CN104797792A - 自对准式活塞及其制造方法 - Google Patents

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迈克尔·T·兰德勒姆
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Abstract

提供了一种活塞组件。所述活塞组件可包括：活塞杆；枢转地连接至所述活塞杆的活塞；以及可旋转的杆轴承，所述可旋转的杆轴承被构造成：允许所述活塞杆穿过所述可旋转的杆轴承，并且在所述活塞杆相对于所述活塞枢转时连同所述活塞杆一起旋转。可提供一种制造活塞组件的方法。所述方法可包括：以枢转连接的方式将活塞杆附接至活塞；提供用于所述活塞杆的可旋转的杆轴承；以及通过所述可旋转的杆轴承对所述活塞杆进行支撑。

Description

自对准式活塞及其制造方法
技术领域
本发明大致涉及一种液压缸。更具体地，本发明涉及容纳在液压缸内的自对准式液缸活塞和杆轴承。
背景技术
液压缸(有时被称为柱塞、千斤顶或线性致动器)通常被设计成具有下述基本部件：缸体、端盖、密封件、活塞、活塞杆和杆轴承。杆轴承以及活塞本身的作用为：对液缸组件在使用期间可能遭受的任何偏心载荷进行支撑。还被称为侧载荷(side loading)的偏心载荷能够变得非常大。如果缺乏适当的支撑，所述侧载荷可导致液缸的内部部件的损坏。
杆轴承和活塞通常固定地与液缸的纵向轴线对准，并且随着侧载荷被施加，活塞杆和杆轴承之间的接触部分的反作用点(reaction point)以及活塞到液缸壁的反作用点变得集中到接触点。这将减小反作用点的支承区域并且增大的应力能够轻易地超过液缸或杆和轴承材料的抗载荷能力。这可能使材料经受超过屈服极限的应力，从而引起材料移位。通常导致擦伤，擦伤可潜在地损坏液缸。
因此，期望提供一种方法和/或设备，所述方法和/或设备能够在施加于活塞和/或活塞杆上的力可不精确地平行于活塞杆的轴线的情况下完成活塞和液缸的功能，并且将载荷力分布在较大的支承区域上。这种自对准式活塞、活塞杆、液缸和杆轴承是非常有用的。
发明内容
通过本发明能够在很大程度上满足上述需求，其中，一方面提供了一种设备，在一些实施例中，方法和设备提供了一种自对准式液缸活塞和杆轴承，所述杆轴承允许活塞杆在作用于杆上的力不完全平行于活塞杆的轴线时驱动液缸，而不引起活塞杆在液缸内脱离对准状态。通过实现自对准杆和活塞轴承，在配合面之间获得更大的支承接触区域，因此减小了集中应力载荷。
根据本发明的一个实施例，提供了一种活塞组件。所述活塞组件可包括：活塞杆；枢转地连接至所述活塞杆的活塞；以及可旋转的杆轴承，所述可旋转的杆轴承被构造成：允许所述活塞杆穿过所述可旋转的杆轴承，并且在所述活塞杆相对于所述活塞枢转时随着所所述活塞杆一起旋转。
根据本发明的另一实施例，可提供一种制造活塞组件的方法。所述方法可包括：以枢转连接的方式将活塞杆附接至活塞；提供用于所述活塞杆的可旋转的轴承；以及通过所述可旋转的轴承对所述活塞杆进行支撑。
根据本发明的又一实施例，可提供一种活塞组件。所述活塞组件可包括：用于推动活塞的构件；枢转地连接至所述用于推动活塞的构件的活塞；以及可旋转的轴承构件，所述可旋转的轴承构件被构造成：允许所述用于推动活塞的构件穿过所述可旋转的轴承构件，并且在所述用于推动活塞的构件相对于所述活塞枢转时随着所述用于推动活塞的构件一起旋转。
因此，已经概述(而不是广泛地)了本发明的特定实施例，以便本发明的详细说明在此可更好地被理解并且以便本发明对本领域的贡献可以更好地被理解。当然，本发明存在附加实施例，附加实施例将在下文描述并且将形成本发明的从属权利要求的主题。
在这方面，在详细地说明本发明的至少一个实施例之前，应明白，本发明在本发明的应用中并不限于以下说明中陈述的或附图中示出的构造的细节和部件的布置。本发明能够为除了所描述的那些以外的实施例，并且能够以多种方式被实践和执行。另外，应明白，在此采用的词组和术语以及摘要是为了说明的目的并且不应当被认为是限制性的。
照此，本领域技术人员应理解，本公开内容所基于的设想可容易地被用于设计执行本发明的数个目的的其它结构、方法和系统的基础。因此，重要的是，权利要求被认为包括这种等价构造，只要其不超出本发明的精神和范围。
附图说明
图1为根据本发明的一个实施例的液压缸和活塞杆的侧视图；
图2为根据相关技术的液压缸和活塞杆的截面视图；
图3为根据相关技术的液压缸和活塞杆的放大的局部截面视图；
图4为根据本发明的一个实施例的液压缸和活塞杆的放大的局部截面视图；
图5为根据本发明的一个实施例的液压缸、活塞和活塞杆的一部分的透视截面视图；
图6为根据本发明的一个实施例的液压缸和活塞杆的局部透视截面视图。
具体实施方式
现在将参考附图来说明本发明，附图中相同的附图标记始终代表相同的部件。根据本发明的一实施例提供了液压缸、活塞和活塞杆，所述活塞杆能够抵抗活塞杆上的不恰好平行于活塞杆的轴线的力。
图1示出了液压缸10。图1中示出的液压缸10可以根据本发明，或其还可以根据相关技术，液缸10的内部结构未示出。液缸10包括液缸壳体12、活塞杆14、液压入口/出口16以及液压入口/出口18。
液压入口/出口16和18为液压流体的入口或出口(是入口还是出口取决于活塞杆14向内移动到液缸壳体12中或向液缸壳体12的外部移动)。例如，当活塞杆14朝着液缸壳体12向内移动时，特征18充当液压流体进入到液压缸10中的入口，而特征16作为液压流体流出液压缸10的出口。当液压流体被泵入到特征16中并且特征16充当入口时，液压流体将推挤在连接至活塞杆14的活塞(图1中未示出)上，因此迫使活塞杆14离开液缸壳体12。液压流体将通过特征18流出液压缸壳体12，特征18在这种情况下将充当出口。
出于多种原因(例如偏心载荷、公差、部件的翘曲、部件制造不合规格或多种其它原因)，作用在活塞杆14上的力可能不平行于液压活塞杆14的轴线。箭头20示出了可作用在活塞杆14上的夸张了的示例性的力。活塞杆14可被连接至多种机械装备或其它在活塞杆14移动时移动的特征。来自所述装备的反作用力近似地作为一矢量并且在图1中以箭头20示出。正如所见的，通过矢量20示出的力具有垂直分力22。如图2所示，垂直分力22充当向下作用在活塞杆14上的力。
图2为液压缸10的截面视图。液压缸10可包括入口/出口16和18以及液缸壳体12之内的内孔24。活塞26设置在内孔24之内。活塞26被附接至活塞杆14。活塞杆14部分地由活塞26和杆轴承28支撑。垂直分力22可产生如图2和图3中的力箭头30和32所示的反作用分力。
图3为容纳位于内孔24中的活塞26和活塞杆14的液缸壳体12的放大的局部截面视图。还示出了入口/出口18。反作用力箭头30和32指示了反作用力可发生在何处，以保持位于内孔24之内的活塞杆14和活塞26。所述反作用力30和32可推靠在内孔24的壁34，活塞杆14、活塞26和杆轴承28上，产生磨损点36和38。
随着液压活塞26和活塞杆14持续地移入或移出液缸壳体12，磨损点36和38可沿着活塞杆14、内孔24、活塞26和/或轴承28遭受擦伤或其它类型的不期望的磨损。为了避免或最小化这种情况，如图4、图5和图6所示和参照图4、图5和图6说明的，可以使用不同类型的活塞40和杆轴承60。
例如，如图4和图5所示的，活塞40可为两部分式活塞40并且包括前部42和后部44。前部42和后部44可限定槽腔(socket cavity)46。槽腔46通常可以呈圆形或球形形状。
紧固件48可将前部42附接至后部44，前部42和后部44共同构成活塞40。前部42和后部44可包括紧固件孔50，紧固件孔50允许紧固件48将前部42和后部44附接。球52可被用于将活塞杆14连接至活塞40。球52被附接至轴54。轴54位于活塞杆14的孔56中。轴54可经由螺纹58附接至孔56(如图4和图5所示)。
但是，在本发明的一些实施例中，可以使用除了螺纹之外的其它的附连方法。例如，可使用压入安装(press fitting)、焊接或任何其它适于将球52附接至活塞杆14的方法。球52可在由活塞40的前部42和后部44限定的槽腔46内自由移动，因此能够使活塞杆14相对于活塞14枢转(如箭头68所示)。
还使用了可旋转的轴承60，并且可旋转的轴承60能够旋转以便促进或帮助活塞杆14相对于活塞40枢转，而不在液缸壳体12或活塞杆14内产生过度的磨损或擦伤。可旋转的杆轴承60包括圆形外表面62。可旋转的杆轴承60被容纳在液缸壳体12内的圆形插槽64内。圆形插槽64(可旋转的杆轴承60位于该圆形插槽64中)使得可旋转的杆轴承60的圆形表面62能够像箭头66所示的那样旋转(见图4)。因此，活塞杆14和可旋转的杆轴承60的移动或枢转运动允许杆轴承14处于相对于活塞40不完全成直角(square)的位置。
但是，本领域技术人员在阅读本公开之后应领会的是，随着活塞杆14行进到液缸壳体12中，活塞杆将自对准并且相对于活塞40逐渐越来越接近成直角。但是，随着活塞杆14移出液缸壳体12，活塞杆14可以移动地相对于活塞40越来越远离成直角。可旋转的杆轴承60可装备有设置在O型圈凹槽69中的O型圈67，以便在具有液压缸10的条件下密封内孔24。
图6示出了根据本发明的另一实施例的液压缸10。以截面的形式示出了液压缸壳体12的局部视图，连同有入口/出口16。活塞杆14位于内孔24之内。
活塞杆14的末端具有杆14上的圆形表面70。圆形表面70抵靠活塞74上的相应的圆形表面72。根据本发明示出的以及图6中示出的是，杆14上的相应的圆形表面70和活塞74上的圆形表面72允许活塞杆14相对于活塞14枢转或移动。
活塞杆14可具有O型圈凹槽76和被容纳在O型圈凹槽76中的O型圈78，以便对紧固件80被容纳在紧固件孔82内的区域进行密封。
紧固件80可经由紧固件孔82中的和紧固件80上的螺纹84附接至活塞杆14。单个紧固件80连同弹性垫圈86将允许活塞杆14相对于活塞74的一些移动。当活塞杆14相对于活塞74移动或枢转时，弹性垫圈86可弯曲。
图6中示出的实施例也可使用如图4和图5中所示的可旋转的杆轴承60。因为在图6中示出的实施例中使用的枢转杆轴承60与图4和图5中示出的相似或相同，将不再参照图6对可旋转的杆轴承60进行进一步说明。
本发明的许多特征和优点通过详细的说明而变得更加清楚，并且因此，从属权利要求旨在覆盖落入本发明的实质精神和范围内的本发明的所有这种特征和优点。此外，因为本领域技术人员容易想到许多修改和变形，所以不希望将本发明限制在所示的和所述描述的精确构造和操作中，并且因此，所有适当的修改和等同形式都可被认为落入本发明的范围内。

Claims (20)

1.一种活塞组件，包括：
活塞杆；
枢转地连接至所述活塞杆的活塞；以及
可旋转的杆轴承，所述可旋转的杆轴承被构造成：允许所述活塞杆穿过所述可旋转的杆轴承，并且在所述活塞杆相对于所述活塞枢转时连同所述活塞杆一起旋转。
2.根据权利要求1所述的活塞组件，进一步包括液缸，所述液缸容纳所述活塞、所述活塞杆的至少一部分以及所述可旋转的杆轴承。
3.根据权利要求2所述的活塞组件，进一步包括位于所述可旋转的杆轴承和所述液缸之间的密封件。
4.根据权利要求3所述的活塞组件，其中，所述密封件包括O型圈。
5.根据权利要求1所述的活塞组件，其中，所述活塞限定出内部插槽，并且所述活塞杆经由所述插槽中的球形连接件附接至所述活塞。
6.根据权利要求5所述的活塞组件，其中，所述活塞由两个部件构成并且每个部件包括所述插槽的一部分。
7.根据权利要求5所述的活塞组件，其中，所述球形连接件经由螺纹附接至所述活塞。
8.根据权利要求1所述的活塞组件，其中，所述活塞杆的末端具有与所述活塞的凹状表面接触的凸状表面，并且所述活塞杆的凸状表面与所述活塞的凹状表面摩擦，从而允许所述活塞杆相对于所述活塞枢转。
9.根据权利要求8所述的活塞组件，进一步包括将所述活塞连接至所述活塞杆的紧固件。
10.根据权利要求9所述的活塞组件，进一步包括位于所述紧固件的头部和所述活塞之间的弹性垫圈。
11.根据权利要求1所述的活塞组件，其中，所述可旋转的杆轴承具有球形的外轮廓。
12.一种制造活塞组件的方法，包括：
以枢转连接的方式将活塞杆附接至活塞；
提供用于所述活塞杆的可旋转的轴承；以及
通过所述可旋转的轴承对所述活塞杆进行支撑。
13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：使所述活塞杆上的球在所述活塞中的插槽中旋转。
14.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：使所述活塞杆穿过所述可旋转的轴承滑动。
15.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：将所述活塞的限定出包围所述球的插槽的两个部件附接在一起。
16.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：将所述球附接至所述活塞杆。
17.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：使所述活塞杆的凸状部分抵靠所述活塞的凹状部分。
18.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：通过被拧紧抵靠弹性垫圈的紧固件将所述活塞附接至所述活塞杆。
19.根据权利要求12所述的方法，其中，所述杆轴承具有大致圆形的外壁，并且坐落在尺寸互补的腔中，从而允许所述杆轴承就地旋转。
20.一种活塞组件，包括：
用于推动活塞的构件；
枢转地连接至所述用于推动活塞的构件的活塞；以及
可旋转的轴承构件，所述可旋转的轴承构件被构造成：允许所述用于推动活塞的构件穿过所述可旋转的轴承构件，并且在所述用于推动活塞的构件相对于所述活塞枢转时随着所述用于推动活塞的构件一起旋转。
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