CN113074212A - 一种自复位活塞式的冲击缓冲装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自复位活塞式的冲击缓冲装置，属于冲击缓冲技术领域。该装置包括单向阀、缸筒、活塞和弹簧机构，单向阀固定设于缸筒的轴向一端，单向阀的阀片上开设有节流孔，活塞位于缸筒内，活塞杆伸至缸筒的轴向另一端的外部，弹簧机构包括弹簧和挡板，挡板固定在活塞杆的外伸端上，弹簧套设于活塞杆上。该缓冲装置可以整体浸没在油液中工作，或通过单向阀连通储油装置进行工作。本发明利用孔节流的原理产生大阻尼力，与产生的弹性力的螺旋弹簧共同起到缓冲冲击的作用。当冲击过后，在弹簧和单向阀的共同作用下，活塞能够快速复位，同时缸筒内的油液能够快速补充。本发明结构紧凑、可靠性高、使用寿命长，能够适应多种缓冲冲击的应用场合。

Description

一种自复位活塞式的冲击缓冲装置
技术领域
本发明属于冲击缓冲技术领域，具体涉及一种自复位活塞式的冲击缓冲装置。
技术背景
振动与冲击的不利影响充斥着人类日常生活与生产实践的方方面面，例如剧烈的振动可以导致物体结构或零部件的破坏；对于精密仪器或者精密加工，振动还会导致其灵敏度或精确度降低；不必要的振动会耗散一部分能量从而降低机械的工作效率；振动引起的噪声还会降低工作环境的舒适性，引起工作人员的不适；飞机、车辆、船舶等交通工具的振动更是关系到驾乘人员的身体健康甚至生命安全。如何尽可能地减小振动与冲击带来的不利影响，始终是研究人员不懈努力的目标。
传统的冲击缓冲装置大都使用螺旋弹簧、叠片弹簧、橡胶等，由于弹簧是一种储能元件，无法耗散能量，单独使用弹簧会由于缓冲时间短而造成冲击峰值大的现象。橡胶制品的确可以很好地进行冲击的缓冲，但由于其自身的特性，其使用寿命受环境因素影响很大。当然，传统的阻尼器也常被应用在抗冲击场合，但传统阻尼器的结构比较复杂，一般需要导向装置、不同数量和规格的阀片与密封圈、内部气室等等，这种复杂的结构就决定了传统阻尼器无法做到尺寸很小的同时使用寿命很长。而在一些安装空间狭小、要求能够常年稳定工作的场合，应用传统阻尼器就会比较困难。而安装空间狭小且需要长时间稳定工作的抗冲击场合在现实生活中非常多，例如列车车厢之间需要缓冲冲击，汽车悬架之间需要设置防撞块以缓冲悬架行程到达极限时的冲击，变压器内部快速移动机构的冲击缓冲等。
发明内容
为了实现狭小空间内方便安装，且满足需要长时间工作的应用场合，本发明提供了一种自复位活塞式的冲击缓冲装置。
一种自复位活塞式的冲击缓冲装置包括单向阀、缸筒7、活塞2和弹簧机构；所述单向阀固定设于缸筒7的轴向一端，单向阀的阀片上开设有一个以上的节流孔19；所述活塞2位于缸筒7内，活塞2上套设有密封圈，活塞杆伸至缸筒7的轴向另一端的外部；所述弹簧机构包括弹簧3和挡板1；所述挡板1固定设于活塞杆的外伸端上，所述弹簧3套设于活塞杆上，弹簧3的一端固定连接着缸筒7，弹簧3的另一端与挡板1接触；
所述冲击缓冲装置整体浸没在油液中工作，或通过单向阀连通储油装置进行工作。
进一步地具体技术方案如下：
所述单向阀为弹簧式单向阀。
所述单向阀的阀体一端设有外螺纹，通过螺纹连通储油装置。
所述弹簧3为螺旋弹簧，所述缸筒7的外壁上设有环形凸台，弹簧3的一端套在缸筒7上，并与环形凸台的轴向端面接触，弹簧3的另一端与挡板1的内侧端面接触。
所述活塞上分别套设有第一密封圈4、第二密封圈5和导向环6。
与活塞对应的缸筒7的轴向端面上开设有活塞杆孔，当活塞2处于复位极限位置时，活塞杆一侧的活塞2轴向端与活塞杆孔的端面接触。
所述单向阀的单向阀片12上的节流孔19的孔径为0.5-8mm。
与单向阀对应的缸筒7的外圆周上设有一个以上的卡簧8，用于固定冲击缓冲装置。
本发明的有益技术效果体现在以下方面：
1.本发明的冲击缓冲装置利用小孔节流的原理，巧妙地将节流孔与单向阀结合起来，当装置受到冲击时，单向阀关闭，油液只能通过单向阀片上的节流孔，从而产生所需要的的阻尼力，当冲击结束后，单向阀片打开，油液能够迅速进入缸筒内进行补油，预备接受下一次冲击，因此本发明的冲击缓冲装置能够有效缓冲冲击,并且能够在冲击后迅速复位。
2.本发明的冲击缓冲装置仅使用单个阀片，利用小孔节流的原理产生阻尼力，取代传统阻尼器中复杂的多阀片叠放式阀系结构，同时，取消了传统阻尼器的气室部分，使得整体结构大为简化，更加紧凑，更有利于空间上的布局。
3.在选取最佳缓冲阻尼系数的调试阶段，传统阻尼器会被整体加工好几组不同阻尼系数的样件，然后依次调试，选取最佳的阻尼器；在使用阶段，传统阻尼器一旦失效就只能整体更换。而本发明的冲击缓冲装置中，决定阻尼系数的单向阀片可以轻易更换，调试过程中只需加工几组不同节流孔径的单向阀片即可，方便拆卸与更换，大大降低了调试阶段的样件试制成本。
4.传统减振器由于油液与气体均密封在其结构内部，当长时间工作之后，其内部油液与气体必然会有一定了泄露，当泄漏量到达一定程度时，传统减振器就失效了，此时就需要更换阻尼器，而本发明的冲击缓冲装置内部的油液与外部环境是连通的，不存在油液和气体泄露的问题，因此使用寿命大大提高。
5.当本发明的冲击缓冲装置浸没在油液里工作时，不需要连接储油装置，单向阀可以不设置接连储油装置的螺纹结构，进一步减小尺寸。当缓冲装置连接储油装置工作时，单向阀与储油装置之间可以通过可弯曲的油管连接，使得整个装置的布局更加灵活。
6.当本发明的冲击缓冲装置的单向阀节流孔的孔径为3 mm时，能产生1500 Ns/m的缓冲阻尼系数，能够使速度为0.75 m/s 的冲击在0.04 s内平稳下来，将几千牛的碰撞力峰值大幅削减至0牛。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为图1的剖视图。
图3为本发明在油液中工作的示意图。
图4为本发明在空气中配合储油装置工作的示意图。
图5为本发明在空气中配合储油装置和油管工作的示意图。
上图中序号：弹簧挡板1、活塞2、弹簧3、第一密封圈4、第二密封圈5、导向环6、缸筒7、卡簧8、弹簧座9、油缸密封圈10、单向阀弹簧11、单向阀片12、单向阀底座13、密封圈14、储油装置15、储油装置端盖16，浮动活塞17，油管18、节流孔19。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。
实施例1
参见图1和图2，自复位活塞式的冲击缓冲装置包括单向阀、缸筒7、活塞2和弹簧机构。
参见图2，单向阀为弹簧式单向阀。单向阀固定安装于缸筒7的轴向一端，单向阀的阀体外端上设有外螺纹，单向阀的阀片上均布开设有三个节流孔19。活塞2位于缸筒7内，活塞2上套装有第一密封圈4、第二密封圈5和导向环6，活塞杆伸至缸筒7的轴向另一端的外部。弹簧机构包括弹簧3和挡板1，挡板1固定安装于活塞杆的外伸端上；弹簧3为螺旋弹簧，弹簧3套装于活塞杆上，缸筒7的外壁上设有环形凸台，弹簧3的一端套在缸筒7上，并与环形凸台的轴向端面接触，弹簧3的另一端与挡板1的内侧端面接触。与活塞对应的缸筒7的轴向端面上开设有活塞杆孔，当活塞2处于复位极限位置时，活塞杆一侧的活塞2轴向端与活塞杆孔的端面接触。与单向阀对应的缸筒7的外圆周上安装有一个的卡簧8，用于固定冲击缓冲装置。
本实施例1的缓冲装置的轴向最大长度为50mm，最大外径为30mm，活塞直径为20mm，每个节流孔19的孔径为0.5mm，能够提供1500Ns/m的抗冲击阻尼系数。
参见图3，本实施例1的冲击缓冲装置安装在汽车悬架的减振器油缸内部，整体浸在油液中工作，缓冲悬架行程在极限位置时的撞缸冲击力，提升车辆行驶平顺性，具体工作原理说明如下：
汽车在比较颠簸的路面高速行驶时，悬架行程会经常到达极限位置，此时会对车身造成较大的冲击力，容易造成人员不适和结构件的损伤。当悬架行程到达极限位置时，缓冲装置的活塞2受到冲击向油缸内部运动，弹簧3和缸筒7内的油液同时受到挤压，此时单向阀片12在油液和单向阀弹簧11的共同作用下紧贴单向阀底座13，油液只能通过单向阀片12上的节流孔19流向外界，同时外界的油液通过缸筒7与活塞2之间的环形间隙进入缸筒7内部。该过程活塞式阻尼器产生较大的阻尼力，与产生弹性力的螺旋弹簧3一起共同起到缓冲冲击的作用。
冲击过后，当活塞2在弹簧3的作用下复位时，缸筒7内活塞2一侧的油压降低，活塞杆一侧的油液通过与缸筒7之间的环形间隙流向外界。同时，外界的油液能够轻易地顶开单向阀片12，从而顺利对缸筒7内部进行补油，使缸筒7内部始终充满油液，保证了润滑和阻尼力的可靠性。活塞2在复位过程中，活塞杆一侧的活塞2轴向端与活塞杆孔的端面接触时，活塞2停止移动，有效地限制了活塞2的行程，避免活塞2脱离缸筒7。
实施例2
本实施例2的缓冲装置的轴向最大长度为80mm，最大外径为60mm，活塞直径为30mm，储油装置15为90度弯管，弯管内径为30mm，单向阀的单向阀片12上的节流孔19的孔径为3.5mm，能够提供1000Ns/m的抗冲击阻尼系数。
参见图4，本实施例2的冲击缓冲装置应用在列车车厢之间的连接机构中，用于缓冲列车车厢之间的冲击力，需配合储油装置15工作，具体工作原理说明如下：
储油装置15直接与冲击缓冲装置的单向阀底座13通过螺纹连接，冲击缓冲装置的内部有油液，油液的上层设置有浮动活塞17，浮动活塞17能随着油液平面的涨落而上下移动，浮动活塞17的上方是空气，并通过储油装置端盖16上的孔与外界大气相连通。
当活塞2受到冲击向右运动时，油液通过单向阀片12中间的节流孔19流入储油装置15，储油装置15中的油液增多，油液平面上升，浮动活塞17随之上移，浮动活塞17上方空气收到压缩通过储油装置端盖16的孔流向外界大气，一部分由于冲击力溅到浮动活塞17上方的油液被储油装置端盖16挡住，顺着浮动活塞17的斜面流回储油装置15内部。同时，外界的空气通过缸筒7与活塞2之间的环形间隙进入缸筒7一侧内部。该过程活塞式阻尼器产生较大的阻尼力，与产生弹性力的弹簧3一起共同起到缓冲冲击的作用。
冲击过后，当活塞2在弹簧3的作用下复位时，缸筒7内的活塞2一侧的油压降低，活塞杆2一侧的空气通过与缸筒7间的环形间隙流向外界大气。由于单向阀弹簧12的刚度设置的很小，同时浮动活塞17与储油装置15之间的摩擦力很小，因此储油装置15中的油液在自身重力和大气压的共同作用下能够轻易地顶开单向阀片12，从而顺利对缸筒7内部进行补油，使缸筒7内部始终充满油液。
实施例3
本实施例3的缓冲装置的轴向最大长度为100mm，最大外径为60mm, 活塞直径为30mm，储油装置15为90度弯管，弯管内径为30mm，缓冲装置与储油装置15之间的连接油管18的直径为20mm,长度为300mm，单向阀的单向阀片12上的节流孔19的孔径为8mm,能够提供500Ns/m的抗冲击阻尼系数。
参见图5，本实施例3的冲击缓冲装置应用在列车检修时的停靠固定机构中，用于缓冲列车停靠时的冲击，为了方便布局，可以配合储油装置15和油管18工作，具体工作原理说明如下：
储油装置15与冲击缓冲装置的单向阀底座13通过油管18相连，冲击缓冲装置的内部有油液，油液的上层设置有浮动活塞17，浮动活塞17能随着油液平面的涨落而上下移动，浮动活塞17的上方是空气，并通过储油装置端盖16上的孔与外界大气相连通。
当活塞2受到冲击向右运动时，油液通过单向阀片12中间的节流孔19流入油管18，油管18中的油液流入储油装置15，储油装置15中的油液增多，油液平面上升，浮动活塞17随之上移，浮动活塞17上方空气收到压缩通过储油装置端盖16的孔流向外界大气，一部分由于冲击力溅到浮动活塞17上方的油液被储油装置端盖16挡住，顺着浮动活塞17的斜面流回储油装置15内部。同时，外界的空气通过缸筒7与活塞2之间的环形间隙进入缸筒7一侧内部。该过程活塞式阻尼器产生较大的阻尼力，与产生弹性力的弹簧3一起共同起到缓冲冲击的作用。
冲击过后，当活塞2在弹簧3的作用下复位时，缸筒7内的活塞2一侧的油压降低，活塞杆2一侧的空气通过与缸筒7间的环形间隙流向外界大气。由于单向阀弹簧12的刚度设置的很小，同时浮动活塞17与储油装置15之间的摩擦力很小，因此储油装置15中的油液在自身重力和大气压的共同作用下能够经过油管18轻易地顶开单向阀片12，从而顺利对缸筒7内部进行补油，使缸筒7内部始终充满油液。设置油管18的好处是，缓冲装置的安装更加灵活，安装空间可以更加紧凑。如果没有空间布置储油装置15，可以通过一根油管18把储油装置15安装到其他空间允许的地方，使布局能加合理。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种自复位活塞式的冲击缓冲装置，其特征在于：包括单向阀、缸筒（7）、活塞（2）和弹簧机构；所述单向阀固定设于缸筒（7）的轴向一端，单向阀的阀片上开设有一个以上的节流孔（19）；所述活塞（2）位于缸筒（7）内，活塞（2）上套设有密封圈，活塞杆伸至缸筒（7）的轴向另一端的外部；所述弹簧机构包括弹簧（3）和挡板（1）；所述挡板（1）固定设于活塞杆的外伸端上，所述弹簧（3）套设于活塞杆上，弹簧（3）的一端固定连接着缸筒（7），弹簧（3）的另一端与挡板（1）接触；
所述冲击缓冲装置整体浸没在油液中工作，或通过单向阀连通储油装置进行工作。
2.根据权利要求1所述的一种自复位活塞式的冲击缓冲装置，其特征在于：所述单向阀为弹簧式单向阀。
3.根据权利要求1所述的一种自复位活塞式的冲击缓冲装置，其特征在于：所述单向阀的阀体一端设有外螺纹，通过螺纹连通储油装置。
4.根据权利要求1所述的一种自复位活塞式的冲击缓冲装置，其特征在于：所述弹簧（3）为螺旋弹簧，所述缸筒（7）的外壁上设有环形凸台，弹簧（3）的一端套在缸筒（7）上，并与环形凸台的轴向端面接触，弹簧（3）的另一端与挡板（1）的内侧端面接触。
5.根据权利要求1所述的一种自复位活塞式的冲击缓冲装置，其特征在于：所述活塞上分别套设有第一密封圈（4）、第二密封圈（5）和导向环（6）。
6.根据权利要求1所述的一种自复位活塞式的冲击缓冲装置，其特征在于：与活塞对应的缸筒（7）的轴向端面上开设有活塞杆孔，当活塞（2）处于复位极限位置时，活塞杆一侧的活塞（2）轴向端与活塞杆孔的端面接触。
7.根据权利要求1所述的一种自复位活塞式的冲击缓冲装置，其特征在于：所述单向阀的单向阀片（12）上的节流孔（19）的孔径为0.5-8mm。
8.根据权利要求1所述的一种自复位活塞式的冲击缓冲装置，其特征在于：与单向阀对应的缸筒（7）的外圆周上设有一个以上的卡簧（8），用于固定冲击缓冲装置。
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