液气共存的缓冲装置及缓冲装置阵列的制作方法

本发明涉及缓冲装置技术领域，具体地，涉及一种能在运动方向上有效延长撞击的相互作用时间，从而起到优良缓冲作用的液气共存的缓冲装置及缓冲装置阵列。

背景技术：

随着科技的发展，人们的生活水平不断提高，为人们代步的或减轻劳动强度的如汽车、电梯、物体运送升降机等现代化工具进入人们的日常生活，给人们的日常出行、工作等带来极大的便利，同时也促进了各行各业的快速发展。

然而汽车、电梯等在运行过程中速度较快，惯性较大，且因为有人的主观因素及机电部件出现故障等原因，经常引发与别的物体撞击等事故，而汽车、电梯等本身质量较大，在撞击过程中引发的冲击力巨大，在造成较大经济损失的同时还可能伴随着人员的伤亡。

目前，对这种碰撞的安全防范措施的效果不太好，例如目前用在汽车上的缓冲装置主要是安全气囊和保险杠，保险杠具有吸收和缓和外界冲击力、保护车身及乘员安全的功能，安全气囊是指撞车时在乘员产生二次碰撞前，使气囊膨胀保护乘员的装置。但是这两种装置具有很大的局限性：

1.保险杠属于一种硬碰撞装置，其只是减少车辆(以及其他运动工具，下同，不再赘述)前部给撞坏程度，并没有给整个撞击减少撞击力，即撞击后，对整个车辆及车辆内部人员的伤害并没有减少，基本没有保护作用；保险杠甚至有可能增大对车辆内部人员的伤害程度，保险杠是硬碰撞防护装置，会减少碰撞过程的时间，形成更强的硬碰撞情况，即保险杠虽然可以给车辆前部完整性起到一定的保护作用，但其实会给车辆上的人员造成更大的伤害。

2.安全气囊爆炸启动整个过程具有时间滞后性，往往是人体二次碰撞已经发生后，安全气囊爆炸成型的气体才产生，即往往是“受到伤害后救援才开始”，且气囊爆炸形成的冲击力会给人员造成新的伤害。所以，通过保险杠与安全气囊结合的防撞设备往往难以保护车辆上的人员生命安全，无数事故都证明了这一点。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种能使撞击压力均匀分配、延长撞击相互作用时间、达到优良缓冲作用一种更加安全的液气共存的缓冲装置。

本发明同时提供一种由多个液气共存的缓冲装置连接而成的缓冲装置阵列，其具有更大的适应范围、使用的更加灵活性。

本发明的技术方案是：一种液气共存的缓冲装置，其包括外筒和内筒，外筒内设有用于盛装缓冲液体和气体以及安装内筒的外筒内腔；外筒上位于外筒内腔中安装有一块以上的外筒限流板，一块以上的外筒限流板将外筒内腔分隔成多个缓冲室，在使用时至少有一个缓冲室中充有气体，外筒限流板上设有液体或/和气体流通的通道，通过设计或调节外筒限流板的通道大小可控制缓冲液体或/和气体从一个缓冲室向另外一个缓冲室流动的速度及流量；内筒的一端活动套装在外筒的外筒内腔中，内筒可以在外筒的外筒内腔中沿轴向移动。

本发明进一步的技术方案是：所述的内筒的外周与外筒的外筒内腔之间设有外缓冲空腔，外缓冲空腔中从前至后依次设有外活塞、至少一个限流装置和密封件，外活塞、限流装置和密封件将外缓冲空腔分隔成多个缓冲室；外缓冲空腔与至少一个外筒内腔的缓冲室之间设有缓冲液体或/和气体流动的通道。

本发明更进一步的技术方案是：所述的密封件包括密封件护板和密封圈，密封件护板固定安装在内筒后端外侧，密封圈套装在内筒外侧且紧靠密封件护板；密封件护板和密封圈的内外径分别与内筒的外径和外筒的内径相适应；外活塞固定安装在内筒前端部外侧且位于外筒内腔中，外活塞外径与外筒内腔相适应；外活塞上设有通流孔；限流装置包括限流活门座和限流环，限流活门座固定安装在外筒的轴向位置处于外活塞与密封件之间的内壁上，限流活门座上设有用于卡装限流环的卡槽，限流环活动套装在内筒的外侧，限流环的外沿卡装在限流活门座的卡槽中。

本发明再进一步的技术方案是：所述的内筒内设有用于盛装缓冲的液体的内筒内腔；内筒内腔与外缓冲空腔之间以及与外筒内腔之间分别设有限制液体流通的通道。

本发明还进一步的技术方案是：所述的内筒内腔与外缓冲空腔之间的限制液体流通的通道为内筒的后端侧壁上开有的一个以上的流通孔；内筒内腔中设有一个以上用于限制液体流动的内筒限流板，内筒限流板上设有限制液体流通的通道；内筒限流板上的通道为内筒限流板开有的一个以上的内筒限流板孔；内筒的开口处固定安装有内活塞，内活塞上设有通道；内活塞上的通道为节流器，节流器设有通道孔，其通道孔的过流面的面积可调节。

本发明进一步的技术方案是：所述的内筒的外侧位于外活塞处设有泄压槽，泄压槽的长度与流活门座或限流环厚度相适应；外筒限流板上的通道为外筒限流板上开有的一个以的外筒限流板孔；外筒上位于内筒安装入口端的端部且处于内筒的外周处固定安装有内筒限位板；内筒的外侧固定安装有与内筒限位板相对应的内筒防脱卡；内筒底端连接有撞击防护板；在内筒的底板的中间位置与撞击防护板之间还设有加固杆；在外筒上设有充灌活门和级联嘴。

本发明进一步的技术方案是：外筒限流板呈管状，其一端安装在外筒的底板上；内活塞安装在外筒限流板的另一端，内活塞外周与内筒的内壁活动套接，即内活塞活动套装在内筒的内筒内腔中，内活塞可以在内筒内腔中轴向移动。

本发明的另一技术方案是：一种液气共存的缓冲装置阵列，由两个以上的液气共存的缓冲装置，各缓冲装置阵列外筒上设有充灌活门和级联嘴，各缓冲装置的外筒的级联嘴之间直接相连通或者通过管道相连通。

本发明进一步的另一技术方案是：两个以上的缓冲装置并列布置连接成一整体；其还包括公共底座和公共防撞梁，各缓冲装置的外筒的底板均连接在公共底座上，各缓冲装置的外筒的撞击防护板均连接在公共防撞梁上；公共防撞梁上设有气囊。

本发明进一步的另一技术方案是：缓冲装置阵列两端的外筒在远离公共底座的端部对称设置有两个滚轮；与滚轮对应的公共底座两端分别设有钢绳，钢绳从安装底座接出后与外筒外壁连接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.外筒上位于外筒内腔中安装有一块以上的外筒限流板，一块以上的外筒限流板将外筒内腔分隔成多个缓冲室，在使用时至少有一个缓冲室中充有气体，同时可将冲击动能转化为液体和气体的内能，从而减慢内筒与外筒在碰撞时相对移动速度，大大延长了碰撞时间，极大地减少了碰撞威力，可在碰撞时很好地保护车辆等运输工具上人员与财产的安全。

2.本发明创造性地设置内筒内腔，利用内筒在受到冲击压力时，使内筒内腔的液体通过节流器(以及限流装置)限制其流速；进一步使得缓冲过程中可以将撞击动能快速转变成内能，有效减少撞击的破坏力。

3.内筒的外周与外筒的外筒内腔之间设有外缓冲空腔，及通过外活塞、限流装置和密封件将外缓冲空腔分隔成多个缓冲室；使得在内筒外侧又形成了一级缓冲结构，撞击的破坏性得到进一步控制。

4.液气共存的缓冲装置阵列，使得本缓冲装置得到进一步扩张，增大了应用的范围，增加了使用的灵活性，进一步给人们提供了使用的方便。

5.各通道孔截面的设计与调节能更加增加本发明的应用范围与灵活性，以及提高碰撞的精确保护。

其他具体有益效果在各实施例中也有详细说明，不再一一赘述。

本发明所述液气共存的缓冲装置和缓冲装置阵列在汽车、电梯、物体运送升降机等的碰撞缓冲方面具有很好的应用。

附图说明

图1为本发明的实施例1的液气共存的缓冲装置的结构示意图；

图2为图1沿h线范围内的局部放大图；

图3为本发明的实施例1的液气共存的缓冲装置的工作原理示意图；

图4为本发明的实施例2的液气共存的缓冲装置的结构示意图；

图5为本发明的实施例2的液气共存的缓冲装置的工作原理示意图；

图6为本发明的实施例3的缓冲装置阵列的结构示意图；

图7为本发明的实施例4的缓冲装置阵列的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明的详细结构作进一步描述。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

如图1-2所示，一种液气共存的缓冲装置，其包括外筒1和内筒2，外筒1和内筒2均整体呈筒形结构(即具有外壁和底板，其内为有开口的内腔)，外筒1内设有用于盛装缓冲液体和气体以及安装内筒2的外筒内腔11，外筒内腔11分为气体腔(如图1所示的e室)和液体腔(d室)；内筒2内设有用于盛装缓冲的液体的内筒内腔21。

外筒1上位于外筒内腔11中固定安装有外筒限流板12(可以为一个以上)，外筒限流板12用于控制缓冲液体从液体腔向气体腔流动的速度；外筒限流板12将外筒内腔11上部(以图1的方位来说)的部分分隔为d室(即液体腔)和e室(气体腔)两个缓冲室，当然，还可以设有多个限流板，以分成多级缓冲室；外筒限流板12上设有液体与气体流通的通道一，通道一一般设计为外筒限流板12上开有一个以的外筒限流板孔121。外筒限流板12可以是平面板(如图1所示)，也可以是曲面板(如实施例2的图4所示)，外筒限流板12上的限流孔121可以减缓(或限制)在碰撞发生时液体腔中的缓冲液体向气体腔流动的速度，从而延长碰撞时间，减少碰撞威力(强度)；即外筒限流板12的存在，在碰撞发生时在外筒内腔11内形成两级(可以两级以上)压强梯度，延缓碰撞力度的传递。

内筒2的一端活动套装在外筒1的外筒内腔11中(套装在外筒内腔11靠近液体腔的一端，即外筒1的开口一端)，内筒2可以在外筒1的外筒内腔11中沿轴向移动。内筒2的外周与外筒1的内腔之间形成间隙，即内筒2的外周与外筒1的外筒内腔11之间留有外缓冲空腔111，位于内筒2的外周与外筒1之间的外缓冲空腔111中从前至后(以图1的方位来讲是“从上至下”)依次设有外活塞6、至少一个限流装置和密封件8，外活塞6、限流装置和密封件8将外缓冲空腔111分隔成b室和c室两个缓冲室(如图1所示，如果限流装置为两个以上，则c室又被分成多个缓冲室)。

内筒内腔21中还可以设有用于限制液体流动的内筒限流板22，内筒限流板22将内筒内腔21分隔为两个液体盛装室(a1、a2)，即分成两个缓冲室；内筒限流板22上设有限制液体流通的通道二，通道二一般为内筒限流板22开有的一个以上的内筒限流板孔221结构形式，内筒限流板孔221的数量和口径可以根据碰撞需要延长的时间来设计，当然，通道二也可以为管道等其他结构形式。内筒限流板22及通道二的设计，使得在碰撞发生时在内筒内腔21内形成了两级压强梯度，延缓碰撞力度的传递。

内筒2的开口处(即安装在外筒2的最里面的端部处，也即内筒2的前端处)固定安装有内活塞26，内活塞26上设有节流器261，即设有一种可调的通道；节流器261设有通道孔，其通道孔的大小可以调节，即过流面的面积可调节，当然，该通道孔也可以是一个简单的固定大小的孔；节流器261可达到内筒内腔21与外筒内腔11之间的缓冲液体(还可包括小量气体)的流通效果，即节流器261开辟了外筒内腔11与内筒内腔21之间的液体和/或气体流通的通道三，节流器261可对用于缓冲的液体或气体的流量、流速进行调节与控制，从而控制碰撞延长的时间，使得碰撞的破坏得到有效控制。具体来说，节流器261是根据冲击压力的实际情况，通过灵活调节过流面的面积来实现液体在内筒内腔21与外筒内腔11之间流量，以确保达到最好的缓冲效果。

密封件8包括密封件护板81和密封圈82，密封件护板81固定安装在内筒2后端外侧，密封圈82套装在内筒2外侧且紧靠密封件护板81；密封件护板81和密封圈82的内外径分别与内筒2的外径和外筒1的内径相适应。密封件8用于防止缓冲液体外泄。

外活塞6固定安装在内筒2前端部外侧且位于外筒内腔中，外活塞6外径与外筒内腔21相适应；外活塞6上设有通流孔61，便于液体可从外缓冲空腔111流向外筒内腔11(即从b室流向d室)。外活塞6用于封住外缓冲空腔111，使得外缓冲空腔111相对密闭(即外缓冲空腔111为流通受控的密闭空间)。

限流装置包括限流活门座41和限流环42，限流活门座41固定安装在外筒1的轴向位置处于外活塞6与密封件8之间的内壁上，限流活门座41上设有用于卡装限流环42的卡槽，限流环42活动套装在内筒2的外侧，限流环42的外沿卡装在限流活门座41的卡槽中；限流装置将外缓冲空腔111分割成b室和c室，限流环42上设有通流缺口421(包括为孔的结构形式)，缓冲液体可在通流缺口421中流通；限流活门座41和限流环42之间还可以形成一定的沟通b室与c室的间隙，通流缺口421与b室和c室之间的间隙在外缓冲空腔111的b室和c室之间可形成液体和/或气体流通的通道，对外缓冲空腔111中的液体和/或气体进行限速及限流，使b室和c室之间形成一级外层缓冲，起到辅助缓冲作用。

内筒2的后端侧面开有一个以上的流通孔28，流通孔28用于沟通内筒2的内腔与内筒2外侧的缓冲空腔111，主要是沟通a1室与c室，流通孔28孔径大小可根据a1室与c室的空间大小以及碰撞需要延长时间来设计，使得在碰撞时，c室内的液体向a1室中流动的速度受到一定的控制。

为使在碰撞初始状态(外活塞6紧贴限流活门座41时，附图没有示出这一状态)，缓冲空腔111中的液体有泄压通道，在内筒2的外侧位于外活塞6处设有泄压槽27(如图2所示)，泄压槽27的长度与流活门座41或限流环42厚度相适应，即泄压槽27的长度稍大于流活门座41或限流环42的厚度，这样在初始状态时(外活塞6紧贴限流活门座41时)，b室不存在了，通流孔61被限流活门座41挡死，c室的液体无法向d室泄压，而泄压槽27的存在可帮助c室的缓冲液体通过泄压槽27进入d室，防止碰撞起始状态时内筒2“闷死”而不动。

外筒1上位于内筒2安装入口端的端部且处于内筒2的外周处固定安装有内筒限位板15，其用于防止安装好的内筒2从外筒1中脱出，内筒限位板15与外筒1通常采用螺纹连接；内筒2的外侧固定安装有与内筒限位板15相对应的内筒防脱卡25，内筒防脱卡25与内筒2通常采用螺纹连接，内筒限位板15与内筒防脱卡25时候配合可使得内筒2在外筒内腔11的运动得到有效约束，即可对内筒2的行程进行限制。

在外筒1上靠近气体腔的位置设有充灌活门14，使用时，先通过充灌活门14灌装用于缓冲的液体，再通过充灌活门14灌装压力气体，压力气体可将液体从气体腔(即e室)压入液体腔中(即d室)、外缓冲空腔111、内筒2的内筒内腔21中。外筒1上还设有级联嘴13，一方面可以通过级联嘴13实现液体或气体的分开充灌和排放，另一方面可以实现多个本缓冲装置并联(如以下实施例2所述的缓冲装置阵列)。

用于缓冲的液体通常采用具有一定黏度、但又能灵活流通的液体，适中的黏度对液体介质在流动过程中的内能损耗具有一定的辅助作用，优选地为矿物油。

内筒2底端连接有撞击防护板27，撞击防护板27作为碰撞发生时最前端的保护板，集中收集碰撞应力；为加强内筒2结构力，在内筒2的底板23的中间位置与撞击防护板27之间还设有加固杆24，加固杆24通过螺栓固定安装在内筒2的底板23与撞击防护板27之间，以增强内筒2的抗撞击能力。

本发明的使用方法及工作原理：使用时，先将外筒1的底板(图1最上方位置)安装在车辆等可以受理碰撞的物体的上，撞击防护板27正对权碰撞的方向；然后通过灌活门14或级联嘴13向外筒1中灌装缓冲液体(一般采用机油等粘性油料)，其灌装缓冲液体让企业体积与d、a2、a1、b、c各液体盛装室让企业体积之和基本相当，缓冲液体会先后进入d、a2、a1、b、c各液体盛装室，然后再通过灌活门14或级联嘴13向外筒1中灌装压力气体，e室中的缓冲液体会在压力气体让企业作用下基本进入d室(全部液体会依次向a2、a1、b、c各液体盛装室中推进)，这样保证e室中基本为压力气体，其他各液体盛装室基本为缓冲液体(如图3所示)；碰撞发生时，d、a2、a1、b、c客户的液体在各级减速孔(限流孔，即和限流通道)的作用下，以一定的流量和速度向e室集中流动，随着缓冲液体的流动，e室中的气体压强增大，逐渐转变成内能，抵消掉碰撞的能量(即减少碰撞应力向车辆或其他物体的传递)，同时延缓碰撞应力传递时间，从而减少碰撞带来的破坏效果，保证人身及财产安全。

实施例2

如图4-5所示，一种液气共存的缓冲装置，其包括外筒1和内筒2，外筒1和内筒2均整体呈筒状结构，外筒1内设有用于盛装缓冲液体和气体以及安装内筒2的外筒内腔11，外筒内腔11分为气体腔(如图1所示的e室)和液体腔(d室)；内筒2内设有用于盛装缓冲的液体的内筒内腔21。

其与实施例1的主要区别在于：外筒限流板12卷曲呈管形，其一端安装在外筒1的底板上；内活塞26安装在外筒限流板12的另一端，内活塞26外周与内筒2的内壁活动套接，即内活塞26活动套装在内筒2的内筒内腔21中，内活塞26可以在内筒内腔21中轴向移动；其他结构技术特征与实施例1基本相同。

实施例3

如图6所示，一种液气共存的缓冲装置阵列，由两个(或两个以上)实施例1(如图6所示)或实施例2(附图没有示出这一组合结构形式)所述的液气共存的缓冲装置，两个或两个以上的缓冲装置并列布置连接成一整体，具体地可以是：其还包括公共底座16和公共防撞梁17，各缓冲装置的外筒1的底板均连接在公共底座16上，各缓冲装置的外筒1的撞击防护板28均连接在公共防撞梁17上；公共防撞梁17上设有气囊18；各缓冲装置的外筒1的级联嘴13之间依次连通，使得在碰撞时压力均衡，内筒1的收缩能具有一致性。

缓冲装置阵列两端的外筒1在远离公共底座16的端部对称设置有两个滚轮19，与滚轮19对应的公共底座16两端分别设有钢绳161，钢绳从安装底座接出后与外筒1外壁连接，钢绳161、安装底座16与外筒1外壁之间形成三角形结构，三角形结构可减小运动物体侧向碰撞时的扭转力，将扭转力分解到沿钢绳方向和沿外筒的中心轴线方向，可使运动物体在发生侧面碰撞时，将运动物体导向直线前进的方向，保护内筒内腔液体的正常过流。

为增加钢绳连接的强度，安装底座16每端钢绳161数量为两根，且两根钢绳的设置具有一定间距。

缓冲装置阵列在工作时集中了多个液气共存的缓冲装置的缓冲效果，且在安装底座上形成均匀的压力，最大限度地延长冲击双方相互作用的时间，有效缓解冲击力强度。

实施例4

如图7所示，一种液气共存的缓冲装置阵列，其与实施例3的主要区别在于：各缓冲装置分离布置，两个或两个以上的液气共存的缓冲装置不需固定在同一安装底座上，可具有各自的安装底座，同样，防撞梁、气囊也各自独立设置，这样一来，多个液气共存的缓冲装置可分别固定安装在运动物体的不同位置，实现了缓冲装置阵列的灵活运用；各缓冲装置的外筒1的级联嘴13之间依次通过管道131连通，达到“远程”缓冲的一致性。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。