可控行程油气悬挂缸制造技术

本发明专利技术公开了一种可控行程油气悬挂缸，包括：活塞杆、活塞、内控阀组、缸筒、密封座圈、储能器、控制阀、管路、气液增压泵及流量控制缸。悬挂缸内部包括副油腔和悬缸内腔，副油腔与悬缸内腔完全隔离。悬缸内腔包括缸筒内腔和活塞杆内腔，中间通过内控阀组连通，形成完整的悬缸内腔系统。副油腔通过管路外接控制阀和储能器，形成独立的外部控制回路。气液增压泵及流量控制缸的外部控制接口分别与悬缸内腔系统及外部控制回路连接，构成等压/同步控制的两个独立通道。通过气液增压泵及流量控制缸内部换向阀的操作实现悬挂缸的行程控制。悬缸内腔系统与外部控制回路，通过缸筒内腔和副油腔形成双气室反压对置结构。内控阀组根据系统压力对悬缸内腔系统进行自动变阻尼控制。

【技术实现步骤摘要】
可控行程油气悬挂缸
本专利涉及一种油气悬挂缸，具体地是公开一种可控行程油气悬挂缸，并揭示其新的结构特性与使用功能。
技术介绍
油气悬挂缸集成了空气弹簧和液压阻尼器的结构原理与使用功能，具有更加良好的力学特性和应用范围。油气悬挂缸內部充注氮气和液压油。氮气作为弹性介质和储能介质，具有变刚度特性，而且比金属弹性材料具有更大的储能比。液压油作为阻尼介质，通过悬挂缸内部的阻尼结构产生阻尼力。由于将氮气封装在缸体结构内，因而油气悬挂缸具有比空气弹簧更大的工作压力和容量。同常规液压缸结构类似，按运动关系与安装结构，油气悬挂缸也由缸筒组件与活塞杆组件构成，内部容积隔腔包含有杆腔、无杆腔，活塞杆通常是空心结构。其中，无杆腔称为悬缸内腔，由缸筒内腔及活塞杆内腔构成。有杆腔称为副油腔，是由缸筒组件与活塞杆组件在悬挂缸腰部侧壁间围成的环状空间。悬缸内腔作为一个腔体使用时，内部充注液压油和氮气，也称油气混合腔或混合油腔。在使用过程中，副油腔的容积空间变化幅度最大，通常用作悬挂缸内部阻尼流量的来源。副油腔内部充注液压油，并在其腔体内侧的活塞杆侧壁上设有阻尼通道与悬缸内腔接通。如图1、图2所示，是单气室双油腔油气悬挂缸的两种典型结构型式。图1是活塞杆上置结构，图2是活塞杆下置结构。只充注液压油的油腔称为纯油腔，包括可变纯油腔和不可变纯油腔。可变纯油腔与混和油腔连通形成阻尼通道。悬挂缸压缩或拉神时，可变纯油腔和混和油腔的容积、压力发生变化产生阻尼流量。单气室双油腔结构，副油腔作为可变纯油腔与悬挂内腔连通。悬挂缸内部系统压力对外提供弹性力的作用面积，称为压力作用面积。随悬挂缸压缩或拉伸速度而产生阻尼流量的面积，称为阻尼流量面积。悬挂缸的弹性力，由悬挂缸内部系统压力和压力作用面积决定。系统的阻尼流量，由阻尼流量面积和悬挂缸压缩或拉伸速度决定。在单气室双油腔结构中，压力作用面积为悬挂缸活塞杆外圆面积，刚度曲线参见图13。阻尼流量面积为可变纯油腔的截面积，也就是副油腔腔体的环形面积。阻尼特性参见图15。如图3～图6所示，是四种典型的单气室三油腔结构，压力作用面积为活塞杆面积，刚度曲线参见图13。三油腔结构是通过活塞或阀板结构将悬缸内腔分隔为缸筒内腔和活塞杆内腔。单独充注液压油的为主油腔，同时充注液压油和氮气的为混合油腔。活塞或阀板上布置有阻尼结构，连通缸筒内腔和活塞杆内腔，形成内腔阻尼通道。副油腔通过活塞杆侧壁阻尼结构与悬缸内腔导通，形成副油腔阻尼通道。阻尼特性参见图15。图3所示为活塞杆上置结构。缸筒内腔(主油腔)、副油腔均为可变纯油腔，分别与活塞杆内腔(混合油腔)导通，形成两条并列的阻尼通道。活塞杆侧壁上的阻尼结构与活塞或阀板上的阻尼结构也通常是单向阀与阻尼孔的组合结构。主油腔通道的阻尼流量面积为缸筒内腔面积，副油腔通道的阻尼流量面积为副油腔环形面积。图4所示为活塞杆下置结构。副油腔为可变纯油腔，活塞杆内腔(主油腔)为不可变纯油腔。副油腔通过活塞杆内腔与缸筒内腔(混合油腔)导通，合成一条阻尼通道。阻尼流量面积为副油腔环形面积。图5所示为另一种活塞杆下置结构。活塞杆内腔通过一个浮动活塞分隔油/气部分，构成混合油腔。缸筒内腔(主油腔)、副油腔均为可变纯油腔，分别与活塞杆内腔导通，形成两条并列的阻尼通道。主油腔通道的阻尼流量面积为缸筒内腔面积，副油腔通道的阻尼流量面积为副油腔环形面积。图6所示为活塞杆上置压力补偿结构。缸筒内腔(主油腔)、副油腔均为可变纯油腔，活塞杆内腔为混合油腔。副油腔→主油腔→混合油腔顺序导通，形成两条串联的阻尼通道。在副油腔与主油腔之间形成压力、流量的互补关系。消除了油气悬挂缸的系统负压现象，并显著提升系统阻尼系数的应用幅度。主油腔通道的阻尼流量面积为活塞杆外圆面积，副油腔通道的阻尼流量面积为副油腔环形面积。如图7、图8、图9所示，为三种典型的双气室三油腔油气悬挂缸结构，均为活塞杆下置。图7为双气室正向串联结构。缸筒内腔和活塞杆内腔各包含一个混合油腔，之间通过阻尼结构连通。副油腔作为可变纯油腔与活塞杆内腔导通，提供系统的主要阻尼流量，阻尼流量面积为副油腔面积。两个混合油腔之间可产生附加的阻尼流量，大小及流向取决于上下两个气室的初始充气参数。副油腔及缸筒内腔、活塞杆内腔中的两个混合油腔构成一个全通的液压回路，包含两个阻尼通道。悬挂缸整体的压力作用面积为活塞杆面积，刚度曲线参见图13。阻尼特性参见图15。图8为双气室反向对置结构。悬缸内腔被一个封闭结构的活塞隔绝为彼此独立的缸筒内腔和活塞杆内腔。缸筒内腔和活塞杆内腔各包含一个混合油腔。活塞杆内腔的压力，通过一套管路导入副油腔，与缸筒内腔形成反压对置结构。其弹性力输出，为缸筒内腔面积的压力输出与副油腔面积的压力输出之差，刚度曲线参见图14。副油腔作为可变纯油腔，通过与活塞杆内腔的连接管路构成一条阻尼通道，形成系统的阻尼流量。系统的阻尼流量面积为副油腔面积。阻尼特性参见图15。图9为另一种双气室反向对置结构，刚度特性与图8结构类同，参见图14。与图8结构的区别在于：缸筒内腔为可变纯油腔，外部增加储能器作为混合油腔，中间通过管路和阻尼阀连接，构成主油腔阻尼通道。主油腔通道阻尼流量面积为缸筒内腔面积，副油腔通道阻尼流量面积为副油腔环形面积。需要说明的是：1、除基础的单气室双油腔结构(图1、图2)外，活塞杆上置结构与活塞杆下置结构，不再具有相同的力学模型和力学关系(如图3与图4)。而且涉及到液压油、氮气的封装结构、位置及阻尼通道结构的不同，一种结构的油气悬挂缸倒置后可能无法使用。这也是油气悬挂缸的一个特点。2、悬挂缸的阻尼流量来源于悬挂缸压缩或拉伸时可变纯油腔的容积变化。而阻尼流量的产生必须将可变纯油腔连接到混合油腔，或通过另外一个纯油腔最终连接到混合油腔，以形成阻尼通道。否则悬挂缸内部的力学关系就不成立。从现有的(图1～图9)各种应用结构来看，副油腔都是作为系统阻尼流量的主要来源，并无一例外地均与悬缸内腔接通，形成对外封闭的液压回路。3、图8、图9所示，均为活塞杆下置的反压对置结构。虽然获得了比较良好的刚度特性(图14)，但这两种结构必须基于对缸筒内腔与活塞杆内腔的物理隔离，这样就丧失了缸筒内腔及活塞杆内腔之间重要的结构、位置、速度、流量及压力上的关联，而且活塞杆内腔复杂的导管结构占据了内部有效空间。使得在悬缸内腔中基于对位置、流量及压力控制关系的变阻尼结构无法进行布置与应用。另外，活塞杆内腔复杂的导管结构，安装维修困难、可靠性较差。4、图1～图9列出的九种结构，为现有油气悬挂缸在刚度结构上的主要结构形式。常规结构下，系统的阻尼结构由阻尼孔、单向阀组成，使用过程中不可调控。系统的阻尼特性为基于速度项、正反向差异的二次曲线F＝f(v)，参见图15。图1～图7结构，刚度特性基本一致，特性曲线参见图13，为一条正向非线性曲线，在曲线的起始位置存在硬点。整个悬挂缸内部系统是一个封闭的回路，无法引入外部输入进行控制。但可以基于内部空间及结构布置变阻尼机构，在一定程度上实现变阻尼控制。图8、图9结构，虽然获得了比较良好的刚度特性，消除了硬点(刚度特性曲线参见图14)，但缺乏外部控制的控制目标与控制环节，也难以实现外部对系统刚度、状态的控制。而且由于其结构上对悬本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可控行程油气悬挂缸，包括活塞杆、活塞、内控阀组、缸筒、密封座圈、储能器、控制阀、管路、气液泵增压泵及流量控制缸；所述缸筒、活塞杆及活塞在悬挂缸内部围成悬缸内腔；所述缸筒、密封座圈及活塞杆、活塞在悬挂缸腰部侧壁间围成副油腔；其特征在于所述副油腔充注液压油，与悬缸内腔完全隔离。

【技术特征摘要】
1.一种可控行程油气悬挂缸，包括活塞杆、活塞、内控阀组、缸筒、密封座圈、储能器、控制阀、管路、气液泵增压泵及流量控制缸；所述缸筒、活塞杆及活塞在悬挂缸内部围成悬缸内腔；所述缸筒、密封座圈及活塞杆、活塞在悬挂缸腰部侧壁间围成副油腔；其特征在于所述副油腔充注液压油，与悬缸内腔完全隔离。2.根据权利要求1所述可控行程油气悬挂缸，所述悬缸内腔通过活塞杆底部的内控阀组分隔为缸筒内腔和活塞杆内腔；所述缸筒内腔充注液压油，底部设有外部控制接口；所述活塞杆内腔充注液压油和氮气；其特征在于所述缸筒内腔和活塞杆内腔，通过内控阀组上的阻尼通道连通，形成完整的悬缸内腔系统。3.根据权利要求1所述可控行程油气悬挂缸，所述副油腔在缸筒靠近密封座圈的位置设置连接口；其特征在于所述副油腔通过管路外接储能器、控制阀，形成独立的外部控制回路。4.根据权利要求1、3所述可控行程油气悬...

【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：上海,31