CN211107439U - 气液缓冲器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种气液缓冲器，包括：筒体；缸体：部分插入第一筒体端；缸体的外壁与筒体的内壁间形成间隙腔，缸体外壁设置有阀体，阀体封闭其与第一筒体端之间的间隙腔，形成第一液腔；柱塞：在第二筒体端一侧插入缸体，与缸体间可相对运动；柱塞位于缸体内的一端设置有端盖；柱塞腔内设置有活塞；端盖沿径向封闭缸体内径，与缸体之间形成第二液腔，与活塞之间形成第三液腔，活塞与柱塞之间形成气腔；力传递部件：设置在柱塞的外侧；力传递部件受压力时推动柱塞，受拉力时，拉动筒体；第二液腔分别与第一液腔和第三液腔连通。该缓冲器减少了液腔和气腔的数量，简化了气液缓冲器整体的结构，提高了工作的可靠性高。

Description

气液缓冲器

技术领域

本实用新型涉及车钩缓冲技术领域，具体涉及一种气液缓冲器。

背景技术

目前，高铁与地铁使用气液缓冲器作为主要缓冲吸能模块，气液缓冲器具有容量大、能量吸收率高，且能持续而稳定地吸收列车纵向冲击动能等优良特性，同时能满足高、低速及重载情况下的各项性能要求。气液缓冲器缓冲吸能功能主要是由气体和液体两种介质的相对运动实现的，缓冲器受压时，其内部液体介质从一个液腔通过细小节流孔与增压阀流入另一个液腔，同时推动活塞压缩气体，此过程中，外界冲击动能一部分通过液体与金属内壁摩擦消耗，另一部分冲击能量转变为气体的压缩势能，作为缓冲器的复原力。

传统的气液缓冲器只有在受到冲击压缩时才能实现缓冲吸能作用，而车辆在实际运行过程中随时都可能出现拉伸和压缩两种工况，传统的缓冲器不具有列车拉伸时的缓冲吸能功能，只能通过拉压转换机构实现，使得结构复杂，成本增加，重量增加，且拉伸吸能较少。因此，为了满足高速列车越来越高的舒适性、吸能性要求，以及降低成本和减少车重等要求，需要一种结构简单，且在任何工况下都能连续不断地高效吸收拉伸和冲击能量的拉、压双向吸能式气液缓冲器。

公开号为CN209064106U的实用新型专利公开了一种具有拉压双向缓冲吸能功能的气液缓冲器，该气液缓冲器包括四个液腔和两个气腔，在受到压力时，通过第一气腔与第一液腔和第二液腔的配合，实现缓冲吸能；在受到拉力时，通过第二气腔与第三液腔和第四液腔的配合，实现缓冲吸能。由于设置了过多的液腔和气腔，导致气液缓冲器结构复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、性能稳定，可在收到拉力或压力时，均起到缓冲作用的气液缓冲器。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种气液缓冲器，包括：

筒体：包括第一筒体端和第二筒体端；

缸体：部分插入第一筒体端，与筒体间可相对运动；缸体的外壁与筒体的内壁间形成间隙腔，缸体外壁设置有阀体，所述阀体封闭其与第一筒体端之间的间隙腔，形成第一液腔；

柱塞：在第二筒体端一侧插入缸体，与缸体间可相对运动；柱塞位于缸体内的一端设置有端盖；柱塞腔内设置有活塞；所述端盖沿径向封闭缸体内径，与缸体之间形成第二液腔，与活塞之间形成第三液腔，所述活塞与柱塞之间形成气腔；

力传递部件：设置在柱塞的外侧，可相对柱塞运动，可与筒体联动；所述力传递部件在受到压力时推动柱塞，在受到拉力时，拉动筒体；

所述第二液腔分别与第一液腔和第三液腔连通。

作为优选，所述力传递部件与筒体之间连接。

作为优选，第一液腔的截面积小于第二液腔的截面积。

作为优选，所述端盖上设置有连通第二液腔和第三液腔的第一流体通道，所述第一流体通道包括第一支路和第二支路，所述第一支路上设置有第一导通组件，所述第二支路上设置有第二导通组件，所述第一导通组件和第二导通组件的受压导通方向相反。

作为优选，所述第一支路和第二支路包括汇聚成一个朝向第二液腔的主通路；

第一导通组件为增压阀，所述增压阀朝向第二液腔的一侧端面为锥面，所述流体通道与增压阀配合处设置为与增压阀锥面配合的锥面结构；

第二导通组件为单向阀，所述单向阀被设置为，当第三液腔压力大于第二液腔压力时，开启。

作为优选，沿缸体侧壁设置有第二流体通道，所述第二流体通道连通第一液腔与第二液腔。

作为优选，所述端盖为异径结构，其远离柱塞一端与缸体内壁之间存在间隙，以使端盖运动过程中，第二流体通道保持与第二液腔连通。

作为优选，阀体朝向第一筒体端一侧的端部包括一段缺口段，所述缺口段沿长度方向覆盖所述第二流体通道。

作为优选，所述力传递部件插入间隙腔内，力传递部件向筒体内壁方向延伸形成第一延伸部，筒体向力传递部件的方向延伸形成第二延伸部，所述第一延伸部与第二延伸部形成力传递部件与筒体之间的运动配合结构。

作为优选，第一筒体端向缸体外壁方向延伸形成第三延伸部，缸体外壁进一步向外侧延伸形成第四延伸部，第三延伸部与第四延伸部形成筒体与缸体之间的运动配合结构。

本实用新型提供的气液缓冲器的有益效果在于：

本实用新型提供的气液缓冲器，可在受到拉力或压力时，均起到缓冲作用。较现有技术中的拉压转换式气液缓冲器，本实用新型减少了液腔和气腔的数量，简化了气液缓冲器整体的结构，提高了换成吸能工作的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为气液缓冲器第一种实施方式结构示意图；

图2为气液缓冲器第一种实施方式压缩状态结构示意图；

图3为气液缓冲器第一种实施方式拉伸状态结构示意图；

图4为气液缓冲器第二种实施方式结构示意图；

图5为气液缓冲器第二种实施方式压缩状态结构示意图；

图6为气液缓冲器第三种实施方式拉伸状态结构示意图；

图7为气液缓冲器阀体部分局部放大图；

其中，图中各附图标记：

1-筒体，101-第二延伸部，102-第三延伸部；

2-缸体，201-第四延伸部，202-罐液孔,203-第二流体通道；

3-柱塞，301-气孔；

4-力传递部件，401-第一延伸部；

5-端盖，501-第一流体通道；

6-阀体，601-阀体缺口段；

7-增压阀；

8-活塞；

9-单向阀；

10-气腔；

11-第一液腔；

12-第二液腔；

13-第三液腔；

14-锥面间隙；

15-第二气腔。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“设置在”，“连接”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，不用于暗指相对重要性。

本实用新型提供了一种空气液缓冲器，该气液缓冲器可被应用于各种类型的车辆，用于缓冲吸收车辆的碰撞能量，起到保护车辆安全的作用。

气液缓冲器的结构包括：

筒体1：包括第一筒体端和第二筒体端；筒体1的两端均为开口结构；

缸体2：一端开口，一端封闭，其开口端在第一筒体端一侧插入筒体1，与筒体1间可相对运动，第一筒体端与缸体2的外壁之间紧密配合，形成闭合结构；缸体2的外壁与筒体1的内壁间形成间隙腔，缸体2外壁设置有阀体6，阀体6封闭其与第一筒体端之间的间隙腔，阀体6、缸体外壁与第一筒体端之间形成第一液腔11。阀体6与缸体2之间螺纹连接，二者的相对位置可调整。除采用螺纹连接外，二者之间也可以采用固定连接。

柱塞3：一端开口，一端封闭，其开口端在第二筒体端一侧插入缸体2，与缸体2间可相对运动；柱塞3位于缸体2内的一端设置有端盖5，端盖5封闭柱塞3的开口端；柱塞腔内设置有活塞8，活塞8可在柱塞腔内自由运动；端盖5进一步沿径向封闭缸体2内腔，端盖5与缸体2之间形成第二液腔12，端盖5与活塞3之间形成第三液腔13，活塞8与柱塞3的封闭端之间形成气腔10。在柱塞3的封闭端设置有气孔301，气孔301连通外界与气腔10，以便为气腔 10充气；沿缸体2侧壁设置有罐液孔202，罐液孔202连通外界与第二液腔12，以便为第二液腔12冲入液体。

力传递部件4：设置在柱塞3的外侧，即柱塞封闭端的一侧，可相对柱塞3 运动，可与筒体1联动；力传递部件4在受到压力时向缸体2内侧的方向推动柱塞3，在受到拉力时，向缸体2外侧的方向拉动筒体1。

第二液腔12分别与第一液腔11和第三液腔13连通。如此，形成一个拉压连动缓冲吸能结构。

具体说，通过以下结构实现第二液腔12和第三液腔13之间的连通。端盖 5上设置有连通第二液腔12和第三液腔13的第一流体通道501，第一流体通道 501包括第一支路和第二支路，本实施例中其呈“Y”型，第一支路和第二支路汇聚成一个主通路，主通路端口在第二液腔12端，支路端口在第三液腔13端包括，其中一条支路上设置有增压阀7，另一条支路上设置有单向阀8，单向阀 8被设置为，当第三液腔13压力大于第二液腔12压力时，开启。

为了保证增压阀7与第一流体通道501之间更好的配合，增压阀7朝向第二液腔12的一侧端面为锥面，第一流体通道501与增压阀7配合处设置为与增压阀锥面配合的锥面结构。这种结构可以保证增压阀7与第一流体通道501之间形成更紧密的贴合结构，避免两个液腔之间的液体在非正常情况下的流通。增压阀7可以放大流体流动过程中的阻尼，应用时，可以根据缓冲需求可设计增压阀7的增压比。

如此，在第二液腔12大于第三液腔13压力时，增压阀7与第一流体通道 501之间的锥形端面14被打开，第二液腔12和第三液腔13之间接通；当第三液腔13压力大于第二液腔压力时，增压阀7与第一流体通道501之间的锥形端面14关闭，但单向阀8自动打开，第三液腔13内的液体经单向阀8进入第二液腔12，两个液腔自动恢复到压力平衡状态。

具体说，通过以下结构实现第一液腔11和第二液腔12之间的连通。沿缸体2侧壁设置有第二流体通道203，第二流体通道203连通第一液腔11与第二液腔12，第二流体通道203为贯通缸体侧壁的通孔，可根据工况调整第二流体通道203的孔径/数量。

气液缓冲器安装在车辆上，会受到冲击拉力或压缩力，缸体2一侧和力传递部件4一侧均可能作为施力端。

在气液缓冲器受到冲击力时，端盖5的运动可能会堵塞第二流体通道203，导致第二液腔12和第一液腔11之间的液体不能流通。端盖5过早的堵塞第二流体通道203会影响缓冲吸能过程中第一液腔11和第二液腔12之间的压力平衡。为了解决这一问题，对端盖5的结构做如下设计。端盖5为异径结构，其远离柱塞3一端与缸体2内壁之间存在间隙，这种间隙可以保证端盖5不堵塞第二流体通道203，以使端盖5运动过程中，第二流体通道203保持与第二液腔12连通。具体的说，端盖5整体按直径的不同可以分为三部分，一部分为端盖5与柱塞3端口的安装部分，这部分需要保证端盖5封闭柱塞3端口；第二部分为端盖5与缸体2的配合段，这一部分需要保证端盖可以与缸体2形成无缝的配合，以区分开第二液腔12和第三液腔13；第三部分即端盖5朝向第二液腔12一侧的端部，这部分的直径小于第二部分的直径，以保证端盖5和缸体 2的内壁之间形成间隙，这个间隙可以作为液体流动的路径，保证气液缓冲器工作时，在端盖5堵塞第二流体通道203前，液体可以经第二液腔12流动至第一液腔11。

在气液缓冲器受到拉力时，筒体1被力传递部件拉动或缸体2受到拉动与筒体1之间产生相对运动，筒体1的运动可能会越过第二流体通道203。为了解决这一问题，对阀体6的结构做如下设计。具体参考图7，阀体6朝向第一筒体端一侧的端部包括一段缺口段601，缺口段601沿长度方向覆盖所述第二流体通道203。由于阀体6是固定设置在缸体2上的，筒体1在运动过程中，当与阀体6接触后，会被阀体6止动，这样，可以避免筒体1进一步运动越过第二流体通道203。

力传递部件4是气液缓冲器工作的关键部件，起到传递力传递部件4一侧的拉力或压力的作用。本实施例中，力传递部件4为端盖形状，包覆柱塞3的封闭端。阀体6与筒体第二端、力传递部件4之间形成第二气腔15，第二气腔 15与外界大气相通，不参与拉压缓冲吸能工作。关于力传递部件4和筒体1之间的配合结构，做如下两种设计。

第一种实施结构，参考图1至图3。

力传递部件4插入缸体2和筒体1之间的间隙腔内，力传递部件4向筒体 1内壁方向延伸形成第一延伸部401，筒体1向力传递部件4的方向延伸形成第二延伸部101，第一延伸部401与第二延伸部101配合形成力传递部件4与筒体1之间的连动结构。

第一筒体端向缸体2外壁方向延伸形成第三延伸部102，缸体2外壁进一步向外侧延伸形成第四延伸部204，第三延伸部102与第四延伸部204配合形成筒体1与缸体2之间的止动结构。

以下，将详细阐述气液缓冲器的工作原理。

初始状态下，向液腔管装油，向气腔管装气体。气腔10空间和初始灌装压强根据需求设置。灌装时，液压油首先由灌液孔202灌入第二液腔12，并经第二液体通道进入第一液腔11；当第二液腔12压力大于第三液腔13压力时，增压阀7和第一流体通道之间的锥面间隙14便打开，液压油经第一液腔11顺利的流入第三液腔13，至灌油结束时，三个液腔压强相等。然后从气孔301充气，当气压增大到一定程度时，锥面间隙11闭合，此时第一液腔11、第二液腔12 与第三液腔13分离。

a压缩过程

参考图2，缓冲器受到外力压缩时，即力传递部件4受到压力或缸体2受到压力，即缓冲器受到外力压缩时，柱塞3进入缸体2中，由于压缩时缸体2 与筒体1、阀体6同步运动，所以第一液腔11体积不变。此时，柱塞3推动端盖5运动，压缩第二液腔12，第二液腔12内的压力增大，第二液腔12内的液压油经增压阀7流入到第3液腔内。在开始压缩过程之前，第三液腔13的压强来自于灌装压强，压缩过程中，也即通过增压阀7的增压功能，成功的使第二液腔12的压强高出了第三液腔13，迫使锥面间隙14打开，第三液腔油13量增多，压强增大，推动活塞8向气腔10方向运动，压缩气腔10内的气体。在这一过程中，由于第一液腔11的体积不变，因此，第一液腔11与第二液腔12 之间不会产生流体流动。

b压缩复原过程

如前所述，当压力所能产生的缓冲器压至行程走完后，储存在气腔10的压缩能需要释放，端盖5与柱塞3在受到第二液腔12液压油压力环境中的左右受力面积差，使其被迫沿轴向返回运动，此时单向阀9打开，第二液腔12和第三液腔13之间无阻尼连通，柱塞3被顺利推回至原位。

c拉伸过程

参考图3，缓冲器受到外力拉伸时，拉伸力被施加在力传递部件4或缸体2 上。缸体2与筒体1分离，第2液腔体积缩小，压强增大，该液腔液压油通过第二流体通道203流入第二液腔12，由于拉伸时缸体2与柱塞3及阀体6同步运动，所以第二液腔12体积不变，流入第二液腔12的液压油经增压阀7全部流入到第三液腔13内。在开始拉伸之前，第三液腔13的压强来自于灌装压强，也即通过增压阀7的增压功能，成功的使第二液腔12的压强高出了第三液腔 13，迫使锥面间隙14打开，第三液腔13油量增多，推动活塞8向气腔方向运动，压缩气体。

d拉伸复原过程

如前所述，当缓冲器受拉伸至行程走完后，储存在气腔的压缩能需要释放，内端盖5与柱塞3在受到第1液腔液压油压力环境中的左右受力面积差，使其被迫沿轴向返回运动，单向阀9打开，第1、3液腔之间无阻尼连通，液压油从第3液腔经第1液腔流回至第2液腔，同时缸体2被顺利推回至原位。

第二种实施结构，参考图4至图6。

力传递部件4与筒体1的第二筒体101端之间连接，可以是固定或可拆卸的连接。本实施例中，采用的为螺纹连接。这种实施结构，在缓冲器受到拉伸或压缩时，力传递部件4和筒体1将产生同步运动。

本实用新型所采取的技术方案特征与原方案特征一致，3个液腔、1个气腔与原方案一致。不同的是本替代方案中力传递部件4与筒体1变为螺纹连接，缸体2与筒体1之间没有止挡结构，拉伸和压缩过程中，缸体2和筒体1之间都可以相互运动，且第二液腔12的截面积大于第一液腔11的截面积。与第一种实施方式不同，拉压运动过程中，第一液腔11体积会发生变化，进而第一液腔11和第二液腔12之间会产生流体流动。此处，需要说明的是，在同一工况下，如果第一油腔11中流体的体积变化量大于第二油腔12中流体的体积变化量，压缩过程中，第二油腔12内的流体将不能流入第三油腔13，无法保证缓冲吸能效果。

本替代方案的增压功能和灌装原理机制与原方案一致，不再重复叙述。

a压缩过程

参考图5，缓冲器受到外力压缩时，即力传递部件4受到压力或缸体2受到压力，柱塞3进入缸体2中，压缩时缸体2与阀体6同步运动，但与筒体1 分离，由于第二液腔12的截面积大于第一液腔11的截面积，所以在压缩过程中第一液腔11体积不断增大，第一液腔11压力减小，使得第二液腔12内一小部分液压油流进第一液腔11，绝大部分液压油经增压阀7流入第三液腔13内。在开始压缩之前，第三液腔13的压强来自于灌装压强，也即通过增压阀7的增压功能，成功的使第二液腔12的压强高出了第三液腔13，迫使锥面间隙11打开，第三液腔13油量增多，推动活塞8向气腔方向运动，压缩气腔10气体。

b压缩复原过程

当外力消失时，如前所述，当缓冲器压至行程走完后，储存在气腔10的压缩能需要释放，端盖5与柱塞3在受到第二液腔12液压油压力环境中的左右受力面积差，使其被迫沿轴向返回运动，单向阀9打开，第二液腔12、第三液腔 13之间无阻尼连通，柱塞3被顺利推回至原位。

本替代方案中缓冲器的拉伸过程和拉伸复原过程与实施例一的方案一致，不再重复叙述。

与第一种实施方式相比，将力传递部件4与筒体1设计为连接的形式，可以降低缓冲器被压缩后复原时的回程阻尼。

特别说明：在本实施方式中，当缓冲器被压缩到某一行程，突然受到外力拉伸时，由于力传递部件4与筒体1螺纹连接，缓冲器会立马通过第二流体通道203节流，瞬间实现缓冲吸能作用，而不会像第一种实施方式中先走一段空行程，然后与筒体1连在一起才开始进行缓冲吸能。另外，缓冲器受到压缩时，通过第一液腔11向第二液腔12的分流作用，可以缩短柱塞3的长度，减小气腔空间，这样可以缩短缓冲器总长，并且能够实现较大行程的的压缩和拉伸，吸收更多的拉伸和冲击能量。

本实用新型提供的气液缓冲器，可在受到拉力和压力时，均发挥缓冲吸能效果。较现有技术中的气液缓冲器，减少了液腔和气腔的数量，简化了气液缓冲器整体的结构，可提高换成吸能工作的可靠性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种气液缓冲器，其特征在于，包括：

筒体：包括第一筒体端和第二筒体端；

缸体：部分插入第一筒体端，与筒体间可相对运动；缸体的外壁与筒体的内壁间形成间隙腔，缸体外壁设置有阀体，所述阀体封闭其与第一筒体端之间的间隙腔，形成第一液腔；

柱塞：在第二筒体端一侧插入缸体，与缸体间可相对运动；柱塞位于缸体内的一端设置有端盖；柱塞腔内设置有活塞；所述端盖沿径向封闭缸体内径，与缸体之间形成第二液腔，与活塞之间形成第三液腔，所述活塞与柱塞之间形成气腔；

力传递部件：设置在柱塞的外侧，可相对柱塞运动，可与筒体联动；所述力传递部件在受到压力时推动柱塞，在受到拉力时，拉动筒体；

所述第二液腔分别与第一液腔和第三液腔连通。

2.如权利要求1所述的气液缓冲器，其特征在于：所述力传递部件与筒体之间连接。

3.如权利要求2所述的气液缓冲器，其特征在于：第一液腔的截面积小于第二液腔的截面积。

4.如权利要求1所述的气液缓冲器，其特征在于：所述端盖上设置有连通第二液腔和第三液腔的第一流体通道，所述第一流体通道包括第一支路和第二支路，所述第一支路上设置有第一导通组件，所述第二支路上设置有第二导通组件，所述第一导通组件和第二导通组件的受压导通方向相反。

5.如权利要求4所述的气液缓冲器，其特征在于：所述第一支路和第二支路包括汇聚成一个朝向第二液腔的主通路；

第一导通组件为增压阀，所述增压阀朝向第二液腔的一侧端面为锥面，所述流体通道与增压阀配合处设置为与增压阀锥面配合的锥面结构；

第二导通组件为单向阀，所述单向阀被设置为，当第三液腔压力大于第二液腔压力时，开启。

6.如权利要求1所述的气液缓冲器，其特征在于：沿缸体侧壁设置有第二流体通道，所述第二流体通道连通第一液腔与第二液腔。

7.如权利要求6所述的气液缓冲器，其特征在于：所述端盖为异径结构，其远离柱塞一端与缸体内壁之间存在间隙，以使端盖运动过程中，第二流体通道保持与第二液腔连通。

8.如权利要求6所述的气液缓冲器，其特征在于：阀体朝向第一筒体端一侧的端部包括一段缺口段，所述缺口段沿长度方向覆盖所述第二流体通道。

9.如权利要求1所述的气液缓冲器，其特征在于：所述力传递部件插入间隙腔内，力传递部件向筒体内壁方向延伸形成第一延伸部，筒体向力传递部件的方向延伸形成第二延伸部，所述第一延伸部与第二延伸部形成力传递部件与筒体之间的运动配合结构。

10.如权利要求9所述的气液缓冲器，其特征在于：第一筒体端向缸体外壁方向延伸形成第三延伸部，缸体外壁进一步向外侧延伸形成第四延伸部，第三延伸部与第四延伸部形成筒体与缸体之间的运动配合结构。

Images