专利名称：可变参数油气弹簧的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种承载减振元器件，特别涉及一种可变参数油气弹簧，可以用于车身或驾驶室等的悬置起到弹簧和阻尼器的作用，其刚度、阻尼和高度均可调节。
背景技术：
油气弹簧是油气悬架的核心部件，是利用气体的压缩来储存能量的弹性元件，是在膜式空气弹簧的基础上发展出来的。它采用金属容器作为气室，以惰性的氮气作为弹性元件，并在活塞和气体之间有油液作为中间介质。油气弹簧按照蓄能器相对液压缸的位置分为一体式和分体式，按照蓄能器中气液是否隔开分为油气不分离式和用一弹性膜片分隔开的油气分离式，按照蓄能器形式分为单气室、双气室、两级气压式。单气室油气弹簧只有一个气室，活塞在液压缸内作往复运动，从而导致气室内的气体压缩或膨胀，液压油在各腔内流入流出，气体变形产生的弹性力和油液产生的阻尼作用分别实现了油气弹簧的弹性和阻尼作用。双气室油气弹簧是有反压力气室的油气弹簧，比单气室油气弹簧多一个反压气室，该气室也称反压力腔。特点是起弹性缓冲作用的气室由正、反压力的两个气室组成，当油气弹簧处于压缩行程，主活塞向内运动，油液流入蓄能器，正压气室内的气体被压缩，与此同时环形腔的体积增大，反压气室的体积也随着增大，气压相应减小，即压缩行程时，正压力腔气体压力增加，反压力腔气体压力减小；反之亦然，即还原行程时，正压力腔气体压力减小，反压力腔气体压力增大。两级压力式油气弹簧也有两个气室，一个为低压气室，另一个为高压气室，两个气室不连通，当活塞行程不大时，液压缸各腔的油液压力不大(即低压段)，此时仅低压气室工作。当活塞行程增大时，液压腔的油压增大(高压阶段)，此时低压气室和高压气室共同工作。由于安装有油气悬架的汽车可以保证最小离地间隙不随载荷的变化而变化，不同载荷下的振动频率不变以及在一定程度上可以减小俯仰振动和侧倾振动等特点。油气弹簧相关的开发与研究工作越来越受到重视。ZL201110314016.6公开了一种能够实现阻尼与刚度均可调节的油气弹簧，且能改变车身的高度，但由于其工作缸中有高压气体和浮动活塞，势必造成其所需安装高度要大很多，而这导致在车辆上实际应用受限；油液与高压气体在两处直接接触，增大了油液乳化的可能性；腔体较多，结构复杂；阻尼调节的范围也有限。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种主要由3个缸体组成的阻尼、刚度和高度均可控可调的油气弹簧，其在悬架中安装布置更灵活，又不会发生油液乳化现象的新型油气弹簧，且阻尼调节范围更大。为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案:本发明的可变参数油气弹簧，包括液压缸，蓄能器，其特征是液压缸内部被活塞分为有杆液体腔和无杆液体腔，且这两个腔体通过活塞上的阻尼孔相连通，蓄能器内部被弹性隔膜分成气体腔和液体腔，液压缸中两个液体腔分别通过管路和阀门与蓄能器中液体腔连通，还包括一个通过管路和阀门与蓄能器中气体腔相连通的附加气室。所述的附加气室的容积不大于蓄能器中气体腔最大容积的2倍。所述的附加气室可以是任意形状的封闭腔体。所述的附加气室与蓄能器气体腔中的气体均为惰性气体，如氮气。所述的附加气室或蓄能器气体腔壁上设有一个气孔，可连接充放气控制装置实现充、放气。所述的液压缸壁上设有一个油孔，可通过该油孔补充液压油。所述的液压缸中无杆液体腔与蓄能器通路中设置的阀门包括一个单向阀和一个流通面积调节阀，单向阀只在油液由无杆液体腔流入蓄能器时开启。有杆液体腔与蓄能器通路中设置的阀门是一个流通面积调节阀。所述的附加气室与蓄能器通路中设置的阀门是一个流通面积调节阀。本发明的有益效果是:1.采用蓄能器通过管路分别与液压缸、附加气室相连接，降低了安装所需的高度，增加了布置的灵活性和适用范围。2.采用隔膜式蓄能器，防止了油液的乳化。3.增加了附加气室，加大了高压气体的容积，可进一步降低弹簧的刚度，且随着通路大小调节，刚度可在一定范围内连续可调，并伴随产生一定的气体阻尼，更利于衰减振动。4.通过充放气来调节车身高度和基础刚度。5.通过阀门调节液压缸与蓄能器液体腔之间液体通路的大小实现阻尼大小调节。
图1是本发明的结构原理示意图。附图中:1、液压缸，2、活塞，3、控制阀，4、油管，5、控制阀，6、单向阀，7、蓄能器，8、气孔，9、气管，10、控制阀，11、附加气室，12、油孔。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。如图1所示，本发明是由液压缸1，活塞2，控制阀3，油管4，控制阀5，单向阀6，蓄能器7，气孔8，气管9，控制阀10，附加气室11和油孔12等组成。液压缸内部被活塞分为无杆液体腔A和有杆液体腔B，且这两个腔体通过活塞上的阻尼孔相连通。蓄能器内部被弹性隔膜分成气体腔C和液体腔D。液压缸中A腔与蓄能器D腔通路中设置单向阀6和流通面积调节阀5，单向阀6只在油液从A腔流入D腔时打开，流通面积调节阀5用于改变油液从A腔流入D腔时通路的大小。液压缸中B腔与蓄能器D腔流通管路中设置流通面积调节阀3，用于控制B腔与D腔中油液相互流通时通路的大小。蓄能器C腔与附加气室连通管路中设置流通面积调节阀10，用于控制C腔与附加气室中气体相互流通时通路的大小。附加气室或蓄能器气体腔壁上设有气孔8，可连接充放气控制装置实现充、放气。液压缸壁上设有油孔12，可通过该油孔补充液压油。
本发明的工作原理如下:将图1所示油气弹簧的活塞2下端与车桥联接，液压缸I与车身联接，蓄能器7和附加气室11可见缝插针地固定到底盘或车身某处，车辆在不平路面的激励下，车架和车桥产生相对运动，活塞相对液压缸的缸筒作往复运动。在车辆行驶中，当车轮滚上凸起或滚出凹坑时，车桥接近车架，悬架处于压缩行程，A腔的油液受到压缩，迫使油液向两个方位运动:一是随着油液压力的增大，油液流经单向阀6与流通面积调节阀5进入蓄能器D腔，进一步压缩蓄能器C腔和附加气室11中的气体体积，这时调节流通面积调节阀10的开度大小可以改变气体被压缩的难易程度，即体现为刚度更大范围的变化，同时气体流过流通面积调节阀10受到一定的阻力，即体现为产生了一定的阻尼；二是随着活塞的运动，B腔的体积增大，油液经过活塞2上的阻尼孔流入B腔；同时部分流经单向阀6的液体通过流通面积调节阀3流入B腔，直至各腔压力平衡。在这一过程中由于单向阀6、活塞2上阻尼孔和流通面积调节阀3同时使I腔与2腔连通，油液的流速较低，产生的油液阻尼力比较小，主要由蓄能器7和附加气室11内的气体受到压缩产生弹性作用来抑制活塞2的运动。当车轮滚下凸起或滚入凹坑时，车桥远离车架，悬架处于复原行程，A腔的油液压力降低，B腔的油液通过阻尼孔向A腔流动，此时单向阀6处于关闭状态。随着活塞2的运动，A腔增大的体积大于B腔减小的体积，这时蓄能器7D腔内的部分油液在受压缩的气体压力作用下流入B腔，直至各腔压力平衡。由于单向阀6在复原行程中处于关闭状态，因此油液只有经过活塞2上阻尼孔和流通面积调节阀3流动，流速较高，必然产生较大的阻尼力，从而抑制了活塞2的运动，并迅速的衰减振动。具有压差的油液和气体流经阻尼孔和流通面积调节阀时，产生阻尼所消耗的能量转化为热量，使油液温度增加，进而通过液压缸外壁、管道外壁和蓄能器外壁等耗散到环境中去。从原理分析可以看出:油气悬架在压缩行程中，液压缸产生的阻尼力比较小，充分发挥蓄能器7和附加气室11中气体的弹性作用，相当于传统悬架的弹簧作用，且随流通面积调节阀10的开度大小变化，弹簧的刚度在更大范围内变化，降低或保持系统的自振频率，同时伴有一定的气体阻尼作用，可以加速振动的衰减；而在复原行程中，产生的阻尼力比较大，以便迅速衰减振动，这一过程相当于传统悬架的阻尼器作用。由于附加气室11和蓄能器7的C腔是连通的，因此可以通过附加气室11或蓄能器7上的气孔8充入或者释放氮气改变气体总量来实现弹簧的高度调节，实现车身在不同载荷和不同路面等工况行驶时车身高度的调节，增强汽车的通过性和行驶平顺性，同时也可实现油气弹簧基础刚度的调节。液压缸I壁上设有油孔12，可通过该油孔补充液压油，同样也可由此来调节油气弹黃的基础刚度。上述具体实施方式
用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，凡对本发明采取等同替换或等效变换所获得的技术方案，都落入本发明的保护范围。
权利要求
1.可变参数油气弹簧，包括液压缸，蓄能器，其特征是液压缸内部被活塞分为有杆液体腔和无杆液体腔，且这两个腔体通过活塞上的阻尼孔相连通，蓄能器内部被弹性隔膜分成气体腔和液体腔，液压缸中两个液体腔分别通过管路和阀门与蓄能器中液体腔连通，还包括一个通过管路和阀门与蓄能器中气体腔相连通的附加气室。
2.根据权利要求(I)所述的可变参数油气弹簧，其特征是附加气室的容积不大于蓄能器中气体腔最大容积的2倍。
3.根据权利要求(I)所述的可变参数油气弹簧，其特征是附加气室可以是任意形状的封闭腔体。
4.根据权利要求(I)所述的可变参数油气弹簧，其特征是附加气室与蓄能器气体腔中的气体均为惰性气体，如氮气。
5.根据权利要求(I)所述的可变参数油气弹簧，其特征是附加气室或蓄能器气体腔壁上设有一个气孔，可连接充放气控制装置实现充、放气。
6.根据权利要求(I)所述的可变参数油气弹簧，其特征是液压缸壁上设有一个油孔，可通过该油孔补充液压油。
7.根据权利要求(I)所述的可变参数油气弹簧，其特征是液压缸中无杆液体腔与蓄能器通路中设置的阀门包括一个单向阀和一个流通面积调节阀，单向阀只在油液由无杆液体腔流入蓄能器时开启。有杆液体腔与蓄能器通路中设置的阀门是一个流通面积调节阀。
8.根据权利要求(I)所述的可变参数油气弹簧，其特征是附加气室与蓄能器通路中设置的阀门是一个流通面积调节阀。
全文摘要
一种可变参数油气弹簧，包括液压缸，蓄能器，液压缸内部被活塞分为有杆液体腔和无杆液体腔，且这两个腔体通过活塞上的阻尼孔相连通，蓄能器内部被弹性隔膜分成气体腔和液体腔，液压缸中两个液体腔分别通过管路和流通面积调节阀等阀门与蓄能器中液体腔连通，还包括一个与蓄能器中气体腔相连通的附加气室，且其间气体流通面积的大小可调，且通过附加气室或蓄能器上设置的气孔可以实现充放气，从而能实现该油气弹簧的刚度、阻尼和高度的可调节。结构简单，制造难度低，安装时布置更灵活。
文档编号F16F9/32GK103195856SQ20131011693
公开日2013年7月10日 申请日期2013年4月7日 优先权日2013年4月7日
发明者周永清, 朱思洪, 顾林, 肖茂华 申请人:南京农业大学