專利名稱：串聯(lián)型單筒磁流變油氣彈簧的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車減振裝置，尤其涉及可控阻尼的串聯(lián)型單筒磁流變油氣彈簧，它可以用于汽車懸架或其他振動(dòng)抑制場(chǎng)合，并能實(shí)現(xiàn)半主動(dòng)振動(dòng)控制。
背景技術(shù)：
汽車懸架對(duì)車輛的動(dòng)力學(xué)性能具有重要影響，它通過(guò)彈簧和阻尼元件緩沖車輛振動(dòng)，協(xié)調(diào)汽車的操縱穩(wěn)定性和乘坐舒適性，歷來(lái)被工程界重視。從被動(dòng)懸架到主動(dòng)懸架，再到半主動(dòng)懸架的發(fā)展歷程表明，對(duì)懸架系統(tǒng)參數(shù)施加控制以更好的實(shí)現(xiàn)振動(dòng)抑制是重要的研究方向。根據(jù)阻尼產(chǎn)生的基本原理，阻尼通道幾何、工作介質(zhì)特性以及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)決定了阻尼力的大小。通過(guò)電控閥門改變通道幾何特性，人們研究了實(shí)時(shí)改變阻尼的可控懸架系統(tǒng)， 但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高昂、可靠性低、頻率響應(yīng)不夠?；诖帕髯?電流變)體表觀粘度可控機(jī)理開發(fā)的車輛懸架半主動(dòng)控制系統(tǒng)，近年來(lái)得到了大力的發(fā)展，并在極少數(shù)的高級(jí)車輛上得到應(yīng)用。至今為止，磁流變(電流變)可控阻尼器一般與螺旋彈簧聯(lián)用形成減振裝置，但它不能滿足重型車輛等對(duì)懸架非線性剛度的需求。為了獲得非線性剛度特性，重載車輛等一般采用油氣彈簧作為減振裝置，它兼具阻尼特性和非線性剛度特性，但是現(xiàn)有的油氣彈簧阻尼特性又不可控。另外，現(xiàn)有的油氣彈簧有多種形式，按單缸蓄能器形式，分為單氣室、雙氣室、兩級(jí)壓力式等；按車橋各懸架缸是否相連可分為獨(dú)立式和連通式；按車輛行駛過(guò)程中，懸架控制是否需要外部能量輸入分為被動(dòng)、半主動(dòng)和主動(dòng)油氣懸架；單氣室型油氣彈簧還有油氣分隔式和油氣不分隔式。另外，雖然同樣能實(shí)現(xiàn)可控阻尼特性，但與電流變體相比，磁流變體因?yàn)榫哂行枰妷旱筒灰讚舸?、屈服?yīng)力大、材料對(duì)雜質(zhì)容忍度大、適用溫度范圍寬等特點(diǎn)而更具優(yōu)勢(shì)。 同時(shí)，磁流變阻尼器有流動(dòng)模式、剪切模式和擠壓模式等三種基本工作模式，由于擠壓模式不易于實(shí)現(xiàn)較大行程，車輛減振等場(chǎng)合一般使用流動(dòng)模式、剪切模式或者它們的復(fù)合模式。 從結(jié)構(gòu)型式上看，磁流變阻尼器有單出桿和雙出桿兩種，單出桿型式由于活塞進(jìn)出內(nèi)腔將導(dǎo)致腔內(nèi)容積變化，必須有相應(yīng)的容積補(bǔ)償裝置，如蓄能器、浮動(dòng)活塞氣室或者浮動(dòng)活塞彈簧等裝置；而雙出桿型式由于可以做到進(jìn)入和退出內(nèi)腔的容積相等，從而可以避免補(bǔ)償問(wèn)題，對(duì)于減小阻尼器的非線性特征，實(shí)現(xiàn)單純的可控阻尼特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的串聯(lián)型單筒磁流變油氣彈簧，它兼具非線性剛度的和可控阻尼特性。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種串聯(lián)型單筒磁流變油氣彈簧，其關(guān)鍵在于包括左端閉合、右端開口的缸體，在該缸體內(nèi)從左往右依次裝設(shè)氣缸段活塞和阻尼活塞，其中氣缸段活塞外固套有密封件，且氣缸段活塞通過(guò)氣缸段活塞桿與所述阻尼活塞相連，該氣缸段活塞桿上套裝有左密封組件；在所述阻尼活塞外繞制電磁線圈，且阻尼活塞與阻尼活塞桿的左端部相連，在阻尼活塞桿的右端部套裝右密封組件，該右密封組件同時(shí)將所述缸體右端的開口密封；所述氣缸段活塞、左密封組件和阻尼活塞將缸體的內(nèi)腔分成四個(gè)腔室，從左往右依次為氣腔、自由腔、左油腔和右油腔，其中氣腔、自由腔和左油腔互不相通，左油腔和右油腔相通，且氣腔處的缸體上裝有充氣閥，自由腔處的缸體上裝有氣閥。本技術(shù)方案中的氣缸活塞和阻尼活塞通過(guò)氣缸活塞桿串聯(lián)在一起，并裝在同一個(gè)缸體內(nèi)，氣缸活塞和阻尼活塞可在缸體內(nèi)一起左右移動(dòng)。使用本油氣彈簧之前，通過(guò)充氣閥從氣腔充入氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w，充氣壓力根據(jù)本發(fā)明所承受的靜態(tài)載荷確定，同時(shí)將左、 右油腔充滿磁流變液，而自由腔一般通過(guò)氣閥與大氣相通，且阻尼活塞桿的右端與外部振動(dòng)控制部件相接。當(dāng)氣缸活塞跟隨氣缸活塞桿向左移動(dòng)時(shí)，可壓縮氮?dú)?，由于氣體的非線性壓縮特性，進(jìn)而使本油氣彈簧具有非線性剛度特性，這與現(xiàn)有螺旋彈簧具有的線性剛度特性有明顯區(qū)別。并且，對(duì)阻尼活塞上的電磁線圈施加不同的電磁激勵(lì)時(shí)，可以改變流動(dòng)間隙中磁流變液的表觀粘度，從而改變阻尼力的大小，實(shí)現(xiàn)可控阻尼，這樣就使本油氣彈簧兼具非線性剛度特性和可控阻尼特性，且阻尼特性與剛度特性互不影響，完全解耦，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便，能實(shí)現(xiàn)車輛懸架等的半主動(dòng)振動(dòng)控制，特別適合于重型車輛懸架振動(dòng)抑制等場(chǎng)合，結(jié)合適當(dāng)?shù)目刂扑惴墒怪匦推噾壹艿臏p振性能得到本質(zhì)改善。另外，只向氣腔中充入氮?dú)鈺r(shí)，可將本發(fā)明當(dāng)作單一的彈簧使用，只向左、右油腔內(nèi)充入磁流變液時(shí)，可將本發(fā)明當(dāng)作單一的阻尼器使用。
為了便于制造、安裝和運(yùn)輸，特使所述長(zhǎng)度較長(zhǎng)的缸體由長(zhǎng)度較短的氣缸段和油缸段組成，且油缸段左端的外壁與氣缸段右端的內(nèi)壁過(guò)渡配合，并通過(guò)焊接固定。作為優(yōu)化，所述左密封組件位于油缸段的左端，該左密封組件由壓蓋、導(dǎo)向座、導(dǎo)向座支承、密封環(huán)和0形圈構(gòu)成，其中導(dǎo)向座和密封環(huán)套裝在所述氣缸段活塞桿上，且密封環(huán)裝在導(dǎo)向座錐形段的內(nèi)孔中，導(dǎo)向座錐形段的端面與所述壓蓋的對(duì)應(yīng)端面貼合，該壓蓋套裝在氣缸段活塞桿上，并與所述油缸段左端的內(nèi)壁螺紋連接；所述導(dǎo)向座的中部與油缸段的內(nèi)壁緊貼，且導(dǎo)向座中部外圓面的環(huán)形槽中裝有所述0形圈；所述導(dǎo)向座支承套裝在導(dǎo)向座的環(huán)形引出段上，該導(dǎo)向座支承的外邊緣與所述油缸段的內(nèi)壁緊貼。作為優(yōu)化，所述右密封組件與左密封組件的結(jié)構(gòu)相同、安裝方向相反，該右密封組件的導(dǎo)向座、密封環(huán)和壓蓋套裝在所述阻尼活塞桿上，且壓蓋與所述油缸段右端的內(nèi)壁螺紋連接。在所述阻尼活塞桿上套裝導(dǎo)向閥和卡圈，該卡圈由阻尼活塞桿上的臺(tái)階軸向限位，導(dǎo)向閥被夾緊在所述阻尼活塞與卡圈之間；在所述導(dǎo)向閥右端部的環(huán)形臺(tái)階上套裝閥片相和閥片彈簧，其中閥片相位于導(dǎo)向閥上的軸向過(guò)孔右孔口處，該閥片的右表面與所述閥片彈簧的大徑端相貼合，閥片彈簧的小徑端與所述卡圈的左端面相貼靠。采用以上結(jié)構(gòu)，導(dǎo)向閥主要用于對(duì)阻尼活塞進(jìn)行導(dǎo)向，并通過(guò)超薄的閥片與閥片彈簧控制壓縮行程和復(fù)原行程的阻尼力，當(dāng)本發(fā)明的阻尼活塞處于復(fù)原行程時(shí)，閥片關(guān)閉導(dǎo)向閥內(nèi)圈的流動(dòng)通道(即軸向過(guò)孔)，而阻尼活塞處于壓縮行程時(shí)，閥片根據(jù)阻尼活塞的運(yùn)行速度具有不同的打開程度。所述氣缸段活塞桿與阻尼活塞桿的直徑相等，且兩者的軸心線在同一條直線上。 采用以上結(jié)構(gòu)，就能使氣缸段活塞桿運(yùn)動(dòng)時(shí)占用的磁流變液體積與阻尼活塞桿排開的磁流變液體積相等，這樣就不需要進(jìn)行容積補(bǔ)償，從而實(shí)現(xiàn)純阻尼特性，避免普通磁流變阻尼器由于容積補(bǔ)償而帶來(lái)的附加剛度效應(yīng)。為了便于拆裝，所述氣缸段活塞桿的左端部為左小右大的階梯軸段，在該左端部的小徑段從左往右依次套裝鎖緊螺母、墊圈和所述氣缸段活塞。有益效果本發(fā)明兼具非線性剛度特性和可控阻尼特性，且阻尼特性與剛度特性互不影響，完全解耦，且無(wú)需容積補(bǔ)償，可以實(shí)現(xiàn)純阻尼特性，避免普通磁流變阻尼器由于容積補(bǔ)償而帶來(lái)的附加剛度效應(yīng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便，特別適合于重型車輛懸架振動(dòng)抑制等場(chǎng)合，并能實(shí)現(xiàn)車輛懸架等的半主動(dòng)振動(dòng)控制。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖2為圖1中左密封組件6的剖視圖； 圖3為圖1中右密封組件9的剖視圖； 圖4為圖1中阻尼活塞8的剖視圖； 圖5為圖4中E部分的局部放大圖6中圖1中氣缸段活塞2與氣缸段活塞桿5的安裝示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明
如圖1至6所示，本發(fā)明由缸體1、氣缸段活塞2、阻尼活塞3、密封件4、氣缸段活塞桿 5、左密封組件6、電磁線圈7、阻尼活塞桿8、右密封組件9、充氣閥10、氣閥11、氣缸段12和油缸段13等部件構(gòu)成，其中缸體1的左端閉合、右端開口。為了便于制造、安裝和運(yùn)輸，特將缸體1做成兩段，并由氣缸段12和油缸段13組成，且氣缸段12的左端閉合、右端開口， 油缸段13的左、右端均閉合，油缸段13左端的外壁與氣缸段12右端的內(nèi)壁過(guò)渡配合，并通過(guò)焊接固定。如圖1至6可看出，在上述缸體1內(nèi)從左往右依次裝設(shè)所述氣缸段活塞2和阻尼活塞3，其中氣缸段活塞2位于缸體1的氣缸段12內(nèi)，且氣缸段活塞2由鋁合金等輕質(zhì)材料制作而成，在氣缸段活塞2外固套有兩個(gè)密封件4，該密封件4可選用0型圈等，且密封件4 的外邊緣與氣缸段12的內(nèi)壁緊密貼合。所述氣缸段活塞2與氣缸段活塞桿5的左端部固定連接，具體連接方式為將所述氣缸段活塞桿5的左端部做成左小右大的階梯軸段，在該左端部的小徑段從左往右依次套裝鎖緊螺母23、墊圈M和所述氣缸段活塞2。在上述氣缸段活塞桿5的中部套裝所述左密封組件6，該左密封組件6位于缸體油缸段13的左端，左密封組件6的外邊緣與油缸段13左端的內(nèi)壁緊貼。所述氣缸段活塞桿5的右端部與所述阻尼活塞3相連，具體為氣缸段活塞桿5的右端部插入阻尼活塞3左端部的環(huán)形引出段內(nèi)，并通過(guò)徑向設(shè)置的圓銷25固定連接。如圖1至6可進(jìn)一步看出，上述阻尼活塞3位于缸體1的油缸段13內(nèi)，該阻尼活塞組件3由電工純鐵等軟磁材料制成，在阻尼活塞3的外面繞制有所述電磁線圈7，繞制匝數(shù)取決于整體磁路設(shè)計(jì)，以使阻尼間隙內(nèi)磁流變液達(dá)到需要的磁感應(yīng)強(qiáng)度，且阻尼活塞3、 電磁線圈7與缸體油缸段13的內(nèi)壁之間留有阻尼間隙，該阻尼間隙的大小通過(guò)流體動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)確定。所述阻尼活塞3與阻尼活塞桿8的左端部相連，具體為阻尼活塞3固套在阻尼活塞桿8上，在阻尼活塞桿8的右端部套裝所述右密封組件9，該右密封組件9同時(shí)將所述缸體油缸段13右端的開口密封，阻尼活塞桿8沿軸向開有外螺紋，這樣就便于與外部振動(dòng)控制部件相接。在上述阻尼活塞3上開有斜孔(圖中未標(biāo)出)，所述電磁線圈7的引線7a從該斜孔中穿過(guò)后通過(guò)環(huán)氧樹脂膠密封，該引線7a然后穿入阻尼活塞桿8的中心孔內(nèi)，最后從阻尼活塞桿8的右端穿出。從圖1可明顯看出，所述氣缸段活塞2、左密封組件6和阻尼活塞3將缸體1的內(nèi)腔分成四個(gè)腔室，從左往右依次為氣腔A、自由腔B、左油腔C和右油腔D，其中氣腔A、自由腔B和左油腔C互不相通，左油腔C和右油腔D相通，且氣腔A處的缸體氣缸段12上裝有充氣閥10，可通過(guò)該充氣閥10向氣腔A充入氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w，自由腔B處的缸體氣缸段12上裝有氣閥11，自由腔B可通過(guò)該氣閥11與大氣相通。如圖1、2所示，所左密封組件6由壓蓋14、導(dǎo)向座15、導(dǎo)向座支承16、密封環(huán)17和 0形圈18構(gòu)成，其中導(dǎo)向座15和密封環(huán)17套裝在所述氣缸段活塞桿5上，且密封環(huán)17裝在導(dǎo)向座15錐形段的內(nèi)孔中，導(dǎo)向座15錐形段的端面與所述壓蓋14的對(duì)應(yīng)端面貼合，該壓蓋14套裝在氣缸段活塞桿5上，并與所述油缸段13左端的內(nèi)壁螺紋連接。所述導(dǎo)向座15為本領(lǐng)域技術(shù)人員所慣用的部件，它為粉末冶金件，該導(dǎo)向座15的中部與油缸段13的內(nèi)壁緊貼，且導(dǎo)向座15中部外圓面的環(huán)形槽中裝有所述0形圈18。所述導(dǎo)向座支承16套裝在導(dǎo)向座15的環(huán)形引出段上，該導(dǎo)向座支承16的外邊緣與所述油缸段13的內(nèi)壁緊貼。在所述導(dǎo)向座15外套有導(dǎo)向滑環(huán)26，該導(dǎo)向滑環(huán)沈由耐磨的聚四氟乙烯材料制成。如圖1、2、3可以看出，所述右密封組件9的結(jié)構(gòu)與左密封組件6的結(jié)構(gòu)相同，且右密封組件9與左密封組件6的安裝方向相反(對(duì)比圖2、3可明顯看出)，該右密封組件9的導(dǎo)向座15、密封環(huán)17和壓蓋14套裝在所述阻尼活塞桿8上，且壓蓋14與所述缸體油缸段 13右端的內(nèi)壁螺紋連接。如圖1、4、5所示，在所述阻尼活塞桿8上套裝導(dǎo)向閥19和卡圈20，該卡圈20由阻尼活塞桿8上的臺(tái)階軸向限位，導(dǎo)向閥19被夾緊在所述阻尼活塞3與卡圈20之間。在所述導(dǎo)向閥19右端部的環(huán)形臺(tái)階上套裝閥片彈簧22和超薄的閥片21，其中閥片21位于導(dǎo)向閥19上的軸向過(guò)孔19a右孔口處，該軸向過(guò)孔19a靠近導(dǎo)向閥19的中心線，閥片21的右表面與所述閥片彈簧22的大徑端相貼合，閥片彈簧22的小徑端與所述卡圈20的左端面相貼靠。另外，所述阻尼活塞桿8與氣缸段活塞桿5的直徑相等，兩者的軸心線在同一條直線上，且阻尼活塞桿8的軸心線與缸體油缸段13的中心線相重合，氣缸段活塞桿5的軸心線與缸體氣缸段12的中心線相重合。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不以本發(fā)明為限制，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種串聯(lián)型單筒磁流變油氣彈簧，其特征在于包括左端閉合、右端開口的缸體 (1)，在該缸體內(nèi)從左往右依次裝設(shè)氣缸段活塞(2)和阻尼活塞(3)，其中氣缸段活塞(2)外固套有密封件(4)，且氣缸段活塞(2)通過(guò)氣缸段活塞桿(5)與所述阻尼活塞(3)相連，該氣缸段活塞桿(5 )上套裝有左密封組件(6 )；在所述阻尼活塞(3 )外繞制電磁線圈(7 )，且阻尼活塞與阻尼活塞桿(8)的左端部相連，在阻尼活塞桿(8)的右端部套裝右密封組件(9)，該右密封組件同時(shí)將所述缸體(1)右端的開口密封；所述氣缸段活塞(2)、左密封組件(6)和阻尼活塞(3)將缸體(1)的內(nèi)腔分成四個(gè)腔室，從左往右依次為氣腔(A)、自由腔(B)、左油腔(C)和右油腔(D)，其中氣腔(A)、自由腔(B)和左油腔(C)互不相通，左油腔(C)和右油腔(D)相通，且氣腔(A)處的缸體(1)上裝有充氣閥(10)，自由腔(B)處的缸體(1)上裝有氣閥(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)型單筒磁流變油氣彈簧，其特征在于所述缸體(1)由氣缸段(12)和油缸段(13)組成，且油缸段(13)左端的外壁與氣缸段(12)右端的內(nèi)壁過(guò)渡配合，并通過(guò)焊接固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的串聯(lián)型單筒磁流變油氣彈簧，其特征在于所述左密封組件(6)位于油缸段(13)的左端，該左密封組件由壓蓋(14)、導(dǎo)向座(15)、導(dǎo)向座支承(16)、密封環(huán)(17)和0形圈(18)構(gòu)成，其中導(dǎo)向座(15)和密封環(huán)(17)套裝在所述氣缸段活塞桿(5)上，且密封環(huán)(17)裝在導(dǎo)向座(15)錐形段的內(nèi)孔中，導(dǎo)向座(15)錐形段的端面與所述壓蓋(14)的對(duì)應(yīng)端面貼合，該壓蓋(14)套裝在氣缸段活塞桿(5)上，并與所述油缸段(13)左端的內(nèi)壁螺紋連接；所述導(dǎo)向座(15)的中部與油缸段(13)的內(nèi)壁緊貼，且導(dǎo)向座(15)中部外圓面的環(huán)形槽中裝有所述0形圈(18);所述導(dǎo)向座支承(16)套裝在導(dǎo)向座(15)的環(huán)形引出段上，該導(dǎo)向座支承的外邊緣與所述油缸段(13)的內(nèi)壁緊貼。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的串聯(lián)型單筒磁流變油氣彈簧，其特征在于所述右密封組件 (9)與左密封組件(6)的結(jié)構(gòu)相同、安裝方向相反，該右密封組件(9)的導(dǎo)向座(15)、密封環(huán)(17)和壓蓋(14)套裝在所述阻尼活塞桿(8)上，且壓蓋(14)與所述油缸段(13)右端的內(nèi)壁螺紋連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的串聯(lián)型單筒磁流變油氣彈簧，其特征在于在所述阻尼活塞桿(8)上套裝導(dǎo)向閥(19)和卡圈(20)，該卡圈由阻尼活塞桿(8)上的臺(tái)階軸向限位，導(dǎo)向閥 (19)被夾緊在所述阻尼活塞(3)與卡圈(20)之間；在所述導(dǎo)向閥(19)右端部的環(huán)形臺(tái)階上套裝閥片(21)和閥片彈簧(22)，其中閥片(21)位于導(dǎo)向閥(19)上的軸向過(guò)孔(19a)右孔口處，該閥片的右表面與所述閥片彈簧(22)的大徑端相貼合，閥片彈簧(22)的小徑端與所述卡圈(20)的左端面相貼靠。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)型單筒磁流變油氣彈簧，其特征在于所述氣缸段活塞桿(5)與阻尼活塞桿(8)的直徑相等，且兩者的軸心線在同一條直線上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的串聯(lián)型單筒磁流變油氣彈簧，其特征在于所述氣缸段活塞桿(5)的左端部為左小右大的階梯軸段，在該左端部的小徑段從左往右依次套裝鎖緊螺母 (23 )、墊圈(24 )和所述氣缸段活塞(2 )。
全文摘要
本發(fā)明公開一種串聯(lián)型單筒磁流變油氣彈簧，包括左端閉合、右端開口的缸體，在該缸體內(nèi)從左往右依次裝設(shè)氣缸段活塞和阻尼活塞，其中氣缸段活塞外固套有密封件，且氣缸段活塞通過(guò)氣缸段活塞桿與所述阻尼活塞相連，該氣缸段活塞桿上套裝有左密封組件；在所述阻尼活塞外繞制電磁線圈，且阻尼活塞與阻尼活塞桿的左端部相連。本發(fā)明兼具非線性剛度特性和可控阻尼特性，且阻尼特性與剛度特性互不影響，完全解耦，且無(wú)需容積補(bǔ)償，可以實(shí)現(xiàn)純阻尼特性，避免普通磁流變阻尼器由于容積補(bǔ)償而帶來(lái)的附加剛度效應(yīng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便，特別適合于重型車輛懸架振動(dòng)抑制等場(chǎng)合，并能實(shí)現(xiàn)車輛懸架等的半主動(dòng)振動(dòng)控制。
文檔編號(hào)F16F9/06GK102287472SQ20111022672
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月9日
發(fā)明者張紅輝, 賀曉娜, 鄧兆祥 申請(qǐng)人:中國(guó)汽車工程研究院股份有限公司