CN105637252B - 用于控制液压装置中的可变负载的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种液压装置，其包括管状壳体，壳体容纳杆，柱塞刚性地装固到杆上，分开填充液压流体的上室和下室，使得当柱塞和杆移动时，它们在管状壳体内以相对方式轴向地一起移动，使液压流体从一个室移动到另一个，且改变其容积。本发明还包括弹簧，其在压缩下操作，以在柱塞朝液压装置的最大延伸位置移动时抵抗柱塞沿一个方向的移动。该装置还包括开口弹性环，其端部限定用于液压流体的可调整的中间通路，以便调整液压装置的最大延伸的端部和其它相对位置的缓冲。

Description

用于控制液压装置中的可变负载的系统
技术领域
如本说明书的题目中所述，本发明涉及一种用于控制液压装置中的可变负载的系统，其针对控制液压负载的发展。
例如，该系统可适用于减振器，使得利用本发明的系统，在终止于最大压缩的沿一个方向的第一冲程期间，以及在终止于减振器的最大延伸的沿与第一方向相反的第二方向的另一个冲程期间，减少了急缓度的问题，使得所述急缓度的减小尤其在液压装置的第一冲程和第二冲程终止处尤其通过最大延伸冲程的终止来控制。
出于此目的，通过第一冲程和第二冲程的终止，机械缓冲与液压缓冲组合，其中液压流体从第一室至第二室的通过段逐渐地变化，直到冲程完成。
背景技术
目前，已知某些减振器包括两个组装部分：由杆-活塞组件构成的第一部分，以及包括管状结构的壳体的第二部分，杆-活塞组件在与液压流体接触时滑移穿过壳体的内部空间。该组件允许了壳体的刚性安装件的移动与杆-活塞组件的刚性安装件的移动断开，使得液压装置能够部分地或完全地过滤不期望从一个安装件传递至另一个的频率。
基于减振器操作的物理环境的几何限制，活塞可在壳体内行进的最大距离(减振器的冲程)受限。
在某些装置中，所述限制借助于机械止挡件来实施：
当减振器的最小长度受限时，这些止挡件称为压缩止挡件、最大压缩止挡件等。
当减振器的最大长度受限时，这些止挡件称为回弹止挡件、最大延伸止挡件。
在减振器的一些应用中，这些机械止挡机构的相对急缓度可导致非期望的缺乏舒适性、过大噪音、持续使用引起的磨损，等。
发明内容
就以上段落中提到的实现目标和防止不便的目的而言，本发明提出了一种用于控制液压装置中的可变负载的系统，其有效地减小了前述急缓度的问题。
液压装置包括容纳杆的管状壳体，柱塞刚性地装固到杆上，分开都填充有液压流体的上室和下室，使得在柱塞和杆移动时，它们以相对和轴向方式在管状壳体内一起移动，使液压流体从一个室流至另一个，改变其容积，但在管状壳体内总是保持液压流体的共同总容积，还包括弹簧，其在压缩下操作，以在柱塞朝液压装置的最大延伸位置移动时抵抗柱塞沿一个方向的移动，其中朝最大延伸位置的所述移动逐渐地减小上室的容积。液压装置还采用最小延伸静止位置，其中弹簧具有最大长度。
本发明的控制系统包括位于管状壳体内的开口弹性环，其包绕柱塞的至少一部分，所述开口弹性环的端部限定中间通路，液压流体经由中间通路沿两个方向从一个室行进至另一个，牵引杆和柱塞组件至开口弹性环的移动。
管状壳体包括上部，其内部包括至少一个管状孔，孔从底部到顶部变得更窄，且其较大直径的下缘借助于环形座连结管状壳体的下部，环形座将开口弹性环的至少外部支承在液压装置的静止位置。
开口弹簧环包括限定在管状孔的较大直径与较小直径之间的外径，该开口弹性环收纳在孔中，开口弹性环的外径大于柱塞的外径。
在柱塞朝液压装置的最大延伸位置位移期间，开口弹性环具有与管状孔的内侧接触的其外侧，只要开口弹性环接近液压装置的最大延伸位置，则开口弹性逐渐改变中间通路的通过段。
在实施例中，开口弹性环的中间通路的最小通过区域与弹簧的最大压缩相符。
在另一个实施例中，在弹簧的最大压缩期间，开口弹性环的端部彼此接触，因此完全阻挡液压流体的中间通路。
在另一个实施例中，液压装置的最大延伸位置中的弹簧的最大压缩包括阻挡物，其中簧圈与彼此接触。
柱塞包括较大直径的下段和较小直径的上段，开口弹性环松弛地联接在上段周围。
弹簧的下端联接到垫圈上，以围绕杆的自由轴向移动来调整，且所述垫圈抵靠在柱塞上方。
开口弹性环使其轴向移动由垫圈和由柱塞的下段限制。
垫圈包括较小直径的上段和较大直径的下段。弹簧的下端在其内部以所述垫圈的上段调整，同时弹簧抵靠上述垫圈的下段的前侧停止。
开口弹性环通过整体结合在开口弹性环的外径和平底座的接合处的边与管状壳体的上部的管状孔的内表面接触。
管状壳体的上部的管状孔包括锥形结构。
在下文中，为了确保较好理解本发明，本发明的目的在一系列附图中详述，附图为所述说明的组成部分，且出于示范目的包括在内，且不应当看作是限制所述发明。
附图说明
图1示出了作为本发明的目的的用于控制液压装置的可变负载的系统的截面视图。液压装置为减振器，其位于静止位置，沿竖直方向布置。
图2示出了类似于前图的附图，其中液压装置位于最大延伸冲程的终止处，其中在压缩下操作的弹簧完全压缩，其簧圈接触彼此。
图3示出了类似于前图的视图，其中液压装置处于中间位置。
图4示出了作为发明的用于控制可变负载的系统的一部分的第一垫圈和开口弹性环的分解透视图。
图5示出了根据图1的截面A-B的截面视图。
图6示出了根据图2的截面C-D的截面视图。
考虑针对附图采用的标号，用于控制液压装置中的可变负载的系统包括用于说明中的以下用语：
1 管状壳体
2 杆
3 柱塞
3a 上段
3b 下段
3c 前侧
3d 较大外径
3e 较小外径
4 弹簧
5 垫圈
5a 上段
5b 下段
5c 前侧
6 开口弹性环
6a 外径
6b 内径
6c 边
7 环形座
8 管状孔
9 圆柱形孔
10 中间通路
10a 最小通过区域
10b 最大通过区域
11 平垫圈。
具体实施方式
附图中所示的液压装置为布置在竖直位置的用于车辆的减振器，其包括将杆(2)容纳在其内部的管状壳体(1)，柱塞(3)刚性地装固到杆上，分开填充液压流体的第一上室和第二下室，使得在减振器的移动期间，其中杆(2)和柱塞(3)的组件相对于管状壳体(1)穿过其内侧相对地且轴向地转移，液压流体从一个室移动到另一个而改变其容积，这取决于每个时刻的柱塞(3)的相对位置。
柱塞(3)宽松地位于管状壳体(1)内，即，柱塞(3)的轮廓与管状壳体(1)的内侧之间存在环形空间。
附图中所示的减振器还包括在压缩下操作的弹簧(4)，使得当减振器根据第一冲程向上且朝减振器的最大延伸移动时，弹簧(4)受压缩而提供阻力，而当减振器根据第二冲程朝最大压缩的静止位置移动时，弹簧(4)延伸其长度而提供较少压缩阻力。
鉴于前述事项，本发明的系统在于调节上室与下室之间的液压流体流，因此在减振器操作的同时控制液压负载。
出于此目的，垫圈(5)提供成从内侧附接到弹簧(4)的下端上，同时所述垫圈(5)围绕柱塞(3)上方的杆(2)联接和引导。垫圈(5)具有弹簧(4)的端部直径地配合的较小直径的上段(5a)，以及具有前述弹簧(4)在该处用作止挡件的前侧(5c)的较大直径的下段(5b)。
柱塞(3)包括较小直径的上段(3a)和较大直径的下段(3b)。
本发明的基本特征为位于管状壳体(1)内的开口弹性环(6)。该开口弹性环(6)位于柱塞(3)的较小直径的上段(3a)的高度处，而在柱塞(3)的较大直径的下段(3b)上，内部支承所述开口弹性环(6)。
垫圈(5)置于开口弹性环(6)上方，垫圈(5)不允许开口弹性环(6)在任何时间置于垫圈(5)上方，且开口弹性环也不可位于柱塞(3)下方。
管状壳体(1)包括上部和下部，下部布置在上部下方，使得构成两个部分的接合处在管状壳体(1)的内侧构成了环形座(7)，在该处，开口弹性环(6)的外部在减振器处于静止位置时抵靠在环形座(7)上，即，当弹簧(4)在其最大延伸位置经由垫圈(5)压住柱塞(3)。
管状壳体(1)的上部在内部包括至少一个锥形孔(8)，其下缘借助于环形座(7)连结到管状壳体(1)的下部上。管状壳体(1)的该下部继而又在内部包括圆柱形孔(9)。
在压缩下操作的弹簧(4)由其下端附接到如上文所述的垫圈(5)上，而弹簧(4)的上端借助于环或诸如平垫圈(11)的任何其它止挡件附接到管状壳体的上部的内侧上。
此外，中间通路(10)限定在开口弹性环(6)的端部之间，在减振器的移动期间，上室的液压流体经由该中间通路(10)行进至下室，且反之亦然，所述中间通路在如下文所述的开口弹性环(6)的相对移动期间可变。
取决于减振器的不同元件的相对位置，杆(2)在减振器的延伸冲程期间向上移动。因此，在用于控制减振器的负载的系统开始操作之前的一些时刻，杆(2)处于一个位置，使得柱塞(3)不与任何其它元件接触。即，柱塞(3)位于低于直径关于分开管状壳体(1)的两个部分的环形座(7)在管状壳体(1)中开始变化的区域的下方水平处的管状壳体(1)的区域中。
在此情形中，弹簧(4)压住垫圈(5)，且该垫圈(5)继而又压住和保持位于抵靠管状壳体(1)的环形座(7)的开口弹性环(6)。液压流体可自由流动且从一个室流至另一个。
当减振器朝其最大延伸移动时，操作如下：
柱塞(3)的上侧与垫圈(5)的下侧接触。开口弹性环(6)围绕包括在柱塞(3)中的较小直径的上段(3a)收纳。
由柱塞(3)和垫圈(5)产生的组压缩弹簧(4)，释放保持开口弹性环(6)抵靠管状壳体(1)的环形座(7)的压力。因此，收纳在开口弹性环(6)上方的区域或上室中的液压流体的腔中的压力增大，连同柱塞(3)上升引起了开口弹性环(6)在柱塞(3)的外径(3a)与外径(3b)之间的过渡前侧(3c)中抵靠柱塞(3)受支承。值得注意的是，图4详细示出了这些元件。
管状壳体(1)的上部的锥形孔(8)的可变几何形状使所述可变几何形状经由其外径(6a)与开口弹性环(6)的外表面接触，可变几何形状的直径朝弹簧(4)的压缩方向的顶部变小，且因此沿杆(2)和柱塞(3)的延伸方向减小。
管状壳体(1)、柱塞(3)和开口弹性环之间的几何交叉产生了构成流体通过区域的中间通路(10)的减小。首先，该中间通路(10)限定为完全开启的第一通路，其保持，直到外径(6a)首先与管状壳体(1)的锥形孔(8)的内表面接触。在下文中，当开口弹性环(6)上升时，锥形孔(8)的直径的逐渐减小缩小了限定在上述开口弹性环(6)的自由端之间的中间通路(10)的通过段。开口弹性环(6)经由环形边(6c)与锥形孔(8)的内表面接触，其中外径(6a)和开口弹性环(6)的前侧会聚。
当管状壳体(1)的锥形孔(8)的变化结束时，开口弹性环(6)的外径(6a)的减小继而又生成限定在开口弹性环(6)的端部之间的中间通路段(10)的减小。限定在开口弹性环(6)的端部之间的中间通路(10)包括开口弹性环(6)在某一高度处与锥形孔(8)的内表面接触时的较小通过区域(10a)，而在所述开口弹性环(6)未与锥形孔(8)的内表面接触时产生了较大的通过区域(10b)。
如果达到朝减振器的最大延伸位置的冲程，则弹簧(4)包括接触簧圈(图2)的阻挡物，因此由弹簧(4)、柱塞(3)和垫圈(5)形成的组用作系统的机械止挡件。
通过开口弹性环(6)的直径(6a)且因此中间通路(10)的受控减小的较小通过区域(10a)与较大通过区域(10b)之间的受控过渡，在杆(2)和柱塞(3)朝减振器的最大延伸上升时，生成负载增大。通过减小流体的通过区域，在开口弹性环(6)上方生成上室中的速度减小和压力增大。
关于中间通路(1)的通过区域越小，开口弹性环(6)上方的上室中的压力就越大。该压力现象经由柱塞(3)传递至杆(2)，这生成了减振器的延伸移动相反的力，延伸移动不会终止，直到杆(2)完全停止。
在开始与减振器的延伸移动相反的压缩冲程后，杆(2)下降，因此柱塞(3)不再牵引开口弹性环(6)，增大了开口弹性环(6)的内径(6b)与杆直径(2)之间的流体通路，因此中断了压力的生成。弹簧(4)通过垫圈(5)推动开口弹性环(6)，直到其回到其初始静止位置，其中其抵靠管状壳体(1)的环形座(7)受支承。值得注意的是，如图4的透视图中所示，作为非限制性实例的情况，设计的基本几何形状趋于取决于杆(2)的轴线的回转生成。然而，这不是强制性的，因为最终形状将取决于期望实现的区域变化，以及其它规格，诸如重量、阻力、惯性等。
本发明的当前设计的优点中的一个在于，构件的完成可基于开口弹性环(6)的外径(6a)和环(6)的中间通路(10)的变化来一个构件接一个构件进行，以加强关于中间通路(10)的通过区域的连续控制。在此方面，观察到以下：
如前文提到的开口弹性环(6)为本发明的关键元件，因为液压流体的通过区域的连续和详细控制取决于其显著的几何形状变化，这与类似特征的其它发明相反。
在此方面，开口弹性环(6)的几何形状并非只关于图4中所示的，使得开口可改变形状和大小，具有平行壁、成角，具有半径等。
此外，开口弹性环可包括凹口、孔口或大体上任何类型的槽口，其有助于通过区域变化的方式。
还值得注意的是，开口弹性环可使用诸如冲压、烧结、挤制和弯曲、机加工等不同方法构成，且以能够抵抗操作期间生成的应力的任何材料制成，诸如钢、青铜、铝等。
柱塞(3)满足支承开口弹性环(6)、借助于下段(3b)的较大外径(3d)限制开口弹性环(6)的内部区域的功能，且还用作对杆(2)的力传递元件。柱塞(3)的上段(3a)具有以数字(3e)标记的较小外径。
再次，如下文所述，其几何形状不仅限于附图中所示的。
柱塞(3)的外径，较大直径(3d)和较小直径(3e)可借助于一个或若干构件执行，假设了组的下构件与杆(2)刚性地工作，且牵引组件。所述下构件可通过焊接、卡钉等连结到杆(2)上。
开口弹性环可具有凹口、孔口和大体上任何类型的缝隙，其以主动方式有助于开口弹性环(6)的中间通路(10)的通过区域在其回弹性变形时变化的方式。
取决于执行的缝隙或孔口的应力或难度，生成较大外径(3d)和开口弹性环(6)的工作区域的构件或多个构件可由金属材料、化合物或塑料制成。
管状壳体(1)具有内部几何形状，其包括组件，且引导开口弹性环(6)穿过内侧。再次，其几何形状不仅限于附图中所示的。
因此，直径变化可通过直管上的过程(诸如变窄、钟形口、机加工等)或借助于附加附件来实现。
垫圈(5)用作弹簧支承件(4)，从顶部固定开口弹性环(6)所处的空间，且借助于弹簧(4)推动其，直到止挡动作结束时的其初始位置。基于弹簧(4)的几何形状，垫圈(5)是可选的，因此，弹簧(4)将直接地支承在开口弹性环(6)上。
垫圈(5)可由金属制成来确保高强度，或由塑料或化合物制成来确保光滑度且在支承时无噪音。
弹簧(4)负责使组件返回其初始静止位置，且取决于位置提供负载。为了优化负载的发展和组件返回其位置，弹簧(4)设有恒定或可变的刚度，且可由形状和尺寸方面的任何选择的截面线或一系列环构成。弹簧(4)可在管状壳体(1)内自由地操作，或通过过盈或通过类似于垫圈(5)的附加构件来紧固。
给定本发明的多样性和许多可能的设计，组件可针对各种应用用于在不同位置。关于减振器，本发明可用作液压回弹止挡件或液压压缩止挡件。其对于任何减振器技术是有效的，且可安装在减振器的主体中或相邻本体中，例如，液压流体的保存室中。
大体上，本发明适用于设计为移动或固定结构的一部分的任何液压装置，以在冲程发生在结构(太阳能面板、建筑物的金属结构等)或车辆中时提供此冲程的机械液压终止。

Claims (11)

1.一种用于控制液压装置中的可变负载的系统，其中所述液压装置包括容纳杆的管状壳体，柱塞刚性地装固到所述杆上，分开均填充液压流体的上室和下室，使得当所述柱塞和所述杆移动时，所述柱塞和所述杆以相对和轴向的方式一起移动穿过所述管状壳体，所述液压流体从一个室移动到另一个，改变其容积，还包括弹簧(4)，其在压缩下操作，以在所述柱塞朝所述液压装置的最大延伸位置移动时，抵抗所述柱塞沿一个方向的移动；其中朝所述最大延伸位置的所述移动逐渐地减小所述上室的容积，所述液压装置还能够采用最小延伸的静止位置，其中所述弹簧(4)具有最大长度；
其特征在于：
其包括位于所述管状壳体(1)内、包绕所述柱塞(3)的至少一部分的开口弹性环(6)，所述开口弹性环(6)的端部限定出可调整的中间通路(10)，液压流体流沿两个方向经由所述通路(10)从一个室行进至另一个，从而牵引所述杆(2)和柱塞(3)组件至所述开口弹性环(6)的移动；
所述管状壳体(1)包括上部，其内部包括从底部到顶部变得更窄的至少一个管状孔(8)，且其较大直径的下缘借助于环形座(7)连结所述管状壳体(1)的下部，所述开口弹性环(6)的至少外部在所述液压装置的静止位置支承在所述环形座(7)上；
所述开口弹性环(6)包括限定在管状孔(8)的较大直径与较小直径之间的外径(6a)，所述开口弹性环(6)收纳在所述管状孔(8)中，所述开口弹性环(6)的外径(6a)大于所述柱塞(3)的外径；
其中在所述柱塞(3)朝所述液压装置的所述最大延伸位置位移期间，所述开口弹性环(6)使其外侧与所述管状孔(8)的内侧接触，当所述开口弹性环(6)接近所述液压装置的所述最大延伸位置时，所述开口弹性环(6)逐渐改变所述中间通路(10)的通过段。
2.根据权利要求1所述的用于控制液压装置中的可变负载的系统，其特征在于，所述开口弹性环(6)的所述中间通路(10)的最小通过段(10a)与所述弹簧(4)的最大压缩相符。
3.根据权利要求1所述的用于控制液压装置中的可变负载的系统，其特征在于，在所述弹簧(4)的最大压缩期间，所述开口弹性环(6)的端部与彼此接触，完全地阻挡所述中间通路(10)。
4.根据权利要求2或3中的任一项所述的用于控制液压装置中的可变负载的系统，其特征在于，在所述液压装置的最大延伸位置，所述弹簧(4)处于其最大压缩，且构成其中簧圈与彼此接触的阻挡物。
5.根据权利要求1-3中的任一项所述的用于控制液压装置中的可变负载的系统，其特征在于，所述柱塞(3)包括较大直径的下段(3b)和较小直径的上段(3a)，所述开口弹性环(6)松弛地附接在所述上段(3a)周围。
6.根据权利要求1-3中的任一项所述的用于控制液压装置中的可变负载的系统，其特征在于，所述弹簧(4)的下端联接至垫圈(5)，以围绕所述杆(2)的自由轴向移动调整，且所述垫圈在所述柱塞(3)上方，所述垫圈依靠在所述柱塞(3)上。
7.根据权利要求5所述的用于控制液压装置中的可变负载的系统，其特征在于，所述弹簧(4)的下端联接至垫圈(5)，以围绕所述杆(2)的自由轴向移动调整，且所述垫圈在所述柱塞(3)上方，所述垫圈依靠在所述柱塞(3)上。
8.根据权利要求7所述的用于控制液压装置中的可变负载的系统，其特征在于，所述开口弹性环(6)的轴向移动受所述垫圈(5)和受所述柱塞(3)的所述下段(3b)限制。
9.根据权利要求6所述的用于控制液压装置中的可变负载的系统，其特征在于，所述垫圈(5)包括较小直径的上段(5a)和较大直径的下段(5b)，所述弹簧(4)的下端在其内侧调整至所述垫圈(5)的所述上段(5a)，同时所述弹簧(4)用作抵靠所述垫圈(5)的所述下段(5b)的前侧(5c)的止挡件。
10.根据权利要求1-3中的任一项所述的用于控制液压装置中的可变负载的系统，其特征在于，所述开口弹性环(6)经由整体结合在所述开口弹性环(6)的外径(6a)和平底座的接合处的边缘与所述管状孔(8)的内表面接触。
11.根据权利要求1-3中的任一项所述的用于控制液压装置中的可变负载的系统，其特征在于，所述弹簧(4)包括锥形结构。
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