一种驱动力外接的气弹簧的制作方法

本实用新型涉及一种气弹簧，尤其是一种带自锁开关的气弹簧，具体地说是一种驱动力外接的气弹簧，该气弹簧的产生弹力的压缩气体通过外接方式与气弹簧主体相连接。即外接储气（罐）缸式气弹簧。

背景技术：

气弹簧从人们生产和使用各种升降桌椅、各种开关门及引擎盖的支撑发展到机械制造行业，用于设备的配件支撑，器械的减震，工具箱盖的支撑，医疗行业，健身器材等领域，随着它的实用性进一步得到认可，使用范围也越来越广。在实际使用过程中，由于传统气弹簧的结构特性，回压阻力f(回压)f(回压)和弹出动力f(弹出)的比值较大（一般在1.2-1.5，特别时达到2以上），就造成弹出时比较轻松，回压时很费力，由于一般都是人力回压，特别是在负载比较大的场合，回压时所施加力就很大，使用者就很费力，在操作者是妇女、老人和儿童的情况下，甚至出现单独使用人操作不了的情况，极不方便和人性化；气弹簧使用的广泛和便捷性要发挥出来，就急需解决某些情况下的回压时费力问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有的气弹簧的高压气腔与液压腔均为整体合成结构，造成回压力远大于弹升力而影响使用的问题，设计一种驱动力外接的气弹簧。

本实用新型的技术方案之一是：

一种驱动力外接的气弹簧，其特征是它主要由缸体1、活塞2、活塞杆3、截止阀4和动力缸或罐5组成，活塞2安装在缸体1中，活塞杆3的一端与活塞相连，另一端伸出缸体1外，在活塞杆3与活塞2连接处安装有用于连接缸体内有杆腔与无杆腔的截止阀4；在所述的活塞杆3中设有安装操作杆6的空腔，操作杆6的一端与截止阀4相连，另一端伸出活塞杆3外并设有活门按钮7，按下活门按钮7，活门按钮带动操作杆下移，操作杆推动截止阀使缸体内的有杆腔与无杆腔相连通；所述的动力缸或罐5中安装有动力活塞8，动力活塞8将动力缸或罐内部分为存储腔9和介质可压缩的动力腔10；存储腔9通过管路与活塞杆3上的空腔相连通，该空腔位于缸体1的一端上开设有连通缸体有杆腔的连通孔11。

所述的活门按钮7和操作杆6为整体式结构。

所述的动力腔10中的介质为高压气体或油气混合物。

所述的缸体1和存储腔9中的介质相同，它们为油液体、水、水溶液、各种气体或气液混合物中的一种。

所述的连通孔11位于截止杆的上部，且需保证活塞杆3最长伸出状态下该连通孔仍位于缸体内。

本实用新型的技术方案之二是：

一种驱动力外接的气弹簧，其特征是它主要由缸体1、活塞2、活塞杆3、截止阀4和动力缸或罐5组成，所述的缸体1由内缸体12和外缸体13组成，活塞2安装在内缸体12中，活塞杆3的一端与活塞相连，另一端伸出穿过内外缸体伸出外缸体13外，内缸体12的有杆腔与外缸体之间设有相互连通的通孔14，在内缸体12与外缸体13之间安装有用于连通内缸体12无杆腔与外缸体13的截止阀4；在外缸体13上安装有操作截止阀4的活门按钮7，按下活门按钮7截止阀动作使内外缸体之间相连通；所述的动力缸或罐5中安装有动力活塞8，动力活塞8将动力缸或罐内部分为存储腔9和介质可压缩的动力腔10；存储腔9通过管路与外缸体13相连通。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型突破了传统气弹簧的结构，首次将作为动力的压缩气体或油气混合物的气缸或气罐采用外接方式，在气弹簧使用时可实现回程压力与举升压力的大致相等，大大降低了复位所需的作用力。

本实用新型首次将气弹簧的动力部分外置，有利于增大动力腔的体积，当外接储气缸或罐的体积无限相当大时，可使气弹簧的弹出力与回压力无限接近相等，改善使用的舒适性。

本实用新型的气弹簧组合使用时能有效保证各气弹簧的活塞杆动步升降。

本实用新型结构简音，制造使用方便。

附图说明

图1是传统气弹簧的结构示意图。

图2是本实用新型的结构示意图之一。

图3是图2所示的气弹簧回压状态示意图。

图4是图2所示的气弹簧弹出状态示意图。

图5是本实用新型的结构示意图之二（活塞杆回压状态）

图6是图5的气弹簧活塞杆弹出状态示意图。

具体实施方式

下面结构附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

实施例一。

如图2-4所示。

一种驱动力外接的气弹簧，它主要由缸体1（可为液压缸、气缸等）、活塞2、活塞杆3、截止阀4和动力缸或罐5组成，如图2所示，所述的缸体1中的介质为油液体、水、水溶液、各种气体或气液混合物中的一种，也可与现有气弹簧完全相同，活塞2安装在缸体1中，活塞杆3的一端与活塞相连，另一端伸出缸体1外，在活塞杆3与活塞2连接处安装有用于连接缸体内有杆腔与无杆腔的截止阀4；在所述的活塞杆3中设有安装操作杆6的空腔，操作杆6的一端与截止阀4相连，另一端伸出活塞杆3外并设有活门按钮7（活门按钮7和操作杆6可为分体式结构，也可为整体式结构），按下活门按钮7，活门按钮带动操作杆下移，操作杆推动截止阀使缸体内的有杆腔与无杆腔相连通；所述的动力缸或罐5中安装有动力活塞8，动力活塞8将动力缸或罐内部分为存储腔9和介质可压缩的动力腔10，所述的动力腔10中的介质为与现有的气弹簧相同的高压气体（如氩气）或油气混合物；存储腔9通过管路与活塞杆3上的空腔相连通，该空腔位于缸体1的一端上开设有连通缸体有杆腔的连通孔11；所述的连通孔11位于截止杆的上部，且需保证活塞杆3最长伸出状态下该连通孔仍位于缸体内。本实用新型的气弹簧回压装置如图3所示，弹出状态如图4所示。在回压和弹出的过程中，截止阀4均应处于打开状态，该打开状态可通过按压活门开关7得到实现。

当活塞杆3处于图3所示位置时，通过压下活门按钮7，截止阀4打开，有杆腔中的油液体、水及水溶液、气体或油气混合物在向无杆腔流动，此时动力缸或罐5中的动力腔10中的高压气体（或高压油气混合物）推动动力活塞8向左移动将存储腔9中的油液体、水及水溶液、气体或油气混合物通过活塞杆3上的空腔推入缸体1的有杆腔并流过截止阀进入无杆腔中，活塞2上升，活塞2（液压缸活塞或气缸活塞）推动活塞杆3克服阻力上升，直至活塞移动到顶端或活塞杆上的所受的阻力与气弹簧的最大推力相等，活塞杆停止上升，松开活门按钮7，截止阀7关闭，缸体有杆腔和无杆腔中的介质无法流动，活塞杆锁列。

当需要回压时，再次打开截止阀，活塞杆在外力作用下下压，带动活塞向下移动，无杆腔中的流动介质（如油液体、水及水溶液、气体或油气混合物）被挤入有杆腔，随着压力的增大，有杆腔中的流动介质（如油液体、水及水溶液、气体或油气混合物）通过活塞杆上的空腔流入动力缸体或罐5的存储腔9中并推动动力活塞8向右移动压缩动力腔10中的气体或气液混合物，使之产生高压，如图4所示，为下次活塞杆的上升提供动力。

如图1所示，气弹簧主要由缸筒、缸筒内的阀座、活塞杆以及阀杆等组成，缸筒内贮有高压气体或者油气混合物和油液体(或水及水溶液)。气弹簧的工作原理是在密封的压力缸内充入惰性气体或者油气混合物，使腔体内的压力高于大气压的许多倍，利用无杆腔的触油横截面积减去有杆腔的触油横截面积即活塞杆的横截面积产生的压力差来实现活塞杆的弹出运动。可锁定气弹簧的气、油路通过截止阀把有杆腔与无杆腔沟通。当按压活门按钮时，截止阀开启，活塞杆伸出；松开按钮时，阀门关闭，弹簧将被锁定。气弹簧由于活塞杆占居了缸筒内的容积，加载活塞杆上的外力，压缩回压工作时，活塞杆压入缸筒内，活塞杆在缸筒内作轴向运动挤压油液体(或水及水溶液)，而油液体(或水及水溶液)又推动活塞压缩气体达到工作位置；当加载在活塞杆上的外力消失后，则气体复原而膨胀，膨胀的气体推动活塞使油液体(或水及水溶液)复位，将活塞杆移出，使气弹簧实现压缩回压运动和复原弹出运动。

如图4所示，本实用新型的气弹簧的活塞杆的弹出过程是弹出动力f(弹出)随着其活塞推杆不断推出伸长至最长点而不断下降至最低点，且呈线性变化下降的一个过程；在承受外部压力回压时，回压阻力f(回压)随着其活塞推杆不断收缩至最短点而不断上升至最高点，且呈线性变化上升的一个过程；弹出动力f(弹出)和回压阻力f(回压)在活塞推杆相同位置时标量大小相等，但矢量相反；对同一支气弹簧而言，其弹出动力f(弹出)和回压阻力f(回压)的大小是由气弹簧内部充气气压大小决定的，同时其活塞推杆上下运动时其造成所在有杆腔内介质体积变化，使气弹簧内部封闭的高压气体（或油气混合物）体积随之变化，最终造成弹出动力f(弹出)和回压阻力f(回压)呈线性下降或上升变化，此力的最大值和最小值之比与气弹簧内部封闭的高压气体（或高压油气混合物）体积的最大值和最小值之比呈线性关系；简单地说就是在其余条件相同的情况下，气弹簧内部封闭的高压气体（或高压油气混合物）体积越大，活塞推杆上下运动时其造成所在有杆腔内介质体积变化时对气弹簧内部封闭的高压气体（或高压油气混合物）体积变化越小，弹出动力f(弹出)和回压阻力f(回压)的最大值和最小值线性变化就越小，那么在负载恒定的情况下，回压时所施加力就越小，使用者就越轻松，特别是在负载比较大的场合。实际运用中气弹簧内部封闭的高压气体（或高压油气混合物）体积变大就是相应的气弹簧外部直径变大或气弹簧长度加长，但现实中有些特别的场合存在安装位置狭小，气弹簧外部直径不可以变大及气弹簧长度不可以加长的情况，传统气弹簧弹出动力f(弹出)和回压阻力f(回压)的最大值和最小值线性变化大的结果，在负载恒定的情况下，特别是在负载比较大的场合，回压时所施加力就很大，使用者就很费力，操作极不方便和人性化。这时可以考虑是否还存在第二甚至第三等安装空间，使用本实用新型所述的外接储气（罐）缸式气弹簧，在原来狭小的第一安装空间安装适合空间的较小气弹簧，在第二甚至第三等安装空间外接储气（罐）缸，气弹簧和外接储气（罐）缸之间用管路密封相连，气弹簧可封闭的高压气体（或高压油气混合物）体积就变大，这样既解决了气弹簧的安装问题，又使得气弹簧弹出动力f(弹出)和回压阻力f(回压)的最大值和最小值线性变化小（理论上可以无限接近于壹），在负载恒定的情况下，特别是在负载比较大的场合，回压时所施加力就很小，使用者就很轻松，操作极其方便和人性化，用户体验极佳。

现实情况下，气弹簧弹力值f为活塞杆面积s乘以封闭其中的高压气体（或高压油气混合物）压强p值。即：

弹出到活塞杆伸出最长时：

f(弹出)=s（活塞杆）*p（弹出）

回压到活塞杆伸出最短时：

f(回压)=s（活塞杆）*p（回压）

而在温度保持不变的条件下，同一封闭高压气体（或高压油气混合物）时，高压气体（或高压油气混合物）压强p值和高压气体（或高压油气混合物）的体积v的除数是常数e。即：

p（回压）/v（回压）=e

p（弹出）/v（弹出）=e

所以p（弹出）与p（回压）的大小关系为：

p（回压）/p（弹出）=v（弹出）/v（回压）

就是说当气弹簧在活塞杆伸出最长时和活塞杆伸出最短时，活塞杆占居和释放了缸筒内的容积，推动了活塞的运动，缸筒内密闭贮存的高压气体（或高压油气混合物）的体积也随活塞运动而变化，当体积变化剧烈时，p（弹出）与p（回压）的大小关系比值就会很大，当体积变化微小时，p（弹出）与p（回压）的大小关系比值就会很轻微，这个变化实际上是活塞杆伸出最短时所挤压出的最大介质(油液体、水及水溶液、气体或油气混合物)的量v（挤压出）和活塞杆伸出最长时缸筒内密闭贮存的高压气体（或高压油气混合物）的体积v（弹出）的变化关系：

v（弹出）=v（回压）+v（挤压出）

当气弹簧行程和活塞杆直径不变时，v（挤压出）是恒定不变的

所以只要外接储气（罐）缸体积v足够大则：

v（回压）/v（挤压出）=无限大

v（挤压出）相对无限小

v（弹出）≈v（回压）

所以：

p（弹出）≈p（回压）

即：

f（弹出）≈f（回压）

所以当安装位置有限时，v（回压）是有限的，不能做到相当的大，所以回压阻力f(回压)和弹出动力f(弹出)相差较大，极不方便和人性化；当使用本实用新型的外接储气（罐）缸式气弹簧时，v（回压）可以做到相当的大，回压阻力f(回压)和弹出动力f(弹出)相较接近，使用者就很轻松，操作极其方便和人性化，用户体验极佳。

实施例二。

如图5-6所示。

一种驱动力外接的气弹簧，它主要由缸体1、活塞2、活塞杆3（可为实心结构，也可为空心结构或直接采用现有气弹簧的活塞杆加以改造）、截止阀4和动力缸或罐5组成，所述的缸体1中的液压介质为油液体、水或水溶液中的一种。如图5、6所示，所述的缸体1由内缸体12和外缸体13组成，活塞2安装在内缸体12中，活塞杆3的一端与活塞相连，另一端伸出穿过内外缸体伸出外缸体13外，内缸体12的有杆腔与外缸体之间设有相互连通的通孔14，在内缸体12与外缸体13之间安装有用于连通内缸体12无杆腔与外缸体13的截止阀4；在外缸体13上安装有操作截止阀4的活门按钮7，按下活门按钮7截止阀动作使内缸体有杆腔和无杆腔之间相连通；所述的动力缸或罐5中安装有动力活塞8，动力活塞8将动力缸或罐内部分为存储腔9和介质可压缩的动力腔10，所述的动力腔10中的介质为高压气体或油气混合物，存储腔9通过管路与外缸体13相连通。

如图5所示，当压下活门按钮7，截止阀4打开，外缸体13中的介质（包括但不限于油、水、油水溶液、气体及气液混合物，下同）进入内缸体12中，在压差作用下，活塞2上升带动实心的活塞杆3上升，动力缸或罐5的存储腔9的介质（油、水、气体或气液混合物）在动力腔中高压气体（或高压油气混合物）和动力活塞的作用下被补充到外缸体13中以不断地提供上升所需的动力，直至活塞杆上到极限位置或上升的动力与阻力相等为止，处于图6状态，松开活门按钮，内缸体12和外缸体13之间的介质不能流动，活塞处于锁定状态，活塞杆也被锁定。当需要回缩时，打开截止阀4，活塞杆3带动活塞2下行，将有杆腔中的介质挤入无杆腔中，无杆腔中的介质在持续压力作用下流入动力缸或罐5的存储腔9中并推动动力活塞8向右移动，压缩动力腔10中的气体使之恢复到高压状态，为活塞杆回弹储备能量。并最终回到图5所示的状态。

本实用新型未涉及部分与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。