CN103422766A - 具有内部棘爪模块的气压杆组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气压杆组件，包括限定内部空间的壳体。杆联接到所述壳体，并且可在伸出位置和缩回位置之间滑动运动。柔性构件相对于所述壳体固定在位。刚性构件联接到所述杆并且可随着所述杆运动。所述柔性构件包括至少一个可移位构件，所述可移位构件在由从伸出位置移动到缩回位置中的刚性构件接合时响应于闭合力的径向分力径向远离所述中心轴线运动。所述柔性构件包括多层结构，其响应于温度变化而改变形状，以影响移动所述可移位构件所需的第二径向分力的大小。

Description

具有内部棘爪模块的气压杆组件

技术领域

本发明总体涉及气压杆组件，更具体地，涉及用于增大气压杆组件的保持-打开力的内部棘爪模块。

背景技术

气压杆组件包括限定内部空间的壳体，杆可动地布置在该内部空间中。杆可沿中心轴线在缩回位置（即缩短位置）和伸出位置（即伸长位置）之间滑动运动。活塞布置在杆的轴向端部处，所述杆在壳体的内部空间内。壳体包括闭合端部，并且包括陷入壳体的内部空间中、在活塞和壳体的闭合端部之间的一定量的气体，例如但不限于空气。杆从伸出位置到缩回位置的运动挤压壳体闭合端部和活塞之间的空气，由此产生将活塞和杆推回到伸出位置中的轴向合力。这样，杆被持续地偏压到伸出位置中。

由于气压杆组件被朝向伸出位置偏压，因此气压杆组件通常被用于给门、行李箱盖、引擎盖等提供打开力和/或提供保持打开力。但是，气压杆组件依赖压缩气体来提供促使活塞和杆进入伸出位置中的轴向力。改变环境温度则会改变气体的温度，这改变气体的密度。例如，当温度降低时，气体的密度也降低，这降低将杆推入伸出位置中的轴向合力。

发明内容

提供一种气压杆组件。该气压杆组件包括壳体，所述壳体具有沿中心轴线延伸的壁。所述壁限定内部空间。杆联接到所述壳体。该杆可在所述内部空间内沿着中心轴线在伸出位置和缩回位置之间滑动运动。柔性构件相对于所述壳体被固定在位。刚性构件联接到所述杆并且可随着所述杆运动。所述柔性构件包括至少一个可移位构件，所述可移位构件在由从伸出位置移动到缩回位置中的刚性构件接合时响应于闭合力的径向分力而远离所述中心轴线运动。所述柔性构件包括形成第一层的第一材料和形成结合到第一层的第二层的第二材料。所述第一层和第二层结合在一起来形成多层结构。

因此，刚性构件和柔性构件之间的相互作用阻止所述杆沿所述中心轴线的运动。为了将所述杆从所述伸出位置移动到所述缩回位置中，柔性构件和刚性构件之间的相互作用必须从闭合力产生径向分力。该径向分力必须足以使所述可移位构件远离所述刚性构件移动，以允许所述刚性构件经过其继续进入缩回位置中。这样，刚性构件和柔性构件之间的机械相互作用提高将所述杆移出伸出位置进入缩回位置中所需的力，由此增大气压杆组件的保持打开力。

变化温度中的柔性构件的多层结构的性能使可移位构件改变形状和/或位置，这改变刚性构件和可移位构件之间的相互作用。刚性构件和可移位构件之间的变化的相互作用改变使所述可移位构件径向离开所述刚性构件移动以允许所述刚性构件由此经过所需的力的大小。因此，柔性构件的多层结构使所需的闭合力随着变化的温度而改变。

在结合附图理解时，本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点从下面实现所附权利要求中限定的本发明的一些最佳模式和其他实施例的详细描述非常显而易见。

附图说明

图1是处于缩回位置中的气压杆组件的示意性剖视图；

图2是处于伸出位置中的气压杆组件的示意性剖视图；

图3是气压杆组件的分解示意性透视图；

图4是气压杆组件的棘爪模块的放大示意性剖视图，显示了气压杆组件的产生第一径向分力的打开力的合力图；

图5是棘爪模块的放大示意性剖视图，显示了气压杆组件的产生第二径向分力的闭合力的合力图；

图6是内部棘爪模块的柔性构件的示意性剖视图。

具体实施方式

本领域中普通技术人员将意识到，例如“上方”、“下方”、“向上”、“向下”等术语用于关于附图描述性地使用，不表示限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求限定。

参照附图，其中整个几幅视图中，相似的附图标记标示相似的部件，气压杆组件大体显示在20处。参照图1到2，气压杆组件20包括壳体22。壳体22包括沿中心轴线26延伸的外壁24。外壁24包括垂直于中心轴线26的圆形横截面形状，并且限定内部空间28，所述内部空间28也具有垂直于中心轴线26的圆形横截面形状。

壳体22包括第一开放端部30和第二闭合端部32。杆34被联接到壳体22，并且延伸穿过壳体22的开放端部。杆34沿着中心轴线26延伸，并且与壳体22关于中心轴线26同中心。杆34可在壳体22的内部空间28中沿中心轴线26可滑动地运动。杆34在图1中所示的缩回或缩短位置和图2中所示的伸出或伸长位置之间运动。

密封件36被附接到壳体22，邻近壳体22的第一开放端部30。密封件36密封在杆34和壳体22之间，用于将气体（例如但不限于空气）捕集于壳体22的内部空间28中。密封件36相对于壳体22可滑动地支撑杆34。

壳体22的第一开放端部30径向向内朝向中心轴线26呈喇叭状。壳体22包括径向向内朝向中心轴线26延伸的第一边缘（rim）38。第一边缘38与壳体22的喇叭状开放端部沿中心轴线26间隔开轴向距离40，该轴向距离等于密封件36的沿中心轴线26测量的长度42。密封件36被布置在壳体22的第一边缘38和喇叭状开放端部之间，并且通过壳体22的喇叭状第一开放端部30和第一边缘38而相对于壳体22固定在位。

壳体22进一步包括沿中心轴线26与第一边缘38间隔开的第二边缘44。内部棘爪模块48（下面更详细地描述）的柔性构件46布置在密封件36和第二边缘44之间。这样，内部棘爪模块48的柔性构件46通过密封件36和第二边缘44而被相对于壳体22固定在位。

内部棘爪模块48在杆34被布置在伸出位置中时使壳体22和杆34相互连接，以增大气压杆组件20的闭合力。该闭合力是将杆34从伸出位置移动到缩回位置所需的力。因此，该内部棘爪模块48增大将杆34从伸出位置移动到缩回位置所需的力。

还参照图3，内部棘爪模块48包括柔性构件46和刚性构件50。如上面所述，柔性构件46被相对于壳体22固定在位。刚性构件50被附接到杆34，并且可随着杆34运动。柔性构件46包括至少一个可移位构件52。如图所示，至少一个可移位构件52包括围绕中心轴线26径向间隔开的多个可移位构件52。图3在该示例性实施例中显示了八个可移位构件52。但是，应意识到，可移位构件52的总数量可与示例性实施例中所示的八个不同。虽然本文中仅详细描述了可移位构件52中的一个，但是可移位构件52中的每一个是相同的。这样，下面描述的可移位构件52的描述适用于所有可移位构件52。

柔性构件46包括限定中心孔56的环形基部54。杆34延伸通过环形基部54的中心孔56。环形基部54的外周径向向外延伸到与壳体22的外壁24的内表面58邻接接合。柔性构件46包括槽110，该槽110沿中心轴线26延伸出柔性构件46的长度，从而柔性构件46的垂直于中心轴线26的横截面形状限定开放的半圆形形状。该柔性构件46的开口的半圆形横截面形状允许柔性构件46在壳体22的内部空间28内径向地膨胀而没有约束。该可移位构件52从环形基部54轴向地沿中心轴线26延伸，可移位构件52被布置在环形基部54和密封件36之间。可移位构件52包括第一腿部60，该腿部基本上沿中心轴线26延伸；壁部62，其从第一腿部60基本上远离中心轴线26延伸；和第二腿部66，其从壁部62基本上沿着中心轴线26延伸。

刚性构件50包括限定中心孔70的本体68。本体68围绕杆34并且与杆34同中心布置，以使杆34通过中心孔70。如图所示，杆34包括脊部72，该脊部与刚性构件50的本体68接合，并且防止刚性构件50沿着杆34沿第一轴向方向74轴向地运动超过脊部72。夹76被联接到杆34中的凹部78，以防止刚性构件50相对于杆34沿第二轴向方向80、即与第一轴向方向74相反的方向运动。这样，刚性构件50在杆34上在脊部72和夹76之间被固定在位。内部棘爪模块48可进一步包括布置在刚性构件50的相对的轴向端部处的第一垫圈82和第二垫圈84。本体68包括棘爪86，其径向地远离本体68和中心轴线26延伸。棘爪86布置在本体68的面向壳体22的第一开放端部30的轴向端部处。如图所示，棘爪86包括环形环，其远离刚性构件50的本体68延伸，并且完全环绕杆34。但是，应意识到，棘爪86不需要完全环绕杆34，并且棘爪86可包括多个棘爪，每一个棘爪围绕刚性构件50的本体68间隔开。

棘爪86包括第一凸轮表面88和第二凸轮表面90。如图所示，第一凸轮表面88和第二凸轮表面90由棘爪86的圆形或倒角的轴向棱边限定。第一凸轮表面88由棘爪86的面向壳体22的第一开放端部30的轴向棱边限定。第二凸轮表面90由棘爪86的、面向壳体22的第二闭合端部32的轴向棱边限定。

参照图4，第一凸轮表面88在从缩回位置移动到伸出位置时接合可移位构件52。当由刚性构件50的第一凸轮表面88接合时，可移位构件52响应于打开力F_O的第一径向分力F_R1径向远离中心轴线26移动。打开力F_O是施加到杆34来使杆34从缩回位置移动到伸出位置中的力。打开力F_O由捕集在刚性构件50的活塞端部92和壳体22的第二闭合端部32之间的压缩气体（例如但不限于空气）来施加。压缩气体偏压刚性构件50的活塞端部92来促使杆34从缩回位置进入到伸出位置中，由此提供打开力F_O。

可移位构件52的第一腿部60包括径向内表面102，该内表面接触和/或接合棘爪86的第一凸轮表面88。第一腿部60的径向内表面94相对于中心轴线26成角度。第一凸轮表面88接合第一腿部60的径向内表面94，以在其之间限定第一接合角96。当打开力F_O被施加到杆34时，第一凸轮表面88和第一腿部60的径向内表面94之间的接合或相互作用以相对于中心轴线26的第一接合角96产生第一轴向分力F_A1和第一径向分力F_R1。第一轴向分力F_A1沿着或平行于中心轴线26导向，并且第一径向分力F_R1垂直地远离中心轴线26导向，并且抵靠可移位构件52。第一接合角96相对于中心轴线26的角度决定多少打开力F_O分别被导向到第一轴向分力F_A1和第一径向分力F_R1。较大值的第一接合角96会比较小值的第一接合角96将更大的打开力F_O导向到第一轴向分力F_A1，由此减小第一径向分力F_R1，并且需要更大的打开力F_O来将可移位构件52径向地远离棘爪86移动，并且允许刚性构件移动到伸出位置中。第一腿部60的径向内表面94优选相对于中心轴线26取向，以使第一接合角96包括较小或较低的值，从而不显著增大所需的打开力F_O。例如，第一接合角96可在0°至45°范围内变化。但是，应意识到，第一接合角96可与本文所述的不同，并且可根据气压杆组件20的特定使用来限定。

参照图5，第二凸轮表面90在从伸出位置移动到缩回位置时接合可移位构件52。当由刚性构件50的第二凸轮表面90接合时，可移位构件52响应于闭合力F_C的第二径向分力F_R2径向远离中心轴线26移动。

可移动壁52的壁部62从第一腿部60的轴向端部径向远离中心轴线26延伸。壁部62包括轴向端部表面98，该端部表面接合和/或接触棘爪86的第二凸轮表面90。壁部62的轴向端部表面98相对于中心轴线26成角度。第二凸轮表面90接合壁部62的轴向端部表面98，以在其之间限定第二接合角100。当闭合力F_C被施加到杆34时，第二凸轮表面90和壁部62的轴向端部表面98之间的接合以相对于中心轴线26的第二接合角100产生第二轴向分力F_A2和第二径向分力F_R2。第二轴向分力F_A2沿着或平行于中心轴线26导向，并且第二径向分力F_R2垂直地远离中心轴线26导向并且抵靠可移位构件52。第二接合角100相对于中心轴线26的角度决定多少闭合力F_C被分别导向到第二轴向分力F_A2和第二径向分力F_R2。较大值的第二接合角100会比较小值的第二接合角100将更大的闭合力F_C导向到第二径向分力F_R2，由此需要更大的闭合力F_C来将可移位构件52径向地远离棘爪86移动，并且允许刚性构件移动到缩回位置中。壁部62的轴向端部表面98优选相对于中心轴线26取向，以使第二接合角100包括较高或较大的值，从而显著增大所需的闭合力F_C。例如，第二接合角100可在0°至45°范围内变化。但是，应意识到，第二接合角100可与本文所述的值不同，并且可根据气压杆组件20的特定使用来限定。当第二接合角100限定为包括比第一接合角96更高的值时，应意识到，第二径向分力F_R2大于第一径向分力F_R1。

可移位构件52的第二腿部66从壁部62轴向地沿中心轴线26并远离第一腿部60延伸。第二腿部66包括径向内表面102，该径向内表面接触和/或接合棘爪86的径向外表面104。当杆34处于伸出位置中时，棘爪86的径向外表面104和第二腿部66的径向内表面102之间的接合限制移动构件52向内朝向中心轴线26的径向运动。这样，当杆34处于伸出位置中时，棘爪86的径向外表面104和第二腿部66的径向内表面102之间的接合确保第二凸轮表面90和壁部62的轴向端部表面98之间的适当接合，并且防止移动构件52朝向刚性构件50的本体68径向向内挠曲并且被楔定在位。

参照图6，柔性构件46包括多层结构，所述多层结构包括至少第一材料和第二材料。第一材料形成第一层112，并且第二材料形成第二层114。第一层112被结合到第二层114来形成多层结构。虽然柔性构件46的多层结构的示例性实施例被显示为包括仅两层，但是应意识到，多层结构可包括不止两层。

第一材料包括第一热膨胀系数，并且第二材料包括第二热膨胀系数。第二热膨胀系数与第一热膨胀系数不同，从而柔性构件46的多层结构中的热变化，即柔性构件46中的温度变化使第一层112和第二层114以不同的速率膨胀和/或收缩。当第一层112和第二层114响应于柔性构件46中的热变化以不同的速率膨胀和/或收缩时，柔性构件46的形状，更具体地，可移位构件52的形状改变。

当杆34从缩回位置移动到伸出位置中时，可移位构件52的形状变化响应于柔性构件46的热变化而改变第一凸轮表面88和可移位构件52之间的接触点，并且在杆34从伸出位置移动到缩回位置中时，也改变第二凸轮表面90和可移位构件52之间的接触点。通过移动第一和/或第二凸轮表面88,90与可移位构件52之间的接触点，柔性构件46的热变化可改变第一接合角96和第二接合角100中的至少一个。如上面所述，第一接合角96中的变化改变打开力F_O导向到第一径向分力F_R1的大小，由此影响将杆34从缩回位置移动到伸出位置中所需的打开力F_O的大小。类似地，第二接合角100中的变化改变闭合力F_C导向到第二径向分力F_R2的大小，由此影响将杆34从伸出位置移动到缩回位置中所需的闭合力F_C的大小。

例如，如果对于指定的温度变化，第一层112（即外层）膨胀小于第二层114（即内层），则可移位构件52可径向向外远离中心轴线挠曲或弯曲，这移动可移位构件52和第一凸轮表面88和/或第二凸轮表面90之间的接触点，接触点的该移动降低将可移位构件52径向远离棘爪86移动所需的径向分力。替代地，如果对于指定的温度变化（例如温度降低），第一层112膨胀大于第二层114，则可移位构件52可径向向内朝向中心轴线挠曲或弯曲，则这移动可移位构件52和第一凸轮表面88和/或第二凸轮表面90之间的接触点，该接触点的移动增大使可移位构件52径向远离棘爪86运动所需的径向分力。这样，保持-打开力可由于降低的温度而增大。

柔韧构件46的第一材料和第二材料的材料特性，特别是硬度或对材料弯曲的阻力以及热膨胀系数影响将移动构件52径向地远离刚性本体68移动所需的力。这样，选择用于第一材料和/或第二材料的特定材料取决于压力杆组件的特定用途。第一材料和第二材料每一种包括具有不同热膨胀/收缩系数的组分。例如，第一材料可包含具有第一热膨胀系数的第一弹簧钢金属合金组分，并且第二材料可包含具有第二热膨胀系数的第二弹簧钢合金组分，第二热膨胀系数与第一热膨胀系数不同。应意识到，第一材料和第二材料可包括不同于弹簧钢的材料。如上面说明的，第一材料与第二材料不同。第一材料和第二材料可都包括金属。替代地，可以仅第一材料和第二材料中的一种包括金属，另一种包括非金属材料。

详细的描述和图或附图是对本发明的支持和描述，但是本发明的范围仅由权利要求限定。虽然已经详细描述了实现要求保护的本发明的最佳模式和其他实施例，但是存在多种可替代设计和实施例来实践所附权利要求中限定的本发明。

Claims (10)

1.一种气压杆组件，包括：

壳体，包括沿中心轴线延伸并且限定内部空间的壁；

杆，联接到所述壳体，并且可在所述内部空间内并且沿着中心轴线在伸出位置和缩回位置之间可滑动地运动；

柔性构件，相对于所述壳体固定在位；和

刚性构件，联接到所述杆并且可随着所述杆运动；

其中，所述柔性构件包括至少一个可移位构件，所述可移位构件被配置为，当由从伸出位置移动到缩回位置中的刚性构件接合时，响应于闭合力的径向分力而远离所述中心轴线运动；并且

其中，所述柔性构件包括形成第一层的第一材料和形成第二层的第二材料，以形成多层结构，所述第二层结合到所述第一层。

2.根据权利要求1所述的气压杆组件，其中，所述第一材料包括第一热膨胀系数，并且所述第二材料包括第二热膨胀系数，其中，所述第二热膨胀系数与所述第一热膨胀系数不同，从而柔性构件的多层结构中的热变化使第一层和第二层以不同的速率膨胀或收缩，使得至少一个可移位构件的形状响应于柔性构件中的热变化而改变。

3.根据权利要求2所述气压杆组件，其中，所述第一材料包括第一热膨胀系数，并且其中，所述第二材料包括一个第二热膨胀系数，其中，所述第一热膨胀系数与第二热膨胀系数不同。

4.根据权利要求3所述的气压杆组件，其中，第一材料和第二材料都包括金属。

5.根据权利要求1所述的气压杆组件，其中，所述刚性构件包括围绕所述杆并且与所述杆同中心布置的本体，和径向远离所述本体和中心轴线延伸的棘爪，其中，所述棘爪包括第一凸轮表面，该第一凸轮表面用于在从所述缩回位置移动到所述伸出位置时接合所述可移位构件，并且其中，所述棘爪包括第二凸轮表面，用于在从所述伸出位置移动到所述缩回位置中时接合所述可移位构件。

6.根据权利要求5所述的气压杆组件，其中，所述柔性构件包括环形基部，所述可移位构件从所述环形基部沿所述中心轴线轴向地延伸。

7.根据权利要求6所述的气压杆组件，其中，所述可移位构件包括第一腿部，其具有用于接合所述棘爪的第一凸轮表面的径向内表面。

8.根据权利要求7所述的气压杆组件，其中，所述第一腿部的径向内表面相对于所述中心轴线成角度，其中，所述第一凸轮表面以相对于所述中心轴线的第一接合角与所述第一腿部的径向内表面接合，从而沿中心轴线轴向地施加到杆的力产生垂直远离所述中心轴线导向的其径向分力。

9.根据权利要求8所述的气压杆组件，其中，所述可移位构件包括从第一腿部的轴向端部径向远离所述中心轴线延伸的壁部，其中，所述壁部包括用于接合所述棘爪的第二凸轮表面的轴向端部表面。

10.根据权利要求9所述的气压杆组件，其中，所述壁部的轴向端部表面相对于所述中心轴线成角度，其中，所述第二凸轮表面以相对于所述中心轴线的第二接合角与所述壁部的轴向端部表面接合，从而沿中心轴线轴向地施加到杆的力产生垂直远离所述中心轴线导向的其径向分力。

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