專利名稱：液壓緩沖器及用于該液壓緩沖器的活塞頭組件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種液壓緩沖器以及用于這種緩沖器的活塞頭組件。更具體地說，本發(fā)明涉及一種液壓緩沖器，以及用于這種緩沖器的活塞頭組件，該活塞頭組件包括用以防止殘存氣體改變該緩沖器的緩沖特征的出氣口。
背景技術：
液壓緩沖器是眾所周知的，且廣泛地用于多種應用中。通常，液壓緩沖器包括在部分地填充有液壓(不可壓縮)流體的氣缸中移動的活塞。當該緩沖器沿第一方向移動時， 其中，不產生相當大的緩沖力，該活塞在氣缸中克服液壓流體的作用而移動，并且通過該活塞的相對側面上的液壓流體的壓差打開單向閥。該液壓流體從該活塞的較高壓力側經該單向閥流至該活塞的較低壓力側，從而使得該活塞能夠相對容易地在該第一、非緩沖方向上移動。當該單向閥上的壓力下降時、當活塞停止移動時或當活塞的運動方向反向時，該單向閥關閉。活塞沿第二方向的運動，其中產生緩沖力，需要液壓流體在使活塞移動時經過一個或更多個為此設置的孔口或通道流過該活塞。然而，這些返回通道或孔口的流動面積小于經過該單向閥的流動面積，并且由此， 該活塞需要較長時間段或較高的力，或者需要二者，以返回至其開始位置，由此提供緩沖。 通過選擇液壓流體的粘度，返回通道或孔口的尺寸以及該活塞的直徑，液壓緩沖器的設計者能夠根據需要獲得多種緩沖速率。如所知，液壓緩沖器必須在緩沖器內包括一定的容積以便為在活塞移動到流體中時移位的液壓流體提供容積，并且以便適應由于流體溫度變化所導致的液壓流體的容積的變化。該容積可填充有諸如閉孔發(fā)泡料或充氣囊之類的任意可壓縮材料，并且液壓流體的膨脹由氣體的壓縮補償。然而，在許多情況下，為了減少制造費用，該容積填充有諸如空氣或氮氣之類的可壓縮氣體，該氣體壓縮和膨脹以補償液壓流體的容積的變化。盡管廣泛采用帶有這種充氣膨脹容積的液壓緩沖器，但它們確實存在一些問題。 特別地，本發(fā)明人已經測定，該氣體能夠在該緩沖器內從膨脹容積移動至活塞的在該緩沖器的緩沖作用期間加壓的側面。該移動會導致該緩沖器在撐桿的存儲、運輸、組裝和/或操作期間的傾斜、運動或定向。在某些情況下，可壓縮氣體也會在該緩沖器的極端操作狀態(tài)期間被引入至該活塞的下方。當這種移動發(fā)生，并且一定量的可壓縮氣體處于該活塞的在該緩沖器的緩沖作用期間加壓的側面上時，該活塞沿緩沖方向的運動將首先導致可壓縮氣體的壓縮直至該氣體被加壓至迫使該液壓流體經過返回孔口或通道返回至該活塞的另一側所需的壓力為止。
如對所屬領域技術人員將是顯然的那樣，可壓縮氣體在迫使液壓流體經過返回通道或孔口之前、在活塞的在緩沖器的緩沖作用期間加壓的側面上的該壓縮導致該緩沖器產生兩級式緩沖功能，其中，當壓縮并加壓該可壓縮氣體，并且使該緩沖器移動經過第一運動范圍時，提供相對小的緩沖力，并且隨后當迫使液壓流體經過返回通道或孔口并且該緩沖器移動經過第二運動范圍時，提供相對較高(且是所需)的緩沖力。盡管在一些情況下，可以容忍這種兩級式緩沖功能，但在至少一些應用中，它是個值得注意的問題。因此，需要一種液壓緩沖器，其基本上不受到可能在該緩沖器的活塞下方積聚的可壓縮氣體的影響。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種新型液壓緩沖器及用于該液壓緩沖器的活塞頭組件，其消除或減輕了現有技術的至少一個缺點。根據本發(fā)明的第一方面，提供了一種液壓緩沖器，其包括第一體部，該第一體部包括安裝部分以及圓筒部分；第二體部，該第二體部包括安裝部分以及圓筒部分，該第二體部的圓筒部分與第一體部的圓筒部分互相接合以在它們內部形成容積，該容積包含一定量的液壓流體并包括存儲容積的可壓縮氣體，以便為液壓流體的容積的變化提供補償；從第一體部和第二體部中的一個延伸至已形成的容積中的活塞軸；固定至該活塞軸的活塞頭組件，該活塞頭組件包括與液壓流體相鄰的表面、外部圓柱表面和單向閥，以允許液壓流體在第一體部相對于第二體部沿第一方向運動時流經該活塞頭組件，并抑制液壓流體在第一體部相對于第二體部沿與第一方向相反的第二方向運動時流經該活塞頭組件，該外部圓柱表面的尺寸設定為緊密接合已形成的容積的內表面以計量液壓流體在第一體部沿第二方向運動時流過活塞頭組件的流量，液壓流體的流量的計量產生了緩沖力；以及形成在活塞頭組件的表面與外部圓柱表面之間以允許可壓縮氣體從該活塞的表面移動至存儲容積的特征。根據本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于液壓緩沖器的活塞頭組件，該組件包括 活塞軸附件；活塞體部，該活塞體部具有外部圓柱表面，該外部圓柱表面的尺寸設定為緊密接合該緩沖器的內部容積的內表面以計量液壓流體的流經該外部圓柱表面與內表面之間的活塞頭組件的流量；單向閥，該單向閥用以允許液壓流體沿第一方向流經活塞頭組件并抑制液壓流體沿與第一方向相反的方向流動；以及從該活塞體部的表面延伸至外部圓柱表面，用以允許會以其它方式截留在與活塞面鄰近的位置處的已壓縮的氣體移動至該外部圓柱表面的特征。本發(fā)明提供了一種新型液壓緩沖器，其包括諸如切口或通道的特征，該特征允許會以其它方式截留在活塞頭組件的表面與液壓流體之間的可壓縮氣體移動至該緩沖器內的容積，在該緩沖器內的容積中，它們將不會影響由該緩沖器產生的緩沖力。在所示實施方式中，能夠相對廉價地在該活塞頭組件中形成該特征而無需修改其余的緩沖器部件。


現將參考附圖僅作為示例描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，其中圖1示出了現有技術液壓緩沖器的側向剖視圖Ia示出了圖1的區(qū)域A內的該區(qū)域的放大視圖；圖2示出了從圖1的緩沖器的第一體部的底部及側面觀察的立體圖；圖3示出了圖2的第一體部朝向圖1的緩沖器的第二體部的力與位移曲線圖；圖4示出了從根據本發(fā)明的緩沖器的第一體部的底部及側面觀察的立體圖；圖5示出了根據本發(fā)明的液壓緩沖器的一部分的剖視圖，其示出了該緩沖器的活塞頭組件的細節(jié)；圖6示出了根據本發(fā)明的液壓緩沖器的一部分的剖視圖，其示出了該緩沖器的活塞頭組件的細節(jié)；以及圖7示出了從圖6的緩沖器的第一體部的底部及側面觀察的立體圖。
具體實施例方式在詳細討論本發(fā)明之前，出于清楚的目的，將首先討論在圖1、圖Ia及圖2中以20 表示的現有技術液壓緩沖器。液壓緩沖器20包括第一體部M以及第二體部32，該第一體部M包括第一圓筒部分觀，該第二體部32包括第二圓筒部分36。第一圓筒部分觀以及第二圓筒部分的直徑的大小被設定為使第二圓筒部分36容納在第一圓筒部分觀內，從而使第一體部M能夠相對于第二體部32沿緩沖器的操作軸線40線性地移動。如所示，緩沖器20可包括偏動彈簧44，并且第一體部M和第二體部32中的每個可分別包括安裝特征48及52。第一體部M包括從圓筒部分28內延伸到圓筒部分36中的活塞軸56，該活塞軸 56包括活塞頭組件60。第二圓筒部分36包括軸套64，該軸套64包含液壓流體的供給源 (未示出)，并且活塞頭組件60的外部圓柱表面裝配在軸套64內，從而使其與軸套64處于封閉但不是不漏流體的接合(下文將進一步討論)。如圖Ia中最佳所見，活塞頭組件60包括單向閥，該單向閥包括球軸承68和彈簧 72。彈簧72使球軸承68偏置到閥座76中，并且，當壓縮緩沖器20，從而使活塞頭組件在圖1及圖Ia中向下移動時，球軸承68與閥座76處于密封接合，并且液壓流體不能流過球軸承68。相反，已加壓且通過緩沖器20的壓縮移位的液壓流體在活塞頭組件60的外部圓柱表面與軸套64的內表面之間流動。如上所述，活塞頭組件60的外部圓柱表面與軸套64 的內表面之間的間隙不是不漏流體的，并且，事實上，該間隙被選擇為允許所需量的液壓流體在壓縮緩沖器20時流過活塞頭組件60并且該液壓流體的受限流量是由緩沖器20產生的緩沖力的基礎。如所屬領域技術人員已知的那樣，所需量的流量也能夠通過在閥座76中或在活塞頭組件60的圓柱表面中或在軸套64的內表面上設置條紋或其它特征，或通過設置穿過活塞頭組件60的計量孔口，或通過多種已知技術中的任一種進行調節(jié)。當去除了施加于緩沖器20的壓縮力時，彈簧44或其它施加的外力使第一體部M 遠離第二體部32偏置。當這發(fā)生時，位于活塞頭組件60上方(沿圖1和圖Ia中所示的方向)的容積80中的液壓流體被加壓并移位，并且該流體作用在該單向閥的球軸承68和彈簧72上，從而使球軸承68從與閥座76的密封接合中移出，并且液壓流體可流經活塞頭組件60中的孔84，并流過球軸承68，流經圖Ia中以箭頭表示的返回路徑。
如對所屬領域技術人員來說應當是顯然的那樣，用于液壓流體經過單向閥的返回路徑比在活塞頭組件60的外側圓柱表面與軸套64的內表面之間行進的液壓流體的流動路徑受到少得多的限制，并且由此，當第一體部M遠離第二體部32移動時，即便是產生緩沖力，也會產生少許緩沖力。盡管緩沖器20示出為在第一體部M朝向第二體部32移動時提供緩沖力(即，緩沖器20處于壓縮狀態(tài)下)，對所屬領域技術人員來說將是顯然的是，重新設計緩沖器20以顛倒這種作用，從而在第一體部M遠離第二體部32移動(即，緩沖器20處于拉伸狀態(tài)下) 時，提供緩沖力是簡單明了的事情。最重要的是，該單向閥的作用將被顛倒，但其它變化也將實現于緩沖器20以顛倒產生緩沖力的方向，如對所屬領域技術人員將是顯然的那樣。因此，盡管于此進行的討論主要針對在處于壓縮狀態(tài)下時提供緩沖力的緩沖器，但本發(fā)明不限于此并且其意指，在壓縮狀態(tài)下或在拉伸狀態(tài)下產生緩沖力的液壓緩沖器均能夠具體體現本發(fā)明。然而，本發(fā)明人已經測定，緩沖器20以及相似的緩沖器的問題在于可壓縮氣體會截留在活塞頭組件60的下方、在活塞頭組件60與其下方的液壓流體之間。如于此所使用的那樣，術語可壓縮氣體意指包括氣體、或氣體混合物、和/或能夠在一些操作狀態(tài)下形成在緩沖器20內的泡沫(包括會在液壓流體內形成的氣泡)。如在圖2中最佳所見，活塞頭組件包括凹部88，可壓縮氣體可截留在該凹部88中。 在圖3的曲線圖中示出了正截留在凹部88中的可壓縮氣體的影響，其中，曲線92示出了緩沖器20在凹部88中存在可壓縮氣體時的緩沖性能，而曲線96示出了緩沖器20在凹部88 中不存在可壓縮氣體時的緩沖性能。如可從曲線92中所見，當凹部88中存在可壓縮氣體時，在任何顯著量的緩沖發(fā)生之前，第一體部M相對于第二體部32發(fā)生顯著的運動(在該具體示例中約5mm)，然而，當凹部88中不存在可壓縮氣體時，如由曲線96所示，在第一體部M朝向第二體部32移動 0. 5mm或更少量之后，緩沖器20就產生緩沖力。曲線92的力與位移測驗圖中的延遲響應通常被稱之為“壓縮延遲”或“空程效應”，并且這種延遲響應描述了一種物理情況，由此，存在可測量的線性位移，通常由于該機構內的一些意外的緩解因素、機械缺陷、缺陷、或征兆的存在，導致該線性位移不伴有典型的或相稱的緩沖力響應。如所屬領域技術人員已知的那樣，在一些應用中，壓縮延遲或空程效應會是特別有害的。例如，如果緩沖器20為傳動帶張緊器提供緩沖，那么緩沖器20的壓縮延遲會導致傳動帶的空轉。特別地，如果該張緊器用在帶交流發(fā)電機起動機系統(tǒng)中，這種空轉是完全不可接受的。盡管圖3中所示的結果針對特定的現有技術緩沖器20，但本發(fā)明人已經測定，當可壓縮氣體截留在活塞頭組件60的下側與該緩沖器內的液壓流體之間時，使用現有技術緩沖器會獲得相似的結果。在這些現有技術緩沖器中，第一體部的初始運動僅導致可壓縮氣體的壓縮，并且如果導致液壓流體的流動，也會是液壓流體的少許流量，并且由此，第一體部朝向第二體部的顯著運動會在現有技術緩沖器提供任意緩沖之前發(fā)生?，F將參考圖4僅作為示例描述本發(fā)明的第一實施方式，其中，通常以100表示根據本發(fā)明的液壓緩沖器的第一體部。在附圖中，使用相似的附圖標記表示與現有技術緩沖器 20的部件相似的部件。
如圖中所見，在本發(fā)明的該實施方式中，新型活塞頭組件104包括至少一個切口 108，該切口 108由凹部88向上并穿過活塞頭組件104的外部圓筒壁的下部圓周形成。如對所屬領域技術人員來說應當是顯然的那樣，切口 108使得會以其它方式截留在凹部88中的可壓縮氣體能夠移動至活塞頭組件104的外部圓柱表面，并從該處在活塞頭組件104與軸套64之間向上移動以積聚在容積80中。在可壓縮氣體不再截留在凹部88中的情況下，形成有第一體部100的緩沖器的性能基本上由圖3的曲線96表示。在圖5中示出了本發(fā)明的另一實施方式。在該實施方式中，其中，使用相似的附圖標記表示與上述討論過的部件相似的部件，新型活塞頭組件150包括通道154，該通道154 由橫向鉆孔或其它任意適合的裝置形成。通道1 使得會以其它方式截留在凹部88中的可壓縮氣體能夠從凹部88經過通道巧4移動，并且隨后在活塞頭組件150的外部圓柱表面與軸套64之間向上移動至容積80。在圖6及圖7中示出了本發(fā)明的另一實施方式。在該實施方式中，其中，使用相似的附圖標記表示與上述討論過的部件相似的部件，新型活塞頭組件200包括蓋部204，該蓋部204壓配合于活塞頭組件208，或以其它方式適當地固定于活塞頭組件208，以將球軸承 68和彈簧72保持在活塞頭組件200上的適當位置中。如在圖7最佳所見，蓋部204包括切口 212，該切口 212使得蓋部204內的會以其它方式截留在凹部88中的可壓縮氣體能夠從凹部88經過切口 212并在活塞頭組件200的外部圓柱表面與軸套64之間移動至容積80。本發(fā)明提供了一種新型液壓緩沖器，及用于該液壓緩沖器的活塞頭組件，該活塞頭組件包括諸如切口或通道之類的特征，該特征允許會以其它方式截留在活塞頭組件的表面與液壓流體之間的可壓縮氣體移動至緩沖器內的容積，在該容積處，它們將不影響由該緩沖器產生的緩沖力。在所示實施方式中，該特征會相對廉價地形成在活塞頭組件中，而無需修改其余的緩沖器部件。本發(fā)明的上述實施方式意在成為本發(fā)明的示例，并且所屬領域技術人員可對其作出變化及修改，而不會偏離本發(fā)明的僅由所附權利要求限定的范圍。
權利要求
1.一種液壓緩沖器，所述液壓緩沖器包括第一體部，所述第一體部包括安裝部分以及圓筒部分；第二體部，所述第二體部包括安裝部分以及圓筒部分，所述第二體部的所述圓筒部分與所述第一體部的所述圓筒部分互相接合以在所述圓筒部分內形成容積，所述容積包含一定量的液壓流體并包括存儲容積的可壓縮氣體以為所述液壓流體的所述容積的變化提供補償；活塞軸，所述活塞軸從所述第一體部和所述第二體部中的一個延伸到形成的所述容積中；活塞頭組件，所述活塞頭組件固定至所述活塞軸，所述活塞頭組件包括與所述液壓流體相鄰的表面、外部圓柱表面和單向閥，以允許液壓流體在所述第一體部相對于所述第二體部沿第一方向運動時流過所述活塞頭組件，并抑制液壓流體在所述第一體部相對于所述第二體部沿與所述第一方向相反的第二方向運動時流過所述活塞頭組件，所述外部圓柱表面的尺寸設定為緊密接合形成的所述容積的內表面以計量液壓流體在所述第一體部沿所述第二方向運動時流過所述活塞頭組件的流量，所述液壓流體的所述流量的計量產生了緩沖力；和形成在所述活塞頭組件的所述表面與外部圓柱表面之間以允許可壓縮氣體從所述活塞的所述表面移動至所述存儲容積的特征。
2.根據權利要求1所述的液壓緩沖器，其中，所述第一體部和所述第二體部通過偏動彈簧偏置分開。
3.根據權利要求1所述的液壓緩沖器，其中，所述特征包括至少一個徑向孔，所述至少一個徑向孔從所述外部圓柱表面延伸至所述活塞的所述表面。
4.根據權利要求1所述的液壓緩沖器，其中，所述特征包括至少一個從所述活塞面延伸至所述外部圓柱表面的切口。
5.根據權利要求1所述的液壓緩沖器，其中，所述單向閥包括球軸承，所述球軸承由彈簧偏壓靠壓在閥座上，所述球軸承及所述彈簧通過固定至所述活塞頭組件的蓋部保持在所述活塞頭組件的所述表面上，并且，所述特征包括至少一個形成在壓配合的所述蓋部中的切口。
6.一種用于液壓緩沖器的活塞頭組件，所述活塞頭組件包括活塞軸附件；活塞體部，所述活塞體部具有外部圓柱表面，所述外部圓柱表面的尺寸設定為緊密接合所述緩沖器的內部容積的內表面以計量液壓流體在所述圓柱形外表面與所述內表面之間流過所述活塞頭組件的流量；單向閥，所述單向閥用以允許液壓流體沿第一方向流過所述活塞頭組件，并抑制液壓流體沿與所述第一方向相反的方向流動；以及從所述活塞體部的所述表面延伸至所述外部圓柱表面，以允許會以其它方式截留在與所述活塞面相鄰的位置處的已壓縮的氣體移動至所述外部圓柱表面的特征。
7.根據權利要求6所述的活塞頭組件，其中，所述特征包括從所述活塞面至所述外部圓柱表面形成的切口。
8.根據權利要求6所述的活塞頭組件，其中，所述特征包括穿過所述外部圓柱表面延伸至所述活塞面的徑向孔。
9.根據權利要求6所述的活塞頭組件，其中，所述單向閥包括球軸承和彈簧，所述球軸承通過所述彈簧偏置靠壓在閥座上，并且所述球軸承和所述彈簧通過壓配合的蓋部保持在所述活塞頭組件上，并且所述特征包括形成在所述蓋部中的切口。
全文摘要
一種新型液壓緩沖器和用于該液壓緩沖器的活塞頭組件，該液壓緩沖器包括諸如切口或通道之類的特征，該特征允許會以其它方式截留在活塞頭組件的表面與液壓流體之間的可壓縮氣體移動至緩沖器內的容積內，在緩沖器內的容積處，它們將不影響由緩沖器產生的緩沖力。在所示實施方式中，該特征可相對廉價地形成在活塞頭組件中而無需修改其余的緩沖器部件。
文檔編號F16F9/06GK102459944SQ201080027914
公開日2012年5月16日 申請日期2010年6月25日 優(yōu)先權日2009年6月24日
發(fā)明者杰夫·霍奇森 申請人:利滕斯汽車合伙公司