CN113898263B - 一种乘用车尾门防掉落保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种乘用车尾门防掉落保护装置，装置总成包括固定套筒和部分套接在其内的滑动套筒，装置总成内轴向设置有密封系统和部分插入其中的活塞杆，与接头连接，密封系统中设置有活塞阀系统并装有高压流体,压力作用于活塞杆产生输出力值，密封系统和活塞杆外部套设有机械弹簧，机械弹簧和活塞杆输出力共同为产品输出力值实现尾门系统打开关闭和支持尾门。本发明在尾门在开闭过程中失去部分平衡力时，通过弹簧和活塞阀系统的共同作用，迅速响应，并根据尾门动能大小提供可变阻力，防止尾门快速坠落或直接停止尾门坠落，减少对人员造成的损害，同时因为开关门过程中能够灵活提供对应力值，不会因为阻尼力固定或过大影响正常使用。

Description

一种乘用车尾门防掉落保护装置

技术领域

本发明涉及一种乘用车尾门防掉落保护装置，属于平衡杆技术领域。

背景技术

工业、家具和汽车等行业都有开闭门应用系统，其安全性日益受到人们到重视，在开关门过程中，设置各种安全保护措施，保护人员安全，避免人员在使用中受到意外伤害，现有技术中的安全保护装置多为阻尼器式，当开闭门过程，在阻尼器的作用下能够降低闭合速度，避免对人员造成严重伤害，但是，门盖系统突然失去局部平衡力或突然受到外力作用，门盖等突然快速运动闭合时，现有普通阻尼器不能快速减缓或停止门盖的闭合运动可能对人的伤害，且为了保护效果而将阻尼器阻力设置过大时会影响闭门系统正常使用，因此需要一种保护效果稳定且能够适应外力大小提供不同阻力的乘用车尾门防掉落保护装置。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种乘用车尾门防掉落保护装置，其具体技术方案如下：包括装置总成，所述装置总成两端分别设置有轴向开孔的垫片I和垫片II，装置总成包括滑动套筒和固定套筒，所述滑动套筒部分套接在固定套筒内，所述装置总成内轴向设置有密封系统和活塞杆，密封系统穿过垫片II与固定端接头连接，活塞杆穿过垫片I与活动端接头连接，所述密封系统中设置有活塞阀系统并装有高压流体，所述活塞杆部分插入密封系统中，并与活塞阀系统连接，密封系统和活塞杆外部套设有机械弹簧，

所述活塞阀系统包括活塞、阀芯和端盖，所述阀芯嵌设在活塞与端盖形成的压缩腔内，所述压缩腔长度大于阀芯，所述活塞外开有环状密封沟槽，环状密封沟槽内套设有密封圈I，所述环状密封沟槽与密封圈I共同构成活塞密封面，将密封系统分成两个独立的腔体S0和腔体S1，腔体S0和腔体S1通过流体通道连通，所述流体通道由端盖的轴向通孔、活塞靠近活塞杆一侧的径向孔以及阀芯和活塞之间的空隙组成，

所述活塞杆、滑动套筒和活塞阀系统能够相对密封系统转动和轴向移动。

进一步的，所述活塞外壁开设有环状密封沟槽，所述环状密封沟槽宽度大于密封圈I的直径，所述环状密封沟槽为向靠近固定端接头一侧逐渐变深的斜面或弧面，或呈二级台阶状，所述密封圈I套设于环状密封沟槽中。

进一步的，所述机械弹簧一端施力于滑动套筒的端面，经垫片I将压力传递到活动端接头，另一端施力于固定套筒的端面，经垫片II将压力传递到固定端接头，在机械弹簧的压力下使垫片I与活动端接头贴合，垫片II与固定端接头贴合。

进一步的，所述活塞内部轴向开有从腔体S0侧向腔体S1侧逐级变宽的四级台阶通孔，四级台阶最宽，其中一级台阶处设置有密封圈II，四级台阶处设置有密封圈III，

所述阀芯包括大圆柱段和小圆柱段，所述小圆柱段套设有弹簧，所述弹簧两端分别施力于密封圈II和大圆柱段端面，所述小圆柱段设有环状突起，当装置总成处于压缩导通状态时，环状突起与密封圈II过盈配合，形成密封。

进一步的，所述密封圈II和密封圈III为矩形截面密封圈。

进一步的，所述密封圈II为圆形截面密封圈与垫环的组合，所述弹簧作用在垫环上，所述密封圈III为圆形截面密封圈和矩形圈的组合，所述圆形截面密封圈处于压缩形变状态，矩形圈与阀芯的大圆柱接触。

进一步的，所述阀芯的大圆柱段轴向内凹开设有一段浅沟槽和一段深沟槽，所述浅沟槽靠近活动端接头，深沟槽靠近固定端接头，所述大圆柱段与密封圈III接触，通过浅沟槽和深沟槽形成流体通道。

进一步的，所述弹簧外套设有反旋弹簧，所述反旋弹簧两端分别施力于台阶端面和大圆柱段端面，所述反旋弹簧螺旋方向与弹簧相反。

进一步的，所述密封系统包括缸筒，所述缸筒内部设置有套设于活塞杆的导向块I和气封，所述导向块I靠近活动端接头，气封靠近固定端接头。

进一步的，所述活塞杆与活塞通过连接件连接固定，所述连接件通过注塑过程包塑于活塞内，所述连接件通过螺纹与活塞杆固定，环绕连接件外部开设有凹槽。

进一步的，所述活动端接头与活动端垫片接触位置设置有环圈凸起结构I，所述固定端接头与固定端垫片接触位置设置有环圈凸起结构II。

进一步的，所述滑动套筒端面开有端面沟槽，使滑动套筒端面与机械弹簧接触面减少，避免机械弹簧卡滞，减少机械弹簧相对滑动套筒转动阻力。

进一步的，缸筒台阶面和固定端垫片内控定位，固定套筒端面和固定端垫片外圆定位配合，套筒对中，缸筒外径和套筒内径间隙配合，缸筒和套筒可相对转动和滑动。

进一步的，所述活塞注塑包覆金属螺母，螺母螺纹和活塞杆螺纹连接，通过凹槽和活塞杆螺纹底部沟槽配合起到防松和确保连接强度。

进一步的，所述端盖与活塞通过螺纹连接或超声焊接或搭扣连接。

本发明的工作原理是：装置总成与尾门和车身通过两端接头连接并传递力，在开门和关门时起到支撑尾门作用；

活塞杆、滑动套筒和活塞阀系统能够相对缸筒沿轴向移动和转动，通过移动提供阻力，通过转动消除机械弹簧压缩过程中产生的扭转应力；

缸筒内部压力流体在活塞杆压缩和伸展时作用于活塞杆传递相应力值，在活塞杆压缩时，当压缩速度较慢，流体流过活塞阀系统中的通道，流向活塞另一侧，此时活塞两侧的压力相等，活塞杆承受稳定压力，满足尾门正常开闭；

当外力推动压缩活塞杆的速度增加，根据伯努利原理，流体流过阀芯大截面和大密封面间隙时阻力也渐增大，阻力推动阀芯移动，阀芯小截面密封面和小密封圈接触形成密封，活塞两侧的流体流动通道被堵住，此时流体将不能从活塞的一侧流向活塞另一侧，活塞两侧的流体分别被密闭在活塞两侧，如果活塞杆继续被外力压缩，活塞继续移动，活塞的一侧密闭腔体增加另一侧腔体减少，根据气态方程，活塞两侧的压力差逐渐增大，活塞杆受力也增大，本发明装置输出力值也增大直到平衡外部施加力值；

当施加在活塞杆压缩力继续增大，活塞继续移动，活塞的一侧密闭腔体继续增加另一侧腔体继续减少，活塞两侧压差逐渐增加，当高压一侧的流体压力克服弹簧力推动阀芯向低压侧移动时，阀芯密封面和密封圈II被高压力推动分离后产生缝隙，高压一侧流体流过阀芯和密封面缝隙流向低压侧，由于弹簧的背压作用，此时高压侧的压力和低压侧的压力差将保持稳定，不会随着外部力值的增大儿增大，作用在活塞杆的力保持稳定范围，本发明装置总的输出力值也稳定在一定范围，不会随着外力的增加而增加，起到限定输出力值作用，起到过载保护作用。

本发明的有益效果是：在乘用车尾门系统中，当尾门在开闭过程中失去部分平衡力，本发明装置通过弹簧和活塞阀系统的共同作用，可以迅速响应，并能根据尾门动能大小提供对应的阻力，防止尾门快速坠落或直接停止尾门坠落，减少对人员可能造成的损害，同时因为开关门过程中能够灵活提供对应力值，不会因为阻尼力固定或过大影响正常使用。

附图说明

图1是本发明装置示意图，

图2是本发明装置压缩时的剖视图，

图3是本发明装置压缩时活塞阀系统剖视放大图，

图4是本发明装置压缩时阀导通过程的剖视图，

图5是本发明装置压缩时阀导通过程活塞阀系统剖视放大图，

图6是本发明装置压缩时阀导通后的剖视图，

图7是本发明装置压缩时阀导通后活塞阀系统剖视放大图，

图8是本发明装置活塞阀系统替代方案压缩状态示意图，

图9是本发明装置活塞阀系统替代方案阀导通过程示意图，

图10是固定端接头处剖视放大图，

图11是活动端接头处剖视放大图，

图12是固定端垫片处局部放大图，

图13是活动端垫片处局部放大图，

图14是本发明实施例4活塞阀系统结构示意图，

图中：1—活动端接头，1a—环状凸起结构I，2—滑动套筒，2a—滑动套筒端面，2b—端面沟槽，3—固定套筒，3a—固定套筒端面，4—垫片I，5—活塞杆，6—机械弹簧，7—密封系统，701—缸筒，702—导向块I，703—气封，8—导向块II，9—固定环，10—活塞阀系统，1001—连接件，1001a—凹槽，1002—活塞，1002a—径向孔，1002b—活塞密封面，1002c—环状密封沟槽，1003—密封圈I，1004—密封圈II，1004a—阀芯密封面I，1005—阀芯，1005a—环状突起，1005b—阀芯密封面II，1005c—浅沟槽，1005d—深沟槽，1006—弹簧，1007—密封圈III，1008—端盖，1009—反旋弹簧，11—垫片II，12—装置总成，13—固定端接头，13a—环状凸起结构II，腔体S0，腔体S1。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例1：

如图1和图2所示，本发明的乘用车尾门防掉落保护装置，包括装置总成12，装置总成12包括固定套筒3和部分套接在其内部的滑动套筒2，固定套筒3和滑动套筒2相对端部分别设置有垫片11和垫片II4，装置总成12内轴向设置有密封系统7和活塞杆5，分别穿过垫片II4和垫片11与接头1通过螺纹固定，密封系统7中设置有活塞阀系统10并装有高压流体，活塞杆5部分插入密封系统7中，并与活塞阀系统10连接，密封系统7和活塞杆5外部套设有机械弹簧6，

如图3所示，活塞阀系统10包括活塞1002、阀芯1005和端盖1008，阀芯1005嵌设在活塞1002与端盖1008形成的压缩腔内，压缩腔长度大于阀芯1005，活塞1002外套设有密封圈I1003，将密封系统7分成两个独立的腔体S0和腔体S1，腔体S0和腔体S1通过流体通道连通，流体通道由端盖1008的轴向通孔、活塞1002靠近活塞杆5一侧的径向孔1002a以及阀芯1005和活塞1002之间的空隙组成，

活塞1002外壁开设有环状密封沟槽1002c，环状密封沟槽1002c宽度大于密封圈I1003的直径，环状密封沟槽1002c呈向靠近固定端接头13一侧变深的二级台阶状，密封圈I1003套设于环状密封沟槽1002c中，当活塞杆1005压缩运动时，高压流体推动密封圈I1003从环状密封沟槽1002c的深一级台阶到浅一级台阶形成密封，当活塞杆1005拉伸运动时，高压流体推动密封圈I1003从环状密封沟槽1002c的浅一级台阶到深一级台阶破除密封。

活塞杆5和活塞1002之间通过连接件 1001连接，活塞杆5与连接件1001通过螺纹固定，连接件1001通过注塑过程包塑在活塞1002中，

装置总成12通过活动端接头1与尾门连接，通过固定端接头13与车身连接。

缸筒内部压力流体在活塞杆压缩和伸展时作用于活塞杆传递相应力值，在活塞杆压缩时，当压缩速度较慢，流体流过活塞阀系统中的流体通道，流向活塞另一侧，此时活塞两侧的压力相等，活塞杆承受稳定压力，满足尾门正常开闭；

阀芯1005包含大圆柱和小圆柱两个密封面，阀芯的大圆柱段轴向内凹开设有一段浅沟槽和一段深沟槽，浅沟槽靠近活动端接头，深沟槽靠近固定端接头，大圆柱段与密封圈III接触，通过浅沟槽和深沟槽形成流体通道；

密封圈II1004和密封圈III1007为矩形截面密封圈。

如图5所示，当外力推动压缩活塞杆5的速度增加，根据伯努利原理，流体流过阀芯大截面和大密封面间隙时阻力也渐增大，阻力推动阀芯1005移动，阀芯小截面密封面和小密封圈接触形成密封，活塞两侧的流体流动通道被堵住，此时流体将不能从活塞1002的腔体S1一侧流向腔体S0一侧，活塞1002两侧的流体分别被密闭在活塞两侧，如果活塞杆5继续被外力压缩，活塞1002继续移动，活塞1002的腔体S0增加腔体S1减少，根据气态方程，活塞1002两侧的压力差逐渐增大，活塞杆5受力也增大，本发明装置输出力值也增大直到平衡外部施加力值；

如图7所示，当施加在活塞杆5压缩力继续增大，活塞1002继续移动，活塞1002的腔体S0继续增加腔体S1继续减少，活塞1002两侧压差逐渐增加，当腔体S1一侧的流体压力克服弹簧力推动阀芯向低压侧移动时，阀芯密封面和密封圈II1004被高压力推动分离后产生缝隙，高压一侧流体流过阀芯和密封面缝隙流向低压侧，由于弹簧1006的背压作用，此时腔体S1的压力和腔体S0的压力差将保持稳定，不会随着外部力值的增大儿增大，作用在活塞杆5的力保持稳定范围，本发明装置总的输出力值也稳定在一定范围，不会随着外力的增加而增加，起到限定输出力值作用，起到过载保护作用。

实施例2：

如图8和图9所示，与实施例1的区别之处在于，密封圈II1004为圆形截面密封圈与垫环的组合，弹簧1006作用在垫环上，密封圈III1004为圆形截面密封圈和矩形圈的组合，圆形截面密封圈处于压缩形变状态，矩形圈与阀芯1005的大圆柱接触。

实施例3：

与实施例2的区别之处在于，活塞1002外壁开设有环状密封沟槽1002c，环状密封沟槽1002c宽度大于密封圈I1003的直径，环状密封沟槽1002c为向靠近固定端接头13一侧变深的斜面。

实施例4：

如图14所示，与实施例1的区别之处在于，弹簧1006外套设有两端作用于台阶端面和大圆柱段端面的反旋弹簧1009，螺旋方向与弹簧1006相反，实现不同力值的弹簧组合使用。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (13)

1.一种乘用车尾门防掉落保护装置，其特征在于：包括装置总成（12），所述装置总成（12）两端分别设置有轴向开孔的垫片I（4）和垫片II（11），装置总成（12）包括滑动套筒（2）和固定套筒（3），所述滑动套筒（2）部分套接在固定套筒（3）内，所述装置总成（12）内轴向设置有密封系统（7）和活塞杆（5），密封系统（7）穿过垫片II（11）与固定端接头（13）连接，活塞杆（5）穿过垫片I（4）与活动端接头（1）连接，所述密封系统（7）中设置有活塞阀系统（10）并装有高压流体，所述活塞杆（5）部分插入密封系统（7）中，并与活塞阀系统（10）连接，密封系统（7）和活塞杆（5）外部套设有机械弹簧（6），

所述活塞阀系统（10）包括活塞（1002）、阀芯（1005）和端盖（1008），所述阀芯（1005）嵌设在活塞（1002）与端盖（1008）形成的压缩腔内，所述压缩腔长度大于阀芯（1005），所述活塞（1002）外开有环状密封沟槽（1002c），环状密封沟槽（1002c）内套设有密封圈I（1003），所述环状密封沟槽（1002c）与密封圈I（1003）共同构成活塞密封面（1002b），将密封系统（7）分成两个独立的腔体S0和腔体S1，腔体S0和腔体S1通过流体通道连通，所述流体通道由端盖（1008）的轴向通孔、活塞（1002）靠近活塞杆（5）一侧的径向孔（1002a）以及阀芯（1005）和活塞（1002）之间的空隙组成，

所述活塞杆（5）、滑动套筒（2）和活塞阀系统（10）能够相对密封系统（7）转动和轴向移动，

所述活塞（1002）内部轴向开有从腔体S0侧向腔体S1侧逐级变宽的四级台阶通孔，四级台阶最宽，其中一级台阶处设置有密封圈II（1004），四级台阶处设置有密封圈III（1007），

所述阀芯（1005）包括大圆柱段和小圆柱段，所述小圆柱段套设有弹簧（1006），所述弹簧（1006）两端分别施力于密封圈II（1004）和大圆柱段端面，所述小圆柱段设有环状突起（1005a），当装置总成（12）处于压缩导通状态时，环状突起（1005a）与密封圈II（1004）过盈配合，形成密封。

2.根据权利要求1所述的乘用车尾门防掉落保护装置，其特征在于：所述机械弹簧（6）一端施力于滑动套筒（2）端面（2a），经垫片I（4）将压力传递到活动端接头（1），另一端施力于固定套筒（3）的端面（3a），经垫片II（11）将压力传递到固定端接头（13），在机械弹簧（6）的压力下使垫片I（4）与活动端接头（1）贴合，垫片II（11）与固定端接头（13）贴合。

3.根据权利要求1所述的乘用车尾门防掉落保护装置，其特征在于：所述密封圈II（1004）和密封圈III（1007）为矩形截面密封圈。

4.根据权利要求1所述的乘用车尾门防掉落保护装置，其特征在于：所述密封圈II（1004）为圆形截面密封圈与垫环的组合，所述弹簧（1006）作用在垫环上，所述密封圈III（1004）为圆形截面密封圈和矩形圈的组合，所述圆形截面密封圈处于压缩形变状态，矩形圈与阀芯（1005）的大圆柱接触。

5.根据权利要求1所述的乘用车尾门防掉落保护装置，其特征在于：所述阀芯（1005）的大圆柱段轴向内凹开设有一段浅沟槽（1005c）和一段深沟槽（1005d），所述浅沟槽（1005c）靠近活动端接头（1），深沟槽（1005d）靠近固定端接头（13），所述大圆柱段与密封圈III（1007）接触，通过浅沟槽（1005c）和深沟槽（1005d）形成流体通道。

6.根据权利要求1所述的乘用车尾门防掉落保护装置，其特征在于：所述弹簧（1006）外套设有反旋弹簧（1009），所述反旋弹簧（1009）两端分别施力于台阶端面和大圆柱段端面，所述反旋弹簧（1009）螺旋方向与弹簧（1006）相反。

7.根据权利要求1所述的乘用车尾门防掉落保护装置，其特征在于：所述密封系统（7）包括缸筒（701），所述缸筒（701）内部设置有套设于活塞杆（5）的导向块I（702）和气封（703），所述导向块I（702）靠近活动端接头（1），气封（703）靠近固定端接头（13）。

8.根据权利要求1所述的乘用车尾门防掉落保护装置，其特征在于：所述活塞杆（5）与活塞（1002）通过连接件（1001）连接固定，所述连接件（1001）通过注塑过程包塑于活塞（1002）内，所述连接件（1001）通过螺纹与活塞杆（5）固定，环绕连接件（1001）外部开设有凹槽（1001a）。

9.根据权利要求1所述的乘用车尾门防掉落保护装置，其特征在于：所述活动端接头（1）与活动端垫片（4）接触位置设置有环圈凸起结构I（1a），所述固定端接头（13）与固定端垫片（11）接触位置设置有环圈凸起结构II（13a）。

10.根据权利要求1所述的乘用车尾门防掉落保护装置，其特征在于：所述滑动套筒端面（2a）开有端面沟槽（2b），所述机械弹簧（6）一端嵌入端面沟槽（2b）中，所述高压流体为压缩气体或油气混合。

11.根据权利要求1所述的乘用车尾门防掉落保护装置，其特征在于：所述活塞（1002）外壁开设有环状密封沟槽（1002c），所述环状密封沟槽（1002c）宽度大于密封圈I（1003）的直径，所述环状密封沟槽（1002c）为向靠近固定端接头（13）一侧逐渐变深的斜面或弧面，或呈二级台阶状，所述密封圈I（1003）套设于环状密封沟槽（1002c）中。

12.根据权利要求7所述的乘用车尾门防掉落保护装置，其特征在于：所述滑动套筒（2）内壁与垫片I（4）外圆面定位配合，所述固定套筒（3）内壁与垫片II（11）外圆面定位配合，所述缸筒（701）与固定套筒（3）间隙配合。

13.根据权利要求1所述的乘用车尾门防掉落保护装置，其特征在于：所述活塞（1002）注塑包覆金属螺母，螺母螺纹和活塞杆（1005）的螺纹连接，通过凹槽（1001a）和活塞杆（1005）螺纹底部沟槽配合起到防松和确保连接强度，所述端盖（1008）与活塞（1002）采用螺纹连接或超声焊接或搭扣连接的其中一种。

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