔214，此时二级无杆腔29处于变大的过程中，第三阀片215被打开，被一级无杆腔24压缩过的空气进入二级无杆腔29，待二级活塞杆219再次向二级缸腔中推进时，空气经过二次压缩后顶开第四阀片216，从二级出气孔218中排出，一部分作为样气经调压口进入第四阀腔112，其余则经过干燥罐干燥后通过高压气口121进入第二气腔15，随后到达第一阀腔113，在压力的作用下打开压力单向阀114进入第二阀腔115，经过第三气腔16从高压气嘴13中供出，以便充入空气弹簧，增强其硬度，升高对应部位的车架。当然空气弹簧需要变软时，会压出部分气体，压出的气体通过高压气嘴13进入第三气腔16，此时打开第二电磁阀119，该部分气体就会穿过第二电磁阀119从出气口19中排出，实现空气弹簧软硬度的调节。如此，当一级活塞杆220和二级活塞杆219共同向二级无杆腔29方向移动时，一级无杆腔24吸气，二级无杆腔29压缩；当一级活塞杆220和二级活塞杆219共同向一级无杆腔24方向移动时，一级无杆腔24压缩，二级无杆腔29吸气，即一级无杆腔24和二级无杆腔29交替进行吸气与压缩，使得不论活塞杆如何移动，总有一个无杆腔是处于真正做功的状态，提高了气缸的工作效率，并且二级无杆腔29是对经一级无杆腔24压缩过的气体进行的再次压缩，提高了供气压力。

如果由于动力源异常而停止工作时，无法产生压缩空气。此时，打开第一电磁阀118，使得储气罐中的备用气体通过低压气嘴12进入第一气腔14，通过一级出气孔212进入第一无杆腔，通过二级进气孔214进入二级无杆腔29，由于一级无杆腔24和二级无杆腔29的气压相同，但二级无杆腔29的径向截面小于一级无杆腔24，从而产生压力差推动活塞移动向二级无杆腔29侧移动，将气体加压，使得高压气嘴13仍有高压空气供应，满足空气弹簧在一定时间内的调节需求，避免了现有技术中由于电机异常而造成即可不能为空气弹簧充气的弊端，提高车辆行驶的安全性。

在上述充气的过程中，阀芯110会根据供气压力的变化适当调整阀芯110的位置，以满足供气压力的变化。

除采用上述第一电磁阀118作为第一开关阀，第二电磁阀119作为第二开关阀外，还可以采用其它具体结构的开关阀，只要能够满足通断控制即可，只是电磁阀不仅技术成熟，性能稳定，还便于控制通断。同理，除采用弹簧117作为弹性体外，还可以采用橡胶等具有弹性的物体，只要具有弹性，能随压力的变化进行伸缩即可，对其结构不做具体要求。当然，第五单向阀采用压力单向阀114的形式，也只是利用压力进行自身启闭控制的考虑，还采用其它结构形式的单向阀。第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀和第四单向阀除采用上述阀片结构外，还可以采用其它具体结构的单向阀，只要能够控制气体的单向流通即可，只是采用阀片能够自身根据压力情况进行自动启闭，不仅简化了自身结构，也简化了控制结构，使得气缸的整体结构更加紧凑，减少了故障点，利于气缸运行的稳定性。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种自加压气缸，包括二级气缸，二级气缸包括壳体，其特征在于：所述壳体中开设有依次分布的一级缸腔、连接腔和二级缸腔，连接腔连通进气口，一级缸腔与二级缸腔呈相对状分布，二级缸腔的径向截面小于一级缸腔；

一级缸腔中配装一级活塞，一级活塞将一级缸腔分隔为一级有杆腔和一级无杆腔，一级活塞上开设有一级进气孔，一级进气孔连通一级有杆腔和一级无杆腔，一级进气孔上设有能通断一级进气孔的第一单向阀，一级无杆腔连通一级出气孔，一级出气孔上设有能通断一级出气孔的第二单向阀；

二级缸腔中配装二级活塞，二级活塞将二级缸腔分隔为二级有杆腔和二级无杆腔，二级无杆腔连通二级进气孔和二级出气孔，二级进气孔上设有能通断二级进气孔的第三单向阀，二级出气孔上设有能通断二级出气孔的第四单向阀；

一级活塞上连接一级活塞杆，二级活塞上连接二级活塞杆，一级活塞杆在连接腔中与二级活塞杆相铰接，一级活塞杆或者二级活塞杆上开设有连接孔；

还包括气路切换阀，气路切换阀包括阀座，阀座与壳体相连接，阀座上设有低压气嘴和高压气嘴，阀座与壳体共同围出相互独立的第一气腔、第二气腔和第三气腔，第一气腔与一级出气孔相连通，第一气腔还与二级进气孔相连通，低压气嘴通过第一开关阀连接第一气腔，第二气腔联通二级出气孔，第三气腔连通高压气嘴；

阀座中开设有空腔，空腔中配装有阀芯，阀芯将空腔分隔为依次分布且相互独立的第一阀腔和第二阀腔，第一阀腔连通第二气腔，第二阀腔连通第三气腔，阀芯上配装有第五单向阀，第五单向阀位于第一阀腔和第二阀腔之间。

2.按照权利要求1所述的自加压气缸，其特征在于：所述阀芯具有小端和径向截面大于小端的大端，空腔还具有位于空腔端部的第三阀腔，第三阀腔靠近第二阀腔设置，大端位于第三阀腔中，大端通过弹性体连接在阀座上，阀座与壳体间还围设有第四气腔，阀芯还将空腔分隔出第四阀腔，第四阀腔位于第一阀腔的一侧，第四阀腔远离第二阀腔设置，第四阀腔与第四气腔相连通，第四气腔连通调压气口，调压气口与二级出气孔相联通。

3.按照权利要求2所述的自加压气缸，其特征在于：还包括位于空腔另一端部的第五阀腔，第五阀腔靠近第四阀腔设置，第五阀腔连通连接腔。

4.按照权利要求1所述的自加压气缸，其特征在于：所述第三气腔还通过第二开关阀连通出气口。

5.按照权利要求1所述的自加压气缸，其特征在于：所述第五单向阀为压力单向阀。

6.按照权利要求1至5任一所述的自加压气缸，其特征在于：所述第四单向阀为能向远离二级无杆腔方向张开的第四阀片。

7.按照权利要求6所述的自加压气缸，其特征在于：还包括限位片，限位片能挡住张开的第四阀片。

8.按照权利要求1至5任一所述的自加压气缸，其特征在于：第一单向阀为第一阀片，第一阀片安装在一级活塞的端壁上，第一阀片靠近一级无杆腔设置。

9.按照权利要求1至5任一所述的自加压气缸，其特征在于：第二单向阀为能向远离一级无杆腔方向张开的第二阀片。

10.按照权利要求1至5任一所述的自加压气缸，其特征在于：第三单向阀为能向二级无杆腔方向张开的第三阀片。

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