CN108691942B - 流体阻尼器 - Google Patents

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Abstract

流体阻尼器(1)包括：具有工作腔(12)的壳体(2)；布置在工作腔室(12)中的阻尼流体(12)；设置在工作腔(12)中的活塞单元(13)，活塞单元(13)包括活塞杆(7)、固定到活塞杆(7)以将工作腔室(12)分成第一工作腔部分(14)和第二工作腔部分(15)的活塞(38)、将第一工作腔部分(14)和第二工作室部分(15)互连的至少一个流管(32，35，36，39，46，47)、将第一工作腔部分(14)和第二工作腔部分(15)互连的至少一个旁管(31)、在阻止位置中阻止流体流过旁管(31)且达到最小流体压力就设置在释放位置的过载阀(45)，其中，在所述释放位置，流体能够流过旁管(31)。

Description

流体阻尼器
技术领域
本发明涉及流体阻尼器，尤其是液压阻尼器。
背景技术
流体阻尼器配置成使得固定到活塞杆的活塞对抗阻尼流体在壳体中移动。活塞的速度如此被阻尼流体减小以产生阻尼力。阻尼曲线、换言之依据阻尼器的致动速度由阻尼器产生的阻尼力是渐进的。越快速地致动阻尼器，由阻尼器产生的阻尼力越高。过量阻尼力可能引起阻尼器的部件损坏和/或故障、和/或可能损坏阻尼器与待阻尼部件的连接，待阻尼部件诸如是行李架的壳体。
发明内容
本发明基于的目的是如此改进流体阻尼器，以使得尤其由于不当使用引起的对阻尼器的损坏和/或对其与待阻尼部件的连接的损坏被排除。
这个目的通过流体阻尼器实现，流体阻尼器包括：具有工作腔室的壳体；布置在工作腔室中的阻尼流体；设置在工作腔室中的活塞单元，活塞单元包括：活塞杆；固定到活塞杆的活塞，活塞将工作腔室分成第一工作腔室部分和第二工作腔室部分；将第一工作腔室部分和第二工作腔室部分互连的至少一个流动管道；将第一工作腔室部分和第二工作腔室部分互连的至少一个旁路管道；过载阀，其在阻止位置中阻止流体流过旁路管道且只要达到最小流体压力就设置在释放位置中，其中，在所述释放位置中，流体能够流过旁路管道。本发明的主旨在于，流体阻尼器设有过载阀，所述过载阀配置成只要达到用于流体流动的最小流体压力就开通旁路管道。已经发现，包括旁路管道的流体阻尼器具有带有显著平坦区的阻尼曲线。在这个平坦区中，流体阻尼器具有尤其独立于致动速度的基本恒定的阻尼力。阻尼器的无意的错误致动不会引起对流体阻尼器或其与待阻尼部件的连接的损坏。作用在阻尼器上的最大阻尼力可靠地受限。流体阻尼器借助于至少一个流动管道提供阻尼功能，所述至少一个流动管道允许工作腔室中的阻尼流体从第一工作腔室部分流入第二工作腔室部分。工作腔室被固定到活塞杆的活塞分成第一工作腔室部分和第二工作腔室部分。活塞杆被引导沿流体阻尼器的壳体的纵向轴线移位。旁路管道提供朝向流动管道的附加流体连接。旁路管道是旁路流体连接。尤其沿旁路管道设置过载阀。在阻止位置中，流体流过旁路管道被阻止。如果在致动活塞杆之后流体阻尼器中的压力降到低于最小流体压力则提供阻止位置。在过载阀的阻止位置中，流体阻尼器确保传统流体阻尼器的阻尼功能。
最小流体压力是能够调节的流体阻尼器允许阻尼器中的最大可允许的流体压力单独适配。当达到最小流体压力时，过载阀从阻止位置移动到释放位置中。这个过程也称为切换过程。最小流体压力因此也称为切换过程。尤其借助于无源部件实施切换过程。在释放位置中，流体压力基本不可能进一步增加。旁路管道提供用于阻尼流体的充足流动面积。过载阀尤其配置成使得切换过程被力控制。影响切换过程的阻尼部件即刻限定最小流体压力，所述阻尼部件诸如是切断旁路管道和/或旁路管道的有效流动面积的部件。
配置成在阻止位置中将旁路管道密封的至少一个密封构件确保旁路管道在阻止位置中的可靠密封。这防止在旁路管道的阻止位置中流体流过旁路管道。
密封座部改进在阻止位置中旁路管道的密封的可靠性，密封构件在阻止位置中以密封方式抵接密封座部。
阀用作弹性构件且尤其用作密封构件。由弹性构件产生的弹性力尤其与由最小流体压力产生的旁路管道中的流体压力相反地起作用。阀盘限定相反于流体压力起作用的弹性力。有效弹性力尤其依据使用阀盘的数量、阀盘的厚度、允许由流体压力引起阀盘弹性形变的几何边界条件、在阀盘上起作用的流体压力的杠杆臂。在尤其有利的实施方式中，阀盘可以同时用作密封构件。
作为流体阻尼器的补充或替换方案，流体阻尼器可以设有用作密封构件的密封球。密封构件也可以具有不同的几何形状，例如锥形形状、柱形形状、长方体形状或立方体形状。
配置成使得旁路管道的第一流动横截面积大于流动管道的第二流动横截面积的流体阻尼器确保阻尼器中的最大力的可靠减轻。对于旁路管道的第一流动横截面积大于流动管道的第二流动横截面积，保证的是待移位的流体能够从一个工作腔室部分流入另一工作腔室部分，即使在高负载作用在流体阻尼器上的情况下。旁路管道的第一流动横截面积的尺寸是流动管道的第二流动横截面积的尺寸的尤其至少两倍、尤其至少四倍、尤其至少八倍、且尤其至少十倍。也能够设想到的是提供被过载阀开通的多于一个旁路管道。因此，旁路管道的第一流动横截面积必须相应增加。可以相同或不同地配置旁路管道。如此提供旁路管道的不同构型，以例如使得旁路管道具有不同的流动横截面积。也通过旁路管道与纵向轴线的径向距离来设置不同的构型。如上所述的不同旁路管道可以提供在同一个过载阀中的不同切换点。能够设想到提供具有多于一个切换点的过载阀。
也能够设想到提供多个流动管道，以相应地设定在阻止位置中流体阻尼器的阻尼效果。流体阻尼器的阻尼效果依据流动横截面积。
尤其在流体阻尼器的轴向方向上具有紧凑设计和/或轻量化设计的过载阀允许已经存在的流体阻尼器的有利改装。具体地，过载阀可以按紧凑和/或轻量化的方式安装到流体阻尼器的活塞。
尤其固定到活塞杆的阀体允许过载阀的有利改装。阀体可以按简单的方式固定到流体阻尼器的活塞杆。
将旁路管道结合到阀体中允许最小流体压力的有利设定。过载阀是紧凑的且在机械方面是坚固的。
过载阀的支撑环、尤其固定到活塞杆的支撑环提供阀体的有利稳定，阀盘尤其设置在支撑环和阀体之间。
活塞单元的流动密封构件、尤其配置为活塞环的流动密封构件允许尤其在流动管道的释放位置中的流动管道的密封。流动密封构件尤其配置为尤其以径向密封方式抵接流体阻尼器的壳体内侧的环状构件。流动密封构件能够尤其沿流体阻尼器的壳体的纵向轴线移位。
附图说明
通过后续结合附图对两个示例性实施方式的描述，本发明的其他有利的实施方式、附加特征和细节将变得明显，
图1示出根据本发明的流体阻尼器的第一示例性实施方式的纵向剖视图；
图2示出图1中的细节II的放大图，其中过载阀处于阻止位置；
图3示出对应于图2的处于释放位置的过载阀的视图；
图4示出根据图2的过载阀的阀体的透视图；
图5从下方示出阀体的视图；
图6从上方示出阀体的视图；
图7示出阀体的放大侧视图；
图8示出根据图2的过载阀的阀盘的透视图；
图9示出对应于图1的根据第二示例性实施方式的流体阻尼器的视图；
图10示出图9中的细节X的放大图，其中过载阀处于阻止位置；
图11示出对应于图10的处于释放位置的过载阀的视图；
图12示出图10中的过载阀的阀体的透视图；
图13示出根据图12的阀体的平面图；
图14示出根据图13中的剖面线XIV-XIV的剖视图；
图15示出根据图13中的剖面线XV-XV的剖视图；
图16示出现有技术的流体阻尼器和根据本发明的流体阻尼器的阻尼曲线的示意图。
具体实施方式
在图1至8中示出的流体阻尼器1是液压阻尼器，诸如在飞机的行李架中使用以缓冲行李架相对于壳体的枢转运动且控制枢转速度的液压阻尼器。
流体阻尼器1具有基本柱形的壳体2，所述壳体具有纵向轴线3。壳体2具有在图1的顶部处示出的第一闭合端4和与第一端4相反设置的第二开通端5。壳体2的第一端4设有配置为球头型适配器的第一紧固构件6。也可以不同地配置第一紧固构件6。第一紧固构件6用于将壳体紧固到第一部件，第一部件诸如是静止行李架的接合活动点。
在第二端5处，活塞杆7以密封方式被引导出壳体2。为此目的，引导/密封单元8设置在壳体2中的第二端5的区域中，所述引导/密封单元8确保活塞杆7沿壳体2的纵向轴线3的被引导移位。引导/密封单元8借助于保持盘10相对于纵向轴线3轴向保持在壳体2中，保持盘借助于环绕珠状道11紧固在壳体2中。活塞杆7能够沿纵向轴线3移位。活塞杆7相对于纵向轴线3尤其同中心地设置在壳体2中。纵向轴线3也是活塞杆的纵向轴线。在设置在壳体2外侧的自由端处，配置为球头型适配器的第二紧固构件9设置在活塞杆7上。第二紧固构件9也可以以任何其他方式配置且用于将流体阻尼器1安装到第二部件，第二部件能够相对于第一部件移动，第二部件尤其是可枢转地接合到行李架以允许行李架闭合的盖部。
为了说明的原因，壳体2和活塞杆7以图1中的中断线示出。活塞杆7和壳体2沿纵向轴线3的实际长度配置成枢转连接所需的移位路径。
工作腔室12被壳体2和保持盘10限定。在工作腔室12中设置阻尼流体，阻尼流体在示出的示例性实施方式中是液压油。也能够设想到使用另一液体作为阻尼流体。也能够设想到提供气态阻尼流体。阻尼流体也可以配置为液体和气体的混合物。
活塞杆7的第二端设置在壳体2内侧，换言之设置在工作腔室12内侧。在活塞杆7的设置在工作腔室12中的末端处紧固活塞单元13，活塞单元将工作腔室12分成第一工作腔室部分14和第二工作腔室部分15。第一工作腔室部分14被壳体2和活塞单元13限定。第二工作腔室部分15被壳体2、活塞单元13和保持盘10限定。
在后文中将借助于图2至8更详细地描述活塞单元13的结构和作用。
活塞杆7具有柱形杆状部分16和活塞部分17。杆状部分16的直径DS大于活塞部分17的直径DK。在从杆状部分16过渡到活塞部分17处，形成肩部18以确保活塞单元13在纵向轴线3的轴向方向上被轴向支撑在活塞杆7上。活塞单元13被配置为锁紧螺母的紧固构件19轴向固定，锁紧螺母旋拧到在活塞杆7的自由端处的螺纹部分20。
活塞单元13具有尤其多部分设计的模块。活塞单元13包括保护垫片21，保护垫片被轴向支撑在活塞杆7的肩部18的前端上。保护垫片也被称为支撑环。保护垫片21在其远离肩部18的前表面处具有环形衬圈22。环形衬圈22与保护垫片21形成为一件。环形衬圈22的外径小于保护垫片21的外径。具体地，环形衬圈22的外径是保护垫片21的外径的至多60％、尤其至多50％、且尤其至多45％。
阀盘23设置在环形衬圈22的前表面上。阀盘23相对于其中心24具有双轴对称性且呈现基本十字形状，所述中心相对于纵向轴线3同中心地设置。阀盘23为平坦部分，尤其形成为金属切割片。在第一优选方向上，阀盘23具有两个主要突起25。主要突起25相对于中心24彼此在直径上相反地设置。主要突起25均基本配置为矩形的形状，矩形的自由拐角区域被倒圆。在垂直于第一主要方向且代表次级方向的第二主要方向上设置两个相应的次级突起26，所述两个相应的次级突起由布置在其间的相应的凹口27与彼此隔开。邻近于彼此设置的所述两个次级突起26平行于次级方向延伸。如此设置成对以相反于彼此的次级突起26平行于彼此设置。
阀盘23非常薄，以至于阀盘在相对于盘平面变形时是柔性的。阀盘23能够在垂直于盘平面的方向上以弹性可逆的方式变形。
沿纵向轴线3看去，阀体28邻近于阀盘23设置，其细节在图4至7中示出。
阀体28是基本盘形的，其具有尤其平坦、换言之平面设计的第一前表面29和不平坦、尤其凹进设计的第二前表面30。阀体28以其第二前表面30抵接阀盘23。
阀体28具有两个第一通孔31，所述两个第一通孔在阀体28上相对于纵向轴线3在直径上彼此相反地设置。第一通孔31沿具有第一半径r1的第一圆线设置。也能够想到的是，提供多于两个或少于两个的第一通孔31。
阀体28具有沿具有第二半径r2的第二圆线设置的四个第二通孔32。第二半径r2小于第一半径r1。第二通孔32均在相对于纵向轴线3在直径上相反的构型中设置成对。沿第二通孔32的第二圆线，第二通孔在与彼此不等距处设置。也能够想到的是，提供小于四个或少于四个的第二通孔32，第二通孔也可以尤其在沿第二圆线与彼此等距处设置。
阀体28沿其外周边具有多个凹部33，在示出的示例性实施方式中提供六个凹部33。凹部33与壳体2的内壁34一起形成轴向管道35，当活塞单元13沿纵向轴线3移位时，阻尼流体能够沿轴向管道流动。由于阀体28的外径小于壳体2的内径，轴向管道35由沿整个周边延伸的环形管道互连。形成环形轴向管道，其由于轴向管道35在凹部33的区域中具有相对较大的流动面积。
第二前表面30设有横向管道36，横向管道从阀体28中的第二通孔朝向外周边以开通方式被引导。横向管道36允许流体首先沿纵向轴线3以开通方式流过第二通孔32，而后在横向于纵向轴线3的方向上、即在垂直于纵向轴线的平面中流过。
在每种情况下在两个邻近横向管道36之间设置相应的定心突起37，定心突起对应于阀盘23的凹口27。在活塞单元13的组装构型中，阀盘23如此放置在阀体28上，以使得定心突起37均接合凹口27中的相应一个。主要突起25覆盖第一通孔31。次级突起26均在纵向轴线3的轴向方向上覆盖横向管道36之一。横向管道36均在阀体28的外周边处、换言之在纵向轴线3的径向方向上开通。
活塞单元31设有沿纵向轴线3邻近于阀体28设置的活塞38。活塞具有尤其与第一通孔31齐平的多个轴向孔39。
在远离阀体28的前表面上，活塞38具有围绕的环形筒部40。环形筒部40形成用于活塞环41的轴向止动部。活塞环41形成流动密封构件。活塞环以径向密封方式抵接壳体2的内壁34。活塞环41具有矩形横截面积。活塞环41能够沿纵向轴线3在环形筒部40和阀体28之间轴向移位。
在活塞38远离阀体28的前表面凹部42中插入上部阀盘32，覆盖盘44承载所述上部阀盘32，覆盖盘44借助于锁紧螺母19固定。
设置多个流动管道以将第一工作腔室部分14与第二工作腔室部分15连接。流体沿流动管道的流动尤其在图2中示出的过载阀45的阻止位置中发生。
在阻止位置中，流体从第一工作腔室部分14沿壳体2的内壁34和覆盖盘44的外侧之间的径向间隙46流动和/或流过覆盖盘44中的轴向孔47。流体继续沿活塞38中的轴向孔39流动。在阻止位置中，不可能发生流体轴向流过第一通孔，因为第一通孔31被阀盘23密封，所以在活塞38和阀体28的前表面抵接彼此的区域中，流体在横向于纵向轴线的方向上继续流动。流体继而沿第二通孔32流动且沿横向管道36流入轴向管道35，且从此流入第二工作腔室部分15。这种节流流动能够在活塞杆7的插入方向48和与插入方向相反的拔出方向上实现。
当流体阻尼器1被暴露于过量负载时，尤其当活塞杆7沿插入方向48快速插入到壳体2中时，在阀体28的第一通孔31中移位的阻尼流体作用在阀盘23且尤其作用在主要突起25上。由于阀盘的弹性，阀盘23能够在主要突起25的区域中揭开第一通孔31，从而引起第一通孔31以提供旁路管道的方式开通。
阀盘23响应于称为切换点的最小流体压力揭开旁路管道。通过改变用于阀盘的材料能够调节切换点。能够通过改变第一通孔31的数量和/或尺寸、换言之直径而进一步调节最小流体压力。在释放位置中的流体流动在图3中被流动箭头49示出。
阀盘23的弹性形变被保护垫片21在几何形状方面限制。保护垫片21用作用于阀盘23、尤其用于主要突起25的支撑件。
也能够通过限定径向距离、换言之第一半径r1而影响最小流体压力。第一半径r1越大，使阀盘23揭开第一通孔31所需的最小流体压力越小。
阀盘23是有弹性的弹性体，因此形成弹性构件。当流体压力再次降低时，阀盘23自动回复到其在图2中示出的初始位置，初始位置是阻止位置。阀盘23以密封方式抵接第一通孔31。阀盘23是密封构件。
尤其有利的是过载阀45具有紧凑且尤其轻量化的设计，以允许过载阀结合到已经现存的流体阻尼器的活塞杆的可用安装空间中。过载阀45的设计是简单的。过载阀45尤其包括阀体28和阀盘23，阀体具有配置为旁路管道的通孔31。
活塞单元13包括保护垫片21、阀盘23、阀体28、活塞38、活塞环41、上部阀盘43和覆盖盘44。流动管道由与彼此流体连通的各个管道形成，尤其是第二通孔32、横向管道36、轴向管道35、轴向孔39、径向间隙46和/或轴向孔47。
活塞单元13在活塞部分17的区域中固定到活塞杆7。活塞杆7沿纵向轴线3的移位即刻导致活塞单元13的移位。
在后文中将参考图9至15描述本发明的第二示例性实施方式。相同部分被供以与在第一示例性实施方式中相同的附图标记，引用对这些部分的描述。结构不同但功能相同的部分被供以由字母a跟随的附图标记。
在活塞单元13a且尤其过载阀45a的设计中能够找到相对于在先示例性实施方式的差异。阀体28a具有两个第一通孔31和两个第二通孔32，它们在每种情况下如此设置成对，以便设置成相对于纵向轴线3在直径上相反的构型。第二示例性实施方式的围绕的轴向管道35a基本形成为阀体26a的外径小于壳体2的内径。
与第一示例性实施方式的另一差异是，阀盘23a首先不具有密封功能。阀盘23a不是密封构件。阀盘23a是提供以挤压密封球50的弹性构件，密封球用作抵靠密封座部51的密封构件，密封座部配置为沿第一通孔31的阶梯。密封球51由铬钢制成。
阀盘23a尤其配置为圆环盘。
根据示出的示例性实施方式，活塞38a不具有轴向孔。对于覆盖盘44a也是这样，覆盖盘也不具有轴向孔。
作为环形衬圈22的补充，保护垫片21还设有居中设置的接收衬圈52，阀盘23a如此放置在接收衬圈之上，以便相对于纵向轴线3在径向方向上被保持。阀盘23a被环形衬圈22轴向固定。保护垫片21a以上文已经描述的方式给弯折阀盘23a提供支撑。
在图10中示出的过载阀45a的阻止位置中，流体基本沿在覆盖盘44a和内壁34之间的外部径向间隙和在活塞38a和内壁34之间的外部径向间隙、沿活塞38a和阀体28a之间的前端接触表面、沿第二通孔32和横向管道36流动，流过轴向管道35，流过保护垫片21a且流入第二工作腔室部分15。
只要达到第一通孔31的最小流体压力，密封球50就如此相反于由阀盘23a施加的弹性力揭开密封座部51，以使得流体能够流过由通孔31提供的旁路管道。流体流动在图11中由流动箭头49a示出。
现在将借助于在图16中示出的阻尼曲线说明根据本发明的流体阻尼器的阻尼效果将。在这个高度示意性的图表中，流体阻尼器的加载速度v由横坐标代表，而由流体阻尼器产生的阻尼力F由纵坐标代表。实线53代表现有技术的流体阻尼器的阻尼曲线。阻尼曲线是高度渐进的。流体阻尼器被越快速地致动，阻尼力越高。
虚线示出根据本发明的流体阻尼器的阻尼曲线54。在低加载速度v处，根据本发明的流体阻尼器的曲线54基本等同于现有技术阻尼器的曲线53。在高速处，将依据本发明开通过载阀，导致阻尼器中的力受限于最大力Fmax。最大力Fmax代表如上所述能够调节的切换点。

Claims (18)

1.一种流体阻尼器(1；1a)，其包括
a.具有工作腔室(12)的壳体(2)，
b.布置在工作腔室(12)中的阻尼流体，
c.设置在工作腔室(12)中的活塞单元(13；13a)，活塞单元(13；13a)包括
i.活塞杆(7)，
ii.固定到活塞杆(7)的活塞(38；38a)，活塞(38；38a)将工作腔室(12)分成第一工作腔室部分(14)和第二工作腔室部分(15)，
iii.将第一工作腔室部分(14)和第二工作腔室部分(15)互连的至少一个流动管道(32，35，36，39，46，47)，
iv.将第一工作腔室部分(14)和第二工作腔室部分(15)互连的至少一个旁路管道(31)，
v.过载阀(45)，其在阻止位置中阻止流体流过旁路管道(31)且只要达到最小流体压力就设置在释放位置中，其中，在所述释放位置中，流体能够流过旁路管道(31)，
其中，流体阻尼器(1；1a)具有带有显著平坦区的阻尼曲线，在所述显著平坦区中，流体阻尼器(1；1a)具有独立于致动速度的恒定的阻尼力。
2.根据权利要求1所述的流体阻尼器(1；1a)，其特征在于，最小流体压力是能够调节的。
3.根据权利要求1所述的流体阻尼器(1，1a)，其特征在于包括配置成在阻止位置中密封旁路管道(31)的至少一个密封构件(23；50)。
4.根据权利要求3所述的流体阻尼器(1；1a)，其特征在于包括密封座部(51)，密封构件(23；50)在阻止位置中以密封方式抵接密封座部。
5.根据权利要求1所述的流体阻尼器(1；1a)，其特征在于包括用作弹性构件的阀盘(23；23a)。
6.根据权利要求1所述的流体阻尼器(1；1a)，其特征在于包括用作密封构件的密封球(50)。
7.根据权利要求1所述的流体阻尼器(1；1a)，其特征在于，旁路管道(31)的第一流动横截面积大于流动管道的第二流动横截面积。
8.根据权利要求1所述的流体阻尼器(1；1a)，其特征在于，过载阀(45；45a)具有紧凑设计和轻量化设计中的至少一个。
9.根据权利要求8所述的流体阻尼器(1；1a)，其特征在于，过载阀(45；45a)具有在流体阻尼器的轴向方向上的紧凑设计。
10.根据权利要求1所述的流体阻尼器(1；1a)，其特征在于，过载阀(45；45a)具有阀体(28；28a)。
11.根据权利要求10所述的流体阻尼器(1；1a)，其特征在于，过载阀(45；45a)的阀体(28；28a)固定到活塞杆(7)。
12.根据权利要求10所述的流体阻尼器(1；1a)，其特征在于，旁路管道(31)一体于阀体(28；28a)中。
13.根据权利要求1所述的流体阻尼器(1；1a)，其特征在于，过载阀(45；45a)具有支撑环(21)。
14.根据权利要求13所述的流体阻尼器(1；1a)，其特征在于，过载阀(45；45a)的支撑环(21)固定到活塞杆(7)。
15.根据权利要求14所述的流体阻尼器(1；1a)，其特征在于，阀盘(23；23a)设置在支撑环(21)和阀体(28；28a)之间。
16.根据权利要求1所述的流体阻尼器(1；1a)，其特征在于，活塞单元(13；13a)具有流动密封构件。
17.根据权利要求16所述的流体阻尼器(1；1a)，其特征在于，流动密封构件配置为活塞环(41)。
18.根据权利要求1所述的流体阻尼器(1；1a)，其特征在于包括用作密封构件的阀盘(23；23a)。
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