一種兩級壓力式油氣彈簧及工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及車輛懸架系統(tǒng)領(lǐng)域，具體是用于懸架系統(tǒng)的壓力式油氣彈簧。
【背景技術(shù)】
[0002]油氣彈簧是一種集彈性和阻尼一體的性能優(yōu)良的汽車懸架元件，在越野車和工程機械車輛方面具有良好的應用。油氣彈簧在汽車行駛過程中可以起緩和地面沖擊、衰減汽車振動作用，從而改善汽車行駛平順性，提高汽車操縱穩(wěn)定性。
[0003]一般油氣彈簧的阻尼特性是不可變的，但汽車在行駛過程中，特別是在崎嶇路面行駛時，很容易受到車橋(或車輪)與車架相對速度較大的激勵，如果只有一種阻尼狀態(tài)的話，在受到車橋(或車輪)與車架相對速度較大的激勵時，彈簧壓縮行程時的阻尼會突然上升，車輛需承受較大的沖擊載荷，導致乘坐舒適性下降。為了提高乘坐舒適性，曾采用油氣彈簧可控阻尼閥外置的結(jié)構(gòu)形式來實現(xiàn)阻尼可調(diào)，但是這類油氣彈簧的結(jié)構(gòu)不夠緊湊，不便于布置和安裝。
[0004]對于載貨汽車而言，后懸架彈簧的載荷在空載和滿載兩種狀態(tài)下相差甚大，單一的剛度無法同時地滿足空載和滿載時具有較好的行駛平順性的要求。因此，能隨載荷變化剛度隨之改變的兩級壓力式油氣彈簧能夠很好地滿足載貨汽車后懸架的需要。專利申請?zhí)?01280014155.X公開了一種阻尼閥，其壓縮阻尼孔和伸張阻尼孔在同一平面對稱分布。這種結(jié)構(gòu)在工作中容易因單向液體流動產(chǎn)生的摩擦力而對另一側(cè)閥體產(chǎn)生擠壓。中國專利申請?zhí)?01110007901.X公開了一種整體式三級阻尼可控二級剛度自適應油氣彈簧，其兩級氣室都是以并聯(lián)的方式布置，這種方式存在占用空間大，不便于布置和安裝的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種具有兩級阻尼的阻尼效果好的新型兩級壓力式油氣彈簧及其工作方法。
[0006]本發(fā)明一種兩級壓力式油氣彈簧采用的技術(shù)方案是:包括工作缸筒、缸筒蓋、活塞桿組件和阻尼閥總成，工作缸筒頂端開口處固定連接與外桿成間隙配合的缸筒蓋，活塞桿組件包括外桿、內(nèi)桿和兩個浮動活塞，內(nèi)桿同軸空套在外桿內(nèi)腔中，阻尼閥總成固定連接在活塞桿組件的正下方，活塞桿組件和阻尼閥總成自工作缸筒外從缸筒蓋的正中間伸入工作缸筒內(nèi)且將工作缸筒內(nèi)分成上方的環(huán)形腔和下方的無桿腔，無桿腔為液體腔；內(nèi)桿內(nèi)腔中設可沿內(nèi)桿內(nèi)壁上下移動的第一浮動活塞，第一浮動活塞將內(nèi)桿的內(nèi)腔隔成上方的第一級氣室的第一部分和下方的活塞桿內(nèi)液體腔；外桿內(nèi)壁與內(nèi)桿外壁之間設第二浮動活塞，第二浮動活塞將外桿內(nèi)壁與內(nèi)桿外壁之間的隔成上方的第一級氣室的第二部分和下方的第二級氣室；內(nèi)桿頂端開有使第一級氣室的第一部分和第二部分相通的徑向矩形通孔，第一級氣室第一部分和第二部分的預充氣壓小于第二級氣室的預充氣壓；阻尼閥總成由阻尼閥體、單向閥體、伸張閥、螺旋彈簧及壓縮閥組成，阻尼閥體的中間部分向上凸起延伸至活塞桿內(nèi)液體腔內(nèi)，在中間凸起部分的上表面上固定連接有橢圓形壓縮閥，在阻尼閥體的底部中間從下至上開有一個盲孔，盲孔底部開口處裝有半球形的單向閥體，盲孔內(nèi)部的軸向中間裝有螺旋彈簧，螺旋彈簧上端接觸于盲孔上面、下端固定連接單向閥體，單向閥體外部套有橢圓形伸張閥；在所述中間凸起部分開有周向均布的、連通活塞桿內(nèi)液體腔和無桿腔的軸向的兩個壓縮阻尼孔和兩個伸張阻尼孔，伸張阻尼孔的孔徑小于壓縮阻尼孔的孔徑，兩個壓縮阻尼孔、兩個伸張阻尼孔各相對于阻尼閥體的中心軸對稱國；在阻尼閥體的中間凸起部分外壁的外側(cè)還開有四個連通活塞桿內(nèi)液體腔和無桿腔的軸向常通孔，在盲孔的孔壁上設置四個沿圓周方向均布的徑向矩形通孔作為第二級阻尼孔；橢圓形的壓縮閥在長軸方向上完全覆蓋兩個壓縮阻尼孔，但在短軸方向上不覆蓋伸張阻尼孔，橢圓形的伸張閥7在長軸方向上完全覆蓋兩個伸張阻尼孔，但在短軸方向上不覆蓋壓縮阻尼孔。
[0007]本發(fā)明一種兩級壓力式油氣彈簧的工作方法采用的技術(shù)方案是:1)在良好路面且承受小載荷時，壓縮行程中，整個活塞桿組件向下運動，無桿腔內(nèi)的液體推開壓縮閥，且液體還通過壓縮阻尼孔和軸向常通孔向上流到活塞桿內(nèi)液體腔中，活塞桿內(nèi)液體腔中的液體推動第一浮動活塞向上運動，第一級氣室的第一部分和第二部分中的氣體受到壓縮，工作壓力上升但小于第二級氣室的預充氣壓，第二級氣室不工作，第二級阻尼孔不起作用；在伸張行程中，整個活塞桿組件向上運動，無桿腔內(nèi)液體壓力下降，第一級氣室的第一部分和第二部分內(nèi)的氣體推動第一浮動活塞向下運動，活塞桿內(nèi)液體腔中的液體通過伸張阻尼孔和軸向常通孔流回無桿腔中，第二級氣室不工作；
2)在良好路面且承受較大載荷時，壓縮行程中，整個活塞桿組件向下運動，無桿腔內(nèi)的液體推開壓縮閥，液體通過壓縮阻尼孔和軸向常通孔流到活塞桿內(nèi)液體腔中，活塞桿內(nèi)液體腔中的液體推動第一浮動活塞向上運動，當工作氣壓大于第二級氣室的預充氣壓時，第二級氣室參與工作，第一級氣室的第二部分內(nèi)的氣體推動第二浮動活塞向下運動壓縮第二級氣室內(nèi)的氣體，第一級氣室的第一分部分和第二部分以及第二級氣室中的氣體都受到壓縮；在伸張行程中，整個活塞桿組件向上運動，第二級氣室內(nèi)的氣體推動第二浮動活塞向上運動，第一級氣室的第一部分中的氣體推動第一浮動活塞向下運動，活塞桿內(nèi)液體腔中的液體推開伸張閥，經(jīng)伸張阻尼孔和軸向常通孔返回無桿腔中。
[0008]3)在崎嶇路面行駛且承受相對加速度過大的激勵時，壓縮行程中，整個活塞桿組件向下運動，無桿腔受到擠壓，無桿腔與活塞桿內(nèi)液體腔的液體壓差大于螺旋彈簧的預緊力，液體通過單向閥體向上壓縮螺旋彈簧，單向閥體打開，無桿腔中液體除通過壓縮阻尼孔和軸向常通孔外，也通過單向閥體進入盲孔內(nèi)再流經(jīng)第二級阻尼孔到達活塞桿內(nèi)液體腔，阻尼力下降；當無桿腔和活塞桿內(nèi)液體腔的液體壓力差減小到等于或小于螺旋彈簧的預緊力時，螺旋彈簧恢復到初始設計位置，推動單向閥體向下運動，單向閥體關(guān)閉；伸張行程中的工作方法與步驟2)中伸張行程中的工作方法一致。
[0009]本發(fā)明的有益效果:
1、本發(fā)明增設了第二級阻尼閥，采用剛度較大的螺旋彈簧使第二級阻尼閥具有一定的開閥預應力，第二級阻尼閥只在車輛遇到較大路面激勵的壓縮行程時才開啟工作，此時車輪與車架的相對速度較大，阻尼閥上下壓差超過開閥預應力，可以保證車輛在崎嶇路面行駛中受到車橋(或車輪)與車架相對速度較大的激勵時能夠有更好的乘坐舒適性。
[0010]2、與專利申請?zhí)?01280014155.X公布的阻尼閥相比。本發(fā)明的阻尼閥設有兩兩相互對稱的四個阻尼孔，兩個壓縮阻尼孔呈對稱分布，與兩個壓縮阻尼孔徑向相位差為90°的兩個伸張阻尼孔也是對稱分布，孔徑較大的為壓縮阻尼孔，孔徑較小的為伸張阻尼孔。阻尼閥中的阻尼孔對稱分布，可以避免因單向液體流動造成對另一側(cè)閥體的擠壓。阻尼閥片設計成橢圓型，減少材料成本。
[0011]3、該油氣彈簧的剛度特性隨載荷變化而自適應轉(zhuǎn)換，可為汽車空載或滿載工況提供適當?shù)膭偠忍匦浴Ｅc專利申請?zhí)?01110007901.X公布的整體式三級阻尼可控二級剛度自適應油氣彈簧相比，本發(fā)明的第一級氣室和第二級氣室為串聯(lián)形式布置，可以讓油氣彈簧的結(jié)構(gòu)更加緊湊，便于在車輛上的安裝與布置。
[0012]4、阻尼無需控制，且便于維修。本發(fā)明油氣彈簧的第二級阻尼在受到車橋(或車輪)與車架相對速度較大的激勵時可以自動工作。結(jié)構(gòu)的聯(lián)接件均為螺栓組件和螺釘組件，便于結(jié)構(gòu)部件的維修、更換。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明兩級壓力式油氣彈簧的結(jié)構(gòu)圖；
圖2是圖1中外桿的結(jié)構(gòu)剖面圖；
圖3是圖1中內(nèi)桿的立體圖；
圖4是圖1中阻尼閥總成的剖視放大圖；
圖5是圖1中阻尼閥總