压力控制空/满载自适应油气悬挂缸制造技术

本发明专利技术公开了一种压力控制空/满载自适应油气悬挂缸。包括缸头、缸筒、密封座圈、活塞杆、活塞、阀座、阀芯、弹簧、阻尼环；悬挂缸内设置上油腔、下油腔、副油腔共三个大油腔；上油腔充注液压油和氮气，下油腔、副油腔中充注液压油；活塞杆侧壁上设有一组阻尼孔和单向阀，全时工作；阀座、阻尼环固定安装在活塞杆内壁上。阀芯安装在阀座、阻尼环之间，与阀座、阻尼环分别围成弹簧腔(内置弹簧，含空气，密闭)、阻尼腔(内含液压油，与上油腔形成独立阻尼相通)。阀芯设有与阀座配合的阀口，在阀口内外侧分别设有一组阻尼孔和单向阀。阀芯可上下移动，开启或关闭阀口外侧的一组阻尼孔和单向阀。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种油气悬挂缸，具体地是公开一种压力控制空/满载自适应油气悬挂缸。
技术介绍
车辆悬挂系统包括：弹性元件、阻尼元件和导向元件。常见的弹性元件包括：钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、空气弹簧、橡胶弹簧等。阻尼元件一般是液压阻尼器。车辆悬挂系统的力学参数主要包括：弹性元件的刚度系数和阻尼元件的阻尼系数。理论上，重型车辆需要配置较大的刚度系数和阻尼系数，轻型车辆配置较小的刚度系数和阻尼系数；同一车辆，满载时需要配置较大的刚度系数和阻尼系数，空载时配置较小的刚度系数和阻尼系数。油气悬挂缸集弹性元件和阻尼元件为一体，内部充注有液压油及氮气。传统的油气悬挂缸，结构上设有主、副油腔。主、副油腔间设有阻尼孔和单向阀。当悬挂缸被压缩或拉伸时，液压油进出阻尼孔和单向阀产生阻尼力，衰减振动能量并发热。氮气产生弹性力，充当弹性元件，用以缓冲和减振。单向阀用于调节、降低压缩时的阻尼系数。油气悬挂缸一般用于路况条件比较差的大型、重载的重型运输车辆上。布置在簧载质量和非簧载质量之间，起缓冲、减震作用。一个好的油气悬挂缸对于降低车辆的工作载荷，提高部件、整车使用寿命及驾驶舒适性，降低故障率，起着非常重要的作用。氮气是一种惰性气体，与液压油混装在油气悬挂缸中，具有非常稳定的特性。相比其他弹性元件，氮气在压缩过程中具有非常良好的变刚度特性，能够很好地实现系统在满载时刚度大，空载时刚度小的要求，而且单位承载容量大。因此，在具有空/满载使用工况的大型、重载运输车辆上，包含有氮气的油气悬挂缸是综合性能最好的一种结构形式，而得到广泛的应用。油气悬挂缸采用氮气作为弹性元件，非常良好地解决了空/满载刚度的配比以及高承载能力的综合性能匹配问题。但是存在阻尼如何设定和协调的问题。这也是目前油气悬挂缸结构设计中比较薄弱的环节。运输车辆的整车质量按照分布位置可分为：簧载质量和非簧载质量。非簧载质量一般是不变的。簧载质量是可变的，如载货和载人车辆。对于簧载质量不变的车辆来说，可以根据路况、质量、车速等使用条件和基础数据，来进行悬挂缸结构参数设计，包括充注氮气的原始空间尺寸、压力及行程，主、副油腔的结构尺寸，以及阻尼孔及单向阀的大小及个数等一组基础参数。但传统油气悬挂缸由于结构原理的限制，如果按照理想状态设定阻尼系数，则在低临界压缩状态下副油腔就会出现负压，悬挂缸内部油/气比例发生不可逆转的变化，最终导致悬挂缸力学特性紊乱，直至损坏。悬挂缸内部油/气比例发生不可逆转的变化，是指由于负压，液压油发生性态改变或外部空气被吸进悬挂缸内部，导致系统内部压力越来越高。因此，为了保持系统工作的稳定性和可靠性，传统油气悬挂缸的阻尼系数一般都设定得比较小，阻尼效果非常有限。对于具有空/满载两种使用工况的运输车辆(如公路或非公路的所有货物运输车辆)来说，簧载质量是变化的。其中，前桥簧载质量在满载时比空载高出近一倍；后桥簧载质量变化幅度更大，最大时满载簧载质量超过空载簧载质量5倍以上。在刚度设计上，由于采用了氮气作为弹性元件，油气悬挂缸良好地解决了空/满载不同工况下的刚度匹配的问题。但阻尼系数的选定和实现却成为一个很大的难题。因为系统阻尼系数的选取与簧载质量与非簧载质量的配比有直接的关系(具体理论这里不进行详细的表述)。传统的油气悬挂缸在结构原理上由于存在负压的问题，无法达到理论上要求的阻尼系数值，而且结构上也无法根据空/满载两种工况进行相应的调整和改变。而实际上这两种工况下需要的阻尼系数相差又非常大。这一直是困扰具有空/满载两种使用工况的运输车辆上油气悬挂缸结构设计一个难题。传统的油气悬挂缸只能按照一种工况来设计阻尼结构。通常，只能是靠近空载状态选取较小的阻尼系数值，最高也只是选择在空/满载的中间状态上。而且阻尼系数是一个定值，无法实现根据不同使用工况，匹配不同阻尼系数的变阻尼设计。因此，传统结构的油气悬挂缸的阻尼特性很难兼顾这两种工况，尤其是对于重载车辆来说至关重要的满载工况，悬挂缸的力学性能就变得很差。但在重型运输车辆设计时，原则上应按照重载工况设计阻尼系数。但限于结构和负压的原因，阻尼系数的选取受到限制。一般只能按空载状态，或空/满载中间状态选取阻尼系数。因此，传统悬挂缸要么是重载时缓冲、减震能力不足，造成车辆主体构件损坏；要么是空载时振动加速度增大，造成车架上的大部件安装支架损坏，驾驶室舒适性变差，零件连接松动，仪表、传感器损坏，突发电气故障等。尽管内部设置了单向阀，减少了首次冲击的幅度，但仍然无法解决空/满载不同工况的需要。能够根据空/满载不同的使用工况，按照每种工况所需的阻尼值，进行阻尼系数的自动设定，并且能够实现在两种工况转化时，系统阻尼系数能够自动调整、变化——这是油气悬挂缸的一种最优化设计方案。其中核心的问题是：空/满载阻尼自适应技术。此前，本人公布的专利《空/满载自适应油气悬挂缸ZL200820060583.7》是实现上述控制结果的一种结构方案。其原理是通过车辆在空载和满载工况下对悬挂缸不同的压缩深度，来感知车辆的工作状态，并进行相应的阻尼控制。属于位置控制型。结构上需要在内部设置分割活塞，其上加装密封件。缸筒上需要在规定位置上布置阻尼孔和单向阀，缸筒外需要设置外部阻尼通道。结构复杂，加工难度大，容易变形，占用空间大，密封件容易切割、磨损。
技术实现思路
本专利技术提出了一种压力控制空/满载自适应油气悬挂缸。本专利技术是通过以下技术方案来实现的：通过车辆在空/满载两种工况下悬挂缸内产生的不同压力值，来感知车辆的工作状态并自动控制悬挂缸产生不同的阻尼系数。并且具有稳定阀芯位置，消除因悬挂缸内部系统压力波动而出现的阀芯异常启动的作用。本结构的悬挂缸除了具有：空/满载工况阻尼系数自动调节的功能外，还具有：内部压力自动补偿，压缩/伸长工况阻尼系数自动调节等功能。是目前技术最先进，功能最完整，原理最可靠，结构最合理、控制最高效的油气悬挂缸。本专利技术，基于车辆动力学模型的研究与分析，提出了一种全新的油气悬挂缸结构和原理。通过悬挂缸内部系统压力的变化，来感知车辆的工作状态，并自动控制、调整系统的阻尼系数，并能保持阻尼系数匹配的准确性和稳定性，使车辆无论在空载或满载状态下都能够稳定获得各自所需的阻尼系数，保持车辆具有最佳的振动力学特性。本专利技术是采用如下方案来实现上述目的：一种压力控制空/满载自适应油气悬挂缸，包括缸头、缸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压力控制空/满载自适应油气悬挂缸，包括缸头、缸筒、密封座圈、
活塞杆、活塞、阀座、阀芯、弹簧、阻尼环等；阀座、阀芯上有相互配合的阀
口；阀芯上设有两组单向阀和阻尼孔，分别布置在阀口的内外侧。
2.根据权利要求1所述的压力控制空/满载自适应油气悬挂缸，其特征在于，
所述阀座、阻尼环是固定安装在活塞杆内部的，所述阀芯安装在阀座、阻尼环
之间，与阀座、阻尼环...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宏如，
申请(专利权)人：张宏如，
类型：发明
国别省市：