CN1020500C - 工作缸 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种工作缸，它包括一个由一个前端部件的缸筒(12)组成的缸体装置，一个可在缸筒(12)中移动的活塞(5)和一个固定在活塞上并通过前端部件(4)延伸的活塞杆(1)，目的是提供一种新颖简单的方法，每个端部件(4，15)有一个凸肩(18，16)，借助压力环(13，14)通过缸筒(12)端部变形的作用，并借助所述的端部紧紧地夹住端部凸肩(18，16)，将缸筒(12)连接在端部件(4，15)上。

Description

本发明涉及一种工作缸，它包括一个由一个前端部件、一个后端部件和一个联接前后端部件的缸筒组成的缸体装置，一个在缸筒中可移动的活塞，和一个固定在活塞上的并通过前端部件延伸的活塞杆。

在公知的工作缸中，尤其在液压缸中，缸体装置的缸筒通常利用焊接联接方法固定在后端部件上，利用螺纹联接方法固定在前端部件上。焊接带来了在焊接联接附近的缸筒的内部环形截面被破坏的缺点，随后该截面必须经过加工其内表面才能恢复原状。另一方面，螺纹联接到前端部件需要在缸筒上加工一个内螺纹结构，形成这个螺纹是困难的，并且花费高。这个螺纹必须相对地深，这样导致了材料性能的减弱，从而缸筒通常必须制造的比缸体的工作压力下所需的要厚。随着工作缸所需的冲程长度的增加，也即缸筒长度的增加，这些缺点更加突出，而缸筒的长度根据所需的用途是有很大变化的。考虑到缸筒的长度，大批量的生产几乎是不可能的。

本发明的目的是提供一种消除了上述缺点的新型工作缸。

本发明的工作缸的主要特征在于，至少所述的前端部件和后端部件之一有一个凸肩，它支承在缸筒的与之重叠的端部的内表面上，至少有一个压力环压紧在缸筒相应的端部周围，从而把缸筒与至少一个相应的端部件夹紧，这个或每个压力环有一个成形的凸缘，从而在所述的压力环压紧过程中，借助该凸缘使缸筒端部变形，并使变形的缸筒端部夹紧在该凸缘和该凸肩之间。

与现用的焊接或螺纹联接方法相比，根据本发明借助压力环夹紧缸筒端部更易于实施。缸筒被切割成所需的长度，筒体的端部在缸体 端部件与压力环之间被夹紧。不需要实际的专业技术即可使用的标准压力工具，以低廉的价格即可在市场上买到。

压力环最好用钢制成，以相当慢的速度进行压紧操作，以便环形材料能够不断变形，而不损坏。随着压力环的直径的减小，压力环的轴向尺寸加大。

在本发明的最佳实施例中，缸体装置的每个缸体端部件有一个靠着相应压力环的相应边缘的挡块，用以在装上压力环时消除缸筒的轴向位移。所述挡块的径向内部，最好是朝相应的缸筒端部倾斜的。相应地，压力环的边缘也有一个倾斜的表面与相应的挡块的倾斜部分相配合。

这个最佳实施例保证了缸筒与相应的端部件之间的可靠联接。压力环压紧过程中，压力环的边缘有些变形，并且紧紧地嵌在缸体端部件的挡块与缸筒的端部之间。

每个缸筒端部件的凸肩最好有一个尖锐的边缘，缸筒的内表面在其上被变形。

如果以一个单一的步骤压紧压力环，由于压力环材料的弹性，在端部件的挡块与压力环之间形成一个很小但仍然存在的间隙，即使这个轴向间隙小到只有1/100毫米，在工作缸的正常运行中仍然存在着该间隙逐渐加大的危险，从而最终会引起故障。为了在缸筒和相应的缸体端部件之间得到一个完全没有间隙的连接，建议分两步压紧压力环：第一步压紧缸体端部件凸肩处径向环绕缸筒的那部分压力环，然后第二步压紧环的边缘。该边缘是压力环的如此之小的一部分，这样由于凸缘材料的弹性，一点间隙都不会产生。另外，用这种方法可以确保缸筒绝不会相对缸体的端部件的凸肩滑动。

本发明也涉及其装配方法。

上述相同的基本原理，最好也应用于工作缸的活塞杆。这样可把活塞杆制成管子的样子，并且在活塞杆的各端装入插入件。所述的插入件具有一个凸肩，它与前述的缸体端部件的凸肩相同。利用起压力环作用的可变形的端部，把活塞固定在活塞杆上。起压力环作用的活塞的可变形的端部最好具有一个夹紧装置，例如在其内表面带有齿、螺纹或类似的结构，以增强其夹紧效果。另外一种方法是，在与活塞杆管子的内表面配合的插入件外表面上也可带有类似的夹紧装置。由于工作缸正常运行中，活塞杆受到很大的轴向负荷作用，所以建议采用上述的附加夹紧方案。

以下参照附图，通过举例示出的最佳实施例更详细地描述本发明。

图1至图6概括地表示工作缸活塞杆的装配;

图7至图10概括地表示工作缸的最后装配;

图11至图14表示缸筒与缸体装置的端部件的联接;

图15、图16以相应的方法表示出活塞杆外端与联接件的装配;

图17至图32所示为缸筒与缸体装置的端部件联接的最佳方式;

图23至图26所示为联接活塞与活塞杆的最佳方式;

图27至图30所示为联接活塞杆前端与联接件的最佳方式;

图31至图33所示为把缸筒与缸体的端部件相联时的另一种情况;

图34至图36所示为把活塞与活塞杆相连的最佳实施例;

图37至图40所示为防止缸筒相对端部件转动的最佳实施例。

在图1至图10中，序号4代表工作缸的缸体装置的前端部件，15代表后端部件，12代表连接端部件4和15的缸筒，5代表可 在缸筒12中移动的缸体活塞，1代表固定在活塞5上的活塞杆，31和32代表为使活塞5在缸筒12内按所需方向与活塞杆1一起产生所需位移的压力流体的入口。

发明的显著新颖性在于缸筒12与端部件4和15的连接方式。不同于现有使用的焊接和螺纹联接方式，每个端部件最好有一个环形的凸肩18和16。利用凸缘23使压力环13和14夹紧凸肩18和16，并在压力的作用下压力环13和14夹紧相应端部凸肩18和16上的缸筒12的相应端部，从而保持缸筒12的位置不变。这个装配过程下面将参照图11至图14，图17至图22以及图31至图33更详细地叙述。

缸筒12可以简单地切割成所需的长度，而不需要对其端部进行修整或其它处理。同样，具有所需内部结构形状的压力环制造成本也低。压紧环13和14的工具也易于在市场上买到并且容易使用。

密封环19、17最好放置在缸筒12与面对缸体腔的端部凸肩18、16的导向面之间。

以下是根据本发明的工作缸的最佳装配方法的概括性描述。

从活塞杆开始是合适的，最好用金属管切成所需要的长度，把一个带有倾斜端3的堵头2装到该管的一端，之后将缸筒的前端部件4套到该管上。堵头2的外表面与所述的管的外表面相重合。倾斜端3慢慢压紧压在管上的端部件4的密封而不损坏所说的密封。在图3中活塞5用类似的方法安装在活塞杆1上。

卸去堵头2换上插入件6，该插入件有一个压在所述管和活塞5相重合的端面上的端凸缘6a，并有一个靠着该管内表面的内凸肩9。活塞5具有一个可变形的端部11，它在压力的作用下夹紧插入件6的凸肩9之上管子的端部。相应地，在图5和图6中，借助于压力环8夹紧压在所说的管内表面上的连接件7的插入部分凸肩10上的管子端部，将一个具有类似插入件6的插入件的连接件7装到活塞杆1的前端。

切成所需长度的金属管构成了连接工作缸端部件的缸壁。带有边部凸缘23的压力环13和14装到缸筒12的端部。所述的边部凸缘的外端是向里倾斜的，最好延伸到缸筒12的内表面齐平。由于图11和图12中的由序号25所示的边部凸缘23是倾斜的，装有活塞5的活塞杆1和前端部件4被推入缸筒12内，而不损坏（图6和图9中的）活塞5的密封5a和靠在缸筒12的内表面上的前端部件4（图2中）的密封19。这一作用对（图8中）后端部件15的密封17同样适用。

在环13压紧的过程中，活塞5最好保持在接近（图9中）前端部件4的位置。当压紧环13时端部件4的材料有些趋于弯曲，所以进口31最好经过（图10中）位于活塞杆1和端部4之间的环形通道20，与由缸筒12和活塞5所限定的缸体腔相连通。在端部件4和活塞杆1之间所需的密封设置在向外朝向活塞杆1端部的位置。

图11至图14表示出一个把缸筒连接到缸体装置的一个端部件 上（在此是后端部件15）的最佳实施例。

端部件15的凸肩16最好有一个尖锐的边缘21，另外端部件还有一个靠着压力环14的边部凸缘23的挡块。挡块的径向内部22向缸筒12的端部倾斜。压力环14的边部凸缘23也有一个相应的倾斜面24，因为配合表面22和24在压力环14的压力作用下可以使边部凸缘23紧紧地跟在缸筒12的端部后边，并产生很大轴 向力，以便使边缘21插入管壁。经过简化的相同原理可用于图15和图16中所示的11处的活塞5和8处的连接件7，此时环8的边部凸缘不必靠着管1的端部导向，而只要有一个倾斜的阻挡面28就足够了。27为凸肩10的切割边缘，29和30为二个密封环。

根据图11至图14的实施例，假设环14是以一个步骤压紧的。除了尽管有尖锐的边缘21筒体12仍可能在凸肩16上产生微小的滑动的危险外，虽然有相配合的倾斜面22和24，还是可能在端部件15的挡块和压力环14的边部凸缘23之间形成一个很小，但仍然存在的轴向间隙。这是由于压力环14完全压紧之后，由于环形材料的弹性，压力环轴向会稍微收缩。这种间隙虽然开始很小，最终会加大而在运行中引起故障。

图31至图33表示出一种为在端部件的轴向挡块与压力环的边部凸缘的配合表面之间得到一个没有轴向间隙的连接的压紧压力环的最佳方法。

序号1代表一个活塞杆，12代表一个缸筒，41代表一个压紧工具。60代表一个缸体端部件，61代表一个带有边缘凸缘62的压力环。缸体端部件60有一个环形凸肩63，该凸肩有一个朝向挡块65的边缘64，用以抵靠压力环61的边部凸缘62。挡块65的径向内部66是朝压力环61倾斜的。压力环的端面也有一个倾斜的部分68，以便与挡块65的倾斜部分66相配合，这将在下面叙述。边部凸缘62的径向最里面部分67进一步倾斜，以利于把压力环61和缸筒12装配到缸体端部件60上，而不损坏参考线63右边的外露密封。69为与缸体端部件60的凸肩63相配合的压力环61的内部凸肩。70示出了压力环61压紧前缸筒12和压力环 61之间的环形间隙。71表示一个限制边部凸缘62的环形凹槽。72表示一个位于活塞杆1和缸体端部件60的凸肩部分之间的环形间隙。

分两个步骤压紧压力环61。首先压紧径向环绕着筒体12的那部分环61，直至间隙70封闭，使环61的内凸肩69绕缸体端部件60的凸肩63的边缘64弯曲筒体端部，这可从图32看出。然后在第二个步骤中，随着表面66和68紧紧靠在一起地滑动，把环61的边部凸缘62压入如图33所示的最后装配位置。边部凸缘材料本身的弹性很小，以致于在边部凸缘62和端部件60的挡块65、66之间不会出现间隙。

环形通道71的主要用途在于有利于在第一压紧步骤中压力工具41的定位。两步骤压紧方法最好也用于那些（未在图上示出的）实施例，即没有象图31至图33中所示的相互配合的倾斜表面66和68，例如利用图15和图16所示的活塞杆连接，或甚至没有那样的缸体端部件挡块65。

图17至图22对结合图31至图33所述过程作进一步描述。

图17是环13压紧之前，从活塞杆端部观察的总地用40表示的压紧工具和工作缸的视图。压紧工具40可以是由液压驱动的标准软管锻压机，它有若干沿圆周布置的压力爪41，这些压力爪可从图17所示的打开位置朝箭头所示的方向移动。

尽管标准操作如此，但实际应该使组件的位置准确地与压力爪41对中。为了校正初始的（在图18中放大的）不对中，最好在压力爪41所能达到的范围内，距环13一定距离处环绕着缸筒12设置一个至少基本上与压力环13等厚的弹性环42。如图19和图 21所示，环42保证了准确地对中。

图20表示出第一次压紧步骤后，压力环的13a部分在凸肩43上已压紧时图19的局部放大图，缸体端部件4的相临台阶使边部凸缘23受到阻挡。图21和图22示出了第二个压紧步骤。图22示出了图21的局部放大剖视图。

图23至图26示出了把活塞的可变形端部47、48和由管子构成的活塞杆1的相应端压紧在活塞杆的内端插入件6上的凸肩周围，从而把活塞5连接到活塞杆1上的一个例子。

在这种情况下，压力爪44靠一侧边缘有一个凹槽46，并在其两端有较厚的部分45。在第一压紧步骤中，爪44压在覆盖在插入件6的凸肩上的一个内环形突出部47上，而在作用在插入件6的轴向靠近端部的摩擦力阻挡下，凹槽46容纳了外环形突出部48。

在第二压紧步骤中，如图25所未，转到压力爪44的另一端装配，夹头与外环形突出部48接触。

应注意在压紧步骤中形成的与上文以及后面的权利要求有关的（边缘）凸缘;把缸筒12与各缸体端部相联的例如13、14和61那样的压力环可以具有类似的结构形状，即没有初始的（边缘）凸缘。

图27至图30示出了把管子制成的活塞杆1的端部与连接件7相连，以把活塞杆的运动传递到另一个（未示出的）致动装置上的最佳实施例。

连接件7具有一个基本类似于前述的插入件6的插入部分，其上有一个贴近活塞杆1的内表面的凸肩10。压紧环10与图23至26所示的活塞5的可变形端部的形状基本一样，具有一个内环形突 出物49和一个外环形突出物50。

从图27和图29的局部放大图28和图30可以看出：压紧步骤类似于图23至图26所示的步骤。序号51代表了一个弹性的或易弯曲的环形件，它与图18、图19、图21中42所示的环的作用相同。根据图27至图30，可以设计一种压力环代替前述的环13、14和61。

图34至图36示出了一种把活塞杆管子1连接到一个活塞5上的最佳实施例。其过程类似于参照图23至图23所述的过程。

在第一压紧步骤中，一个压力工具80借助于一个端部90，压在活塞5的可变形端部的内环形凸出部82上，并且弯曲该端部和在插入件6的凸肩81上的活塞杆1的与之重叠的部分。一个外环形凸出部83由邻近压力工具80的端部90的凹槽83所容纳，这样活塞的可变形端部相应部分被作用在插入件6的轴向挡块85上的摩擦力所阻挡，见图35。

在第二压紧步骤中，压力工具80的另一端部92压在外环形突出部83上，并完成了活塞5的可变形端部的压紧过程，见图36。

在工作缸的正常运行中，活塞与活塞杆1的联接处受到很大的轴向力，通常还伴有振动。为了进一步加固联接，建议给活塞5的可变形端部的内表面上设置间隔开的夹持装置，例如在图34至图36所示一类的齿或螺纹84，用以咬入活塞杆管子1上的配合面。另外，对于如序号86所示的插入件6的相应外表面上也可以设置这种夹持装置。

图37至图40示出了防止缸筒12相对相应的缸体端部件15转动的实施例，图38示出了图37的局部放大图，图39和图40 只分别示出了从侧面和从上面观察的缸体端部件15的相应部分。

从内部配合缸筒12的变形端部的缸体端部件15的表面至少有一个凹槽93，当筒体12的端部变形时，筒体材料94被压入凹槽内。如图37至图40所示，在缸体端部件15的凸肩边缘或其它区域至少有一个凹槽93，它最好位于凸肩之后，即图中的右边。另一种方案是，当压力环14的内表面上设有一个类似的凹槽，或在缸体端部件15的配合表面或压力环14的内表面上至少有一个可被压入缸筒12的端部材料的局部凸出部。

Claims (15)

1、一种工作缸，包括一个缸体装置，该装置有一个前端部件，一个后端部件和一个连接前端部件与后端部件的缸筒；一个可在缸筒中移动的活塞和一个固定在活塞上并通过前端部件延伸的活塞杆；其特征在于，所述的前端部件和后端部件(4，15)至少有一个包括了一个凸肩(18、16)，该凸肩支承在缸筒(12)的相应重叠的端部内表面上，有至少一个被压缩的压力环(13、14)，压力环当其轴向长度增大时产生塑性变形，压紧在缸筒(12)的相应端部周围，从而把缸筒夹紧到至少一个相应的端部件上，这个或每个压力环具有一个凸缘(23)，它所具有的形状应是在所述的压力环受压过程中，使缸筒端部变形，变形的缸筒端部夹紧在上述凸缘和凸肩之间。

2、根据权利要求1所述的工作缸，其特征在于缸体装置的前端部件（4）和后端部件（15）都包括一个相应的凸肩（18、16），以便通过缸筒（12）的相应端部与相应的压力环（13、14）相配合。

3、根据权利要求1所述的工作缸，其特征在于与变形的缸筒端部配合的缸体装置端部件的表面上至少有一个容纳变形的缸筒材料（94）的凹槽（93）。

4、根据权利要求1所述的工作缸，其特征在于前端部件（4）包括一个如上所述的凸肩（18），一个前端压力环（13）把前端缸筒端部夹紧在前端部件上，其中在前端压力环径向向里处，活塞杆（1）与缸体装置的前端部件4之间，有一个环形间隙（20）。

5、根据权利要求1所述的工作缸，其特征在于所述的至少一个缸体装置的端部件有一个支承相应压力环的边缘的挡块，当装上压力环时，可以消除缸筒的轴向位移。

6、根据权利要求5所述的工作缸，其特征在于所述的挡块径向内部（22、66）是朝相应的缸筒端部倾斜的。

7、根据权利要求6所述的工作缸，其特征在于压力环的边缘（23、62）有一个倾斜的表面（24、68）用以与上述挡块的倾斜部分相配合。

8、根据权利要求1所述的工作缸，其特征在于所述的凸肩有一个使在其上的缸筒内表面变形的边缘（21、64）。

9、根据权利要求1所述的工作缸，其特征在于压力环的凸缘（23、62）在缸筒端部上延伸。

10、根据权利要求9所述的工作缸，其特征在于所述凸缘（23、62）在缸筒端部上延伸到与缸筒的内表面齐平，并且有一个径向向里的倾斜表面（25、67）。

11、根据权利要求1所述的工作缸，其特征在于活塞杆（1）由管子构成，并且还包括第一和第二插入件（6，7），每个插入件有各自的凸肩（9，10），它们分别支承在活塞杆管子与之重叠的内外端部的内表面上，所述第一和第二插入件装在活塞杆管子的两端，活塞（5）包括一个被压紧的变形的端部（11），从而使活塞杆管子的内端部产生变形，进而在变形的端部和第一插入件（6）之间夹紧内端部，并且把活塞固定到活塞杆管子上，活塞杆管子的外端部分借助于第二压力环（8）固定到第二插入件（7）上，压力环（8）有一个把活塞杆管子的外端部分夹紧在第二插入件的凸肩上的凸缘。

12、根据权利要求11所述的工作缸，其特征在于与活塞杆管子配合的活塞（5）的变形端的表面具有一系列间隔开的夹紧装置（86），以增强所述的变形端与活塞杆管子之间的夹紧效果。

13、根据权利要求11所述的工作缸，其特征在于与活塞杆管子配合的第一插入件的表面具有一系列间隔开的夹紧装置。

14、一种在上述权利要求之一所述的工作缸中装配至少一个压力环的方法，所说的压力环使缸筒与一个相应的缸体装置端部相接，包括在第一步骤中压紧在缸体装置端部件凸肩上径向环绕着缸筒（12）的压力环的（13a）部分，及在第二步骤中压紧压力环凸缘（（23）。

15、根据权利要求14所述的方法，其特征在于在压紧过程中，在压紧工具（41）和缸筒（12）之间旋转一个弹性环元件（42）。

Images