气液缓冲器

技术领域

本发明属于车钩缓冲技术领域，尤其涉及一种气液缓冲器。

背景技术

车钩缓冲装置是用于使车辆与车辆，机车或动车相互连挂，传递牵引力，制动力并缓和纵向冲击力的车辆部件。

车钩缓冲器用来缓和列车在运行中由于机车牵引力的变化或在起动、制动及调车作业时车辆相互碰撞而引起的纵向冲击和振动。缓冲器有耗散车辆之间冲击和振动的功能，从而减轻对车体结构和装载货物的破坏作用。缓冲器的工作原理是借助于压缩弹性元件来缓和冲击作用力，同时在弹性元件变形过程中利用摩擦和阻尼吸收冲击能量，目前缓冲器种类有摩擦式缓冲器、胶泥式缓冲器和气液式缓冲器。

气液缓冲器的失效常见的故障有：当缓冲器外面金属结构损坏时，会造成油或气泄露，从而明显降低缓冲器性能。缓冲器损坏会对人员和车辆造成安全问题，因此缓冲器处于良好状态非常重要。

检测缓冲器状态常用的物理量是缓冲器的位移和力，通过检测缓冲器的位移和力可以检测出缓冲器的状态，目前对气液缓冲器的检测通常是将其拆下后，安装到大型压力机上，通过压力机去读取缓冲器力和位移的数据。这种方式操作复杂，造成人力和物力的浪费。

发明内容

针对现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种能够在不拆解气液缓冲器的前提下、对缓冲器状态进行实时监控的气液缓冲器。

本发明提供一种气液缓冲器，包括，

缸体，沿轴向包括封闭端和开口端；

柱塞组件，所述柱塞组件内部被分隔为气腔和第二液腔，所述柱塞组件的部分结构从所述开口端伸入所述缸体内部，所述柱塞组件与所述封闭端之间形成第一液腔，所述第二液腔与所述第一液腔相邻设置且相互连通；

节流件，其一端固定在所述缸体的所述封闭端，另一端沿所述缸体的轴线方向延伸至所述缸体的内部；

其中，

所述封闭端的外周侧轴向连接有测量组件，所述测量组件包括测量管，所述测量管内部形成有第一容纳腔，所述第一容纳腔内设置有能够测量所述气液缓冲器位移的位移传感器、以及能够测量所述第一液腔压力的压力传感器；

气液缓冲器受压时，所述柱塞组件向所述封闭端移动，所述第一液腔体积减小，所述第一液腔内的油液进入所述第二液腔，所述压力传感器实时监测所述第一液腔内的油液的压力，所述位移传感器实时监测所述柱塞组件在压缩过程中的位移。

上述技术方案中，通过在气液缓冲器内部集成压力传感器和位移传感器，可在气液缓冲器工作过程中实时输出压力数据和位移数据，可在不拆解气液缓冲器的情况下，判断气液缓冲器是否存在故障。

在本申请的一些实施例中，所述位移传感器为磁致位移伸缩传感器，包括安装座、测量杆和位置磁环，所述测量杆固定在所述安装座上，所述位置磁环能够套设在所述测量杆的外周侧，并可沿所述测量杆来回移动，所述位置磁环与所述测量杆产生脉冲信号，获得所述位置磁环的位移；

所述位置磁环固定在位于所述缸体内的所述柱塞组件的端部，所述柱塞组件移动，所述位置磁环同步移动，所述位置磁环与所述测量杆的相对位置随之变化，测得所述柱塞组件的位移。

在本申请的一些实施例中，所述位移传感器的安装座固定在靠近所述测量管的所述节流件的一端，所述节流件为中空管状结构，其内部形成有能够封闭所述测量杆的第二容纳腔。

在本申请的一些实施例中，所述柱塞组件包括柱塞、以及设置在所述柱塞一端的端盖组件，所述端盖组件及部分所述柱塞位于所述缸体内，且受压时可沿所述缸体内部移动，所述端盖组件与所述缸体的所述封闭端之间形成第一液腔。

在本申请的一些实施例中，所述端盖组件包括用于封堵所述柱塞的端盖座，所述端盖座上设置有增压阀，所述第一液腔内的油液经所述增压阀进入所述第二液腔；

所述增压阀具有向所述第二液腔延伸的延伸部，所述延伸部为中空管状结构，其长度与所述节流件的长度适配；气液缓冲器受压时，所述节流件能够进入所述延伸部，并与所述延伸部形成环形节流间隙，为气液缓冲器压缩提供动态阻尼力，油液流通通道受到限制，阻力进一步增加，气液缓冲器的阻尼力进一步增大。

在本申请的一些实施例中，所述位置磁环固定在所述端盖座位于所述第一液腔的端面上，气液缓冲器受压时，所述端盖座带动所述位置磁环同步移动，所述节流件穿过所述端盖座上的位置磁环，并进入所述延伸部，所述位置磁环与所述节流件内的所述测量杆产生脉冲信号，获得所述位置磁环的位移。

在本申请的一些实施例中，所述延伸部的端部设置有单向阀，撤去外部压缩载荷后，所述气腔内的高压气体将压迫所述第二液腔内的油液经所述单向阀回流至所述第一液腔，所述第一液腔体积增大，所述柱塞组件逐渐回复并从所述缸体内退出。

在本申请的一些实施例中，为了防止缸体对测量杆和位置磁环之间产生的脉冲信号产生干扰，影响位移传感器的测量精度，所述位置磁环与所述端盖座之间设置隔磁环，气液缓冲器受压时，所述节流件依次穿过所述位置磁环、所述隔磁环后，进入所述延伸部内。

在本申请的一些实施例中，所述封闭端沿轴向开有油液通道，所述第一液腔内的油液经所述油液通道进入所述压力传感器，所述压力传感器测得所述油液的压力后，将压力数据传输给所述数据采集控制器。

在本申请的一些实施例中，所述第一容纳腔内还设置有数据采集控制器，所述数据采集控制器用于接收所述位移传感器和所述压力传感器的数据，并进行数据的转换与处理；

所述测量管的外部设置有数据接口，所述数据采集控制器与所述数据接口连接，所述数据接口用于将所述数据采集控制器处理的数据进行接收和再处理。

基于上述技术方案，本发明的实施例通过在气液缓冲器内部集成压力传感器和位移传感器，可在气液缓冲器工作过程中实时输出压力数据和位移数据，可在不拆解气液缓冲器的情况下，判断气液缓冲器是否存在故障，节省人力物力，降低检修成本，为车钩智能化、模块化提供了新思路；

采取集成化的设计思路，将位移传感器、压力传感器封装在气液缓冲器组件内部，数据采集控制器将采集到的位移传感器和压力传感器的数据处理后输出至数据接口，方便数据接收。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的一个实施例的气液缓冲器的剖示图；

图2为图1所示实施例的位移传感器、节流件的剖面示意图；

图3为图1所示实施例的端盖组件的剖面示意图；

图4为本发明一个实施例的增压阀的立体结构示意图；

图5为图1所示实施例的气液缓冲器的立体结构示意图。

图中：

10、缸体；11、封闭端；111、油液通道；12、开口端；13、第一液腔；20、柱塞组件；21、柱塞；22、端盖组件；221、端盖座；2211、通孔；222、增压阀；223、延伸部；2231、单向阀；23、油气隔离活塞；24、第二液腔；25、气腔；30、节流件；31、第二容纳腔；40、测量管；41、第一容纳腔；42、位移传感器；421、安装座；422、测量杆、423、位置磁环；424、隔磁环；43、压力传感器；44、数据采集控制器；45、数据接口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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发明和简化描述，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发明的限制。

术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-2所示，作为本发明的一个实施例的一种气液缓冲器，包括，

缸体10，沿轴向包括封闭端11和开口端12；为高压容器，内部装有油液；

柱塞组件20，包括柱塞21和端盖组件22，柱塞21从开口端12处插入缸体10内，端盖组件22设置在柱塞21插入缸体10内的端口位置，端盖组件22与缸体10的封闭端11之间形成第一液腔13，本实施例中，第一液腔13为高压油腔；

油气隔离活塞23，设置在柱塞21内部，能够沿柱塞21轴向移动，将柱塞的内部分隔为与第一液腔13连通的第二液腔24、以及气腔25；本实施例中，第二液腔24为低压油腔；

节流件30，其一端固定在缸体10的封闭端11，并沿轴向向缸体10的内部延伸；气液缓冲器受压时，柱塞组件20向封闭端11移动，第一液腔13的体积减小，油液从第一液腔13经端盖组件22进入第二液腔24，第二液腔24的油液推动油气隔离活塞向气腔25的方向移动，气腔25的体积被压缩，当气液缓冲器的行程增大至节流件30与端盖组件22形成环形节流间隙时，产生流体阻尼力，油液由第一液腔13进入第二液腔24的通道受到进一步的限制，气液缓冲器的阻尼力进一步增大；

缸体10的封闭端11外部轴向连接有测量组件，缸体10承受测量组件传递的拉压力，测量组件包括测量管40，测量管40内部形成有第一容纳腔41，第一容纳腔41内设置有位移传感器42、压力传感器43，位移传感器42用于检测气液缓冲器在压缩时的柱塞组件20的位移，压力传感器43用于检测第一液腔13即高压油腔内的压力值。

本实施例中，通过在气液缓冲器内部集成压力传感器和位移传感器，可在气液缓冲器工作过程中实时输出压力数据和位移数据，可在不拆解气液缓冲器的情况下，判断气液缓冲器是否存在故障。

如图1所示，第一容纳腔41内还设置有数据采集控制器44，数据采集控制器44与位移传感器42、压力传感器43通过数据线连接，数据采集控制器44用于接收位移传感器42测得的柱塞组件的位移数据和压力传感器43监测的第一液腔13的压力数据，并对相应数据进行转换与处理；具体的为，数据采集控制器44接收位移传感器42监测的实时位移数据；同时，将接收到的压力传感器43监测的压力值进行计算，将压力值与高第一液腔12的内端面面积的相乘，即为气液缓冲器所受外部压力；测量管40的外部设置有数据接口45，数据采集控制器44与数据接口45通过数据连接线连接，数据接口45用于将数据采集控制器44处理后的位移及压力数据进行接收和再处理。

本实施例中，如图2所示，位移传感器42为磁致位移伸缩传感器，包括安装座421、测量杆422和位置磁环423，测量杆422内有波导丝，位置磁环423能够套设在测量杆422的外部，测量杆422固定在安装座421上，位置磁环423能够套设在测量杆422的外周侧，并可沿测量杆422来回滑动，位置磁环423与所述测量杆422产生脉冲信号。

继续参见图2，节流件30为中空管状结构，其内部形成有能够容纳位移传感器42的测量杆422的第二容纳腔31，位移传感器与节流件30集成一体，通过柱塞的运动感知气液缓冲器位移变化；节流件30固定在缸体10的一端具有开口，其伸入缸体10内的一端是封闭的，测量杆422封闭在第二容纳腔31内部，不受外界环境影响，测量精度高。

本实施例中，气液缓冲器受压，柱塞组件20发生位移，节流件30与端盖组件22形成环形节流间隙，其中，端盖组件22，包括

端盖座221，通过螺纹固定在位于缸体10内部的柱塞21的一端，端盖座221的中心开有通孔2211，通孔2211为第一液腔13和第二液腔22的流通通道；

增压阀222，其一端固定在端盖座221的通孔2211上，增压阀222的进口位于第一液腔13内，第一液腔13内的油液通过增压阀222进入第二液腔24；增压阀222放大第二液腔22油液的压力倍数；

如图4所示，增压阀222还具有延伸部223，为中空的管状结构，由增压阀222的进口沿轴向向第二液腔24延伸形成，且延伸部223的长度与节流件30的长度适配；本实施例中，节流件30的长度与位置传感器42的测量杆422的长度相适配，延伸部223的长度与节流件30的长度相适配，节流件30与延伸部223的长度配合位移传感器的测量杆422的长度，且节流件30与延伸部223均为中空结构，保证位移传感器的安装、以及测量精度；

气液缓冲器受压时，节流件30通过通孔2211进入延伸部223，并与通孔2211形成环形节流间隙，为缓冲器压缩工况下提供动态阻尼效应，油液流通通道受到限制，阻力进一步增加，气液缓冲器的阻尼力进一步增大；第一液腔13内的油液经环形节流间隙进入增压阀222然后进入第二液腔24。

延伸部223的端部设置有单向阀2231，外部压缩载荷撤去后，气腔25内的高压气体将压迫油气隔离活塞23反向移动，第二液腔24体积变小，第二液腔24内的油液经延伸部223端部的单向阀2231流向第一液腔13，所述第一液腔13体积增大，柱塞组件20逐渐回复并从所述缸体10内退出。单向阀2231的设置能够保证当外力撤去后，油液能够实现从第二液腔24到第一液腔13的单向流通。

磁致位移伸缩传感器的位置磁环423通过螺栓固定在端盖座221位于第一液腔13的端面上，气液缓冲器受压时，柱塞21、端盖组件22向封闭端11移动，端盖座221带动位置磁环423同步移动，节流件30的初始位置位于增压阀222的进口位置，当柱塞21受压移动时，节流件30穿过位置磁环423并进入延伸部223，位置磁环423与节流件30内的测量杆422内的波导丝产生脉冲信号，获得位置磁环423的位移，即得到柱塞组件20的位移。

本实施例中，为了防止缸体10对测量杆422和位置磁环423之间产生的脉冲信号产生干扰，影响位移传感器42的测量精度，位置磁环423与端盖座221之间设置隔磁环424，隔磁环424为非金属材质；气液缓冲器受压时，节流件30依次穿过位置磁环423、隔磁环424后，进入延伸部223内。

为了使压力传感器43能够直接测得第一液腔13内的油液的压强，封闭端11沿轴向开有油液通道111，第一液腔13内的油液经油液通道111进入压力传感器43，压力传感器43测得所述油液的压力后，将压力数据传输给数据采集控制器44，数据采集控制器44将接收到的压力传感器43监测的压力值进行计算，将压力值与第一液腔13的内端面面积的相乘，即为气液缓冲器所受外部压力。

如图1所示，本实施例的气液缓冲器受到动态冲击压缩时，柱塞21沿缸体10向封闭端11的方向移动，第一液腔13的油液经增压阀222进入第二液腔24，增压阀222与端盖座221的通孔2211之间的间隙油液产生缓冲器阻尼力，当气液缓冲器的受压压缩后，节流件30逐渐进入端盖座221的通孔2211，节流件30与通孔2211形成环形节流间隙，油液的流通通道受到进一步的限制，其阻力进一步增加，缓冲器阻尼力进一步增大；当油液从第一液腔13压入第二液腔24后，第二液腔24的油液将推动油气隔离活塞23压缩气腔25的体积，气液缓冲器的压缩行程越大，气腔25体积被压缩越大，气腔25的压强越大，反作用于油气隔离活塞23的压力也就越大。当气液缓冲器上施加的外部压缩载荷撤去以后，气腔25内的高压气体将压迫油气隔离活塞23向反方向运动，第二液腔24的体积被压缩，油液经单向阀2231流向第一液腔13腔，第一液腔13体积增大，气液缓冲器逐渐回复，柱塞21从缸体10内退出复位；在气液缓冲器受力动作过程中，位移传感器42实时监测柱塞21的位移行程，压力传感器43监测第一液腔13内油液的压力值，数据采集控制器44接收位移传感器42和压力传感器43的数据，并对数据进行转换处理后，外接设备通过与数据接口45连接，输出气液缓冲器的实时位移及阻抗力数据。

本实施例中，测量管41的一端通过螺纹与缸体10连接，另一端与外部结构连接；柱塞21外壁布置有沟槽，沟槽通过内安装油液密封圈，柱塞安装在缸体10内腔形成密封腔室；端盖座221与柱塞21螺纹连接；节流件30通过螺纹固定在缸体10的密封端11上，位移传感器42的安装座421与节流件30螺纹连接，压力传感器43与缸体10的封闭端11为螺纹连接，数据采集控制器44通过螺栓固定在第一容纳腔41内，数据接口45通过螺栓固定在测量管40上。

上述实施例通过在气液缓冲器内部集成压力传感器和位移传感器，可在气液缓冲器工作过程中实时输出压力数据和位移数据，可在不拆解气液缓冲器的情况下，判断气液缓冲器是否存在故障，节省人力物力，降低检修成本，为车钩智能化、模块化提供了新思路；

采取集成化的设计思路，将位移传感器、压力传感器封装在气液缓冲器组件内部，数据采集控制器将采集到的位移传感器和压力传感器的数据处理后输出至数据接口，方便数据接收。

最后应当说明的是：本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。