CN104295557A - 一种中位锁止油缸及工程车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种中位锁止油缸及工程车，至少包括缸筒、配合安装在所述缸筒内部的第一活塞组件和第二活塞组件以及通过所述第一活塞组件伸出至所述缸筒之外的活塞杆；所述第一活塞组件在与其配合的所述缸筒中的油液作用面积和所述第二活塞组件在与其配合的所述缸筒中的油液作用面积相等。本发明能解决在频繁的中位锁止、解锁过程中容易对缸筒内部结构造成损坏的技术问题。

Description

一种中位锁止油缸及工程车

技术领域

本发明涉及工程技术领域，特别是涉及一种中位锁止油缸及设置有该中位锁止油缸的工程车。

背景技术

对于多轴转向车辆，为了提升转弯时的机动灵活性和弯道通过能力，提供了多种转弯模式，比如：正常公路行驶模式、小转弯模式、蟹行模式、防甩尾模式和后轴独立转向模式等。实现不同的转向模式，需要将其中部分桥进行转向锁定或解锁，因此需要在转向桥上设置锁定装置。目前，大部分车辆用转向锁定装置采用的是液压油缸的形式，如图1所示，图中1’为转向液压油缸，2’为中位锁止油缸。图1中所示转向桥当需要执行转向动作时，通过液压系统的控制，中位锁止油缸2’处于解锁状态，此时，液压系统驱动转向执行机构实施转向动作，转向过程中，中位锁止油缸2’处于随动状态；当在执行某种转向模式下该桥不需要执行转向动作时，通过液压系统控制，中位锁止油缸2’处于中位锁定状态，这种情况下该桥在转弯时，就不执行转向动作。具体的中位锁止原理详见下文。

目前，转向中位锁止装置通常采用液压油缸的形式，图2为目前现有的一种中位锁止油缸，该油缸包含活塞杆1’、缸筒2’、活塞组件3’、活塞组件4’和导向套5’。其中，缸筒2’采用三节缸筒壁焊接的形式，图中所示第一节缸筒205’分别与第二节缸筒203’和第三节缸筒206’焊接起来，形成两个圆柱形的限位台阶，这两个限位台阶分别用于限制活塞组件3’和活塞组件4’移动到中位时的行程位置，中间的活塞杆1’端部的杆头被这两个活塞组件锁定在中间位置。第二节缸筒203’端部焊接有凸台202’，油缸缸底201’与凸台202’配合，并采用螺栓固定连接。第三节缸筒206’的端部安装有导向套5’，二者采用螺纹连接形式。导向套5’起到限制活塞杆1’行程和导向的作用。缸头201’上开设有油口A’，油口A’通过缸头上开设的流道与油缸a’腔相通；缸筒206’上有焊接接头207’，焊接接头207’和缸筒206’上开设有连通的油口B’，油口B’与油缸b’腔相通；在缸筒中间位置焊接有阀座204’，阀座204’用于安装控制阀组，在阀座204’和缸筒205’上开设有连通的油口T’，油口T’与油缸的c’腔相通。A’油口和B’油口连接同一系统的油液，进入A’油口和B’油口的油液流量相等，T’口连接液压油箱。

当执行中位锁止动作时，A’油口和B’油口通入来自同一管路分流的油液，高压油液分别进入油缸a’腔和油缸b’腔，活塞组件3’和活塞组件4’在压力油液作用下向中间移动，并带动活塞杆1’向中位移动，c’腔中的油液通过T’口及连接管路流回液压油箱。当活塞组件3’和活塞组件4’移动到中间限位台阶时停止移动。由于活塞组件3’油液作用面积大于活塞组件4’的油液作用面积，而A’油口和B’油口来自同一系统压力油液，因此，活塞组件3’所受油液作用力大于活塞组件4’所受到的油液作用力。由于缸筒205’的轴向间距小于活塞杆1’的杆头轴向距离，活塞杆1’在压力油液的作用下(无其它外力作用)，最终使活塞组件3’与第一缸筒205’左端的限位台阶接触，以平衡油液作用力差值，此时，活塞组件4’与第一缸筒205’的右端的限位台阶存在间隙。由此可以看出，现有的中位锁止油缸存在以下缺点：

1、此种结构的两侧活塞面积差值为活塞杆的杆径，在A’油口和B’油口连通压力相等的液压油时，致使在中位锁定状态下，活塞组件3’与缸筒205’台阶始终存在作用力。当油液压力发生波动，或者活塞杆受外负载力冲击时，由于活塞组件3’和活塞组件4’两侧作用力的不对称，会引起活塞组件与缸筒205’台阶作用力的交变，甚至产生振动，影响油缸的寿命。

2、该结构形式的中位锁止油缸，采用三节筒体拼焊的形式，工艺性较差，不利油缸的加工和装配。

发明内容

本发明的目的是提出一种改进后的中位锁止油缸及工程车，其能解决在频繁的中位锁止、解锁过程中容易对缸筒内部结构造成损坏的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种中位锁止油缸，至少包括缸筒、配合安装在所述缸筒内部的第一活塞组件和第二活塞组件以及通过所述第一活塞组件伸出至所述缸筒之外的活塞杆；所述第一活塞组件在与其配合的所述缸筒中的油液作用面积和所述第二活塞组件在与其配合的所述缸筒中的油液作用面积相等。

进一步地，与所述第一活塞组件配合的所述缸筒的内径大于与所述第二活塞组件配合的所述缸筒的内径，在所述缸筒的内表面形成限位台阶。

进一步地，所述活塞杆还具有杆头，中位锁止状态下，所述第一活塞组件和所述第二活塞组件分别抵接到所述杆头的两端。

进一步地，所述杆头为凸台式结构，至少包括第一抵接部和外径小于所述第一抵接部的第二抵接部；所述第一抵接部用于与所述第一活塞组件形成抵接，所述第二抵接部用于与所述第二活塞组件形成抵接。

进一步地，所述第二活塞组件设置有用于容置所述第二抵接部的凹槽结构。

进一步地，中位锁止状态下，所述第一活塞组件还与所述限位台阶形成抵接。

进一步地，所述第一活塞组件和所述第二活塞组件之间的所述缸筒构成中位容腔，该中位容腔中设置有用于对所述第二活塞组件进行限位的部件。

进一步地，所述缸筒为单节筒体式结构。

进一步地，与所述第一活塞组件配合的所述缸筒为第一容腔，与所述第二活塞组件配合的所述缸筒为第二容腔；所述中位锁止油缸还包括阀座，其上开设分别与所述第一容腔、所述中位容腔和所述第二容腔流体连通的数个通孔。

本发明还提供一种工程车，其包括上述各实施例中的中位锁止油缸。

基于上述技术方案，本发明的优点是：

由于本发明在缸筒、第一活塞组件、第二活塞组件和活塞杆的结构的基础上，将第一活塞组件在第一容腔中的油液作用面积设置成与第二活塞组件在第二容腔中的油液作用面积相等，因此第一容腔和第二容腔的油液作用力完全或者近似对等，从而第一活塞组件和第二活塞组件与缸筒之间不存在作用力或者作用力很小，在中位锁止过程中和中位锁止平衡位置时，第一活塞组件和第二活塞组件对缸筒内部结构无很大作用力，这样可以很好防止在频繁的中位锁止、解锁过程中，对缸筒内部结构的损坏，延长了油缸的使用寿命。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为现有大部分车辆用转向锁定装置中的中位锁止油缸；

图2为现有中位锁止油缸的结构示意图；

图3a为本发明所提供的中位锁止油缸一实施例的结构示意图；

图3b为图3a中的局部放大示意图；

图4a为图3a的中位锁止油缸处于中位锁止状态的示意图；

图4b为图4a中的局部放大示意图；

图5为本发明所提供的中位锁止油缸所应用的工程车。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，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。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

图3a、图3b、图4a和图4b示出了本发明所提供的中位锁止油缸一实施例的结构示意图，从图中可以看出，本实施例中的中位锁止油缸至少包括缸筒1、第一活塞组件2、第二活塞组件3和活塞杆4，其中：

缸筒1是液压油缸的重要组成部件之一，通常为圆管状结构，其内部与活塞(比如：第一活塞组件2和第二活塞组件3)配合，一端与导向套5连接，另一端可以连接导向套(比如双活塞杆液压缸)或者焊接(或装配)油缸缸底6。当然，导向套5中间开孔用于穿过活塞杆4，其上开设有液压沟槽，用于安装密封元件及导向环等，在活塞杆4伸出和缩回动作时起到支撑和导向的作用，从而保证活塞杆4和缸筒1的同轴度。活塞杆4行程越长，导向套5的轴向尺寸越大。

缸筒1上通常开设有液压油口(例如油口11和油口12)以及流道，用于连接外部管路，分别与活塞两侧油腔相通。与现有技术不同的是，缸筒1可以采用单节筒体式结构，相对于现有的三节焊接式缸筒结构，不仅可以减少焊接工序，提升油缸加工的工艺性；还可以在同样设计要求的情况下，减轻油缸的整体重量，减少油缸的制造成本。

第一活塞组件2和第二活塞组件3也是液压油缸的重要组成部件，通常情况活塞与活塞杆连接，并配合安装在油缸缸筒内部。第一活塞组件2和第二活塞组件3上都开设有环形沟槽(图中未示出)，用于安装密封件、导向环等，其作用是隔离液压油缸活塞两侧油腔，在活塞轴向运动过程中，可以改变油缸活塞两侧容腔的大小。

本实施例中的第一活塞组件2和第二活塞组件3将缸筒1分成三个容腔，分别为图中的第一容腔a、第二容腔b和中位容腔c。其中：第一容腔a是与第一活塞组件2配合的缸筒1所在的容腔，第二容腔b是与第二活塞组件3配合的缸筒1所在的容腔，第一活塞组件2和第二活塞组件3之间的缸筒1构成中位容腔c。

上述实施例中，中位锁止油缸还包括阀座9，用于安装液压控制阀组，阀座9上开设分别与第一容腔a、中位容腔c和第二容腔b流体连通的数个通孔以及内部流道，比如：油口A、油口B、油口T和内部流道(图中未示出)。其中：油口A和内部流道通过第一钢管7与第一容腔a上的油口11流体连通，油口B和内部流道通过第二钢管8与第二容腔b上的油口12流体连通。油口A和油口B连接同一系统油液，进入油口A和油口B的油液流量相等，油压相等。油口T连接液压油箱，通过阀座9和缸筒1之间的贯通流道与中位容腔c流体连通。当执行中位锁止动作时，油口A和油口B通入来自同一管路分流的油液，高压油液分别进入第一容腔a和第二容腔b，第一活塞组件2和第二活塞组件3在压力油液作用下向中间移动，并带动活塞杆4向中位移动，中位容腔c中的油液通过油口T及连接管路流回液压油箱。

活塞杆4的一端与第一活塞组件2连接，另一端通过导向套6伸出到缸筒1之外，并与外部其他执行机构连接，用于传递油缸执行动作时的作用力。

本发明中，第一活塞组件2在与其配合的缸筒1(第一容腔a)中的油液作用面积和第二活塞组件3在与其配合的缸筒1(第二容腔b)中的油液作用面积相等。这样在第一容腔a和第二容腔b相等油压作用下，所产生的液压作用力相等。需要指出的是，由于实际加工过程中存在加工误差，第一容腔a和第二容腔b的作用面积不能保证完全相等，为了便于过程控制，设计过程中，第一容腔a中的第一活塞组件2的油液作用面积要略大于第二容腔b中的第二活塞组件3的油液作用面积，这样也充分考虑了缸筒1的内部承压结构的特点。

由于本发明在缸筒1、第一活塞组件2、第二活塞组件3和活塞杆4的结构的基础上，将第一活塞组件2在第一容腔a中的油液作用面积设置成与第二活塞组件在第二容腔b中的油液作用面积相等，因此第一容腔a和第二容腔b的油液作用力完全或者近似对等，从而第一活塞组件2和第二活塞组件3与缸筒1之间不存在作用力或者作用力很小，在中位锁止过程中和中位锁止平衡位置时，第一活塞组件2和第二活塞组件3对缸筒1内部结构无很大作用力，这样可以很好防止在频繁的中位锁止、解锁过程中，对缸筒1内部结构的损坏，延长了油缸的使用寿命。

作为第一活塞组件2在与其配合的缸筒1中的油液作用面积和第二活塞组件3在与其配合的缸筒1中的油液作用面积相等的一种优选实现方式，可以将与第一活塞组件1配合的缸筒1的内径大于与第二活塞组件3配合的缸筒1的内径，亦即，第一容腔a的内径大于第二容腔b，由此在缸筒1的内表面形成限位台阶。当然，在中位锁止状态下，第一活塞组件2在压力油液的作用下，将与所述限位台阶形成抵接。由于第一活塞组件2在第一容腔a中的油液作用面积与第二活塞组件在第二容腔b中的油液作用面积相等，因此第一活塞组件2和第二活塞组件3与缸筒1之间不存在作用力或者作用力很小，在中位锁止过程中和中位锁止平衡位置时，第一活塞组件2和第二活塞组件3对缸筒1的限位台阶无很大作用力，这样可以很好防止在频繁的中位锁止、解锁过程中，对缸筒1内部中限位台阶的损坏，延长了油缸的使用寿命。

上述各实施例中，活塞杆4还具有杆头10，中位锁止状态下，第一活塞组件2和第二活塞组件3分别抵接到杆头10的两端。当执行中位锁止动作时，油口A和油口B通入来自同一管路分流的油液，油液分别进入第一容腔a和第二容腔b，第一容腔a和第二容腔b的容积快速增大，进而推动第一活塞组件2和第二活塞组件3分别向油缸中间位置迅速移动，当二者接触到杆头10的两端时，迅速建立起压力，并均向油缸中间位置移动，由于第一容腔a和第二容腔b通过管路的连通作用，两腔的压力保持相等，由于油液作用面积的相同，因此，两侧产生相同的液压作用力，从而第一活塞组件2和第二活塞组件3施加到杆头10的作用力大小相等且方向相反，进而第一活塞组件2和第二活塞组件3与缸筒1之间不存在作用力或者作用力很小，亦即第一活塞组件2和第二活塞组件3与限位台阶之间不存在作用力或者作用力很小。

由于第一容腔a和第二容腔b的油液作用力完全或近似相等，因此当系统压力出现波动的情况下，第一容腔a和第二容腔b的油液作用力便可以通过与杆头10接触的第一活塞组件2和第二活塞组件3相互抵消，进一步地避免该压力波动对缸筒1内部结构带来的冲击。

另外，即便是在工程车在行驶过程中车轮受到侧向冲击的情况下，该侧向冲击也可以通过连杆传递，最终传递到活塞杆4上，而此时活塞杆4两侧的第一活塞组件2和第二活塞组件3上作用着高压油液，此冲击过程中，通过压缩高压油液，较好地吸收该侧向冲击作用力，由于与第一活塞组件2配合的缸筒1和与第二活塞组件3配合的缸筒1中的油液作用力完全或者说是近似对等，在外部冲击力作用时，第一容腔a和第二容腔b所吸收的油液作用力可以通过与杆头10接触的第一活塞组件2和第二活塞组件3相互抵消，可以很好地避免两活塞组件对缸筒1内部结构的冲击，使油缸的使用寿命得以延长。

上述各实施例中，杆头10可以采用但不局限于凸台式结构，该凸台式结构至少包括第一抵接部10a和外径小于第一抵接部10a的第二抵接部10b，其中的第一抵接部10a用于与第一活塞组件2形成相抵接，第二抵接部10b用于与第二活塞组件3形成抵接。当处于中位锁止状态时，如图4所示，第一活塞组件2的右端面与杆头10的左端面相接触，第二活塞组件3的左端面与杆头10的右端面相接触。当杆头10与第一活塞组件2和第二活塞组件3同时接触时，由于杆头10的结构形式为凸台式结构，因此，中位容腔c的油液作用在第二活塞组件3的面积要略大于作用在第一活塞组件2的面积，进而使得中位容腔c中的油液对第一活塞组件2和第二活塞组件3的作用合力指向右方。

与凸台式结构的杆头10相对应地，第二活塞组件3设置有凹槽结构31，中位锁止状态时，第二抵接部10b容置在凹槽结构31中，该种配合方式不仅有利于吸收第二活塞组件3与杆头10快速接触时的冲击，同时，在同样活塞杆4行程设计要求下，可以缩短整个油缸的长度。

中位容腔c中设置有用于对第二活塞组件3进行限位的部件13，比如卡簧结构，这样可以很好的防止第二活塞组件3滑落到左侧第一容腔a内，造成第二活塞组件3的无法复位。由于第一容腔a和第二容腔b的油液作用力完全或者说是近似对等，在中位锁止过程中和中位锁止平衡位置时，杆头10两侧的第一活塞组件2和第二活塞组件3对缸筒1内部的限位台阶或卡簧无很大作用力，这样可以很好防止在频繁的中位锁止、解锁过程中，对缸筒1内部的限位台阶或卡簧的损坏，延长了油缸的使用寿命。

上述锁止过程中，为了防止第一活塞组件2和第二活塞组件3快速向中位移动过程造成对杆头10的冲击作用，这里要适当控制T口流道的截面直径，进而使中位容腔c产生一定的背压，起到中位锁止过程中缓冲作用。由于中位容腔c背压的存在，中位容腔c中油液作用在第二活塞组件3的面积要略大于作用在第一活塞组件2的面积，因此，在中位锁定时，杆头10同时与第一活塞组件2和第二活塞组件3接触的过程中，中位容腔c中的油液对第一活塞组件2和第二活塞组件3的作用合力指向右方，即促使第一活塞组件2接触到所述限位台阶的左侧，第二活塞组件3与部件13存在有一定间隙。当中位锁定结束后，由于中位容腔c中无油液流动，中位容腔c的背压消失，进而中位容腔c的油液对第一活塞组件2和第二活塞组件3的作用力也消失，此时，在第一容腔a和第二容腔b两侧相等的液压作用力下，杆头10保持在中位锁定位置。

本发明还提供一种工程车，其包括上述各实施例中的中位锁止油缸，该工程车可以是多轴线全地面起重机。图5中示出的是一种全地面起重机底盘，该全地面起重机底盘M共九桥，其中这九个桥均可实施转向动作，因此可以在这九个桥上均安装转向中位锁止油缸，以实现多种转向模式，安装形式参见图1。当然，本发明所提供的中位锁止油缸还可以应用到其它的工程车辆上，以实现可靠、安全的中位锁定及解锁。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种中位锁止油缸，至少包括缸筒、配合安装在所述缸筒内部的第一活塞组件和第二活塞组件以及通过所述第一活塞组件伸出至所述缸筒之外的活塞杆；其特征在于：所述第一活塞组件在与其配合的所述缸筒中的油液作用面积和所述第二活塞组件在与其配合的所述缸筒中的油液作用面积相等。

2.如权利要求1所述的中位锁止油缸，其特征在于：与所述第一活塞组件配合的所述缸筒的内径大于与所述第二活塞组件配合的所述缸筒的内径，在所述缸筒的内表面形成限位台阶。

3.如权利要求1或2所述的中位锁止油缸，其特征在于：所述活塞杆还具有杆头，中位锁止状态下，所述第一活塞组件和所述第二活塞组件分别抵接到所述杆头的两端。

4.如权利要求3所述的中位锁止油缸，其特征在于：所述杆头为凸台式结构，至少包括第一抵接部和外径小于所述第一抵接部的第二抵接部；所述第一抵接部用于与所述第一活塞组件形成抵接，所述第二抵接部用于与所述第二活塞组件形成抵接。

5.如权利要求4所述的中位锁止油缸，其特征在于：所述第二活塞组件设置有用于容置所述第二抵接部的凹槽结构。

6.如权利要求1或2所述的中位锁止油缸，其特征在于：中位锁止状态下，所述第一活塞组件还与所述限位台阶形成抵接。

7.如权利要求1或2所述的中位锁止油缸，其特征在于：所述第一活塞组件和所述第二活塞组件之间的所述缸筒构成中位容腔，该中位容腔中设置有用于对所述第二活塞组件进行限位的部件。

8.如权利要求1或2所述的中位锁止油缸，其特征在于：所述缸筒为单节筒体式结构。

9.如权利要求7所述的中位锁止油缸，其特征在于：与所述第一活塞组件配合的所述缸筒为第一容腔，与所述第二活塞组件配合的所述缸筒为第二容腔；所述中位锁止油缸还包括阀座，其上开设分别与所述第一容腔、所述中位容腔和所述第二容腔流体连通的数个通孔。

10.一种工程车，其特征在于：包括如权利要求1至9中任一项所述的中位锁止油缸。