CN109416101A - 带有用于锁定致动器压缩运动的锁定***的液压线性致动器 - Google Patents

带有用于锁定致动器压缩运动的锁定***的液压线性致动器 Download PDF

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P·A·孔蒂
G·格雷科
M·塞米娜拉
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Abstract

致动器(10)包括汽缸(12)和杆(16)。汽缸(12)包括内部缸筒(20)和外部缸筒(22)，它们沿纵向轴线(z)彼此同轴延伸。内部缸筒(20)容纳柱塞(26)，该柱塞(26)刚性地连接到杆(16)并将内部缸筒(20)的内部容积分隔成压缩腔室(28)和延伸腔室(30)，其中至少压缩腔室(28)包含油。内部缸筒(20)和外部缸筒(22)与彼此封闭储存腔室(32)，储存腔室(32)经由设置在内部缸筒(20)中的至少一个第一通道(34)与延伸腔室(30)永久地流体连通，并且储存腔室(32)在其第一部分(32a)中包含加压气体，而在其剩余部分(32b)中包含油。汽缸(12)还包括中间缸筒(24)，该中间缸筒(24)沿着纵向轴线(z)在内部缸筒(20)和外部缸筒(22)之间延伸，并与内部缸筒(20)一起围封中间腔室(36)，中间腔室(36)经由设置在内部缸筒(20)中的至少一个第二通道(38)与压缩腔室(28)永久地流体连通。致动器(10)还包括止回阀(40)和电动操作的流量控制阀(42)，止回阀(40)与内部缸筒(20)相关联以允许油仅在从储存腔室(32)到压缩腔室(28)的方向上流动，电动操作的流量控制阀(42)与中间缸筒(24)相关联，用于控制油在中间腔室(36)和储存腔室(32)之间的流动。流量控制阀(42)可在第一操作位置和第二操作位置之间运动，在第一操作位置，所述流量控制阀允许油在中间腔室(36)和储存腔室(32)之间流动，而在第二操作位置，所述流量控制阀防止油在中间腔室(36)和储存腔室(32)之间流动。

Description

带有用于锁定致动器压缩运动的锁定***的液压线性致动器
技术领域
本发明涉及一种液压线性致动器，其设置有锁定***，所述锁定***用于选择性地锁定致动器的压缩运动，但允许延伸运动。
背景技术
EP 1 000 782 A2公开了如在独立权利要求1前序部分中所提出的一种液压线性致动器。根据该在先文献，致动器包括：沿纵向轴线延伸的内部缸筒；与内部缸筒同轴的外部缸筒；柱塞，其在内部缸筒中以纵向可滑动的方式布置，以便将内部缸筒的内部容积分隔成压缩腔室和延伸腔室，所述压缩腔室和延伸腔室都含有油并且通过柱塞不与彼此连通；刚性连接到柱塞并延伸通过延伸腔室的杆；以及电动操作的阀，其***于压缩腔室和延伸腔室之间并且可在两个操作位置之间运动，两个操作位置即第一操作位置以及第二操作位置，在第一操作位置所述电动操作的阀允许油在压缩腔室和延伸腔室之间流动，并且因此允许由柱塞和杆形成的组合件在延伸方向和压缩方向两个方向上运动，而在该第二操作位置，所述电动操作的阀允许油仅在从延伸腔室到压缩腔室的方向上在压缩腔室和延伸腔室之间流动，并且因此允许由柱塞和杆形成的组合件仅在延伸方向上而不在压缩方向上运动。
根据EP 1 000 782 A2，这种液压线性致动器在用于机动车辆的侧倾控制***(roll control system)中使用，该***包括：***在车辆同一轴的两个车轮之间的扭杆；第一液压线性致动器以及第二液压线性致动器，第一液压线性致动器在一侧上连接到扭杆第一端以及在另一侧上连接到两个车轮中的一个车轮上，而第二液压线性致动器在一侧上连接到扭杆的与第一端相对的第二端以及在另一侧上连接到另一车轮；以及电子控制单元，其布置成监控车辆的一个或多个操作状态并相应地控制两个液压线性致动器中的每一个致动器的阀。
从FR 2 849 138 A1和WO 2015/075016 A1已知液压线性致动器的其他示例。
更具体地，FR 2 849 138 A1公开了一种液压线性致动器，其包括具有内部缸筒、外部缸筒和中间缸筒的汽缸，其中内部缸筒以纵向可滑动的方式容纳盲端柱塞，盲端柱塞将内部缸筒的内部容积分隔成压缩腔室和延伸腔室，其中内部缸筒和外部缸筒与彼此围封储存腔室，其中中间缸筒和内部缸筒与彼此围封中间腔室，并且其中致动器还包括与中间缸筒相关联的电动操作的流量控制阀，以控制油在中间腔室和储存腔室之间的流动。该已知的液压线性致动器没有设置用于选择性地锁定柱塞的压缩运动从而允许柱塞仅在延伸方向上运动的***。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种相对于上述现有技术改进的液压线性致动器。
根据本发明，借助于具有独立权利要求1所提出特征的液压线性致动器完全实现了该目的和其他目的。
在从属权利要求中限定了本发明的有利实施例，从属权利要求的主题旨在形成以下描述的一体部分。
简而言之，本发明基于提供液压线性致动器的理念，所述液压线性致动器包括：
沿纵向轴线延伸的内部缸筒；
盲端柱塞，其在内部缸筒中以纵向可滑动的方式布置，以将内部缸筒的内部容积分隔成压缩腔室和延伸腔室，其中至少压缩腔室包含油，并且其中柱塞密封地将压缩腔室与延伸腔室分隔开；
杆，其刚性地连接到柱塞并延伸通过延伸腔室；
外部缸筒，其与内部缸筒同轴布置，并与后者即内部缸筒围封储存腔室，该储存腔室在其第一部分中包含加压气体以及在其剩余部分中包含油，并经由设置在内部缸筒中的一个或多个第一通道与延伸腔室永久地流体连通；
中间缸筒，其布置在内部缸筒和外部缸筒之间，与它们同轴，以便与内部缸筒围封包含油的中间腔室，中间腔室经由设置在内部缸筒中的一个或多个第二通道与压缩腔室永久地流体连通；
止回阀，其与内部缸筒相关联以允许油仅在从储存腔室到压缩腔室的方向上流动；以及
电动操作的流量控制阀，其与中间缸筒相关联以便控制油在中间腔室和储存腔室之间的流动，流量控制阀可在第一操作位置和第二操作位置之间运动，在第一操作位置，流量控制阀允许油在中间腔室和储存腔室之间流动，而在第二操作位置，流量控制阀防止油在中间腔室和储存腔室之间流动。
借助于这种结构，当流量控制阀处于上面限定的第一操作位置时，允许柱塞和杆在两个方向上运动，即在延伸方向和压缩方向两个方向上运动。另一方面，当流量控制阀处于上面限定的第二操作位置时，仅允许柱塞和杆的延伸运动。换言之，当流量控制阀处于第二操作位置时，柱塞和杆的压缩运动被锁定。因此，取决于流量控制阀的操作位置，允许致动器的柱塞和杆沿两个方向(延伸和压缩)或仅沿一个方向(延伸)而运动。
根据本发明的液压线性致动器具有类似于传统三管液压阻尼器的一般架构，并且因此可容易地从三管液压阻尼器获得。此外，上面限定的架构允许通过两个简单且因此不昂贵的阀来锁定柱塞的压缩运动，所述阀特别是允许油仅在从储存腔室到压缩腔室的方向上流动的止回阀，该阀在已知的双管或三管阻尼器中用作放置在阻尼器底部上的进气阀。
此外，在内部缸筒和外部缸筒之间使用第三缸筒(即中间缸筒)允许将流量控制阀布置在内部缸筒的外部，并且因此获得具有较小轴向尺寸、柱塞的行程保持不变的致动器。
优选地，所述流量控制阀包括：阀体，所述阀体延伸通过所述外部缸筒并具有用于与所述储存腔室和所述中间腔室两者连通的连通通道；可在所述阀体中运动以打开或关闭所述连通通道的封闭构件；以及电磁线圈，其用于控制封闭构件的运动。
优选地，流量控制阀还包括偏置弹簧，该偏置弹簧作用在封闭构件上，以在电磁线圈未通电的情况下单一地确定封闭构件的位置。
流量控制阀的电磁线圈优选地放置在外部缸筒的外部，以便更容易与电磁线圈进行电连接。
优选地，储存腔室的包含加压气体的部分是该腔室的上部部分，即位于与杆相同侧上的部分。
延伸腔室可以仅填充有油，如压缩腔室，或仅填充有加压气体，或者同样包含油和加压气体。
附图说明
本发明的其他特征和优点将从以下详细描述中变得更加显而易见，该详细描述仅通过参考附图的非限制性示例给出，其中：
图1是根据本发明一个实施例的液压线性致动器的前视图；
图2是图1液压线性致动器的轴向剖视图；
图3和图4是图1液压线性致动器的示意图，其中流量控制阀分别处于第一操作位置和第二操作位置；以及
图5示意性地示出使用根据本发明的一对液压线性致动器的用于机动车辆的侧倾控制***。
具体实施方式
首先参考图1和图2，液压线性致动器(为方便起见下文中被简称为致动器)总体用10指示。致动器10沿轴线z延伸，轴线z在附图中垂直取向，但可以在与垂直方向形成角度的任何其他方向上取向，角度优选地小于30°。轴线z的方向在此后被称为纵向或轴向方向。
致动器10基本上包括汽缸12和杆16，汽缸12在其顶部由盖子14封闭，杆16从汽缸12的顶端通过设置在盖子14中的通孔18伸出，并且可沿轴线z相对于汽缸12在任一方向上运动。
汽缸12具有三管的大致架构，其具有沿轴线z彼此同轴延伸的三个缸筒20，22和24，即内部缸筒20、外部缸筒22和中间缸筒24。
刚性地连接到杆16的柱塞26布置在内部缸筒20中，以便在其中可纵向滑动。柱塞26将内部缸筒20的内部容积分隔成压缩腔室28(下部腔室)和延伸腔室30(上部腔室)。压缩腔室28相对于柱塞26位于杆16的相对侧上，而延伸腔室30与杆16位于同一侧上并且由后者即杆16穿过。柱塞26是盲端柱塞，即柱塞没有延伸通过其的通道，使得该柱塞将压缩腔室28与延伸腔室30密封地分隔开。压缩腔室28填充有油。在附图中所示的实施例中，延伸腔室30也填充有油。
外部缸筒22与内部缸筒20一起围封储存腔室32，该储存腔室32在其以32a指示的第一部分中包含加压气体，而在以32b指示的剩余部分中包含油。优选地，储存腔室32在其上部部分中包含加压气体。储存腔室32经由设置在内部缸筒20中的一个或多个通道34与延伸腔室30永久地流体连通。在附图所示的实施例中，通道34定位在储存腔室32的包含油的部分32b中。在延伸运动期间当杆16移出汽缸12并且因此延伸腔室30的容积变得更小时，油可以在从延伸腔室30到储存腔室32的方向上流动通过通道34，以及在压缩运动期间当杆16运动到汽缸12中并且因此延伸腔室30的容积变得更大时油可以在从储存腔室32到延伸腔室30的方向上流动通过通道34。
中间缸筒24布置在内部缸筒20和外部缸筒22之间。中间缸筒24与内部缸筒20一起围封环形中间腔室36，该环形中间腔室36经由设置在内部缸筒20中的一个或多个通道38与压缩腔室28永久地流体连通。油可以在从中间腔室36到压缩腔室28的方向上(在延伸运动期间)以及在从压缩腔室28到中间腔室36的方向上(在压缩运动期间)流动通过通道38。
为了允许致动器10根据第一操作条件或者根据第二操作条件选择性地操作，致动器10还包括止回阀40和流量控制阀42，在第一操作条件由柱塞26和杆16形成的组合件可在一个方向或另一个方向上即在压缩方向上或在延伸方向上***，而在第二操作条件仅允许由柱塞26和杆16形成的组合件在延伸方向上因此不在压缩方向上运动。
止回阀40位于内部缸筒20的底壁20a上，以在延伸运动期间允许油仅在从储存腔室32到压缩腔室28的方向上流动通过该壁。
流量控制阀42与中间缸筒24相关联并且布置成控制油在中间腔室36和储存腔室32之间的流动。更具体地，流量控制阀42可在第一操作位置(图3)和第二操作位置(图4)之间流动，在第一操作位置所述流量控制阀允许油在中间腔室36和储存腔室32之间运动，而在第二操作位置所述流量控制阀防止油在中间腔室36和储存腔室32之间流动。
优选地，流量控制阀42是电动操作的阀，其包括：阀体44；可在阀体44内运动的封闭构件(或滑动构件)46；用于控制封闭构件46运动的电磁线圈48；和偏置弹簧49(仅在图2中示出)，其作用在封闭构件46上，以在电磁线圈48未通电的条件下单一地确定封闭构件46的位置。阀体44连接到中间缸筒24，并且在一侧上经由设置在中间缸筒24中的通道50与中间腔室36流体连通，并且在另一侧上经由设置在阀体44中的一个或多个通道52与储存腔室32流体连通。在流体控制阀42的上面限定的第一操作位置，封闭构件46使通道52打开，以允许油通过中间腔室36和阀体44在压缩腔室28和储存腔室32之间流动。另一方面，在流量控制阀42的上面限定的第二操作位置，封闭构件46封闭通道52以防止油通过中间腔室36和阀体44在压缩腔室28和储存腔室32之间流动。
根据本发明的一个实施例，阀体44径向延伸超过外部缸筒22的侧壁，由此阀体44部分地布置在外部缸筒22的外部。在这种情况下，电磁线圈48有利地布置在外部缸筒22的外部，即布置在汽缸12的外部，由此避免用于电磁线圈48电连接的电线延伸到汽缸12内(从而避免了否则会发生的明显不便之处)。
特别参考图3和图4，上述致动器10如下操作。
当流量控制阀42处于第一操作位置时(图3)，允许致动器10的延伸运动和压缩运动。事实上，在延伸运动期间，包含在延伸腔室30中的油可以从该延伸腔室30流出而流到储存腔室32，并且同时压缩腔室28可以通过止回阀40和/或通过中间腔室36(在该操作条件中间腔室经由通道50和52与储存腔室32处于流体连通)从储存腔室32接收油，而在压缩运动期间，包含在压缩腔室28中的油可以流出压缩腔室28到达储存腔室32，通过通道38，50和52，并且同时延伸腔室30可以通过通道34从储存腔室32接收油。
另一方面，当流量控制阀42处于第二操作位置时(图4)，仅允许致动器10的延伸运动。事实上，在延伸运动期间，包含在延伸腔室30中的油可以从该延伸腔室30流出而流到储存腔室32，并且同时压缩腔室28可通过止回阀40接收来自储存腔室32的油，而在压缩运动期间，包含在压缩腔室28中的油不能从该压缩腔室28流出而流到储存腔室32，因为止回阀40不允许油从压缩腔室28流到储存腔室32，而是仅允许油沿相反方向流动，并且由于通道52被流量控制阀42的封闭构件46封闭。因此，杆16可以延伸直达最大延伸行程，但不能从该这样到达的位置缩回，因为油是不可压缩的流体。
不管流量控制阀42的操作位置如何，在储存腔室32的上部部分32a中的加压气体产生合力，其趋于使得柱塞26和杆16回到完全延伸位置。
根据另一实施例(未示出)，延伸腔室30不仅可以包含油而且还可以包含加压气体或仅包含加压气体，在这种情况下，储存腔室32中的油位将低于内部缸筒20的通道34。在这样的实施例中，油和加压气体或仅加压气体可以在从延伸腔室30到储存腔室32的方向上(在延伸运动期间，当杆16进一步从汽缸12突出并且因此延伸腔室30的体积变得更小时)以及在从储存腔室32到延伸腔室30的方向上(在压缩运动期间，当杆16进一步缩回到汽缸12中，并因此延伸腔室30的容积变得更大时)流动通过通道34。在任何情况下，必须始终满足储存腔室32中的油位高于设置在阀体44中的通道52和高于止回阀40两者的条件，以便压缩腔室28、中间腔室36和流量控制阀42总是仅填充有油而不吸入气体。
该另一实施例尤其具有以下两个优点。
首先，它允许将通道34定位在盖子14附近，并且因此允许减小致动器10的轴向尺寸，而柱塞26的行程保持不变。其次，它允许减少油量并增加致动器10内的加压气体的量，从而减少致动器的重量。
图5示意性地示出用于机动车辆的作为***非限制性示例的侧倾控制***，根据本发明的液压线性致动器可应用于该***。
参考图5，用于机动车辆的侧倾控制***包括***在车辆同一车轴的两个车轮(未示出)之间的扭杆100，以及类似于上述参考图1至图4描述的液压线性致动器10的一对液压线性致动器10。每个致动器10在一侧上连接到扭杆100的相应端部，并且在另一侧上连接到车辆的相应车轮，例如连接到麦弗逊悬架***的相应结构阻尼器102。侧倾控制***还包括电子控制单元ECU，该电子控制单元ECU布置成监控车辆的一个或多个操作条件并相应地通过给相应的电磁线圈通电来操作两个致动器10中的每一个致动器的流量控制阀42。
通常情况下，在不需要侧倾控制的车辆的操作条件下，例如当车辆在直路上行驶时，电子控制单元ECU将两个致动器10的流量控制阀42设定在第一操作位置，以便允许致动器的延伸运动和压缩运动，从而将扭杆100的运动与两个轮的运动断开连接。相反，在需要侧倾控制的车辆的操作条件下，例如在转弯期间，电子控制单元ECU将两个致动器10的流量控制阀42设定在第二操作位置，以便锁定致动器的压缩运动，从而将扭杆100的运动连接到两个车轮的运动。
如上所述，这样的应用纯粹通过示例的方式进行说明，而并不限制本发明的范围。
当然，在本发明的原理保持不变的情况下，实施例和结构细节可以相对于纯粹通过非限制性示例描述和说明的那些广泛地变化，而不会因此脱离如所附权利要求中限定的本发明的范围。

Claims (10)

1.液压线性致动器(10)，其包括沿纵向轴线(z)延伸的汽缸(12)和从汽缸(12)的上端突出并且沿纵向轴线(z)在压缩方向和延伸方向上能够相对于汽缸(12)运动的杆(16)；
其中汽缸(12)包括内部缸筒(20)和外部缸筒(22)，它们沿纵向轴线(z)彼此同轴延伸；
其中内部缸筒(20)以纵向可滑动的方式容纳盲端柱塞(26)，该盲端柱塞(26)刚性地连接到杆(16)并将内部缸筒(20)的内部容积分隔成压缩腔室(28)和延伸腔室(30)，其中至少压缩腔室(28)包含油；
其中压缩腔室(28)和延伸腔室(30)通过柱塞(26)彼此密封地分隔开；
其中内部缸筒(20)和外部缸筒(22)与彼此封闭储存腔室(32)，储存腔室(32)在其第一部分(32a)中包含加压气体，而在其剩余部分(32b)中包含油，储存腔室(32)经由在内部缸筒(20)中设置的至少一个第一通道(34)与延伸腔室(30)永久地流体连通；并且
其中致动器(10)还包括电动操作的流量控制阀(42)，该流量控制阀***在压缩腔室(28)和储存腔室(32)之间，并可以如此的方式在第一操作位置和第二操作位置之间运动，以至于当流量控制阀(42)处于第一操作位置时，允许柱塞(26)和杆(16)在压缩方向和延伸方向两个方向上的运动，而当流量控制阀(42)处于第二操作位置时，仅允许柱塞(26)和杆(16)在延伸方向上的运动；
其特征在于：
汽缸(12)还包括中间缸筒(24)，该中间缸筒(24)沿着纵向轴线(z)在内部缸筒(20)和外部缸筒(22)之间延伸，并与内部缸筒(20)一起围封中间腔室(36)，中间腔室(36)包含油并经由设置在内部缸筒(20)中的至少一个第二通道(38)与压缩腔室(28)永久地流体连通；
其特征在于：
流量控制阀(42)与中间缸筒(24)相关联以控制油在中间腔室(36)和储存腔室(32)之间的流动，流量控制阀(42)当它处于第一操作位置时允许油在中间腔室(36)和储存腔室(32)之间流动，并且当它处于第二操作位置时防止油在中间腔室(36)和储存腔室(32)之间流动；以及
其特征在于：
汽缸它还包括止回阀(40)，该止回阀与内部缸筒(20)相关联以允许油仅在从储存腔室(32)到压缩腔室(28)的方向上流动。
2.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述流量控制阀(42)包括：阀体(44)，所述阀体(44)延伸通过所述外部缸筒(22)并具有用于分别与所述中间腔室(36)和储存腔室(32)连通的连通通道(50，52)；封闭构件(46)，其可在阀体(44)中运动以便打开或封闭用于与储存腔室(32)连通的连通通道(52)；以及用于控制封闭构件(46)运动的电磁线圈(48)。
3.根据权利要求2所述的致动器，其特征在于，所述流量控制阀(42)还包括偏置弹簧(49)，所述偏置弹簧(49)作用在所述封闭构件(46)上，以在电磁线圈(48)未通电的状态下单一地确定所述封闭构件(46)的位置。
4.根据权利要求2或3所述的致动器，其特征在于，流量控制阀(42)的电磁线圈(48)位于汽缸(12)的外部缸筒(22)的外面。
5.根据前述权利要求中任一项所述的致动器，其特征在于，所述储存腔室(32)的所述第一部分(32a)是所述存储腔室(32)的上部部分。
6.根据前述权利要求中任一项所述的致动器，其特征在于，所述延伸腔室(30)仅包含油。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的致动器，其特征在于，所述延伸腔室(30)仅包含加压气体。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的致动器，其特征在于，所述延伸腔室(30)包含油和加压气体。
9.根据前述权利要求中任一项所述的致动器，其特征在于，所述储存腔室(32)是环形腔室。
10.根据前述权利要求中任一项所述的致动器，其特征在于，所述中间腔室(36)是环形腔室。
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