CN117167429A - 一种缓冲器、悬挂系统、车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种缓冲器、悬挂系统、车辆，涉及减振技术领域，以解决双向缓冲器可靠性差的技术问题。该缓冲器包括缸体、活塞以及活塞杆，缸体具有相对的封闭端和开口端；活塞滑动设在缸体的腔体中，腔体位于活塞与封闭端之间的部分用于存储气体；缓冲器还包括套设在活塞杆上的复位元件以及套筒，复位元件与套筒沿着远离活塞的方向分布；其中，套筒滑动设在活塞杆上；缓冲器还包括靠近开口端的第一限位结构，第一限位结构具有凸起于腔体内壁的第一环状结构；套筒的外径大于第一环状结构的内径。本发明用于缓冲对象的双向缓冲，可以避免气体泄露风险，进而提高缓冲器的可靠性。

Description

一种缓冲器、悬挂系统、车辆

技术领域

本发明涉及减振技术领域，尤其涉及一种缓冲器、悬挂系统、车辆。

背景技术

一般的油气弹簧只能承受一个方向的力，即沿着弹簧轴线向内的压力。相对而言，双气室油气弹簧能承受两个方向的力，即拉、压力，但双气室油气弹簧很占用空间。虽然双气室空气弹簧则节省空间，但是，双气室空气弹簧的无杆腔的密封比较容易实现好的密封效果，有杆腔的密封往往很难实现好的密封效果，高压气体往往容易从活塞杆和导向套的缝隙中泄露出去，可靠性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种缓冲器、悬挂系统、车辆，以解决双向缓冲器可靠性差的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种缓冲器，用于缓冲对象的双向缓冲，所述缓冲器包括缸体、活塞以及活塞杆，所述缸体具有相对的封闭端和开口端；

所述活塞滑动设在所述缸体的腔体中，所述腔体位于所述活塞与所述封闭端之间的部分用于存储气体；

所述缓冲器还包括套设在所述活塞杆上的复位元件以及套筒，所述复位元件与套筒沿着远离所述活塞的方向分布；其中，所述套筒滑动设在所述活塞杆上；

所述缓冲器还包括靠近所述开口端的第一限位结构，所述第一限位结构具有凸起于所述腔体内壁的第一环状结构；

所述套筒的外径大于所述第一环状结构的内径。

根据本发明的至少一个实施方式，所述缓冲器还包括第二限位结构，所述第二限位结构固定设在所述活塞杆上，且位于所述套筒背离所述复位元件的一侧；

所述第二限位结构的外径小于或等于所述第一环状结构的内径；

所述缓冲器还包括第三限位结构，所述第三限位结构具有凸起于所述第一环状结构的腔体内壁的第二环状结构；

其中，所述第二环状结构的内径小于所述第二限位结构的外径。

根据本发明的至少一个实施方式，所述第二限位结构包括第二螺母以及用于将所述第二螺母固定在所述活塞杆上的防松结构；

所述活塞杆具有至少一个卡槽，所述防松结构卡设在所述至少一个卡槽中，且所述防松结构的预设侧面与所述第二螺母背离所述套筒的端面贴合。

根据本发明的至少一个实施方式，所述防松结构的预设侧面与所述第二螺母背离所述套筒的端面抵接或焊接连接。

根据本发明的至少一个实施方式，所述第一环状结构与所述缸体一体成型或可拆卸连接。

根据本发明的至少一个实施方式，当所述第一环状结构与所述缸体可拆卸连接，所述第一环状结构为具有外螺纹的第一螺母；

所述第一螺母螺接于所述缸体的开口端，所述第一螺母的内径小于所述套筒的外径，且所述第一螺母的内径大于或等于第二螺母的外径。

根据本发明的至少一个实施方式，所述第二环状结构与所述第一环状结构一体成型或可拆卸连接。

根据本发明的至少一个实施方式，所述复位元件为板簧、碟簧、波形弹簧或螺旋弹簧中的一种。

根据本发明的至少一个实施方式，所述套筒的外径小于或等于所述缸体的腔体的内径。

根据本发明的至少一个实施方式，所述套筒的外壁面设有第一导向环，所述套筒的内壁面设有第二导向环；

其中，所述第一导向环与所述缸体的腔体的内壁滑动连接；所述第二导向环与所述活塞杆的外壁滑动连接。

第二方面，本发明还提供一种悬挂系统，包括第一方面所述的缓冲器。

根据本发明的至少一个实施方式，所述缓冲器还包括套设在所述缸体的耳轴，所述耳轴螺接于所述缸体的外壁；和/或，

所述缓冲器还包括铰接部，所述铰接部固定连接于所述活塞杆背离所述活塞的端部。

第三方面，本发明还提供一种车辆，包括第二方面所述的悬挂系统。

本发明示例性实施例中提供的一个或多个技术方案中，至少可实现如下有益效果之一。

本发明示例性实施例的缓冲器包括缸体、活塞以及活塞杆，活塞滑动设在缸体的腔体中，活塞将缸体的腔体分为无杆腔和有杆腔，其中有杆腔是指活塞杆的至少部分所在的腔体部分。在密闭的无杆腔中充填气体用于在压缩行程起到缓冲效果，并且具有非线性刚度特性。在有杆腔中，也就是活塞杆上套设复位元件以及套筒，同时在缓冲器的开口端附近还设置有凸起于腔体内壁的第一环状结构。由于套筒的外径大于第一环状结构的内径，因此，当在拉伸行程时，套筒以及复位元件在活塞的带动下，套筒抵接于第一环状结构上形成限位，继续拉伸时复位元件承受拉力。基于此，缓冲器在压缩行程以及拉伸行程均具有缓冲作用。

进一步地，相对于现有技术中在有杆腔中使用气体缓冲，本发明示例性实施例采用复位元件作为缓冲，可以避免气体泄露风险，进而提高缓冲器的可靠性。

附图说明

附图示出了本发明的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本发明的原理，其中包括了这些附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分；

图1是根据本发明的实施方式的缓冲器的结构示意图；

图2是根据本发明的实施方式的缓冲器处于压缩位置结构示意图；

图3是根据本发明的另一实施方式的缓冲器处于压缩位置结构示意图；

图4是根据本发明的实施方式的缓冲器的活塞及活塞杆的结构示意图。

附图标记：11、活塞杆；111、卡槽；12、活塞；13、复位元件；14、套筒；141、第一导向环；142、第二导向环；15、第二螺母；16、防松结构；20、缸体；21、第一环状结构；211、第二环状结构；30、充气阀；40、耳轴；50、铰接部。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

车辆用悬挂的减振器和导向机构用刚性连杆连接，刚性连杆在使用过程中会对减振器产生很大的冲击转矩，影响其寿命，为此需要将刚性连杆换成具有弹性的连杆，要求该连杆能承受两个方向的作用力，在压缩行程承受较大力，而且要求具有刚度非线性特性，在拉伸行程承受较小的力。

相关技术中，使用双气室空气弹簧能承受两个方向的力，即拉力、压力。双气室空气弹簧中，有杆腔的密封往往很难实现好的密封效果，高压气体往往容易从端部的缝隙中泄露出去，可靠性差。

针对上述问题，本发明示例性实施例提供的缓冲器基于传统的气缸，在无杆腔储存气体，在有杆腔安装了复位元件。在压缩行程，气体承受压力起到缓冲的效果，并且具有非线性刚度特性；在拉伸行程，依靠复位元件承受拉力。基于此，本发明示例性实施例的缓冲器可以承受两个方向的力，且在有杆腔使用非气体储能，避免了气体潜在的泄露问题。

图1是根据本发明的实施方式的缓冲器的结构示意图。如图1所示，本发明示例性实施例提供的用于缓冲对象的双向缓冲的缓冲器包括缸体20、活塞12以及活塞杆11，缸体20具有相对的封闭端和开口端；活塞12滑动设在缸体20的腔体中，腔体位于活塞12与封闭端之间的部分用于存储气体；缓冲器还包括套设在活塞杆11上的复位元件13以及套筒14，复位元件13与套筒14沿着远离活塞12的方向分布；其中，套筒14滑动设在活塞杆11上；缓冲器还包括靠近开口端的第一限位结构，第一限位结构具有凸起于腔体内壁的第一环状结构21；套筒14的外径大于第一环状结构21的内径。

实际应用中，活塞12以及活塞杆11的一部分活动设在缸体20的腔体中，其中缸体20具有封闭端和开口端，活塞杆11从开口端从缸体20内伸出。活塞12将缸体20的腔体分割成两部分，包括靠近封闭端的无杆腔、以及靠近开口端的有杆腔。其中，在无杆腔中存储有气体用于压缩行程时的缓冲。在活塞杆11上套设有用于拉伸行程时缓冲的复位元件13以及套设有套筒14，复位元件13以及套筒14均可活动设在活塞杆11上。示例性地，复位元件13的一端可以贴合在活塞12朝向活塞杆11的端面上形成限位，复位元件13的另一端可以抵接于套筒14的一端的端面上形成限位。

图2是根据本发明的实施方式的缓冲器处于压缩位置结构示意图；图3是根据本发明的另一实施方式的缓冲器处于压缩位置结构示意图。如图2和图3所示，在缓冲器靠近开口端的位置设置有第一限位结构，例如，第一限位结构具有凸起于腔体内壁的第一环状结构21，当套筒14的外径D1大于第一环状结构21的内径D4时，套筒14被活塞12带动下到达第一环状结构21时，第一环状结构21会对套筒14形成限位，阻止套筒14进一步向缸体20的开口端运动。此时，当活塞杆11进一步被拉伸时，活塞12与第一环状结构21之间的距离进一步缩小，进而压缩复位元件13，使得复位元件13承受拉力，从而启动拉伸时的缓冲效果。

进一步地，当缓冲器处在压缩行程时，活塞12向缸体20的封闭端运动，此时位于活塞12与封闭端之间的腔体中的气体会被压缩，进而气体承受压力起到缓冲的效果。基于此，一方面在无杆腔使用气体作为缓冲，可以满足在压缩行程承受较大力，而且具有刚度非线性特性需求；另一方面，通过复位元件13在拉伸行程承受较小的力，起到缓冲效果。本发明示例性实施例提供的缓冲器由于在有杆腔中使用复位元件13作为缓冲，避免了气体泄露的情况，因此，相对于现有技术的双向缓冲器的可靠性更高。

如图1-图3所示，本发明示例性实施例提供的缓冲器还包括第二限位结构，第二限位结构固定设在活塞杆11上，且位于套筒14背离复位元件13的一侧；第二限位结构的外径小于或等于第一环状结构21的内径；缓冲器还包括第三限位结构，第三限位结构具有凸起于第一环状结构21的腔体内壁的第二环状结构211；其中，第二环状结构211的内径小于第二限位结构的外径。

实际应用中，第二限位结构固定设置在活塞杆11上，第二限位结构与活塞12之间的间距是固定的。进一步地，缓冲器还包括凸起于第一环状结构21的腔体内壁的第二环状结构211，其中，第二限位结构的外径D1小于或等于第一环状结构21的内径D4，大于第二环状结构211的内径D3。在拉伸行程时，第二限位结构可以进入第一环状结构21的腔体中，并继续运动至第二环状结构211位置处，被第二环状结构211限位，整个活塞杆11不再被拉伸。也就是设置在活塞杆11上的复位元件13不再被压缩，可以防止复位元件13变形过度，进而提高复位元件13的寿命。

示例性地，上述复位元件13的压缩变形量不超过其最大变形量的80％。

在一些实施方式中，在拉伸行程中，活塞12及活塞杆11向缸体20的开口端运动，二者带动复位元件13和套筒14一起向开口端移动，当套筒14与第一环状结构21抵接时，复位元件13开始压缩，套筒14不动；活塞12及活塞杆11继续向缸体20的开口端运动，当活塞杆11上的第二限位结构进入第一环状结构21的腔体，并与第二环状结构211阻挡时，复位元件13不再被压缩，进而可以防止复位元件13过度变形导致过早损坏。

复位元件13的种类多种多样，例如复位元件13可以为板簧、碟簧、波形弹簧或螺旋弹簧中的一种，只要能满足缓冲器拉伸行程所能承受的拉力需求即可。

举例来说，可以在活塞杆11上套设一个或多个蝶形弹簧来实现复位。当采用多个蝶形弹簧时，蝶形弹簧组可以有多种组合形式。例如，先两片碟簧并联之后再多组串联在一起，也可以先三片碟簧并联之后再多组串联在一起，具体组合形式根据实际受力情况而定。基于此，相较于其它类型的弹簧，碟簧可以根据实际需要通过多个碟簧不同的组合形式，来达到刚度可调的目的。

示例性地，如图1所示，在缸体20的封闭端还具有一个与缸体20的腔体连通的充气阀30，充气阀30可以向无杆腔中充入高压气体，用于作为缓冲介质，例如可以充入高压氮气或其它高压惰性气体。使用时先在无杆腔通过充气阀30充入高压氮气，确保高压氮气的压力与碟形弹簧组的推力保持平衡，使得双向缓冲器的活塞杆保持在一定的伸出长度。

图4是根据本发明的实施方式的缓冲器的活塞及活塞杆的结构示意图。如图1和图4所示，本发明示例性实施例提供的缓冲器中的第二限位结构包括第二螺母15以及用于将第二螺母15固定在活塞杆11上的防松结构16；活塞杆11具有至少一个卡槽111，防松结构16卡设在至少一个卡槽111中，且防松结构16的预设侧面与第二螺母15背离套筒14的端面贴合。其中，第二螺母15的外径D1小于或等于第一环状结构21的内径D4，大于第二环状结构211的内径D3。

活塞杆11在与第二螺母15配合的位置具有外螺纹，第二螺母15螺接在活塞杆11上。由于缓冲器应用在恶劣的工作环境中，上述第二螺母15螺接在活塞杆11的方式，可以不破坏活塞杆11的强度。如果采用限位块直接焊接在活塞杆11的方式，一方面会破坏活塞杆11的强度；另一方面，当焊缝在使用过程中被破坏，活塞杆11很难再使用。

考虑到上述第二螺母15螺接在活塞杆11的固定方式，第二螺母15有可能松动。因此，在活塞杆11上设置防松结构16，例如，在活塞杆11上设置一个完整的卡槽111，或者在活塞杆11的相对侧上分别设置卡槽，通过将防松结构16卡设在卡槽111中，从而形成对第二螺母15的限位作用，防止第二螺母15的松动。设置两个相对设置的卡槽111相对于设置整个环槽，可以保持活塞杆11具备一定的强度。具体地，防松结构16可以为卡环，卡环的一个预设侧面与第二螺母15背离套筒14的端面贴合。

举例来说，卡环的预设侧面与第二螺母15背离套筒14的端面可以抵接连接，通过卡环的限位作用将第二螺母15与活塞杆11的相对位置固定。该种实施方式，简单可靠，可操作性强。

在另一可选的实施方式中，卡环的预设侧面与第二螺母15背离套筒14的端面可以焊接连接，例如，通过点焊的方式将卡环与第二螺母15固定在一起。该种实施方式将第二螺母15的松动力通过卡环传递到卡槽111中形成限位。基于此，相对于将卡环直接焊接在活塞杆11上的方式，采用卡槽111和卡环的方式，即使焊缝破裂，活塞12和活塞杆11还可以再使用，不会破会二者的整体强度。

在一些实施方式中，第二螺母15还具有方便施扭的施力部，施力部外形可以为六边形，用于通过扳手进行螺接。施力部的外形尺寸小于第二螺母15的主体部分，卡环设置在施力部的端部，卡环与施力部的端面焊接连接或抵接。

如图1所示，第一环状结构21可以与缸体20一体成型，其中缸体20的封闭端的盖体与缸体20的主体，当安装完缸体20的内部元件后通过焊接连接形成封闭的端部，因此，该种实施方式的结构密封效果更好。

在一些实施方式中，第一环状结构21可以与缸体20可拆卸连接。例如，第一环状结构21为具有外螺纹的第一螺母；第一螺母螺接于缸体20的开口端，第一螺母的内径D4小于套筒14的外径D2，且第一螺母的内径D4大于或等于第二螺母15的外径D2。可以理解的是，上述第一螺母具有供活塞杆11通过的腔体。缸体20的腔体靠近开口端的部分具有内螺纹，因此，第一螺母可以通过螺接的方式固定在缸体20的开口端，此时，缸体20的封闭端的端盖焊接连接。通过第一螺母连接的方式可以在安装完缸体20腔体中的零件后，再将第一螺母固定在缸体20上。

示例性地，第二环状结构211与第一环状结构21一体成型。当第一环状结构21为第一螺母时，则第二环状结构211则为第一螺母的一部分，具体地，其为第一螺母的腔体凸起与第一螺母的腔体内壁的环状凸起结构，并且其靠近第一环状结构21的一个端面。该种一体成型的实施方式方便加工成型，操作也方便。

在另一可选的实施方式中，第二环状结构211与第一环状结构21可拆卸连接。例如二者采用螺接的方式，具体连接方式与上述的第一环状结构21与缸体20之间的螺纹连接方式类似，在此不再赘述。

如图1所示，套筒14的外径D2等于缸体20的腔体的内径，二者过渡配合，从而最大程度地保证套筒14在缸体20的腔体运行的平稳性。

当套筒14的外径D2等于缸体20的腔体的内径时，套筒14的外壁面设有第一导向环141，套筒14的内壁面设有第二导向环142；其中，第一导向环141与缸体20的腔体的内壁滑动连接；第二导向环142与活塞杆11的外壁滑动连接。通过两个导向环的设置，可以对套筒14进行保护并具有一定的支承作用。可以理解的是，第一导向环141的至少部分嵌设在套筒14的外壁面，第二导向环142的至少部分嵌设在套筒14的内壁面。

当套筒14的外径D2小于缸体20的腔体的内径时，可以仅在套筒14的内壁面设有第二导向环142，也就是套筒14仅与活塞杆11滑动接触。可以理解的是，上述套筒14是一个环状的构件，其中套筒14的外圆周面即为外壁面，套筒14的内圆周面即为内壁面。

本发明示例性实施例还提供一种悬挂系统，包括上述的双向缓冲器。

示例性地，缓冲器还包括套设在缸体20的耳轴40，耳轴40螺接于缸体20的外壁。如图1所示，在缸体20的外壁位于中间的位置设置有外螺纹，耳轴40可以通过内螺纹螺接于该处外螺纹上形成连接，耳轴40可以连接在车体的附座上。

示例性地，缓冲器还包括铰接部50，铰接部50固定连接于活塞杆11背离活塞的端部。通过铰接部50，例如采用球铰的方式连接，可连接至车体的附座的其它部位上。例如，该缓冲器可以形成对车辆用减振器和导向机构之间的连接。从而取代原有的刚性连杆，放置对减振器产生很大的冲击转矩，保护了减振器。

本发明示例性实施例还提供一种车辆，包括上述的悬挂系统。

由上可知，本发明示例性实施例的缓冲器基于传统气缸结构形式，结构简单，易于缓冲对象系统的布置和安装。在有杆腔内使用碟簧代替气体介质，消除了有杆腔气体无法有效密封的隐患。通过在有杆腔中布置碟簧组，同时设计了第二螺母与第一环状结构之间的配合，形成对碟簧的过变形保护机构，使得碟簧的变形量不超过其最大变形量的80％，该种实施方式既能有比较大的储能效果，同时又保证了整个装置足够的可靠性。

上述悬挂系统和车辆相对于现有技术所具有的优势与第一方面提供的缓冲器相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本发明，而并非是对本发明的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种缓冲器，其特征在于，用于缓冲对象的双向缓冲，所述缓冲器包括缸体、活塞以及活塞杆，所述缸体具有相对的封闭端和开口端；

所述活塞滑动设在所述缸体的腔体中，所述腔体位于所述活塞与所述封闭端之间的部分用于存储气体；

所述缓冲器还包括套设在所述活塞杆上的复位元件以及套筒，所述复位元件与套筒沿着远离所述活塞的方向分布；其中，所述套筒滑动设在所述活塞杆上；

所述缓冲器还包括靠近所述开口端的第一限位结构，所述第一限位结构具有凸起于所述腔体内壁的第一环状结构；

所述套筒的外径大于所述第一环状结构的内径。

2.根据权利要求1所述的缓冲器，其特征在于，所述缓冲器还包括第二限位结构，所述第二限位结构固定设在所述活塞杆上，且位于所述套筒背离所述复位元件的一侧；

所述第二限位结构的外径小于或等于所述第一环状结构的内径；

所述缓冲器还包括第三限位结构，所述第三限位结构具有凸起于所述第一环状结构的腔体内壁的第二环状结构，所述第二环状结构靠近所述缸体的开口端；

其中，所述第二环状结构的内径小于所述第二限位结构的外径。

3.根据权利要求1所述的缓冲器，其特征在于，所述第一环状结构与所述缸体一体成型或可拆卸连接。

4.根据权利要求3所述的缓冲器，其特征在于，当所述第一环状结构与所述缸体可拆卸连接，所述第一环状结构为具有外螺纹的第一螺母；

所述第一螺母螺接于所述缸体的开口端，所述第一螺母的内径小于所述套筒的外径，且所述第一螺母的内径大于或等于第二螺母的外径。

5.根据权利要求2所述的缓冲器，其特征在于，所述第二环状结构与所述第一环状结构一体成型或可拆卸连接。

6.根据权利要求1-5任一项所述的缓冲器，其特征在于，所述套筒的外径小于或等于所述缸体的腔体的内径。

7.根据权利要求6所述的缓冲器，其特征在于，所述套筒的外壁面设有第一导向环，所述套筒的内壁面设有第二导向环；

其中，所述第一导向环与所述缸体的腔体的内壁滑动连接；所述第二导向环与所述活塞杆的外壁滑动连接。

8.一种悬挂系统，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的缓冲器。

9.根据权利要求8所述的悬挂系统，其特征在于，所述缓冲器还包括套设在所述缸体的耳轴，所述耳轴螺接于所述缸体的外壁；和/或，

所述缓冲器还包括铰接部，所述铰接部固定连接于所述活塞杆背离所述活塞的端部。

10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求8或9所述的悬挂系统。