技术领域
[0001] 本
发明涉及
工程机械领域，具体而言，涉及一种油
气弹簧缸及包含有该油气弹簧缸的工程车辆。
背景技术
[0002] 油气
悬架系统中使用的油气弹簧缸的结构大多与筒式减震器的结构相当，仅能承受沿弹簧缸轴线方向的
载荷，起缓冲和减震作用；不能承受径向载荷，因此该弹簧缸在使用时必须配置一些导向和传
力装置来承受和克服各项载荷。
[0003]
专利US5031732公布了一种
汽车减震器，包括导向筒、
支撑组件、导向环、
活塞、
活塞杆及液压管路及
蓄能器，该结构形式存在的技术问题为：
[0004] 1）中筒和内筒刚性连接，在支撑组件受到径向载荷时由于支撑环的弹性
变形，支撑组件将产生刚性位移，从而导致活塞总成与内筒不同轴，在轴线移动和周向旋转的过程中增加阻力，且不利于活塞的密封，降低寿命；
[0005] 2）这种多缸筒式的结构，对各个缸筒间的
同轴度有很高的要求，从而对制造和装配
精度要求很高，提高了加工制造成本。
[0006] 专利US5031732公布了一种汽车减震器，包括导向筒、支撑组件、导向环、活塞、活塞杆及液压管路及蓄能器，该结构形式存在的技术问题为：
[0007] 1）转向时由转向装置驱动油缸转动，油缸和导向筒之间采用
花键连接以传递转矩，从而驱动
车轮转向，由于车轮要上下跳动，因此油缸和导向筒间的连接花键长度需大于油缸的行程，制造要求很高；
[0008] 2）从油缸的结构来看，油缸受到的垂直载荷由油缸和外筒间的
滚动轴承来承受；
[0009] 3）无杆腔油路通过活塞杆从支腿底部引出，布管困难，且管路长度会随着油缸的行程变化；
[0010] 4）活塞杆和导向筒间刚性连接，当导向筒受到径向载荷时，容易将径向载荷传递到活塞杆上。
[0011] 专利US6227338B1公布了一种顶部带转向装置的减震器支腿，包括外筒、导向筒、油缸、活塞、活塞杆及转向装置，该结构存在的技术问题为：
[0012] 1）该结构包括两个油路，结构非常复杂，要达到设计目的，各个零部件的精度要求很高，制造困难；
[0013] 2）整个结构的油路和
密封件很多，存在很大的漏油的
风险。
[0014] 因此，本领域技术人员亟需一种结构简单、可靠，便于制造的油气弹簧缸，该油气弹簧缸能够承受径向载荷，并将各向载荷很好的传递到车架上，不影响弹簧缸的性能及寿命；能够实现转向功能，且受到的径向载荷不产生过大的转向阻力；能够适应液压驱动的方式，保证
液压马达供油管路不影响弹簧缸的跳动行程及
转向角度。
发明内容
[0015] 为了解决上述技术问题，本发明的一个目的在于，提供一种油气弹簧缸，内缸筒与中缸筒通过关节轴承或双排
推力轴承或球铰相连接，能够承受径向载荷，并可将各向载荷很好的传递到车架上，不影响弹簧缸的性能及寿命；还能够实现转向功能，且受到的径向载荷不产生过大的转向阻力；该油气弹簧缸还包含回转接头，且回转接头采用多通道油路的设计，既能够保证油液的流通面积及狭小的环形回转芯体的强度，又能够适应液压驱动的方式，保证液压马达供油管路不影响弹簧缸的跳动行程及转向角度。
[0016] 有鉴于此，本发明提供一种油气弹簧缸，包括外缸筒、中缸筒、内缸筒、活塞和活塞杆，所述活塞杆的一端固定安装有所述活塞，另一端与所述外缸筒的一端固定连接，所述活塞安装于所述内缸筒内，所述内缸筒可沿所述活塞杆的轴线方向直线移动；所述中缸筒套在所述内缸筒外，且所述内缸筒的一端与所述中缸筒通过关节轴承或者通过双排推力轴承或者通过球铰相连接；所述中缸筒的一端插入所述外缸筒内，所述中缸筒既可沿所述外缸筒的轴线方向直线移动又可绕所述外缸筒的轴线转动。
[0017] 油气弹簧缸采用多缸筒的组合设计，使油气弹簧缸本身能够承受各向载荷，但又不影响油气弹簧缸本身的
密封性能和活塞使用寿命；油气弹簧的内筒与中筒间采用关节轴承或双排推力轴承或球铰连接，属于柔性连接，能够很好的弥补由于制造误差引起的各个零部件间的不同轴度对弹簧缸性能的影响，降低对制造精度的要求，同时该关节轴承或双排推力轴承或球铰还能较好的分解弹簧缸的径向载荷及位移，使内筒不承受径向载荷从而保证弹簧缸自身的
刚度和阻尼特性，在弹簧缸受到径向载荷时不会产生过大的转向阻力而影响整车的转向功能；另外，球铰及双排推力轴承在转向过程中还可使内筒和活塞之间没有相对转动，不产生转向阻力，降低了转动过程中的力矩，进一步提高了油气弹簧缸的使用寿命。
[0018] 在该技术方案中，优选地，在所述中缸筒的另一端固定连接有回转芯体，在所述回转芯体的外周面上可转动地安装有回转接头，在所述回转芯体的底部固定设置有连接
法兰，所述回转芯体、回转接头和连接法兰内均设置有可相互通或断的油道。
[0019] 通过回转接头形成回路，使液压管路不影响行驶系统的悬架特性及转向特性，同时在回转接头的设计中采用多通道油路的设计，既保证了油液的流通面积，又保证了狭小的环形回转芯体的强度，通过连接法兰可与车轮托架相连，实现转向功能。
[0020] 优选地，所述回转芯体上开有第一环形槽和第二环形槽，在所述回转接头上设置有第一油口和第二油口，在所述回转芯体和所述连接法兰内部开有第一油道和第二油道，所述第一环形槽将所述第一油口和所述第一油道连通，所述第二环形槽将所述第二油口和所述第二油道连通，在所述回转芯体和所述回转接头之间还设置有第一密封件。
[0021] 连通后形成高压油液压油路的进油油路和回油油路，液压马达的供油口与排油口与回转接头油口连通形成回路，液压马达与油气弹簧缸油路连通，将需要的高压液压油输送给液压马达，保证液压管路不影响行驶系统的悬架特性及转向特性，同时设计多条油路，既能够保证油液大的流通面积及狭小的环形回转芯体的强度，又能够适应液压驱动的方式保证液压马达供油管路不影响弹簧的跳动行程及转向角度；在回转芯体和回转接头之间设置第一密封件，防止高压液压油传输过程中泄露，降低传输过程中高压液压油的压力，导致液压油不能顺利输送给液压马达，影响部件的使用寿命。通过密封件对液压油进行密封，节省
能源，减少浪费。
[0022] 上述任一技术方案中，优选地，在所述外缸筒的外壁上固定设置有用于固定连接的安装法兰。
[0023] 油气弹簧缸通过法兰盘可直接与车架固定连接，保证各方向的载荷能够很好地传递至车架，结构更加可靠。
[0024] 上述技术方案中，优选地，所述内缸筒的另一端的内壁面上固定安装有导向套，所述导向套的内壁面与所述活塞杆的外壁面相配合，且在所述导向套的内壁面和所述活塞杆的外壁面间设置有第一导向支撑环和第二密封件。
[0025] 导向套对内缸筒的行程进行导向，确定内缸筒的运动轨迹，保证内缸筒沿轴线方向运动，密封件对有杆腔内液压油进行密封，防止液压油泄露，导向支承环与活塞杆可滑动连接，进行支撑和导向。
[0026] 在上述技术方案中，优选地，所述导向套的外壁面通过
螺纹与所述内缸筒的所述另一端的内壁面固定连接，且在所述导向套和所述内缸筒之间设置有第三密封件。
[0027] 导向套通过螺纹与内缸筒连接，对导向套进行固定，可进行导向，并配合密封件对有杆腔的密封，防止液压油泄露。
[0028] 在上述技术方案中，优选地，所述活塞通过螺纹和
紧定螺钉固定在所述活塞杆的一端，且在所述活塞和所述活塞杆之间设置有第四密封件，所述活塞的外壁面与所述内缸筒的内壁面配合，在所述活塞的外壁面上设置有第二导向支撑环和第五密封件，则所述内缸筒的内壁面、内端面和所述活塞的一端面间组成无杆腔，所述活塞的另一端面、所述内缸筒的内壁面、所述导向套的内端面和所述活塞杆的外壁面间组成有杆腔。
[0029] 活塞和活塞杆通过
螺纹连接，保证活塞与活塞杆安装后同轴，安装后油气弹簧缸正常使用；设置密封件，一方面防止无杆腔与有杆腔内的液压油相互流通，另一方面防止高压腔内的压力流失，导致
活塞行程不稳定；设置导向套，保证内缸筒和活塞的相对直线移动。
[0030] 在上述技术方案中，优选地，所述活塞杆的另一端通过杆头与所述外缸筒的一端固定连接，在所述活塞杆和所述杆头内设置有第三油道和第四油道，所述第三油道连通所述无杆腔，所述第四油道连通所述有杆腔。
[0031] 设置油道，保证有杆腔和无杆腔内液压油与外界流通，腔内液压油与外界能进行补偿。
[0032] 在上述技术方案中，优选地，所述中缸筒的外壁面和所述外缸筒的内壁面配合，且在所述外缸筒的内壁面上设置有防尘圈、密封环和第三导向支撑环。
[0033] 设置防尘圈及密封环，防止外界物质进入对缸筒内壁划伤，影响缸筒正常行进同时降低缸筒使用寿命；设置导向支承环，缸筒间通过导向支撑环
接触替代直接接触，提高缸筒的寿命，同时确定缸筒移动行程，保证缸筒在预定轨道内往复移动。
[0034] 本发明还提供了一种工程车辆，包括上述技术方案中任一项所述的油气弹簧缸。显而易见，具有上述油气弹簧缸的全部有益效果。
[0035] 综上所述，本发明提供的油气弹簧缸，能够承受径向载荷，并将各向载荷很好的传递到车架上，不影响弹簧的性能及寿命；能够实现转向功能，且受到的径向载荷不产生过大的转向阻力；同时，回转接头采用多通道油路的设计，既能够保证油液的流通面积及狭小的环形回转芯体的强度，又能够适应液压驱动的方式，保证液压马达供油管路不影响弹簧的跳动行程及转向角度。
附图说明
[0036] 图1是根据本发明一个
实施例的油气弹簧缸的结构剖视示意图；
[0037] 图2是图1实施例的回转芯体与中缸筒连接结构的剖视示意图；
[0038] 图3是图1实施例的关节轴承连接结构的剖视示意图；
[0039] 图4是图3实施例的局部剖视示意图；
[0040] 图5是图1实施例双排推力轴承结构的剖视示意图；
[0041] 图6是图1实施例球铰结构的剖视示意图；
[0042] 图7是图1实施例中内部油缸组件的剖视示意图；
[0043] 图8是图1实施例中外缸筒组件的剖视示意图；
[0044] 图9是图1实施例中缸筒组件的剖视示意图。
[0045] 其中，图1至图9中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
[0046] 1外缸筒11安装法兰12防尘圈13密封环14第三导向支承环2中缸筒21回转芯体211连接法兰212第一环形槽213第二环形槽214第一油道215第二油道216第一密封件22回转接头211连接法兰221第一油口222第二油口3内缸筒31活塞311紧定螺钉312第四密封件313第二导向支撑环314第五密封件32活塞杆321杆头322第三油道323第四油道33导向套331第一导向支撑环332第二密封件333第三密封件34无杆腔35有杆腔4球铰5关节轴承6双排推力轴承
具体实施方式
[0047] 为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。
[0048] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0049] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本
申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0050] 如图1至图4所示：本实施例提供的油气弹簧缸，包括外缸筒1、中缸筒2、内缸筒3、活塞31和活塞杆32，所述活塞杆32的一端固定安装有所述活塞31，另一端与所述外缸筒1的一端固定连接，所述活塞31安装于内缸筒3内，内缸筒3可沿活塞杆32的轴线方向直线移动；中缸筒2套在内缸筒3外，且内缸筒3的一端与中缸筒2通过关节轴承5相连接；中缸筒2的一端插入外缸筒1内，中缸筒2可既沿外缸筒1的轴线方向直线移动又可绕所述外缸筒1的轴线转动。
[0051] 该实施例中，油气弹簧的内筒与中筒间采用关节轴承连接，属于柔性连接，能够很好的弥补由于制造误差引起的各个零部件间的不同轴度对弹簧缸性能的影响，降低对制造精度的要求，同时该关节轴承还能较好的分解弹簧缸的径向载荷及位移，使内筒不承受径向载荷从而保证弹簧缸自身的刚度和阻尼特性，在弹簧缸受到径向载荷时不会产生过大的转向阻力而影响整车的转向功能。
[0052] 优选地，如图1至图6、图9所示，在中缸筒2的另一端固定连接有回转芯体21，在回转芯体21的外周面上可转动地安装有回转接头22，在回转芯体21的底部固定设置有可与车轮托架固定连接的连接法兰211，所述回转芯体21、回转接头22和连接法兰211内均设置有可相互通或断的油道。
[0053] 油气弹簧缸采用多缸筒的组合设计，使油气弹簧缸本身能够承受各向载荷，但又不影响油气弹簧缸本身的密封性能和活塞使用寿命；通过回转接头形成回路，将液压马达需要的高压液压油输送给马达，使液压管路不影响行驶系统的悬架特性及转向特性。同时在回转接头的设计中采用多通道油路的设计，既保证了油液的流通面积，又保证了狭小的环形回转芯体的强度。连接法兰与车轮托架相连，实现转向功能。
[0054] 优选地，如图1至图6所示，回转芯体21上开有第一环形槽212和第二环形槽213，在回转接头22上设置有第一油口221和第二油口222，在回转芯体21和连接法兰211内部开有第一油道214和第二油道215，第一环形槽212将第一油口221和第一油道214连通，第二环形槽213将第二油口222和第二油道215连通，在回转芯体21和回转接头22之间还设置有第一密封件216。。
[0055] 连通后形成高压油液压油路的进油油路和回油油路，液压马达的供油口与排油口与回转接头油口连通形成回路，液压马达与油气弹簧缸油路连通，将需要的高压液压油输送给液压马达，保证液压管路不影响行驶系统的悬架特性及转向特性，同时设计多条油路，既能够保证油液大的流通面积及狭小的环形回转芯体的强度，又能够适应液压驱动的方式保证液压马达供油管路不影响弹簧的跳动行程及转向角度；在回转芯体和回转接头之间设置第一密封件，防止高压液压油传输过程中向外泄露，降低传输过程中高压液压油的压力，导致液压油不能顺利输送给液压马达，影响部件的使用寿命。通过密封件对液压油进行密封，节省能源，减少浪费，本实施例中，如图2、3、5所示，第一密封件216为三个，起到充分密封的作用。
[0056] 上述实施例中，内杠筒3的一端与中缸筒2通过关节轴承5连接，以实现两者的柔性连接，但是作为替代方案，如图5所示，内缸筒3的一端与中缸筒2可通过双排推力轴承6相连接；或者，如图6所示，两者通过球铰4相连接。
[0057] 为实现油气弹簧的内筒与中筒间的柔性连接，采用双排推力轴承或球铰连接，也能够很好的弥补由于制造误差引起的各个零部件间的不同轴度对弹簧性能的影响，降低弹簧结构对制造精度的要求，同时还能较好的分解弹簧缸径向方向的载荷及位移，使内筒不承受径向载荷从而保证弹簧缸自身的刚度和阻尼特性；另外，球铰及双排推力轴承在转向过程中可使内筒和活塞之间没有相对转动，故不产生转向阻力，降低了转动过程中的力矩，进一步提高了油气弹簧缸的使用寿命。
[0058] 上述技术方案中，优选地，如图1至图3、图5、6、8所示，在外缸筒1的外壁上固定设置有安装法兰11，安装法兰11可与
车身固定连接。
[0059] 油气弹簧缸通过法兰盘直接与车架相连，保证各方向的载荷能够很好地传递至车架，更加可靠。
[0060] 优选地，如图1和图7所示，内缸筒3的另一端的内壁面上固定安装有导向套33，导向套33的内壁面与活塞杆32的外壁面相配合，且在导向套33的内壁面和活塞杆32的外壁面间设置有第一导向支撑环331和第二密封件332。
[0061] 导向套对内缸筒的行程进行导向，确定内缸筒的运动轨迹，保证内缸筒沿轴线方向运动，密封件对有杆腔内液压油进行密封，防止液压油泄露，导向支承环与活塞杆可滑动连接，进行支撑和导向。
[0062] 一方面，导向套33的外壁面通过螺纹与内缸筒3的所述另一端的内壁面固定连接，且在导向套33和内缸筒3之间设置有第三密封件333。
[0063] 导向套通过螺纹与内缸筒连接，对导向套进行固定，可进行导向，配合密封件对有杆腔的密封，防止液压油泄露。
[0064] 另一方面，活塞31通过螺纹和紧定螺钉311固定在活塞杆32的一端，且在活塞31和活塞杆32之间设置有第四密封件312，所述活塞31的外壁面与所述内缸筒3的内壁面配合，在所述活塞31的外壁面上设置有第二导向支撑环313和第五密封件314，则内缸筒3的内壁面、内端面和活塞31的一端面间组成无杆腔34，活塞31的另一端面、内缸筒3的内壁面、导向套33的内端面和活塞杆32的外壁面间组成有杆腔35。
[0065] 活塞和活塞杆通过螺纹连接，保证活塞与活塞杆安装后同轴，安装后油气弹簧缸正常使用。设置密封件，一方面防止无杆腔与有杆腔内的液压油相互流通，另一方面防止高压腔内的压力流失，导致活塞行程不稳定；设置导向套，保证内缸筒和活塞的相对直线移动。
[0066] 进一步，优选地，如图1和图7所示，所述活塞杆32的另一端通过杆头321与所述外缸筒1的一端固定连接，在活塞杆32和杆头321内设置有第三油道322和第四油道323，第三油道322连通无杆腔34，第四油道323连通有杆腔35。
[0067] 设置油道，保证有杆腔和无杆腔内液压油与外界流通，腔内液压油与外界能进行补偿。
[0068] 所述“环形槽”、“油口”、“油道”的数量应根据需要设定，该实施例设定的数量仅为一种具体实现形式，并不是对本申请的限制。
[0069] 优选地，如图1所示，中缸筒2的外壁面和外缸筒1的内壁面配合，且在所述外缸筒1的内壁面上设置有防尘圈12、密封环13和第三导向支撑环14。
[0070] 设置防尘圈及密封环，防止外界物质进入对缸筒内壁划伤，影响缸筒正常行进同时降低缸筒使用寿命；设置导向支承环，缸筒间通过导向支撑环接触替代直接接触，提高缸筒的寿命，同时确定缸筒移动行程，保证缸筒在预定轨道内往复移动。
[0071] 本领域的技术人员应当理解，上述实施例所述导向支承环、密封件、防尘垫的使用数量及
位置应根据需要设定，该实施例设定的数量及位置仅为一种具体实现形式。
[0072] 同样，上述实施例中的“导向套”、“支撑环”、“密封垫”“防尘垫”等的数量可以根据具体情况改变，“环形槽”、“油口”、“油道”等数量也可以根据具体情况设定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体结构理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0073] 本发明还提供了一种车辆，包括上述任一实施例所述的油气弹簧缸。具有上述实施例所述油气弹簧缸的全部有益效果。
[0074] 综上所述，本发明提供的油气弹簧缸，能够承受径向载荷，并将各向载荷很好的传递到车架上，不影响弹簧的性能及寿命；能够实现转向功能，且受到的径向载荷不产生过大的转向阻力；同时，回转接头采用多通道油路的设计，既能够保证油液的流通面积及狭小的环形回转芯体的强度，又能够适应液压驱动的方式，保证液压马达供油管路不影响弹簧的跳动行程及转向角度。
[0075] 在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0076] 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。
