內控型變阻尼油氣懸掛缸的制作方法
【技術領域】
[0001]本專利涉及一種油氣懸掛缸，具體地是公開一種內控型變阻尼油氣懸掛缸。并揭示其新的結構特性與使用功能。
【背景技術】
[0002]I、傳統結構油氣懸掛缸
[0003]油氣懸掛缸集成了空氣彈簧和液壓阻尼器的結構原理與功能，具有更加良好的力學特性和應用范圍。油氣懸掛缸內部充注氮氣和液壓油。氮氣作為彈性介質和儲能介質，具有變剛度特性，而且比金屬彈性材料具有更大的儲能比。液壓油作為阻尼介質，通過懸掛缸內部的阻尼結構產生阻尼力。阻尼結構通常包括單向閥和阻尼孔。采用單向閥和阻尼孔的組合結構，可以使懸掛缸在壓縮與拉伸狀態下產生不同的阻尼系數。通常，在壓縮的時候單向閥開啟，拉伸的時候單向閥關閉。
[0004]由于將氮氣封裝在缸體結構內，因而油氣懸掛缸具有比空氣彈簧更大的工作壓力和容量。同常規液壓缸結構類似，按運動關系與安裝結構，油氣懸掛缸也是由缸筒組件與活塞桿組件構成，內部容積隔腔包含有桿腔、無桿腔，活塞桿通常是空心結構。其中，無桿腔稱為懸缸內腔，由缸筒內腔及活塞桿內腔構成。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狀空間。
[0005]懸缸內腔作為一個腔體使用時，內部充注液壓油和氮氣，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，通常用作懸掛缸內部阻尼流量的來源。副油腔內部充注液壓油，并在其腔體內側的活塞桿側壁上設有阻尼通道與懸缸內腔接通。
[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構型式。圖I是活塞桿上置結構，圖2是活塞桿下置結構。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。可變純油腔與混和油腔連通形成阻尼通道。懸掛缸壓縮或拉神時，可變純油腔和混和油腔的容積、壓力發生變化產生阻尼流量。單氣室雙油腔結構，副油腔作為可變純油腔與懸掛內腔連通。懸掛缸內部系統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，由懸掛缸內部系統壓力和壓力作用面積決定。系統的阻尼流量，由阻尼流量面積和懸掛缸壓縮或拉伸速度決定。在單氣室雙油腔結構中，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形面積。阻尼結構與阻尼通道布置在活塞桿側壁上，為阻尼孔和單向閥的組合結構。阻尼特性曲線為一條關于速度的二次曲線。由于單向閥的作用，正反向表現為不同的特性，見圖16-典型的傳統油氣懸掛缸固定阻尼結構的特性曲線。
[0007]如圖3?圖6所示，是四種典型的單氣室三油腔結構，壓力作用面積為活塞桿面積，剛度曲線參見圖14。三油腔結構是通過活塞或閥板結構將懸缸內腔分隔為缸筒內腔和活塞桿內腔。單獨充注液壓油的為主油腔，同時充注液壓油和氮氣的為混合油腔。活塞或閥板上布置有阻尼結構，連通缸筒內腔和活塞桿內腔，形成內腔阻尼通道。副油腔通過活塞桿側壁阻尼結構與懸缸內腔導通，形成副油腔阻尼通道。
[0008]圖3所示為活塞桿上置結構。缸筒內腔（主油腔）、副油腔均為可變純油腔，分別與活塞桿內腔（混合油腔）導通，形成兩條并列的阻尼通道。活塞桿側壁上的阻尼結構與活塞或閥板上的阻尼結構也通常是單向閥與阻尼孔的組合結構。主油腔通道的阻尼流量面積為缸筒內腔面積，副油腔通道的阻尼流量面積為副油腔環形面積。兩通道疊加后，阻尼特性曲線為一條關于速度的二次曲線，參見圖16。
[0009]圖4所示為活塞桿下置結構。副油腔為可變純油腔，活塞桿內腔（主油腔）為不可變純油腔。副油腔通過活塞桿內腔與缸筒內腔（混合油腔）導通，合成一條阻尼通道。阻尼流量面積為副油腔環形面積。阻尼特性曲線為一條關于速度的二次曲線，參見圖16。
[0010]圖5所示為另一種活塞桿下置結構。活塞桿內腔通過一個浮動活塞分隔油/氣部分，構成混合油腔。缸筒內腔（主油腔）、副油腔均為可變純油腔，分別與活塞桿內腔導通，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腔面積，副油腔通道的阻尼流量面積為副油腔環形面積。兩通道疊加后，阻尼特性曲線為一條關于速度的二次曲線，阻尼特性參見圖16。
[0011]圖6所示為活塞桿上置壓力補償結構。缸筒內腔（主油腔）、副油腔均為可變純油腔，活塞桿內腔為混合油腔。副油腔一主油腔一混合油腔順序導通，形成兩條串聯的阻尼通道。在副油腔與主油腔之間形成壓力、流量的互補關系。消除了油氣懸掛缸的系統負壓現象，并顯著提升系統阻尼系數的應用幅度。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形面積。兩通道疊加后，阻尼特性曲線依然為一條關于速度的二次曲線，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構，均為活塞桿下置。
[0013]圖7為雙氣室正向串聯結構，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。缸筒內腔和活塞桿內腔各包含一個混合油腔，之間通過阻尼結構連通。副油腔作為可變純油腔與兩個混合油腔導通，提供系統主要的阻尼流量，阻尼流量面積為副油腔面積。兩個混合油腔之間可產生附加的阻尼流量，大小及流向取決于上下兩個氣室的初始充氣參數。副油腔及缸筒內腔、活塞桿內腔中的兩個混合油腔構成一個全通的液壓回路，包含兩個阻尼通道。兩通道疊加后，阻尼特性曲線依然為一條關于速度的二次曲線，參見圖16。
[0014]圖8為雙氣室反向對置結構。懸缸內腔被一個封閉結構的活塞隔離為彼此獨立的缸筒內腔和活塞桿內腔。缸筒內腔和活塞桿內腔各包含一個混合油腔。活塞桿內腔的壓力，通過一套管路導入副油腔，與缸筒內腔形成反壓對置結構。其彈性力輸出，為缸筒內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，通過與活塞桿內腔的連接管路構成一條阻尼通道，形成系統的阻尼流量。系統的阻尼流量面積為副油腔面積，阻尼特性曲線為一條關于速度的二次曲線，參見圖16。
[0015]圖9為另一種雙氣室反向對置結構，剛度特性與圖8結構類同，參見圖15。與圖8結構的區別在于：缸筒內腔為可變純油腔，外部增加儲能器作為混合油腔，中間通過管路和阻尼閥連接，構成主油腔阻尼通道。主油腔通道阻尼流量面積為缸筒內腔面積，副油腔通道阻尼流量面積為副油腔環形面積。兩通道疊加后，阻尼特性曲線依然為一條關于速度的二次曲線，參見圖16。
[0016]圖8、圖9所示，均為活塞桿下置的反壓對置結構。雖然獲得了比較良好的壓力特性（圖15)，但這兩種結構必須基于對缸筒內腔與活塞桿內腔的物理隔離，而且活塞桿內腔復雜的導管結構占據了內部有效空間。這樣就喪失了缸筒內腔與活塞桿內腔之間重要的位置、速度、流量及壓差的關聯，使得懸缸內腔中基于對位置、流量及壓力控制關系的變阻尼結構無法進行布置與應用。
[0017]圖I?圖9，所列出的傳統結構的油氣懸掛缸，內部阻尼結構通常是固定的，因而懸掛缸阻尼特性曲線也是固定的