应急救援车辆用集成式半主动悬挂液压作动器的制作方法

本发明涉及一种车辆悬挂作动器，特别是一种应急救援车辆用集成式半主动悬挂液压作动器。

背景技术：

悬挂是汽车的重要组成部分。半主动悬挂可根据车辆当前的行驶和路面状况适时地调节悬挂刚度或阻尼，使悬挂系统处于良好的减振状态，保证车辆行驶平顺性和安全性。液压作动器是半主动悬挂的关键部件，悬挂作动器的结构决定了其性能，并直接影响半主动悬挂系统，进而影响车辆的行驶平顺性和安全性。应急救援车辆载重量大、行驶路面复杂，冲击大颠簸严重，在行驶过程中，悬挂作动器振动幅度往往会超过其行程，对作动器造成损害。

现有半主动悬挂作动器多为磁流变液式作动器，阻尼输出范围广、输出响应快，如中国专利名称为《一种磁流变液阻尼器》(申请号为201610724316.4)。但磁流变液式作动器存在成本高昂、线圈散热困难以及能量浪费等问题。

现有半主动悬挂液压作动器结构复杂，体积大，不易于安装，且无限位缓冲装置，当悬挂作动器活塞杆行程超限时，作动器内部元件将受到冲击。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供一种适用于应急救援车辆的集成度高、具有限位缓冲功能的半主动悬挂作动器。通过在缸筒内设置两个缓冲腔，使悬挂作动器活塞杆行程超限时，作动器内部元件免受到较大冲击力。本发明的另一个目的是将插装式比例节流阀集成在半主动悬挂作动器，从而实现了悬挂阻尼的连续无级调节。

为实现上述目的，本发明的技术方案涉及一种应急救援车辆用的集成式半主动悬挂作动器，包括：缸筒，其包括底端及与所述底端沿直径方向相对的开口端；第一导向套，其设置在所述缸筒的开口端；导向杆，其包括固定端及与所述固定端沿直径方向相对的自由端，所述固定端与缸盖固连；第二导向套，其设置在所述导向杆自由端；活塞杆，其设置在所述缸筒与所述导向杆间，并可在第一导向套与第二导向套之间做往复伸缩运动，其包括基端部及与所述基端部沿直径方向相对的顶端部；活塞，其设置在所述活塞杆的基端部；缸盖，其设置在所述缸筒的底端；插装式比例节流阀，其设置在所述活塞杆的顶端部，阀芯开口可连续调节；连接块，其设置在所述活塞杆的顶端部，其中所述活塞杆在其顶端面对所述导向杆的自由端的一底面上设有一凹槽，所述导向杆伸出于所述第二导向套的伸出部能插入到所述凹槽中，其中所述凹槽构成第一缓冲腔；所述活塞杆的基端部设置有环状阶梯凸台，所述第一导向套设有环状凸台以及由所述环状凸台的内壁所形成的、能容纳所述环状阶梯凸台的凹入部，环状阶梯凸台的外径等于所述凹入部的内径，且所述缸筒内壁与所述环状阶梯凸台的外壁之间所围成的空间构成第二缓冲腔；当活塞杆向上运动的幅度超过其工作行程时，第一导向套的环状凸台进入到第二缓冲腔内，第二缓冲腔内的油液被挤出，避免活塞杆与第一导向套发生撞击；当活塞杆向下运动幅度超过其工作行程时，导向杆的伸出部进入到第一缓冲腔内，第一缓冲腔内的油液被挤出，避免活塞杆与导向杆发生撞击

进一步地，所述环状凸台内均布多个第二缓冲槽，所述第二缓冲槽与所述第二缓冲腔配合，且当所述活塞正常工作时，所述环状凸台位于所述第二缓冲腔之外；所述导向杆的伸出部在成180度角方向上设置两个第一缓冲槽，借助所述第一缓冲槽，能使所述第一缓冲腔与导向杆的伸出部进行配合接合，且所述活塞正常工作时，所述伸出部位于所述第一缓冲腔之外。

进一步地，所述插装式比例节流阀，其设置在所述活塞杆的顶端部，通过所述比例节流阀的比例先导阀控制主阀芯开度，进而连续调节第一孔道与第二孔道之间的过流面积以实现无级调节，其中所述第一孔道沿与活塞杆的轴线平行地设置在在活塞杆的顶端部中，所述第二孔道沿插装式比例节流阀的轴线延伸地设置在活塞杆的顶端部中。

进一步地，所述插装式比例节流阀包括主阀芯、衬套、阀套、盖板、先导活塞杆、先导阀端盖和比例阀，主阀芯设置在衬套的腔中，可在衬套中延轴线方向往复运动；阀套设置在衬套与盖板之间，阀套与衬套的配合方式为过盈配合，并采用螺纹连接与盖板固定；盖板设置在活塞杆的顶端平面结构上，所述盖板的顶部通过先导阀端盖密封，所述盖板的侧面设置有比例阀；先导活塞杆设置在阀套以及盖板的轴线上，可延轴线方向往复运动。

进一步地，所述活塞杆与所述第二导向套之间形成第一作动腔，所述活塞杆伸入到缸筒中部分与缸筒的内壁之间形成第二作动腔，所述缸筒和导向杆之间由缸盖和活塞所围成区域为第三作动腔；所述活塞杆的顶端部设置有第一管接头孔和第二管接头孔，所述第一管接头孔经过第一孔道、第二孔道、第三孔道与第二作动腔相连，第二管接头孔经过第四孔道与第一作动腔相连。

进一步地，第一孔道、第二孔道、第三孔道、第四孔道直径均设置为12mm；第一管接头孔中心线与第二管接头孔中心线呈90度角设置。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、本发明将插装式比例节流阀集成在半主动悬挂作动器上实现了悬挂阻尼的连续调节，与传统采用液压管路连接的方式相比，结构紧凑、压力损失小且易于安装。

2、本发明所提供的半主动悬挂作动器中设置有缓冲结构，缓冲结构不影响半主动悬挂作动器的正常工作，当悬挂作动器的活塞杆行程超限时，缓冲结构发挥作用，避免作动器内部元件因冲击造成的损坏。

3、本发明所提供的半主动悬挂作动器在不增加元件数量的情况下形成了3个作动腔，与传统两腔作动器相比，增加了实现不同连接方式的可能性。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明应急救援车辆用的集成式半主动悬挂作动器的剖视图；

图2为本发明集成式半主动悬挂作动器沿图1中a-a线剖开的示意图；

图3为本发明集成式半主动悬挂作动器沿图1中b-b线剖开的示意图；以及

图4为本发明集成式半主动悬挂作动器沿图1中c-c线剖开的示意图；

图中：1、缸筒，2、第一导向套，3、导向杆，4、第二导向套，5、活塞杆，6、活塞，7、缸盖，8、第一缓冲腔，9、第一缓冲槽，10、第二缓冲槽，11、第二缓冲腔，12、插装式比例节流阀，121、主阀芯，122、衬套，123、阀套，124、盖板，125、先导活塞杆，126、先导阀端盖，127、比例阀，13、连接块，14、第一管接头孔，15、第一孔道，16、第二孔道，17、第三孔道，18、第二管接头孔，19、第四孔道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图4，本发明较佳实施例提供的集成式液压作动器，其应用于重载工程车辆、应急救援车辆的半主动悬挂中。

本发明的作动器包括缸筒1、第一导向套2、导向杆3、第二导向套4、活塞杆5、活塞6、缸盖7、插装式比例节流阀12及连接块13。

缸筒1呈圆柱形包括底端及与底端沿轴向方向相对设置的开口端，如图1所示缸筒1的轴线用oo线表示。第一导向套2设置在缸筒1的开口端。第一导向套2设有环状凸台52以及由环状凸台52的内壁所形成的、能容纳环状阶梯凸台51的凹入部54，环状阶梯凸台51的外径等于述凹入部54的内径，且缸筒内壁与环状阶梯凸台51的外壁之间所围成的空间构成第二缓冲腔11；环状凸台52均布多个、优选为四个第二缓冲槽10，第二缓冲槽10与第二缓冲腔11配合，且轴向配合长度不在主动悬挂作动器行程长度之内，即所述主动悬挂作动器正常工作时，环状凸台52不进入第二缓冲腔11之内。在安装方面，第一导向套2通过螺栓连接的方式固定在缸筒1上。

导向杆3包括固定端及与固定端沿轴向方向相对设置的自由端。自由端向所述第一缓冲腔8方向延伸有凸台53，凸台53呈180度角设置两个第一缓冲槽9，与第一缓冲腔8配合，且轴向配合长度不在所述主动悬挂作动器行程长度之内，即主动悬挂作动器正常工作时，凸台不进入第一缓冲腔8之内。导向杆3的固定端通过螺栓连接的方式固定在缸盖7上。第二导向套4通过螺栓连接的方式固定在导向杆3的自由端。

活塞杆5包括基端部及与基端部沿直径方向相对的顶端部，活塞杆5在其顶端面对导向杆3的自由端的一底面上设有一凹槽8，凹槽8构成第一缓冲腔，且与导向杆3的自由端伸出部53配合；活塞杆5的基端部设置有环状阶梯凸台51，与第一导向套2的环状凸台52配合；活塞杆5的顶端部设置有第一管接头孔14和第二管接头孔18，第一管接头孔14经过第一孔道15、第二孔道16、第三孔道17与第二作动腔相连，第二管接头孔18经过第四孔道19与第一作动腔相连。在一个优选实施方式中，第一孔道15、第二孔道16、第三孔道17、第四孔道19直径均设置为12mm，这样的直径尺寸设置的好处在于：满足作动器在高频率运动时所需的流量要求。活塞杆5伸入设置在缸筒1与所述导向杆3之间，并可在第一导向套2与第二导向套4之间做往复伸缩运动。活塞6为环状结构，活塞6通过螺栓连接的方式固定在活塞杆5的基端部。缸盖7设置在缸筒1的底端以将底端密封，缸盖7通过焊接的方式设置在缸筒1的底端，通过螺栓连接的方式与导向杆3固定。连接块13通过焊接的方式设置在所述活塞杆5的顶端。

插装式比例节流阀12包括主阀芯121、衬套122、阀套123、盖板124、先导活塞杆125、先导阀端盖126和比例阀127。主阀芯121设置在衬套122的腔中，可在衬套122之中延轴线方向往复运动；阀套123设置在衬套122与盖板124之间，阀套123与衬套122的配合方式为过盈配合，并采用螺纹连接与盖板124固定；盖板124设置在活塞杆5的d端平面结构上，所述盖板124顶部通过先导阀端盖126密封，侧面设置有比例阀127；先导活塞杆125设置在阀套123以及盖板124轴线上，可延轴线方向往复运动。

比例阀127通过控制先导活塞杆125运动进而带动主阀芯121，可将主阀芯121控制在任意位置；主阀芯121沿轴线方向的顶部和底部受力面积设置为相同，使得先导活塞杆125带动主阀芯运动只需克服摩擦力和液动力；衬套122与阀套123之间设置有密封圈以保证密封；阀套123与所述活塞杆5、盖板124之间均设置有密封圈以保证密封；先导活塞杆125通过螺纹连接固定在主阀芯121，其与阀套之间为间隙密封以保证不串压。

图2示意出本发明孔道以及所述活塞杆5的顶端部平面结构的详细结构示意图。如图2所示，插装式比例节流阀12设置在活塞杆5的顶端部，通过比例节流阀的比例先导阀控制主阀芯121开度，进而连续调节第一孔道15与第二孔道16之间的过流面积以实现无级调节，其中第一孔道15沿与活塞杆5的轴线平行地设置在在活塞杆5的顶端部中，第二孔道16沿插装式比例节流阀12的轴线延伸地设置在活塞杆5的顶端部中。活塞杆5的顶端设置有平面结构安装插装式比例节流阀。

通过仿真对所述插装式比例节流阀的特性做了具体分析，优化结构如下，主阀芯121通径设置为16mm以满足作动器流量要求；主阀芯121底部倒角设置为60度以增强密封；先导活塞杆125的活塞尺寸设置为8mm以克服主阀芯121所受摩擦力及液动力；控制杆125的杆径通过强度校核设置为4mm保证杆强度。

活塞杆5与第二导向套2之间形成第一作动腔i，活塞杆5伸入到缸筒1中部分与缸筒1的内壁之间形成第二作动腔ii，缸筒1和导向杆3之间由缸盖7和活塞6所围成区域为第三作动腔iii；第一作动腔i和第二作动腔ii可与其他作动器互联，形成整车半主动悬挂系统；第三作动腔iii可连接大气。

图3示意出本发明两个第一缓冲槽9的详细结构及布置方式，如图3所示，第一缓冲槽9的截面为扇形，扇形角设置为60度。所述两个第一缓冲槽9呈180度角设置在所述导向杆3的自由端凸台。

图4示意出本发明四个第二缓冲槽10的详细结构及布置方式，如图4所示，第二缓冲槽10的截面为扇形，扇形角设置为60度。所述四个第二缓冲槽10均布在所述第一导向套2的环状凸台上。

现有的悬挂作动器工作时，通常是通过活塞与导向套、缸盖刚性碰撞以限制活塞杆伸缩的最大位移量，这种方式容易造成作动器的损坏。为了防止活塞与导向套、缸盖刚性碰撞，本发明较佳实施例的悬挂缸中设置有具有缓冲作用的结构。

下面对缓冲结构的缓冲原理进行详细的描述。

当活塞杆5向上运动幅度超过其工作行程时，第一导向套2的环状凸台52进入到第二缓冲腔11内，第二缓冲腔11内的油液从第二缓冲槽10中被挤出，随着第一导向套2环状凸台52逐渐进入与其配合的第二缓冲腔11中，第二缓冲槽10的节流面积逐渐减小直至封闭，使得活塞杆4向上运动受到的阻力越来越大，活塞杆4减速运动直至停止，避免活塞杆4与第一导向套2发生撞击。

当活塞杆5向下运动幅度超过其工作行程时，导向杆3自由的伸出部53进入到第一缓冲腔8内，第一缓冲腔8内的油液从第一缓冲槽9中被挤出，随着导向杆3自由的伸出部53逐渐进入到第一缓冲腔8中，第一缓冲槽9的节流面积逐渐减小直至封闭，使得活塞杆4向下运动受到的阻力越来越大，活塞杆4减速运动直至停止，避免活塞杆4与导向杆3发生撞击。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。