抗泄漏油气弹簧 【技术领域】
本发明属于汽车工程技术领域中的汽车油气悬架中的核心部件。
背景技术
油气弹簧本质上是气体弹簧与液力式减振器的结构一体化的产品。其非线性变刚度特性和非对称性阻尼特性特别适合于汽车悬架的设计要求。然而，由于存在气体泄漏问题以及补气操作有较高的技术难度，至今，油气弹簧在汽车悬架上未能得到推广应用。目前主要应用于重型矿用自卸车、大型运输车、轮式坦克、装甲车，以及其它军用越野车辆上。
【发明内容】
本发明的目的是为克服已有技术存在的气体泄漏问题以及补气操作有较高的技术难度等缺点，提供一种结构紧凑、补气周期长，补气操作简便易行的抗泄漏油气弹簧。
本发明的上述目的是这样实现的，结合附图说明如下：
抗泄漏油气弹簧主要由缸筒焊合总成8、活塞及活塞杆焊合总成9、导向密封元件和阻尼元件组成，在主缸筒外面焊合一个附加套筒，附加套筒内腔a与主缸环形腔b相通构成附加气室，其内部充有氮气，其平均工作压力略高于主缸筒内部的平均工作压力，附加气室通过装于缸盖4上的气密封元件密封，活塞及活塞杆焊合总成9将主缸筒内腔分成主缸下腔d和主缸环形腔b，并通过装在活赛上的密封元件密封，活塞杆为中空形成杆腔c，杆腔c与主缸下腔d通过活赛上的阻尼元件连通，活塞及活塞杆焊合总成上装有充气阀I1，附加套筒的外壁上装有充气阀II10。
因为装于缸盖上的气密封环节具有干密封的性质，气体泄漏甚小，可以像普通氮气弹簧那样，长期保持附加气室压力不变。又因为装于活塞上地油密封环节两侧压差很小，所以气体泄漏甚微。因此，本发明油气弹簧将具有很长的补气操作周期。因为悬挂缸主工作室有效工作面积远大于环形腔工作面积，油汽弹簧的外特性对附加气室的压力变化不敏感，因而允许附加气室的充气压力在较大范围内变动，从而给补气操作带来很大的方便。因为活塞杆是中空的，充分地利用悬挂缸内部空间，因而，本发明具有结构紧凑，和布置灵活的特点，便于在小型车辆上应用。其实施，将对油气弹簧在各种车辆上普遍推广应用创造必要的技术条件。
本发明的抗漏气措施建立在对普通油气弹簧漏气机理的理解上。假设去掉附加套筒，同时缸盖内孔只装导向环不装密封环，图示结构转变为普通油气弹簧，此时b腔是通外界大气的，d腔b腔之间有很大的压差加在密封环两侧。c腔上部的氮气所以能够穿越液压油向大气泄漏，基本原因在于氮气在液压油中的溶解度近似地与工作压力成正比。此时密封环与缸筒内壁之间有一层厚0.5μm至5μm的油膜，因为氮气分子很小，只在0.1nm数量级。这层油膜对溶解于油中的氮气来说是一个很宽阔的渠道。因为密封带的高压侧氮气溶解度高，密封带低压侧压力不足以维持很高的溶解度，必然有氮气分子在低压侧从油中析出进入b腔再进入大气。因为密封带油膜中氮气分子密度不同，通过分子扩散运动，就会有氮气分子源源不断地穿越油膜进入b腔进而进入大气。因为干燥型纯氮气密封环节不存在这样的油膜，所以氮气泄漏大为减小。这也正是纯氮气弹簧工作压力通常可维持数年基本不变的原因。
【附图说明】
图1是针对普通轿车设计的实施例结构示意图。
图中：1.充气阀I 2.压盖 3.防尘圈 4.缸盖 5.活塞杆导向环 6.气体密封环 7.O形圈 8.缸筒焊合总成 9.活塞杆焊合总成 10.充气阀II 11.活塞导向环 12.双向密封环 13.单向密封环 14.单向阀芯 15.阀体 16.弹性档圈 a.附加套筒内腔 b.主缸环形腔 c.杆腔 d.主缸下腔
【具体实施方式】
下面结合附图所示实施例进一步说明本发明内容及其工作过程。
因为前后悬架的安装形式不同，不同的车型悬架安装形式各异，图中油气弹簧的联结机构未示出。以下结合附图对新型油气弹簧的结构作进一步详细说明。
参阅图1，新型油气弹簧主要由缸筒焊合总成8和活塞及活塞杆焊合总成9两个部件构成。缸筒上部装有缸盖4，所说的气密封元件是：在缸盖4内孔壁上开有4条环槽，其内分别装有防尘圈3、气体密封环6和两个活塞杆导向环5，缸盖外柱面上开有两个环槽，各装1个用于气体静密封的O形圈7。缸盖4由压盖2轴向定位。
所说的活赛上的密封元件是：在活塞的外柱面上也开有4条环槽，分别装有两个活塞导向环11，双向密封环12和单向密封环13。
所说的活赛上的阻尼元件为阻尼阀，阻尼阀的阀体15装在活塞的中部，阀体上加工两个纵向阻尼小孔为常通孔，活塞上直接加工4个孔径较大的阻尼孔，阀体中央装有单向阀芯14，阀体由弹性档圈16轴向定位。阀芯可以为钢球。
经整体组装后该设计方案可形成附加套筒内腔a、主缸环形腔b、杆腔c、主缸下腔d等4个工作腔室参阅图。其中附加套筒内腔a与主缸环形腔b相通，杆腔c腔与主缸下腔d经阻尼孔相通。当车轮滚下凸台或滚入凹坑时，轮轴相对车架的距离加大，活塞杆外伸，主缸下腔d容积变大压力降低，杆腔c上部的高压氮气将下部液压油经阻尼阀压入主缸下腔d，此时杆腔c压力高于主缸下腔d压力，钢球14向下压紧单向阀孔口，液压油只能流经两个常通阻尼孔，因而阻尼较大。当车轮滚上凸台或滚出凹坑时，轮轴相对于车架的距离缩短，活塞杆压入，主缸下腔d容积变小，压力升高，液压油推开钢球经阀体中心孔及两个常通小孔，再经4个较大的阻尼孔流入杆腔c，阻尼较小。当活塞杆外伸时主缸环形腔b容积变小，其中部分氮气被压入附加套筒内腔a，气室压力略有上升。当活塞杆压入时，主缸环形腔b容积变大，由附加套筒内腔a腔给主缸环形腔b补气，气室压力略有下降。
活塞及活塞杆焊合总成上焊装有充气阀1，用于对杆腔c、主缸下腔d做充气、充油及排气、排油的操作，附加套筒的外壁上焊装有充气阀10，用于对附加套筒内腔a、主缸环形腔b做充气，放气的操作。
活塞上装两道密封环，一个双向密封环，一个单向密封环。一方面阻止主缸环形腔b氮气进入主缸下腔d，更主要的是阻止液压油渗入主缸环形腔b腔。从而保障缸盖上的密封环节保持干噪密封的性质。