一种活塞式蓄能器的制作方法

1.本发明涉及活塞式蓄能器生产制造技术领域，具体涉及一种活塞式蓄能器。


背景技术：

2.车辆在行驶过程中，手自一体变速箱因换挡动力不足时，可以通过蓄能器来助力加档和减档。
3.活塞式蓄能器利用活塞将气体和液体隔开，活塞和筒状蓄能器内壁之间有密封，所以油不易氧化。
4.其原理是通过油将活塞压到在腔体内部，当油排除上面腔体，会形成压力差，靠着氮气压力将活塞反作用到原始位置，保证腔体内部不进油或不漏气。活塞的一端是变速器油，另一端是氮气，为了保证变速器的油不进入蓄能器的箱体内部，要求蓄能器壳体内的氮气，不会随着活塞的上下往复运动而出现泄漏现象，同时还要兼顾活塞的使用寿命。因此，对蓄能器壳体内壁加工、活塞上的密封圈和挡圈，这三者匹配度提出了较高的要求。
5.现有蓄能器的壳体内壁在通过辊压法加工后，形成具有一定的储油功能的油槽。当挡圈从壳体内壁刮过后，油槽内残留的油可以在壳体内壁的表面形成一成油膜，该油膜可以对密封圈进行自润滑，也能够增加密封圈和壳体内壁之间的气密性，还能降低壳体内壁的温度。密封圈在壳体的径向上有一定的弹性形变能力，当密封圈将油向壳体外推出时，也会将油膜挤出，避免油进入了壳体内部。但是现有蓄能器因壳体内壁、活塞上的密封圈和挡圈，这三者的匹配度不佳，导致蓄能器在设计使用期限内就出现了进油或漏气的情况，进而影响变速箱加档和减档的操作。


技术实现要素：

6.本发明旨在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提供了一种活塞式蓄能器，该活塞式蓄能器密封性好且使用寿命久。
7.为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
8.一种活塞式蓄能器，包括壳体和设于所述壳体内的活塞组件；所述壳体具有圆柱状的腔体，在腔体一侧设有开口；
9.所述活塞组件包括：
10.设于所述腔体内的活塞，可在所述开口与所述腔体的内部之间往复运动；在所述活塞的外壁设有环形槽；
11.设于所述环形槽中的密封圈，所述密封圈的内壁与所述环形槽的槽底紧配；所述密封圈在沿径向的截面上，其外壁具有一凸面，凸起处与所述腔体的内壁紧配；以及，
12.设于所述环形槽中的挡圈，所述挡圈在环形槽中位于靠近所述开口的一侧，所述挡圈的内壁与所述环形槽的槽底紧配，所述挡圈的外壁与所述腔体的内壁紧配。
13.现有蓄能器中采用的是矩形密封圈，其外表面被挤压后在往复运动过程中可能会形变呈s状，影响气密性，导致局部受力不均而进油，而本方案中采用了密封圈具有一凸面，
该凸面环绕密封圈，在沿轴向上的截面中凸面为一段弧形，在凸面的最外端凸起处与所述腔体的内壁紧配，紧配后形成的接触面为平面，能随着活塞的上下移动，密封圈的最高点接触面积也能一直保持一致，比较稳定。
14.可选的，在所述腔体内壁设有可储油的网纹面，所述网纹面的粗糙度在ra0.1&rz0.8以内，所述活塞带动所述密封圈在所述网纹面上往复运动。
15.通过加工将网纹面的粗糙度降低后，那么网纹面与密封圈之间的滑动摩擦力也会随之减小，从而能够降低密封圈的磨损，另外由于粗糙度降低后网纹面表面形成储油的微孔就更小，密布更均匀，润滑效果更显著；同时也能在一定程度上增加气密性，减少进油的情况发生。
16.可选的，所述密封圈为d型密封圈；在所述活塞静止状态下，d型密封圈的外壁被所述腔体的内壁压平。
17.d型密封圈的外侧面的截面形状为圆弧形，是凸面，而且为通用的形状，容易大量采购，能降低成本。d型密封圈的外侧面被壳体内壁压平后，其接触面上某点的压力是随形变程度正相关的，形变程度越大，在该点出的压力也就越大，因此接触面在轴向上的压力分布式一个类似于正态分布的态势，两侧压力较小，越往中间压力则慢慢增大，在最中间处压力值达到峰值，该峰值相比于矩形密封圈的会更大而且会相对集中，从而起到更加的密封效果，而且在和壳体内壁接触磨损的过程中，磨损的部位也会集中在压力较大的中间区域，不会出现在边缘，因此在整个圆周方向的磨损是相对统一的，不会出现因局部磨损不均而导致气密性变差的情况发生。
18.可选的，所述环形槽的槽宽比所述密封圈的厚度与所述挡圈的厚度之和大30
±
5％，用以为两者留出形变余量。
19.如此设计，一同放置在环形槽中的密封圈和挡圈在静止状态下，在沿轴向上(即环形槽的槽宽方向上)能够处于松弛的状态，相互之间没有压力，避免密封圈长期处于紧绷受压状态，让其弹性得到充分地恢复，从而能够提高使用寿命。
20.可选的，所述壳体在开口处设有卡槽，卡槽内设有用于防止所述活塞脱离所述开口的卡簧。
21.可选的，在所述活塞的外壁与所述腔体内壁之间至少设有一对导向环，所述活塞通过导向环与所述腔体保持同轴。
22.可选的，所述环形槽位于其中的两个导向环之间。
23.通过设置导向环，能尽可能地让活塞外壁的密封圈和腔体的内壁之间保持同心度，使得其在做往复运动的过程中密封圈所在的平面能够始终垂直与腔体的内壁，避免密封圈发生偏移，从而保证四周的接触面处于相同的磨损程度，避免因局部磨损不均而导致气密性降低。
24.可选的，在所述活塞的外壁设有用于容纳所述导向环的容纳槽，所述环形槽位于其中两个容纳槽之间。
25.可选的，所述导向环和所述挡圈上均有一斜开口；所述斜开口随所述活塞往复运动而形成的路径相互错开。
26.该斜开口是为了方便将导向环和挡圈安装到活塞外，一般斜开口的断面是倾斜设置的，即断面与导向环或挡圈所在的平面有夹角，一般在30
°
、45
°
、60
°
等，并非垂直的。如果
是垂直的话，那么断面间的缝隙就能够让油无碍的直接通过，设置斜面可以对油起到一定的阻碍作用。微量的油可能会通过该缝隙漏过，如果保证三者在随所述活塞往复运动而形成的路径相互错开，一般圆周均布，两两相隔120
°
最优，就能够避免因三者集中在一直线上出现的过量漏油。
27.本发明的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式以及附图中进行详细的揭露。本发明最佳的实施方式或手段将结合附图来详尽表现，但并非是对本发明技术方案的限制。另外，在每个下文和附图中出现的这些特征、要素和组件是具有多个，并且为了表示方便而标记了不同的符号或数字，但均表示相同或相似构造或功能的部件。
附图说明
28.下面结合附图对本发明作进一步说明：
29.图1为本发明中所述蓄能器的结构示意图。
30.图2为图1中a处的放大图。
31.图3为本发明中所述壳体在开口处的局部示意图。
32.图4为本发明中所述活塞的局部示意图。
33.图5为本发明中所述挡圈的结构示意图。
34.图6为本发明中所述导向环的结构示意图。
35.其中：100、壳体；110、网纹面；120、卡槽；200、活塞；210、环形槽；220、容纳槽；300、密封圈；310、凸面；400、挡圈；500、卡簧；600、导向环。
具体实施方式
36.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。基于实施方式中的实施例，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
37.在本说明书中引用的“一个实施例”或“实例”或“例子”意指结合实施例本身描述的特定特征、结构或特性可被包括在本专利公开的至少一个实施例中。短语“在一个实施例中”在说明书中的各位置的出现不必都是指同一个实施例。
38.实施例：
39.如图1和2所示，本实施例提供了一种活塞式蓄能器，包括壳体100和设于壳体内的活塞组件，其中所述活塞组件包括活塞200、密封圈300、挡圈400、导向环600和卡簧500。
40.所述壳体100具有圆柱状的腔体，在腔体一侧设有开口。所述活塞200可活动地设置于所述腔体内，可在所述开口与所述腔体的内部之间往复运动。所述壳体100的内壁在开口处设有环形的卡槽120,卡槽120详见图3，卡槽120内设有用于防止所述活塞200脱离所述开口的卡簧500，卡簧500详见图2。当活塞200从腔体内部移动到开口处，就能够被所述卡簧500挡住。
41.在本实施例中，选用了截面为圆形的卡簧500，在壳体100的内壁靠近开口处的卡槽120的截面形状部分为圆弧形，能够适配卡簧500，当卡簧500安装后，能够完全适配。相应地，在所述活塞200的外端同样设有一段截面为圆弧的对接槽。
42.如图2和4所示，在所述活塞200的外壁设有环形槽210，所述密封圈300和所述挡圈
400分别依次设于所述环形槽210中，其中，所述密封圈300在环形槽210中位于更靠近腔体的内部的一侧，而所述挡圈400则在环形槽210中位于靠近所述开口的一侧。
43.所述密封圈300的内壁与所述环形槽210的槽底紧配，以达到密封效果。所述密封圈300在沿径向的截面上，其外壁具有一凸面310，凸起处与所述腔体的内壁紧配，以达到密封效果。
44.在本实施例，所述密封圈300为d型密封圈300，d型密封圈300的外侧面的截面形状为圆弧形，是凸面310。在所述活塞200静止状态下，d型密封圈300的外壁被所述腔体的内壁压平，起到密封的效果。
45.需要说明的是，在一替代性的实施例中，还可以采用一种外侧面呈波浪状的密封圈300，即等效果于多个d型的密封圈300并列在一起一体成型。
46.如图1和3所示在所述腔体内壁设有可储油的网纹面110，所述网纹面110的粗糙度至少要达到在ra0.1&rz0.8。本实施例中所述网纹面110是通过加工后粗糙度达到ra0.058&rz0.574。所述网纹面110的覆盖区域类似圆柱侧面，有一定的长度，使得其能足够覆盖活塞200的运动范围，当所述活塞200带动所述密封圈300在所述网纹面110上往复运动的过程中，能获得足够的润滑。
47.如图2所示，在本实施例中，所述挡圈400的内壁与所述环形槽210的槽底紧配，能起到一定的密封效果，所述挡圈400的外壁与所述腔体的内壁紧配，以实现在活塞200往开口方向运动时挡圈400的外壁能够将壳体100内壁上的大部分油向外刮。
48.所述环形槽210的槽宽比所述密封圈300的厚度与所述挡圈400的厚度之和大30
±
5％，用以为两者留出形变余量。
49.在所述活塞200的外壁与所述腔体内壁之间至少设有一对导向环600，所述活塞200通过导向环600与所述腔体保持同轴。具体地，所述环形槽210位于其中的两个导向环600之间。相应地，在所述活塞200的外壁设有用于容纳所述导向环600的容纳槽220，所述环形槽210位于其中两个容纳槽220之间。
50.虽然设置更多的导向环600，对保持同轴性有较佳的效果，但是考虑到设置过多的导向环600后也会占用活塞200上更多空间，相应的壳体100要更长，故此本实施例中仅在环形槽210的前后分别设置一个容纳槽220和对应导向环600，设置方式参见图2和4所示。
51.本发明通过在壳体内壁加工网纹面、在活塞外壁设置d型密封圈，以及设置内外壁均过盈配合的挡圈。通过三者之间巧妙地配合，实现了在稳定运行3.7百万次后，变速器油仍不会进入壳体内部，壳体内部的气体也不泄露到外部，所有参数指标与新状态时基本一致(符合设计之初的压力曲线)。以下结合一些具体参数阐述其工作原理。
52.本实施例中，壳体内壁φ66+0.02/-0.01mm；活塞上环形槽的槽底直径为57.3+0/-0.08mm，轴向上的宽度为9.7
±
0.025mm；d型密封圈的内径为56
±
0.25mm，在径向上的宽度为5.25
±
0.15mm，在轴向上的厚度为6
±
0.1mm。
53.根据尺寸链计算可知，当d型密封圈装配到环形槽中且未装入壳体前，在径向上的最大外径max＝56.25+5.4+5.4＝67.05(mm)，最小外径min＝57.22+5.1+5.1＝65.95(mm)；
54.则压缩量：min＝67.05-66.02＝1.23(mm)；max＝67.05-65.99＝1.06(mm)；中值＝1.145(mm)。
55.因此，当带有d型密封圈的活塞装入壳体内后，其压缩量不仅使d型密封圈的外壁
被压缩成平面，而且也间接让d型密封圈的内壁与环形槽的槽底紧配以实现内外侧的双重密封。
56.需要说明的是，本实施例中选用的d型密封圈其被压缩后能保持截面积不变，例如选用氢化丁腈橡胶(hnbr)，本领域工作人员可根据需要选用其他材质，只要保证压缩后能保持截面积几乎不变(5％以内)，亦可。
57.由于其被压缩后截面积保持不变，即表明接触面上被径向压缩后产生了轴向上的形变(但是要保证轴向上的形变不会导致其在轴向上凸出密封圈的两侧表面)，那么在径向上的(最高点)接触面积能够保持相对稳定，不会变化，进而能够长期维持较佳的气密性。
58.挡圈在安装入环形槽前需要进行断开，形成斜开口，参见图5。在斜开口后挡圈的外径为66+0.25/-0.05mm，挡圈在径向上的宽度为4.4+0/-0.1mm，在轴向上的厚度为2.2mm；取中间值计算，则内径为57.385mm，而活塞上环形槽的槽底直径为57.26mm(中间值)，挡圈在斜开口后内径虽略大于环形槽的槽底的直径。但当两者装配后，再将活塞组件从开口塞入壳体内，而挡圈的外径略大于壳体内壁的直径(取中间值，挡圈外径66.085＞壳体内径66.005)，因此两者过盈配合的同时会挤压挡圈并使挡圈的内壁紧贴环形槽的槽底，从而实现内外均紧配的效果，挡圈外壁在与壳体内壁接触时同时受到其本身的弹性形变和来自环形槽的槽底支持的双重作用，增加了刮油的效果。
59.另外，在壳体轴向上，挡圈厚度2.2mm+密封圈厚度5.25mm＝7.45mm＜环形槽宽度9.7mm。因此，挡圈和密封圈可在环形槽内轴向上有一定的活动空间。当活塞由壳体开口向壳体内部运动时，环形槽位于开口侧的侧壁将抵住挡圈的外壁并将其往壳体里面推，而在壳体内部存在压缩氮气又会反作用于密封圈，从而使密封圈的外侧壁和的挡圈的内侧壁贴合在一起，挡圈的两侧同时收到内外力夹合作用，同时由于挡圈上存在斜开口，在斜开口闭合时的作用，可以看作是由轴向分力和径向分力组成，径向分力能够使其外扩，从而增加挡圈与壳体内壁之间的压力。当其运动到位后停止，密封圈和挡圈在轴向上处于受力平衡状态。当活塞由壳体内部向开口运动时，活塞撤去主动力，变为被动，壳体内部处于压缩状态的氮气会往外推活塞，压缩氮气将内能转化为机械能对外做功，且运动开始时有一个运动加速的过程，这一过程中密封圈的内侧壁贴合在环形槽的内侧上，被活塞驱使，同时密封圈的外侧壁又作用于挡圈的内侧壁，使得挡圈也具备同样的加速度，从而被又被压在密封圈的外侧壁上，这一过程中由于斜开口的存在，也能够增加挡圈的刮油能力，当挡圈移动至开口处时，活塞内外两侧气压和油压达到动态平衡，则活塞的环形槽中的密封圈和挡圈处于静止状态。
60.需要说明的是，除了在所述挡圈上有一斜开口，在所述导向环上也设有斜开口，导向环的斜开口参见图6。两个导向环和一个挡圈的斜开口随所述活塞往复运动而形成的路径相互错开。
61.以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

技术特征：
1.一种活塞式蓄能器，包括壳体(100)和设于所述壳体内的活塞组件；所述壳体具有圆柱状的腔体，在腔体一侧设有开口；其特征在于，所述活塞组件包括：设于所述腔体内的活塞(200)，可在所述开口与所述腔体的内部之间往复运动；在所述活塞的外壁设有环形槽(210)；设于所述环形槽中的密封圈(300)，所述密封圈的内壁与所述环形槽的槽底紧配；所述密封圈在沿径向的截面上，其外壁具有一凸面(310)，凸起处与所述腔体的内壁紧配；以及，设于所述环形槽中的挡圈(400)，所述挡圈在环形槽中位于靠近所述开口的一侧，所述挡圈的内壁与所述环形槽的槽底紧配，所述挡圈的外壁与所述腔体的内壁紧配。2.根据权利要求1所述的活塞式蓄能器，其特征在于，在所述腔体内壁设有可储油的网纹面(110)，所述网纹面的粗糙度在ra0.1&rz0.8以内，所述活塞带动所述密封圈在所述网纹面上往复运动。3.根据权利要求1所述的活塞式蓄能器，其特征在于，所述密封圈为d型密封圈；在所述活塞静止状态下，d型密封圈的外壁被所述腔体的内壁压平。4.根据权利要求1所述的活塞式蓄能器，其特征在于，所述环形槽的槽宽比所述密封圈的厚度与所述挡圈的厚度之和大30
±
5％，用以为两者留出形变余量。5.根据权利要求1所述的活塞式蓄能器，其特征在于，所述壳体在开口处设有卡槽(120)，卡槽内设有用于防止所述活塞脱离所述开口的卡簧(500)。6.根据权利要求1所述的活塞式蓄能器，其特征在于，在所述活塞的外壁与所述腔体内壁之间至少设有一对导向环(600)，所述活塞通过导向环与所述腔体保持同轴。7.根据权利要求6所述的活塞式蓄能器，其特征在于，所述环形槽位于其中的两个导向环之间。8.根据权利要求7所述的活塞式蓄能器，其特征在于，在所述活塞的外壁设有用于容纳所述导向环的容纳槽(220)，所述环形槽位于其中两个容纳槽之间。9.根据权利要求7所述的活塞式蓄能器，其特征在于，所述导向环和所述挡圈上均有一斜开口；所述斜开口随所述活塞往复运动而形成的路径相互错开。

技术总结
本发明涉及活塞式蓄能器生产制造技术领域，提供了一种活塞式蓄能器，包括壳体和设于所述壳体内的活塞组件；所述壳体具有圆柱状的腔体，在腔体一侧设有开口；所述活塞组件包括：活塞，可在所述开口与所述腔体的内部之间往复运动；在所述活塞的外壁设有环形槽；设于所述环形槽中的密封圈；所述密封圈在沿径向的截面上，其外壁具有一凸面，凸起处与所述腔体的内壁紧配；以及挡圈，所述挡圈在环形槽中位于靠近所述开口的一侧；提高了密封性，使用寿命更久。久。久。


技术研发人员：周连根
受保护的技术使用者：嘉兴晨人一信仪表有限公司
技术研发日：2023.04.28
技术公布日：2023/7/27