CN110332174A - 一种机械自锁缸 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械自锁缸，包括缸体，所述缸体的上端固定安装有上端盖、下端固定安装有下端盖；所述缸体内滑动连接有活塞本体，所述活塞本体上设有穿出上端盖的活塞杆，所述活塞杆滑动连接在所述上端盖内；所述缸体内在上端盖和活塞本体之间形成有杆腔、在下端盖和活塞本体之间形成无杆腔；所述缸体的侧面设有与有杆腔连通的A口、以及与无杆腔连通的B口；所述活塞本体的下端设有锁柱；所述活塞杆缩回缸体时，锁柱伸入下端盖内；所述下端盖内安装有与所述活塞本体配合用于夹紧锁柱的锁紧机构；该机械自锁缸不仅结构简单，而且能够自动实现液压缸的机械锁紧。

Description

一种机械自锁缸

技术领域

本发明属于液压缸技术领域，尤其涉及一种机械自锁缸。

背景技术

液压缸是液压系统中的执行元件，目前，液压缸已经被广泛运用到工农 业以及航空航天等领域。随着国家城镇化建设步伐的加快，城市的清洁、绿 化和美化工作显得尤为重要。城市路面街道垃圾的清扫工作量也越来越大。 目前，在一些大中型城市，已逐步采用垃圾清扫车代替传统的手工清扫。垃 圾清扫车上扫臂的摆出和收回就是采用液压缸来实现的。清扫作业时，液压 缸活塞杆伸出，扫臂摆出，扫盘开始工作；行车时，液压缸活塞杆带动扫盘 收回并锁止，保证行车安全。目前，液压缸活塞杆的锁止是采用液压系统上 的液控单向阀来实现。理论上，只要液压缸有杆腔油液被液控单向阀封闭不 排出，液压缸的活塞杆就不会自动伸出。但是，由于液控单向阀自身以及液 压缸活塞上不可避免的存在泄漏，所以长时间后，液压缸的活塞杆还会慢慢 伸出，严重影响行车安全。本发明一种机械自锁液压缸就可以充分解决这个 问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种机械自锁缸，其不仅结构简单，而且能够自动 实现液压缸的机械锁紧。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种机械自锁缸，包括缸 体，所述缸体的上端固定安装有上端盖、下端固定安装有下端盖；所述缸体 内滑动连接有活塞本体，所述活塞本体上设有穿出上端盖的活塞杆，所述活 塞杆滑动连接在所述上端盖内；所述缸体内在上端盖和活塞本体之间形成有 杆腔、在下端盖和活塞本体之间形成无杆腔；所述缸体的侧面设有与有杆腔 连通的A口、以及与无杆腔连通的B口；所述活塞本体的下端设有锁柱；所 述活塞杆缩回缸体时，锁柱伸入下端盖内；所述下端盖内安装有与所述活塞 本体配合用于夹紧锁柱的锁紧机构。

通过上述技术方案，机械自锁液压缸伸出时，锁柱脱离锁紧机构；当A 口进油、B口回油时，活塞杆开始回缩，活塞本体碰到锁紧机构，锁紧机构动 作将伸入下端盖内的锁柱夹紧，从而实现液压缸的机械自锁；当B口进油、A 口回油时，液压油进入无杆腔内作用在活塞本体的下端面上，同时作用在锁 紧机构上使得锁紧机构打开，完成液压缸的解锁，活塞本体带动活塞杆从上 端盖伸出。

进一步的技术方案中，所述锁紧机构包括动力活塞、旋转螺堵、旋转轴； 所述下端盖的下端沿竖直方向向上设有活塞孔，所述活塞孔的上端沿竖直方 向向上设有第一螺纹孔，所述第一螺纹孔的上端沿竖直方向向上设有供锁柱 伸入的锥形孔；所述旋转螺堵螺纹连接在第一螺纹孔内；所述第一螺纹孔的 下端开口处螺纹连接有堵头，所述活塞孔的下端开口处固定安装有堵板；所 述旋转轴转动连接在堵板和堵头之间；所述旋转轴的上端设有穿过堵头伸入 第一螺纹孔内的动力轴，所述动力轴与堵头转动连接；所述旋转螺堵内沿竖直方向设有轴孔，轴孔的内侧壁上设有止转滑槽；所述动力轴滑动连接在所 述轴孔内，所述动力轴的侧面设有滑动连接在止转滑槽内的止转块；所述锥 形孔内在旋转螺堵上端设有用于夹紧锁柱的夹具组件；所述旋转螺堵向上运 动时驱动夹具组件夹紧锁柱，所述旋转螺堵向下运动时夹具组件松开锁柱；

所述动力活塞滑动连接在活塞孔内，所述动力活塞沿其运动方向设有第 二螺纹孔，所述旋转轴上设有与第二螺纹孔螺纹连接的传动螺纹；所述动力 活塞的圆周侧面沿其运动方向设有限位滑槽，所述下端盖上螺纹连接有伸入 所述限位滑槽内的限位螺钉；所述动力活塞上下运动时通过传动螺纹驱动旋 转轴往复转动；所述活塞孔内在动力活塞上端和堵头之间形成上控制腔、在 动力活塞下端和堵板之间形成下控制腔；所述下端盖内设有用于连通无杆腔 和上控制腔的第一连通孔；所述下端盖内设有上端与无杆腔连通的阀孔，所 述下端盖内设有用于连通阀孔和下控制腔的第二连通孔；所述缸体和下端盖 内设有用于连通阀孔和有杆腔的第三连通孔；所述阀孔设有用于控制第二连 通孔和第三连通孔通断的阀芯组件。

通过上述技术方案，当活塞杆开始回缩，活塞本体碰到阀芯组件并将其 向下压，在此过程中锁柱也渐渐从锥形孔伸进夹具组件内，当活塞本体推动 阀芯组件打开时，从A口进入的液压油通过第三连通孔、阀芯组件、第二连 通孔进入下控制腔内，进入下控制腔内的液压油推动动力活塞向上运动，由 于限位螺钉和限位滑槽的滑动配合，以及传动螺纹和第二螺纹孔的配合使得 旋转轴转动，旋转轴转动时通过动力轴带动旋转螺堵转动，旋转螺堵在第一 螺纹孔的作用下向上运动，推动夹具组件沿锥形孔轴向向上运动并收缩，直到将锁柱夹紧，当A口停止进油后，通过旋转螺堵的螺纹自锁，使旋转螺堵 保持在锁紧位置，夹具组件一直处于夹紧状态；当活塞杆准备伸出时，B口进 油，液压油通过第一连通孔进入上控制腔中，推动动力活塞向下运动，由于 限位螺钉和限位滑槽的滑动配合，以及传动螺纹和第二螺纹孔的配合使得旋 转轴反向转动，旋转轴转动时通过动力轴带动旋转螺堵反向转动，旋转螺堵 在第一螺纹孔的作用下向下运动，夹具组件沿锥形孔轴向向下运动并张开， 使得锁柱松开，活塞本体向上运动，当阀芯组件复位后动力活塞停止运动， 完成机械自锁液压缸的解锁。

进一步的技术方案中，所述阀芯组件包括位于阀孔内的阀芯，所述阀芯 的上端伸出阀孔位于无杆腔内，所述阀芯的下端设有与阀孔滑动连接的第一 凸肩；所述阀芯的中部位置设有与阀孔滑动连接的第二凸肩；所述第一凸肩 和第二凸肩之间形成连通槽；所述阀孔的上端开口处设有限位片；所述阀孔 内在第一凸肩和阀孔的底部之间形成弹簧腔；所述阀芯内设有用于连通弹簧 腔和无杆腔的第四连通孔；所述弹簧腔内设有用于迫使所述第二凸肩上端压 紧在限位片上的复位弹簧；所述活塞本体压在下端盖上时，将阀芯压入阀孔内并且压缩复位弹簧，此时第二连通孔和第三连通孔连通；当活塞本体离开 下端盖后，阀芯在复位弹簧的作用下复位，此时第二连通孔和第三连通孔断 开。

通过上述技术方案，阀芯组件打开时，活塞本体碰到阀芯上端，将阀芯 向下推入阀孔内并压缩复位弹簧，通过连通槽将第三连通孔和第二连通孔连 通，与此同时弹簧腔内的液压油通过第四连通孔流入无杆腔内；阀芯组件关 闭时，阀芯在复位弹簧的作用下向上运动，通过第一凸肩将第三连通孔和第 二连通孔断开。

进一步的技术方案中，所述夹具组件包括以所述锥形孔的轴线为中心间 隔均匀地分布在旋转螺堵上端的四个夹块，四个夹块两两之间设有用于迫使 所述夹块压紧在锥形孔内锥面上的第一弹簧；所述旋转螺堵向上运动时，四 个夹块在锥形孔的作用下夹紧；所述旋转螺堵向下运动时，四个夹块在第一 弹簧和锥形孔的作用下分开。

通过上述技术方案，夹具组件夹紧时，旋转螺堵推动四个夹块向上运动， 四个夹块在锥形孔的作用下靠拢实现夹紧，同时压缩第一弹簧；夹具组件松 开时，四个夹块在第一弹簧和锥形孔的作用下分离实现松开。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

机械自锁液压缸伸出时，锁柱脱离锁紧机构；当A口进油、B口回油时， 活塞杆开始回缩，活塞本体碰到锁紧机构，锁紧机构动作将伸入下端盖内的 锁柱夹紧，从而实现液压缸的机械自锁；当B口进油、A口回油时，液压油进 入无杆腔内作用在活塞本体的下端面上，同时作用在锁紧机构上使得锁紧机 构打开，完成液压缸的解锁，活塞本体带动活塞杆从上端盖伸出。

附图说明

图1为本发明锁紧时的剖视图；

图2为本发明中阀芯即将关闭时的剖视图；

图3为本发明完全解锁时的剖视图；

图4为图1中D处的放大结构图；

图5为图2中E处的放大结构图；

图6为图3中F处的放大结构图；

图7为本发明夹具的结构图。

具体实施方式

请参阅图1-7所示，一种机械自锁缸，包括缸体6，所述缸体6的上端固 定安装有上端盖12、下端固定安装有下端盖4；所述缸体6内滑动连接有活 塞本体1，所述活塞本体1上设有穿出上端盖12的活塞杆101，所述活塞杆 101滑动连接在所述上端盖12内；所述缸体6内在上端盖12和活塞本体1之 间形成有杆腔102、在下端盖4和活塞本体1之间形成无杆腔103；所述缸体 6的侧面设有与有杆腔102连通的A口601、以及与无杆腔103连通的B口602；所述活塞本体1的下端设有锁柱1a；所述活塞杆101缩回缸体6时，锁柱1a 伸入下端盖4内；所述下端盖4内安装有与所述活塞本体1配合用于夹紧锁 柱1a的锁紧机构。

所述锁紧机构包括动力活塞9、旋转螺堵3、旋转轴8；所述下端盖4的 下端沿竖直方向向上设有活塞孔401，所述活塞孔401的上端沿竖直方向向上 设有第一螺纹孔402，所述第一螺纹孔402的上端沿竖直方向向上设有供锁柱 1a伸入的锥形孔403；所述旋转螺堵3螺纹连接在第一螺纹孔402内；所述 第一螺纹孔402的下端开口处螺纹连接有堵头404，所述活塞孔401的下端开 口处固定安装有堵板405；所述旋转轴8转动连接在堵板405和堵头404之间； 所述旋转轴8的上端设有穿过堵头404伸入第一螺纹孔402内的动力轴8b， 所述动力轴8b与堵头404转动连接；所述旋转螺堵3内沿竖直方向设有轴孔 301，轴孔301的内侧壁上设有止转滑槽302；所述动力轴8b滑动连接在所述 轴孔301内，所述动力轴8b的侧面设有滑动连接在止转滑槽302内的止转块 8c；所述锥形孔403内在旋转螺堵3上端设有用于夹紧锁柱1a的夹具组件； 所述旋转螺堵3向上运动时驱动夹具组件夹紧锁柱1a，所述旋转螺堵3向下 运动时夹具组件松开锁柱1a。

所述动力活塞9滑动连接在活塞孔401内，所述动力活塞9沿其运动方 向设有第二螺纹孔9a，所述旋转轴8上设有与第二螺纹孔9a螺纹连接的传动 螺纹8a；所述动力活塞9的圆周侧面沿其运动方向设有限位滑槽9b，所述下 端盖4上螺纹连接有伸入所述限位滑槽9b内的限位螺钉10；所述动力活塞9 上下运动时通过传动螺纹8a驱动旋转轴8往复转动；所述活塞孔401内在动 力活塞9上端和堵头404之间形成上控制腔4c、在动力活塞9下端和堵板405 之间形成下控制腔4d；所述下端盖4内设有用于连通无杆腔103和上控制腔 4c的第一连通孔4a；所述下端盖4内设有上端与无杆腔103连通的阀孔13， 所述下端盖4内设有用于连通阀孔13和下控制腔4d的第二连通孔4b；所述 缸体6和下端盖4内设有用于连通阀孔13和有杆腔102的第三连通孔6a；所 述阀孔13设有用于控制第二连通孔4b和第三连通孔6a通断的阀芯组件。

所述阀芯组件包括位于阀孔13内的阀芯7，所述阀芯7的上端伸出阀孔 13位于无杆腔103内，所述阀芯7的下端设有与阀孔13滑动连接的第一凸肩 7a；所述阀芯7的中部位置设有与阀孔13滑动连接的第二凸肩7b；所述第一 凸肩7a和第二凸肩7b之间形成连通槽7c；所述阀孔13的上端开口处设有限 位片701；所述阀孔13内在第一凸肩7a和阀孔13的底部之间形成弹簧腔7d； 所述阀芯7内设有用于连通弹簧腔7d和无杆腔103的第四连通孔7e；所述弹 簧腔7d内设有用于迫使所述第二凸肩7b上端压紧在限位片701上的复位弹 簧5；所述活塞本体1压在下端盖4上时，将阀芯7压入阀孔13内并且压缩 复位弹簧5，此时第二连通孔4b和第三连通孔6a连通；当活塞本体1离开下 端盖4后，阀芯7在复位弹簧5的作用下复位，此时第二连通孔4b和第三连 通孔6a断开。

所述夹具组件包括以所述锥形孔403的轴线为中心间隔均匀地分布在旋 转螺堵3上端的四个夹块2，四个夹块2两两之间设有用于迫使所述夹块2压 紧在锥形孔403内锥面上的第一弹簧11；所述旋转螺堵3向上运动时，四个 夹块2在锥形孔403的作用下夹紧；所述旋转螺堵3向下运动时，四个夹块2 在第一弹簧11和锥形孔403的作用下分开。

当机械自锁液压缸伸出时，A口601进油、B口602回油，活塞杆101开 始回缩，活塞本体1碰到阀芯7上端，将阀芯7向下推入阀孔13内并压缩复 位弹簧5，通过连通槽7c将第三连通孔6a和第二连通孔4b连通，与此同时 弹簧腔7d内的液压油通过第四连通孔7e流入无杆腔103内。另外，在此过 程中锁柱1a也渐渐从锥形孔403伸进夹具组件内。当第三连通孔6a和第二 连通孔4b连通时，从A口601进入有杆腔102内的液压油通过第三连通孔6a、 阀芯组件、第二连通孔4b进入下控制腔4d内，进入下控制腔4d内的液压油 推动动力活塞9向上运动，由于限位螺钉10和限位滑槽9b的滑动配合，以 及传动螺纹8a和第二螺纹孔9a的配合使得旋转轴8转动，旋转轴8转动时 通过动力轴8b带动旋转螺堵3转动，旋转螺堵3在第一螺纹孔402的作用下 向上运动，推动推动四个夹块2向上运动，四个夹块2在锥形孔403的作用下靠拢实现夹紧，同时压缩第一弹簧11，直到将锁柱1a夹紧。在动力活塞9 向上运动时，上控制腔4c内的液压油从第一连通孔4a、无杆腔103、B口602 流出。当A口601停止进油后，通过旋转螺堵3的螺纹自锁，使旋转螺堵3 保持在锁紧位置，夹具组件一直处于夹紧状态。

当活塞杆101准备伸出时，B口602进油，A口601回油，通过B口602 进入的液压油通过第一连通孔4a进入上控制腔4c中，推动动力活塞9向下 运动，由于限位螺钉10和限位滑槽9b的滑动配合，以及传动螺纹8a和第二 螺纹孔9a的配合使得旋转轴8反向转动，旋转轴8转动时通过动力轴8b带 动旋转螺堵3反向转动，旋转螺堵3在第一螺纹孔402的作用下向下运动， 四个夹块2在第一弹簧11和锥形孔403的作用下分离实现锁柱1a的松开。 在动力活塞9向下运动时，下控制腔4d内的液压油从第二连通孔4b、第三连 通孔6a、有杆腔102、A口601流出。当阀芯7在复位弹簧5的作用下向上运 动，使得第一凸肩7a将第三连通孔6a和第二连通孔4b断开时，动力活塞9 停止运动，完成机械自锁液压缸的解锁。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普 通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进 和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种机械自锁缸，包括缸体，其特征在于，所述缸体的上端固定安装有上端盖、下端固定安装有下端盖；所述缸体内滑动连接有活塞本体，所述活塞本体上设有穿出上端盖的活塞杆，所述活塞杆滑动连接在所述上端盖内；所述缸体内在上端盖和活塞本体之间形成有杆腔、在下端盖和活塞本体之间形成无杆腔；所述缸体的侧面设有与有杆腔连通的A口、以及与无杆腔连通的B口；所述活塞本体的下端设有锁柱；所述活塞杆缩回缸体时，锁柱伸入下端盖内；所述下端盖内安装有与所述活塞本体配合用于夹紧锁柱的锁紧机构。

2.根据权利要求1所述的机械自锁缸，其特征在于，所述锁紧机构包括动力活塞、旋转螺堵、旋转轴；所述下端盖的下端沿竖直方向向上设有活塞孔，所述活塞孔的上端沿竖直方向向上设有第一螺纹孔，所述第一螺纹孔的上端沿竖直方向向上设有供锁柱伸入的锥形孔；所述旋转螺堵螺纹连接在第一螺纹孔内；所述第一螺纹孔的下端开口处螺纹连接有堵头，所述活塞孔的下端开口处固定安装有堵板；所述旋转轴转动连接在堵板和堵头之间；所述旋转轴的上端设有穿过堵头伸入第一螺纹孔内的动力轴，所述动力轴与堵头转动连接；所述旋转螺堵内沿竖直方向设有轴孔，轴孔的内侧壁上设有止转滑槽；所述动力轴滑动连接在所述轴孔内，所述动力轴的侧面设有滑动连接在止转滑槽内的止转块；所述锥形孔内在旋转螺堵上端设有用于夹紧锁柱的夹具组件；所述旋转螺堵向上运动时驱动夹具组件夹紧锁柱，所述旋转螺堵向下运动时夹具组件松开锁柱；

所述动力活塞滑动连接在活塞孔内，所述动力活塞沿其运动方向设有第二螺纹孔，所述旋转轴上设有与第二螺纹孔螺纹连接的传动螺纹；所述动力活塞的圆周侧面沿其运动方向设有限位滑槽，所述下端盖上螺纹连接有伸入所述限位滑槽内的限位螺钉；所述动力活塞上下运动时通过传动螺纹驱动旋转轴往复转动；所述活塞孔内在动力活塞上端和堵头之间形成上控制腔、在动力活塞下端和堵板之间形成下控制腔；所述下端盖内设有用于连通无杆腔和上控制腔的第一连通孔；所述下端盖内设有上端与无杆腔连通的阀孔，所述下端盖内设有用于连通阀孔和下控制腔的第二连通孔；所述缸体和下端盖内设有用于连通阀孔和有杆腔的第三连通孔；所述阀孔设有用于控制第二连通孔和第三连通孔通断的阀芯组件。

3.根据权利要求2所述的机械自锁缸，其特征在于，所述阀芯组件包括位于阀孔内的阀芯，所述阀芯的上端伸出阀孔位于无杆腔内，所述阀芯的下端设有与阀孔滑动连接的第一凸肩；所述阀芯的中部位置设有与阀孔滑动连接的第二凸肩；所述第一凸肩和第二凸肩之间形成连通槽；所述阀孔的上端开口处设有限位片；所述阀孔内在第一凸肩和阀孔的底部之间形成弹簧腔；所述阀芯内设有用于连通弹簧腔和无杆腔的第四连通孔；所述弹簧腔内设有用于迫使所述第二凸肩上端压紧在限位片上的复位弹簧；所述活塞本体压在下端盖上时，将阀芯压入阀孔内并且压缩复位弹簧，此时第二连通孔和第三连通孔连通；当活塞本体离开下端盖后，阀芯在复位弹簧的作用下复位，此时第二连通孔和第三连通孔断开。

4.根据权利要求2所述的机械自锁缸，其特征在于，所述夹具组件包括以所述锥形孔的轴线为中心间隔均匀地分布在旋转螺堵上端的四个夹块，四个夹块两两之间设有用于迫使所述夹块压紧在锥形孔内锥面上的第一弹簧；所述旋转螺堵向上运动时，四个夹块在锥形孔的作用下夹紧；所述旋转螺堵向下运动时，四个夹块在第一弹簧和锥形孔的作用下分开。