TWI632307B - Gas-assisted hydraulic damper - Google Patents

Abstract

本發明適用於液壓減震器技術領域，尤其涉及一種氣體輔助的液壓阻尼器，包含有缸體、活動閥、固定閥、密封元件、彈性件、缸體蓋以及液壓連動杆，所述固定閥的一端與所述液壓連動杆固接，另一端活動連接有所述活動閥，且所述固定閥上設有至少一個排流孔，當所述固定閥與所述活動閥相密合時，關閉所述排流孔，當所述固定閥與所述活動閥相分離時，打開所述排流孔，所述密封元件將所述缸體內部空間分隔成氣體容置空間、液體容置空間，當所述液壓連動杆推入缸體內或拉出缸體外時，液體容置空間的工作液體以及氣體容置空間的空氣，壓力始終得以保持自然均衡，可以增強緩衝效果、經久耐用。

Description

氣體輔助的液壓阻尼器

本發明涉及液壓減震器技術領域，尤其涉及一種氣體輔助的液壓阻尼器。

液壓阻尼器，又叫粘滯阻尼器，液壓減震器，根據流體運動，特別是當流體通過節流孔時會產生粘滯阻力的原理而製成的，是一種與剛度、速度相關型阻尼器。廣泛應用於高層建築、橋樑、建築結構抗震改造、工業管道設備抗振、軍工等領域。

傳統的結構抗震是通過增強結構本身的抗震性能（強度、剛度、延性）來抵禦地震、風、雪、海嘯等自然災害的。由於自然災害作用強度和特性的不確定性，傳統的抗震方法設計的結構又不具備自我調節能力，應用於汽車防碰撞結構又吞噬掉汽車前部空間，這無疑需懸掛系統變得更為緊湊。對於空間相對較小的車特別是轎車來說，問題顯得更為突出，因此適用範圍受到很大的限制。

現有的液壓減震器結構分為兩類:一類為液壓減震器和空氣彈性件分開佈置。另一類為液壓減震器與螺旋彈性件結合在一起的結構。這類減震器由於彈性件剛度不可變或可變範圍有限，因此適應範圍較小，在空氣彈性件發生足夠形變之前具有不穩定性。

綜上可知，現有液壓減震器在實際使用上，體積大不符合輕便靈活適應抗震的要求，顯然存在不便與缺陷，所以有必要加以改進。

針對上述的缺陷，本發明的目的在於提供一種壓力均衡、經久耐用的氣體輔助的液壓阻尼器。

為了實現上述目的，本發明提供一種氣體輔助的液壓阻尼器，包含有缸體、活動閥、固定閥、密封元件、彈性件、缸體蓋以及液壓連動杆；
　 所述缸體的缸體頂端設有開口，所述開口上固接有所述缸體蓋，所述彈性件、所述密封元件、所述固定閥以及所述活動閥依次設於所述缸體內，且所述彈性件抵靠於所述缸體蓋和所述密封元件之間；
　 所述液壓連動杆的一端伸入所述缸體並穿設所述缸體蓋、所述彈性件以及密封元件，所述液壓連動杆可在所述缸體內做直線運動；
　 所述固定閥的一端與所述液壓連動杆固接，所述固定閥的另一端可活動連接有所述活動閥，且所述固定閥上設有至少一個排流孔，當所述固定閥與所述活動閥相密合時，關閉所述排流孔，當所述固定閥與所述活動閥相分離時，打開所述排流孔；
　 所述缸體在缸體底端與所述密封元件之間形成液體容置空間，所述液體容置空間填充有工作液體；
　 所述缸體在所述密封元件與所述缸體蓋之間形成氣體容置空間，所述氣體容置空間自然形成有空氣。

根據本發明所述氣體輔助的液壓阻尼器，所述密封元件包括密封圈和中間件，所述中間件位於所述密封圈和所述彈性件之間。

根據本發明所述氣體輔助的液壓阻尼器，所述彈性件為至少一個彈簧。

根據本發明所述氣體輔助的液壓阻尼器，所述固定閥的另一端設有凸柱，所述凸柱的頂端設有限位結構，所述活動閥可活動穿設於所述凸柱上。

根據本發明所述氣體輔助的液壓阻尼器，所述固定閥和所述限位結構為圓柱體，所述活動閥為圓環體，所述活動閥的圓環孔的直徑大於所述凸柱的直徑並小於所述限位結構的直徑，所述活動閥通過所述圓環孔穿設在所述凸柱上。

根據本發明所述氣體輔助的液壓阻尼器，所述固定閥上設有至少一個節流管道，當所述固定閥與所述活動閥相密合或者分離時，所述節流管道均處於打開狀態。

根據本發明所述氣體輔助的液壓阻尼器，所述固定閥上與所述活動閥相密合時的接觸面為第一接觸面，所述活動閥上與所述固定閥相密合時的接觸面為第二接觸面，所述第一接觸面大於所述第二接觸面，所述節流管道設於所述第一接觸面上且超出所述第二接觸面的位置。

根據本發明所述氣體輔助的液壓阻尼器，所述固定閥上與所述活動閥相密合時的接觸面為第一接觸面，所述活動閥上與所述固定閥相密合時的接觸面為第二接觸面，所述第一接觸面大於所述第二接觸面，所述排流孔設於所述第一接觸面上且與所述第二接觸面交集的位置。

根據本發明所述氣體輔助的液壓阻尼器，所述缸體蓋上設有至少一個用於進氣或排氣的氣孔。

根據本發明所述氣體輔助的液壓阻尼器，所述氣孔設置於所述缸體蓋的外徑邊緣。

本發明通過在傳統液壓阻尼器基礎上設置彈性件活動閥的定位，使氣體容置空間內容積達到設計要求，可以隨氣體容置空間容積變小增加動態阻尼，在液壓連動杆遭受作用力時發揮彈性件具有阻尼作用，彌補氣體容置空間此時阻尼不足，增強緩衝效果，使用壽命長。當所述液壓連動杆推入缸體內或拉出缸體外時，液體容置空間的工作液體以及氣體容置空間的空氣，壓力始終得以保持自然均衡，可以增強緩衝效果、經久耐用。

100．．．缸體

101．．．開口

162．．．液體容置空間

172．．．氣體容置空間

200．．．活動閥

211．．．圓環孔

300．．．固定閥

301．．．液壓連動杆

311．．．凸柱

312．．．限位結構

321．．．排流孔

322．．．節流管道

400．．．密封圈

401．．．穿孔

421．．．固定孔

500．．．中間件

501．．．穿孔

521．．．固定元件

600．．．彈簧

700．．．缸體蓋

701．．．穿孔

711．．．氣孔

721．．．彈簧固定元件

圖1是本發明氣體輔助的液壓阻尼器的立體分解圖；
圖2A~圖2D是本發明氣體輔助的液壓阻尼器的各零件的立體放大圖；
圖3是本發明氣體輔助的液壓阻尼器的立體組合圖；
圖4是本發明的液壓連動杆受力推入缸體內的工作示意圖；
圖5是本發明的固定閥的受力推入缸體內原理放大圖；
圖6是本發明的液壓連動杆受力拉出缸體外的工作示意圖；以及
圖7是本發明的固定閥的受力拉出缸體外的原理放大圖。

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。

結合圖1、圖2A~圖2D對本發明一個實施例進行說明，本發明的氣體輔助的液壓阻尼器，包含有缸體100、活動閥200、固定閥300、缸體蓋700以及液壓連動杆301，設置有密封元件，優選包括密封圈400、中間件500，中間件500可固定彈性件，所述彈性件優選為至少一彈簧600。

所述缸體100頂端設有開口101，開口101上固接有缸體蓋700，所述彈簧600、密封圈400、中間件500、固定閥300以及活動閥200依次設於缸體100內，且彈簧600抵靠於缸體蓋700和密封圈400、中間件500之間。

所述液壓連動杆301的一端伸入缸體100並穿設所述缸體蓋700、彈簧600以及密封圈400、中間件500，液壓連動杆301可在缸體100內做直線運動，通過密封圈400與缸體100內壁密合接觸，以及結合密封圈400的穿孔401以限制液壓連動杆301的運動方向。

所述固定閥300的一端與液壓連動杆301固接，固定閥300的另一端可活動連接有活動閥200，且固定閥300上設有至少一個排流孔321，當固定閥300與活動閥200相密合時，關閉所述排流孔321，當固定閥300與活動閥200相分離時，打開所述排流孔321。

所述缸體100在底端與密封元件之間形成液體容置空間162，液體容置空間162填充有工作液體；缸體100在密封元件與缸體蓋700之間形成氣體容置空間172，氣體容置空間172在組裝完所有零部件後自然容納有空氣。

在氣體容置空間172設有至少一個彈簧600，缸體蓋700設有彈簧固定元件721和穿孔701，中間件500設有固定彈簧的結構，密封圈400與中間件500密合，密封圈400與缸體100的頂端之間形成液體容置空間162，中間件500位於密封圈400和彈簧600之間。更換工作液體更為方便，當缸體蓋700損壞也不會馬上流出來。

結合圖2A所示，固定閥300的另一端設置有凸柱311，穿設活動閥200，凸柱311頂端設置有大於圓環孔211的限位結構312，更優選的，固定閥300和限位結構312為圓柱體，活動閥200為圓環體，活動閥200的圓環孔211的直徑大於凸柱311的直徑並小於所述限位結構312的直徑，活動閥200通過圓環孔211穿設在凸柱311上。

使活動閥200套在固定閥300的凸柱311上面，可關閉和打開排流孔321，保持分離時，設置在固定閥300的排流孔321可流過工作液體，固定閥300與活動閥200外徑不同，兩者略小於缸體100的內徑，固定閥300另一端設有液壓連動杆301，液壓連動杆301設有與缸體100緊密貼合的密封圈400，中間件500，如圖2B、2D，密封圈400設置有中間件固定孔421與中間件的固定元件521的形狀密合，可以是圓臺形，中間件500設有固定彈簧600的結構--穿孔501，當缸體蓋700與缸體100組裝後，空氣密閉於氣體容置空間172內。本實施例中將各零部件組合後，如圖3所示。

所述固定閥300上設有至少一個節流管道322，當固定閥300與活動閥200相密合或者分離時，節流管道322均處於打開狀態。固定閥300上與活動閥200相密合時的接觸面為第一接觸面，活動閥200上與固定閥300相密合時的接觸面為第二接觸面，所述第一接觸面大於所述第二接觸面，節流管道322設於所述第一接觸面上且超出所述第二接觸面的位置，工作液體從此空隙中可以流過，見圖5。排流孔321設於第一接觸面上且與所述第二接觸面交集的位置，固定閥300與活動閥200的關閉排流孔321時，防止工作液體從排流孔321通過。中心對稱的均勻分佈的排流孔321使得工作液體流過排流孔321時，不會產生扭力帶動液壓連動杆301打轉，增加穩定性，減少磨損。

如圖4所示，當液壓連動杆301受力推入缸體100內，此時固定閥300與活動閥200相密合，進而關閉排流孔321，工作液體經由節流管道322通過，因而達到液壓阻尼緩衝的效果；同時液壓連動杆301進入液體容置空間162內，液壓連動杆301增加的體積使液體容置空間162變大，使液體容置空間162內的工作液體因而推動密封圈400，繼而推動中間件500，繼而又推動彈簧600，使彈簧600收縮，此時氣體容置空間172變小，空氣經由氣孔711，排出氣體容置空間172。

如圖5所示，排流孔321關閉狀態下，隨著液壓連動杆301進一步擠壓工作液體，工作液體擠壓氣體容置空間172，氣體容置空間172內部壓強增加，開始輸出彈力，彈簧600處於壓縮狀態，彈簧600的伸展力作用在中間件500和密封圈400上輸出支撐力，當氣體容置空間172關閉至一定位置時，彈簧600又起到增強緩衝的作用，氣體容置空間172可以緩慢的閉合。

如圖6、圖7所示，當液壓連動杆301受力拉出缸體100外，此時固定閥300與活動閥200相分離，進而打開排流孔321，工作液體同時經由排流孔321通過以及節流管道322通過，因而沒有產生液壓阻尼緩衝的效果，可以輕易的拉出；同時液壓連動杆301退出液體容置空間162外，液壓連動杆301減少的體積使液體容置空間162減小，使氣體容置空間172內的彈簧600因而舒張推動中間件500，繼而又推動密封圈400，此時氣體容置空間172變大，空氣，經由氣孔711，進入氣體容置空間172。

如圖2C所示，缸體蓋700的頂端設置有氣孔711，用於進氣或排氣。更進一步地，在缸體蓋700的外徑邊緣處設置氣孔711，可根據需要對氣體容置空間172設置氣壓閾值的上限和下限，內部達到所述閾值上限時氣孔711開始排氣，設置氣壓低於所述氣壓閾值的下限，氣孔711開始進氣，可隨著固定閥300的運動改變氣體容置空間172的容積，改變內部氣壓的大小。

綜上所述，本發明通過在傳統液壓阻尼器基礎上設置彈性件活動閥的定位，使氣體容置空間內容積達到設計要求，可以隨氣體容置空間容積變小增加動態阻尼，在液壓連動杆遭受作用力時發揮彈性件具有阻尼作用，彌補氣體容置空間此時阻尼不足，增強緩衝效果，使用壽命長。當所述液壓連動杆推入缸體內或拉出缸體外時，液體容置空間的工作液體以及氣體容置空間的空氣，壓力始終得以保持自然均衡，可以增強緩衝效果、經久耐用。

當然，本發明還可有其他多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本發明所附的權利要求的保護範圍。

Claims (10)

1. 一種氣體輔助的液壓阻尼器，其特徵在於，包含有缸體、活動閥、固定閥、密封元件、彈性件、缸體蓋以及液壓連動杆；
   所述缸體的缸體頂端設有開口，所述開口上固接有所述缸體蓋，所述彈性件、所述密封元件、所述固定閥以及所述活動閥依次設於所述缸體內，且所述彈性件抵靠於所述缸體蓋和所述密封元件之間；
   所述液壓連動杆的一端伸入所述缸體並穿設所述缸體蓋、所述彈性件以及所述密封元件，所述液壓連動杆可在所述缸體內做直線運動；
   所述固定閥的一端與所述液壓連動杆固接，所述固定閥的另一端可活動連接有所述活動閥，且所述固定閥上設有至少一個排流孔，當所述固定閥與所述活動閥相密合時，關閉所述排流孔，當所述固定閥與所述活動閥相分離時，打開所述排流孔；
   所述缸體在缸體底端與所述密封元件之間形成液體容置空間，所述液體容置空間填充有工作液體；
   所述缸體在所述密封元件與所述缸體蓋之間形成氣體容置空間，所述氣體容置空間自然形成有空氣。
2. 如申請專利範圍第1項所述氣體輔助的液壓阻尼器，其中，所述密封元件包括密封圈和中間件，所述中間件位於所述密封圈和所述彈性件之間。
3. 如申請專利範圍第1項所述氣體輔助的液壓阻尼器，其中，所述彈性件為至少一個彈簧。
4. 如申請專利範圍第1項所述氣體輔助的液壓阻尼器，其中，所述固定閥的另一端設有凸柱，所述凸柱的頂端設有限位結構，所述活動閥可活動穿設於所述凸柱上。
5. 如申請專利範圍第4項所述氣體輔助的液壓阻尼器，其中，所述固定閥和所述限位結構為圓柱體，所述活動閥為圓環體，所述活動閥的圓環孔的直徑大於所述凸柱的直徑並小於所述限位結構的直徑，所述活動閥通過所述圓環孔穿設在所述凸柱上。
6. 如申請專利範圍第1項所述氣體輔助的液壓阻尼器，其中，所述固定閥上設有至少一個節流管道，當所述固定閥與所述活動閥相密合或者分離時，所述節流管道均處於打開狀態。
7. 如申請專利範圍第6項所述氣體輔助的液壓阻尼器，其中，所述固定閥上與所述活動閥相密合時的接觸面為第一接觸面，所述活動閥上與所述固定閥相密合時的接觸面為第二接觸面，所述第一接觸面大於所述第二接觸面，所述節流管道設於所述第一接觸面上且超出所述第二接觸面的位置。
8. 如申請專利範圍第1項所述氣體輔助的液壓阻尼器，其中，所述固定閥上與所述活動閥相密合時的接觸面為第一接觸面，所述活動閥上與所述固定閥相密合時的接觸面為第二接觸面，所述第一接觸面大於所述第二接觸面，所述排流孔設於所述第一接觸面上且與所述第二接觸面交集的位置。
9. 如申請專利範圍第1項所述氣體輔助的液壓阻尼器，其中，所述缸體蓋上設有至少一個用於進氣或排氣的氣孔。
10. 如申請專利範圍第9項所述氣體輔助的液壓阻尼器，其中，所述氣孔設置於所述缸體蓋的外徑邊緣。