CN106051019B - 一种双缸可调式长行程液压缓冲装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双缸可调式长行程液压缓冲装置，该装置可满足模拟汽车碰撞中的正撞、尾撞波形要求。台车在加速后以一定速度首先接触到缓冲材料，缓冲材料与碰撞板连接，碰撞板连接双缸的活塞杆，活塞杆上装有弹簧，台车碰撞使得碰撞板和活塞杆整体压缩活塞沿油缸运动，油缸中的液压油通过刚性管被挤入油箱并进入油缸后腔，刚性管安装有节流阀可调节阀口流量，上述过程中弹簧被压缩，当减速至零时，因前后腔压差，后腔油液会随刚性管进入油箱并流回前腔，弹簧复位。通过采用双缸调节形式，显著加长了汽车模拟台车试验液压缓冲装置的有效行程；通过采用大小流量刚性油管以及节流阀进行多级调节的方式，更精确地调节液压缓冲器的流量流速；通过配置一种新型的复位弹簧装置，更确保试验安全、高效的进行。

Description

一种双缸可调式长行程液压缓冲装置

技术领域

本发明属于汽车技术领域，特别地，涉及到一种双缸可调式长行程液压缓冲装置。

背景技术

目前。汽车早已进入普通家庭，成为生活中必不可少的交通工具。但与此同时，因各种原因印发的交通事故而导致车毁人亡的惨剧也时有发生。据试验表明，当车速达到60千米/小时时，如果发生碰撞，其惯性力将使车头或尾部受到挤压而发生严重变形，威胁人身安全，而传统的保险杠无法起到有效的保护作用。

为了解决上述问题，现有技术中已经设计出了不同方式的汽车防碰撞装置。

专利申请号CN103879368A公开了一种固定在汽车底盘前端部和后端部的液压缓冲装置，通过逐级撞碎挡片和液体高速喷出将汽车碰撞时的动能转化，实现人体和车体免遭损害。

专利申请号CN101125539公开了一种汽车受到撞击时的液压缓冲装置，该装置是单缸的液压缓冲回路，当汽车受撞击力达到某一个设计值时使液压缓冲装置发挥缓冲作用，能实现受到汽车撞击后的缓慢复位及弹簧的二次缓冲。

专利申请号CN103291664A公开了一种液压缓冲驱动、缓冲制动装置，该装置能使竖直或摆动升降系统在上升初始阶段无明显窜动现象，而在下降至最低点之前有明显的减速功能，竖直或摆动升降系统在任意位置停止时，都能保证升降系统受到最小冲击。

与此同时，在汽车模拟台车试验领域，已经被广泛应用的主要有以下几种缓冲装置，一是聚氨酯管缓冲装置；二是节流芯轴式液压缓冲装置；三是可调单缸多孔式液压缓冲装置。上述三种缓冲装置各有自身优势但又各有以下缺点：

聚氨酯管缓冲装置的缺点在于聚氨酯材料的耐用性较差，易损坏，且试验过程本身较为复杂；

节流芯轴式液压缓冲装置的缺点在于无法调节流量，节流芯轴的流量变化是通过冲击体的质量和速度确定的；

可调单缸多孔式液压缓冲装置的缺点在于无法满足高速碰撞时的有效行程，并且调节节流面积时操作复杂，试验环境恶劣。

本发明的目的就在于提供一种液压缓冲装置，一是加长汽车模拟台车试验液压缓冲装置的有效行程，二是采用多级调节以便更精确地调节液压缓冲装置的流量流速，三是配置了一种新型的复位弹簧装置以确保试验安全、高效的进行，有效解决了上述现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明提供了一种双缸可调式长行程液压缓冲装置，包括液压机构、支撑机构、缓冲机构和碰撞机构。所述液压机构包括油缸1、活塞2、活塞杆3、油箱4、节流孔6、大流量油管7、小流量油管8和固定销9；所述支撑机构包括导向套10、密封圈11、端盖12和支撑架13；所述缓冲机构包括弹簧14和弹簧座15；所述碰撞机构包括支撑板5、碰撞板16和缓冲材料17。

所述液压机构的油缸1、活塞2、活塞杆3和固定销9分别配置为两个，均呈左右对称排列，油缸1纵向上开节流孔6，油缸1后端与碰撞机构的支撑板5相连接，前端与支撑机构连接；

所述液压机构的活塞2和活塞杆3设置在油缸1的内部，活塞2与油缸1的内缸筒壁之间留有缝隙，将油缸1分为前腔和后腔，活塞杆3后端与活塞2固接，前端伸出支撑机构的端盖12与碰撞板16连接；

所述液压机构的油箱4分别开有与大流量油管7和小流量油管8连接的孔；

所述液压机构的大流量油管7和小流量油管8均为刚性油管，一端通过转接头与节流孔6连接，另一端通过开在油箱4上的孔与油箱4连接；

所述液压机构的油缸1前腔、与所述前腔连接的大流量油管7和小流量油管8、油缸1后腔、与所述后腔连接的大流量油管7和小流量油管8、以及油箱4构成了液压机构的油液回路；

所述支撑机构的导向套10和密封圈11与油缸1的内缸壁接触，密封圈11的其中一端配置成与油缸1的端口平齐，支撑架13设置在油缸1的外部，用于支撑油缸1，端盖12与油缸1通过螺纹进行固接；

所述缓冲机构的弹簧14安装在活塞杆3上，设置成复位弹簧形式；

所述碰撞机构的支撑板5与油缸1的后端连接，碰撞板16与活塞杆3的前端连接；缓冲材料17设置在碰撞板16的前端。

所述大流量油管7进行大流量调节，小流量油管8进行小流量调节。

所述大流量油管7和小流量油管8与节流孔6的连接处均设有节流阀，通过节流阀对液压油流量进行微调。

所述弹簧14为半/全行程适应型调节弹簧，一端与抵靠在端盖2上的弹簧座15固定卡紧，另一端通过滑套形式的弹簧座15固定在碰撞板16上。

附图说明

图1为本发明的液压缓冲装置示意图；

图2为使用本发明的液压缓冲装置进行碰撞试验的示例波形图。

图中附图标记：1为油缸；2为活塞；3为活塞杆；4为油箱；5为支撑板；6为节流孔；7为大流量油管；8为小流量油管；9为固定销；10为导向套；11为密封圈；12为端盖；13为支撑架；14为弹簧；15为弹簧座；16为碰撞板；17为缓冲材料。

具体实施方式

现在参照附图对本发明的实施例进行详细说明。

如图1所示，一种双缸可调式长行程液压缓冲装置，包括液压机构、支撑机构、缓冲机构和碰撞机构。

液压机构包括油缸1、活塞2、活塞杆3、油箱4、节流孔6、大流量油管7、小流量油管8和固定销9。

支撑机构包括导向套10、密封圈11、端盖12和支撑架13。

缓冲机构包括弹簧14和弹簧座15。

碰撞机构包括支撑板5、碰撞板16和缓冲材料17。

其中，所述液压机构的油缸1、活塞2、活塞杆3和固定销9分别配置为两个，均呈左右对称排列，左右油缸1配置成相互平行且高度一致，左右活塞2、活塞杆3和固定销9配置成相互平行且高度一致。另外，油箱4配置成高度一致。

油缸1纵向上开有规格相同的节流孔6，数量可以根据试验需要设置为10-30个，优选地为27个。油缸1后端设置成具有圆柱形的凸起，与碰撞机构的支撑板5相连接。油缸1前端与支撑机构相连接，具体地，在油缸1的内部，内缸壁与导向套10、密封圈11配置成紧密接触的方式，密封圈11的其中一端配置成与油缸1的端口平齐；在油缸1的外部，油缸1通过支撑架13进行支撑，与端盖12通过螺纹进行固接。油缸1的底部通过支撑架(未示出)支撑，支撑架固定在试验场地上。

活塞2和活塞杆3设置在油缸1的内部，两者通过螺纹进行固接，活塞2顶端设置有固定销9。活塞2与油缸1的内缸筒壁之间留有缝隙，将油缸1分为前腔和后腔。活塞杆3后端与活塞2固接，前端伸出支撑机构的端盖12与碰撞板16连接。

油箱4设有温度计和油标，可对温度和油量进行监测。油箱4分别开有与大流量油管7和小流量油管8连接的孔。油箱4底部通过支撑架(未示出)支撑，支撑架固定在试验场地上。

大流量油管7和小流量油管8均为刚性油管。一端通过不同规格的转接头分别与节流孔6实现螺纹连接，大流量油管7进行大流量调节，小流量油管8进行小流量调节。另外，大流量油管7和小流量油管8与节流孔6的连接处均设有节流阀，通过节流阀对液压油流量进行微调。另一端通过开在油箱上的孔与油箱4连接。大流量油管7和小流量油管8呈横、纵向对称的排布方式，中心点构成矩形。

应当意识到，按照上述配置方式，油缸1前腔、与所述前腔连接的大流量油管7和小流量油管8、油缸1后腔、与所述后腔连接的大流量油管7和小流量油管8、以及油箱4构成了液压机构的油液回路。

所述支撑机构的导向套10设置成中空圆柱形，用于引导油缸1的安装和固定。密封圈11可以是橡胶等材料。端盖12用于与油缸1进行固接。支撑架13用于支撑油缸1。

所述缓冲机构的弹簧14安装在活塞杆3上，设置成半/全行程适应型调节弹簧，可根据试验需要选择安装半行程或全行程的调节弹簧。其一端与抵靠在端盖2上的弹簧座15固定卡紧，另一端通过滑套形式的弹簧座15固定在碰撞板16上。弹簧座15的长度可根据需要调整为原长的一半或者2/3。

所述碰撞机构的支撑板5与油缸1的后端连接。碰撞板16与活塞杆3的前端连接，缓冲材料17设置在碰撞板16的前端，可以是聚氨酯、气弹簧等材料。

应当注意的是，所述液压缓冲装置场地应基本处于同一平面，所述油缸1支撑架的高度应低于油箱4的支撑架高度。

液压缓冲装置用于模拟汽车碰撞中的满足正撞、尾撞波形要求。台车在加速后以一定速度首先碰撞接触到缓冲材料17，缓冲材料17与碰撞板16连接，碰撞板16连接活塞杆3，台车碰撞使得碰撞板16和活塞杆3整体压缩活塞2沿油缸1运动，油缸1中的液压油通过刚性管被挤入油箱4并进入油缸1后腔，刚性管安装有节流阀可调节液压油流量，上述过程中弹簧14被压缩，当减速至零时，因前后腔压差，后腔油液会随刚性管进入油箱4并流回前腔，14弹簧复位。

所述液压缓冲装置的试验过程如下所示。

试验前，确定节流阀的打开位置并调节角度，检查各试验仪器及油箱4油路设备密封情况，检查试验台车上传感器及数据采集器的连接情况。

试验时，台车经过一定距离加速首先接触缓冲材料17，缓冲材料17吸收部分能量后台车波形到达第一个峰值，此时油缸1内部活塞2进入大流量油管7调节区域，使得波形的最高峰值稳定在法规要求的区域之中，台车动能也随之转化为热能消耗，继而活塞2进入小流量油管8调节区域，保证波形尾部在下降时不会过快失稳，当活塞杆3进入油缸1过半程时弹簧14开始工作，首先限制台车或因动能过大撞击到油缸1底部造成破坏；其次使到达最终行程的活塞2和活塞杆3缓慢的恢复到初始位置形态。其示例波形图如图2所示。

利用本发明双缸可调式长行程液压缓冲装置进行波形采集的方法如下。

1)选择想要进行的试验方式(正撞或侧撞)确定试验到达的最终速度，并根据试验调节阀口的大小，试验前应确定节流阀的打开位置及调节角度，检查各试验仪器及油箱4油路设备密封情况，检查试验台车上传感器及数据采集器的连接情况，检查牵引台车的钢丝绳的悬挂情况，安装弹簧14和缓冲材料17。

2)根据试验速度将台车牵引至加速位置，启动数据采集器、高速摄像等试验检测设备，启动高速台车由静止开始加速，高速摄像记录台车碰撞的行程及碰撞过程的缓冲情况。

3)对得到的数据采集器中的试验参数进行数据处理，提取试验缓冲过程的波形数据，同时与法规波形区域对比，表征碰撞过程的试验相关参数。

本发明双缸可调式长行程液压缓冲装置，使用时将缓冲材料17固定在碰撞点上，确定左右活塞杆3在同一水平面内，油箱4、油管及节流阀的接口处均密封，油箱4、支撑架固定，装置整体呈对称设置。由于不同试验类别的碰撞速度不同，所需试验前的准备条件亦有所区别。

尽管上述通过举例说明，已经描述了本发明最佳的具体实施方式，本发明的保护范围并不仅限于上述说明，本领域一般技术人员可以理解的是，在不背离本发明所教导的实质和精髓的前提下，任何修改和变化都落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种可调的双缸长行程液压缓冲装置，包括液压机构、支撑机构、缓冲机构和碰撞机构，其特征在于：所述液压机构包括油缸(1)、活塞(2)、活塞杆(3)、油箱(4)、节流孔(6)、大流量油管(7)、小流量油管(8)和固定销(9)；所述支撑机构包括导向套(10)、密封圈(11)、端盖(12)和支撑架(13)；所述缓冲机构包括弹簧(14)和弹簧座(15)；所述碰撞机构包括支撑板(5)、碰撞板(16)和缓冲材料(17)；其中所述液压机构的油缸(1)、活塞(2)、活塞杆(3)和固定销(9)分别配置为两个，均呈左右对称排列，油缸(1)纵向上开节流孔(6)，油缸(1)后端与碰撞机构的支撑板(5)相连接，前端与支撑机构连接；

所述液压机构的活塞(2)和活塞杆(3)设置在油缸(1)的内部，活塞(2)与油缸(1)的内缸筒壁之间留有缝隙，将油缸(1)分为前腔和后腔，活塞杆(3)后端与活塞(2)固接，前端伸出支撑机构的端盖(12)与碰撞板(16)连接；

所述液压机构的油箱(4)分别开有与大流量油管(7)和小流量油管(8)连接的孔；

所述液压机构的大流量油管(7)和小流量油管(8)均为刚性油管，一端通过转接头与节流孔(6)连接，另一端通过开在油箱(4)上的孔与油箱(4)连接；

所述液压机构的油缸(1)前腔、与所述前腔连接的大流量油管(7)和小流量油管(8)、油缸(1)后腔、与所述后腔连接的大流量油管(7)和小流量油管(8)、以及油箱(4)构成了液压机构的油液回路；

所述支撑机构的导向套(10)和密封圈(11)与油缸(1)的内缸壁接触，密封圈(11)的其中一端配置成与油缸(1)的端口平齐，支撑架(13)设置在油缸(1)的外部，用于支撑油缸(1)，端盖(12)与油缸(1)通过螺纹进行固接；

所述缓冲机构的弹簧(14)安装在活塞杆(3)上，设置成复位弹簧形式；

所述碰撞机构的支撑板(5)与油缸(1)的后端连接，碰撞板(16)与活塞杆(3)的前端连接；缓冲材料(17)设置在碰撞板(16)的前端。

2.根据权利要求(1)所述的缓冲装置，其特征在于：所述大流量油管(7)进行大流量调节，小流量油管(8)进行小流量调节。

3.根据权利要求1或2所述的缓冲装置，其特征在于：所述大流量油管(7)和小流量油管(8)与节流孔(6)的连接处均设有节流阀，通过节流阀对液压油流量进行微调。

4.根据权利要求1所述缓冲装置，其特征在于：所述弹簧(14)为半/全行程适应型调节弹簧，一端与抵靠在端盖(2)上的弹簧座(15)固定卡紧，另一端通过滑套形式的弹簧座(15)固定在碰撞板(16)上。

5.根据权利要求1所述缓冲装置，其特征在于：所述缓冲材料(17)是聚氨酯、气弹簧。