一种刚度自动调节油气弹簧的制作方法

1.本发明涉及大型工程机械减震领域，具体涉及一种刚度自动调节油气弹簧。


背景技术：

2.汽车在不平路面上行驶时，受到来自路面的冲击而产生振动，为了缓和冲击、衰减振动，悬架系统中并联安装有弹性元件和减振器。
3.目前，汽车悬架系统中一般采用螺旋弹簧作为弹性元件，高档车、重型工程车辆会采用油气弹簧。油气弹簧因其具有良好的非线性刚度特性，因而相对于螺旋弹簧可以在一定程度上改善车辆的舒适性和稳定性。
4.但是，现有技术中的油气弹簧刚度的油气弹簧无法在使用中进行刚度调节，更无法根据车身的加速度不同而自动改变油气弹簧刚度以提升驾乘感受。


技术实现要素：

5.为克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种刚度自动调节油气弹簧，可以根据车身的加速度不同而自动改变油气弹簧刚度以提升驾乘感受。
6.为此，本发明提出了一种刚度自动调节油气弹簧，包括缸筒、缸套、活塞杆和位移传感器；活塞杆为中空筒状结构，活塞杆内设有传动轮、传动齿条、支撑活塞和阀芯，并充入液压油和氮气；其中，支撑活塞、阀芯分别与传动齿条刚性连接并在活塞杆内滑动，而活塞杆圆柱表面上开有与阀芯位置相对的节流孔和单向阀孔，传动轮与伺服电机传动相连，而伺服电机和位移传感器通过数据线与控制器信号相连，控制器根据活塞杆位移参数控制伺服电机工作，进而控制阀芯移动以改变节流孔的大小，从而改变油气弹簧的二级刚度。
7.进一步，支撑活塞和阀芯上均开有流量孔，便于支撑活塞和阀芯在活塞杆内移动。
8.进一步，传动轮与伺服电机之间设有联轴器和减速机。
9.进一步，单向阀孔内含有密封钢球，密封钢球通过活塞进行单向封闭。
10.进一步，活塞杆的外端设有油口，通过油口向缸筒内充入液压油和氮气。
11.进一步，位移传感器设置在缸筒的无杆腔内，并且位移传感器与活塞杆上的活塞位置相对。
12.进一步，位移传感器是磁致伸缩位移传感器，并且活塞上安装有磁环，而磁环的前后两侧分别设置一个隔磁垫。
13.本发明提供的刚度自动调节油气弹簧，通过设置伺服电机和齿轮齿条传动机构，可以改变活塞杆中节流孔的大小，从而改变油气弹簧的二级刚度，实现根据车身的加速度不同而自动改变油气弹簧刚度，以提升驾乘感受。
14.除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
15.构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
16.图1为本发明的刚度自动调节油气弹簧的内部结构示意图；
17.图2为本发明的刚度自动调节油气弹簧的俯视图；
18.附图标记说明
19.1、缸筒；2、缸套；3、活塞杆；4、传动轮；5、传动齿条；6、支撑活塞；7、阀芯；8、无杆腔；9、位移传感器；10、隔磁垫；11、耳环座；12、活塞；13、单向阀孔；14、节流孔；15、有杆腔；16、流量孔；17、减速机；18、联轴器；19、伺服电机；20、控制器。
具体实施方式
20.需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
21.如图1～图2所示，本发明的刚度自动调节油气弹簧，包括：缸筒1、缸套2、耳环座11和活塞杆3，缸筒1的无杆腔8内安装有位移传感器9，位移传感器9与活塞杆3上的活塞12位置相对，用于监测活塞杆的运动参数。
22.如图1所示，活塞杆3为中空筒状结构，活塞杆3的外端设有油口，在自动调节油气弹簧使用时，通过活塞杆3上的油口向缸筒1内充入一定体积的液压油，再向缸筒1内充入一定压力的氮气；由于有杆腔与无杆腔具有面积差，活塞杆会伸出一定距离，已达到车体平衡。
23.活塞杆3之中安装有传动轮4、传动齿条5、支撑活塞6和阀芯7；支撑活塞6、阀芯7与活塞杆3的内腔滑动连接；传动齿条5与传动轮4啮合，传动齿条5与支撑活塞6和阀芯7刚性连接，并且支撑活塞6和阀芯7上开有大尺寸流量孔16，便于支撑活塞6和阀芯7在活塞杆3内移动。活塞杆3圆柱表面上开有节流孔14、单向阀孔13。单向阀孔13内含有密封钢球，密封钢球通过活塞12进行单向封闭。
24.其中，活塞杆3内的传动轮4通过联轴器18与减速机17相连，减速机17与伺服电机19相连；而设在缸筒1外侧的控制器20与位移传感器9和伺服电机19上的数据接口通过数据线相连。
25.当车辆在颠簸路面移动时，路面的凹凸通过轮胎会对缸体施加一个变量力，从而导致活塞杆的往复运动，这个往复运动会对车体造成一定的位移也就是人们说的颠簸。这个能量可以通过油气弹簧的压力变化来进行缓冲。车体的位移也会造成驾驶室，以及车斗行程一个加速度，这个加速度也会通过油气弹簧反馈给车轮。
26.当活塞12向内运动时，液压油从无杆腔8通过活塞内部的过油孔进入活塞杆3内部，由于此流向单向阀处于开启状态，导致无杆腔8和有杆腔15压力差不大此时弹簧处于一级刚度的状态。
27.当活塞向外运动时，有杆腔15面积缩小，油液从有杆腔15流向无杆腔8，此时单向阀孔13关闭，油液仅能通过节流孔14流入无杆腔。由于节流孔的存在导致有杆腔和无杆腔存在压力差，这样油气弹簧就处于二级刚度的状态，通过改变节流孔的大小就可以改变有杆腔和无杆腔的压力差从而改变油气弹簧二级刚度的大小。
28.当车辆运行时，控制器接收通过位移传感器传出油气弹簧活塞的位移信号，将其转为加速度信号，根据加速度的强弱与人体较为舒适的加速度比较，通过一定的算法输出信号来控制与之相连的伺服电机进行转动，伺服电机转动时通过减速机联轴器带的传动轮转动，传动轮转动后带着与之啮合的传动齿条进行直线运动从而带动与之刚性相连的阀芯进行直线运动，从而影响节流孔的大小，改变二级刚度提高驾乘人员的乘坐感受。
29.本方案中，位移传感器9是磁致伸缩位移传感器，并且活塞12上安装有磁环，磁环的前后两侧分别设置一个隔磁垫10，磁环和隔磁垫10均套设在位移传感器9外侧，磁环与磁致伸缩位移传感器配合，可以有效的提高测量精度。
30.在一实施例中，为了避免阀芯堵死节流孔，在控制器的控制程序内加一个位移保护，控制伺服电机的最大转动角度，进而控制阀芯移动不得超过节流孔大小；此外，活塞杆3的油口处设有溢流阀，溢流阀可以防止缸筒和活塞杆3内侧油压过大而炸缸。
31.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种刚度自动调节油气弹簧，其特征在于，包括：缸筒(1)、缸套(2)、活塞杆(3)和位移传感器(9)；所述活塞杆(3)为中空筒状结构，所述活塞杆(3)内设有传动轮(4)、传动齿条(5)、支撑活塞(6)和阀芯(7)，并充入液压油和氮气；其中，所述支撑活塞(6)、所述阀芯(7)分别与所述传动齿条(5)刚性连接并在所述活塞杆(3)内滑动，而所述活塞杆(3)圆柱表面上开有与所述阀芯(7)位置相对的节流孔(14)和单向阀孔(13)；所述传动轮(4)与伺服电机(19)传动相连，而所述伺服电机(19)和所述位移传感器(9)通过数据线与控制器(20)信号相连，所述控制器(20)根据所述活塞杆(3)位移参数控制所述伺服电机(19)工作，进而控制所述阀芯(7)移动以改变所述节流孔(14)的大小，从而改变油气弹簧的二级刚度。2.根据权利要求1所述的刚度自动调节油气弹簧，其特征在于，所述支撑活塞(6)和所述阀芯(7)上均开有流量孔(16)，便于所述支撑活塞(6)和所述阀芯(7)在所述活塞杆(3)内移动。3.根据权利要求1所述的刚度自动调节油气弹簧，其特征在于，所述传动轮(4)与所述伺服电机(19)之间设有联轴器(18)和减速机(17)。4.根据权利要求1所述的刚度自动调节油气弹簧，其特征在于，所述单向阀孔(13)内含有密封钢球，所述密封钢球通过所述活塞杆(3)端部的活塞(12)进行单向封闭。5.根据权利要求1所述的刚度自动调节油气弹簧，其特征在于，所述活塞杆(3)的外端设有油口，通过所述油口向所述缸筒(1)内充入液压油和氮气。6.根据权利要求1所述的刚度自动调节油气弹簧，其特征在于，所述位移传感器(9)设置在所述缸筒(1)的无杆腔(8)内，并且所述位移传感器(9)与所述活塞杆(3)上的活塞(12)位置相对。7.根据权利要求6所述的刚度自动调节油气弹簧，其特征在于，所述位移传感器(9)是磁致伸缩位移传感器，并且所述活塞(12)上安装有磁环，而所述磁环的前后两侧分别设置一个隔磁垫(10)。

技术总结
本发明公开了一种刚度自动调节油气弹簧，包括缸筒、缸套、活塞杆和位移传感器；活塞杆为中空筒状结构，活塞杆内设有传动轮、传动齿条、支撑活塞和阀芯，并充入液压油和氮气；其中，支撑活塞、阀芯分别与传动齿条刚性连接并在活塞杆内滑动，而活塞杆圆柱表面上开有与阀芯位置相对的节流孔和单向阀孔，传动轮与伺服电机传动相连，控制器根据活塞杆位移参数控制伺服电机工作，进而控制阀芯移动以改变节流孔的大小，从而改变油气弹簧的二级刚度。该油气弹簧通过设置伺服电机和齿轮齿条传动机构，可以改变活塞杆中节流孔的大小，从而改变油气弹簧的二级刚度，实现根据车身的加速度不同而自动改变油气弹簧刚度，以提升驾乘感受。以提升驾乘感受。以提升驾乘感受。


技术研发人员：邵京京 杨新梅 方忠磊
受保护的技术使用者：合肥长源液压股份有限公司
技术研发日：2022.09.02
技术公布日：2022/11/11