可外控隔離式雙氣室油氣懸掛缸的製作方法

2023-06-09 18:19:46

本專利涉及一種油氣懸掛缸，具體地是公開一種可外控隔離式雙氣室油氣懸掛缸，並揭示其新的結構特性與使用功能。

背景技術：

油氣懸掛缸集成了空氣彈簧和液壓阻尼器的結構原理與使用功能，具有更加良好的力學特性和應用範圍。油氣懸掛缸內部充注氮氣和液壓油。氮氣作為彈性介質和儲能介質，具有變剛度特性，而且比金屬彈性材料具有更大的儲能比。液壓油作為阻尼介質，通過懸掛缸內部的阻尼結構產生阻尼力。

由於將氮氣封裝在缸體結構內，因而油氣懸掛缸具有比空氣彈簧更大的工作壓力和容量。同常規液壓缸結構類似，按運動關係與安裝結構，油氣懸掛缸也由缸筒組件與活塞杆組件構成，內部容積隔腔包含有杆腔、無杆腔，活塞杆通常是空心結構。其中，無杆腔稱為懸缸內腔，由缸筒內腔及活塞杆內腔構成。有杆腔稱為副油腔，是由缸筒組件與活塞杆組件在懸掛缸腰部側壁間圍成的環狀空間。

懸缸內腔作為一個腔體使用時，內部充注液壓油和氮氣，也稱油氣混合腔或混合油腔。在使用過程中，副油腔的容積空間變化幅度最大，通常用作懸掛缸內部阻尼流量的來源。副油腔內部充注液壓油，並在其腔體內側的活塞杆側壁上設有阻尼通道與懸缸內腔接通。

如圖1、圖2所示，是單氣室雙油腔油氣懸掛缸的兩種典型結構型式。圖1是活塞杆上置結構，圖2是活塞杆下置結構。只充注液壓油的油腔稱為純油腔，包括可變純油腔和不可變純油腔。可變純油腔與混和油腔連通形成阻尼通道。懸掛缸壓縮或拉神時，可變純油腔和混和油腔的容積、壓力發生變化產生阻尼流量。單氣室雙油腔結構，副油腔作為可變純油腔與懸掛內腔連通。懸掛缸內部系統壓力對外提供彈性力的作用面積，稱為壓力作用面積。隨懸掛缸壓縮或拉伸速度而產生阻尼流量的面積，稱為阻尼流量面積。懸掛缸的彈性力，由懸掛缸內部系統壓力和壓力作用面積決定。系統的阻尼流量，由阻尼流量面積和懸掛缸壓縮或拉伸速度決定。在單氣室雙油腔結構中，壓力作用面積為懸掛缸活塞杆外圓面積，剛度曲線參見圖11。阻尼流量面積為可變純油腔的截面積，也就是副油腔腔體的環形面積。阻尼特性參見圖13。

如圖3～圖6所示，是四種典型的單氣室三油腔結構，壓力作用面積為活塞杆面積，剛度曲線參見圖11。三油腔結構是通過活塞或閥板結構將懸缸內腔分隔為缸筒內腔和活塞杆內腔。單獨充注液壓油的為主油腔，同時充注液壓油和氮氣的為混合油腔。活塞或閥板上布置 有阻尼結構，連通缸筒內腔和活塞杆內腔，形成內腔阻尼通道。副油腔通過活塞杆側壁阻尼結構與懸缸內腔導通，形成副油腔阻尼通道。阻尼特性參見圖13。

圖3所示為活塞杆上置結構。缸筒內腔(主油腔)、副油腔均為可變純油腔，分別與活塞杆內腔(混合油腔)導通，形成兩條並列的阻尼通道。活塞杆側壁上的阻尼結構與活塞或閥板上的阻尼結構也通常是單向閥與阻尼孔的組合結構。主油腔通道的阻尼流量面積為缸筒內腔面積，副油腔通道的阻尼流量面積為副油腔環形面積。

圖4所示為活塞杆下置結構。副油腔為可變純油腔，活塞杆內腔(主油腔)為不可變純油腔。副油腔通過活塞杆內腔與缸筒內腔(混合油腔)導通，合成一條阻尼通道。阻尼流量面積為副油腔環形面積。

圖5所示為另一種活塞杆下置結構。活塞杆內腔通過一個浮動活塞分隔油/氣部分，構成混合油腔。缸筒內腔(主油腔)、副油腔均為可變純油腔，分別與活塞杆內腔導通，形成兩條並列的阻尼通道。主油腔通道的阻尼流量面積為缸筒內腔面積，副油腔通道的阻尼流量面積為副油腔環形面積。

圖6所示為活塞杆上置壓力補償結構。缸筒內腔(主油腔)、副油腔均為可變純油腔，活塞杆內腔為混合油腔。副油腔→主油腔→混合油腔串聯導通，形成兩條串聯的阻尼通道。在副油腔與主油腔之間形成壓力、流量的互補關係。消除了油氣懸掛缸的系統負壓現象，並顯著提升系統阻尼係數的應用幅度。主油腔通道的阻尼流量面積為活塞杆外圓面積，副油腔通道的阻尼流量面積為副油腔環形面積。

如圖7、圖8、圖9所示，為三種典型的雙氣室三油腔油氣懸掛缸結構，均為活塞杆下置。

圖7為雙氣室正向串聯結構。缸筒內腔和活塞杆內腔各包含一個混合油腔，之間通過阻尼結構連通。副油腔作為可變純油腔與活塞杆內腔導通，提供系統的主要阻尼流量，阻尼流量面積為副油腔面積。兩個混合油腔之間可產生附加的阻尼流量，大小及流向取決於上下兩個氣室的初始充氣參數。副油腔及缸筒內腔、活塞杆內腔中的兩個混合油腔構成一個全通的液壓迴路，包含兩個阻尼通道。懸掛缸整體的壓力作用面積為活塞杆面積，剛度曲線參見圖11。阻尼特性參見圖13。

圖8為雙氣室反向對置結構。懸缸內腔被一個封閉結構的活塞隔離為彼此獨立的缸筒內腔和活塞杆內腔。缸筒內腔和活塞杆內腔各包含一個混合油腔。活塞杆內腔的壓力，通過一套管路導入副油腔，與缸筒內腔形成反壓對置結構。其彈性力輸出，為缸筒內腔面積的壓力輸出與副油腔面積的壓力輸出之差，剛度曲線參見圖12。副油腔作為可變純油腔，通過與活塞杆內腔的連接管路構成一條阻尼通道，形成系統的阻尼流量。系統的阻尼流量面積為副油 腔面積。阻尼特性參見圖13。

圖9為另一種雙氣室反向對置結構，剛度特性與圖8結構類同，參見圖12。與圖8結構的區別在於：缸筒內腔為可變純油腔，外部增加儲能器作為混合油腔，中間通過管路和阻尼閥連接，構成主油腔阻尼通道。主油腔通道阻尼流量面積為缸筒內腔面積，副油腔通道阻尼流量面積為副油腔環形面積。

需要說明的是：

1、除基礎的單氣室雙油腔結構(圖1、圖2)外，活塞杆上置結構與活塞杆下置結構，不再具有相同的力學模型和力學關係(如圖3與圖4)。而且涉及到液壓油、氮氣的封裝結構、位置及阻尼通道結構的不同，一種結構的油氣懸掛缸倒置後可能無法使用。這也是油氣懸掛缸的一個特點。

2、懸掛缸的阻尼流量來源於懸掛缸壓縮或拉伸時可變純油腔的容積變化。而阻尼流量的產生必須將可變純油腔連接到混合油腔，或通過另外一個純油腔最終連接到混合油腔，以形成阻尼通道。否則懸掛缸內部的力學關係就不成立。

從現有的(圖1～圖9)各種應用結構來看，副油腔都是作為系統阻尼流量的主要來源，並無一例外地均與懸缸內腔接通，形成對外封閉的液壓迴路。

3、圖8、圖9所示，均為活塞杆下置的反壓對置結構。雖然獲得了比較良好的剛度特性(圖12)，但這兩種結構必須基於對缸筒內腔與活塞杆內腔的物理隔離，這樣就喪失缸筒內腔及活塞杆內腔之間重要的結構、位置、速度、流量及壓力上的關聯，而且活塞杆內腔複雜的導管結構佔據了內部有效空間。使得在懸缸內腔中對基於對位置、流量及壓力控制關係的變阻尼結構無法進行布置與應用。另外，活塞杆內腔複雜的導管結構，安裝維修困難、可靠性較差。

4、圖1～圖9列出的九種結構，為現有油氣懸掛缸在剛度結構上的主要結構形式。常規結構下，系統的阻尼結構由阻尼孔、單向閥組成，使用過程中不可調控。系統的阻尼特性為基於速度項、正反向差異的二次曲線F＝f(v)，參見圖13。

圖1～圖7結構，剛度特性基本一致，特性曲線參見圖11，為一條正向非線性曲線，在曲線的起始位置存在硬點。整個懸掛缸內部系統是一個封閉的迴路，無法引入外部輸入進行控制。但可以基於內部空間及結構布置變阻尼機構，在一定程度上實現變阻尼控制。

圖8、圖9結構，雖然獲得了比較良好的剛度特性，消除了硬點(剛度特性曲線參見圖12)，但缺乏外部控制的控制目標與控制環節，也難以實現外部對系統剛度、狀態的控制。而且由於其結構上對懸缸內腔的物理分隔，使得接下來的變阻尼控制無法實現。

主動及半主動控制懸架系統，講求的是對系統剛度、阻尼、行程、狀態的主動或半主動 綜合控制。現有的油氣懸掛缸基礎結構，缺乏完整實現的結構基礎和條件。

5、現有各種結構的油氣懸掛缸，都是注重懸掛缸自身內部剛度和阻尼特性的搭配以及獨立運行的完整性和可靠行，並沒有考慮設定由外部施加主動控制的外部輸入埠與內部控制環節。其內部油腔、氣室相互關聯、相互控制，之前也通常都是作為單獨部件獨立使用。但作為整個底盤，尤其是主動、半主動懸架，需要就不同的路況、運行狀態、不同的駕駛與操作環境，進行主動或半主動控制。但整個油氣懸掛缸沒有構建出用於外部控制或多懸掛缸組合控制的獨立環節，使得油氣懸掛缸的優良性能以及組合潛力得不到完整發揮。在現有類型懸缸結構上施加外部主動控制會造成懸缸內部流量、壓力的紊亂，導致系統穩定性及可靠性出現問題。

主動及半主動懸架在轎車、商務車等高端產品上有著廣泛地應用。其主要是基於板簧、螺旋彈簧、空氣彈簧等與電控阻尼器的組合，引入電控系統進行控制。但限於懸掛部件、電控系統的工作容量、控制容量、系統精度以及成本構成等問題，在大型車輛以及普及型產品的應用上受到很大限制。在基於油氣懸架的工程、重型及普及型車輛上的應用還處於空白狀態。亟待提出一種可用於主動及半主動控制體系下的基礎油氣懸掛缸結構。

技術實現要素：

本發明提出了一種可外控隔離式雙氣室油氣懸掛缸，構建用於外部主動控制以及多懸掛缸之間組合控制的獨立環節，設定外部控制點，形成內部、外部兩個獨立的液壓迴路系統，構成主動或半主動控制油氣懸架系統的基礎懸掛缸組件結構。

本發明是採用如下結構方案來實現上述特性及功能的：一種可外控隔離式雙氣室油氣懸掛缸，包括：活塞杆、活塞、內控閥組、缸筒、密封座圈、儲能器、控制閥、管路；缸筒、活塞杆及活塞，在懸掛缸內部圍成懸缸內腔(無杆腔)；缸筒、密封座圈及活塞杆、活塞，在懸掛缸腰部側壁間圍成副油腔(有杆腔)；副油腔充注液壓油，與懸缸內腔完全隔離；懸缸內腔通過活塞杆底部的內控閥組分隔為缸筒內腔和活塞杆內腔；缸筒內腔中充注液壓油，成為主油腔；活塞杆內腔中充注液壓油和氮氣，成為混合油腔；缸筒內腔和活塞杆內腔，通過內控閥組上的阻尼通道連通，形成完整、獨立的懸缸內腔系統；對於副油腔，在缸筒靠近密封座圈位置設置外部接口，通過管路外接控制閥和儲能器，形成獨立的外部控制迴路；當懸缸壓縮或拉伸時，缸筒內腔、副油腔容積均發生變化，均為可變油腔。對於懸缸內腔系統，缸筒內腔與活塞杆內腔之間進行流量的交換，阻尼流量面積為缸筒內腔面積，內控閥組作為阻尼控制元件。對於外部控制迴路，副油腔與儲能器之間進行流量的交換，阻尼流量面積為副油腔面積，控制閥作為阻尼控制元件。懸缸內腔系統與外部控制迴路，通過缸筒內腔(主油腔)和副油腔形成雙氣室反壓對置結構，彼此獨立。圖15為懸缸內腔系統與外部控制迴路 的壓力特性曲線，曲線1為外部控制迴路，曲線2為懸缸內腔系統。懸缸內腔系統的壓力作用面積為缸筒內腔面積，外部控制迴路的壓力作用面積為副油腔面積。懸掛缸總體彈性力輸出，為缸筒內腔面積與副油腔面積的壓力疊加。圖16為本專利懸掛缸剛度特性曲線圖，曲線1為懸缸內腔系統的剛度曲線，曲線2為外部控制迴路的剛度曲線，曲線3為懸掛缸系統的綜合剛度曲線。由圖16可見，外部控制迴路對懸缸內腔系統在初始階段的剛度特性進行了良好地修正。對比之前單氣室油氣懸掛缸的剛度曲線(見圖11，單向彈性，且在初始位置存在硬點)，本例構建出了最佳的雙向彈性變剛度特性曲線，獲得了曲線過零的平衡位，消除了工作行程中的所有硬點，避免了拉伸末段的反向剛性衝擊。

圖22為本專利-可外控隔離式雙氣室油氣懸掛缸系統結構圖，圖10為結構示意圖。

對於懸缸內腔系統，在缸筒內腔底部設有懸缸內腔系統的外部控制接口。對於外部控制迴路，在控制閥設有外部控制迴路的外部控制接口。外部控制迴路與懸缸內腔系統完全隔離、彼此獨立，因而可以通過對這兩個外部控制接口輸入/輸出一定的壓力和流量，來單獨或組合實施對油氣懸掛缸高度、行程及剛度的控制。

對缸筒內腔底部的外部控制接口輸入/輸出一定的壓力和流量，可以改變懸缸內腔系統的剛度。圖17為單獨對懸缸內腔系統實施控制的剛度特性曲線。圖17中，曲線1為原始剛度曲線，曲線2為輸出一定流量時的剛度曲線，曲線3為輸入一定流量時的剛度曲線。由圖17可見，對懸缸內腔系統輸入/輸出一定流量可顯著改變懸掛缸的整體剛度以及實際承載時的高度，而對原有系統的初始狀態、平衡位影響不大。

對控制閥上的外部控制接口輸入/輸出一定的壓力和流量，可以改變外部控制迴路的特性。圖18為單獨對外部控制迴路實施流量控制的壓力特性曲線。圖18中，曲線1為外部控制迴路原始壓力特性曲線，曲線3為輸入一定流量時外部控制迴路的壓力特性曲線；曲線2、4為控制過程中懸缸內腔系統的壓力特性曲線。圖19為單獨對外部控制迴路實施流量控制時的剛度特性曲線。圖19中，曲線1為懸掛缸原始剛度特性曲線，曲線2為輸入一定流量時懸掛缸的剛度特性曲線。由圖18、19可知，單獨對外部控制迴路實施流量控制可以顯著改變部控制迴路的壓力特性，而對懸缸內腔系統壓力特性沒有影響；對剛度特性，可以顯著改變懸掛缸的初始狀態、工作行程以及原始平衡位，但對於實際承載時的高度、剛度控制效果偏弱。

對懸缸內腔系統及外部控制迴路的兩個外部控制接口實施組合控制，可以達到比較良好的控制效果。圖20為對系統的兩個外部控制接口組合實施懸缸高度控制的系統壓力特性曲線，曲線1/曲線2分別為外部控制迴路/懸缸內腔系統的原始壓力特性曲線，曲線3/曲線4分別為外部控制迴路/懸缸內腔系統的降低懸缸高度後的壓力特性曲線。圖21為相應的剛 度特性曲線，曲線1為懸掛缸原始剛度特性曲線，曲線2為降低懸缸高度後的剛度特性曲線。由圖21可知，對懸缸內腔系統及外部控制迴路的兩個外部控制接口實施組合控制，可以對懸缸的高度、行程實現全程等壓同步控制，而不改變系統原有的剛度特性。

本例構建的獨立雙迴路系統，對兩個外部控制接口可以形成雙通道組合控制。對於改變懸掛缸狀態、行程、高度以及懸掛缸整體的剛度提供了多種組合選項，這對於油氣懸掛底盤的高度、行程、剛度、側傾角度與側傾剛度、多懸缸組合控制等主動/半主動控制提供了多種技術方案的選項。這種控制，是外部控制迴路/懸缸內腔系統通過副油腔/懸缸內腔施加的，兩迴路系統是完全獨立、隔離的，而且是一種反壓對置的反向控制關係，因而是一種安全、穩定、可靠的結構型式。

對於內控閥組，是一種內部壓力控制的自動變阻尼結構組件。它可以根據懸掛內腔系統的壓力來感知、判定懸掛缸的工作狀態，並對懸缸內腔系統中缸筒內腔與活塞杆內腔之間的流量和阻尼係數進行自動調整和控制。如圖14所示，為內控閥組根據系統內部壓力自動變阻尼控制的特性曲線。圖23/圖24分別為本例——可外控隔離式雙氣室油氣懸掛缸，在空/滿載狀態下的系統結構圖。圖25/圖26分別為內控閥組在空/滿載狀態下的局部結構圖。

內控閥組是基於懸缸內腔的完整結構及其內部缸筒內腔與活塞杆內腔之間完整的位置/速度與壓力/流量關聯。這對於像圖8及圖9所示的的傳統雙氣室反壓對置結構來說是無法實現的。懸缸內腔的完整結構是布置內控閥組的結構基礎，也為進一步拓展主動、半主動控制，實現多重剛度/阻尼組合控制方案提供了新型的基礎結構。

本發明的核心是：

1、將油氣懸掛缸副油腔與懸缸內腔(包括缸筒內腔及活塞杆內腔)完全隔離，並將副油腔作為進行外部控制的目標環節，以實現對懸掛缸行程、長度及剛度的主動或半主動控制；

2、懸缸內腔，以內控閥組為核心控制內部的主油腔和混合油腔，構建一個完整、獨立的壓力/流量控制系統，提供懸掛缸的主體剛度/阻尼力學參數，以及實現系統內部的變阻尼主動控制。其壓力作用面積和阻尼流量面積，均為缸筒內腔面積。

3、在油氣懸掛缸外部設置儲能器、控制閥、管路，與懸掛缸副油腔連接，構建獨立的外部控制迴路。

此舉同時達到以下三個目的：

①以儲能器(混合油腔)，與副油腔構建外部控制迴路完整的壓力、流量關係。

②以控制閥，建立本迴路的外部控制接口，同時兼做本迴路自身的阻尼元件；

③所建立的外部控制迴路與懸缸內腔系統，通過副油腔形成新型的、完整的雙氣室反壓對置控制關係；

4、構建的外部控制迴路與懸缸內腔系統獨立，通過副油腔補充、修正懸缸內腔系統的力學參數，並且在剛度、行程、狀態、壓力等參數上對懸缸內腔系統進行反向控制。其壓力作用面積和阻尼流量面積，均為副油腔環形面積。

5、在實現雙氣室反壓對置結構的基礎上，構建完整的懸缸內腔結構。通過內控閥組建立缸筒內腔與活塞杆內腔間的相對位置、速度、壓力、流量等的完整結構及參數關聯。首次實現了基於雙氣室反壓對置結構下的懸缸內腔系統自動變阻尼功能，並為今後的各種變阻尼主動控制提供了一種全新的基礎性架構。

6、所構建出新型活塞杆上置雙氣室反壓對置油氣懸掛缸結構；它具有以下幾個特點：

①.獨立的懸缸內腔系統與外部控制迴路，通過副油腔構成反壓對置結構；

②.完整的懸缸內腔結構與懸缸內腔系統，提供懸掛缸主體力學參數；

③.外部控制迴路通過控制環節(副油腔)，對懸缸內腔系統進行反向主動控制，以及對懸缸內腔系統參數進行補充與修正；

④.完整的懸缸內腔結構以及系統內部結構關聯，實現變阻尼控制結構；

⑤.活塞杆上置+雙氣室反壓對置+外部主動控制+內部自動控制，為主動及半主動控制提供了功能完備的基礎結構。

幾點說明：

1、本專利結構保持完整、簡潔的懸缸內腔結構，以及缸筒內腔與活塞杆內腔之間完整的聯繫，構建獨立的懸缸內腔系統與外部控制迴路。懸缸內腔系統基於懸缸內腔，提供懸掛缸的主體力學參數。外部控制迴路基於副油腔提供系統的控制參數。懸缸內腔系統在外部控制迴路出現故障或異常時，仍可確保懸掛缸主體力學參數的輸出以及底盤運行的可靠性；

2、懸缸內腔系統的壓力作用面積和阻尼流量面積為缸筒內腔面積。外部控制迴路的壓力作用面積和阻尼流量面積為副油腔面積。外部控制迴路與懸缸內腔系統構成反壓對置結構，除修正與補償懸缸內腔系統壓力特性的缺陷和不足外，形成懸掛缸的過零工作平衡點，並可對懸掛缸的行程及剛度進行有效控制。圖16為本例剛度特性曲線。

圖16中，曲線1為懸缸內腔系統剛度曲線，曲線2為外部控制迴路剛度曲線，曲線3為懸缸內腔系統及外部控制迴路的綜合剛度曲線。由圖16可見，外部控制迴路對懸缸內腔系統在初始階段的剛度特性進行了良好地修正，而在主要工作區域內的影響卻很小。對比傳統結構(圖1～圖7)油氣懸掛缸的剛度特性曲線(見圖11，單向彈性，且在初始位置存在硬點)，本例構建出了最佳的雙向彈性變剛度曲線，消除了工作行程中的所有硬點。

之前的各類型油氣懸掛缸均採用副油腔內通型結構，懸掛缸的壓力作用面積一般僅為活塞杆面積。而本例結構，在主工作段幾乎為缸筒內腔面積。由於壓力作用面積的增加，在同 等系統壓力下擴大了懸掛缸的承載容量。

另外，本例構建的懸缸內腔系統與外部控制迴路，彼此獨立，各包含一個外部控制接口，可以形成多種組合控制結果。與圖1～圖9所代表的之前所有結構對比可見，本例的變剛度控制，不再僅僅是常規油氣懸掛缸的非線性剛度特性，已經完全實現了對非線性剛度曲線在形狀和位置上的調整與控制。這一點是傳統的懸掛缸結構是無法實現的。

3、本例的變阻尼自動控制，是基於懸缸內腔的完整結構，以及缸筒內腔與活塞杆內腔之間的相對位置、速度、壓力、流量等完整的結構及關聯。內控閥組是基於系統內部壓力的一種變阻尼控制機構，實現的是雙點、穩態的變阻尼流量控制。F＝f(p，v)。圖14為在空/滿載狀態下，系統自動匹配的兩條阻尼特性曲線。本例的變阻尼控制流量面積為缸筒內腔面積，已經達到了缸體結構的最大狀態。

內控閥組的核心是構建了以內部壓力為控制輸入的閥芯組件及可變阻尼結構，形成內部可變阻尼通道。閥芯組件內部包含一個用於系統識別的密閉壓力腔，內部以彈簧提供閥芯基準壓力推動閥芯運動。閥芯基準壓力設定在懸掛缸空載壓力與滿載壓力之間。閥芯上布置有內/外兩組阻尼孔和單向閥，與閥芯座圈配合形成固定阻尼通道和可控阻尼通道，固定阻尼通道長通。閥芯伸出時可控阻尼通道開啟，閥芯縮回時可控阻尼通道關閉。閥芯組件還包含有阻尼腔、阻尼環，用於控制閥芯自身的穩態響應。圖25、圖26，為內控閥組在空/滿載狀態下的工作結構圖。

對內控閥組的幾點說明：

①.在缸體內部構建的可變阻尼結構、可變阻尼通道以及自動控制結構，以懸缸內腔系統壓力作為變阻尼控制的輸入參數，F＝f(p，v)。

②.閥芯基準壓力用於識別系統內部的空載壓力與滿載壓力，並與系統壓力疊加推動閥芯保持伸出與縮回兩個特定的位置。因此，是一個典型的雙點變阻尼控制，見圖14。

③.閥芯組件中的阻尼腔、阻尼環，用於控制閥芯自身的穩態響應。系統內部的壓力波動與壓力衝擊，不會造成閥芯的瞬態啟動和剛性撞擊。因此，系統是一個穩態控制。

④.缸體及內控閥組結構簡潔、完整，不需要在缸筒外部布置複雜的外部通道結構。

⑤.懸缸內腔系統的阻尼流量面積為缸筒內腔面積，完全滿足系統所需的阻尼流量以及變阻尼控制流量的需求。因而，隔離副油腔對此沒有影響。

本例是目前唯一基於雙氣室反壓對置結構下，實現外部主動控制與內部變阻尼自動控制的懸掛缸結構，為今後的技術發展提供了一個全新的基礎油氣懸掛缸結構。

4、外部控制迴路與懸缸內腔系統之間的壓力、流量、作用面積等對比關係，表現為同外徑的圓環面積與圓面積，符合主系統與控制系統間的最優數量對比關係。改變圓環內徑， 可以顯著改變二者的對比比例，易於在結構上實現高壓小流量控制。

5、本專利結構在外部控制迴路，既可以通過控制閥進行壓力/流量控制，也可以通過儲能器進行氣壓/容積調節。

6、本例外部控制迴路與懸缸內腔系統獨立，以副油腔作為外部控制的目標環節，與懸缸內腔主系統進行反向控制與力學疊加，不會對懸缸內腔主系統可靠性造成影響，屬於反向安全型控制結構。

7、本專利結構是目前基礎功能最完整，結構最簡潔、可靠的一種雙氣室反壓對置的新型結構。懸缸內腔可增設各種高效的變阻尼機構，具有非常良好的技術擴展空間，

8、本專利結構可作為主動、半主動控制油氣懸架以及多懸掛缸組合控制的基礎部件使用。在獨立使用時也具有最簡潔、完整的結構構成以及良好、高效的控制效果。

9、本專利為現有文獻及產品之外的首次提出。作為機械/液壓控制方式下的主動、半主動控制油氣懸架的基礎性部件結構，具有明顯的創新特性和應用價值。

本專利-可外控隔離式雙氣室油氣懸掛缸，通過超常規地隔離副油腔，建立內外兩個獨立的液壓迴路系統。懸缸內腔系統完整、獨立地承擔懸掛缸主體的力學輸出，外部控制迴路實現有效、安全的反向控制。不但提出了一種新的雙氣室反壓油氣懸掛缸結構，而且開闢了主動及半主動油氣懸架新的應用領域。

附圖說明

圖1-活塞杆上置單氣室雙油腔油氣懸掛缸_結構示意圖；

圖2-活塞杆下置單氣室雙油腔油氣懸掛缸_結構示意圖；

圖3-活塞杆上置單氣室三油腔油氣懸掛缸_結構示意圖；

圖4-活塞杆下置單氣室三油腔油氣懸掛缸_結構示意圖；

圖5-活塞杆下置單氣室三油腔油氣懸掛缸_結構示意圖；

圖6-活塞杆上置單氣室三油腔壓力補償式油氣懸掛缸_結構示意圖；

圖7-活塞杆下置雙氣室正向串聯三油腔油氣懸掛缸_結構示意圖；

圖8-活塞杆下置雙氣室反向對置三油腔油氣懸掛缸_結構示意圖；

圖9-活塞杆下置雙氣室反向對置三油腔油氣懸掛缸_結構示意圖；

圖10本專利-可外控隔離式雙氣室油氣懸掛缸_結構示意圖；

圖11-傳統單氣室及串聯雙氣室油氣懸掛缸_剛度特性曲線圖；

圖12-傳統雙氣室反壓對置結構油氣懸掛缸_剛度特性曲線圖；

圖13-傳統油氣懸掛缸_阻尼特性曲線圖；

圖14本專利-可外控隔離式雙氣室油氣懸掛缸_變阻尼特性曲線圖；

圖15本專利-可外控隔離式雙氣室油氣懸掛缸_雙迴路系統壓力特性曲線圖；

圖16本專利-可外控隔離式雙氣室油氣懸掛缸_剛度特性曲線圖；

圖17本專利-懸缸內腔系統單通道控制_雙迴路系統剛度特性曲線圖；

圖18本專利-外部控制迴路單通道控制_雙迴路系統壓力特性曲線圖；

圖19本專利-外部控制迴路單通道控制_雙迴路系統剛度特性曲線圖；

圖20本專利-雙通道控制_雙迴路系統壓力特性曲線圖；

圖21本專利-雙通道控制_雙迴路系統剛度特性曲線圖；

圖22本專利-可外控隔離式雙氣室油氣懸掛缸系統結構圖；

圖23本專利-可外控隔離式雙氣室油氣懸掛缸空載狀態系統結構圖；

圖24本專利-可外控隔離式雙氣室油氣懸掛缸滿載狀態系統結構圖；

圖25本專利-內控閥組空載狀態局部結構圖；

圖26本專利-內控閥組滿載狀態局部結構圖；

具體實施方式

本專利，可外控隔離式雙氣室油氣懸掛缸，包括活塞杆10、活塞11、內控閥組12、缸筒13、密封座圈14、儲能器15、控制閥16、管路17。所述缸筒13、活塞杆10及活塞11在懸掛缸內部圍成懸缸內腔20(無杆腔)。所述缸筒13、密封座圈14及活塞杆10、活塞11在懸掛缸腰部側壁間圍成副油腔21(有杆腔)。所述副油腔21充注液壓油，與懸缸內腔20完全隔絕。所述懸缸內腔20通過活塞杆10底部的內控閥組12分隔為缸筒內腔22和活塞杆內腔23。所述缸筒內腔22中充注液壓油，活塞杆內腔23中充注液壓油和氮氣。所述缸筒內腔22和活塞杆內腔23，通過內控閥組12上的阻尼通道連通，形成完整、獨立的懸缸內腔系統30。所述副油腔21，在缸筒13靠近密封座圈14的位置設置外部連接口，通過管路17外接儲能器15和控制閥16，形成獨立的外部控制迴路40。

所述懸缸內腔系統30，封閉於懸缸內腔20，由活塞杆內腔23、缸筒內腔22及內控閥組12組成，在缸筒內腔22底部設有外部控制接口31。所述外部控制迴路40，由副油腔21、儲能器15、控制閥16及管路17組成，控制閥16設有外部控制接口41。所述外部控制迴路40與懸缸內腔系統30完全隔離，彼此獨立。

所述外部控制迴路40中的副油腔21與懸缸內腔系統30中的缸筒內腔22形成雙氣室反壓對置結構關係。所述儲能器15，內部充注液壓油和氮氣。所述副油腔21，作為外部控制懸掛缸狀態、行程與剛度的目標環節。所述控制閥16，除作為外部控制懸掛缸狀態、行程與剛度的輸入埠外，也作為外部控制迴路40自身的阻尼/流量控制元件。如圖22所示，為本例——可外控隔離式雙氣室油氣懸掛缸系統結構圖。圖10為結構示意圖。

當懸缸壓縮或拉伸時，缸筒內腔22、副油腔21容積均發生變化，均為可變油腔。對於懸缸內腔系統30，缸筒內腔22與活塞杆內腔23之間進行流量的交換，阻尼流量面積為缸筒內腔22截面積。對於外部控制迴路40，副油腔21與儲能器15之間進行流量的交換，阻尼流量面積為副油腔21截面積。懸掛缸的阻尼流量為懸缸內腔系統30和外部控制迴路40阻尼流量之和。懸缸內腔系統30與外部控制迴路40，通過缸筒內腔22和副油腔21形成雙氣室反壓對置結構。懸缸內腔系統30的壓力作用面積為缸筒內腔22截面積。外部控制迴路40的壓力作用面積為副油腔21截面積。懸掛缸的整體剛度由懸缸內腔系統30的壓力及其壓力作用面積與外部控制迴路40的壓力及其壓力作用面積疊加而成。參見圖16，本例-可外控隔離式雙氣室油氣懸掛缸剛度特性曲線圖。曲線1為懸缸內腔系統30的剛度曲線，曲線2為外部控制迴路40的剛度曲線，曲線3為懸掛缸系統的綜合剛度曲線。由圖16可見，外部控制迴路40對懸缸內腔系統30在初始階段的剛度特性進行了良好地修正。

所述內控閥組12，為壓力控制自動變阻尼控制組件，安裝在活塞杆10的底部。通過感知懸缸內腔系統30的系統壓力實現對懸掛缸空/滿載狀態下的自動變阻尼控制。參見圖14，本例空/滿載自動變阻尼控制特性曲線。圖25、圖26為內控閥組12在空/滿載狀態下的結構狀態圖。由圖25、圖26可見，內控閥組12是基於懸缸內腔20的完整結構及其內部缸筒內腔22與活塞杆內腔23之間完整的位置/速度與壓力/流量關聯。如圖23、圖24所示，為本專利-可外控隔離式雙氣室油氣懸掛缸空/滿載狀態下的系統結構圖。

本例——可外控隔離式雙氣室油氣懸掛缸，隔離副油腔作為外部控制的目標環節，構建了獨立的懸缸內腔系統和外部控制迴路，綜合設定了外部控制迴路與懸缸內腔系統的外部控制接口以及系統與迴路自身的阻尼結構，保持了懸缸內腔的完整性以及活塞杆內腔與缸筒內腔之間位置、速度、壓力、流量等完整的關聯結構，實現了主動外部控制、雙氣室反壓對置結構、內部主動變阻尼控制等多項組合功能，消除了傳統結構的不足，實現了完整、優良的力學特性。懸掛缸整體功能及結構完整，內部構成簡潔，最大限度地挖掘了油氣懸掛缸的結構效能。在有效實施外部主動控制的同時，確保了懸缸內腔系統工作的穩定性和可靠性。

可外控隔離式雙氣室油氣懸掛缸結構的提出，從副油腔與懸缸內腔隔離、獨立雙迴路系統、可外控、活塞杆上置、雙氣室對置結構、變剛度、變阻尼等關鍵技術功能方面，在現有文獻及產品中都是首次，而且為進一步拓展主動、半主動油氣懸架提供了一個結構、功能完整可靠的新型基礎懸掛缸結構。

本例技術方案的提出，基於油氣懸架結構，在承載容量、控制容量以及成本構成等方面存在明顯的優勢。這就為普通車輛、載重車輛及特種車輛等大眾化產品提升底盤性能提供了一種高效、經濟的技術手段和產品方向而極具價值。