CN109139603B - 液压缸及车辆转向系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种液压缸及车辆转向系统，其中液压缸包括：缸筒，其内设有第一限位部，其第一端设有第一导向套；第一活塞，中心设有通孔，设置在缸筒内，且在第一活塞与第一导向套之间形成第一腔室；第一活塞杆，中心设有通孔，一端与第一活塞连接，另一端穿设在第一导向套上；第二导向套，连接在第一活塞杆的远离第一活塞的一端；和第二活塞组件，设置在第一活塞、第一活塞杆和第二导向套内；其中，在第一腔室进油时，第一活塞向远离第一导向套的方向运动直至被第一限位部阻挡而停止，且第二活塞组件能够被第二导向套阻挡而无法向靠近第二导向套的方向继续运动。本发明液压缸具有中位锁定功能，轴向长度小，结构紧凑，体积小，重量轻，方便布置。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种液压缸及车辆转向系统。
背景技术
随着经济的发展，科学技术的快速进步，起重机产品的发展也得到了较大的进步。起重机的起重重量逐渐增加，对于大吨位起重机来说，各模块必须具备高科技含量的技术来保证其安全性和可靠性。特别的，大多数汽车起重机以及全地面起重机要求具备多桥承载、多桥转向以及多种转向行使模式等工况的功能，其中如何在高速行驶时确保转向中位锁定与转向系统关联互锁是确保车辆安全、稳定行驶的关键，因此设计集成转向助力及中位锁定功能的油缸极为重要。
目前，在转向车桥系统内，绝大多数集成转向助力及中位锁定功能的液压油缸采用单独结构，即分别采用转向助力油缸和中位锁定油缸实现系统的转向功能与中位锁定功能，这种方式安装空间较大，布置较复杂。
需要说明的是，公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的是提出一种液压缸及车辆转向系统，以简化液压缸的结构，使结构更加紧凑，方便布置。
为实现上述目的，本发明提供了一种液压缸，包括：
缸筒，其内设有第一限位部，其第一端设有第一导向套；
第一活塞，中心设有通孔，设置在缸筒内，且在第一活塞与第一导向套之间形成第一腔室；
第一活塞杆，中心设有通孔，一端与第一活塞连接，另一端穿设在第一导向套上；
第二导向套，连接在第一活塞杆的远离第一活塞的一端；和
第二活塞组件，设置在第一活塞、第一活塞杆和第二导向套内；
其中，在第一腔室进油时，第一活塞向远离第一导向套的方向运动直至被第一限位部阻挡而停止，且第二活塞组件能够被第二导向套阻挡而无法向靠近第二导向套的方向继续运动。
可选地，液压缸还包括：
限位件，设置在缸筒内第一限位部的远离第一活塞的一侧，用于阻止第二活塞组件向远离第二导向套的方向运动。
可选地，第二活塞组件包括：
第二活塞；和
第二活塞杆，穿设在第二活塞上，且两端均伸出第二活塞；
其中，在限位件阻挡第二活塞组件时，限位件与第二活塞杆接触。
可选地，缸筒的第二端设有端盖，限位件与端盖之间设有第二腔室，以通过向第二腔室通油来实现对第二活塞组件的阻挡作用。
可选地，缸筒包括：
第一筒体，用于设置第一活塞和第一活塞杆；
第二筒体；和
第三筒体，设置在第一筒体和第二筒体之间，且其内径小于第一筒体和第二筒体的直径，以形成第一限位部。
可选地，第三筒体上设有第一油口，第二筒体内设有限位件，在限位件和第一活塞之间形成第三腔室，第一油口与第三腔室连通，以在通过第一油口向第三腔室通油时，驱动第一活塞向靠近第一导向套的方向运动，并使第二活塞组件向靠近第二导向套的方向运动。
可选地，缸筒内第一限位部的远离第一活塞的一侧内设有限位件，限位件与在缸筒的第二端设置的端盖之间设有第二腔室，在通过第一油口向缸筒通油，驱动第一活塞向靠近第一导向套的方向运动，并使第二活塞组件向靠近第二导向套的方向运动时，第二腔室处于出油状态。
可选地，第二导向套与第二活塞组件的第二活塞之间设有第四腔室，液压缸还包括：
限位块，设置在第二活塞组件的伸出第二导向套的一端，用于在向第四腔室内通油而使第二活塞组件向远离第二导向套的方向运动时对第二活塞组件进行限位。
为实现上述目的，本发明还提供了一种车辆转向系统，包括上述的液压缸。
可选地，液压缸的数量为两个，车辆转向系统还包括：
第一车轮，与其中一个液压缸中的第二活塞杆的伸出端连接；和
第二车轮，与另一个液压缸中的第二活塞杆的伸出端连接；
通过两个液压缸中第二活塞杆的运动驱动第一车轮和第二车轮运动实现转向。
基于上述技术方案，本发明实施例中液压缸能够实现锁定功能，并且第二活塞组件设置在第一活塞、第一活塞杆和第二导向套的内部，可以缩短液压缸的轴向长度，使液压缸的整体结构更加紧凑，方便布置。
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为本发明液压缸一个实施例处于中位时的结构示意图。
图2为本发明液压缸一个实施例向左伸到极限时的结构示意图。
图3为本发明液压缸一个实施例向右伸到极限时的结构示意图。
图中：
1、缸筒；2、第一活塞组件；3、第二活塞组件；4、第一导向套；5、限位件；6、端盖；7、限位块；8、密封件；
11、第一筒体；12、第二筒体；13、第三筒体；
21、第一活塞；22、第一活塞杆；23、第二导向套；
31、第二活塞；32、第二活塞杆；
91、第一腔室；92、第二腔室；93、第三腔室；94、第四腔室；
A、第二油口；B、第一油口；C、第三油口；D、第四油口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“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。
如图1所示，在本发明液压缸的一个示意性实施例中，该液压缸包括缸筒1、第一活塞21、第一活塞杆22、第二导向套23和第二活塞组件3，其中，缸筒1内设有第一限位部，且缸筒1的第一端设有第一导向套4；第一活塞21的中心设有通孔，第一活塞21设置在缸筒1内，且在第一活塞21与第一导向套4之间形成第一腔室91；第一活塞杆22的中心设有通孔，且第一活塞杆22的一端与第一活塞21连接，第一活塞杆22的另一端穿设在第一导向套4上；第二导向套23连接在第一活塞杆22的远离第一活塞21的一端；第二活塞组件3设置在第一活塞21、第一活塞杆22和第二导向套23内；在第一腔室91进油时，第一活塞21向远离第一导向套4的方向运动直至被第一限位部阻挡而停止，且第二活塞组件3能够被第二导向套23阻挡而无法向靠近第二导向套23的方向继续运动。
在上述示意性实施例中，液压缸能够实现锁定功能，并且第二活塞组件3设置在第一活塞21、第一活塞杆22和第二导向套23的内部，可以缩短液压缸的轴向长度，使液压缸的整体结构更加紧凑，方便布置。
可选地，第一活塞21、第一活塞杆22和第二导向套23一体成型。
进一步地，液压缸还包括限位件5，限位件5设置在缸筒1内第一限位部的远离第一活塞21的一侧，限位件5用于阻止第二活塞组件3向远离第二导向套23的方向运动。
在第一腔室91进油时，液压油可推动第一活塞21向远离第一导向套4的方向运动直至被第一限位部阻挡而停止，在第一活塞21停止运动后，在第二活塞组件3的第二活塞31与第二导向套23之间形成的第四腔室94处于出油状态时，第二活塞组件3向靠近第二导向套23的方向运动直至被第二导向套23阻挡而无法向靠近第二导向套23的方向继续运动；而且，限位件5能够阻挡第二活塞组件3向远离第二导向套23的方向运动，至此，第二活塞组件3被锁定在中位，使液压缸实现了中位锁定功能。
可选地，缸筒1包括第一筒体11、第二筒体12和第三筒体13，第一活塞21和第一活塞杆22设置在第一筒体11内，第三筒体13设置在第一筒体11和第二筒体12之间，且第三筒体13的内径小于第一筒体11和第二筒体12的直径，以形成第一限位部。
第一筒体11上设有第三油口C，第三油口C与第一腔室91连通，用于向第一腔室91内通入液压油，或者将第一腔室91内的液压油排出。
可选地，第二活塞组件3包括第二活塞31和第二活塞杆32，第二活塞杆32穿设在第二活塞31上，且第二活塞杆32的两端均伸出第二活塞31，在限位件5阻挡第二活塞组件3时，限位件5与第二活塞杆32接触。
通过将第二活塞组件3设置为双出活塞杆，可以实现在限位件5阻挡第二活塞组件3时使限位件5与第二活塞杆32接触，这样就不需要在限位件5的靠近第三筒体13的一侧设置加长段并通过加长段与第二活塞31的接触而阻挡第二活塞组件3向远离第二导向套23的方向运动，有效缩短第三筒体13的长度，进而缩短整个液压缸的轴向长度，使液压缸结构更加紧凑，降低对布置空间的要求；第三筒体13的长度缩短，还可以降低对第三筒体13进行维护的难度，降低加工和制造难度，降低成本。
可选地，第二活塞杆32与第二活塞31一体成型。
可选地，缸筒1的第二端设有端盖6，限位件5与端盖6之间设有第二腔室92，以通过向第二腔室92通油来实现对第二活塞组件3的阻挡作用。
缸筒1上设有第二油口A，第二油口A与第二腔室92连通，用于向第二腔室92内通入液压油，或者将第二腔室92内的液压油排出。
可选地，第二油口A可以设置在第二筒体12上，也可以设置在端盖6上。端盖6上可以设置减重孔。
可选地，第三筒体13上设有第一油口B，第二筒体12内设有限位件5，在限位件5和第一活塞21之间形成第三腔室93，第一油口B与第三腔室93连通，以在通过第一油口B向第三腔室93通油时，驱动第一活塞21向靠近第一导向套4的方向运动，并使第二活塞组件3向靠近第二导向套23的方向运动。
可选地，在通过第一油口B向缸筒1通油，驱动第一活塞21向靠近第一导向套4的方向运动，并使第二活塞组件3向靠近第二导向套23的方向运动时，第二腔室92处于出油状态，以使限位件5能够向靠近端盖6的方向运动直至被端盖6阻挡而停止运动。也就是说，在通过第一油口B向缸筒1通油时，液压油首先驱动限位件5向靠近端盖6的方向运动直至被端盖6阻挡而停止运动，然后再驱动第一活塞21向靠近第一导向套4的方向运动直至第一活塞21被第一导向套4阻挡而停止运动，随着油压的继续增大，第二活塞组件3向靠近第二导向套23的方向运动，直至第二活塞31被第二导向套23阻挡，第二活塞杆32全部伸出。
相比于通过第二油口A向第二腔室92内通入液压油，从而阻挡限位件5向靠近端盖6的方向运动，进而使通过第一油口B向第三腔室93通入的液压油直接驱动第一活塞21向靠近第一导向套4的方向运动的技术方案来说，将第二腔室92设置为出油状态可以节省向第二腔室92内通入油压较高的液压油，提高活塞运动的可靠性，还可以节省能源，降低成本。
可选地，第二导向套23与第二活塞组件3的第二活塞31之间设有第四腔室94，液压缸还包括限位块7，限位块7设置在第二活塞组件3的伸出第二导向套23的一端，限位块7用于在向第四腔室94内通油而使第二活塞组件3向远离第二导向套23的方向运动时对第二活塞组件3进行限位。
第二活塞组件3上设有第四油口D，第四油口D与第四腔室94连通，用于向第四腔室94内通入液压油，或者将第四腔室94内的液压油排出。
第四油口D可以设置在第一活塞杆22上，也可以设置在第二导向套23上。
基于上述的液压缸，本发明还提出一种车辆转向系统，该车辆转向系统包括上述的液压缸。
进一步地，液压缸的数量为两个，车辆转向系统还包括第一车轮和第二车轮，第一车轮与其中一个液压缸中的第二活塞杆32的伸出端连接，第二车轮与另一个液压缸中的第二活塞杆32的伸出端连接，通过两个液压缸中第二活塞杆32的运动驱动第一车轮和第二车轮运动实现转向。
在其他实施例中，液压缸的数量也可以为一个，通过对车桥的结构设计，通过该液压缸也可以驱动第一车轮和第二车轮分别实现转向。
应用上述各个实施例中液压缸的车辆转向系统，既可以实现转向助力功能，又可以实现中位锁定功能。上述各个实施例中液压缸所具有的其他积极技术效果同样适用于车辆转向系统，这里不再赘述。
下面结合附图1～3对本发明液压缸及车辆转向系统的一个实施例的具体结构和工作过程进行说明：
如图1所示，该液压缸包括缸筒1、第一活塞组件2、第二活塞组件3、第一导向套4、限位件5、端盖6、限位块7和密封件8。
缸筒1包括第一筒体11、第二筒体12和第三筒体13，第三筒体13设置在第一筒体11和第二筒体12之间。第一筒体11、第二筒体12和第三筒体13均为空心结构，第三筒体13的内径小于第一筒体11的内径和第二筒体12的内径，第三筒体13在与第一筒体11和第二筒体12相接的位置形成了第一限位部。
第一活塞组件2包括一体成型的第一活塞21、第一活塞杆22和第二导向套23。第一活塞21设置在第一筒体11内，一端通过第三筒体13限位，另一端通过第一导向套4限位。第一活塞杆22穿设在第一导向套4的通孔中，第二导向套23连接在第一活塞杆22的伸出端。第一活塞21和第一活塞杆22均设有通孔，且第一活塞21的内径和第一活塞杆22的内径相等，第二导向套23的内径小于第一活塞21的内径和第一活塞杆22的内径。
第二活塞组件3包括第二活塞31和第二活塞杆32，第二活塞杆32穿过第二活塞31，且两端均伸出第二活塞31。第二活塞31和第二活塞杆32设置在第一活塞组件2内，第二活塞31的一端通过第二导向套23进行限位。
第一筒体11的远离第三筒体13的一端设有第一导向套4，第二筒体12的远离第三筒体13的一端设有端盖6，第一导向套4设有通孔，端盖6用于封闭第二筒体12。
第二筒体12内设有限位件5，限位件5呈圆柱体形状，且沿轴线方向的截面为长方形，限位件5为活动件，不与第二活塞杆32直接连接。限位件5上设有减重孔(或工艺孔)。第二活塞杆32的伸出缸筒1的一端设有限位块7。
限位件5与第二筒体12的筒壁之间、第一活塞21与第一筒体11的筒壁之间、第一活塞杆22与第一导向套4的内壁之间、第二活塞31与第一活塞杆22的内壁之间以及第二活塞杆32与第二导向套23的内壁之间均设有密封件8，用于防止漏油。
端盖6与限位件5之间形成第二腔室92，端盖6上设有第二油口A，第二油口A与第二腔室92连通；限位件5与第一活塞21之间形成第三腔室93，第三腔室93包括第二筒体12的部分、第三筒体13和第一筒体11的部分，第三筒体13上设有第一油口B，第一油口B与第三腔室93连通；第一活塞21与第一导向套4之间设有第一腔室91，第一筒体11上设有第三油口C，第三油口C与第一腔室91连通；第二活塞31与第二导向套23之间设有第四腔室94，第二导向套23上设有第四油口D，第四油口D与第四腔室94连通。
工作原理如下：
(1)中位锁定功能：
如图1所示，当第二油口A和第三油口C为进油口，第一油口B和第四油口D为回油口时，在液压力作用下，限位件5右移直至顶靠在第三筒体13上，第一活塞组件2左移直至顶靠在第三筒体13上，第一活塞组件2带动第二活塞组件3也左移至第三筒体13处，作用在限位件5、第一活塞21上的液压力以及第三筒体13的限位作用，实现转向车桥的中位锁定功能。
(2)左转向功能：
如图2所示，当第三油口C和第四油口D为进油口，第二油口A和第一油口B为回油口时，在液压力作用下，第一活塞组件2和第二活塞组件3向左移动，第一活塞组件2移动到第三筒体13处停止运动，第二活塞组件3继续左移，直至全行程。当第二活塞组件3左移至与限位件5接触或限位块7与第二导向套23接触时，第二活塞组件3推动限位件5与第二活塞组件3一起左移，直至全行程，实现助力转向功能。
(3)右转向功能：
如图3所示，当第一油口B为进油口，第二油口A、第三油口C和第四油口D为回油口时，在液压力作用下，限位件5首先移动至最左侧，然后第一活塞组件2移动到最右侧，然后逐渐增压，液压力推动第二活塞组件3向右移动，直至全行程，实现助力转向功能。
通过对本发明液压缸及车辆转向系统的多个实施例的说明，可以看到本发明液压缸及车辆转向系统实施例至少具有以下一种或多种优点：
1、两套活塞组件采用嵌套式安装结构，可以缩短液压缸的轴向长度，使液压缸的整体结构更加紧凑，减少安装空间；
2、第二活塞杆与限位件接触，可以有效缩短第三筒体的轴向长度，方便对第三筒体的维护，有效减小液压缸的体积，减轻液压缸的重量，降低加工和制造成本。
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 (9)
1.一种液压缸，其特征在于，包括：
缸筒(1)，其内设有第一限位部，其第一端设有第一导向套(4)；
第一活塞(21)，中心设有通孔，设置在所述缸筒(1)内，且在所述第一活塞(21)与所述第一导向套(4)之间形成第一腔室(91)；
第一活塞杆(22)，中心设有通孔，一端与所述第一活塞(21)连接，另一端穿设在所述第一导向套(4)上；
第二导向套(23)，连接在所述第一活塞杆(22)的远离所述第一活塞(21)的一端；和
第二活塞组件(3)，设置在所述第一活塞(21)、所述第一活塞杆(22)和所述第二导向套(23)内；
其中，在所述第一腔室(91)进油时，所述第一活塞(21)向远离所述第一导向套(4)的方向运动直至被所述第一限位部阻挡而停止，且所述第二活塞组件(3)能够被所述第二导向套(23)阻挡而无法向靠近所述第二导向套(23)的方向继续运动；
限位件(5)，设置在所述缸筒(1)内所述第一限位部的远离所述第一活塞(21)的一侧，用于阻止所述第二活塞组件(3)向远离所述第二导向套(23)的方向运动，且所述限位件(5)为活动件能够相对于所述缸筒(1)运动。
2.根据权利要求1所述的液压缸，其特征在于，所述第二活塞组件(3)包括：
第二活塞(31)；和
第二活塞杆(32)，穿设在所述第二活塞(31)上，且两端均伸出所述第二活塞(31)；
其中，在所述限位件(5)阻挡所述第二活塞组件(3)时，所述限位件(5)与所述第二活塞杆(32)接触。
3.根据权利要求1所述的液压缸，其特征在于，所述缸筒(1)的第二端设有端盖(6)，所述限位件(5)与所述端盖(6)之间设有第二腔室(92)，以通过向所述第二腔室(92)通油来实现对所述第二活塞组件(3)的阻挡作用。
4.根据权利要求1所述的液压缸，其特征在于，所述缸筒(1)包括：
第一筒体(11)，用于设置所述第一活塞(21)和所述第一活塞杆(22)；
第二筒体(12)；和
第三筒体(13)，设置在所述第一筒体(11)和所述第二筒体(12)之间，且其内径小于所述第一筒体(11)和所述第二筒体(12)的直径，以形成所述第一限位部。
5.根据权利要求4所述的液压缸，其特征在于，所述第三筒体(13)上设有第一油口(B)，所述第二筒体(12)内设有限位件(5)，在所述限位件(5)和所述第一活塞(21)之间形成第三腔室(93)，所述第一油口(B)与所述第三腔室(93)连通，以在通过所述第一油口(B)向所述第三腔室(93)通油时，驱动所述第一活塞(21)向靠近所述第一导向套(4)的方向运动，并使所述第二活塞组件(3)向靠近所述第二导向套(23)的方向运动。
6.根据权利要求5所述的液压缸，其特征在于，所述缸筒(1)内所述第一限位部的远离所述第一活塞(21)的一侧内设有限位件(5)，所述限位件(5)与在所述缸筒(1)的第二端设置的端盖(6)之间设有第二腔室(92)，在通过所述第一油口(B)向所述缸筒(1)通油，驱动所述第一活塞(21)向靠近所述第一导向套(4)的方向运动，并使所述第二活塞组件(3)向靠近所述第二导向套(23)的方向运动时，所述第二腔室(92)处于出油状态。
7.根据权利要求1所述的液压缸，其特征在于，所述第二导向套(23)与所述第二活塞组件(3)的第二活塞(31)之间设有第四腔室(94)，所述液压缸还包括：
限位块(7)，设置在所述第二活塞组件(3)的伸出所述第二导向套(23)的一端，用于在向所述第四腔室(94)内通油而使所述第二活塞组件(3)向远离所述第二导向套(23)的方向运动时对所述第二活塞组件(3)进行限位。
8.一种车辆转向系统，其特征在于，包括如权利要求1～7任一项所述的液压缸。
9.根据权利要求8所述的车辆转向系统，其特征在于，所述液压缸的数量为两个，所述车辆转向系统还包括：
第一车轮，与其中一个所述液压缸中的第二活塞杆(32)的伸出端连接；和
第二车轮，与另一个所述液压缸中的第二活塞杆(32)的伸出端连接；
通过两个所述液压缸中所述第二活塞杆(32)的运动驱动所述第一车轮和所述第二车轮运动实现转向。
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