一种油气弹簧的制作方法

本发明涉及汽车机械技术领域，尤其涉及一种油气弹簧。

背景技术：

油气弹簧不仅是汽车悬架的弹性元件，而且也起到液压减振器的作用，可以衰减车轮所受路面颠簸引起车身的振动，其减振作用依靠阻尼装置提供。油气弹簧具有以下特点：非线性刚度、非线性阻尼、车身高度调节、悬架系统结构紧凑、通用性、适应性好、改变油气弹簧腔填充压力，可以得到不同的悬架刚度特性和蓄能器储能大。

单气室油气弹簧结构简单，但车身高度受簧上质量影响较大；为获取理想的弹簧特性，可采用双气室油气弹簧。双气室油气弹簧结构较复杂，但相对单气室油气弹簧优化了变刚度特性，通过合理选择主气室与反压气室的参数可以得到恰当的悬架刚度特性。

油气弹簧的阻尼功能一般是通过设置节流孔实现。一般将节流孔内置在油气弹簧缸体内，缸体装配完成后，阻尼参数是不可调整的。为提高阻尼的适应性，采用外置的阻尼阀，通过电磁驱动阀芯，实现节流孔径的大小变化，分为有级调节和无级调节两种；其结构复杂，且当电磁功能失效时，车辆在无阻尼情况下行驶，将大大影响乘员舒适性，甚至影响行车安全。

也就是说，现有技术中的油气弹簧，存在阻尼功能调节结构复杂，调节不便的技术问题。

技术实现要素：

本发明通过提供一种油气弹簧，解决了现有技术中的油气弹簧，存在的阻尼功能调节结构复杂，调节不便的技术问题。

本申请实施例提供了如下技术方案：

一种油气弹簧，包括：

蓄能器、阻尼装置和油气弹簧缸，所述油气弹簧缸与所述蓄能器通过软管连接；所述阻尼装置与所述软管连接，并设置在所述蓄能器和所述油气弹簧缸之间；

所述油气弹簧缸包括：上吊耳总成、缸体、活塞总成、导向套总成和下吊耳总成；其中，所述上吊耳总成和所述下吊耳总成分别位于所述油气弹簧缸的两端；所述上吊耳总成与所述软管连通；所述缸体的一端与所述上吊耳总成可拆卸的连接，所述缸体的另一端与所述导向套总成可拆卸的连接；所述活塞总成的一端穿设于所述缸体和所述导向套总成内，所述活塞总成的另一端与所述下吊耳总成可拆卸的连接。

可选的，所述蓄能器、所述软管、所述缸体内壁和所述活塞总成的端面围成主腔；所述活塞内壁与所述下吊耳总成围成杆内腔；所述活塞外壁、所述缸体内壁和所述导向套总成端面围成环形腔，所述活塞总成上设置有通孔，所述通孔连通所述杆内腔和所述环形腔；其中，当所述活塞总成向靠近所述上吊耳总成的方向移动时，所述主腔压力升高，所述杆内腔和所述环形腔压力降低；当所述活塞总成向远离所述上吊耳总成的方向移动时，所述主腔压力降低，所述杆内腔和所述环形腔压力升高。

可选的，所述上吊耳总成包括：上吊耳、O型密封圈和密封挡圈；其中，所述O型密封圈和所述密封挡圈设置于所述上吊耳与所述缸体的结合部，所述O型密封圈为弹性密封圈，以增加所述上吊耳总成与所述缸体的连接密封性。

可选的，所述上吊耳总成还包括：孔用弹性挡圈和向心轴承；其中，所述上吊耳上开设有上吊耳吊圈通孔；所述孔用弹性挡圈和所述向心轴承设置在所述上吊耳吊圈通孔内。

可选的，所述活塞总成包括：锁紧螺母、压紧环、唇形组合密封圈、端盖、抗磨环和活塞杆；其中，所述锁紧螺母、所述压紧环、所述唇形组合密封圈和所述抗磨环均套设在所述活塞杆的第一端；所述第一端为靠近所述上吊耳总成的一端；其中，所述端盖与所述活塞杆的第一端连接，以密封所述活塞杆的内腔；所述锁紧螺母挤压所述压紧环，进而挤压所述唇形组合密封圈；所述唇形组合密封圈为弹性密封圈，以增加所述活塞总成与所述缸体内壁的密封性。

可选的，所述导向套总成包括：压紧环、唇形组合密封圈、O型密封圈、密封挡圈、导向套壳体和抗磨环；其中，所述压紧环、所述唇形组合密封圈、所述O型密封圈、所述密封挡圈和所述抗磨环均套设在所述导向套壳体上；所述压紧环挤压所述唇形组合密封圈，以增加所述活塞总成与所述缸体内壁的密封性。

可选的，所述唇形组合密封圈包括：O型圈和与所述O型圈连接的密封唇，所述密封唇的尺寸大于所述O型圈；当所述O型圈被所述压紧环挤压时，所述O型圈变形使所述密封唇外径增大，以实现自补偿。

可选的，所述油气弹簧还包括：刮尘圈总成，所述刮尘圈总成包括刮尘圈和刮尘圈壳体；所述刮尘圈和所述刮尘圈壳体通过螺栓及垫片与所述导向套总成固定连接。

可选的，所述下吊耳总成包括：O型密封圈、密封挡圈、下吊耳、孔用弹性挡圈和向心轴承；其中，所述O型密封圈和所述密封挡圈设置于所述下吊耳与所述活塞总成的结合部，所述O型密封圈为弹性密封圈，以增加所述下吊耳总成与所述活塞总成的连接密封性；其中，所述下吊耳上开设有下吊耳吊圈通孔；所述孔用弹性挡圈和所述向心轴承设置在所述下吊耳吊圈通孔内。

可选的，所述上吊耳总成和所述下吊耳总成上均开设有用于填充液体和/或气体的填充阀。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1、本申请实施例提供的油气弹簧，采用分体式结构，油气弹簧缸体与蓄能器中间采用软管连接，阻尼装置设在油气弹簧缸体和蓄能器之间的连接软管上，使得双气室油气弹簧具有一定的扩展性，可以扩展连接控制阀组，一方面，通过分体式设计，将阻尼装置外设，提高阻尼调节的便利性；另一方面，通过软管实现蓄能器与缸体主腔的刚性闭锁。

2、本申请实施例提供的油气弹簧，在关键部件连接部设置压紧环作用在唇形组合密封圈的O型圈上，O型圈挤压变形，使密封唇外径增大，这种结构具有自补偿功能，有效的提高和保证了油气弹簧的密封性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例中油气弹簧的结构图；

图2为本申请实施例中油气弹簧缸的结构图；

图3为本申请实施例中刮尘圈总成的结构图；

图4为本申请实施例中上吊耳总成的结构图；

图5为本申请实施例中下吊耳总成的结构图；

图6为本申请实施例中活塞总成的结构图；

图7为本申请实施例中导向套总成的结构图；

图8为本申请实施例中油气弹簧的剖面图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种油气弹簧，解决了现有技术中的油气弹簧，存在的阻尼功能调节结构复杂，调节不便的技术问题。实现了提高阻尼调节的便利性和实现蓄能器与缸体主腔的刚性闭锁的技术效果。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供技术方案的总体思路如下：

本申请提供一种油气弹簧，包括：

蓄能器、阻尼装置和油气弹簧缸，所述油气弹簧缸与所述蓄能器通过软管连接；所述阻尼装置与所述软管连接，并设置在所述蓄能器和所述油气弹簧缸之间；

所述油气弹簧缸包括：上吊耳总成、缸体、活塞总成、导向套总成和下吊耳总成；其中，所述上吊耳总成和所述下吊耳总成分别位于所述油气弹簧缸的两端；所述上吊耳总成与所述软管连通；所述缸体的一端与所述上吊耳总成可拆卸的连接，所述缸体的另一端与所述导向套总成可拆卸的连接；所述活塞总成的一端穿设于所述缸体和所述导向套总成内，所述活塞总成的另一端与所述下吊耳总成可拆卸的连接。

通过上述内容可以看出，本申请实施例提供的油气弹簧，采用分体式结构，油气弹簧缸体与蓄能器中间采用软管连接，阻尼装置设在油气弹簧缸体和蓄能器之间的连接软管上，使得双气室油气弹簧具有一定的扩展性，可以扩展连接控制阀组，一方面，通过分体式设计，将阻尼装置外设，提高阻尼调节的便利性；另一方面，通过软管实现蓄能器与缸体主腔的刚性闭锁。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

在本实施例中，提供了一种油气弹簧，请参考图1和图2，所述油气弹簧包括：

蓄能器1、阻尼装置2和油气弹簧缸3，所述油气弹簧缸3与所述蓄能器1通过软管4连接；所述阻尼装置2与所述软管4连接，并设置在所述蓄能器1和所述油气弹簧缸3之间；

所述油气弹簧缸3包括：上吊耳总成100、缸体203、活塞总成300、导向套总成400和下吊耳总成600；其中，所述上吊耳总成100和所述下吊耳总成600分别位于所述油气弹簧缸3的两端；所述上吊耳总成100与所述软管3连通；所述缸体203的一端与所述上吊耳总成100可拆卸的连接，所述缸体203的另一端与所述导向套总成400可拆卸的连接；所述活塞总成300的一端穿设于所述缸体203和所述导向套总成400内，所述活塞总成300的另一端与所述下吊耳总成600可拆卸的连接。

在具体实施过程中，所述油气弹簧可以是汽车悬架的弹性元件，也可以是移动机器人的弹性元件，在此不作限制。

下面详细介绍所述油气弹簧的结构和工作原理：

首先，介绍所述油气弹簧的结构。

在具体实施过程中，所述蓄能器1的类型可以为隔膜式、皮囊式和活塞式等；所述阻尼装置2的安装位置可以装在软管4中间，或者装在蓄能器1端部，或者装在油气弹簧缸3的油口处，在本申请中不作限制。

在具体实施过程中，所述蓄能器1通过专用的抱箍固定在车架上。阻尼装置2可固定在油气弹簧缸3的油口处，或固定在蓄能器1油口处，也可安装在车架上。

在本申请实施例中，如图3所示，所述油气弹簧还包括：刮尘圈总成500，所述刮尘圈总成500包括刮尘圈501和刮尘圈壳体502；所述刮尘圈501和所述刮尘圈壳体502通过螺栓202及垫片201与所述导向套总成400固定连接。所述刮尘圈总成500用于防止灰尘进入缸体203。

在具体实施过程中，所述油气弹簧缸3的主要连接方式为：上吊耳总成100与缸体203为螺纹连接，并如图2所示，通过垫片201和锁紧螺母301防松；活塞总成300与下吊耳总成600为螺纹连接；导向套总成400与缸体203为螺纹连接；刮尘圈总成500与导向套总成400通过螺栓202及垫片201连接，当然，在具体实施过程中，各关键部件也可以通过卡口结构或摩擦结构连接，在此不作限制。

具体来讲，导向套总成400、刮尘圈总成500与缸体203直接螺栓连接，节约了空间。

在本申请实施例中，如图4所示，所述上吊耳总成100包括：

上吊耳101、O型密封圈102和密封挡圈103；

其中，所述O型密封圈102和所述密封挡圈103设置于所述上吊耳101与所述缸体203的结合部，所述O型密封圈102为弹性密封圈，以增加所述上吊耳总成100与所述缸体203的连接密封性。

进一步，所述上吊耳总成100还包括：

孔用弹性挡圈104和向心轴承105；其中，所述上吊耳101上开设有上吊耳吊圈通孔；所述孔用弹性挡圈104和所述向心轴承105设置在所述上吊耳吊圈通孔内。所述向心轴承105用来连接车上的销轴，实现与车架的连接。

类似的，如图5所示，所述下吊耳总成600包括：

O型密封圈102、密封挡圈103、下吊耳601、孔用弹性挡圈104和向心轴承105；

其中，所述O型密封圈102和所述密封挡圈103设置于所述下吊耳601与所述活塞总成300的结合部，所述O型密封圈102为弹性密封圈，以增加所述下吊耳总成600与所述活塞总成300的连接密封性；

其中，所述下吊耳上开设有下吊耳吊圈通孔；所述孔用弹性挡圈104和所述向心轴承105设置在所述下吊耳吊圈通孔内。

具体来讲，油气弹簧缸3的下吊耳总成600通过销轴和悬架臂与车轮相连，上吊耳总成100通过销轴和固定在车架上的支座与车架相连。由于油气弹簧的上吊耳101和下吊耳601内部安装有向心轴承105，向心轴承105具有自动调心作用，可消除由于油气弹簧上吊耳101和下吊耳601两安装点左、右出现偏离引起油气弹簧内活塞总成300在上下运动过程中与缸体203产生偏磨的问题。

在本申请实施例中，如图6所示，所述活塞总成300包括：

锁紧螺母301、压紧环302、唇形组合密封圈303、端盖304、抗磨环305和活塞杆306；

其中，所述锁紧螺母301、所述压紧环302、所述唇形组合密封圈303和所述抗磨环305均套设在所述活塞杆306的第一端；所述第一端为靠近所述上吊耳总成100的一端；

其中，所述端盖304与所述活塞杆306的第一端连接，以密封所述活塞杆306的内腔；所述锁紧螺母301挤压所述压紧环302，进而挤压所述唇形组合密封圈303；所述唇形组合密封圈303为弹性密封圈，以增加所述活塞总成300与所述缸体203内壁的密封性。

如图6所示，按照所述第一端至与所述第一端相对的第二端的方向，依次设置所述端盖304、所述唇形组合密封圈303、两个所述压紧环302和所述锁紧螺母301。

进一步，所述唇形组合密封圈303包括：O型圈和与所述O型圈连接的密封唇，所述密封唇的尺寸大于所述O型圈；当所述O型圈被所述压紧环挤压时，所述O型圈变形使所述密封唇外径增大，以实现自补偿。

具体来讲，所述压紧环302可以有两个，两个压紧环302在锁紧螺母301的挤压下发生一定的弹性形变，产生类似碟簧的作用力，同时压紧环302作用在唇形组合密封圈303的O型圈上，O型圈挤压变形，使密封唇外径增大，这种结构具有自补偿功能，即使唇形组合密封圈303发生磨损，在碟簧力的作用下，唇口外径能变大，保证密封作用。抗磨环在往复运动中起支撑作用。

当然，在具体实施过程中，所述压紧环302的数量可以设置为3个或4个，在此不作限制。

在本申请实施例中，所述导向套总成400用于引导所述活塞总成300往返运动的方向，如图7所示，所述导向套总成400包括：

压紧环302、唇形组合密封圈303、O型密封圈102、密封挡圈103、导向套壳体401和抗磨环305；

其中，所述压紧环302、所述唇形组合密封圈303、所述O型密封圈102、所述密封挡圈103和所述抗磨环305均套设在所述导向套壳体401上；所述压紧环302挤压所述唇形组合密封圈303，以增加所述活塞总成300与所述缸体203内壁的密封性。

与所述活塞总成300类似，所述导向套总成400的压紧环302可以有两个，两个压紧环302在刮尘圈总成500的挤压下发生一定的弹性形变，产生类似碟簧的作用力，同时压紧环302作用在唇形组合密封圈303的O型圈上，O型圈挤压变形，使密封唇外径增大，这种结构具有自补偿功能，即使密封圈发生磨损，在碟簧力的作用下，唇口外径能变大，保证密封作用。抗磨环在往复运动中起支撑作用。

当然，在具体实施过程中，所述压紧环302的数量可以设置为3个或4个，在此不作限制。

具体来讲，油气弹簧工作时，额定压力往往达到十几兆帕，若行车时油气弹簧发生泄露，会降低悬架性能、影响车辆正常行驶，严重时威胁车辆及人员的人身安全。为满足整车轻量化、小型化设计要求，油气弹簧缸径不断缩小，其额定压力也在不断升高，油气弹簧缸的密封性能显得尤为重要。本实施例在关键部件连接部设置压紧环302作用在唇形组合密封圈303的O型圈上，O型圈挤压变形，使密封唇外径增大，这种结构具有自补偿功能，有效的提高和保证了油气弹簧的密封性。

在本申请实施例中，所述上吊耳总成100和所述下吊耳总成600上均开设有用于填充液体和/或气体的填充阀606。

具体来讲，本实施例提供的油气弹簧采用分体式结构，便于布置安装；采用唇形组合密封圈303的新型密封结构，具有自补偿功能，在高压、直线往复运动工况下密封性好，寿命长，只需一次填充，维护保养方便；采取阻尼装置2外置，针对不同轴荷的车辆，便于进行优化设计，提高了通用性。进一步，通过在连接软管4处可连接供油泵、油箱等，实现车身高度调节，针对不同工况，设置合适的车高，提高了车辆的操纵稳定性和通过性。

接下来，介绍所述油气弹簧的工作原理。

请参考图8，图8为所述油气弹簧的剖面图，如图8所示，所述蓄能器1、所述软管4、所述缸体203内壁和所述活塞总成300的端面围成主腔801；所述活塞总成300内壁与所述下吊耳总成600围成杆内腔802；所述活塞总成300外壁、所述缸体203内壁和所述导向套总成400端面围成环形腔803，所述活塞总成300上设置有通孔，所述通孔连通所述杆内腔802和所述环形腔803；

其中，当所述活塞总成300向靠近所述上吊耳总成100的方向移动时，所述主腔801压力升高，所述杆内腔802和所述环形腔803压力降低；当所述活塞总成300向远离所述上吊耳总成100的方向移动时，所述主腔801压力降低，所述杆内腔802和所述环形腔803压力升高。

具体来讲，所述油气弹簧属于双气室油气弹簧，通过设置主腔801和反压腔的填充压力和体积。可以获得不同的弹簧刚度、输出力特性；通过优化填充参数，能匹配出最佳的悬架性能。其中，所述反压腔为所述杆内腔802和所述环形腔803。

需要说明的是，主腔801通过软管4与蓄能器1连接，蓄能器1的气端有接口，通过工装来填充压缩气体；蓄能器1内隔膜、皮囊或其他装置将液压油与氮气分开，其中，蓄能器1的体积和蓄能器1填充的气体压力等参数可以根据工况设定。主腔801充满液压油；所述主腔801中的液压油可以从上吊耳总成100的填充阀606注入。杆内腔802和所述环形腔803通过预充液压油与氮气形成内置式蓄能腔，液压油和氮气不分离；杆内腔802和所述环形腔803的液压油与氮气可以从下吊耳总成600的填充阀606注入；其中，反压腔填充液压油后的体积和反压腔填充气体压力等参数可以根据工况设定。

具体的弹性压缩和伸张原理为：压缩行程时，主腔801内，油气弹簧缸空间减小，液体流向蓄能器1，氮气受到压缩压力升高；同时，反压腔内，环形腔803体积增大，杆内腔802液压油流向环形腔803，氮气体积增大、压力降低。伸张行程时，主腔801内，油气弹簧缸空间增大，液体由蓄能器1流出，氮气体积增大压力降低；反压腔内，环形腔803体积减小，环形腔803液压油流向杆内腔802，氮气体积减小、压力升高。

当油气弹簧工作时，油气弹簧内氮气的压缩与膨胀，相当于气体弹簧，该弹性元件能缓冲车轮传递过来的作用力，而阻尼装置2的作用相当于减振器，可以衰减车轮所受路面颠簸引起车身的振动，该阻尼装置2具有由不同直径节流孔结构，且双向节流孔径不同，实现了压缩和回弹行程的不同阻尼。

具体来讲，阻尼装置2改变液压油通过油路时的孔径，产生粘滞阻尼，衰减车辆在不平路面上的振动。压缩行程时，液压油通过压缩阀孔，由主腔801流向蓄能器1，孔径d1；伸张行程时，液压油通过复原孔，由蓄能器1流向主腔801，孔径d2(d2>d1)。因此阻尼装置2的存在，使油气弹簧工作时，在压缩和复原行程产生不同的阻尼力，压缩阻尼小于复原阻尼。

经验证，本发明提供的油气弹簧的行程较长，可以达到230mm；承载能力强，最大耐压40MPa，可以用于重型或超重型越野车上。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

1、本申请实施例提供的油气弹簧，采用分体式结构，油气弹簧缸体与蓄能器中间采用软管连接，阻尼装置设在油气弹簧缸体和蓄能器之间的连接软管上，使得双气室油气弹簧具有一定的扩展性，可以扩展连接控制阀组，一方面，通过分体式设计，将阻尼装置外设，提高阻尼调节的便利性；另一方面，通过软管实现蓄能器与缸体主腔的刚性闭锁。

2、本申请实施例提供的油气弹簧，在关键部件连接部设置压紧环作用在唇形组合密封圈的O型圈上，O型圈挤压变形，使密封唇外径增大，这种结构具有自补偿功能，有效的提高和保证了油气弹簧的密封性。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。