CN108026944B

CN108026944B - 双作用缸

Info

Publication number: CN108026944B
Application number: CN201580083240.5A
Authority: CN
Inventors: D·诺黑姆
Original assignee: Kongsberg Automotive AB
Current assignee: Kongsberg Automotive AB
Priority date: 2015-09-22
Filing date: 2015-09-22
Publication date: 2021-12-10
Anticipated expiration: 2035-09-22
Also published as: BR112018003867B1; BR112018003867A2; WO2017050356A1; US20190024680A1; EP3353426A1; CN108026944A; EP3353426B1; US10480540B2

Abstract

所公开和要求保护的是包括气缸壳体、第一浮动活塞、第二浮动活塞和中心活塞的双作用缸，中心活塞可运动到沿着气缸的致动方向的三个静止位置。浮动活塞在气缸孔中的运动由端部止挡件结构界定。中心活塞在气缸孔中的运动由第一浮动活塞和第二浮动活塞界定。每个浮动活塞包括第一部段和第二部段。在第一部段中的浮动活塞的周长比在第二部段中的大。在第一部段中，设置第一密封件用于与气缸孔的内壁密封接合。在第二部段中，设置第二密封件用于与气缸孔的内壁或与中心活塞的内壁密封接合。

Description

双作用缸

本发明涉及包括气缸壳体、第一浮动活塞、第二浮动活塞和中心活塞的双作用缸，中心活塞可沿着气缸的致动方向运动到三个静止位置(固定位置)。气缸壳体限定气缸孔，该气缸孔沿着致动方向延伸，并且在相对的各端部上分别由第一和第二气缸盖界定。第一浮动活塞在气缸孔中沿着气缸的致动方向的运动朝向第二浮动活塞由第一端部止挡件结构来界定。第二浮动活塞在气缸孔中沿着气缸的致动方向的运动朝向第一浮动活塞由第二端部止挡件结构来界定。中心活塞在气缸孔中沿着气缸的致动方向的运动由第一和第二浮动活塞界定。

具有可实现沿着致动方向的三个不同静止位置(不动位置)的中心活塞的双作用缸、也被简单地称作具有三个稳定位置的气缸、是工作流体在其中可作用在中心活塞的两侧之一上或同时作用在两侧上的气缸。根据工作流体作用在中心活塞的哪侧上，中心活塞运动到三个稳定位置中的一个，并且只要工作流体在气缸中的分布维持就保持该位置。这种气缸可例如在自动变速器中用于选取挡位，例如驾驶(D)、空挡(N)和倒挡(R)。

例如在美国专利3,312,146中描述了带有具有沿着致动方向的三个静止位置的中心活塞的双作用缸。该双作用缸包括其中设有中心活塞和第一浮动活塞和第二浮动活塞的壳体。由壳体限定的孔包括第一、第二和中心部段。第一部段和第二部段形成在中心部段的相对各侧上，并且具有在垂直于致动方向延伸的平面中、超过在中心部段中的孔的截面区域(面积)的截面区域(面积)。换言之，由孔形成的开口在第一和第二部段中比在中心部段中宽。

第一浮动活塞设置在孔的第一部段中并且可沿致动方向在第一气缸盖与第一端部止挡件之间运动。第一端部止挡件结构由孔的第一部段和中心部段之间的截面区域的差异形成。同样，第二浮动活塞设置在孔的第二部段中，其中，第二浮动活塞可在第二端部止挡件与第二气缸盖之间运动，第二端部止挡件由处于孔的第二部段与中心部段之间的过渡部的壳体形成。中心活塞设置在第一浮动活塞与第二浮动活塞之间，使得它的沿致动方向的方向的最大运动由浮动活塞的位置限制。

现有技术的双作用缸的中心活塞可采用由各浮动活塞的对应位置限定的第一位置、第二位置和中心位置的三个不同的稳定位置。如果两个浮动活塞由于气缸中的工作流体的压力分布而处于它们对应的端部止挡件处，则中心活塞处于中心位置。如果第一浮动活塞已由工作流体移动到第一气缸盖并且第二浮动活塞已由工作流体移动到第二端部止挡件，则中心活塞处于第一位置。并且如果第一浮动活塞已通过工作流体移动到第一端部止挡件并且第二浮动活塞已通过工作流体移动到第二气缸盖，则中心活塞处于第二位置。为了确保一旦各浮动活塞已达到它们对应的端部止挡件，该中心活塞就继续运动，两个浮动活塞均包括开口，工作流体可经由该开口流动到浮动活塞与中心活塞之间的空间中。

如果中心活塞例如处于第一位置，则工作流体可在第一气缸盖与第一浮动活塞之间注入孔的第一部段。工作流体的压力将作用在第一浮动活塞的外表面上并且应使其沿致动方向朝向第一端部止挡件运动。第一浮动活塞是否沿所期望的方向运动取决于作用在浮动活塞上的所得到的力。在第一位置中，三个主要的力作用在第一浮动活塞上：由作用在外表面上的工作流体的压力产生的力、由作用在第一浮动活塞的面向中心活塞的内表面上的工作流体的压力产生的力、和由作用在面向第二浮动活塞的中心活塞的第二表面上的压力产生的力。在以上示例中，积聚在第一浮动活塞的内表面与第一端部止挡件之间的任何工作流体以至少一定的压力(压强)作用在第一浮动活塞上，并且减小所得到的力。此外，任何施加到中心活塞的第二表面的压强(压力)将也减少所得到的力。

如从上述考虑可见的，从现有技术已知的双作用活塞具有若干缺点。主要的缺点是浮动活塞的内表面和外表面具有相同的表面面积。与外表面面积相比内部区域的表面面积越大，则由积聚在浮动活塞的内表面与中心活塞之间的任何工作流体作用在浮动活塞上的力就越大。这会减小浮动活塞的速度并且因此增加使中心活塞在其稳定位置之间运动所需要的时间。此外，特别是如果要求快速地在不同稳定位置之间切换，则浮动活塞对于跟随中心活塞的运动来说可能太慢。由于中心活塞仅由浮动活塞的位置限定，中心活塞可以不是稳定的或可以不是精确限定的。因此，本发明的目的是提出克服现有技术的某些问题的带有具有三个静止位置的中心活塞的双作用缸。

该问题由如上所述类型的双作用缸解决，其中，每个浮动活塞包括第一部段和第二部段。第一浮动活塞在垂直于气缸的致动方向延伸的平面中的周长在第一部段中比在第二部段中的大，并且第二浮动活塞在垂直于气缸的致动方向延伸的平面中的周长在第一部段中比在第二部段中的大。在每个浮动活塞的第一部段中，设置第一密封件用于与气缸孔的内壁密封接合。在每个浮动活塞的第二部段中，设置第二密封件用于与气缸孔的内壁或中心活塞内壁密封接合。

换言之，根据本发明的双作用缸包括气缸壳体和包括两个浮动活塞和一个中心活塞的活塞结构。所有活塞设置在气缸壳体中。各活塞的形状和壳体的形状将所有活塞限制于沿着致动方向的直线运动。沿着致动方向，以第一浮动活塞、中心活塞和最后第二浮动活塞的顺序设置各活塞。因此，所有活塞沿着致动方向对准，并且中心活塞插设在第一浮动活塞与第二浮动活塞之间。

整个活塞结构自身设置在第一气缸盖与第二气缸盖之间。更确切地，第一浮动活塞设置在第一气缸盖与中心活塞之间，而第二浮动活塞设置在第二气缸盖与中心活塞之间。气缸盖的主要功能可以是密封气缸壳体以避免工作流体溢入环境中。双作用缸包括位于气缸壳体中的至少两个开口，工作流体可在中心活塞的相对侧上经由该至少两个开口吸入(注入)气缸孔。

浮动活塞中的每一个能在两个稳定的端部位置之间运动。稳定的端部位置中的一个分别由第一和第二端部止挡件限定，而另一稳定的端部位置分别由第一和第二外部止动结构限定，第一和第二外部止动结构可例如由对应的气缸盖形成。因此，在较佳实施例中，第一浮动活塞在气缸孔中沿着气缸的致动方向并且远离第二浮动活塞的运动由第一气缸盖界定，并且其中第二浮动活塞在气缸孔中沿着气缸的致动方向并且远离第一浮动活塞的运动由第二气缸盖界定。换言之，第一气缸盖防止第一浮动活塞并且由此防止整个活塞结构在由第一气缸盖封闭的气缸孔的端部处运动到气缸孔外。同样，第二气缸盖防止第二浮动活塞并且由此也防止活塞结构的其余部分从气缸孔出来运动到另一端部。

可与活塞杆连接的中心活塞能在第一位置、第二位置和中心位置之间运动。这三个位置中的每一个仅由于各浮动活塞的相互作用和用于相对于现有技术的双作用缸如上所阐释地操作双作用缸的工作流体的压力分布而是稳定的。

浮动活塞中的每一个包括两个部段，两个部段将浮动活塞沿致动方向分成两部分。每个浮动活塞的第一部段设置为比第二部段进一步远离中心活塞并且进而进一步远离另一浮动活塞。换言之，第一浮动活塞的第一部段设置为比第一浮动活塞的第二部段更接近第一外部止动结构和第一气缸盖。同样，第二浮动活塞的第一部段设置为比第二浮动活塞的第二部段更接近第二外部止动结构和第二气缸盖。各浮动活塞的第一和第二部段不同在于它们对应的外周缘或周长。换言之，浮动活塞在垂直于致动方向延伸的平面中的横截面面积在第一部段中比在第二部段中的大。如果例如浮动活塞具有在垂直于致动方向延伸的平面中的圆形横截面，则横截面的直径在第一部段中比在第二部段中大。

每个部段包括密封件，例如呈O形环或唇密封件的形式。各密封件必须是足够密封的，用于防止用于操作双作用缸的任何工作流体穿过浮动活塞和与密封件接合的对应表面之间。第一密封件和第二密封件是对应的浮动活塞的一部分，并且在确定浮动活塞的外周缘时被包括在内。设置在每个浮动活塞的第一部段中的第一密封件设置成用于与气缸壳体的内壁密封接合，即，气缸壳体的壁界定气缸孔。第二密封件设置在每个浮动活塞的第二部段中。它与气缸壳体的内壁或中间活塞的内壁密封接合。

由此，在浮动活塞的外表面与壳体的内壁并且在某些实施例中是与中间活塞的内壁之间产生了腔体。该腔体可由位于气缸壳体中对应的开口进行排空(通风)，并且将因此通常被称作排空的腔体。排空的腔体与气缸孔的内部的其余部分密封，并且特别是与在运行时充填有工作流体或液压流体的那些部段密封开。由此，在双作用缸的运行期间，没有工作流体将进入排空(通风)的腔体。

每个浮动活塞具有有效的外表面面积和有效的内表面面积。有效的外表面面积是活塞的可与工作流体接触并且面向相邻气缸盖的、投影到垂直于致动方向延伸的平面上的表面面积。它是工作流体可有效地获得以作用于其上的面积，用于使浮动活塞沿背离该相邻的盖的方向、即朝向另一浮动活塞移动。有效的内表面面积是活塞的可与工作流体接触并且背离相邻气缸盖的、投影到垂直于致动方向延伸的平面上的表面面积。这是工作流体可有效地获得的作用在其上的面积，用于使浮动活塞沿面向相邻的盖的方向、即远离另一浮动活塞移动。

由于产生了排空(通风)的腔体，每个浮动活塞的有效外表面面积比每个浮动活塞的有效内表面面积大。因此，有利地减小了上述的由于有效的内表面面积和外表面面积的相同尺寸而作用在浮动活塞的两侧上的几乎相等的力的问题。

换言之，根据本发明的双作用缸包括两个浮动活塞，每个浮动活塞具有不同尺寸的两个部段。每个部段分别独立地封抵于气缸孔的内壁或中心活塞的内壁。这避免了工作流体侵入在第一密封件、第二密封件、浮动活塞的外壁和气缸孔的内壁并且在某些实施例中是中心活塞的内壁之间形成的空间或腔体中。由此，每个浮动活塞的有效外表面面积比浮动活塞的有效内表面面积大确保了快速并且可靠的操作。此外，第一密封件和第二密封件有利地支承浮动活塞抵抗相对于垂直于致动方向延伸的平面的任何倾斜运动。换言之，提供具有两个部段的浮动活塞，其中，每个部段被独立地支承抵靠内表面可避免双作用缸的翻倒并且由此避免双作用缸的卡住。

在较佳实施例中，第一端部止挡件结构附连到第一气缸盖，而第二端部止挡件结构附连到第二气缸盖。换言之，第一浮动活塞远离第一气缸盖的运动由是第一气缸盖的一部分的端部止挡件结构来防止。因此，不必在气缸孔的内壁上设置端部止挡件结构，这减小了制造气缸孔的复杂性并且也减小了生产成本。因此，在垂直于致动方向延伸的平面中的气缸孔的横截面面积较佳地在第一气缸盖与第二气缸盖之间是恒定的。假设气缸孔的形状在气缸孔的各气缸盖之间不变，这会与具有在垂直于致动方向延伸的平面中、在各气缸盖之间的恒定的周长的气缸孔相同。如果例如气缸壳体是中空圆柱的形状，则气缸孔的横截面区域会是具有恒定半径并且因此具有恒定周缘(周长)的圆形。该实施例是特别有利，因为它易于制造并且外部尺寸可相较于现有技术的双作用缸(没有气缸孔的部段具有减小的直径)显著减小。

还较佳的是，每个气缸盖包括从对应的气缸盖朝向中心活塞延伸并且与气缸孔的内壁间隔开的引导部段。第一端部止挡件结构由设置在第一气缸盖的引导部段处的突出部形成，而第二端部止挡件由设置在第二气缸盖的引导部段处的突出部形成。引导部段例如沿着气缸孔的中心延伸。每个浮动活塞可例如以围绕对应的引导部段的环形封闭的形状延伸。引导部段又能以围绕活塞杆至少部分封闭的环形形状延伸。活塞杆和浮动活塞两者均可由引导部段引导。每个端部止挡件结构形成在对应的引导部段的自由端部处并且面向中心活塞和另一气缸盖。端部止挡件结构形成为远离对应的引导部段并朝向气缸孔的内壁例如径向或横向延伸的突出部。在示例性实施例中，突出部是环形的。该端部止挡件设计要求非常少的附加空间，并且它提出可容易地实现和生产的相当简单的解决方案。此外，双作用缸的各部件的组装变得相对简单。

在替代的、较佳实施例中，气缸孔包括第一部段、第二部段和中心部段，其中，在第一和第二部段中的在垂直于致动方向延伸的平面中气缸孔的内周长比在中心部段中的在垂直于致动方向延伸的平面中的气缸孔的周长大，并且从第一部段到中心部段的过渡部形成第一端部止挡件结构，而从第二部段到中心部段的过渡部形成第二端部止挡件结构。例如，如果气缸壳体具有带有圆形横截面的中空圆柱的形式，则气缸孔的直径在中心部段中会比在第一部段和第二部段中的小。在第一部段和第二部段中的气缸孔的直径较佳地是相同的。

还较佳的是，第一浮动活塞的第一密封件设置为用于与第一部段中的气缸孔的内壁密封接合，并且第二浮动活塞的第一密封件设置为用于与第二部段中的气缸孔的内壁密封接合。在该较佳实施例中，可使用O形环作为密封件，因为它们在市场上容易买到并且无须特别设计，O形环减小了生产成本。此外，模制和组装工艺在该具体实施例中是相对不复杂的。

替代地，较佳的是中心活塞包括第一凸缘和第二凸缘。第一凸缘从中心活塞朝向第一气缸盖延伸，至少部分地设置在气缸孔的内壁与第一浮动活塞的第二部段之间，并且形成用于与第一浮动活塞的第二密封件密封接合的内壁。第二凸缘从中心活塞朝向第二气缸盖延伸，至少部分地设置在气缸孔的内壁与第二浮动活塞的第二部段之间，并且形成用于与第二浮动活塞的第二密封件密封接合的内壁。因此，在较佳实施例中，中心活塞是双杯形形式，具有背对彼此而朝向气缸盖中的一个的各杯的开口。第一凸缘和第二凸缘的内壁或表面背对气缸的内壁。该实施例具有与对应的第二密封件接合的表面设置在中心活塞上的优点。因此，气缸孔的内表面不需要像如果密封件或垫圈与内壁直接接触(的情况下)那样光滑。

还较佳的是，第一凸缘的外壁和第二凸缘的外壁形成朝向气缸孔的内壁的中心活塞的连续表面。这便于中心活塞沿着致动方向的平滑(流畅)的运动。

在较佳实施例中，中心活塞包括永磁体，并且永磁体沿着致动方向的位置可通过气缸壳体检测，用于确定中心活塞沿着致动方向的位置。借助永磁体，有利地可能检测中心活塞设置于其中的稳定位置。还较佳的是，气缸也包括用于检测永磁体位置的传感器。

在下文中将参照附图描述本发明的示例实施例，附图中：

图1示出具有处于第一稳定位置中的中心活塞的双作用缸的第一示例实施例，

图2示出具有处于中心稳定位置中的中心活塞的图1的示例实施例，

图3示出具有处于第二稳定位置中的中心活塞的图1和图2的示例实施例，

图4示出具有处于第一稳定位置中的中心活塞的双作用缸的第二示例实施例，

图5示出具有处于中心稳定位置中的中心活塞的图4的示例实施例，

图6示出具有处于第二稳定位置中的中心活塞的图4和图5的示例实施例，

图7示出具有处于第一稳定位置中的中心活塞的双作用缸的第三示例实施例，

图8示出具有处于中心稳定位置中的中心活塞的图7的示例实施例，以及

图9示出具有处于第二稳定位置中的中心活塞的图7和图8的示例实施例。

在整个附图和其中示出的各种实施例中，将使用相同的附图标记以指示相同的元件。参照图1至3，将在以下段落中描述根据本发明的双作用缸1的第一示例实施例。双作用缸1包括形成气缸孔5的气缸壳体3，在气缸孔中设有第一浮动活塞7、第二浮动活塞9和中心活塞11。气缸壳体3通常具有中空圆柱的形状并且沿着致动方向13延伸。因此，在垂直于致动方向13延伸的平面中气缸孔5的横截面区域是大致圆形的。其它诸如矩形、正方形或椭圆的横截面区域也可设想。气缸孔5、浮动活塞7、9和中心活塞(附图标记)11成形为使得仅活塞7、9、11相对于气缸壳体3沿着致动方向13的平移运动是可能的。

气缸孔5在相对的各端部处由第一气缸盖和第二气缸盖15、17界定。第一气缸盖15与第一浮动活塞7设置在中心活塞11的同一侧上，而第二气缸盖17与第二浮动活塞9设置在中心活塞11的同一侧上。换言之，第一浮动活塞7设置在第一气缸盖15与中心活塞11之间，而第二浮动活塞9设置在中心活塞11与第二气缸盖17之间。

气缸盖15、17具有不同的功能。其中，它们界定浮动活塞7、9远离中心活塞11的整体运动，并且也避免工作流体偶然溢出气缸孔5。为此，设置呈O形环形式的密封件19用于将气缸盖15、17密封到气缸壳体3。气缸盖15、17还包括引导部段21、23，引导部段从对应的气缸盖15、17朝向中心活塞11延伸并且设置用于引导附连到中心活塞11的活塞杆25。为了防止在活塞杆25与引导部段21、23之间的界面处的工作流体的损失，在引导部段21、23的自由端部处设置呈唇密封件形式的周向密封件27用于与活塞杆25密封接合。

气缸孔5包括第一部段29、第二部段31和设置在第一部段29与第二部段31之间的中心部段33。在垂直于致动方向13延伸的平面中的横截面面积在中心部段33中比在第一部段和第二部段29、31中的小。在图1至3所示的示例实施例中，第一部段和第二部段29、31的横截面面积相同。然而，也可设想它们的横截面面积不同。

在从气缸孔5的第一部段29到中心部段33的过渡部处，由气缸壳体3的内壁36形成台阶或边缘35。台阶35用作限制第一浮动活塞7朝向第二浮动活塞9的运动的第一端部止挡件结构35。第二端部止挡件结构37在从气缸孔5的第二部段31到中心部段33的对应的过渡部处、由气缸壳体3的内壁36中的边缘或台阶37形成。第二端部止挡件结构37界定第二浮动活塞9朝向第一浮动活塞7的运动。

中心活塞11具有双杯形状，其中，各杯的开口背对彼此并且朝向气缸盖15、17。换言之，中心活塞11包括从中心活塞11的芯部43分别朝向第一气缸盖15和第二气缸盖17延伸的第一凸缘和第二凸缘39、41。活塞杆25借助销或螺栓45刚性连接到中心活塞11的芯部43。设置在中心活塞11的芯部43与活塞杆25之间的密封件确保没有工作流体能流经中心活塞11、即从气缸孔5的一侧流到另一侧。

浮动活塞7、9两者包括第一部段47、49和第二部段51、53。在第一部段47中的第一浮动活塞7的外表面的周长比在第二部段51中的第一浮动活塞7的周长大。由于在垂直于致动方向13延伸的平面中浮动活塞7的横截面是圆形的，这对应于在第一部段47中的第一浮动活塞7的直径或横截面面积比在第二部段51中的第一浮动活塞7的直径或横截面面积大。同样，在第二部段51中的第二浮动活塞9的外表面的周长比在第一部段49中的第二浮动活塞9的外表面的周长小。两个浮动活塞7、9均设有第一密封件和第二密封件55、57。第一密封件55作为O形环安装在对应的第一部段47、49处，并且设置成用于与气缸壳体3的内壁36密封接合。其它O形环作为相对应的第二密封件57安装到浮动活塞7、9的第二部段51、53。第二密封件57朝向中心活塞(附图标记)11的内壁59并且更精确地是第一凸缘和第二凸缘39、41的内壁或表面59密封浮动活塞7、9。在图1至6所示的实施例中，凸缘39、41和中心活塞11的芯部43提供朝向气缸孔5的内壁36的平(坦)的外表面60。由于中心活塞11由浮动活塞7、9引导，它具有到气缸壳体3的气缸壁36的良好的间隙。

因此，浮动活塞7、9与第一密封件和第二密封件55、57和中心活塞11的凸缘39、41一起形成腔体61，该腔体保持永久没有用于操作双作用缸1的工作流体。腔体61借助未在图1至3中示出的排气孔或开口连接到双作用缸1的环境。空气可通过排气孔从环境自由地流入腔体61以及从腔体流入环境。因此，腔体61也称作被排空(被通风)的腔体61。

双作用缸1可通过将加压流体或工作流体经由位于气缸壳体3中的控制开口63、65吸入(注入)气缸孔5中来操作。设置第一控制开口63用于将液压流体或工作流体吸入(注入)气缸孔5的设有第一浮动活塞7的部分中。为了给气缸孔5的设有第二浮动活塞9的另一部分提供工作流体，已钻(孔)出第二控制开口65。

图1中，中心活塞11示为处于第一位置中，在第一位置中，第一浮动活塞7和中心活塞11设置为尽可能地接近第一气缸盖15。第二浮动活塞9也已尽可能靠近地朝向第一气缸盖15运动，并且与第二端部止挡件结构37接合。为了保持中心活塞(附图标记)11在如图1所示的第一位置中稳定，通过第二控制开口65吸入(注入)加压工作流体。工作流体作用在第二浮动活塞9和中心活塞11上。

为了使中心活塞11沿着活塞杆25从第一(稳定)位置运动到如图2所示的中心(稳定)位置，通过第一控制开口63吸入(注入)加压流体。如果工作流体的压力至少与通过第二控制开口65提供的工作流体的压力相同，则中心活塞11将由于相较于中心活塞11的朝向第二气缸盖17的有效表面面积、中心活塞11和第一浮动活塞7的朝向第一气缸盖15的更大的组合的有效表面面积而运动到中心位置。活塞7、9、11的有效表面面积被定义为投影到垂直于致动方向17延伸的平面上的活塞7、9、11的表面面积。第一浮动活塞和第二浮动活塞7、9的有效外表面面积分别面向第一气缸盖和第二气缸盖15、17。有效的内表面面积是第一浮动活塞和第二浮动活塞7、9的那些面向中心活塞11的表面面积。中心活塞11的有效第一表面面积面向第一气缸盖15，而中心活塞11的有效第二表面面积面向第二气缸盖17。

当中心活塞11已到达中心位置时，第一浮动活塞7与第一端部止挡件结构35接合，该第一端部止挡件结构阻止第一浮动活塞7朝向第二气缸盖17的进一步运动。因此，工作流体可获得的作用于其上的有效表面面积在中心活塞11的每一侧上是相同的。因此，中心活塞是静止的。一旦中心活塞11仅移出中心位置最轻微的一点，它就与浮动活塞7、9中的一个接合。例如，如果中心活塞11朝向第二浮动活塞9运动并且与第二浮动活塞9接合，则推动中心活塞11朝向第一气缸盖15的有效表面面积是第二浮动活塞9的有效外表面面积与中心活塞11的有效第二表面面积的组合。该有效表面面积比中心活塞11的有效第一表面面积大得多，该第一有效表面面积保留以用于推动中心活塞11朝向第二气缸盖17。因此，中心活塞11立即被推回中心位置。

最后，为了将中心活塞11从中心位置移动到尽可能地接近第二气缸盖17的第二(稳定)位置，通过第二控制开口65注入的工作流体的压力必须减小或较佳地完全消除。

图1至3中示出的双作用缸1的示例实施例具有该优点，即由于浮动活塞7、9的双部段式设计，有效外表面面积比有效内表面面积大得多。由此，确保了如果工作流体通过第一控制开口或第二控制开口63、65注入(吸入)气缸孔5，则作用在对应的浮动活塞7、9上的所获得的力总是指向中心活塞11的。此外，由于第二密封件57与中心活塞11的内壁59接合而不是与气缸壳体3的内壁36接合，气缸壳体3的内壁36不需要在中心部段33中进行小心地加工，这减小了制造成本。

此外，双作用缸1包括用于感测中心活塞11的位置的结构。为此，在中心活塞11中设置永磁体67。气缸壳体3包括可用于感测永磁体67的位置并且由此感测中心活塞11的位置的传感器69。

图4至6中示出双动气缸1的第二实施例。为了简洁起见，在此将仅讨论图1至3中所示的第一实施例与第二实施例之间的差异。此外，为了保持各图简单，对于图4至9将仅重复对于理解不同实施例之间的差异必要的那些附图标记。

图4至6中示出的双作用缸1包括具有光滑内壁71的气缸孔5。换言之，气缸孔5的直径或横截面在气缸孔5的整个长度上从第一气缸盖15到第二气缸盖17是恒定的。因此，端部止挡件结构73、75不是由位于气缸壳体3的内壁中的台阶形成的，而是设置在气缸盖15、17的引导部段21、23的自由端部处。在图4至6的实施例中，端部止挡件结构73、75以从引导部段21、23朝向气缸壳体3径向延伸的环形突出部的形式设置。该实施例具有附加的优点：气缸壳体3具有光滑的内壁71并且不需要提供具有不同直径的部段，并且中心活塞11的外壁60具有朝向气缸壳体3的内壁71的光滑或连续的表面。这不仅使得气缸壳体3的制造更简单，而且减小了双作用缸1的总体尺寸和重量，因为气缸壳体3或气缸壁的厚度相较于图1至3所示的示例可减小。

最后，在图7至9中示出第三实施例。如前所述，将仅描述相较于图1至3所示的第一实施例的差异。

在该实施例中，中心活塞11不是双杯形的，而仅包括没有任何凸缘的芯部43。因此，第一浮动活塞和第二浮动活塞7、9的第二密封件57在气缸孔5的中心部段33中直接与气缸壳体3的内壁77接合。在该实施例中示出用于供应空气到排气腔体61的排气开口79。

第三实施例具有第一实施例和第二实施例的关于浮动活塞的有效内表面面积和外表面面积的不同尺寸的优点。

Claims

1.一种双作用缸（1），包括气缸壳体（3）、第一浮动活塞（7）、第二浮动活塞（9）和中心活塞（11），所述中心活塞能沿着气缸（1）的致动方向（13）运动到三个静止位置，

其中，所述气缸壳体（3）限定气缸孔（5），所述气缸孔沿着所述致动方向（13）延伸并且在相对的各端部上分别由第一气缸盖和第二气缸盖（15、17）界定，

其中，所述第一浮动活塞（7）在所述气缸孔（5）中沿着所述气缸（1）的所述致动方向（13）的运动朝向所述第二浮动活塞（9）由第一端部止挡件结构（35、73）界定，

其中，所述第二浮动活塞（9）在所述气缸孔（5）中沿着所述气缸（1）的所述致动方向（13）的运动朝向所述第一浮动活塞（7）由第二端部止挡件结构（37、75）界定，

其中，所述中心活塞（11）在所述气缸孔（5）中沿着所述气缸（1）的所述致动方向（13）的运动由所述第一浮动活塞和所述第二浮动活塞（7、9）界定，

其中，

每个浮动活塞（7、9）包括第一部段（47、49）和第二部段（51、53），其中，所述第一浮动活塞（7）在垂直于所述气缸（1）的所述致动方向（13）延伸的平面中的周长在所述第一部段（47）中比在所述第二部段（51）中的大，并且所述第二浮动活塞（9）在垂直于所述气缸（1）的所述致动方向（13）延伸的平面中的周长在所述第一部段（49）中比在所述第二部段（53）中的大，

其中，在每个所述浮动活塞（7、9）的所述第一部段（47、49）中设置第一密封件（55），以与所述气缸孔（5）的内壁（36、71、77）密封接合，并且

其中，在每个所述浮动活塞（7、9）的所述第二部段（51、53）中设置第二密封件（57），以与所述中心活塞的内壁（59）密封接合，

其中，所述第一浮动活塞（7）在所述气缸（1）的孔（5）中沿着所述气缸（1）的所述致动方向（13）并且远离所述第二浮动活塞（9）的运动由所述第一气缸盖（15）界定，并且

其中，所述第二浮动活塞（9）在所述气缸（1）的孔（5）中沿着所述气缸（1）的所述致动方向（13）并且远离所述第一浮动活塞（7）的运动由所述第二气缸盖（17）界定，

其特征在于，所述第一端部止挡件结构（73）附连到所述第一气缸盖（15），而所述第二端部止挡件结构（75）附连到所述第二气缸盖（17），

其中，每个气缸盖（15、17）包括引导部段（21、23），所述引导部段从对应的所述气缸盖（15、17）朝向所述中心活塞（11）延伸，并且与所述气缸（1）的孔（5）的内壁（36、71、77）以及每个浮动活塞（7、9）在径向上间隔开，

其中，所述第一端部止挡件结构（73）由设置在所述第一气缸盖（15）的所述引导部段（21）处的突出部（73）形成，而所述第二端部止挡件结构（75）由设置在所述第二气缸盖（17）的所述引导部段（23）处的突出部（75）形成，

其中，所述浮动活塞（7、9）、所述气缸孔（5）和所述中心活塞（11）形成连接到环境的腔体（61），

其中，所述中心活塞（11）包括永磁体（67），并且所述永磁体（67）沿着所述致动方向（13）的位置能通过所述气缸壳体（3）中的传感器（69）检测，用于确定所述中心活塞（11）沿着所述致动方向（13）的位置。

2.如权利要求1所述的双作用缸（1），其特征在于，所述气缸孔（5）在垂直于所述致动方向（13）延伸的平面中的横截面在所述第一气缸盖（15）与所述第二气缸盖（17）之间是恒定的。

3.如权利要求1所述的双作用缸（1），其特征在于，所述第一浮动活塞（7）的所述第一密封件（55）设置为用于与所述气缸孔（5）的所述内壁（36、71）密封接合，并且所述第二浮动活塞（9）的所述第一密封件（55）设置为用于与所述气缸孔（5）的所述内壁（36、71）密封接合，所述气缸孔（5）在所述孔（5）的整个长度上是恒定的。

4.如权利要求1或2中的任一项所述的双作用缸（1），其特征在于，所述中心活塞（11）包括第一凸缘（39）和第二凸缘（41），

其中，所述第一凸缘（39）从所述中心活塞（11）朝向所述第一气缸盖（15）延伸，至少部分地设置在所述气缸孔（5）的所述内壁（36、71）与所述第一浮动活塞（7）的所述第二部段（51）之间，并且形成用于与所述第一浮动活塞（7）的所述第二密封件（57）密封接合的所述内壁（59），以及

其中，所述第二凸缘（41）从所述中心活塞（11）朝向所述第二气缸盖（17）延伸，至少部分地设置在所述气缸孔（5）的所述内壁（36、71）与所述第二浮动活塞（9）的所述第二部段（53）之间，并且形成用于与所述第二浮动活塞（9）的所述第二密封件（57）密封接合的所述内壁（59）。

5.如权利要求4所述的双作用缸（1），其特征在于，所述第一凸缘（39）的外壁（60）和所述第二凸缘（41）的外壁（60）形成朝向所述气缸孔（5）的所述内壁（36、71）的、所述中心活塞（11）的连续表面。

6.如权利要求1、2、3和5中的任一项所述的双作用缸（1），其特征在于，包括附连到所述中心活塞（11）的活塞杆（25）。

7.如权利要求4所述的双作用缸（1），其特征在于，包括附连到所述中心活塞（11）的活塞杆（25）。