专利名称:减震装置、悬挂系统及汽车的制作方法
【专利摘要】一种减震装置、悬挂系统及汽车，其中减震装置包括外缸、位于外缸内的内缸、设于内缸内的活塞，以及与所述活塞相连的活塞杆，所述活塞杆穿出所述内缸、外缸；所述外缸和所述内缸之间形成填充有液压油的外腔；所述活塞将所述内缸分为第一内腔和第二内腔，所述第一内腔中填充有第一压缩空气，所述第二内腔填充满液压油；所述第二内腔和所述外腔之间通过第一阀连通。本实用新型的减震装置能够同时具备减震器和弹性元件的功能。
【专利说明】减震装置、悬挂系统及汽车
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及车辆领域，具体涉及一种减震装置、悬挂系统及汽车。
【背景技术】
[0002]悬挂系统是车辆的重要组成部分，其中包括减震装置，当车轮受到地面的冲击时，减震装置能够起到吸收冲击、缓解车身振动的作用。
[0003]传统的减震装置包括弹性元件，用于缓解路面对车身的冲击，其包括螺旋弹簧和油气弹簧两种形式。其中，螺旋弹簧的刚度特性为线性(即:弹簧的回弹力与压缩量呈线性关系)，往复振动频率高，不利于车辆的行驶平顺性。油气弹簧采用气体作为弹性介质，以液压油作为传力介质，而气体的刚度特性为非线性(即:气体的回弹力与压缩量呈非线性关系)，往复振动频率低，可以提高车辆的行驶平顺性。
[0004]但是，弹性元件的往复振动会导致车身上下跳跃，影响车身稳定，还需要设置能够吸收和衰减振动的减震器抑制弹性元件的往复振动。因此，在悬挂系统中布置减震装置时，需要考虑两个部件，即弹性元件和减震器，这样布置起来比较麻烦。如果能将弹性元件和减震器集成在同一部件中，则可以简化悬挂系统的布置。
实用新型内容
[0005]本实用新型解决的问题是提供一种新的减震装置，其中集成了弹性元件和减震器的双重功能，有利于简化悬挂系统的布置。
[0006]为解决上述问题，本实用新型提供一种减震装置，包括外缸、位于外缸内的内缸、设于内缸内的活塞，以及与所述活塞相连的活塞杆，所述活塞杆穿出所述内缸、外缸；所述外缸和所述内缸之间形成填充有液压油的外腔；所述活塞将所述内缸分为第一内腔和第二内腔，所述第一内腔中填充有第一压缩空气，所述第二内腔填充满液压油；所述第二内腔和所述外腔之间通过第一阀连通。
[0007]可选的，所述第一阀为伸张阀。
[0008]可选的，沿朝向所述活塞的方向，所述第一内腔包括第一子内腔和第二子内腔，所述第一压缩空气填充于所述第一子内腔中；所述第一子内腔靠近所述第二子内腔的部分填充有液压油，所述第二子内腔中填充满液压油；所述第一子内腔、第二子内腔通过第二阀连通。
[0009]可选的，所述第二阀为压缩阀，所述第一阀的阻尼大于所述第二阀的阻尼。
[0010]可选的，所述内缸包括内缸筒和位于所述内缸筒内的支撑衬套，所述支撑衬套抵靠在所述内缸筒的顶部，所述第一子内腔由所述支撑衬套限定；所述第二阀设于所述支撑衬套的底部。
[0011]可选的，所述支撑衬套的周壁与所述内缸筒的内壁过盈配合。
[0012]可选的，所述内缸还包括设于所述内缸筒顶部的支撑座，以及设于所述内缸筒底部的底座，所述内缸筒、支撑座和底座围成所述内缸的内腔；所述第一阀位于所述底座上。
[0013]可选的，所述支撑座面向所述内缸筒的一侧设有环形槽，所述内缸筒的周壁嵌设于所述环形槽中。
[0014]可选的，所述内缸筒与所述环形槽的配合面之间设有密封圈。
[0015]可选的，所述外缸内壁包括第一配合面，所述第一配合面位于所述外缸靠近所述支撑座的一端，且与所述内缸筒的轴向和径向均不平行；所述支撑座具有与所述第一配合面压紧配合的第二配合面。
[0016]可选的，所述外腔的顶部填充有第二压缩空气，其余部分填充液压油；所述第一压缩空气的气压大于所述第二压缩空气的气压。
[0017]可选的，所述外缸包括至少在底部开口的外缸筒和封闭所述开口的密封体。
[0018]可选的，所述密封体位于所述外缸筒内；所述外缸筒的底部具有限位部，位于所述密封体背向所述内缸的一侧，对所述密封体进行轴向限位。
[0019]可选的，所述限位部通过所述外缸筒的周壁沿径向向内弯折形成。
[0020]可选的，还包括套于所述活塞杆外的导向器，所述导向器抵靠于所述内缸的底部和所述外缸的底部之间。
[0021 ] 可选的，所述导向器上开设有油道，所述油道连通所述第一阀与所述外腔。
[0022]本实用新型还提供一种悬挂系统，其包括上述任一项所述的减震装置。
[0023]本实用新型还提供一种汽车，其包括上述悬挂系统。
[0024]与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下优点:
[0025]首先，减震装置中的内缸由活塞分为第一内腔和第二内腔，并在第一内腔中填充第一压缩空气。当活塞上行压缩时，第一压缩空气被压缩，相当于弹性元件(例如螺旋弹簧)的受压过程；当活塞上行至上极限时，第一压缩空气释放压缩能量并反作用于活塞，推动活塞下行拉伸，相当于弹性元件在受压后的回弹过程。该减震装置以气体作为弹性介质，以液压油作为传力介质，可以实现弹性元件的功能。
[0026]其次，内缸外套有外缸，内、外缸之间形成外腔，外腔与第二内腔之间通过第一阀连通。当活塞往复运动时，液压油通过第一阀在外腔和第二内腔之间往复流动，能够将汽车的振动能量转化为油液热能，最终散发到大气中，使得减震装置实现减震器的功能。
[0027]因此，该减震装置能够集成油气弹簧和减震器的功能，在考虑将减震装置布置于悬挂系统时，只需要考虑这一个部件，由此可以简化悬挂系统的布置。
[0028]进一步，第一阀为伸张阀，增加了活塞在下行拉伸时的拉伸阻尼，即增加了减震装置的回弹阻尼，能够提高汽车的行驶平顺性。
[0029]进一步，第二阀为压缩阀，增加了活塞在上行压缩时的压缩阻尼，即增加了减震装置的压缩阻尼，能够提高减震装置的强度。
【附图说明】
[0030]图1是本实用新型实施例的减震装置的剖面结构图；
[0031]图2示出了活塞上行压缩时的液压油流向；
[0032]图3示出了活塞下行拉伸时的液压油流向；
[0033]图4是图1圈出部分的放大图。
【具体实施方式】
[0034]为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。
[0035]本实用新型实施例提供一种汽车，其中包括悬挂系统，悬挂系统中包括减震装置，参照图1所示，减震装置具有用于与车架连接的顶部A和相对于顶部A的底部B，其包括外缸10、位于外缸10内的内缸20、设于内缸20内的活塞31以及与活塞31相连的活塞杆32，活塞杆32从底部B穿出内缸20和外缸10。外缸10和内缸20之间形成外腔W，外腔W内填充有液压油。
[0036]活塞31将内缸20的内腔分为第一内腔NlO和第二内腔N20，第一内腔NlO内填充有第一压缩空气，第二内腔N20中填充满液压油。第二内腔N20与外腔W之间通过第一阀41连通。
[0037]当减震装置应用于悬挂系统而与车身连接时，外缸10的顶部与车架连接，活塞杆32伸出内外缸的一端与车轮连接。减震装置位于车轮与车架和车身之间，对车身起到弹性支撑的作用。
[0038]其中，第一压缩空气用于提供减震装置对车身的弹性支撑力。分析如下:当汽车静止或行驶在平整的路面上时，此时减震装置受到车身的重力作用，该力将推动活塞上行压缩；当汽车行驶在不平整的路面上时，车轮会发生跳动，此时减震装置除了受到车身的重力作用之外，还受到一个由车轮施加的向上的作用力，该力也将推动活塞上行压缩。如果没有第一压缩空气的作用，在上述两种工况下，活塞都将上行运动至上极限、并始终处于上极限的位置，那么，减震装置将不具备弹性，不能起到对车身的弹性支撑作用，从而不能发挥弹性元件的作用。
[0039]本实施例中，由于第一内腔NlO中充有第一压缩空气，使得第一内腔NlO中的压强大于第二内腔N20，以此抵抗活塞的上行压缩，使得整个减震装置能够对车身起到弹性支撑作用。其中，第一压缩空气的气压越大，则减震装置能够抵抗活塞31上行压缩的能力越强，也就是说，第一压缩空气的气压大小决定了减震装置的弹性支撑力大小。
[0040]减震装置发挥弹性元件功能的原理如下:参照图2，当活塞31上行压缩时，第一压缩空气被压缩，相当于弹性元件(如螺旋弹簧)的受压过程；当活塞31上行至上极限时，第一压缩空气释放压缩能量并反作用于活塞31，推动活塞31下行拉伸，参照图3所示，相当于弹性元件在受压后的回弹过程。由此，本实施例的减震装置能够以气体作为弹性介质，以液压油作为传力介质，实现弹性元件的功能。
[0041]减震装置发挥弹性元件功能的原理如下:当活塞31往复运动时，液压油通过第一阀41在外腔W和第二内腔N20之间往复流动，能够将汽车的振动能量转化为油液热能，最终散发到大气中，使得减震装置实现减震器的功能。
[0042]由此可见，本实施例的减震装置能够集成油气弹簧和减震器的功能，可以将其作为减震装置应用于汽车悬挂系统，且不再需要在另外配置弹性元件或减震器，减小了悬挂系统的机械部件数量，缩小减震装置的占用空间，利于悬挂系统的布置。
[0043]进一步地，第一阀41为伸张阀。当活塞31上行压缩时，液压油从外腔W朝向第二内腔N20流动，此时第一阀41对液压油的流动基本不产生阻力；当活塞31下行拉伸时，液压油从第二内腔N20朝向外腔W流动，此时第一阀41对液压油产生较大的阻力。
[0044]如前所述，当汽车行驶在不平整的路面上时，活塞31会由于车轮的弹跳发生上行压缩运动，当活塞31上行至上极限时又会由于第一压缩空气的弹性力作用而发生下行拉伸运动，由此在内缸20内往复运动。如果活塞31下行拉伸的速度过快，则减震装置的回弹阻尼小、回弹速度大，导致车身振动厉害，则汽车行驶的平顺性较差。
[0045]而在本实施例中，当活塞下行拉伸时，由于第一阀41将会阻碍液压油的流动，对活塞31的下行拉伸产生阻力，即增加活塞31下行拉伸时的拉伸阻尼，降低活塞31下行拉伸的速度。以此增加减震装置发挥减震器功能时的回弹阻尼，因此，减震装置在受压后的回弹速度将会减缓，车身的振动也会减缓，最终提高汽车行驶的平顺性。
[0046]进一步地，沿朝向活塞31的方向，第一内腔NlO具有第一子内腔N11、第二子内腔N12，第一子内腔N11、第二子内腔N12之间通过第二阀42连通。第一压缩空气填充于第一子内腔Nll中。其中第二阀42为压缩阀。当活塞31下行拉伸时，液压油从第一子内腔Nll朝向第二子内腔NI2流动，此时第二阀42对液压油的流动基本上不产生阻力；当活塞31上行压缩时，液压油从第二子内腔N12朝向第一子内腔Nll流动，此时第二阀42对液压油产生较大的阻力，通过阻碍液压油的流动，来对活塞31的上行压缩产生阻力，使得减震器在受压时更加不容易发生变形。这样可以增加减震装置减震装置的强度。
[0047]需要注意的是，第二子内腔N12中填充满液压油，且第一子内腔Nll的底部(第一子内腔靠近第二子内腔的部分)也填充有液压油。在活塞31上行压缩的过程中，第一子内腔N11、第二子内腔N12之间通过第二阀42对液压油产生阻力来形成压缩阻尼，因此第一子内腔Nll的底部应当始终留有液压油，否则，在活塞31下行拉伸时有可能使得第一压缩空气进入第二子内腔N12，那么，在活塞31再次上行压缩时的初始时间段，将没有液压油流经第二阀42，对减震装置的压缩阻尼造成破坏。
[0048]另外，第一阀41的阻尼要大于第二阀42的阻尼，以保证减震装置作为减震器使用时，回弹阻尼大于压缩阻尼，一方面使得减装置器容易被压缩以吸收路面的冲击，另一方面使得减震装置不容易被拉伸以减缓车身的振动，确保汽车行驶的平顺性。
[0049]进一步地，外腔W的顶部填充有第二压缩空气，其余部分填充液压油。第二压缩空气的作用是将外腔W中的液压油压向底部，保证外腔W的底部始终留有液压油。一般情况下，如果车轮的跳动较为平缓，活塞31在上行压缩时的运动速度较缓慢，即使不设置第二压缩空气，外腔W的底部也能保证始终留有液压油；但是在车轮发生剧烈跳动时，活塞31的上行压缩速度较快，由于液压油运动的滞后性，有可能导致内缸20中第二内腔N20的底部由于没有及时得到液压油的补给而被抽成真空，从而对拉伸阻尼造成破坏。本实施例中，由于第二压缩空气的作用，可以保证外腔W底部始终留有液压油，从而保证了活塞31快速上行压缩时的液压油供给，防止第二内腔N20的底部被抽成真空，确保拉伸阻尼不被破坏。其中，第一压缩空气的气压要大于第二压缩空气的气压。具体地，内缸20中的第一子内腔Nll与第二子内腔N12的气压相等，外腔W与第二内腔N20的气压相等，而由于第一压缩空气的气压大于第二压缩空气的气压，使得活塞31上表面受到的压力大于下表面，使活塞31能够抵抗其上行压缩，以实现对车身的弹性支撑。否则，如果第一压缩空气的气压小于第二压缩空气的气压，活塞31将被推动上行压缩至上极限、并停留在上极限的位置，而不能发生往复运动，也就不能实现其作为减震器和弹性元件的功能。
[0050]继续参照图1，内缸20包括具有轴向通孔的内缸筒21、位于内缸筒21顶部的支撑座22和位于内缸筒21底部的底座23，内缸筒21、支撑座22和底座23围成内缸20的内腔。底座23上开设有通孔，第一阀41位于底座23的通孔中。其中，第一阀41的数量可以是一个或者多个。
[0051]支撑座22、底座23与内缸筒21之间都应当是密封的，以防止液压油渗漏。具体地，支撑座22面向内缸筒21的一侧设有环形槽22a，内缸筒21的周壁嵌设于环形槽22a中，并且支撑座22与内缸筒21的配合面之间设有密封圈(图中未示出)。
[0052]参照图1并结合图4，外缸10的内壁具有内顶面和内周面，以及连接内顶面和内周面的第一配合面10a，支撑座22具有连接支撑座22的顶面和周面的第二配合面22b，第二配合面22b与第一配合面1a压紧配合，使得内缸筒21和支撑座23在外缸10内能够被稳定地定位。其中，第一配合面10a、第二配合面22b均为斜面。
[0053]在其他实施例中，第一配合面、第二配合面也可以是曲面或者其他形状，只要满足第一配合面、第二配合面与内缸筒的轴向和径向均不平行，即第一配合面、第二配合面与内缸筒的轴向和径向之间都有夹角，且第一配合面与第二配合面之间压紧配合即可。另外，内缸筒21与支撑座22也可以是一体成型的，但至少要在底部设有开口，以便在其内部装入活塞和液压油。
[0054]进一步地，内缸20还包括支撑衬套24，其设于内缸筒21内且抵靠在内缸筒21的顶部(即抵靠在支撑座上)，第一子内腔Nll由支撑衬套24限定。其中支撑衬套24朝向顶部的一端开口，以方便向其内部装入液压油。第二阀42设于支撑衬套24的底部，具体地，支撑衬套24的底部设有连通第一子内腔N11、第二子内腔N12的通孔，第二阀42设于通孔中。本实施例中，支撑衬套24的周壁与内缸筒21的内壁过盈配合，以将支撑衬套24固定在内缸筒21内。
[0055]继续参照图1，外缸10包括在底部开口的外缸筒11和封闭外缸筒11底部的开口的密封体12。本实施例中，密封体12位于外缸筒11内，外缸筒11的底部具有限位部13，限位部13位于密封体12背向内缸20的一侧，用于对密封体12进行轴向限位，防止密封体12从外缸筒11内脱落。本实施例中，限位部通过外缸筒的周壁沿径向向内弯折形成。在其他实施例中，限位部可以通过在外缸筒的周壁上嵌设限位块来形成。
[0056]另外，活塞杆32外套设有导向器33，导向器33沿轴向方向抵靠于内缸20的底部和外缸10的底部之间，用于对活塞杆32的往复运动进行导向，防止活塞杆32在移动过程中发生晃动。具体地，导向器33抵靠在内缸20的底座23和外缸10的密封体12之间，相应的，密封体12沿轴向抵靠在的导向器33和限位部13之间。其中，导向器33上开设有油道33a，油道33a连通第一阀41与外腔W。在其他实施例中，如果导向器33不覆盖第一阀41，则可以不设置油道。
[0057]虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
【权利要求】
1.一种减震装置，其特征在于，包括外缸、位于外缸内的内缸、设于内缸内的活塞，以及与所述活塞相连的活塞杆，所述活塞杆穿出所述内缸、外缸； 所述外缸和所述内缸之间形成填充有液压油的外腔； 所述活塞将所述内缸分为第一内腔和第二内腔，所述第一内腔中填充有第一压缩空气，所述第二内腔填充满液压油； 所述第二内腔和所述外腔之间通过第一阀连通。2.如权利要求1所述的减震装置，其特征在于，所述第一阀为伸张阀。3.如权利要求1所述的减震装置，其特征在于，沿朝向所述活塞的方向，所述第一内腔包括第一子内腔和第二子内腔，所述第一压缩空气填充于所述第一子内腔中； 所述第一子内腔靠近所述第二子内腔的部分填充有液压油，所述第二子内腔中填充满液压油； 所述第一子内腔、第二子内腔通过第二阀连通。4.如权利要求3所述的减震装置，其特征在于，所述第二阀为压缩阀，所述第一阀的阻尼大于所述第二阀的阻尼。5.如权利要求3所述的减震装置，其特征在于，所述内缸包括内缸筒和位于所述内缸筒内的支撑衬套，所述支撑衬套抵靠在所述内缸筒的顶部，所述第一子内腔由所述支撑衬套限定； 所述第二阀设于所述支撑衬套的底部。6.如权利要求5所述的减震装置，其特征在于，所述支撑衬套的周壁与所述内缸筒的内壁过盈配合。7.如权利要求5所述的减震装置，其特征在于，所述内缸还包括设于所述内缸筒顶部的支撑座，以及设于所述内缸筒底部的底座，所述内缸筒、支撑座和底座围成所述内缸的内腔； 所述第一阀位于所述底座上。8.如权利要求7所述的减震装置，其特征在于，所述支撑座面向所述内缸筒的一侧设有环形槽，所述内缸筒的周壁嵌设于所述环形槽中。9.如权利要求8所述的减震装置，其特征在于，所述内缸筒与所述环形槽的配合面之间设有密封圈。10.如权利要求7所述的减震装置，其特征在于，所述外缸内壁包括第一配合面，所述第一配合面位于所述外缸靠近所述支撑座的一端，且与所述内缸筒的轴向和径向均不平行； 所述支撑座具有与所述第一配合面压紧配合的第二配合面。11.如权利要求1所述的减震装置，其特征在于，所述外腔的顶部填充有第二压缩空气，其余部分填充液压油； 所述第一压缩空气的气压大于所述第二压缩空气的气压。12.如权利要求1所述的减震装置，其特征在于，所述外缸包括至少在底部开口的外缸筒和封闭所述开口的密封体。13.如权利要求12所述的减震装置，其特征在于，所述密封体位于所述外缸筒内； 所述外缸筒的底部具有限位部，位于所述密封体背向所述内缸的一侧，对所述密封体进行轴向限位。14.如权利要求13所述的减震装置，其特征在于，所述限位部通过所述外缸筒的周壁沿径向向内弯折形成。15.如权利要求1所述的减震装置，其特征在于，还包括套于所述活塞杆外的导向器，所述导向器抵靠于所述内缸的底部和所述外缸的底部之间。16.如权利要求15所述的减震装置，其特征在于，所述导向器上开设有油道，所述油道连通所述第一阀与所述外腔。17.—种悬挂系统，其特征在于，包括权利要求1-16任一项所述的减震装置。18.—种汽车，其特征在于，包括权利要求17所述的悬挂系统。
【文档编号】F16F9-32GK204267590SQ201420735702
【发明者】王申旭, 王宇飞, 谢涛, 戴益亮, 段绪伟 [申请人]上海汽车集团股份有限公司