[发明专利]可控行程油气悬挂缸

说明书

技术领域

本专利涉及一种油气悬挂缸，具体地是公开一种可控行程油气悬挂缸，并揭示其新的结构特性与使用功能。

背景技术

油气悬挂缸集成了空气弹簧和液压阻尼器的结构原理与使用功能，具有更加良好的力学特性和应用范围。油气悬挂缸內部充注氮气和液压油。氮气作为弹性介质和储能介质，具有变刚度特性，而且比金属弹性材料具有更大的储能比。液压油作为阻尼介质，通过悬挂缸内部的阻尼结构产生阻尼力。

由于将氮气封装在缸体结构内，因而油气悬挂缸具有比空气弹簧更大的工作压力和容量。同常规液压缸结构类似，按运动关系与安装结构，油气悬挂缸也由缸筒组件与活塞杆组件构成，内部容积隔腔包含有杆腔、无杆腔，活塞杆通常是空心结构。其中，无杆腔称为悬缸内腔，由缸筒内腔及活塞杆内腔构成。有杆腔称为副油腔，是由缸筒组件与活塞杆组件在悬挂缸腰部侧壁间围成的环状空间。

悬缸内腔作为一个腔体使用时，内部充注液压油和氮气，也称油气混合腔或混合油腔。在使用过程中，副油腔的容积空间变化幅度最大，通常用作悬挂缸内部阻尼流量的来源。副油腔内部充注液压油，并在其腔体内侧的活塞杆侧壁上设有阻尼通道与悬缸内腔接通。

如图1、图2所示，是单气室双油腔油气悬挂缸的两种典型结构型式。图1是活塞杆上置结构，图2是活塞杆下置结构。只充注液压油的油腔称为纯油腔，包括可变纯油腔和不可变纯油腔。可变纯油腔与混和油腔连通形成阻尼通道。悬挂缸压缩或拉神时，可变纯油腔和混和油腔的容积、压力发生变化产生阻尼流量。单气室双油腔结构，副油腔作为可变纯油腔与悬挂内腔连通。悬挂缸内部系统压力对外提供弹性力的作用面积，称为压力作用面积。随悬挂缸压缩或拉伸速度而产生阻尼流量的面积，称为阻尼流量面积。悬挂缸的弹性力，由悬挂缸内部系统压力和压力作用面积决定。系统的阻尼流量，由阻尼流量面积和悬挂缸压缩或拉伸速度决定。在单气室双油腔结构中，压力作用面积为悬挂缸活塞杆外圆面积，刚度曲线参见图13。阻尼流量面积为可变纯油腔的截面积，也就是副油腔腔体的环形面积。阻尼特性参见图15。

如图3～图6所示，是四种典型的单气室三油腔结构，压力作用面积为活塞杆面积，刚度曲线参见图13。三油腔结构是通过活塞或阀板结构将悬缸内腔分隔为缸筒内腔和活塞杆内腔。单独充注液压油的为主油腔，同时充注液压油和氮气的为混合油腔。活塞或阀板上布置 有阻尼结构，连通缸筒内腔和活塞杆内腔，形成内腔阻尼通道。副油腔通过活塞杆侧壁阻尼结构与悬缸内腔导通，形成副油腔阻尼通道。阻尼特性参见图15。

图3所示为活塞杆上置结构。缸筒内腔(主油腔)、副油腔均为可变纯油腔，分别与活塞杆内腔(混合油腔)导通，形成两条并列的阻尼通道。活塞杆侧壁上的阻尼结构与活塞或阀板上的阻尼结构也通常是单向阀与阻尼孔的组合结构。主油腔通道的阻尼流量面积为缸筒内腔面积，副油腔通道的阻尼流量面积为副油腔环形面积。

图4所示为活塞杆下置结构。副油腔为可变纯油腔，活塞杆内腔(主油腔)为不可变纯油腔。副油腔通过活塞杆内腔与缸筒内腔(混合油腔)导通，合成一条阻尼通道。阻尼流量面积为副油腔环形面积。

图5所示为另一种活塞杆下置结构。活塞杆内腔通过一个浮动活塞分隔油/气部分，构成混合油腔。缸筒内腔(主油腔)、副油腔均为可变纯油腔，分别与活塞杆内腔导通，形成两条并列的阻尼通道。主油腔通道的阻尼流量面积为缸筒内腔面积，副油腔通道的阻尼流量面积为副油腔环形面积。

图6所示为活塞杆上置压力补偿结构。缸筒内腔(主油腔)、副油腔均为可变纯油腔，活塞杆内腔为混合油腔。副油腔→主油腔→混合油腔顺序导通，形成两条串联的阻尼通道。在副油腔与主油腔之间形成压力、流量的互补关系。消除了油气悬挂缸的系统负压现象，并显著提升系统阻尼系数的应用幅度。主油腔通道的阻尼流量面积为活塞杆外圆面积，副油腔通道的阻尼流量面积为副油腔环形面积。

如图7、图8、图9所示，为三种典型的双气室三油腔油气悬挂缸结构，均为活塞杆下置。

图7为双气室正向串联结构。缸筒内腔和活塞杆内腔各包含一个混合油腔，之间通过阻尼结构连通。副油腔作为可变纯油腔与活塞杆内腔导通，提供系统的主要阻尼流量，阻尼流量面积为副油腔面积。两个混合油腔之间可产生附加的阻尼流量，大小及流向取决于上下两个气室的初始充气参数。副油腔及缸筒内腔、活塞杆内腔中的两个混合油腔构成一个全通的液压回路，包含两个阻尼通道。悬挂缸整体的压力作用面积为活塞杆面积，刚度曲线参见图13。阻尼特性参见图15。