[发明专利]一种刚度和阻尼可调的车用油气弹簧

说明书

技术领域

本发明涉及汽车悬架系统领域，具体涉及在汽车悬架系统中作为弹性和阻尼元件的油气弹簧。 

背景技术

在汽车悬架系统中，油气弹簧是通过充入缸内的液压油来作为密封介质和传力介质，通过充入缸内的高压气体作为受力和工作介质，使液压油直接与高压气体接触，通过在密闭的缸内安装活塞和活塞杆直接承受外界激励。当弹簧受压缩时，活塞将作用力传给液压油，由于液压油的不可压缩性，压力使传给高压气体，由于气体的可压缩性，高压气体受力被压缩，在这个过程中高压气体把活塞传递过来的机械能转化为高压气体内能，当弹簧伸张时，气体内能就会转化成机械能推动活塞运动；整个过程中高压气体起到了弹簧的作用，弹簧可达到较低的刚度和固有频率，获得较好的车辆行驶平顺性。这种油气弹簧的缺陷是：1、油气弹簧的伸张高度只能随载荷变化而被动的调节，并且调节幅度较小；2、由于工作时缸内的高压气体是定量的，所以油气弹簧的刚度特性是固定的，不能实现刚度可控调节；3、有的油气弹簧中安装了阻尼阀，可提供一定的阻尼，但是这种阻尼也都是不可调节的。4、体积较大，结构复杂，适用范围较小。5、由于是高压油作为控制介质和传力介质，对密封性能的要求很高，在工作过程中经常出现油液泄露现象，污染环境。 

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种以空气为工作介质的汽车悬架系统的油气弹簧，能够控制伸张高度，实现刚度和阻尼的可调，且系统结构简化。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：具有一密封筒状的工作缸和一位于工作缸外部的附加容积室，工作缸内腔中从上至下依次同轴设有浮动活塞、主活塞、活塞连杆和限位弹簧；浮动活塞、主活塞均与工作缸的内壁紧密配合，浮动活塞和主活塞之间具有容腔且上下表面相接触；活塞连杆上套有限位弹簧且上端固接主活塞、下端伸出工作缸外；浮动活塞、主活塞与工作缸之间从上至下具有A腔、B腔和C腔， A腔内的上部是高压气体，下部是液压油，A腔上部通过进气孔及外部的气控阀与附加容积室上部的D腔相连；附加容积室具有上部的D腔和下部的E腔；D腔内是高压气体，E腔内的上部是高压气体，下部是与浮动活塞相接触的液压油，E腔底部通过液控阀连接工作缸的C腔。 

本发明的有益效果是：

1、通过充放气来调节车身高度，提高了油气弹簧缓冲、减震和密封性能，增大了高度调节范围，改善了车辆的通过性能和行驶平顺性能。 

2、增加了附加的气体容积以及气控阀，可进一步降低刚度，实现刚度的调节。

3、通过在设置流通面积可调的液控阀，可实现弹簧的阻尼可调。另外由于液压管路和调节阀的外置，有利于散热，维持系统的稳定性。

4、本发明的工作和控制介质是高压空气，油液在弹簧内同时起到润滑、密封、降温的作用，同时液压油压力较低所以密封性比较好。

5、本发明在工作缸内增加了一个浮动活塞，提高了缸内的密封性，增加了系统的稳定性。

6、相对于传统油气弹簧，本发明零部件较少，结构简单；通过管路连接，附加容积腔是和工作缸体分开的，有利于布置，适用范围较广泛。 

附图说明

图1是本发明的总体结构示意图；

图2 是图1中工作缸4结构的剖视放大图；

图3 是本发明的工作原理图；

图4 是弹簧力-位移曲线图；

图中：1、液控阀；2、附加容积室；3、气控阀；4、工作缸；5、浮动活塞；6、主活塞；7、活塞连杆；8、限位弹簧；9、密封圈；10、下球形铰链接盘；11、连接螺栓；12、安装底座；13、密封圈；14、进气孔；15、螺孔。

具体实施方式

参见图1的本发明结构的总体图，本发明具有一个工作缸4，工作缸4的顶部通过管路和气控阀3连接附加容积室2的上部，实现工作缸4和附加容积室2二者之间的气体交换。工作缸4的下部通过管路和液控阀1连接附加容积室2的底部，实现工作缸4和附加容积室2二者之间的液压油的流动。附加容积2和工作缸4之间的安装位置可根据实际中安装条件进行布置。