一种油气弹簧及车辆悬架装置发明专利

专利名称：一种油气弹簧及车辆悬架装置

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202210692993.8

专利申请（专利权）人：临工重机股份有限公司
权利人地址：山东省济南市高新区科嘉路2676号

专利发明（设计）人：孙绍新,林祥亮,邱照强,赵春生,王林,孙佳滨,潘伟桥

专利摘要：本发明公开了一种油气弹簧及车辆悬架装置，涉及车辆悬架技术领域。该油气弹簧包括缸体、活塞和活塞杆，活塞滑动设置于缸体内，活塞与活塞杆固定连接，缸体内被分隔为无杆腔和有杆腔，活塞杆为中空结构，活塞杆的中空腔内设置有浮动活塞，无杆腔包括第一气室，有杆腔包括第一油室，浮动活塞将中空腔分隔为第二油室和第二气室，第二油室设置于活塞和浮动活塞之间，且第一油室和第二油室能连通。该油气弹簧通过设置第一气室和第二气室，利用油气弹簧的第一气室和第二气室的体积交替变化，缓解车辆的颠簸；第二气室的设置，实现了油气弹簧在压缩和复原过程中均具有非线性弹性特性，避免出现撞缸现象。该车辆悬架装置，使得车辆具有平顺性和舒适性。

主权利要求：
1.一种油气弹簧，包括缸体(1)、活塞(2)和活塞杆(3)，所述活塞(2)滑动设置于所述缸体(1)内，所述活塞(2)与所述活塞杆(3)固定连接，所述缸体(1)内被分隔为无杆腔和有杆腔，所述活塞杆(3)为中空结构，所述活塞杆(3)的中空腔内设置有浮动活塞(6)，其特征在于，所述无杆腔包括第一气室(4)，所述有杆腔包括第一油室(5)，所述浮动活塞(6)将所述中空腔分隔为第二油室(7)和第二气室(8)，所述第二油室(7)设置于所述活塞(2)和所述浮动活塞(6)之间，且所述第一油室(5)和所述第二油室(7)能连通；所述活塞(2)与所述缸体(1)内壁之间设置有导向环(9)和第一密封圈(10)；
所述活塞杆(3)上设置有阻尼孔(21)，所述第一油室(5)和所述第二油室(7)通过所述阻尼孔(21)连通；
所述活塞杆(3)上还设置有单向流通孔(22)，所述单向流通孔(22)用于所述第二油室(7)向所述第一油室(5)的单向导通。
2.根据权利要求1所述的油气弹簧，其特征在于，所述第一气室(4)内设置有油液。
3.根据权利要求1所述的油气弹簧，其特征在于，所述浮动活塞(6)与所述中空腔之间设置有第一导向带(11)和第二密封圈(12)。
4.根据权利要求1所述的油气弹簧，其特征在于，所述缸体(1)的一端设置有第一连接部(13)，所述活塞杆(3)远离所述活塞(2)的一端设置有第二连接部(14)，所述缸体(1)远离所述第一连接部(13)的一端设置有导向套(15)，所述活塞杆(3)穿过所述导向套(15)与所述第二连接部(14)连接。
5.根据权利要求4所述的油气弹簧，其特征在于，所述导向套(15)与所述活塞杆(3)之间设置有第二导向带(16)，所述导向套(15)与所述缸体(1)内壁之间设置有第三密封圈(17)。
6.根据权利要求4所述的油气弹簧，其特征在于，所述缸体(1)上设置有进油口(18)，所述进油口(18)与所述第一油室(5)连通，通过所述进油口(18)为所述第一油室(5)和所述第二油室(7)填充油液；所述第一连接部(13)设置有第一充气阀(19)，所述第一充气阀(19)与所述第一气室(4)连通，能为所述第一气室(4)充气；所述第二连接部(14)设置有第二充气阀(20)，所述第二充气阀(20)与所述第二气室(8)连通，能为所述第二气室(8)充气。
7.一种车辆悬架装置，其特征在于，包括如权利要求1‑6任一项所述的油气弹簧。 说明书 : 一种油气弹簧及车辆悬架装置技术领域[0001] 本发明涉及车辆悬架技术领域，尤其涉及一种油气弹簧及车辆悬架装置。背景技术[0002] 车辆悬架系统普遍采用油气弹簧作为缓冲减震装置，避免车辆在行走过程中遇到不平路面时颠簸对物品和车辆造成损坏。[0003] 目前，油气弹簧多采用油气混合结构(高压氮气与油液混合)，油液与氮气直接接触，长时间工作后，氮气融进油液中，氮气压力降低，需要用户不定期地进行维护，大大增加了使用成本。若采用外置式蓄能器，占用空间加大，影响底盘结构布置；且外置式蓄能器结构较为复杂，制造成本较多。同时，外置蓄能器通过胶管连接，增加了漏油的风险。现有的油气弹簧通过将活塞杆设置为中空结构，在中空腔内设置浮动活塞，浮动活塞将中空腔内分隔成气室和活塞杆油腔，活塞杆的上端与减振阀连接，活塞杆的油腔通过减振阀与油气弹簧油室连通，具有结构紧凑、可靠性高的特点，而且不占用车体布置空间。但是由于整机布置空间限制，油气弹簧行程受到限制，对于使用工况极其恶劣(大坡度、大起伏路面)，如矿卡或越野车等车辆，现有的油气弹簧经常会出现撞缸的问题，进而缩短油气弹簧的使用寿命，而且影响车辆的舒适性。发明内容[0004] 本发明的目的在于提供一种油气弹簧及车辆悬架装置，该油气弹簧在使用工况恶劣的情况下能避免撞缸的问题，延长使用寿命；应用该油气弹簧的车辆悬架装置不仅能减缓车辆的颠簸，而且提高了车辆的舒适性。[0005] 为达此目的，本发明采用以下技术方案：[0006] 一种油气弹簧，包括缸体、活塞和活塞杆，所述活塞滑动设置于所述缸体内，所述活塞与所述活塞杆固定连接，所述缸体被分隔为无杆腔和有杆腔，所述活塞杆为中空结构，所述活塞杆的中空腔内设置有浮动活塞，所述无杆腔包括第一气室，所述有杆腔包括第一油室，所述浮动活塞将所述中空腔分隔为第二油室和第二气室，所述第二油室设置于所述活塞和所述浮动活塞之间，且所述第一油室和所述第二油室能连通。[0007] 作为油气弹簧的一个可选方案，所述第一气室内设置有油液。[0008] 作为油气弹簧的一个可选方案，所述活塞杆上设置有阻尼孔，所述第一油室和所述第二油室通过所述阻尼孔连通。[0009] 作为油气弹簧的一个可选方案，所述活塞杆上还设置有单向流通孔，所述单向流通孔用于所述第二油室向所述第一油室的单向导通。[0010] 作为油气弹簧的一个可选方案，所述活塞与所述缸体内壁之间设置有导向环和第一密封圈。[0011] 作为油气弹簧的一个可选方案，所述浮动活塞与所述中空腔之间设置有第一导向带和第二密封圈。[0012] 作为油气弹簧的一个可选方案，所述缸体的一端设置有第一连接部，所述活塞杆远离所述活塞的一端设置有第二连接部，所述缸体远离所述第一连接部的一端设置有导向套，所述活塞杆穿过所述导向套与所述第二连接部连接。[0013] 作为油气弹簧的一个可选方案，所述导向套与所述活塞杆之间设置有第二导向带，所述导向套与所述缸体内壁之间设置有第三密封圈。[0014] 作为油气弹簧的一个可选方案，所述缸体上设置有进油口，所述进油口与所述第一油室连通，通过所述进油口为所述第一油室和所述第二油室填充油液；所述第一连接部设置有第一充气阀，所述第一充气阀与所述第一气室连通，能为所述第一气室充气；所述第二连接部设置有第二充气阀，所述第二充气阀与所述第二气室连通，能为所述第二气室充气。[0015] 一种车辆悬架装置，其包括如以上任一方案所述的油气弹簧。[0016] 本发明的有益效果：[0017] 本发明提供的油气弹簧，缸体的无杆腔包括第一气室，第一气室起到一个蓄能器的作用；有杆腔包括第一油室，活塞杆的中空腔通过浮动活塞将中空腔分隔成第二油室和第二气室，第二气室起到另一个蓄能器的作用；第一油室和第二油室能互通。当油气弹簧受到冲击而压缩时，第一气室体积减小，第一油室的体积增大，第二油室的油液进入第一油室，同时，第二气室的体积变大，压力变小，油气弹簧内部瞬间达到新的平衡，以缓解车辆的冲击。当油气弹簧伸长时，第一气室的体积变大，压力变小；第一油室的体积变小，第一油室的油液进入第二油室，第二油室的体积增大，第二气室的体积减小，压力变小，油气弹簧内部再次达到新的平衡状态。若油气弹簧继续伸长，直至第一气室的压力降低为与第二气室的压力相同时，再继续伸长，第二气室的气体开始起作用，产生了弹性复原行程，阻止油气弹簧继续伸长，避免油气弹簧拉伸最长时活塞与缸体撞击，延长油气弹簧的使用寿命。[0018] 本发明提供的车辆悬架装置，应用上述的油气弹簧，利用油气弹簧的第一气室和第二气室的体积交替变化，缓解车辆的颠簸；而且，第二气室的设置，实现了油气弹簧在压缩和复原过程中均具有非线性弹性特性，避免出现撞缸现象。该车辆悬架装置，使得车辆具有平顺性和舒适性。附图说明[0019] 图1是本发明实施例提供的油气弹簧的剖视图；[0020] 图2是本发明实施例提供的油气弹簧的主视图。[0021] 图中：[0022] 1、缸体；2、活塞；3、活塞杆；4、第一气室；5、第一油室；6、浮动活塞；7、第二油室；8、第二气室；9、导向环；10、第一密封圈；11、第一导向带；12、第二密封圈；13、第一连接部；14、第二连接部；15、导向套；16、第二导向带；17、第三密封圈；18、进油口；19、第一充气阀；20、第二充气阀；21、阻尼孔；22、单向流通孔。具体实施方式[0023] 下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。[0024] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。[0025] 除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。[0026] 除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。[0027] 下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。[0028] 如图1所示，本实施例提供了一种应用于车辆悬架装置的油气弹簧，包括缸体1、活塞2和活塞杆3，活塞2滑动设置于缸体1内，活塞2与活塞杆3固定连接，缸体1被分隔为无杆腔和有杆腔，活塞杆3为中空结构，活塞杆3的中空腔内设置有浮动活塞6，无杆腔包括第一气室4，有杆腔包括第一油室5，浮动活塞6将中空腔分隔为第二油室7和第二气室8，第二油室7设置于活塞2和浮动活塞6之间，且第一油室5和第二油室7能连通。[0029] 缸体1的无杆腔包括第一气室4，第一气室4起到一个蓄能器的作用；有杆腔包括第一油室5，活塞杆3的中空腔通过浮动活塞6将中空腔分隔成第二油室7和第二气室8，第二气室8起到另一个蓄能器的作用；第一油室5和第二油室7能互通。当油气弹簧受到冲击而压缩时，第一气室4体积减小，第一油室5的体积增大，第二油室7的油液进入第一油室5，同时，第二气室8的体积变大，压力变小，油气弹簧内部瞬间达到新的平衡，以缓解车辆的冲击。当油气弹簧伸长时，第一气室4的体积变大，压力变小；第一油室5的体积变小，第一油室5的油液进入第二油室7，第二油室7的体积增大，第二气室8的体积减小，压力变小，油气弹簧内部再次达到新的平衡状态。若油气弹簧继续伸长，直至第一气室4的压力降低为与第二气室8的压力相同时，再继续伸长，第二气室8的气体开始起作用，产生了弹性复原行程，阻止油气弹簧继续伸长，避免油气弹簧拉伸最长时活塞2与缸体1撞击，延长油气弹簧的使用寿命。[0030] 第一气室4和第二气室8内均为氮气。[0031] 作为油气弹簧的一个可选方案，活塞2与缸体1内壁之间设置有导向环9和第一密封圈10。导向环9起到支承和导向作用，第一密封圈10为耐高压密封圈，将有杆腔和无杆腔密封隔离，将第一气室4的氮气与第一油室5的液压油分隔，避免出现氮气溶于油液的问题。[0032] 浮动活塞6采用铝合金等轻量化材质制成，内部设计为空腔结构，在保证浮动活塞6的强度的前提下，使其尽量轻，提高响应速度。[0033] 作为油气弹簧的一个可选方案，浮动活塞6与中空腔之间设置有第一导向带11和第二密封圈12。第一导向带11对浮动活塞6在中空腔内移动起到导向作用，能够防止浮动活塞6和中空腔的磨损，具有吸收振动的性能，并有极好的耐磨性能。第二密封圈12起到密封作用，使得浮动活塞6上下两侧的第二油室7和第二气室8隔离密封，使得第二气室8的氮气与第二油室7的油液通过浮动活塞6分隔，避免出现氮气溶于油液的问题。[0034] 车辆在静止状态时，不考虑活塞2和浮动活塞6的质量，以及活塞2与第一密封圈10的摩擦力和浮动活塞6与第二密封圈12的摩擦力，第一油室5与第二油室7的压力等于第二气室8的氮气压力，因此，油气弹簧的载荷等于第一气室4与第二气室8的氮气压力差乘以活塞2的截面积。[0035] 当车辆路过凸起或油气弹簧载荷增大时，油气弹簧收缩，活塞2压缩第一气室4，第一气室4的体积变小，其内氮气压力变高；同时，第一油室5的体积变大，第二油室7的油液能进入第一油室5，第二气室8的体积变大，其内氮气压力变小，油气弹簧内部瞬间达到新的平衡状态。[0036] 当车辆路过坑洼或油气弹簧载荷变小时，油气弹簧的活塞杆3伸长，第一气室4的体积变大，其内氮气压力变低；同时，第一油室5的体积变小，第一油室5的油液能进入第二油室7，使得第一气室4的体积变小，其内氮气压力变大，油气弹簧内部瞬间达到新的平衡状态。若活塞杆3继续伸长，直至第一气室4的氮气压力降低为与第二气室8的氮气压力相同时，再继续伸长，第二气室8的氮气开始起作用，产生了弹性复原行程，阻止活塞杆3继续拉长，避免活塞杆3拉伸至最长时活塞2与缸体1撞击。[0037] 作为油气弹簧的一个可选方案，缸体1的一端设置有第一连接部13，活塞杆3远离活塞2的一端设置有第二连接部14，缸体1远离第一连接部13的一端设置有导向套15，活塞杆3穿过导向套15与第二连接部14连接。[0038] 车辆悬架装置设置于车辆的底盘上，底盘上方设置有车架和车桥，第一连接部13与车架固定连接，第二连接部14与车桥固定连接。[0039] 导向套15的外周设置为阶梯圆柱形，较小直径的圆柱外径与缸体1的内径相适配，伸入缸体1内与活塞杆3配合。较大直径的圆柱设置于缸体1远离第一连接部13的一端的端部，通过螺钉与缸体1的端部固定连接。当第二气室8的氮气开始起作用时，能避免活塞杆3拉伸至最长时活塞2与导向套15撞击。[0040] 作为油气弹簧的一个可选方案，导向套15与活塞杆3之间设置有第二导向带16，导向套15与缸体1之间设置有第三密封圈17。第二导向带16为活塞杆3的移动起到导向作用，第三密封圈17对第一油室5起到密封作用，防止第一油室5漏油。[0041] 如图2所示，作为油气弹簧的一个可选方案，缸体1上设置有进油口18，进油口18与第一油室5连通，通过进油口18为第一油室5和第二油室7填充油液；第一连接部13设置有第一充气阀19，第一充气阀19与第一气室4连通，能为第一气室4充气；第二连接部14设置有第二充气阀20，第二充气阀20与第二气室8连通，能为第二气室8充气。[0042] 在车辆的底盘的四个角分别固定安装有一个油气弹簧，底盘的中部固定安装有油泵，油泵的上侧固定安装有液压油分流器，液压油分流器通过四个液压管分别与四个油气弹簧的进油口18连接，用于为第一油室5填充油液，第一油室5的油液能进入第二油室7，直至将第一油室5和第二油室7填充满。在油泵的一侧固定安装有气泵，气泵通过气管分别与第一充气阀19和第二充气阀20连通，通过第一充气阀19控制第一气室4的进出气，通过第二充气阀20控制第二气室8的进出气。[0043] 作为油气弹簧的一个可选方案，第一气室4内设置有油液。通过在第一气室4内加入少量的油液，使得活塞2在移动过程中具有良好的润滑性，同时避免第一气室4的氮气瞬间泄漏而出现活塞2与第一连接部13撞击的现象。[0044] 第一气室4内的油液可通过第一充气阀19与第一连接部13的连接口预先加入，然后再连接第一充气阀19。[0045] 继续参照图1，作为油气弹簧的一个可选方案，活塞杆3上设置有阻尼孔21，第一油室5和第二油室7通过阻尼孔21连通。当活塞杆3收缩时，第二油室7的油液经阻尼孔21进入第一油室5；当活塞杆3伸长时，第一油室5的油液经阻尼孔21进入第二油室7。[0046] 阻尼孔21设置在活塞杆3的圆周上，阻尼孔21的直径和数量可根据活塞杆3伸缩时，从第二油室7进入第一油室5的油液的阻力或从第一油室5进入第二油室7的油液的阻力设定。[0047] 作为油气弹簧的一个可选方案，活塞杆3上还设置有单向流通孔22，单向流通孔22用于第二油室7向第一油室5的单向导通。在活塞杆3的圆周上开设单向流通孔22，通过在单向流通孔22内设置单向阀实现单向流通。[0048] 当活塞杆3收缩时，第二油室7的油液经阻尼孔21和单向流通孔22进入第一油室5，阻尼较小，能吸收车辆所受到的冲击，此时第一气室4起主要作用；当活塞杆3伸长时，第一油室5的油液仅能经阻尼孔21进入第二油室7，阻尼增大，能衰减车辆的振动。油气弹簧的活塞杆3收缩或伸长的过程中均具有非线性弹性行程，提高了车辆的舒适性，保证了活塞2不会撞缸。[0049] 本实施例提供的车辆悬架装置，应用上述的油气弹簧，利用油气弹簧的第一气室4和第二气室8的体积交替变化，缓解车辆的颠簸；而且，第二气室8的设置，实现了油气弹簧在压缩和复原过程中均具有非线性弹性特性，避免出现撞缸现象。该车辆悬架装置，使得车辆具有平顺性和舒适性。[0050] 以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

专利地区：山东

专利申请日期：2022-06-17

专利公开日期：2024-06-18

专利公告号：CN115013464B