一種兩級壓力式油氣彈簧及其工作方法
【專利摘要】本發明公開一種車輛懸架系統中的兩級壓力式油氣彈簧及其工作方法，外缸筒內部同軸嵌套一個內缸筒，圓筒狀的活塞桿由內缸筒底部向上同軸伸入內缸筒內部，外缸筒內壁和內缸筒外壁之間密封滑動連接第一浮動活塞環，第一浮動活塞環上方空間形成充有油液的無桿腔外腔，第一浮動活塞環下方空間形成充有高壓氣體的第二級氣室；活塞桿中心孔頂部處同軸連接阻尼閥總成，阻尼閥總成的底部下方設有與活塞桿內壁密封滑動連接的第二浮動活塞，第二浮動活塞與活塞桿底部之間的空間形成第一級氣室；采用兩氣室分開布置，采用剛性閥體運動來實現阻尼閥總成的開閥與關閉，有效延長油氣彈簧的使用壽命。
【專利說明】
一種兩級壓力式油氣彈簧及其工作方法
技術領域
[0001]本發明涉及車輛懸架系統領域，具體安裝在懸架系統中的一種阻尼可變的油氣彈善
O
【背景技術】
[0002]車輛油氣懸架的核心是油氣彈簧，油氣彈簧一般由氣體彈簧和相當于液力減震器的液壓缸所組成，以氣體(一般為惰性氣體氮氣)作為彈性介質，以油液作為傳力介質。油氣彈簧不但具有良好的緩沖能力，還具有良好的減振作用，同時還可調節車架的高度，適用于重型車輛和大型越野車。油氣彈簧將彈性元件和阻尼元件集于一體，同時其液壓缸體具有一定的導向作用，可有效減小彈簧自身重量和布置所占用體積。油氣彈簧優越的非線性阻尼特性和剛度特性，能夠最大限度地滿足車輛的平順性要求。
[0003]現有油氣彈簧的節流閥大多為閥片式節流閥，閥片開閥程度隨壓差變化。但是當這種油氣彈簧裝載在重型汽車或者車輛行駛路面較差時，金屬閥片需要承受較大壓力，容易產生疲勞、損壞等問題，無法保證油氣彈簧的使用壽命。
[0004]兩級壓力式油氣彈簧相對于單氣室油氣彈簧，能夠保證車輛懸架系統在載荷變化較大或路面激勵較大時的都具有較低的固有頻率，而在空載且良好路面行駛時，兩級壓力式油氣彈簧又具有與單氣室油氣彈簧相同的作用。中國專利申請號為201410700789.1的文獻中公開了一種兩級壓力式油氣彈簧及工作方法，其兩級氣室之間直接通過浮動活塞進行串聯，這種布置方式對浮動活塞的密封性要求很高，無法保證油氣彈簧的性能。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種新型的兩級壓力式油氣彈簧并提供其工作方法，本發明兩級壓力式油氣彈簧采用兩氣室分開布置，降低其密封要求，油氣間接觸采用油氣分隔式，保證油氣彈簧的性能。
[0006]本發明公開的一種兩級壓力式油氣彈簧采用的技術方案是:具有一個頂部密封的外缸筒，外缸筒內部同軸嵌套一個內缸筒，外缸筒底部和內缸筒底部密封連接，圓筒狀的活塞桿由內缸筒底部向上同軸伸入內缸筒內部，活塞桿外壁與內缸筒底部間隙配合，活塞桿外壁與內缸筒內壁之間形成與外界大氣相通的環形氣腔；內缸筒頂部是敞口且低于外缸筒頂部，外缸筒內壁和內缸筒外壁之間密封滑動連接第一浮動活塞環，第一浮動活塞環上方空間形成充有油液的無桿腔外腔，第一浮動活塞環下方空間形成充有高壓氣體的第二級氣室;活塞桿頂部開口、底部封閉，活塞桿中心孔頂部處同軸連接阻尼閥總成，阻尼閥總成頂部密封連接于活塞桿頂部開口，阻尼閥總成頂部和活塞桿頂部的上方在內缸筒內形成與所述無桿腔外腔相連通的無桿腔內腔;阻尼閥總成的底部下方設有與活塞桿內壁密封滑動連接的第二浮動活塞，阻尼閥總成的底部與第二浮動活塞之間的空間形成活塞桿內液體腔，第二浮動活塞與活塞桿底部之間的空間形成第一級氣室，第二級氣室的預充氣壓高于第一級氣室的氣體壓力；阻尼閥總成包括一個臺階柱狀的中空的閥體，在閥體中心孔內部裝有閥芯活塞，閥體的頂端和底端的分別連接活塞桿連接，閥體的中間段外壁與活塞桿內壁之間形成環形的阻尼閥側腔；閥芯活塞由連續的上段、中段、下段組成，上段和下段均是中空的圓柱狀且相對于中段上下對稱;上段伸入上彈簧蓋板的中心孔內且能上下伸縮，下段伸入下彈簧蓋板的中心孔內能上下伸縮，在上段和上彈簧蓋板的中孔內設有上螺旋彈簧，在閥芯活塞下段和下彈簧蓋板的中心孔內設有下螺旋彈簧，閥芯活塞上段外壁、閥體內壁以及上彈簧蓋板頂端之間的空間形成阻尼閥上方內腔，閥芯活塞下段外壁、閥體內壁以及下彈簧蓋板底端之間的空間形成阻尼閥下方內腔；閥體頂端上設有伸張單向閥，底端上設有壓縮單向閥；閥體中間段的側壁的上排開有徑向的壓縮阻尼孔、下排開有徑向的伸張阻尼孔，上彈簧蓋板頂端上開有連通無桿腔內腔與阻尼閥上方內腔的上扇形通孔，下彈簧蓋板上開有連通阻尼閥下方內腔與活塞桿內液體腔的下扇形通孔。
[0007]本發明公開的一種兩級壓力式油氣彈簧的工作方法采用的技術方案是包括以下步驟:
當車輛振動小，阻尼閥上、下方內腔間油液壓差不足于推動閥芯活塞上下運動，閥芯活塞中段堵住壓縮阻尼孔和伸張阻尼孔;壓縮行程中，活塞桿及阻尼閥總成沿內缸筒向上，無桿腔內、外腔內的油液受到擠壓后依次通過上扇形通孔、阻尼閥上方內腔、常通孔、阻尼閥下方內腔、下扇形通孔進入到活塞桿內液體腔;伸張行程中，第一級氣室中的氣體推動第二浮動活塞向上，活塞桿內液體腔中的油液依次經下扇形通孔、阻尼閥下方內腔、常通孔、阻尼閥上方內腔、上扇形通孔進入無桿腔內、外腔中；當車輛振動大，阻尼閥上、下方內腔中的油液壓差增大，推動閥芯活塞上下運動;壓縮行程中，無桿腔內、外腔內的油液經上扇形通孔和阻尼閥上方內腔，推動閥芯活塞向下，壓縮阻尼孔打開，油液經阻尼閥側腔中、壓縮單向閥后流入到活塞桿內液體腔;伸張行程中，無桿腔內、外腔內油液壓力下降，第一級氣室中氣體推動浮動活塞向上，活塞桿內液體腔中油液通過下扇形通孔進入到阻尼閥下方內腔中，推動閥芯活塞向上，伸張阻尼孔打開，油液經常通孔、阻尼閥上方內腔后流回無桿腔內、外腔中，也經伸張阻尼孔、阻尼閥側腔和伸張單向閥流回無桿腔內、外腔中。
[0008]當車輛載荷小，無桿腔內、外腔中的油液壓力均小于第二級氣室的預充氣壓;壓縮行程中，活塞桿與阻尼閥總成沿工作缸內缸筒向上移動，無桿腔內、外腔內的油液經阻尼閥總成流入活塞桿內液體腔以推動浮動活塞向下，壓縮第一級氣室;伸張行程中，無桿腔內、外腔內的油液壓力下降，第一級氣室中氣體推動浮動活塞向上，活塞桿內液體腔油液經阻尼閥總成流回無桿腔內、外腔中；當載荷大時，壓縮行程中，無桿腔內、外腔內的油液流入活塞桿內液體腔并推動第二浮動活塞向下，當第一級氣室的壓力大于第二級氣室內氣體壓力時，無桿腔內、外腔中的油體除流入活塞桿內液體腔壓縮第一級氣室外，也推動第二浮動活塞環向下；伸張行程中，第二級氣室中氣體反推第一浮動活塞環向上，使油液返回無桿腔外腔中，第一級氣室中氣體推動第二浮動活塞向上，活塞桿內液體腔中的油液流回無桿腔內腔中。
[0009]本發明的有益效果是:
1、本發明采用剛性閥體運動來實現阻尼閥總成的開閥與關閉，可避免車輛在滿載或車輛行駛在較差路面時，油氣彈簧受到大振幅和大頻率的振動時發生閥片疲勞、損壞等故障，可有效延長油氣彈簧的使用壽命。
[0010]2、本發明中的閥芯活塞根據其阻尼閥上下內腔的油液壓差克服螺旋彈簧的預緊力，當閥芯活塞上下腔室油壓差大于螺旋彈簧的預緊力時可推動閥芯活塞沿閥體內壁上下運動，根據上下阻尼閥內腔油壓差確定閥體側壁壓縮阻尼孔和伸張阻尼孔的油液流通面積，當閥芯活塞上下油壓較大，推動閥芯活塞上下移動時，油液通過壓縮阻尼孔或伸張阻尼孔從阻尼閥內腔流入到側腔，再頂開單向閥進入活塞桿內液體腔或無桿腔，阻尼閥的閥芯活塞上設有周向均布的四個喇叭狀的常通阻尼孔，在閥芯活塞上下油壓壓差不足以推動閥芯活塞運動時產生阻尼，實現壓縮行程和伸張行程時對應的閥體側壁阻尼孔的開閉，從而實現該油氣彈簧阻尼閥總成的開閉，實現阻尼的變化。
[0011]3、阻尼閥總成中的常通孔的形狀，可使油氣彈簧在壓縮行程和伸張行程時的油液流動與所需阻尼力更加匹配。
[0012]4、本發明中的第一級氣室和第二級氣室分開布置，可降低氣室密封要求。
[0013]采用油氣分隔式，油氣間不接觸，保證油氣彈簧的性能。可有效防止在高溫、高壓及復雜的工作條件下氣體溶于油液或者氣和油之間發生物理或化學反應，導致油氣彈簧性能下降。
[0014]5、由于第二級氣室在載荷增大或路面激勵增大時參與工作，使油氣彈簧的剛度變化更加符合懸架性能的要求，從而保證汽車滿載和空載時懸架系統有大致相等的固有頻率。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明兩級壓力式油氣彈簧的結構圖；
圖2是圖1中阻尼閥總成的立體結構放大圖；
圖3是圖2中閥體17的立體結構放大圖；
圖4是圖1所示油氣彈簧在壓縮行程過程中壓縮阻尼孔21未打開時的油液流向示意圖； 圖5是圖1所示油氣彈簧在伸張行程中伸張阻尼孔19未打開時的油液流向示意圖；
圖6是圖1所示油氣彈簧在壓縮行程中壓縮阻尼孔21打開后的油液流向示意圖；
圖7是圖1所示油氣彈簧在伸張行程中伸張阻尼孔19打開后的油液流向示意圖。
[0016]圖中:1.缸筒蓋;2.外缸筒；3.充油口；4.氣塞；5.內缸筒;6.限位環；7.浮動活塞環;8.螺栓組件;9.活塞密封圈；10.第二級氣室充氣口； 11.活塞桿；12.第一級氣室充氣口 ；
13.浮動活塞；14.下彈簧蓋板；14a.下扇形通孔；15.下螺旋彈簧；16.壓縮單向閥；16b.壓縮單向閥安裝孔;17.閥體;17a.閥體頂端外緣處的通孔；17b.閥體頂端上的盲孔;17c.閥體中心孔；18.常通孔；19.伸張阻尼孔;20.閥芯活塞;21.壓縮阻尼孔;22.伸張單向閥；22b.伸張單向閥安裝孔;23.上螺旋彈簧;24.上彈簧蓋板;24a.上扇形通孔。
[0017]A.阻尼閥側腔;B.環形氣腔;C.活塞桿內液體腔;D.第一級氣室;El.阻尼閥下方內腔;E2.阻尼閥上方內腔;F.第二級氣室;Gl.無桿腔內腔;G2.無桿腔外腔。
【具體實施方式】
[0018]參見圖1，本發明兩級壓力式油氣彈簧具有一個外缸筒2，外缸筒2頂部密封連接缸筒蓋I，外缸筒2頂部與缸筒蓋I之間有密封墊圈并且通過螺栓組件固定連接
外缸筒2內部同軸嵌套一個內缸筒5，活塞桿11由外缸筒2和內缸筒5的底部向上伸入內缸筒5內部，且外缸筒2、內缸筒5、活塞桿11三者同軸。
[0019]外缸筒2的底部和內缸筒5底部通過焊接連接成密封整體，需保證其具有良好的密封性能。
[0020]內缸筒5的頂部是敞口，不與缸筒蓋I連接，內缸筒5頂部敞口位置要低于外缸筒2頂部，兩者的頂部之間具有間隙，使內缸筒5通過頂部敞口與外缸筒2連通，形成一體。
[0021]在外缸筒2內壁和內缸筒5外壁之間裝有浮動活塞環7，浮動活塞環7與外缸筒2內壁和內缸筒5外壁之間均密封，并且浮動活塞環7可在外缸筒2內壁和內缸筒5外壁之間沿軸向上下滑動。
[0022]在外缸筒2和內缸筒5之間，浮動活塞環7的上方空間形成無桿腔外腔G2，在浮動活塞環7的下方空間形成第二級氣室F，第二級氣室F整體密封。浮動活塞環7起到隔離無桿腔外腔G2中的油液和第二級氣室F內的高壓氣體的作用，可防止在高溫高壓工作條件中油液與氣體發生物理或化學反應，導致油氣彈簧性能下降。
[0023]在浮動活塞環7的上方設有限位環6，限位環6固定在內缸筒5外壁上，限位環6的作用是對浮動活塞環7運動到上方最高位置進行限位，當第二級氣室F完成充氣完成后，浮動活塞環7運動到上方最高位置，緊貼限位環6。
[0024]在限位環6的上方，在外缸筒2的筒壁上開有充油口3，充油口 3與無桿腔外腔G2相連通，通過充油口 3向無桿腔外腔G2內充入油液，充完油液后用氣塞4使無桿腔外腔G2密封。在外缸筒2的筒壁下端設有第二級氣室充氣口 10，第二級氣室充氣口 10與第二級氣室F相連通，通過第二級氣室充氣口 10向第二級氣室F中充入高壓氣體，充完氣體后用另一氣塞4密封第二級氣室F。
[0025]活塞桿11是一個圓筒狀，內部正中間是盲孔，盲孔的頂部開口、底部封閉。活塞桿11的頂部外壁與內缸筒5內壁密封滑動連接，在連接處安裝活塞密封圈9。
[0026]在活塞桿11頂部處安裝阻尼閥總成，阻尼閥總成的中心軸與活塞桿11的中心軸共線。阻尼閥總成的頂部通過螺栓組件8密封連接于活塞桿11頂部開口。這樣，阻尼閥總成頂部和活塞桿11頂部的上方形成內缸筒5內的無桿腔內腔Gl，該無桿腔內腔Gl與無桿腔外腔G2通過內缸筒5的頂部敞口相連通。在活塞桿11內部，阻尼閥總成的底部下方設有浮動活塞13，浮動活塞13外壁與活塞桿11內壁密封滑動連接。阻尼閥總成的底部與浮動活塞13之間的空間形成活塞桿內液體腔C，在浮動活塞13與活塞桿11底部之間的空間形成第一級氣室D。浮動活塞13起到隔離油液與氣體的作用，浮動活塞13可沿活塞桿11的內壁上下運動。第一級氣室D的活塞桿11側壁上開有第一級氣室充氣口 12，第一級氣室充氣口 12可用氣塞4密封。
[0027]活塞桿11從內缸筒5底部中心通孔中同軸伸入內缸筒5內部后，在活塞桿11外壁與內缸筒5之間的間隙形成一個環形氣腔B。活塞桿11外壁與內缸筒5底部中心通孔有間隙地配合，既保證環形氣腔B與外界大氣相通，又起到活塞桿11運動的導向作用。
[0028]參見圖2和圖3，阻尼閥總成包括閥體17、閥芯活塞20、上彈簧蓋板24、下彈簧蓋板14、下螺旋彈簧15、上螺旋彈簧23等。其中，閥體17是中空的臺階柱狀，整體呈工字型，內部正中間有上下貫通的閥體中心孔17c，在閥體中心孔17c內部安裝閥芯活塞20及其他阻尼閥零件。閥體17的頂端和底端的外徑大于中間段的外徑，頂端和底端的外緣用于和活塞桿11作連接。閥體17的中間段外壁與活塞桿11內壁之間形成環形的阻尼閥側腔A。
[0029]參見圖2，閥體17的頂端上開有沿圓周方向均勻分布的四個軸向的伸張單向閥安裝通22b、底端上開有沿圓周方向均勻分布的四個軸向的壓縮單向閥安裝通孔16b。伸張單向閥安裝通孔22b將無桿腔內腔Gl與阻尼閥側腔A作連通，壓縮單向閥安裝通孔16b將阻尼閥側腔A與活塞桿內液體腔C作連通。在伸張單向閥安裝通孔22b處安裝伸張單向閥22，在壓縮單向閥安裝通孔16b處安裝壓縮單向閥16。
[0030]在閥體17中間段的側壁上分布著上下兩排共八個徑向的阻尼孔，上排為沿圓周方向均勻分布的四個徑向的壓縮阻尼孔21，下排為四個沿圓周方向均勻分布的四個徑向的伸張阻尼孔19，八個阻尼孔的方向一致，其中四個壓縮阻尼孔21的孔內徑大于四個伸張阻尼孔19的孔內徑。
[0031 ]當阻尼閥總成在裝配完成時，即油氣彈簧處于靜態平衡的初始位置時，閥芯活塞20設于閥體17內部中心位置，伸張阻尼孔19和壓縮阻尼孔21均被閥芯活塞20外壁堵住，也就是要求伸張阻尼孔19和壓縮阻尼孔21的孔壁之間的最大垂直距離要小于閥芯活塞20的上下垂直高度。閥體17的內壁與閥芯活塞20的外壁形成細小間隙配合，油液進入閥體17和閥芯活塞20之間可以起到潤滑的作用。
[0032]閥芯活塞20是由上段、中段、下段這連續的三段組成，上段和下段相對于中段上下對稱布置，上段和下段均是中空的圓柱狀。上段圓柱向上伸入上彈簧蓋板24的中心孔內，上段圓柱外壁和上彈簧蓋板24中心孔內壁之間配合，密封滑動連接，形成可伸縮結構，使上段圓柱可在上彈簧蓋板24的中心孔內沿軸向上下移動。下段圓柱向下伸入下彈簧蓋板14的中心孔內，下段圓柱外壁和下彈簧蓋板14中心孔內壁配合，之間密封滑動連接，形成可伸縮結構，下段圓柱可在下彈簧蓋板14的中心孔內沿軸向上下移動。在閥芯活塞20上段和上彈簧蓋板24的中孔內安裝一根上螺旋彈簧23，在閥芯活塞20下段和下彈簧蓋板14的中孔內安裝一根下螺旋彈簧15。下螺旋彈簧15的剛度小于上螺旋彈簧23的剛度。在阻尼閥總成在裝配完成的初始位置時，下螺旋彈簧15與上螺旋彈簧23均屬于壓縮狀態，下螺旋彈簧15與上螺旋彈簧23的預緊力大小相等方向相反，可防止閥芯活塞20因慣性上下運動，下螺旋彈簧15與上螺旋彈簧23還可以實現對閥芯活塞20的上下運動最高點和最低點的限位，上、下兩個螺旋彈簧剛度的不同可實現油氣彈簧在壓縮行程和伸張行程時所要求不同的開閥力。
[0033]上彈簧蓋板24頂端通過螺栓組件密封固定連接閥體17頂端開口，相應地在閥體17頂端開有盲孔17b(參見圖3)，盲孔17b用于通過螺栓組件連接上彈簧蓋板24。下彈簧蓋板14底端通過盲孔和螺栓組件密封固定連接閥體17底端開口。在閥體17的頂端外緣處開有通孔17a，用于通過螺栓組件8固定連接活塞桿11頂端，參見圖3。
[0034]閥芯活塞20的上段外壁、閥體17內壁以及上彈簧蓋板24頂端之間的空間形成阻尼閥上方內腔E2，閥芯活塞20的下段外壁、閥體17內壁以及下彈簧蓋板14底端之間的空間形成阻尼閥下方內腔El，
在閥芯活塞20中段，沿周向均布四個垂直的常通孔18，常通孔18將阻尼閥上方內腔E2和阻尼閥下方內腔El作連通。常通孔18是臺階孔，內徑上大下小。在壓縮行程時，油液從上端大孔向下流入小孔，從下端小孔流出，此時大孔可以起引流的作用；在伸張行程時，油液從下端小孔向上流入，從上端大孔流出，由于油液從下端進入常通孔18時沒有大孔的引流，使得伸張行程開閥前的阻尼力增大。
[0035]在上彈簧蓋板24頂端板面上開有四個周向均布的垂直的上扇形通孔24a，上扇形通孔24將無桿腔內腔Gl與阻尼閥上方內腔E2作連通。在下彈簧蓋板14板面上開有四個周向均布的下扇形通孔14a，下扇形通孔14a將阻尼閥下方內腔El與活塞桿內液體腔C作連通。
[0036]參見圖1和圖2，在油氣彈簧裝配完成后，可通過個充氣或充油口向油氣彈簧各腔室進行充氣或充油，其中，向第二級氣室F的預充氣壓高于第一級氣室D的氣體壓力。由于無桿腔內腔Gl與阻尼閥上方內腔E2間通過上彈簧蓋板24上的上扇形通孔24a連通，所以無桿腔內腔Gl中油液壓力與阻尼閥上方內腔E2中油液壓力相同；活塞桿內液體腔C與阻尼閥下方內腔El通過下彈簧蓋板14的下扇形通孔14a連通，因此，活塞桿內液體腔C內的油液壓力與阻尼閥下方內腔El內的油液壓力相同。
[0037]本發明兩級壓力式油氣彈簧工作時，油液流動方式根據油氣彈簧所受到的振動的激烈程度分為兩種情況，具體如下:
一、當車輛振動小，當油氣彈簧所受振動很小時，阻尼閥上方內腔El和阻尼閥下方內腔E2間油液壓差不足于推動閥芯活塞20上下運動，閥芯活塞20中段位于閥體17的正中間，堵住閥體17側壁上的壓縮阻尼孔21和伸張阻尼孔19，壓縮阻尼孔21和伸張阻尼孔19不打開。
[0038]參見圖4和圖2，壓縮行程中，活塞桿11及阻尼閥總成沿內缸筒5向上移動，無桿腔內腔Gl和無桿腔外腔G2內的油液受到擠壓，腔內油液壓力增大，無桿腔內腔Gl和無桿腔外腔G2內的油液通過上彈簧蓋板24上的四個上扇形通孔24a進入阻尼閥上方內腔E2，并經過閥芯活塞20上的四個常通孔18流入阻尼閥下方內腔El，阻尼閥下方內腔El中油液最后通過下彈簧蓋板14上的四個下扇形通孔14a進入到活塞桿內液體腔C。
[0039]參見圖5和圖2，伸張行程中，活塞桿11及阻尼閥總成沿內缸筒5向下移動，無桿腔內腔Gl和無桿腔外腔G2內的油液壓力下降，第一級氣室D中的氣體推動浮動活塞13向上運動，活塞桿內液體腔C中的油液通過下彈簧蓋板14上的下扇形通孔14a進入到阻尼閥下方內腔El中，再通過常通孔18流進阻尼閥上方內腔E2，最后流經上彈簧蓋板24上的上扇形通孔24a，進入無桿腔內腔Gl和無桿腔外腔G2中。
[0040]二、當車輛振動較大時，阻尼閥總成的阻尼閥上方內腔E2和阻尼閥下方內腔El中的油液壓差增大，推動閥芯活塞20沿閥體17的內壁上下運動。
[0041]參見圖6和圖2，壓縮行程中，活塞桿11及阻尼閥總成沿內缸筒5向上移動，無桿腔內腔Gl和無桿腔外腔G2內的油液受到擠壓，腔內油液壓力增大，無桿腔內腔Gl和無桿腔外腔G2內的油液通過上彈簧蓋板24的四個上扇形通孔24a進入阻尼閥上方內腔E2，阻尼閥上方內腔E2中的油液推動閥芯活塞20克服下螺旋彈簧15的作用力向下運動，使閥體17側壁的壓縮阻尼孔21打開，壓縮阻尼孔21打開后，使阻尼閥上方內腔E2與阻尼閥側腔A連通，無桿腔內腔Gl和無桿腔外腔G2內的油液除了從閥芯活塞20的常通孔18流入活塞桿內液體腔C之外，油液還從阻尼閥上方內腔E2經壓縮阻尼孔21流入到阻尼閥側腔A中，阻尼閥側腔A中油液迫使閥體17下端的四個壓縮單向閥16打開，油液最后經過壓縮單向閥16流入到活塞桿內液體腔C。
[0042]參見圖7和圖2，伸張行程中，活塞桿11及阻尼閥總成沿內缸筒5向下移動，無桿腔內腔Gl和無桿腔外腔G2內油液壓力下降，第一級氣室D中氣體推動浮動活塞13向上運動，迫使活塞桿內液體腔C中油液通過下彈簧蓋板14上的四個下扇形通孔14a進入到阻尼閥下方內腔El中，并推動閥芯活塞20克服上螺旋彈簧23的作用力向上運動，使阻尼閥閥體17側壁上的伸張阻尼孔19打開，伸張阻尼孔19將阻尼閥下方內腔El與阻尼閥側腔A連通.活塞桿內液體腔C的油液經常通孔18、阻尼閥上方內腔E2后流回無桿腔內腔Gl和無桿腔外腔G2中，同時也經伸張阻尼孔19、阻尼閥側腔A和閥體17上端的的伸張單向閥22流回無桿腔內腔Gl和無桿腔外腔G2中。
[0043]本發明兩級壓力式油氣彈簧工作時，按第二級氣室F是否參與工作可分為兩種工況:良好路面且車輛空載(小載荷)、崎嶇路面或載荷較大。具體如下:
一、在良好路面行駛且車輛空載(小載荷)時，車輛行駛平穩，該油氣彈簧在振動過程中無桿腔內腔Gl和無桿腔外腔G2中的油液壓力均小于第二級氣室F的預充氣壓，所以在此工況下，第二級氣室F不參與工作。此工況下油氣彈簧所需剛度均由第一級氣室D提供。
[0044]壓縮行程中，活塞桿11與阻尼閥總成沿工作缸內缸筒5向上移動，無桿腔內腔Gl和無桿腔外腔G2內的油液壓力增大，由于在該工況下油氣彈簧所受振動較為平緩，無桿腔內腔Gl和無桿腔外腔G2中的油液壓力低于第二級氣室F內預充氣壓，所以無桿腔外腔G2中的油液無法推動浮動活塞環7向下運動，第二級氣室F不參與工作;無桿腔內腔Gl內的油液只能經過阻尼閥總成流入活塞桿內液體腔C以推動浮動活塞13向下運動，壓縮第一級氣室D。此行程中只有第一級氣室D中的氣體產生作用，所以油氣彈簧此工況下的剛度特性由第一級氣室D決定。
[0045]伸張行程時，活塞桿11與阻尼閥總成沿內缸筒5向下運動，無桿腔內腔Gl和無桿腔外腔G2內的油液壓力下降，第一級氣室D中氣體推動浮動活塞13向上運動，活塞桿內液體腔C油液經阻尼閥總成的常通孔18及通過伸張阻尼孔19和伸張單向閥22流回無桿腔內腔Gl和無桿腔外腔G2中。由于伸張阻尼孔19孔徑小于壓縮阻尼孔21，可以使油氣彈簧在伸張行程時阻尼力增大。
[0046]二、路面較崎嶇或載荷較大時，油氣彈簧的振動幅度增大，油氣彈簧的第一級氣室D與第二級氣室F都參與工作。
[0047]壓縮行程，活塞桿11沿內缸筒5向上移動，無桿腔內腔Gl和無桿腔外腔G2內的油液受到擠壓，油液流入阻尼閥總成下方的活塞桿內液體腔C并推動浮動活塞13向下壓縮第一級氣室D內氣體。第一級氣室D的氣體壓力增大，當第一級氣室D的壓力稍大于第二級氣室F內氣體壓力時，第二級氣室F參與工作，此時無桿腔內腔Gl和無桿腔外腔G2中的液體除了通過阻尼閥總成流向活塞桿內液體腔C壓縮第一級氣室D外，也推動浮動活塞環7沿著內缸筒5外壁向下移動，壓縮第二級氣室F中的氣體。由于第二級氣室F參與工作，可以保證車輛在該工況下具有較低的固有頻率，可顯著提高車輛的行駛平順性。
[0048]伸張行程，活塞桿11與阻尼閥總成沿內缸筒5向下運動，無桿腔內腔Gl和無桿腔外腔G2內的油液壓力下降，第二級氣室F中氣體反推浮動活塞環7向上運動，使油液返回無桿腔外腔G2中，而第一級氣室D中氣體推動浮動活塞13向上運動，活塞桿內液體腔C油液經阻尼閥總成的常通孔18及通過伸張阻尼孔19和伸張單向閥22流回無桿腔內腔G1。
【主權項】
1.一種兩級壓力式油氣彈簧，具有一個頂部密封的外缸筒(2)，其特征是:外缸筒(2)內部同軸嵌套一個內缸筒(5)，外缸筒(2)底部和內缸筒(5)底部密封連接，圓筒狀的活塞桿(11)由內缸筒(5)底部向上同軸伸入內缸筒(5)內部，活塞桿(11)外壁與內缸筒(5)底部間隙配合，活塞桿(11)外壁與內缸筒(5)內壁之間形成與外界大氣相通的環形氣腔(B);外缸筒(2)內壁和內缸筒(5)外壁之間密封滑動連接第一浮動活塞環(7)，第一浮動活塞環(7)上方空間形成充有油液的無桿腔外腔(G2)，第一浮動活塞環(7)下方空間形成充有高壓氣體的第二級氣室(F);活塞桿(11)頂部開口、底部封閉，活塞桿(11)中心孔頂部處同軸連接阻尼閥總成，阻尼閥總成頂部密封連接于活塞桿(11)頂部開口，阻尼閥總成頂部和活塞桿(11)頂部的上方在內缸筒(5)內形成與所述無桿腔外腔(G2)相連通的無桿腔內腔(Gl);阻尼閥總成的底部下方設有與活塞桿(11)內壁密封滑動連接的第二浮動活塞(13)，阻尼閥總成的底部與第二浮動活塞(13)之間的空間形成活塞桿內液體腔(C)，第二浮動活塞(13)與活塞桿(11)底部之間的空間形成第一級氣室(D)，第二級氣室(F)的預充氣壓高于第一級氣室(D)的氣體壓力;阻尼閥總成包括一個臺階柱狀的中空的閥體(17)，在閥體中心孔內部裝有閥芯活塞(20)，閥體(17)的頂端和底端的分別連接活塞桿(11)連接，閥體(17)的中間段外壁與活塞桿(11)內壁之間形成環形的阻尼閥側腔(A);閥芯活塞(20)由連續的上段、中段、下段組成，上段和下段均是中空的圓柱狀且相對于中段上下對稱;上段伸入上彈簧蓋板(24)的中心孔內且能上下伸縮，下段伸入下彈簧蓋板(14)的中心孔內能上下伸縮，在上段和上彈簧蓋板(24)的中孔內設有上螺旋彈簧(23)，在閥芯活塞(20)下段和下彈簧蓋板(14)的中心孔內設有下螺旋彈簧(15)，閥芯活塞(20)上段外壁、閥體(17)內壁以及上彈簧蓋板(24)頂端之間形成阻尼閥上方內腔(E2)，閥芯活塞(20)下段外壁、閥體(17)內壁以及下彈簧蓋板(14)底端之間形成阻尼閥下方內腔(El);閥體(17)頂端上設有伸張單向閥(22)，底端上設有壓縮單向閥(16);閥體(17)中間段的側壁的上排開有徑向的壓縮阻尼孔(21)、下排開有徑向的伸張阻尼孔(19)，上彈簧蓋板(24)頂端上開有連通無桿腔內腔(Gl)與阻尼閥上方內腔(E2)的上扇形通孔(24a)，下彈簧蓋板(14)上開有連通阻尼閥下方內腔(El)與活塞桿內液體腔(C)的下扇形通孔(14a)。2.根據權利要求1所述兩級壓力式油氣彈簧，其特征是:閥體(17)的頂端上有沿圓周方向均勻分布的四個軸向的伸張單向閥(22 )、底端有沿圓周方向均勻分布的四個軸向的壓縮單向閥(16);有四個壓縮阻尼孔(21)沿圓周方向均勻分布，四個伸張阻尼孔(19)沿圓周方向均勻分布，四個壓縮阻尼孔(21)的孔內徑大于四個伸張阻尼孔(19)的孔內徑。3.根據權利要求1所述兩級壓力式油氣彈簧，其特征是:下螺旋彈簧(15)的剛度小于上螺旋彈簧(23)的剛度，兩個螺旋彈簧的預緊力大小相等方向相反。4.根據權利要求1所述兩級壓力式油氣彈簧，其特征是:浮動活塞環(7)的上方設有固定在內缸筒(5)外壁上的限位環(6)。5.—種如權利要求1所述兩級壓力式油氣彈簧的工作方法，其特征是包括以下步驟: A、當車輛振動小，阻尼閥上、下方內腔(E1、E2)間油液壓差不足于推動閥芯活塞(20)上下運動，閥芯活塞(20)中段堵住壓縮阻尼孔(21)和伸張阻尼孔(19);壓縮行程中，活塞桿(11)及阻尼閥總成沿內缸筒(5)向上，無桿腔內、外腔(G1、G2)內的油液受到擠壓后依次通過上扇形通孔(24a)、阻尼閥上方內腔(E2)、常通孔(18)、阻尼閥下方內腔(E1)、下扇形通孔(14a)進入到活塞桿內液體腔(C);伸張行程中，第一級氣室(D)中的氣體推動第二浮動活塞(13)向上，活塞桿內液體腔(C)中的油液依次經下扇形通孔(14a)、阻尼閥下方內腔(E1)、常通孔(18)、阻尼閥上方內腔(E2)、上扇形通孔(24a)進入無桿腔內、外腔(G1、G2)中； B、當車輛振動大，阻尼閥上、下方內腔(E1、E2)中的油液壓差增大，推動閥芯活塞(20)上下運動;壓縮行程中，無桿腔內、外腔(G1、G2)內的油液經上扇形通孔(24a)和阻尼閥上方內腔(E2)，推動閥芯活塞(20)向下，壓縮阻尼孔(21)打開，油液經阻尼閥側腔(A)、壓縮單向閥(16)后流入到活塞桿內液體腔(C);伸張行程中，無桿腔內、外腔(G1、G2)內油液壓力下降，第一級氣室(D)中氣體推動浮動活塞(13)向上，活塞桿內液體腔(C)中油液通過下扇形通孔(14a)進入到阻尼閥下方內腔(El)中，推動閥芯活塞(20)向上，伸張阻尼孔(19)打開，油液經常通孔(18)、阻尼閥上方內腔(E2)后流回無桿腔內、外腔(G1、G2)中，也經伸張阻尼孔(19)、阻尼閥側腔(A)和伸張單向閥(22)流回無桿腔內、外腔(G1、G2)中。6.—種如權利要求1所述兩級壓力式油氣彈簧的工作方法，其特征是包括以下步驟: A、當車輛載荷小，無桿腔內、外腔(G1、G2)中的油液壓力均小于第二級氣室(F)的預充氣壓;壓縮行程中，活塞桿(11)與阻尼閥總成沿工作缸內缸筒(5)向上移動，無桿腔內、外腔(G1、G2)內的油液經阻尼閥總成流入活塞桿內液體腔(C)以推動浮動活塞(13)向下，壓縮第一級氣室(D);伸張行程中，無桿腔內、外腔(G1、G2)內的油液壓力下降，第一級氣室(D)中氣體推動浮動活塞(13)向上，活塞桿內液體腔(C)油液經阻尼閥總成流回無桿腔內、外腔(G1、G2)中; B、當載荷大時，壓縮行程中，無桿腔內、外腔(G1、G2)內的油液流入活塞桿內液體腔(C)并推動第二浮動活塞(13)向下，當第一級氣室(D)的壓力大于第二級氣室(F)內氣體壓力時，無桿腔內、外腔(G1、G2)中的油體除流入活塞桿內液體腔(C)壓縮第一級氣室(D)外，也推動第二浮動活塞環(7)向下;伸張行程中，第二級氣室F中氣體反推第一浮動活塞環(7)向上，使油液返回無桿腔外腔(G2)中，第一級氣室(D)中氣體推動第二浮動活塞(13)向上，活塞桿內液體腔(C)中的油液流回無桿腔內腔(Gl)中。
【文檔編號】F16F9/34GK105972138SQ201610424651
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月16日
【發明人】李仲興, 郭子權, 田舟, 劉陽, 江洪
【申請人】江蘇大學