CN110953280B - 液气缓冲器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种液气缓冲器,包括:缸体;第一活塞组件:包括活塞头和力传递杆,所述活塞头设置在缸体内,将缸体分为第一液腔和第二液腔,所述力传递杆伸出至缸体外;活塞头上设置有连通第一液腔和第二液腔的第一流体通道和第二流体通道;所述第一流体通道上设置有第一开关件,被配置为当第一液腔压力大于第二液腔压力时,开启;所述第二流体通道上设置有第二开关件,被配置为当第二液腔压力大于第一液腔压力时,开启;第二活塞组件:环绕力传递杆设置,与活塞头之间为第二液腔,与缸体端口之间形成气腔。该液气缓冲器的活塞组件采用部分内置、部分外置式的结构设计,即作为液腔分离组件,又作为力传递组件,使缓冲器结构更紧凑。
Description
技术领域
本发明涉及车钩缓冲技术领域,具体涉及一种液气缓冲器。
背景技术
液气缓冲器内部主要由油、气两大腔室组成,二者通过液气分离活塞间隔开来。油腔内充满液压油,并内设具有一定阻尼系数的节流孔隙。气腔内灌装有一定压强的惰性气体。缓冲器受压时,一方面,液压油流经节流孔隙,与金属壁摩擦生热,由此耗散大部分的外界压缩动能;另一方面,惰性气体被压缩,将小部分的外界压缩动能转换为气体的压缩势能,为接下来缓冲器复原提供动力。
传统结构的液气缓冲器结构如图1所示,包括缸体1,柱塞2,活塞3,柱塞2具有一个较长的柱塞内腔,柱塞的***缸体1内部的端口位置具有节流阻尼流体通道301,通道的左右两侧为贯通的油腔4,一部分位于缸体1,一部分位于柱塞2腔。活塞3位于柱塞2内腔中,活塞3在油腔的右侧隔离出一个气腔5。在径向空间上,柱塞腔基本填满缓冲器缸体内径。缓冲器受压时,缸体内的液压油全部流入柱塞2杆内腔中,并推动液气分离活塞3向气腔5方向运动,压缩气腔5,缓冲吸能。这种结构的液气缓冲器缺点在于,结构上,柱塞2内腔径向空间小于筒体内径尺寸,液压油接近不可压缩的低压缩性和惰性气体不可被无限压缩的特性,使液气分离活塞需要较大的行程活动空间,由此造成缓冲器整机长度尺寸冗余,质量重,不够紧凑。而且,行程越大,缓冲器径向尺寸越小,这种弊端则越明显。性能方面,传统结构液气缓冲器在低速压缩工况下的静态阻抗则完全取决于气腔内压强。为保证密封环节的可靠性,气腔内压强不易设置过大,直接导致液气缓冲器的静态阻抗力值偏低,低速工况下能量吸收有限,这种低阻抗力值、低静态容量的特点限制了传统结构液气缓冲器的工况适用性。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中液气缓冲器组抗力低、静态容量低,导致其缓冲性能有限的问题,提供一种结构紧凑、阻抗力高的液气缓冲器。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种液气缓冲器,包括:
缸体;
第一活塞组件:包括活塞头和力传递杆,所述活塞头设置在缸体内,将缸体分为第一液腔和第二液腔,所述力传递杆伸出至缸体外;活塞头上设置有连通第一液腔和第二液腔的第一流体通道和第二流体通道;
所述第一流体通道上设置有第一开关件,被配置为当第一液腔压力大于第二液腔压力时,开启;
所述第二流体通道上设置有第二开关件,被配置为当第二液腔压力大于第一液腔压力时,开启;
第二活塞组件:环绕力传递杆设置,与活塞头之间为第二液腔,与缸体端口之间形成气腔。
作为优选:所述第一流体通道和第二流体通道分别位于活塞头轴向中心的两侧。
作为优选:所述缸体沿轴向包括第一缸体端和第二缸体端,所述第一缸体端设置有罐液孔,所述力传递杆从第二缸体端穿出。
作为优选:所述液气缓冲器进一步包括:
节流杆,伸入缸体内;
所述第一流体通道包括节流通道和支路通道,所述节流通道与支路通道连通并贯通第一液腔与第二液腔,第一活塞组件被压缩时,节流杆可***节流通道,且与节流通道间隙配合;
第一开关件设置在支路通道上。
作为优选:所述节流通道沿活塞头轴向设置,所述支路通道偏离所述节流通道的延伸方向设置。
作为优选:缸体上设置有灌装孔,所述节流杆设置在灌装孔处,与缸体之间为可拆卸的连接结构。
作为优选:所述第二缸体端为开口端,述缸体进一步包括设置在开口端的端盖,所述端盖沿径向封闭开口端,端盖上设置穿孔,所述力传递杆经所述穿孔穿出缸体。
作为优选:所述端盖包括端座部,和由端座部沿轴向向活塞头方向延伸的延伸部,所述延伸部包括沿穿孔设置的第一延伸部。
作为优选:所述第二活塞组件设置在所述第一延伸部和缸体侧壁之间,封闭第一延伸部、缸体侧壁和端座部之间的空间,形成气腔。
作为优选:所述延伸部进一步包括与第一延伸部径向间隔设置的第二延伸部,所述第二延伸部贴靠缸体侧壁设置,所述第二活塞组件设置在第一延伸部和第二延伸部之间,封闭第一延伸部、第二延伸部和端座部之间的空间,形成气腔。
作为优选:第一开关件采用增压阀,第二开关件采用单向阀。
与现有技术相比,本发明提供的液气缓冲器的有益效果在于:
(1)活塞组件采用部分内置、部分外置式的结构设计,即作为液腔分离组件,又作为力传递组件,使缓冲器结构更紧凑。活塞杆外露部分由中空的筒状形式变为实心杆状。径向尺寸的减小,直接为缓冲器带来明显的轻量化效果。同时,活塞杆外露部分体积小,被压入油腔后带来油腔体积变化较小,所需液气分离活塞的行程活动量也较小,节省缓冲器轴向空间。
(2)设计了增压结构,尤其是一种两级增压结构,节流通道和增压阀均具有液流增压效果,进而可提高液气缓冲器的阻抗性。液气缓冲器所特有的增压阀结构将第二液腔内来自于气腔的低气压提升至第一液腔内的高压。并且,活塞头在第一液腔内的压强作用面积又大于第二液腔,由此,缓冲器能输出高于传统类型液气缓冲器的静态阻抗力值。增压结构降低了缓冲器的灌装压强,在压缩行程中的任一点,缓冲器内部最大压强均低于传统类型,这可改良了缓冲器密封件与金属零件的使用工况,切实有效地提高了缓冲器的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中液气缓冲器结构示意图;
图2为本发明液气缓冲器第一种实施方式结构示意图;
图3为本发明液气缓冲器第二种实施方式结构示意图;
图4为本发明液气缓冲器第三种实施方式端盖处结构示意图;
图5为第一活塞组件结构示意图;
图6为本发明液气缓冲器第一种实施方式压缩过程结构示意图;
图7为本发明液气缓冲器第一种实施方式恢复过程结构示意图;
图8为本发明液气缓冲器第二种实施方式压缩过程结构示意图;
图9为本发明液气缓冲器第二种实施方式恢复过程结构示意图;
其中,图中各附图标记:
1-缸体,2-柱塞,3-活塞,301-节流阻尼流体通道,4-油腔,5-气腔,6-缸体,601-第一缸体端,602-第二缸体端,603-罐液孔,604-灌气孔,605-端盖,6051-端座部,6052-第一延伸部,6053-第二延伸部,701-活塞头,702-力传递杆,703-节流通道,801-第一液腔,802-第二液腔,901-第一流体通道,9011-入液口,9012-支路通道,902-第二流体通道,10-增压阀,11-单向阀,12-第二活塞组件,13-气腔,14-节流杆。
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。
需要说明的是,当元件被称为“设置在”,“连接”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是,术语“上”、“下”、“竖直”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
需要说明的是,术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的,不用于暗指相对重要性。
本发明提供了一种液气缓冲器,可用于车辆,缓冲车辆撞击能量。
液气缓冲器结构参考图2,包括缸体、第一活塞组件和第二活塞组件。
缸体6,沿轴向包括第一缸体端601和第二缸体端602。
第一活塞组件:结构参考图3,包括活塞头701和力传递杆702,活塞头701设置在缸体6内,与缸体6内腔紧密配合,将缸体6分为第一液腔801和第二液腔802,其中,活塞头701和第一缸体端601之间为第一液腔801,活塞头702和第二缸体端802之间为第二液腔。力传递杆702经第二缸体端802伸出至缸体6外;活塞头701上设置有连通第一液腔801和第二液腔802的第一流体通道901和第二流体通道902。相比传统结构的液气缓冲器,活塞组件采用了外置式的设计,即作为液腔分离组件,又作为力传递元件,使液气缓冲器的结构更紧凑。
第一流体通道901上设置有第一开关件,被配置为当第一液腔801压力大于第二液腔802压力时,开启;本实施例中,第一开关件采用的为增压阀10;
第二流体通道902上设置有第二开关件,被配置为当第二液腔802压力大于第一液腔801压力时,开启;本实施例中,第二开关件采用的为单向阀11。
第一流体通道901和第二流体通道902可以采用如图3所示的结构,分别位于活塞头701轴向中心的两侧。除此之外,第一流体通道901和第二流体通道也可以采用一体式的分支结构,类似“Y”形结构,两个流体通道共用一个主通道,主通道的一个分支作为第一流体通道901,其上设置增压阀10,另一个分支作为第二流体通道902,其上设置单向阀11。但采用图3所示的方式,可以减少两个流体通道之间的影响,保证流体可稳定流动。其中增压阀4以增压效果区分,可以有多种结构形式,可以是保证缓冲器受压时第一液腔801内压强与第二液腔802内压强比值一定的定比增压结构,可以是缓冲器受压时第一液腔801内压强始终高出第二液腔802内压强一定值的定量增压结构,也可以是以上两种结构形式的组合。
第二活塞组件12:环绕力传递杆702设置,与活塞头701之间为第二液腔802,与缸体第二端口602之间形成气腔13。
缓冲器的阻抗性是其主要性能指标,与缓冲性能的好坏有直接关系。作为图2所述实施方式的变形,进一步提供另一种流体通道的实施结构,这种实施结构较以上实施方式,具有更高的阻抗性,具体参考图4。
液气缓冲器进一步包括节流杆14,伸入缸体6内;节流杆14具体设置在第一缸体端601,可以设置在罐液孔603的位置,与缸体6之间为可拆卸的结构。在罐液时,可拆卸下节流杆14,罐液结束后,安装上节流杆14。这种结构中,节流通道703作为一级增压机构,增压阀10作为二级增加机构,可提高缓冲器的阻抗性。
参考图5,配合节流杆14,第一流体通道901包括节流通道9011和支路通道9012,节流通道9011与支路通道9012连通并贯通第一液腔801与第二液腔802,第一活塞组件被压缩时,节流杆14可***节流通道9011,且与节流通道9011间隙配合。第一活塞组件被压缩时,节流杆14可***节流通道9011,且与节流通道703间隙配合,液压油可以在节流杆14与节流通道703的间隙内流动。
作为更优选的实施方式,节流通道9011沿活塞头701轴向设置,支路通道9012偏离所述节流通道9011的延伸方向设置。具体参考活塞头结构示意图,节流通道9011的侧壁上,向活塞头701的侧面延伸设置支路通道9012,第一开关件设置在支路通道9012上,这种结构可以进一步增加液压油流动过程中的阻尼性,提高缓冲器的阻抗。
更进一步的,为了方便检修,将缸体的第二缸体端602设计为开口端,缸体进一步包括设置在开口端的端盖605,力传递杆702从经端盖605穿出缸体6,端盖605沿径向封闭开口端。具体说,端盖605可拆卸安装在开口端,与开口端台阶配合,端盖605上设置有一个穿孔,力传递杆702经穿孔穿出至缸体6外侧。
关于第二活塞组件12,其主要作用是封闭形成气腔13,并在受到冲击力时压缩气腔13。第二活塞组件12直接与力传递杆702配合,但在压缩过程中,力传递杆702和第二活塞组件12之间会产生相对运动。更进一步的,为了解决这一问题,对端盖605结构进行进一步设计。端盖605包括端座部6051,和由端座部6051沿轴向向活塞头701方向延伸的延伸部,延伸部包括沿穿孔设置的第一延伸部6052。
关于第二活塞组件12与短息605的配合结构,进一步提供如下两种实施结构。
第一种实施结构:第二活塞组件12设置在所述第一延伸部6052和缸体侧壁之间,封闭第一延伸部6052、缸体侧壁和端座部6051之间的空间,形成气腔13。端盖605上设置有灌气孔604,用于给气腔13充气。
第二种实施结构:延伸部进一步包括与第一延伸6052部径向间隔设置的第二延伸部6053,第二延伸部6053贴靠缸体侧壁设置,第二活塞组件12设置在第一延伸部6052和第二延伸部6053之间,封闭第一延伸部6052、第二延伸部6053和端座部6051之间的空间,形成气腔13。相比第一种实施结构,这种结构更安装方便,便于第二活塞件初始位置的确定。具体说,可以先将第二活塞组件装在端盖605第一延伸部6052和第二延伸部6053之间,再将端盖605安装到缸体上。第二活塞组件在端盖605上的安装位置,根据所需气腔13的初始体积而定。
以上,端盖605的结构是可以省略的。直接在第二缸体端602设置一个可供力传递杆702穿出的孔,也可以实现液气缓冲器的功能。
以下将对液气缓冲器的原理机制进行说明:
初始状态下,向第一液腔801内灌入液压油,向气腔5内灌入惰性气体。具体可在第一缸体端601设置罐液孔603,经罐液孔603灌入液压油,可在第二缸体端602设置灌气孔604,经灌气孔604灌入惰性气体。液压油将经过第一流体通道901流入第二液腔802,直至两个液腔的压强相等。
a压缩过程
第一种液气缓冲器实施结构的压缩过程如图6所示。
外力施加在力传递杆702上,向第一液腔801的方向压缩活塞头701。第一液腔801内的压力增大,增压阀11打开,液压油经第一流体通道901进入第二液腔802,第二液腔802压力增大,压缩第二活塞组件12,气腔13被压缩,缓冲吸能。
第二种液气缓冲器实施结构的复原过程如图8所示。
缓冲器受外力被压缩时,力传递杆702缩入缸体6内,压缩第一液腔801内的液压油顺序经过节流通道703、增压阀10流入到第二液腔802内,推动第二活塞组件12右移并压缩气腔13内惰性气体。在压缩过程中,第二油腔802内的压强传递自气腔13内的气体压强。下压过程中,增压阀4、节流杆阻尼孔先后逐级提升油路油压,使第一液腔801内的压强高出第二液腔802。对活塞头701而言,在第一液腔801内的压强作用面积为所述缸体1的内孔截面,相对第二液腔802,作用面积上多出了活塞头701外露端的截面积。第一液腔801的压强大于第二液腔802,再辅以活塞头701在两腔室内的压强作用面积前者大于后者,使缓冲器输出的阻抗力值高于传统类型。本液气缓冲器具有增压阀4、节流通道703两级增压结构设计,缓冲器低速压缩时,增压阀4(一级增压结构)的增压功能大于节流通道703(二级增压结构),缓冲器输出高静态阻抗力值,并伴随高静态容量、高能量吸收率的优异特性。高速压缩工况下,二级增压结构发挥其速度相关的特性,其增压能力明显高于一级增压结构,这就大大提高了第一液腔801的压强,使缓冲器输出更高的阻抗力值,赋予缓冲器缓和冲击、耗散冲击动能的优良性能。
b回复过程
第一种液气缓冲器实施结构的复原过程如图7所示。第二种液气缓冲器实施结构的复原过程如图9所示。两种实施结构的原理相同,以下一并说明。
当缓冲器压至行程走完后,气腔13内惰性气体储存的压缩势能需要释放。活塞头701在油腔压力环境中的左右受力面积差,使其被迫沿轴向返回运动,单向阀11打开,第一液腔801、第二液腔802之间无阻尼连通,第一活塞组件被推回至原位。增压阀10的存在,降低了本新型液气缓冲器的气体灌装压强,即在整个回复过程中,液气缓冲器输出略低于传统结构液气缓冲器的阻抗力值。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种液气缓冲器,其特征在于,包括:
缸体;
第一活塞组件:包括活塞头和力传递杆,所述活塞头设置在缸体内,将缸体分为第一液腔和第二液腔,所述力传递杆伸出至缸体外;活塞头上设置有连通第一液腔和第二液腔的第一流体通道和第二流体通道;
所述第一流体通道上设置有第一开关件,被配置为当第一液腔压力大于第二液腔压力时,开启;
所述第二流体通道上设置有第二开关件,被配置为当第二液腔压力大于第一液腔压力时,开启;
第二活塞组件:环绕力传递杆设置,与活塞头之间为第二液腔,与缸体端口之间形成气腔;
节流杆,伸入缸体内;
所述第一流体通道包括节流通道和支路通道,所述节流通道与支路通道连通并贯通第一液腔与第二液腔,第一活塞组件被压缩时,节流杆可***节流通道,且与节流通道间隙配合。
2.如权利要求1所述的液气缓冲器,其特征在于:所述第一流体通道和第二流体通道分别位于活塞头轴向中心的两侧。
3.如权利要求1所述的液气缓冲器,其特征在于:所述缸体沿轴向包括第一缸体端和第二缸体端,所述第一缸体端设置有罐液孔,所述力传递杆从第二缸体端穿出。
4.如权利要求1或2或3所述的液气缓冲器,其特征在于:第一开关件设置在支路通道上。
5.如权利要求4所述的液气缓冲器,其特征在于:所述节流通道沿活塞头轴向设置,所述支路通道偏离所述节流通道的延伸方向设置。
6.如权利要求4所述的液气缓冲器,其特征在于:所述节流杆设置在罐液孔处,与缸体之间为可拆卸的连接结构。
7.如权利要求3所述的液气缓冲器,其特征在于:所述第二缸体端为开口端,所述缸体进一步包括设置在开口端的端盖,所述端盖沿径向封闭开口端,端盖上设置穿孔,所述力传递杆经所述穿孔穿出缸体。
8.如权利要求7所述的液气缓冲器,其特征在于:所述端盖包括端座部,和由端座部沿轴向向活塞头方向延伸的延伸部,所述延伸部包括沿穿孔设置的第一延伸部。
9.如权利要求8所述的液气缓冲器,其特征在于:所述第二活塞组件设置在所述第一延伸部和缸体侧壁之间,封闭第一延伸部、缸体侧壁和端座部之间的空间,形成气腔。
10.如权利要求8所述的液气缓冲器,其特征在于:所述延伸部进一步包括与第一延伸部径向间隔设置的第二延伸部,所述第二活塞组件设置在第一延伸部和第二延伸部之间,封闭第一延伸部、第二延伸部和端座部之间的空间,形成气腔。
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2020
- 2020-01-02 CN CN202010002859.1A patent/CN110953280B/zh active Active
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