[发明专利]液压蓄能器和制造方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2008年10月3日申请的美国临时专利申请No.61/102374的优先权，在此通过参引的方式将其全文结合入本文中。

技术领域

本发明涉及一种液压蓄能器——比如液压车辆的液压蓄能器，以及一种制造液压蓄能器的方法。

背景技术

液压蓄能器是能量存储装置，其保持在液压系统中的流体压力下降时提供至液压系统的加压流体的储备。一种类型的液压蓄能器使用预充气体，预充气体保持作用在蓄能器中的流体上的压力，当流体压力下降时迫使一些流体流出蓄能器进入液压系统管线。当液压系统中的流体压力升高时，流体重新进入蓄能器以维持储备。液压蓄能器有助于平衡液压系统中的压力波动。

发明内容

一种用于液压系统的蓄能器包括限定一腔室的聚合材料衬管。金属波纹管组件容纳于腔室中并将腔室分成第一腔和第二腔，其中第一腔和第二腔通过波纹管组件彼此隔离。复合材料壳体基本包围衬管。衬管和壳体构造成：当波纹管组件由于第二腔中的加压气体平衡第一腔中的流体压力的变化而伸展和收缩时，第一腔通过衬管和壳体中的开口接收液压流体以及发送液压流体。

在一个实施方式中，金属波纹管组件包括液压成型的波纹管。液压成型的波纹管可以比由彼此焊接独立金属盘制成的金属波纹管更便宜。此外，由金属管液压成型的波纹管没有废金属，不像焊接的波纹管——其中每个盘的中心都被冲出或被去除。

优选地，第一腔(即流体腔)向聚合材料衬管开口并部分地由所述聚合材料衬管限定，第二腔(即气体腔)通过金属波纹管组件与衬管隔离。将蓄能器配置为使得气体位于波纹管内部具有多个优点。第一，可以使衬管是相对低成本的聚合材料，而不是金属。如果气体腔位于波纹管的外部，则聚合材料衬管是不太理想的，因为聚合材料对气体通常是不密封的。本蓄能器设计成使用期间是免维护的，因为气体腔中被预先充入的气体不需要再充。第二，避免了完全压缩波纹管的需要，因此可以使用成型的波纹管代替端焊的波纹管。第三，对于给定流体体积的发送，减小了波纹管的应变范围(最小到最大伸展长度)，从而提高了波纹管疲劳寿命。

可选地，将一个或多个导向结构(比如聚合材料环)嵌在波纹管组件与衬管之间，以基本防止波纹管组件与衬管的接触，从而降低了疲劳磨损。

为了给蓄能器提供强度而不添加不合适的重量，复合材料壳体可以是纤维增强复合材料，其由位于粘合基体(比如热塑性树脂或热固性树脂)内的碳纤维、玻璃纤维和芳族聚酰胺纤维中的一种或多种形成。纤维壳体可以在插入波纹管后包覆缠绕在衬管上。具有聚合材料衬管和复合材料壳体的蓄能器通常需要一用作屏障的囊状物(而不是波纹管)，因为囊状物可以穿过衬管和壳体上的端部开口而波纹管不能缩叠到它们的固定直径以下。为了克服该局限性，使用具有管状中部和独立端部的多件式衬管，独立端部在波纹管安装之后焊接或以其它方式连接到中部。

一种制造上述液压蓄能器的方法包括：液压成型金属环状波纹管、比如通过焊接将金属端盖紧固到波纹管的相对端，然后将波纹管放置在管状聚合材料衬管部内。然后通过热塑焊将衬管的聚合材料端部紧固到管状部的相对端，以将波纹管封闭在衬管内。然后用复合材料覆盖热塑性聚合材料衬管。

管状聚合材料衬管部可以通过挤出成型。聚合材料衬管端盖可以通过围绕结构承载的极环的注塑或压模成型。其中一个波纹管端盖紧固到其中一个聚合材料端部，以使得另一个波纹管端盖能够在衬管内朝向一贯穿衬管和复合材料的开口(即流体端口)移动。

用复合材料覆盖衬管可通过利用碳纤维、玻璃纤维或芳族聚酰胺纤维的复合材料包覆缠绕衬管来实现。

金属波纹管、聚合材料衬管和复合材料包覆缠绕的组合提供了低成本、免维护和轻重量的液压蓄能器，其尤其适于用在液压机动车辆中，尽管其用途并不局限于此。

通过下文结合附图对实施本发明的最佳方式的详细描述，本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点是显而易见的。

附图说明

图1是液压蓄能器的一个实施方式的局部剖视图的示意性透视图；

图2是蓄能器的端部的示意性剖视图，其中蓄能器具有用于连接到液压系统的流体端口，并示出了关闭的流体保持系统以及处于完全伸展位置的波纹管；

图3是具有用于气体腔室的初始充气的气体端口的蓄能器的相对端的示意性剖视图；

图4是图2的蓄能器端部的示意性剖视图，其中流体保持系统打开并且波纹管处于部分压缩的位置；

图5是液压蓄能器的另一个实施方式化的局部剖视的示意性透视图；以及

图6是制造图1-5的蓄能器的方法的流程图。