CN111936763A - 液压装置 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的一实施例的液压装置包括外缸；内缸；活塞，其具有固定模式和移动模式，并在所述移动模式中对于所述内缸相对地往复运动；以及自由活塞,其将所述外缸和所述内缸之间的空间分割为第一腔室和第二腔室，并能够在所述外缸和所述内缸之间的空间中往复运动，此时，液体填充在作为所述内缸的内部空间的第三腔室中，当所述活塞在所述移动模式中朝向所述内缸的所述一端移动时，填充在所述第三腔室中的所述液体的至少一部分移动到所述第一腔室或所述第二腔室中。

Description

液压装置
技术领域
本发明的实施例涉及一种诸如气弹簧(gas spring)和气缸(gas cylinder)的液压装置。
背景技术
诸如气弹簧或气缸的液压装置是能够通过使用液压(液压)将缸固定到所需长度或施加力的装置。气缸或气弹簧的内部大致填充有高压氮气(N2)，通过气体开口销或阀开关孔口(orifice)来控制气体的流动，从而调整总长度。
当阀或孔口关闭时，由压缩气体的相同的压力作用在气缸内部的活塞头(head)的两侧。从而，活塞处于不移动并停止的状态。
本发明的背景技术于韩国注册专利公布第10-1670047号(2016.10.21注册，发明名称：气缸)中披露。
发明内容
技术问题
即使在诸如气缸或气弹簧的液压装置的阀或孔口关闭的情况时，当瞬时向液压装置施加大于内部气压的压力时，则液压装置的活塞会收缩后发生振动(阻尼)现象。
另一方面，对于为了防止液压装置的长度急剧地变化而通过使用液体来进行阻尼(damping)的现有液压装置和为了防止活塞振动(收缩)现象而使用液体的现有液压装置来说，由于容纳液体的腔室(chamber)与容纳压缩气体的腔室平行配置，因此在瞬间施加大压力时，引起因压缩气体被压缩而引起振动(收缩)现象，并且液压装置的总长度增加的问题。
如果这种液压装置用于椅子，当用户坐在椅子上时，如上所述的阻尼功能充当垫子，从而可有助于就座感。但是，当上述液压装置用于必须保持正确长度的桌子、书桌、餐桌、医疗器具和手推车等时，活塞的振动(收缩)现象可能是个大问题。
例如，当现有的液压装置用于放置有5kgf板的桌子时，通过将气体使用压力调节至5kgf至10kgf时，可以轻松驱动桌子。但是，当用户稍微靠在桌子上或具有一定负载或更大的负载的物体放在桌子上导致对液压装置施加10kgf或更大的力时，则出现收缩现象。在这种情况下，不仅用户会感到使用上的不便，而且还存在桌子上的物体会掉落的风险。
但是，这些问题是示例性的，并且本发明的范围不限于此。
技术方案
根据本发明的一实施例的液压装置包括外缸；内缸，其中心轴与所述外缸的中心轴一致，配置在所述外缸的内部，并具有一端和另一端；活塞，其被插入所述内缸的所述另一端，具有固定模式和移动模式，其中在所述移动模式中可以对于所述内缸相对地往复运动；以及自由活塞,其与所述外缸的内径和所述内缸的外径接触，将所述外缸和所述内缸之间的空间分割为第一腔室和第二腔室，并能够在所述外缸和所述内缸之间的空间中往复运动。
此时，液体填充在作为所述内缸的内部空间的第三腔室中，当所述活塞在所述移动模式中朝向所述内缸的所述一端移动时，填充在所述第三腔室中的所述液体的至少一部分移动到所述第一腔室或所述第二腔室中。
根据一实施例，所述活塞可以包括能够调节所述固定模式和所述移动模式的阀。
根据一实施例，当所述活塞在所述移动模式中朝向所述内缸的所述一端移动时，填充在所述第三腔室中的所述液体的至少一部分可以通过在所述活塞和所述内缸的内表面之间形成的第四腔室移动到所述第二腔室中。
根据一实施例，压缩气体可以填充在所述第一腔室中，当在所述移动模式中打开所述阀时，所述压缩气体可以把所述自由活塞朝向所述另一端所在的方向推动，并且填充在所述第二腔室中的所述液体的至少一部分可以通过所述第四腔室移动到所述第三腔室中。
根据一实施例的液压装置可以进一步包括管保持器组件，其部分地插入所述内缸的所述一端并具有能够调节所述固定模式和所述移动模式的阀。
根据一实施例，当所述活塞在所述移动模式中朝向所述内缸的所述一端移动时，填充在所述第三腔室中的所述液体的至少一部分可以通过所述阀移动到所述第一腔室中。
根据一实施例，压缩气体填充在所述第二腔室中，当在所述移动模式中打开所述阀时，所述压缩气体可以把所述自由活塞朝向所述一端所在的方向推动，并且填充在所述第一腔室中的所述液体的至少一部分可以移动到所述第三腔室中。
根据本发明的另一实施例的液压装置包括外缸；内缸，其中心轴与所述外缸的中心轴一致，外表面与所述外缸的内表面分离，并且具有一端和另一端；活塞，其具有能够调节固定模式和移动模式的阀，并在所述移动模式中可以在所述内缸中相对地往复运动；以及自由活塞，其被插入所述内缸中而分离所述内缸的内部空间，且可以通过液压在所述内缸内部往复运动。
此时，在所述外缸和所述内缸之间的空间中形成腔室A-1,所述自由活塞将所述内缸的内部空间分割为与所述腔室A-1连通的腔室A-2和填充有液体的腔室B。
此外，当所述活塞和所述自由活塞在所述移动模式中朝向所述内缸的所述一端移动时，填充在所述腔室B的所述液体的至少一部分移动到在所述活塞和所述内缸的内表面之间形成的腔室C中。
根据一实施例，压缩气体填充在所述腔室A-1和所述腔室A-2，当在所述移动模式中打开所述阀时，所述压缩气体可以将所述自由活塞朝向所述另一端所在的方向推动。
除上述以外的其他侧面、特征和优点从以下的附图、权利要求书和发明的详细描述将会变得更加清楚。
有益效果
根据本发明的一实施例的液压装置，即使瞬间对活塞施加大于内部气压的压力，活塞也不会振动而保持在原处。即，即使从外部施加较大的力，液压装置的长度也不会变化。
根据本发明的一实施例的液压装置可以用于在诸如可调高度的桌子(table)、书桌、工作台、餐桌、医疗器具和手推等在振动时用户可能会感到不便的装置中。但是，本发明的用处不限于此。
另一方面，在根据本发明的一实施例的液压装置中，由于使用内缸将空间分割成内部/外部，因此可以将填充有压缩气体的腔室的容积设计得较大。从而，与现有的液压装置相比，可以在更短的总长度条件下实现更长的行程(stroke)，并且可以减小作为上止点处的气压与下止点处的气压之比率的压缩比。当然，本发明的范围不受这些效果的限制。
附图说明
图1为根据本发明的一实施例的液压装置100的剖视图。
图2为示出在移动模式中外力或压力施加到活塞上的状态的液压装置100的剖视图。
图3为示出在移动模式中未向活塞施加除大气压以外的外部压力的状态的液压装置100的剖视图。
图4为在固定模式中的液压装置100的剖视图。
图5为根据本发明的另一实施例的液压装置500的剖视图。
图6为示出在移动模式中外力或压力施加到活塞上的状态的液压装置500的剖视图。
图7为示出在移动模式中除大气压以外的外部压力未施加在活塞上的状态的液压装置500的剖视图。
图8为在固定模式中的液压装置500的剖视图。
图9为根据本发明的另一实施例的液压装置900的剖视图。
图10为示出在移动模式中外力或压力施加到活塞上的状态的液压装置900的剖视图。
图11为示出在移动模式中除大气压以外的外部压力未施加在活塞上的状态的液压装置900的剖视图。
图12为在固定模式中的液压装置900的剖视图。
具体实施方式
由于本发明可以应用各种变换并且具有各种实施例，因此将在附图中示出并在说明书中描述特定的实施例。参照后面详细描述的实施例以及附图，本发明的效果和特征以及实现它们的方法将会变得更加清楚。但是，本发明不限于一下披露的实施例，并且可以以各种形式来实现。
在以下实施例中，第一和第二等的术语不是限制性的，而用于将一个技术特征与另一个技术特征区分开的目的。
在以下实施例中，除非上下文中另外明确指出，单数表达包括复数表达。
在以下实施例中，包括或具有等的术语表示存在本说明书中记载的特征或技术特征，且不排除可以添加一个或多个其他特征或技术特征的可能性。
在以下实施例中，当膜、区域和技术特征等的部分被描述为在另一部分‘顶’或‘上’时，不仅在该另一部分的正上方，还包括在中间插入其他膜、区域和技术特征等的情况。
当某个实施例可以不同地实现时，某些步骤可以与所描述的顺序不同地执行。例如，连续描述的两个步骤实际上可以同时执行，或者可以按与所描述的顺序相反的顺序执行。
在附图中，为了便于描述，可以放大或缩小技术特征的尺寸。例如，为了便于描述，在附图中示出的每个技术特征的尺寸和厚度是任意性的，因此本发明并不限于图示。
图1为根据本发明的一实施例的液压装置100的剖视图。
根据一实施例的液压装置100包括外缸110,内缸120、活塞130和自由活塞140。
外缸110是中空(hollow)管(tube)，并提供容纳内部机械技术特征、氮气等的压缩气体G和油(oil)等的液体L的空间。以图1为准，外缸110的左边尾端可以由外盖112封闭。
内缸120是中空管，配置在外缸110的内部。内缸120可以与外缸110共享中心轴。即，在与x轴垂直切割的在图1中的液压装置100的截面中，内缸120和外缸110的中心实际上可以一致。
内缸120的一端121可以由内盖124封闭。内盖124的一部分可以被插入内缸120的一端121。内盖124可以包括用于与内缸120摩擦结合的密封环(O-ring)。密封环为了内缸120中容纳的液体L不会泄漏到外部，可以密封内缸120的一端121。
内缸120的另一端122打开着。活塞130可以插入打开着的内缸120的另一端122，并且对于内缸120相对地往复运动。活塞130包括作为与内缸120的内表面接触的部分的头部132和从头部132向外延伸并突出的杆134。头部132中包括的密封环(O-ring)可以防止容纳在内缸120中的液体L通过内缸120与头部132之间的间隙泄漏到外部。头部132可以在中心处包括开口销132OP(open pin)。杆134可在中心处包括推杆134PR。当施加外力时，推杆134PR可以按压开口销132OP而使其移动。根据开口销132OP的移动，阀132V可以开关，其使得流体能够在头部132内出入。根据阀132V的关闭，活塞130具有不移动的固定模式和可以移动的移动模式。在移动模式中，活塞130可以对于内缸120相对地往复运动。
另一方面，以图1为准，密封组件114可以配置在外缸110的右边尾端内部。密封组件114包围活塞130，并且可以与内缸120的另一端122结合。密封组件114固定内缸120的位置，并防止液压装置100内部的气体G和液体L泄漏到外部。另一方面，密封组件114提供活塞130能够往复运动的路径。密封组件114可以包括诸如气体密封件(gas seal)、开口保持器(open holder)和凸缘(flange)等的技术特征，但对此这里从略详细描述。
自由活塞140配置在外缸110和内缸120之间的空间中。自由活塞140与外缸110的内表面和内缸120的外表面接触。自由活塞140可以是围绕内缸120的外表面的环形或炸面圈形。自由活塞140可以包括与外缸110接触的密封环和与内缸接触的密封环。密封环防止气体G和液体L从自由活塞140与外缸110/内缸120之间的间隙出入。即，通过自由活塞140，外缸110和内缸120之间的空间彼此分离。即，以图1为准，自由活塞140的左边空间形成第一腔室C1，且其右边空间形成第二腔室C2。第一腔室C1和第二腔室C2中可以填充有诸如气体G或液体L的流体，这将在后面描述。根据第一腔室C1和第二腔室C2作用在自由活塞140上的压力差，自由活塞140可以向x方向或-x方向移动。即，自由活塞140可以在外缸110和内缸120之间的空间中往复运动。根据自由活塞140的移动，第一腔室C1和第二腔室C2的容积可以变化。
由内缸120的内表面和内盖124以及活塞130的头部132包围的空间形成第三腔室C3。根据头部132的移动，第三腔室C3的容积可以变化。在第三腔室C3的至少一部分中可以填充有液体L。在活塞130不移动的‘固定模式’中，填充在第三腔室C3中的液体L不会泄漏到第三腔室C3的外部。在活塞130可以移动的‘移动模式’中，填充在第三腔室C3中的液体L可以泄漏到第三腔室C3的外部。具体地，当活塞130朝向内缸120的一端121移动时，在根据一实施例的液压装置100中，填充在第三腔室C3中的液体L的至少一部分可以移动到第二腔室C2中。
图2为示出在移动模式中外力或压力Pp施加到活塞130上的状态的液压装置100的剖视图。
根据一实施例，在移动模式中，当因外力或压力P-p的作用而活塞130朝向内缸120的一端121移动时，填充在第三腔室C3中的液体L的至少一部分可以通过在活塞130与内缸120的内表面之间形成的第四腔室C4来移动到第二腔室C2中。
参照图2，当通过按压推杆134PR来打开头部132的阀132V时，活塞130或液压装置100被转换成移动模式。当头部132的阀132V打开时，第三腔室C3和第二腔室C2流体连通(fluid communication)，从而使第三腔室C3的容积成为可以变化的状态。具体地，第三腔室C3可以通过头部132的阀132V以及头部132与内缸120之间的微小间隙与在内缸120的内表面和杆134的外表面之间形成的第四腔室C4流体连通。此外，第四腔室C4可以通过形成在密封组件114中的流路114FP与第二腔室C2流体连通。即，在头部132的阀132V打开的状态下，第三腔室C3可以通过第四腔室C4与第二腔室C2流体连通。
在第二腔室C2和第三腔室C3的至少一部分中可以填充有诸如油的液体L。在阀132V打开的状态下，第二腔室C2和第三腔室C3流体连通，因此，当活塞130对容纳在第三腔室C3中的液体L施加压力时，该压力可以通过容纳在第二腔室C2中的液体L传递到自由活塞140上。即，从外部按压活塞130的压力PP，从结果上看向-x方向传递至自由活塞140上。此时，从外部按压活塞130的压力Pp是大气压Patm和其他外部因素引起的压力Pex之和。其他外部因素引起的压力Pex可能由除大气压Patm之外的多种原因引起，例如用户用手施加的力或来自其他物体的重量等。
另一方面，为了不管活塞130的位置如何将始终大于大气压的压力施加在第一腔室C1上，压缩气体G可以填充(filling)在第一腔室C1中。第一腔室C1内的压缩气体G以图2为准向自由活塞140施加向+x方向的压力PG。
如果从外部按压活塞130的压力Pp大于由第一腔室C1的压缩气体G的压力P-G，则自由活塞140以图2为准向-x方向移动。此时，填充在第三腔室C3中的液体L的至少一部分冒出头部132的阀132V以及头部132与内缸120之间的微小间隙，在进入在内缸120的内表面和杆134的外表面之间形成的第四腔室C4中之后，通过形成在密封组件114中的流路114FP移动到第二腔室C2中。即，在阀132V打开的状态下向活塞130施加大于气压PG的压力Pp时，在第三腔室C3的容积减小的同时活塞130可以移动到一端121，并且液压装置100的总长度可以减小。
图3为示出在移动模式中除大气压以外的外部压力未施加在活塞130上的状态的液压装置100的剖视图。
根据一实施例，当压缩气体G被填充在第一腔室C1中并且阀132V在移动模式中被打开时，压缩气体G可以将自由活塞140向另一端122所在的方向推动。此时，填充在第二腔室C2中的液体L的至少一部分可以通过第四腔室C4移动到第三腔室C3中。
参照图3，当没有将额外的压力(图2，Pex)施加到活塞130时，只有大气压Patm作用在活塞130上。该大气压Patm通过连接到第三腔室C3的第四腔室C4和第二腔室C2传递到自由活塞140的右边端。即，向-x方向的大气压Patm作用在自由活塞140上。另一方面，如上所述，第一腔室C1内的压缩气体G以图3为准在自由活塞140施加向+x方向的压力PG。所述压力PG的大小根据第一腔室C1的容积而变，为了不管活塞130的位置如何将始终大于大气压Patm的压力PG施加在第一腔室C1上，压缩气体G可以填充在第一腔室C1中。即，由于压缩气体G对自由活塞140施加的压力Patm大于大气对自由活塞施加的压力Patm，因此，自由活塞140以图3为准向+x方向移动。从而，填充在第二腔室C2中的液体L的至少一部分通过第四腔室C4移动到第三腔室C3中。随着第三腔室C3的容积增加，活塞130向+x方向被推动。即，当在阀132V打开的状态下未施加除大气压Patm以外的压力时，则液压装置100的总长度因压缩气体的压力PG而会自动增加。
综上所述，在阀132V打开的移动模式中，根据施加到活塞130的压力的强度，自由活塞140和活塞130可以移动，从而可以调节液压装置100的总长度。
图4为在固定模式中的液压装置100的剖视图。
当推杆134PR因没有按压开口销132OP而关闭头部132的阀132V时，液体L不能在阀132V之间流动，因此，第三腔室C3以及第二腔室C2的液体L通过第四腔室C4的出入被阻止。在这种状态下，施加到活塞130上的力或压力P-ex仅传递到填充在第三腔室C3中的液体L上，而没有传递到自由活塞140上。由于第三腔室C3充满液体L，所以即使活塞130施加很大的压力，第三腔室C3不再被压缩。即，即使将大于气压PG的压力Pex瞬时施加到活塞130上，第三腔室C3的容积也保持恒定，并且活塞130不会振动并停留在原处。此外，在根据本发明的一实施例的液压装置100中，通过使用内缸120将作为内部空间的第三腔室C3和作为外部空间的第一腔室C1分离，因此，填充有压缩气体G的第一腔室C1的容积可以设计得较大。从而，与现有的液压装置相比，液压装置100可以在更短的总长度条件下实现更长的行程(stroke)，并且可以减小作为上止点处的气压与下止点处的气压之比率的压缩比。
图5为根据本发明的另一实施例的液压装置500的剖视图。关于根据一实施例的液压装置500，以与上述液压装置100的不同之处为主进行描述。
根据本发明的一实施例的液压装置500可以是‘气缸’类型的，其除了包括外缸510、内缸520、活塞530和自由活塞540之外，还包括围绕外缸510的一部分并保护杆534的管P。与上述的气弹簧类型的液压装置100不同，在气缸类型的液压装置500中，调节流体流量的阀550V在内缸520的一端521处操作。另一方面，在气缸类型的液压装置500中，通常活塞530的位置是固定的而其余技术特征移动。但是，在本说明书中，在与此相同的情况下也表示为活塞530对于内缸520‘相对地往复运动’。
根据一实施例的液压装置500还可以包括管保持器组件550，其部分地插入内缸520的一端521中并且具有能够调节固定模式和移动模式的阀550V。
参照图5，管保持器组件550被插入外缸510的内部和内缸520的一端521。
内缸520的一端521由管保持器组件550封闭。管保持器组件550的一部分可以被插入内缸520的一端521。管保持器组件550可以包括用于与内缸520摩擦结合的密封环(O-ring)。密封环为了容纳在内缸520中的液体L不会泄漏到外部，可以密封内缸520的一端121。
管保持器组件550可在中心处包括开口销552。此外，管保持器组件550可以包括释放臂551，其接触开口销552并突出到外缸510之外。当由用户等对释放臂551施加外力时，释放臂551按压开口销552，从而开口销552移动。当开口销552移动时，能使流体在管保持器组件550内出入的阀550V可以开关。根据阀550V的开关，活塞530具有不移动的固定模式和可以移动的移动模式。在移动模式中，活塞530可以对于内缸520相对地往复运动。
活塞530被插入打开着的内缸520的另一端522。活塞530可以包括作为与内缸520的内表面接触的部分的头部532和从头部532向外延伸并且不与内缸520的内表面接触的杆534。与图1至图4的液压装置100不同，在根据一实施例的液压装置500中，头部532可以不具有额外的开口销(open pin)。
另一方面，以图5为准，密封组件514可以配置在外缸510的右边尾端内部。省略对于密封组件514的技术特征的详细描述。
自由活塞540配置在外缸510和内缸520之间的空间中。自由活塞540接触外缸510的内表面和内缸520的外表面。外缸510和内缸520之间的空间由自由活塞540彼此分离。即，以图5为准，自由活塞540的左边空间形成第一腔室C1，其右边空间形成第二腔室C2。根据第一腔室C1和第二腔室C2作用在自由活塞540上的压力差，自由活塞540可以向x方向或-x方向移动。即，自由活塞540可以在外缸510和内缸520之间的空间中往复运动。根据自由活塞540的移动，第一腔室C1和第二腔室C2的容积可以变化。
由内缸520的内表面和管保持器组件550及活塞530的头部532包围的空间形成第三腔室C3。根据活塞530的头部532的移动，第三腔室C3的容积可以变化。在第三腔室C3的至少一部分中可以填充有液体L。在活塞530不移动的‘固定模式’中，填充在第三腔室C3中的液体L不会泄漏到第三腔室C3的外部。在活塞530可以移动的‘移动模式’中，填充在第三腔室C3中的液体L可以泄漏到第三腔室C3的外部。具体地，当活塞530朝向内缸520的一端521相对地移动时，在根据一实施例的液压装置500中，填充在第三腔室C3中的液体L的至少一部分可以移动到第一腔室C1中。
图6为示出在移动模式中外力或压力Pp施加到活塞530上的状态的液压装置500的剖视图。
根据一实施例，在移动模式中,当活塞530由外力或压力Pp朝向内缸520的一端521移动时，填充在第三腔室C3中的液体L的至少一部分可以通过管保持器组件550的阀550V移动到第一腔室C1中。
参照图6，当通过按压释放臂551而打开头部532的管保持器组件550的阀550V时，液压装置500被转换为移动模式。当阀550V打开时，第三腔室C3和第一腔室C1流体连通(fluid communication)，以第三腔室C3的容积成为可以变化的状态。具体地，第三腔室C3可以通过管保持器组件550的阀550V与在内缸520的外表面和外缸510的内表面之间形成的第一腔室C1流体连通。
在第一腔室C1和第三腔室C3的至少一部分中可以填充有诸如油的液体L。在阀550V打开的状态下，第一腔室C1和第三腔室C3流体连通，从而当活塞530对容纳在第三腔室C3中的液体L施加压力时，该压力可以通过容纳在第一腔室C1中的液体L传递到自由活塞540上。即，从外部按压活塞530的压力PP从结果上看向+x方向传递至自由活塞540上。此时，从外部按压活塞530的压力Pp是大气压Patm和其他外部因素引起的压力Pex之和。其他外部因素引起的压力Pex可能由多种原因引起，例如用户用手施加的力或来自其他物体的重量等。
另一方面，为了不管活塞530的位置如何将始终大于大气压的压力施加在第一腔室C2上，压缩气体G可以填充在第二腔室C2中。第二腔室C2内的压缩气体G以图6为准向自由活塞540施加-x方向的压力PG。
如果从外部按压活塞530的压力Pp大于由第二腔室C2的压缩气体G的压力PG，则自由活塞140以图6为准向+x方向移动。此时，填充在第三腔室C3中的液体L的至少一部分冒出管保持器组件550的阀550V并移动到第一腔室C1。即，在阀132V打开的状态下向活塞530施加大压力时，在第三腔室C3的容积减小的同时活塞530可以移动到一端521，并且液压装置500的总长度可以减小。
另一方面，随着自由活塞140以图6为准向+x方向移动，第二腔室C2的容积减小。此时，第二腔室C2可以通过密封组件514具有的孔口(orifice)连接到作为杆534的外表面与内缸520的内表面之间的空间的第四腔室C4。即，第二腔室C2和第四腔室C4可以用作‘一个’腔室。根据总长度条件和压缩比条件，第二腔室C2和第四腔室C4可以选择性地流体连通。
图7为示出在移动模式中除大气压Patm以外的外部压力未施加在活塞530上的状态的液压装置500的剖视图。
根据一实施例，当压缩气体G填充在第二腔室C2中并且阀550V在移动模式中被打开时，压缩气体G将自由活塞540向一端521所在的方向推动，并且填充在第一腔室C1中的液体L的至少一部分可以移动到第三腔室C3中。
参照图7，当没有将额外的外力或压力(图6，Pex)施加到活塞130时，只有大气压Patm作用在活塞530上。该大气压Patm通过连接到第三腔室C3的第一腔室C1传递到自由活塞540的左边端。即，向+x方向的大气压Patm作用在自由活塞540上。另一方面，如上所述，第二腔室C2内的压缩气体G以图7为准向自由活塞540施加-x方向的压力PG。为了不管活塞530的位置如何将始终大于大气压Patm的压力施加在第一腔室C2上，压缩气体G可以填充在第二腔室C2中。即，由于压缩气体G对自由活塞540施加的压力PG大于大气对自由活塞540施加的压力Patm，因此，自由活塞540以图7为准向-x方向移动。从而，填充在第一腔室C1中的液体L的至少一部分移动到第三腔室C3中。随着第三腔室C3的容积增加，活塞530向+x方向被推动。即，当在阀550V打开的状态下未施加除大气压Patm以外的压力时，则液压装置500的总长度因压缩气体的压力PG而会自动增加。
综上所述，在阀550V打开的移动的模式中，根据施加到活塞530的压力的存在/强度，自由活塞540和活塞530可以移动，从而可以调节液压装置500的总长度。
图8为在固定模式中的液压装置500的剖视图。
当释放臂551因没有按压开口销552而关闭管保持器组件550的阀550V时，液体L不能在阀550V之间流动，因此在第三腔室C3和第一腔室C1中的液体L的出入被阻止。在这种状态下，施加到活塞530上的力仅传递到填充在第三腔室C3中的液体L上，而没有传递到自由活塞540上。由于第三腔室C3充满液体L，所以即使活塞530施加力，第三腔室C3不再被压缩。即，即使将大于气压PG的压力Pex瞬时施加到活塞530，第三腔室C3的容积也保持恒定，并且活塞530不会振动并停留在原处。此外，在根据本发明的一实施例的液压装置500中，通过使用内缸520将作为内部空间的第四腔室C4和作为外部空间的第二腔室C2分离，因此，填充有压缩气体G的第二腔室C2的容积可以设计得较大。从而，与现有的液压装置相比，液压装置500可以在更短的总长度条件下实现更长的行程(stroke)，并且可以减小作为上止点处的气压与下止点处的气压之比率的压缩比。
图9为根据本发明的另一实施例的液压装置900的剖视图。
根据一实施例的液压装置900包括外缸910、内缸920、活塞930和自由活塞940。关于根据一实施例的液压装置900，以与上述液压装置900的不同之处为主进行描述。
在根据一实施例的液压装置900中，自由活塞940被插入到内缸920中。即，在液压装置900中，外缸910和内缸920之间的空间可以形成一个腔室。在下文中，将外缸910和内缸920之间的空间称为腔室A-1。
自由活塞940插入内缸920中。自由活塞940可以接触内缸920的内表面。自由活塞940可以大致为圆柱形。自由活塞940可以包括接触内缸920的密封环。密封环防止气体G和液体L出入自由活塞940和内缸920之间的间隙。即，内缸920的内部空间被自由活塞940分离。自由活塞940将内缸920的内部空间，以图9为准，分成位于左边的腔室A-2和位于右边的腔室B。腔室A-2可以与腔室A-1流体连通。液体L可以填充在腔室B。自由活塞940可以在内缸920的内部通过液压往复运动。根据自由活塞940的移动，腔室A-2的容积可以变化。
由内缸920的内表面和自由活塞940以及活塞930的头部932包围的空间形成腔室B。根据活塞930的头部932的移动，腔室B的容积可以变化。腔室B的至少一部分可以填充有液体L。在活塞930不移动的‘固定模式’中，填充在腔室B中的液体L不会泄漏到腔室B的外部。在活塞930可以移动的‘移动模式’中，填充在腔室B中的液体L可以泄漏到腔室B的外部。具体地，当活塞930朝向内缸920的一端921移动时，在根据一实施例的液压装置900中，填充在腔室B中的液体L的至少一部分可以移动到腔室C中。
图10为示出在移动模式中外力或压力Pp施加到活塞930上的状态的液压装置900的剖视图。
根据一实施例，在移动模式中，当因外力或压力Pp的作用而活塞930朝向内缸920的一端921移动时，填充在腔室A-1中的液体L的至少一部分可以移动到在活塞930与内缸920的内表面之间形成的腔室C中。
参照图10，当通过按压推杆934PR移动开口销932OP来打开阀932V时，活塞930或液压装置900被转换成移动模式。当头部932的阀932V打开时，腔室B和腔室C流体连通，并且腔室B的容积成为可以变化的状态。具体地，腔室B可以通过头部932的阀932V以及头部932与内缸920之间的微小间隙与在内缸920的内表面和杆934的外表面之间形成的腔室C流体连通。
在腔室B和腔室C的至少一部分中可以填充有诸如油的液体L。在阀932V打开的状态下，腔室B和腔室C流体连通，因此，当活塞930对容纳在腔室B中的液体L施加压力时，该压力可以传递到自由活塞940上。即，从外部按压活塞930的压力Pp，从结果上看向-x方向传递至自由活塞140上。此时，从外部按压活塞930的压力Pp是大气压Patm和其他外部因素引起的压力Pex之和。其他外部因素引起的压力Pex可能由处大气压Patm之外的多种原因引起，例如用户用手施加的力或来自其他物体的重量等。
另一方面，为了不管活塞930的位置如何将始终大于大气压的压力施加在腔室A-1和腔室A-2上，压缩气体G可以填充在彼此连通的腔室A-1和腔室A-2中。腔室A-1和腔室A-2内的压缩气体G以图10为准向自由活塞940施加向+x方向的压力PG。
如果从外部按压活塞930的压力Pp大于由于腔室A-1和腔室A-2的压缩气体G的压力PG时，则自由活塞940以图10为准向-x方向移动。此时，填充在腔室B中的液体L的至少一部分冒出头部932的阀932V和头部932与内缸920之间的微小间隙，进入在内缸920的内表面和杆934的外表面之间形成的腔室C中。即，挡在阀932V打开的状态下向活塞930施加大压力Pp时，在腔室B的容积减小的同时活塞930可以移动到一端921，并且自由活塞940也可以由腔室B中液体L的压力，移动到一端921上。从而，液压装置900的总长度可以减小。
图11为示出在移动模式中未向活塞930施加除大气压以外的外部压力的状态的液压装置900的剖视图。
根据一实施例，当压缩气体G被填充在腔室A-1和腔室A-2中，并且阀932V在移动模式中被打开时，压缩气体G可以将自由活塞940向另一端922所在的方向推动。
参照图11，当没有将额外的压力(图10，Pex)施加到活塞930上时，只有大气压Patm作用在活塞930上。该大气压Patm通过腔室B中的液体L传递到自由活塞940的右边端。即，向-x方向的大气压Patm作用在自由活塞940上。另一方面，如上所述，在腔室A-1和腔室A-2中的压缩气体G将向+x方向的压力PG施加在自由活塞940上。为了不管活塞930的位置如何将始终大于大气压Patm的压力作用在腔室A-1和腔室A-2中，压缩气体G可以填充在腔室A-1和腔室A-2中。即，由于压缩气体G对自由活塞940施加的压力PG大于大气对自由活塞940施加的压力Patm，因此，自由活塞940以图11为准向+x方向移动。类似地，由在腔室A-1和腔室A-2中的气体G的压力PG通过填充在腔室B中的液体L传递到活塞930的头部932上。从而，自由活塞940和活塞930均向内缸920的另一端922所在的方向移动。即，当在阀932V打开的状态下未施加除大气压Patm以外的压力时，则液压装置900的总长因压缩气体的压力PG而会自动增加。
综上所述，在阀932V打开的移动模式中，根据施加到活塞930的压力的存在/强度，自由活塞940和活塞930可以移动，从而可以调节液压装置900的总长度。
图12为在固定模式中的液压装置900的剖视图。
当推杆934PR因没有按压开口销932OP而关闭头部932的阀932V时，液体L不能在阀932V之间流动，因此，在腔室B和腔室C中的液体L的出入被阻止。在这种状态下，即使由腔室A-1和腔室A-2的压缩气体G对自由活塞940施加压力，自由活塞940和活塞930也不会移动。
如上所述，当通过使用内缸920将作为内部空间的腔室A-2和作为外部空间的腔室A-1分离时，即使腔室A-2的长度很小，由于腔室A-1的长度足够长，所以充满压缩气体G的空间可以形成得较广。从而，与现有的液压装置相比，液压装置900可以在更短的总长度条件下实现更长的行程，并且可以减小作为上止点处的气压与下止点处的气压之比率的压缩比。
已经参考附图中所示的实施例描述了本发明，但是这些仅仅是示例性的，并且本领域普通技术人员将理解，由此可以进行各种修改和等同的其他实施例。因此，本发明的真正技术保护范围应由所附权利要求书的技术思想来确定。
工业实用性
根据本发明，提供了一种液压装置。另外，本发明的实施例可以应用于诸如气弹簧和气缸的能够通过使用液压来将缸固定为所愿意的长度或施加力的装置等。

Claims (20)

1.一种液压装置包括：
外缸；
内缸，其中心轴与所述外缸的中心轴一致，配置在所述外缸的内部，并具有一端和另一端；
活塞，其被插入所述内缸的所述另一端，具有固定模式和移动模式，其中在所述移动模式中可以对于所述内缸相对地往复运动；以及
自由活塞,其与所述外缸的内径和所述内缸的外径接触，将所述外缸和所述内缸之间的空间分割为第一腔室和第二腔室，并能够在所述外缸和所述内缸之间的空间中往复运动，
其中，液体填充在作为所述内缸的内部空间的第三腔室中，
当所述活塞在所述移动模式中朝向所述内缸的所述一端移动时，填充在所述第三腔室中的所述液体的至少一部分移动到所述第一腔室或所述第二腔室中。
2.根据权利要求1所述的液压装置，其中，
所述活塞包括能够调节所述固定模式和所述移动模式的阀。
3.根据权利要求2所述的液压装置，其中，
当所述活塞在所述移动模式中朝向所述内缸的所述一端移动时，填充在所述第三腔室中的所述液体的至少一部分通过在所述活塞和所述内缸的内表面之间形成的第四腔室移动到所述第二腔室中。
4.根据权利要求3所述的液压装置，其中，
压缩气体填充在所述第一腔室中，
当在所述移动模式中打开所述阀时，
所述压缩气体把所述自由活塞朝向所述另一端所在的方向推动，并且填充在所述第二腔室中的所述液体的至少一部分通过所述第四腔室移动到所述第三腔室中。
5.根据权利要求1所述的液压装置，其进一步包括：
管保持器组件，其部分地插入所述内缸的所述一端并具有能够调节所述固定模式和所述移动模式的阀。
6.根据权利要求5所述的液压装置，其中，
当所述活塞在所述移动模式中朝向所述内缸的所述一端移动时，填充在所述第三腔室中的所述液体的至少一部分通过所述阀移动到所述第一腔室中。
7.根据权利要求5所述的液压装置，其中，
压缩气体填充在所述第二腔室中，
当在所述移动模式中打开所述阀时，
所述压缩气体把所述活塞朝向所述一端所在的方向推动，并且填充在所述第一腔室中的所述液体的至少一部分移动到所述第三腔室中。
8.根据权利要求1所述的液压装置，其进一步包括：
外盖，其封闭所述外缸的一端部。
9.根据权利要求8所述的液压装置，其进一步包括：
密封组件，其配置在与所述外盖所配置的所述外缸的一端部相对的另一端部，包围所述活塞，并与所述内缸的一端部结合。
10.根据权利要求1所述的液压装置，其进一步包括：
内盖，其封闭所述内缸的一端部。
11.根据权利要求10所述的液压装置，其中，
所述内盖包括密封所述内缸的一端的密封环；以及所述内缸的另一端打开着。
12.根据权利要求1所述的液压装置，其中，
所述活塞包括所述内缸的内表面接触的头部；以及
从所述头部向外延伸并突出的杆。
13.根据权利要求1所述的液压装置，其进一步包括：
管保持器组件，其部分地插入所述内缸的一端并具有能够调节所述固定模式和所述移动模式的阀。
14.一种液压装置包括：
外缸；
内缸，其中心轴与所述外缸的中心轴一致，配置在所述外缸的内部，并具有一端和另一端；
活塞，其包括被插入所述内缸的所述另一端并可以对于所述内缸相对地往复运动的头部；从所述头部向外延伸并突出的杆；以及设置在所述头部内而可开关的的阀；以及
自由活塞,其与所述外缸的内径和所述内缸的外径接触，将所述外缸和所述内缸之间的空间分割为第一腔室和第二腔室，并能够在所述外缸和所述内缸之间的空间中往复运动，
其中，液体填充在作为所述内缸的内部空间的第三腔室中，
当所述活塞朝向所述内缸的所述一端移动时，填充在所述第三腔室中的所述液体的至少一部分移动到所述第一腔室或所述第二腔室中，
所述第三腔室能够通过所述头部和所述内缸之间的微小间隙与在所述内缸的内表面和所述杆的外表面之间形成的第四腔室流体连通。
15.根据权利要求14所述的液压装置，其进一步包括：
外盖，其封闭所述外缸的一端部。
16.根据权利要求15所述的液压装置，其进一步包括：
密封组件，其配置在与所述外盖所配置的所述外缸的一端部相对的另一端部，包围所述活塞，并与所述内缸的一端部结合。
17.根据权利要求16所述的液压装置，其中，
所述第四腔室通过在所述密封组件中形成的流路与所述第二腔室流体连通。
18.根据权利要求14所述的液压装置，其进一步包括：
内盖，其封闭所述内缸的一端部。
19.一种液压装置包括：
外缸；
内缸，其中心轴与所述外缸的中心轴一致，外表面与所述外缸的内表面分离，并且具有一端和另一端；
活塞，其具有能够调节固定模式和移动模式的阀，并在所述移动模式中可以在所述内缸中相对地往复运动；以及
自由活塞，其被插入所述内缸中而分离所述内缸的内部空间，且可以通过液压在所述内缸内部往复运动；
其中，在所述外缸和所述内缸之间的空间中形成腔室A-1,
所述自由活塞将所述内缸的内部空间分割为与所述腔室A-1连通的腔室A-2和填充有液体的腔室B，
当所述活塞和所述自由活塞在所述移动模式中朝向所述内缸的所述一端移动时，填充在所述腔室B的所述液体的至少一部分移动到在所述活塞和所述内缸的内表面之间形成的腔室C中。
20.根据权利要求19所述的液压装置，其中，
压缩气体填充在所述腔室A-1和所述腔室A-2，
当在所述移动模式中打开所述阀时，
所述压缩气体将所述自由活塞朝向所述另一端所在的方向推动。
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