內(nèi)控型變阻尼油氣懸掛缸的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本專利涉及一種油氣懸掛缸，具體地是公開一種內(nèi)控型變阻尼油氣懸掛缸。并揭示其新的結(jié)構(gòu)特性與使用功能。
【背景技術(shù)】
[0002]I、傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)油氣懸掛缸
[0003]油氣懸掛缸集成了空氣彈簧和液壓阻尼器的結(jié)構(gòu)原理與功能，具有更加良好的力學(xué)特性和應(yīng)用范圍。油氣懸掛缸內(nèi)部充注氮?dú)夂鸵簤河汀５獨(dú)庾鳛閺椥越橘|(zhì)和儲(chǔ)能介質(zhì)，具有變剛度特性，而且比金屬彈性材料具有更大的儲(chǔ)能比。液壓油作為阻尼介質(zhì)，通過懸掛缸內(nèi)部的阻尼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生阻尼力。阻尼結(jié)構(gòu)通常包括單向閥和阻尼孔。采用單向閥和阻尼孔的組合結(jié)構(gòu)，可以使懸掛缸在壓縮與拉伸狀態(tài)下產(chǎn)生不同的阻尼系數(shù)。通常，在壓縮的時(shí)候單向閥開啟，拉伸的時(shí)候單向閥關(guān)閉。
[0004]由于將氮?dú)夥庋b在缸體結(jié)構(gòu)內(nèi)，因而油氣懸掛缸具有比空氣彈簧更大的工作壓力和容量。同常規(guī)液壓缸結(jié)構(gòu)類似，按運(yùn)動(dòng)關(guān)系與安裝結(jié)構(gòu)，油氣懸掛缸也是由缸筒組件與活塞桿組件構(gòu)成，內(nèi)部容積隔腔包含有桿腔、無桿腔，活塞桿通常是空心結(jié)構(gòu)。其中，無桿腔稱為懸缸內(nèi)腔，由缸筒內(nèi)腔及活塞桿內(nèi)腔構(gòu)成。有桿腔稱為副油腔，是由缸筒組件與活塞桿組件在腰部圍成的環(huán)狀空間。
[0005]懸缸內(nèi)腔作為一個(gè)腔體使用時(shí)，內(nèi)部充注液壓油和氮?dú)?，也稱油氣混合腔或混合油腔。在使用過程中，副油腔的容積空間變化幅度最大，通常用作懸掛缸內(nèi)部阻尼流量的來源。副油腔內(nèi)部充注液壓油，并在其腔體內(nèi)側(cè)的活塞桿側(cè)壁上設(shè)有阻尼通道與懸缸內(nèi)腔接通。
[0006]如圖1、圖2所示，是單氣室雙油腔油氣懸掛缸的兩種典型結(jié)構(gòu)型式。圖I是活塞桿上置結(jié)構(gòu)，圖2是活塞桿下置結(jié)構(gòu)。只充注液壓油的油腔稱為純油腔，包括可變純油腔和不可變純油腔?？勺兗冇颓慌c混和油腔連通形成阻尼通道。懸掛缸壓縮或拉神時(shí)，可變純油腔和混和油腔的容積、壓力發(fā)生變化產(chǎn)生阻尼流量。單氣室雙油腔結(jié)構(gòu)，副油腔作為可變純油腔與懸掛內(nèi)腔連通。懸掛缸內(nèi)部系統(tǒng)壓力對外提供彈性力的作用面積，稱為壓力作用面積。隨懸掛缸壓縮或拉伸速度而產(chǎn)生阻尼流量的面積，稱為阻尼流量面積。懸掛缸的彈性力，由懸掛缸內(nèi)部系統(tǒng)壓力和壓力作用面積決定。系統(tǒng)的阻尼流量，由阻尼流量面積和懸掛缸壓縮或拉伸速度決定。在單氣室雙油腔結(jié)構(gòu)中，壓力作用面積為活塞桿外圓面積，剛度曲線參見圖14。阻尼流量面積為可變純油腔的截面積，也就是副油腔腔體的環(huán)形面積。阻尼結(jié)構(gòu)與阻尼通道布置在活塞桿側(cè)壁上，為阻尼孔和單向閥的組合結(jié)構(gòu)。阻尼特性曲線為一條關(guān)于速度的二次曲線。由于單向閥的作用，正反向表現(xiàn)為不同的特性，見圖16-典型的傳統(tǒng)油氣懸掛缸固定阻尼結(jié)構(gòu)的特性曲線。
[0007]如圖3?圖6所示，是四種典型的單氣室三油腔結(jié)構(gòu)，壓力作用面積為活塞桿面積，剛度曲線參見圖14。三油腔結(jié)構(gòu)是通過活塞或閥板結(jié)構(gòu)將懸缸內(nèi)腔分隔為缸筒內(nèi)腔和活塞桿內(nèi)腔。單獨(dú)充注液壓油的為主油腔，同時(shí)充注液壓油和氮?dú)獾臑榛旌嫌颓弧；钊蜷y板上布置有阻尼結(jié)構(gòu)，連通缸筒內(nèi)腔和活塞桿內(nèi)腔，形成內(nèi)腔阻尼通道。副油腔通過活塞桿側(cè)壁阻尼結(jié)構(gòu)與懸缸內(nèi)腔導(dǎo)通，形成副油腔阻尼通道。
[0008]圖3所示為活塞桿上置結(jié)構(gòu)。缸筒內(nèi)腔（主油腔）、副油腔均為可變純油腔，分別與活塞桿內(nèi)腔（混合油腔）導(dǎo)通，形成兩條并列的阻尼通道?；钊麠U側(cè)壁上的阻尼結(jié)構(gòu)與活塞或閥板上的阻尼結(jié)構(gòu)也通常是單向閥與阻尼孔的組合結(jié)構(gòu)。主油腔通道的阻尼流量面積為缸筒內(nèi)腔面積，副油腔通道的阻尼流量面積為副油腔環(huán)形面積。兩通道疊加后，阻尼特性曲線為一條關(guān)于速度的二次曲線，參見圖16。
[0009]圖4所示為活塞桿下置結(jié)構(gòu)。副油腔為可變純油腔，活塞桿內(nèi)腔（主油腔）為不可變純油腔。副油腔通過活塞桿內(nèi)腔與缸筒內(nèi)腔（混合油腔）導(dǎo)通，合成一條阻尼通道。阻尼流量面積為副油腔環(huán)形面積。阻尼特性曲線為一條關(guān)于速度的二次曲線，參見圖16。
[0010]圖5所示為另一種活塞桿下置結(jié)構(gòu)?；钊麠U內(nèi)腔通過一個(gè)浮動(dòng)活塞分隔油/氣部分，構(gòu)成混合油腔。缸筒內(nèi)腔（主油腔）、副油腔均為可變純油腔，分別與活塞桿內(nèi)腔導(dǎo)通，形成兩條并列的阻尼通道。主油腔通道的阻尼流量面積為缸筒內(nèi)腔面積，副油腔通道的阻尼流量面積為副油腔環(huán)形面積。兩通道疊加后，阻尼特性曲線為一條關(guān)于速度的二次曲線，阻尼特性參見圖16。
[0011]圖6所示為活塞桿上置壓力補(bǔ)償結(jié)構(gòu)。缸筒內(nèi)腔（主油腔）、副油腔均為可變純油腔，活塞桿內(nèi)腔為混合油腔。副油腔一主油腔一混合油腔順序?qū)?，形成兩條串聯(lián)的阻尼通道。在副油腔與主油腔之間形成壓力、流量的互補(bǔ)關(guān)系。消除了油氣懸掛缸的系統(tǒng)負(fù)壓現(xiàn)象，并顯著提升系統(tǒng)阻尼系數(shù)的應(yīng)用幅度。主油腔通道的阻尼流量面積為活塞桿外圓面積，副油腔通道的阻尼流量面積為副油腔環(huán)形面積。兩通道疊加后，阻尼特性曲線依然為一條關(guān)于速度的二次曲線，參見圖16。
[0012]如圖7、圖8、圖9所示，為三種典型雙氣室三油腔油氣懸掛缸結(jié)構(gòu)，均為活塞桿下置。
[0013]圖7為雙氣室正向串聯(lián)結(jié)構(gòu)，懸掛缸整體的壓力作用面積為活塞桿面積，剛度曲線參見圖14。缸筒內(nèi)腔和活塞桿內(nèi)腔各包含一個(gè)混合油腔，之間通過阻尼結(jié)構(gòu)連通。副油腔作為可變純油腔與兩個(gè)混合油腔導(dǎo)通，提供系統(tǒng)主要的阻尼流量，阻尼流量面積為副油腔面積。兩個(gè)混合油腔之間可產(chǎn)生附加的阻尼流量，大小及流向取決于上下兩個(gè)氣室的初始充氣參數(shù)。副油腔及缸筒內(nèi)腔、活塞桿內(nèi)腔中的兩個(gè)混合油腔構(gòu)成一個(gè)全通的液壓回路，包含兩個(gè)阻尼通道。兩通道疊加后，阻尼特性曲線依然為一條關(guān)于速度的二次曲線，參見圖16。
[0014]圖8為雙氣室反向?qū)χ媒Y(jié)構(gòu)。懸缸內(nèi)腔被一個(gè)封閉結(jié)構(gòu)的活塞隔離為彼此獨(dú)立的缸筒內(nèi)腔和活塞桿內(nèi)腔。缸筒內(nèi)腔和活塞桿內(nèi)腔各包含一個(gè)混合油腔?；钊麠U內(nèi)腔的壓力，通過一套管路導(dǎo)入副油腔，與缸筒內(nèi)腔形成反壓對置結(jié)構(gòu)。其彈性力輸出，為缸筒內(nèi)腔面積的壓力輸出與副油腔面積的壓力輸出之差，剛度曲線參見圖15。副油腔作為可變純油腔，通過與活塞桿內(nèi)腔的連接管路構(gòu)成一條阻尼通道，形成系統(tǒng)的阻尼流量。系統(tǒng)的阻尼流量面積為副油腔面積，阻尼特性曲線為一條關(guān)于速度的二次曲線，參見圖16。
[0015]圖9為另一種雙氣室反向?qū)χ媒Y(jié)構(gòu)，剛度特性與圖8結(jié)構(gòu)類同，參見圖15。與圖8結(jié)構(gòu)的區(qū)別在于：缸筒內(nèi)腔為可變純油腔，外部增加儲(chǔ)能器作為混合油腔，中間通過管路和阻尼閥連接，構(gòu)成主油腔阻尼通道。主油腔通道阻尼流量面積為缸筒內(nèi)腔面積，副油腔通道阻尼流量面積為副油腔環(huán)形面積。兩通道疊加后，阻尼特性曲線依然為一條關(guān)于速度的二次曲線，參見圖16。
[0016]圖8、圖9所示，均為活塞桿下置的反壓對置結(jié)構(gòu)。雖然獲得了比較良好的壓力特性（圖15)，但這兩種結(jié)構(gòu)必須基于對缸筒內(nèi)腔與活塞桿內(nèi)腔的物理隔離，而且活塞桿內(nèi)腔復(fù)雜的導(dǎo)管結(jié)構(gòu)占據(jù)了內(nèi)部有效空間。這樣就喪失了缸筒內(nèi)腔與活塞桿內(nèi)腔之間重要的位置、速度、流量及壓差的關(guān)聯(lián)，使得懸缸內(nèi)腔中基于對位置、流量及壓力控制關(guān)系的變阻尼結(jié)構(gòu)無法進(jìn)行布置與應(yīng)用。
[0017]圖I?圖9，所列出的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的油氣懸掛缸，內(nèi)部阻尼結(jié)構(gòu)通常是固定的，因而懸掛缸阻尼特性曲線也是固定的