专利名称：一种基于储压剂储存液体压力的液压罐及储压液压系统的制作方法
技术领域：
本发明是一种储压罐及液压操控系统，属于液压传动系统领域。
背景技术：
车、船、飞机等移动机械中，都要用到离合器、制动器、油门、转向器。目前的汽车制动助力和转向助力都要取决于发动机的状态，只有发动机工作时才会产生助力，发动机熄火时助力就消失，会使制动乏力、转向很重，可能会由此引起车祸。对离合器、制动器、转向器、油门采用液压驱动是一种不错的方法，发动机熄火也能够正常工作并可以产生很大的驱动力，但是目前液压驱动面临一个困难，就是因为液体不可压缩，所以液压无法储存，当需要用到液压驱动时，需要起动液泵，反应不会很及时，并且需要一个功率较大的泵，才能够迅速产生足够的液压。发明目的液体是不可以被压缩的，发明一种用气压储存液压的液压罐，只要一个功率较小的泵就可以维持液压罐足够的液压，基于这种液压罐，设计相应的控制系统，实现电信号控制机械动作，控制各个电控阀的开通和关闭，液压罐中的压力液驱动相应的液压缸，从而驱动离合器、制动器、转向器、油门、飞机升降舵等等执行机构的动作。 原理一种基于储压剂储存液体压力的液压罐及储压液压系统以下简称储压罐，其原理是用储存气压的方式来储存液压；储压罐有一个由罐壳封闭形成的罐腔(或者称罐舱)，罐腔被一个可以活动的隔离体分隔成两个子腔，一个注入压力液而称为液压腔，液压腔有一个进液口和一个出液口与外面连接；另一个子腔注入了储压剂而称为储压腔，储压剂类似于制冷剂，在气液共存且温度不变时为恒压，在气液共存且温度在常温变化时近似于恒压，称饱和蒸气压或冷凝压力(比如R12在常温下-29 40°C时，饱和蒸汽压为O. 78
O.98MPa)；当注入压力液时，压力液压力大于饱和蒸汽压，推动隔离体压缩储压腔，气态储压剂逐渐被压成液态，当储压剂全部都被压缩成液态时就不可再压缩了，这时，液压腔中的压力液都储存了压力，压力大小等于饱和蒸汽压，所以也近似于恒压；这就是说，储压罐中储存了一罐压力较高的准恒压的压力液，其压力等于储压剂饱和蒸气压；当压力液向外作功时，压力液的压力是储压腔中的饱和蒸气压提供的，这是一个压力较高的准恒压；在没有注入压力液时，由于储压剂的压力作用，推动隔离体压缩液压腔至最小值且扩大储压腔至最大值，这时储压剂还有少量液态以维持饱和蒸气压；储压罐的储压过程是由补液液泵来完成的，当罐腔中压力液欠缺时，液泵以超过储压剂饱和蒸汽压的压力值向罐腔中泵入压力液；当压力液注满罐腔时，液泵停止泵液；用管道将储压罐中的压力液连接众多的起执行作用的液压缸，各个液压缸通过注液阀和排液阀控制其中的压力液，从而控制液压缸中活塞移动和活塞杆的伸缩；优秀的储压剂应该具备的主要物理性能是在工作温度范围内有满足工作压力要求的饱和蒸气压且当温度变化时饱和蒸气压变化范围不大(以下简称为准恒压)；理论上说，在工作温度范围内饱和蒸气压为O. 12-100MPa的储压剂都可以用，但是作为本系统的储压剂，为O. 3-2MPa比较合理；由于这是一个刚刚提出的课题，还没有相关的资料和研究确定采用什么物质充当储压剂最为理想，目前，氨、二氧化硫、R11、R12、R22、R134等制冷剂的物理性能接近储压剂所要求的性能，可以权且充当储压剂，比如当R12的温度范围为-10°c 50°C时，饱和蒸气压范围为O. 8-1. 3MPa ;对外作功时，储压剂由液态变气态而吸热，会使温度有一点下降，所以饱和蒸气压会随之有一点下降；储压时，储压剂由气态变液态而放热，会使温度有一点上升，所以饱和蒸气压会随之有一点上升；但是从工程机械的角度说，这一点点变化可以忽略不计，所以饱和蒸气压是准恒压。为了叙述简便，先给出以下约定 前图已经说明过的标号，后图再出现时，可以不再说明。 隔离体包括活塞HS和膜片MP ;活塞HS包括挤压密封环式活塞、挤压V型密封环式活塞、锯齿形内外套式活塞和密封圈式活塞。 液压腔YYQ和压力液YLY指向线是指到了同一个地方，但是一个是指腔体，一个是指腔体中的物质；储压腔CYQ和储压剂CYJ也是这样。
储压剂CYJ包括气态储压剂CYJl和液态储压剂CYJ2。 约定k = I η,如YGk表示YGl YGn中的某一个。· “阀”都是指的“电控阀”，包括电磁阀和电动机控制的阀。 轴承(或单向离合器)“定位于”ZZ (ZZ指某个部件)，指轴承(或单向离合器)与ZZ相贴的面相对静止，可以理解为“焊”为一体了，实际上是轴向用卡簧定位，圆周方向用键定位。以下“键”包括平键和花键。 图8. I至图10. 2中，缓冲弹簧SE有些像渐开线，所以取名“渐开线式缓冲弹簧”，简称“渐开线弹簧”。
实施例。实施例I-活塞式储压罐，其组成见附图I. I、图I. 2说明。端盖DG和缸筒GT构成罐腔，由螺母LM和螺杆LG扣紧法兰盘FLP，压紧密封垫MFD实现密封，端盖可以制造在任意一侧或两侧都做；活塞HS将罐腔隔离成液压腔YYQ和储压腔CYQ两个子腔，储压腔CYQ储存着储压剂CYJ，其端部有一个补储压剂口 BCK补充储压剂；液压腔YYQ端部有注液口ZYK和排液口 ΡΥΚ，可以注入或排出压力液YLY ;当补液液泵的压力大于储压剂的饱和蒸汽压时，压力液YLY注入液压腔YYQ并挤推活塞HS向储压腔CYQ方向移动，将气态储压剂CYJI压缩成液态储压剂CYJ2，进行储压；储压腔位置开关WZC是一个有阈值的位置开关，当活塞到达WZC时就表示已经储满，WZC发出“满舱”信号，补液液泵停止泵液；当对外作功时，储压剂推动活塞挤压压力液，压力液以等于饱和蒸汽压的压力值向外作功，压力液流出，因为WZC有阈值，活塞被推出一小段距离后WZC才发出“补舱”信号，补液液泵恢复泵液；当活塞到达液压腔位置开关WZY时表示压力液已经排完，WZY发出“缺液”的报警信号。实施例2. I-挤压矩形密封环式活塞，其组成见附图2. I。目前的活塞密封圈磨损后是没有自我补偿能力的，挤压密封环式活塞有一些自我补偿能力。连接点LJD将拉紧弹簧TH和上下两个压力盖YG连接成一体，弹簧TH拉紧上下两个压力盖YG挤压密封环Μ ，密封环会朝径向挤出，成为密封圈；当该密封圈磨损了一点后，又会被挤压出来一点补充；由于弹簧长度近似于不变，所以对密封环的挤压力近似不变，在一定的磨损范围内，密封环对缸筒内壁的挤压力近似于不变，也就是密封环的密封性近似于不变。外套WT可以和内套NT做成一体，也可以独立；通孔TK使得储压剂可以进入，有效利用空间。密封环被挤压后会向外周鼓出，所以在安装时，该活塞进入缸筒会很困难，为了解决这个问题，采用了一个压力盖定位器，由定位螺母DWM、定位螺杆DWG、定位盘DWP定位盘和螺丝卡销KX组成，定位螺母DWM固定于与它相贴的压力盖，定位盘DWP中间有一个沉孔，定位螺杆DWG顶端套入该沉孔且为动配合，当定位螺杆被旋进去时会将定位螺母DWM和定位盘DWP之间的距离顶长，解除压力盖对密封环的挤压；当活塞置入缸筒后，再将定位螺杆旋出一些，恢复压力盖对密封环的挤压；定位盘DWP沉孔的深度大于压力盖可能移动的距离，使得定位盘DWP和定位螺杆DWG之间可以旋转而不会掉下来，当然也可以用一个卡销KX配合卡槽来完成使DWP不掉下来这项任务。实施例2. 2-挤压V型密封环式活塞，其组成见附图2. 2。连接点LJD将弹簧TH和上下两个V型压力盖VYG连接成一体，弹簧TH拉紧上下两个V型压力盖VYG挤压V型密封环VH，V型密封环VH会朝径向挤出，成为密封圈；当密封圈磨损了一点后，又会被挤压出来一点补充；由于V型密封环VH可以被挤出的距离比密封环MFH要大一些，所以补充性能更好；V型外套VT与内套NT独立，可以移动，挤压中间的V型密封环VH;压力盖定位器同上。实施例3-锯齿形内外套式活塞，其组成见附图3. I和图3. 2。连接点LJD将弹簧TH、外套压力饼WYB和内套压力饼NYB连接成一体；弹簧TH拉紧上下两个压力饼，压迫锯齿·形内套CNT往锯齿形弹性外套CWT中挤，将CWT径向挤出，紧压缸筒内壁进行密封，其补偿性能很好；这种结构是活塞全长进行密封，相当于整个活塞是一个密封圈，所以密封效果更好；在CWT外周车几圈很细的环形含油缝隙HYF，为增加润滑作用；压力盖定位器同上。实施例4. I-双作用双活塞杆式液压缸，其组成见附图4. I。腔a的注液阀ZFa与腔b的排液阀PFb是联动组合，当ZFa注液时PFb就会排液，所以，腔a的注液阀控制装置ZKa与腔b的排液阀控制装置PKb可以合并成一个；同样，腔b的注液阀ZFb与腔a的排液阀PFa是联动组合，当ZFb注液时PFa就会排液，腔b的注液阀控制装置ZKb与腔a的排液阀控制装置PKa可以合并成一个；当活塞移动到极限位置(位置开关WZa或位置开关WZb)时，位置开关会发出停止信号。它有两个对称的活塞杆，作为方向助力机构很合适。实施例4. I去掉HSGa就成了双作用单活塞杆式液压缸；再去掉腔a的进出液管，换成防尘滤网，就变成了单作用单活塞杆式液压缸，其缺点是活塞杆的回撤需要借助外力，优点是少消耗压力液。实施例5-薄膜式储压罐，其组成见附图5. I、图5. 2。由上半球盖QGKa和下半球盖QGKb构成球形缸壳QGK ;被上半球盖和下半球盖压住的膜片MP是抗绕折性很好的密封膜片；当压力液注入时，膜片会被挤压朝储压腔CYQ方向运动，压缩储压腔的气态储压剂，直至大部压缩成液态，膜片压到储压腔位置开关WZC(见图5. 1)，WZC发出“满舱”信号，补液液泵YB停止泵液；当外部需要压力液时，储压剂推动膜片挤压压力液，压力液以等于饱和蒸汽压的压力值向外作功；因为WZC有阈值，膜片被推出一小段距离后WZC才发出“补舱”信号，补液液泵恢复泵液；如果压力液全部放完，膜片压到了液压腔位置开关WZY(见图5. 2)，WZY为发出“缺液”的报警信号。实施例6-囊式储压罐(简称囊压罐)，其组成见附图6。囊压罐的罐壳GK中有一个内置储压柔性气囊QN，气囊QN中注入储压剂CYJ，当补液液泵YB向囊压罐注液时将气囊压扁，将囊压罐中除气囊以外的地方都注满压力液；当压力液向外作功时，压力液的压力是气囊中的饱和蒸气压提供的，这就是说，囊压罐中储存了一罐压力液，其压力等于储压剂饱和蒸气压；罐壳GK内壁有一个吸液层XYC为海绵状硬质层，其作用是当气囊胀大贴到罐壳内壁时，可以引导压力液对气囊全方位施压；多孔挡板KDB避免气囊堵塞进液口和出液□。实施例7-储压罐系统，其组成见附图7。当隔离体离开储压腔位置开关WZC时，WZC发出驱动补液液泵YB的“补舱”指令，驱动补液液泵YB的方法有两类，一类是电动机驱动，另一类是发动机驱动；电动机驱动的控制很简单，用一个继电器进行控制即可，但是用发动机驱动更有利于节能；发动机驱动的原理是WZC发出驱动补液液泵YB的指令给啮合器控制装置NHK，在NHK的控制下啮合器NHQ啮合，将以发动机为动力的主动轴ZDZ的动力传递给从动轴CDZ，CDZ驱动补液液泵YB对储压罐CYG进行补液；当补液完成后(即CYG中的)储压腔位置开关WZC发出“满舱”信号给啮合器控制装置NHK，在NHK的控制下啮合器NHQ退出啮合，液泵YB失去动力而停止泵液，这时，止回阀ZHF防止压力液回流；当某个液压缸YGk (YGk表示YGl YGn中的某一个)需要注入压力液时，它的注液阀控制装置ZKk控制其注液阀ZFk开启，排液阀控制装置PKk控制其排液阀PY k关闭， 压力液YLY对液压缸YGk注液作功；当某个液压缸YGk需要排除压力液时，它的排液阀控制装置PKk控制其排液阀PYk开启，注液阀控制装置ZKk控制其注液阀ZFk关闭，液压缸YGk向液筒YT排液；为了使排液顺利，可以采用两个方法①在液筒YT的进液管道上安装一个负液泵FYB，将压力液抽向液筒YT 在液筒YT的顶端安装一根抽气管道，在抽气管道上安装一个负气泵FQB抽气，使得液筒YT保持负压，以利于液压缸YGk排除的压力液回流液筒YT。实施例8-A类缓冲单向啮合器，其安装特点为A类单向离合器SG定位于平移套并处于前后端盖的中间，用渐开线弹簧8E连接SG外圈与弹簧圆筒8F进行转矩传递，其组成见附图8. I和图8. 2。以下“平移”指“轴向移动”。结构说明▼内轴8A通过轴承定位支承于啮合器座8U，可以旋转，不能平移；▼外轴8Q被两个端部外轴轴承8q定位支承于内轴8A，所以外轴8Q只能旋转而不能平移；▼动力输入轮8P和壳齿轮8N与外轴8Q固定为一体，所以8P和8N可以随外轴旋转而不能够平移；▼平移套8B通过键8k (内轴与平移套之间的键)套在内轴8A上，跟随内轴8A旋转且能够在8A上平移；▼拨叉盘8C通过轴承定位支承于平移套8B，相对于平移套8B不能够平移而能够旋转，所以，当拨叉8S拨动拨叉盘SC平移时，就是拨动平移套SB平移；▼壳齿轮为内齿，核齿轮为外齿，两者呈啮合关系；▼单向离合器内外圈上都标有箭头，无论内外圈，顺箭头旋转时单向离合器相当于轴承，逆箭头旋转时相当于固定套；★弹簧圆筒8F及前后端盖8D、8H被轴承8d、8h支承于平移套8B上，核齿轮8M与后端盖8H固定结合；缓冲啮合器工作原理将单向离合器8G用固定套替代，就成了缓冲啮合器。此例假定动力输入轮8P顺时针旋转；▼当没有啮合信号时，壳齿轮8N和核齿轮8M是分开的，所以动力输入轮8P的旋转并不能带动内轴8A旋转；▼当啮合信号到来时，液压缸8T注入压力液，将活塞杆(即推杆8t)顶出，推动拨叉8S，将拨叉盘8C拨向啮合方向，壳齿轮8N和核齿轮8M啮合，所以动力输入轮8P的顺时针旋转就带动核齿轮8M和弹簧圆筒8F顺时针(图8. 2)旋转(核齿轮8M和弹簧圆筒8F的转动惯量小，所以冲击力小)，因为弹簧圆筒8F旋转而固定套8B静止，所以弹簧8E会迅速旋紧，拖曳(固定套、平移套8B和内轴8A) —同顺时针旋转；▼当动力输入轮8P反转或某种原因使得内圈顺时针转速大于外圈顺时针转速时，渐开线弹簧8E会受到两端的顶力而变形、折断(以下称这种旋转为破坏性旋转)，所以缓冲啮合器不能够应对破坏性旋转，仅仅适用于内轴8A为纯被动的设备。为了应对破坏性旋转，需要将固定套换成单向离合器8G，就成了 A类缓冲单向啮合器。A类缓冲单向啮合器工作原理此例仍假定动力输入轮8P顺时针旋转。▼当没有啮合信号时，壳齿轮8N和核齿轮8M是分开的，所以动力输入轮8P的旋转并不能带动内轴8A旋转；★当啮合信号到来时，壳齿轮8N和核齿轮8M啮合，所以动力输入轮8P就带动核齿轮8M和弹簧圆筒8F顺时针(图8. 2)旋转，弹簧圆筒8F拖曳渐开线式缓冲弹簧8E和单向离合器8G的外圈顺时针旋转，而此旋转对着SG外圈的箭头方向看是逆向的，SG相当于固定套，8G的内圈静止于内轴，其外圈也就静止于内轴，所以弹簧SE会迅速旋紧，拖曳SG、平移套8B和内轴8A —同顺时针旋转；★当某种原因出现破坏性旋转时，根据8G的箭头方向看是顺向的，相当于轴承，所以不会对弹簧8E产生推顶力，使弹簧SE得到保护。实施例9-B类缓冲单向啮合器，其安装特点为B类单向离合器9G定位于弹簧圆 筒8F内壁，两端被前后端盖夹住，用渐开线弹簧SE连接9G内圈与平移套SB传递转矩，其组成见附图8. I和图8. 2。结构说明同上，仅仅在于单向离合器安装位置不同。工作原理与A类整体相同，只有★引导的两段有所不同。★当啮合信号到来时，壳齿轮8N和核齿轮8M啮合，所以动力输入轮8P就带动核齿轮8M和弹簧圆筒8F顺时针(图9. 2)旋转，而此旋转对着9G外圈的箭头方向看是逆向的，9G相当于固定套，即9G的内圈必定跟随外圈顺时针旋转，所以弹簧SE会迅速旋紧，拖曳平移套8B和内轴8A—同顺时针旋转；★当某种原因出现破坏性旋转时，根据9G的箭头方向看是顺向的，相当于轴承，所以不会对弹簧SE产生推顶力，使弹簧SE得到保护。实施例A—为C类缓冲单向啮合器，其安装特点为C类单向离合器AG替换了后端盖轴承8h，弹簧圆筒8F和平移套被渐开线弹簧连接进行转矩传递。其组成见附图10. I和图10. 2。结构说明同实施例8，只有★引导的一段中“轴承8h”改为“单向离合器AG”，也可以是8d改为单向离合器AG ；工作原理与A类、B类差别较大。★当啮合信号到来时，壳齿轮8N和核齿轮8M啮合，所以顺时针旋转的动力输入轮8P就带动核齿轮8M顺时针旋转，安装时已经设定该情况时单向离合器AG处于轴承状态，所以弹簧圆筒8F顺时针(图10. 2)旋转而内轴8A此时为静止，弹簧圆筒8F会迅速旋紧、拖曳渐开线弹簧8E，拖曳平移套8B和内轴8A顺时针旋转；★当某种原因出现破坏性旋转趋势时，根据AG的箭头方向看是逆向的，相当于固定套，所以平移套SB相对于弹簧圆筒静止，不会对弹簧8E产生推顶力，使弹簧SE得到保护。实施例11——防倒滑可控单向啮合器(简称控离)，其组成见附图11。结构说明▼壳齿轮BN固定于变速箱壳体BU，变速箱输出轴BA从BN中心穿过并通过轴承支承于变速箱壳体BU ； ▼平移套BB与输出轴BA用键BK连接，所以平移套随输出轴旋转，同时可以在轴上平移；▼拨叉盘BC通过轴承支承并定位于平移套BB; ▼核齿轮BM通过单向离合器BG定位于平移套BB，当核齿轮静止于变速箱壳体BU且输出轴为前进旋向时，令单向离合器为轴承状态，当核齿轮静止于变速箱壳体BU且输出轴为后退旋向时，令单向离合器为固定套状态；
工作原理▼在核齿轮BM和壳齿轮BN啮合之前，输出轴并不受到该装置的影响；▼拨动拨叉BL使核齿轮BM与壳齿轮BN啮合而变成静止于变速箱壳体BU，前进时输出轴正转，因为此时单向离合器相当于轴承，所以对汽车前行并无影响；后退时输出轴有反转趋势，因为此时单向离合器相当于固定套，使得平移套相对于核齿轮静止，就使得输出轴也静止于核齿轮；这就是说，使得输出轴只能正转不能反转，即汽车只能前进不能后退；这样，彻底解决了上坡时可能后退的难题；▼当汽车需要倒车时，拨动拨叉BL使核齿轮BM与壳齿轮BN退出啮合，输出轴又变成正反都可以旋转的了。
图I. I—活塞式储压罐的立体剖视图。图I. 2——活塞式储压罐的主剖视图。端盖DG ;注液口 ZYK ;排液口 PYK ;螺母LM ；法兰盘FLP ;密封垫MFD ;螺杆LG ;液压腔YYQ ;压力液YLY ;密封圈MFQ ;活塞HS ;缸筒GT ； 气态储压剂CYJl ;储压腔CYQ ;液态储压剂CYJ2 ;储压腔位置开关WZC ;储压剂补充口 BCK ；液压腔位置开关WZY。图2. I—挤压矩形密封环式活塞示意图。压力盖YG ;连接点LJD ;拉紧弹簧TH ；矩形密封环MFH(垂直于轴向看为矩形)；外套WT ;内套NT ;通孔TK ;定位螺母DWM、定位螺杆DWG、DffP定位盘、卡销KX。图2. 2——挤压V型密封环式活塞示意图。V型压力盖VYG ；V型密封环VH ；V型外套VT ；图3. I——锯齿形内外套式活塞的完全剖视图。图3. 2——锯齿形内外套式活塞的外层剖视图，剖开了缸筒GT和锯齿形弹性外套CWT，锯齿形内套CNT没有剖。缸筒GT ;外套压力饼WYB ;弹簧TH ;锯齿形弹性外套CWT ;锯齿形内套CNT ;内套压力饼NYB ;含油缝HYF。图4. I 双作用双活塞杆式液压缸不思图。活塞HS ;(活塞杆米用了折断画法，表示不止这么长)；YYQa-液压腔a ；HSGa-活塞杆a ；MFKa-活塞杆a的密封口 ；液压腔a的位置开关WZa ；ZYKa-腔a的注液口 ；ZFa_腔a的注液阀；ZKa_腔a的注液阀控制装置；PYKa_腔a的排液口 ；PFa_腔a的排液阀；PKa_腔a的排液阀控制装置；YYQb-液压腔b ；HSGb-活塞杆b ；MFKb-活塞杆b的密封口 ；液压腔b的位置开关WZb ；ZYKb-腔b的注液口 ；ZFb-腔b的注液阀；ZKb-腔b的注液阀控制装置；PYKb-腔b的排液口 ；PFb-腔b的排液阀；PKb-腔b的排液阀控制装置；图4. 2——双作用单活塞杆式液压缸示意图。仅仅比上图少了 HSGa和MFKa。图5. I—薄膜式储压罐注液储压后的示意图。图5. 2—薄膜式储压罐储压剂作功示意图。与图I. 2标号不同的有膜片MP ;上半球盖QGKa ;下半球盖QGKb ；(上半球盖QGKa和下半球盖QGKb构成球形缸壳QGK);与图
I.2标号相同的有注液口 ZYK ;排液口 PYK ;螺母LM ;法兰盘FLP ;密封垫MFD ;螺杆LG ;液压腔YYQ ;压力液YLY ;密封圈MFQ ;气态储压剂CYJl ;储压腔CYQ ;液态储压剂CYJ2 ;储压腔位置开关WZC ;储压剂补充口 BCK ;液压腔位置开关WZY。图6——囊式储压罐示意图。缸壳GK ;吸液层XYC ;气囊QN ;多孔挡板KDB ；
图7——储压罐系统示意图。主动轴ZDZ ;从动轴⑶Z ;啮合器NHQ ;啮合器控制装置NHK ;补液液泵YB ;止回阀ZHF ;储压罐CYG (虚线框住的部分)；注液阀ZF (包括ZFl、ZF2、ZFn );注液阀控制装置ZK (包括ΖΚ1、ΖΚ2、ΖΚη);排液阀PY (包括ΡΥ1、ΡΥ2、ΡΥη);排液阀控制装置PK (包括ΡΚ1、ΡΚ2、ΡΚη);液压缸YG (包括YGl、YG2、YGn);液筒YT，负液泵FYB ；负气泵FQB。图8. I——A类缓冲单向啮合器示意图。8A-内轴；8B_平移套；8C_拨叉盘；8d_前端盖轴承；8D-前端盖；8E-渐开线式缓冲弹簧；8F-弹簧圆筒；8G-A类单向离合器(SG内圆与平移套键连接，定位于平移套上并通过渐开线弹簧8E与弹簧圆筒8F连接)；8h-后端盖轴承；8H-后端盖；8M-核齿轮(外圆周有齿，套在壳齿轮内啮合)；8k-键(内轴与平移套之间的键或花键)；8N-壳齿轮(内圆周有齿，将核齿轮套在里面啮合)；8P-动力输入轮(可以是皮带轮或齿轮；图中画的是皮带轮，其下部画了一点局部剖)；8Q_外轴；8q_外轴轴承；8S-拨叉；8R-拨叉支点；8r-关节(拨叉与推杆的关节)；8t_推杆(此图中是液压缸的活塞杆)；8T-啮合驱动器(此图中是液压缸)；8U-啮合器座；图8. 2—A类缓冲单向啮合器的弹簧圆筒处剖面图。8Y-连接点(渐开线弹簧与转矩传递体的连接点，图8. 2、图9. 2和图10. 2各有两个);8G、8F、8E、8k、8B、8A同上；图9. I——B类缓冲单向啮合器示意图。8h_后端盖轴承；9G_B类单向离合器(9G外圆与弹簧圆筒8F内壁键连接，嵌套于弹簧圆筒8F内壁并通过渐开线弹簧SE与平移套连接);9T-电动机(即动力输入轮);9t-电动机螺杆式轴；9V-内螺纹杆；9t+9V =推杆8t ；图9. 2—B类缓冲单向啮合器的弹簧圆筒处剖面图。9G-B类单向离合器；8F、8E、8B、8A同上。图10. I——C类缓冲单向啮合器示意图。AG-C类单向离合器(用AG替换掉后端盖轴承8h即可)，轴向固定于平移套SB上并支撑着后端盖8H和核齿轮SM。(用AG替换掉前端盖轴承8d也可)。图10.2——C类缓冲单向啮合器的弹簧圆筒8F处的剖面图(从右往左看)，AG位于弹簧TH的后面。图11——可控单向离合器(简称控离)剖面图。BA-变速箱输出轴；BB-控离平移套；BC-控离拨叉盘；BG-控离单向离合器；BM-控离核齿轮；BK-控离键；BN_控离壳齿轮；BU-变速箱壳体；BR-控离拨叉支点；BL-控离拨叉；BE-变速箱的其它部分的省略图。
权利要求
1.一种基于储压剂储存液体压力的液压罐及储压液压系统，其特征是其原理是用储存气压的方式来储存液压；储压罐有一个由罐壳封闭形成的罐腔，罐腔被一个可以活动的隔离体分隔成两个子腔，一个注入压力液而称为液压腔，液压腔有一个进液口和一个出液口与外面连接；另一个子腔注入了储压剂而称为储压腔； 当注入压力液时，压力液压力大于饱和蒸汽压，推动隔离体压缩储压腔，气态储压剂逐渐被压成液态，当储压剂全部都被压缩成液态时就不可再压缩了，这时，液压腔中的压力液都储存了压力，压力大小等于饱和蒸汽压； 当压力液向外作功时，压力液的压力是储压腔中的饱和蒸气压提供的，这是一个压力较高的准恒压； 在没有注入压力液时，由于储压剂的压力作用，推动隔离体压缩液压腔至最小值且扩大储压腔至最大值，这时储压剂还有少量液态以维持饱和蒸气压； 储压罐的储压过程是由补液液泵来完成的，当罐腔中压力液欠缺时，液泵以超过储压剂饱和蒸汽压的压力值向罐腔中泵入压力液；当压力液注满罐腔时，液泵停止泵液； 用管道将储压罐中的压力液连接众多的起执行作用的液压缸，各个液压缸通过注液阀和排液阀控制其中的压力液，从而控制液压缸中活塞移动和活塞杆的伸缩。
2.根据权利要求I所述的一种基于储压剂储存液体压力的液压罐及储压液压系统，其进一步特征是采用活塞式储压罐，端盖DG和缸筒GT构成罐腔；活塞HS将罐腔隔离成液压腔YYQ和储压腔CYQ两个子腔，储压腔CYQ储存着储压剂CYJ，其端部有一个补储压剂口BCK补充储压剂；液压腔YYQ端部有注液口 ZYK和排液口 PYK，可以注入或排出压力液YLY ；当补液液泵的压力大于储压剂的饱和蒸汽压时，压力液YLY注入液压腔YYQ并挤推活塞HS向储压腔CYQ方向移动，将气态储压剂CYJl压缩成液态储压剂CYJ2，进行储压；储压腔位置开关WZC是一个有阈值的位置开关，当活塞到达WZC时就表示已经储满，WZC发出满舱信号，补液液泵停止泵液，当对外作功时，储压剂推动活塞挤压压力液，压力液以等于饱和蒸汽压的压力值向外作功，压力液流出，因为WZC有阈值，活塞被推出一小段距离后WZC才发出补舱信号，补液液泵恢复泵液；当活塞到达液压腔位置开关WZY时表示压力液已经排完，WZY发出缺液的报警信号。
3.根据权利要求I所述的一种基于储压剂储存液体压力的液压罐及储压液压系统，其进一步特征是采用挤压V型密封环式活塞，连接点LJD将弹簧TH和上下两个V型压力盖VYG连接成一体，弹簧TH拉紧上下两个V型压力盖VYG挤压V型密封环VH，V型密封环VH会朝径向挤出，成为密封圈；当密封圈磨损了一点后，又会被挤压出来一点补充；为了解决活塞进入缸筒这个问题，采用了一个压力盖定位器，由定位螺母DWM、定位螺杆DWG、定位盘DWP定位盘和螺丝卡销KX组成，定位螺母DWM固定于与它相贴的压力盖，定位盘DWP中间有一个沉孔，定位螺杆DWG顶端套入该沉孔且为动配合，当定位螺杆被旋进去时会将定位螺母DWM和定位盘DWP之间的距离顶长，解除压力盖对密封环的挤压；当活塞置入缸筒后，再将定位螺杆旋出一些，恢复压力盖对密封环的挤压；定位盘DWP沉孔的深度大于压力盖可能移动的距离，使得定位盘DWP和定位螺杆DWG之间可以旋转而不会掉下来，当然也可以用一个卡销KX配合卡槽来完成使DWP不掉下来这项任务。
4.根据权利要求I所述的一种基于储压剂储存液体压力的液压罐及储压液压系统，其进一步特征是采用锯齿形内外套式活塞，连接点LJD将弹簧TH、外套压力饼WYB和内套压力饼NYB连接成一体；弹簧TH拉紧上下两个压力饼，压迫锯齿形内套CNT往锯齿形弹性外套CWT中挤，将CWT径向挤出，紧压缸筒内壁进行密封，相当于整个活塞是一个密封圈，同样，也采用压力盖定位器。
5.根据权利要求I所述的一种基于储压剂储存液体压力的液压罐及储压液压系统，其进一步特征是采用薄膜式储压罐，由上半球盖QGKa和下半球盖QGKb构成球形缸壳QGK ；被上半球盖和下半球盖压住的膜片MP是抗绕折性很好的密封膜片；当压力液注入时，膜片会被挤压朝储压腔CYQ方向运动，压缩储压腔的气态储压剂，直至大部压缩成液态，膜片压到储压腔位置开关WZC，WZC发出满舱信号，补液液泵YB停止泵液；当外部需要压力液时，储压剂推动膜片挤压压力液，压力液以等于饱和蒸汽压的压力值向外作功；因为WZC有阈值，膜片被推出一小段距离后WZC才发出补舱信号，补液液泵恢复泵液；如果压力液全部放完，膜片压到了液压腔位置开关WZY，WZY为发出缺液的报警信号。
6.根据权利要求I所述的一种基于储压剂储存液体压力的液压罐及储压液压系统，其进一步特征是采用发动机驱动的补液液泵，当WZC发出驱动补液液泵YB的指令给啮合器控制装置NHK，在NHK的控制下啮合器NHQ啮合，将以发动机为动力的主动轴ZDZ的动力传递给从动轴CDZ，CDZ驱动补液液泵YB对储压罐CYG进行补液；当补液完成后储压腔位置开关WZC发出满舱信号给啮合器控制装置NHK，在NHK的控制下啮合器NHQ退出啮合，液泵YB失去动力而停止泵液，这时，止回阀ZHF防止压力液回流。
7.根据权利要求I所述的一种基于储压剂储存液体压力的液压罐及储压液压系统和权利要求6所述的发动机驱动的补液液泵，其进一步特征是用于传递发动机对补液液泵驱动力的啮合器结构为内轴8A通过轴承定位支承于啮合器座8U，可以旋转，不能平移；夕卜轴8Q被两个端部外轴轴承8q定位支承于内轴8A，所以外轴8Q只能旋转而不能平移；动力输入轮8P和壳齿轮8N与外轴8Q固定为一体，所以8P和8N可以随外轴旋转而不能够平移；平移套8B通过键8k套在内轴8A上，跟随内轴8A旋转且能够在8A上平移；拨叉盘8C通过轴承定位支承于平移套8B，相对于平移套SB不能够平移而能够旋转，所以，当拨叉8S拨动拨叉盘8C平移时,就是拨动平移套8B平移；壳齿轮为内齿，核齿轮为外齿，两者呈哨合关系; A类缓冲单向啮合器，其单向离合器SG定位于平移套并处于前后端盖的中间，用渐开线弹簧8E连接SG外圈与弹簧圆筒8F进行转矩传递；弹簧圆筒8F及前后端盖8D、8H被轴承8d、8h支承于平移套8B上，核齿轮8M与后端盖8H固定结合；A类缓冲啮合器工作原理假定动力输入轮8P顺时针旋转；当没有啮合信号时，壳齿轮8N和核齿轮8M是分开的，所以动力输入轮8P的旋转并不能带动内轴8A旋转；当啮合信号到来时，液压缸8T注入压力液，将推杆8t顶出，推动拨叉8S，将拨叉盘8C拨向啮合方向，壳齿轮8N和核齿轮8M啮合，所以动力输入轮8P的顺时针旋转就带动核齿轮SM和弹簧圆筒8F顺时针旋转，因为弹簧圆筒8F旋转而固定套8B静止，所以弹簧8E会迅速旋紧，拖曳固定套、平移套8B和内轴8A —同顺时针旋转；当某种原因出现破坏性旋转时，根据8G的结构看是顺向的，相当于轴承，所以不会对弹簧8E产生推顶力，使弹簧SE得到保护； 将单向离合器8G换成固定套后，A类缓冲单向啮合器变成了缓冲啮合器，适应于从动轴完全为被动结构； B类缓冲单向啮合器，其单向离合器9G定位于弹簧圆筒8F内壁，两端被前后端盖夹住，用渐开线弹簧8E连接9G内圈与平移套SB传递转矩；工作原理当啮合信号到来时，壳齿轮8N和核齿轮8M啮合，所以动力输入轮8P就带动核齿轮8M和弹簧圆筒8F顺时针旋转，而此旋转对着9G外圈的箭头方向看是逆向的，9G相当于固定套，即9G的内圈必定跟随外圈顺时针旋转，所以弹簧8E会迅速旋紧，拖曳平移套SB和内轴8A —同顺时针旋转；当某种原因出现破坏性旋转时，根据9G的箭头方向看是顺向的，相当于轴承，所以不会对弹簧SE产生推顶力，使弹簧8E得到保护； C类缓冲单向啮合器，其单向离合器AG替换了后端盖轴承8h，弹簧圆筒8F和平移套被渐开线弹簧连接进行转矩传递；当啮合信号到来时，壳齿轮 8N和核齿轮8M啮合，所以顺时针旋转的动力输入轮8P就带动核齿轮SM顺时针旋转，安装时已经设定该情况时单向离合器AG处于轴承状态，所以弹簧圆筒8F顺时针旋转而内轴8A此时为静止，弹簧圆筒8F会迅速旋紧、拖曳渐开线弹簧8E，拖曳平移套8B和内轴8A顺时针旋转；当某种原因出现破坏性旋转趋势时，根据AG的箭头方向看是逆向的，相当于固定套，所以平移套SB相对于弹簧圆筒静止，不会对弹簧8E产生推顶力，使弹簧SE得到保护。
8.根据权利要求I所述的一种基于储压剂储存液体压力的液压罐及储压液压系统和权利要求7所述的用于传递发动机对补液液泵驱动力的啮合器，其进一步特征是改结构后成为了防倒滑可控单向啮合器；其结构为壳齿轮BN固定于变速箱壳体BU，变速箱输出轴BA从BN中心穿过并通过轴承支承于变速箱壳体BU ;平移套BB与输出轴BA用键BK连接，所以平移套随输出轴旋转，同时可以在轴上平移；拨叉盘BC通过轴承支承并定位于平移套BB ;核齿轮BM通过单向离合器BG定位于平移套BB，当核齿轮静止于变速箱壳体BU且输出轴为前进旋向时，令单向离合器为轴承状态，当核齿轮静止于变速箱壳体BU且输出轴为后退旋向时，令单向离合器为固定套状态； 工作原理在核齿轮BM和壳齿轮BN啮合之前，输出轴并不受到该装置的影响；拨动拨叉BL使核齿轮BM与壳齿轮BN啮合而变成静止于变速箱壳体BU，前进时输出轴正转，因为此时单向离合器相当于轴承，所以对汽车前行并无影响；后退时输出轴有反转趋势，因为此时单向离合器相当于固定套，使得平移套相对于核齿轮静止，就使得输出轴也静止于核齿轮；这就是说，使得输出轴只能正转不能反转，即汽车只能前进不能后退；这样，彻底解决了上坡时可能后退的难题；当汽车需要倒车时，拨动拨叉BL使核齿轮BM与壳齿轮BN退出啮合，输出轴又变成正反都可以旋转的了。
9.根据权利要求I所述的一种基于储压剂储存液体压力的液压罐及储压液压系统，其进一步特征是储压剂的特性，储压剂类似于制冷剂，优秀的储压剂应该具备的主要物理性能是在工作温度范围内有满足工作压力要求的饱和蒸气压且当温度变化时饱和蒸气压变化范围不大。
10.根据权利要求I所述的一种基于储压剂储存液体压力的液压罐及储压液压系统，其进一步特征是采用囊式储压罐储压，囊压罐的罐壳GK中有一个内置储压柔性气囊QN，气囊QN中注入储压剂CYJ，当补液液泵YB向囊压罐注液时将气囊压扁，将囊压罐中除气囊以外的地方都注满压力液；当压力液向外作功时，压力液的压力是气囊中的饱和蒸气压提供的；罐壳GK内壁有一个吸液层XYC为海绵状硬质层，其作用是当气囊胀大贴到罐壳内壁时，可以引导压力液对气囊全方位施压；多孔挡板KDB避免气囊堵塞进液口和出液口。
全文摘要
一种基于储压剂储存液体压力的液压罐及储压液压系统，其原理是用压缩制冷剂的方式来储存液压；储压罐有一个由罐壳封闭形成的罐腔，罐腔被一个可以活动的隔离体分隔成两个子腔，一个注入压力液而称为液压腔，液压腔有一个进液口和一个出液口与外面连接；另一个子腔注入了制冷剂而称为储压腔，当注入压力液时压力大于饱和蒸汽压，推动隔离体压缩储压腔，气态储压剂逐渐被压成液态，这时，液压腔中的压力液都储存了压力，压力大小等于饱和蒸汽压。
文档编号F15B1/04GK102840185SQ20111014540
公开日2012年12月26日 申请日期2011年5月20日 优先权日2011年5月20日
发明者陈启星 申请人:陈启星