CN112443532A - 一种液压缸 - Google Patents

Abstract

本发明属于液压缸技术领域，公开了一种具备自锁功能的液压缸。该液压缸包括缸体、活塞和锁定组件；缸体上设有A口和B口，活塞位于缸体内部，并且将缸体的内部分割为互不连通的第一控制腔和第二控制腔，第一控制腔与A口保持连通，第二控制腔与B口保持连通，活塞在第一控制腔和第二控制腔之间的介质压力作用下进行往复运动；活塞的一端设有活塞杆，活塞杆穿过第一控制腔伸出至缸体的外部，锁定组件位于活塞的另一端与第二控制腔的端部之间；当活塞移动至第二控制腔终端时，锁定组件对活塞与缸体进行轴向机械锁定。本发明的液压缸，可以实现对活塞和缸体之间的机械锁定，提高液压缸自锁效果。

Description

一种液压缸

技术领域

本发明属于液压缸技术领域，具体涉及一种具有自锁功能的液压缸。

背景技术

自锁式液压缸在工程领域广泛的需求，例如在冶金、煤矿、工程机械、环卫车等众多起降设备的机械领域中，液压部件为了使工件能够在停止工作的状态下，防止由于外力或自重(液压缸立放)作用而发生位移的情况，通常需要将液压缸进行锁紧。

目前，针对液压缸的锁紧主要是依靠封堵压力油的方式来锁紧液压缸，该方法容易出现泄露，而发生“负压效应”和“软腿现象”，针对该问题虽然出现了很多改进产品，但并没从根本上解决上述问题。其中，在采用液压锁结构的时候，由于液压锁在长时间保持在某个位置时会出现压力油泄露等问题，使精度往往达不到要求，而且在发生油路故障时，精度和可靠性就更无法保障。此外，液压锁往往都需要单向阀、换向阀等多个辅助元件配合来实现锁紧回路，这些元件的使用又会导致整个装置的占用空间增加，由此增加的油路又进一步增多了可能的泄漏，造成维护和使用的不便。

发明内容

为了提高液压缸的连接可靠性，本发明提出了一种液压缸。该液压缸包括缸体、活塞和锁定组件；其中，所述缸体上设有A口和B口，所述活塞位于所述缸体内部，并且将所述缸体的内部分割为互不连通的第一控制腔和第二控制腔，所述第一控制腔与A口保持连通，所述第二控制腔与B口保持连通，所述活塞在所述第一控制腔和所述第二控制腔之间的介质压力作用下进行往复运动；所述活塞的一端设有活塞杆，所述活塞杆穿过所述第一控制腔伸出至所述缸体的外部，所述锁定组件位于所述活塞与所述第二控制腔的端部之间，并且当所述活塞移动至所述第二控制腔终端时，所述锁定组件对所述活塞与所述缸体进行轴向机械锁定。

优选的，所述锁定组件包括锁定杆和锁定孔；所述锁定杆位于第二控制腔端部的缸体上并且与所述缸体活动连接，所述锁定孔位于所述活塞上；当所述活塞运动至所述第二控制腔的终端位置时，所述锁定杆相对于所述缸体运动至所述锁定孔中，对所述活塞与所述缸体进行轴向机械锁定。

进一步优选的，所述锁定组件还包括一个锁定盘；所述锁定盘位于所述缸体上，并且可以相对于所述缸体进行往复转动；所述锁定杆与所述锁定盘活动连接，并且所述锁定盘可以驱动所述锁定杆进行往复运动；当所述活塞位于所述第二控制腔的终端位置时，所述锁定盘可以相对于所述缸体进行转动以驱动所述锁定杆运动，使所述锁定杆与所述锁定孔形成连接或脱离。

进一步优选的，所述锁定盘上设有沿径向开设的弧形导向槽，所述锁定杆上设有导向杆；所述导向杆延伸至所述导向槽中，并且所述锁定盘进行绕轴往复转动时，所述导向杆可以沿所述导向槽进行相对往复移动。

进一步优选的，所述锁定组件还包括驱动块；所述驱动块位于所述缸体中并且可以相对于所述缸体进行往复直线运动，所述驱动块与所述锁定盘之间采用齿啮合连接，以驱动所述锁定盘进行往复转动。

进一步优选的，所述缸体上设有一个驱动腔；所述驱动块位于所述驱动腔中可以进行往复直线运动，并且将所述驱动腔分割为相互独立的第一驱动腔和第二驱动腔；所述第一驱动腔通过第一油路与所述第一控制腔保持连通，所述第二驱动腔通过第二油路与所述第二控制腔保持连通

进一步优选的，所述锁定组件还包括定位组件；所述定位组件位于所述缸体与所述驱动块之间，用于定位所述驱动块相对于所述缸体往复运动的位置。

进一步优选的，所述定位组件包括定位活塞、定位孔、定位弹性件和定位槽；其中，所述定位孔和所述定位槽分别位于所述缸体和所述驱动块相对平移的表面，所述定位弹性件位于所述定位孔中，所述定位活塞的一端位于所述定位孔中与所述定位弹性件保持接触，所述定位活塞的另一端选择性伸入至所述定位槽中。

进一步优选的，所述定位活塞将所述定位孔分割为相互独立的弹簧腔和液控腔；其中，所述定位弹性件位于所述弹簧腔，所述液控腔通过油路与控制介质连通。

优选的，所述锁定孔采用内环形槽结构，所述锁定杆沿径向设置并且可以相对于所述缸体进行径向往复移动。

相较于现有结构形式的液压缸，本发明的液压缸具有以下有益技术效果：

1、在本发明中，通过在活塞与缸体之间设置锁紧组件，从而可以在活塞移动至第二控制腔的终端位置时，可以由锁紧组件对活塞和缸体完成机械锁定。这样，不仅可以省去现有锁定中使用的单向阀、换向阀等辅助元件，从而简化整个机构，降低加工和维护成本，而且还可以消除锁定与油压之间的关系，避免了锁定过程中可能由于油液泄露而导致油压变化发送的锁定失效问题，从而提高整个液压缸自锁的可靠稳定性。

2、在本发明中，通过将锁定组件中的锁定孔开设在活塞上，而将锁定杆、锁定盘以及驱动块等部件设置在可以拆卸的缸体端盖上，这样，不仅可以大大降低活塞的质量，降低活塞停止和启动的惯性力，提高整个油缸动作的控制灵活性，而且通过将缸体端盖进行独立拆除就可以对锁定组件中的部件进行维修或整体更换，从而提高维护的便捷性，提高整个油缸可以工作效果。

3、在本发明中，采用锁定盘驱动锁定杆进行往复运动从而完成活塞与缸体机械锁定控制的情况下，再通过设置驱动块以及与第一控制腔和第二控制腔连通的油路，从而实现由第一控制腔和第二控制腔中介质压力的变化，控制驱动块的往复运动进而实现对锁定盘往复转动的控制，从而实现对活塞与缸体之间机械锁定的自动化控制，实现对该液压缸动作控制的自动化。

附图说明

图1为本实施例液压缸中活塞进行往复移动时的结构示意图；

图2为本实施例液压缸中活塞与缸体完成机械锁定时的结构示意图；

图3为图1中M-M方向截面的结构示意图；

图4为图1中N-N方向截面的结构示意图；

图5为图2中P-P方向截面的结构示意图；

图6为图2中Q-Q方向截面的结构示意图；

图7为本实施例液压缸中锁定杆的外形结构示意图；

图8为本实施例液压缸中锁定盘的俯视示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步详细介绍。

结合图1和图2所示，本实施例的液压缸包括缸体1、活塞2和锁定组件3。其中，在缸体1上设有分别与不同管路连通的A口和B口，活塞2位于缸体1的内部，并且将缸体1的内部分割为互不连通的第一控制腔11和第二控制腔12，第一控制腔11与A口保持连通，第二控制腔12与B口保持连通，此时活塞2在第一控制腔11和第二控制腔12之间介质压力的作用下，可以沿缸体1的轴线方向进行往复运动。活塞2的一端设有活塞杆21，活塞杆21穿过第一控制腔11伸出至缸体1的外部，用于驱动外界工件的动作。锁定组件3位于活塞2与第二控制腔12的端部缸体之间，并且当活塞2移动并停留在第二控制腔12的终端位置时，锁定组件3可以对活塞2与缸体1进行轴向机械锁定，从而对液压缸当前工作状态锁定。

结合图1和图2所示，在本实施例中，锁定组件3包括锁定杆31和锁定孔32。其中，锁定杆31位于第二控制腔12端部的缸体1上并且可以相对于缸体1进行径向往复运动，锁定孔32则位于活塞2上。此时，当活塞2运动至第二控制腔12的终端位置时，锁定杆31通过相对于缸体1的径向运动可以延伸至锁定孔32中，从而对活塞2与缸体1进行轴向机械锁定，消除锁定与油压之间的关系，进而避免锁定过程中可能由于油液泄露而油压变化导致的锁定失效问题。

结合图1和图2所示，在本实施例中，锁定孔32位于活塞2的端面，并且采用内环形槽结构与活塞2保持同轴位置关系。锁定杆31采用长方体结构并且沿缸体1的径向设置，可以相对于缸体1进行径向往复移动。

此时，在活塞的往复移动过程中，即便存在绕轴转动的情况，当锁定孔随活塞移动至锁定杆所在平面时，依然可以保证锁定杆能够顺利沿径向伸出至锁定孔中并完成对活塞沿轴向位置的机械锁定，从而提高该锁定组件对活塞锁定的可靠稳定性。

结合图1至图4所示，在本实施例中，锁定组件3还包括一个锁定盘33。其中，锁定盘33同样位于缸体1上，并且可以相对于缸体1进行绕轴线的往复转动，同时锁定杆31与锁定盘33采用活动连接，由锁定盘33驱动锁定杆31进行径向的往复运动。这样，当活塞位于第二控制腔的终端位置时，通过锁定盘的转动就可以控制锁定杆相对于缸体进行径向伸缩运动，从而控制锁定杆与锁定孔之间的连接或脱离，实现对活塞机械锁定的控制。

同样，在其他实施例中，根据整体的设计和使用情况，也可以不借助锁定盘对锁定杆进行径向往复运动控制，例如选用电磁铁对锁定杆的往复运动进行控制，达到远程电控的效果。

进一步，结合图3、图4、图7和图8所示，锁定盘33上设有沿径向开设的弧形导向槽331，锁定杆31位于沿径向开设的孔中并且设有导向杆311。其中，导向杆311的自由端延伸至导向槽331中，并且可以沿导向槽331进行往复滑动。这样，当锁定盘进行绕轴往复转动时，通过导向杆沿导向槽进行的相对往复移动，就可以带动锁定杆进行径向往复运动。

结合图5和图6所示，在本实施例的锁定组件3中还设有一个驱动块34。驱动块34采用齿条结构，可以相对于与缸体1进行往复直线运动，同时在锁定盘33上也设有外齿，从而使驱动块34与锁定盘33之间形成齿啮合连接。这样，通过控制驱动块相对于缸体进行直线方向的往复运动，就可以实现对锁定盘往复转动的控制，进而实现对锁定杆与锁定孔之间的连接或脱离控制。

进一步，在本实施例中，缸体1上设有一个驱动腔13，驱动块34位于驱动腔13内进行往复直线运动，并且将驱动腔13分割为相互独立的第一驱动腔131和第二驱动腔132。其中，第一驱动腔131通过第一油路41与第一控制腔11保持连通，第二驱动腔132通过第二油路42与第二控制腔12保持连通。

此时，驱动块在第一控制腔和第二控制腔之间介质压力差的作用下进行往复移动，从而带动锁定盘进行往复转动，即锁定盘在第一控制腔和第二控制腔之间介质压力差的作用下进行往复转动，进而驱动锁定杆进行径向往复运动，达到对活塞与缸体的机械锁定和解除操作。其中，在本实施例中，当第一控制腔中介质压力大于第二控制腔中介质压力时，驱动块通过锁定盘可以驱动锁定杆进行径向的伸出运动，实现对活塞与缸体的机械锁定，反之当第二控制腔中介质压力大于第一控制腔中介质压力时，驱动块通过锁定盘可以驱动锁定杆进行径向的回收运动，实现对活塞与缸体的机械锁定解除。

在本实施例中，锁定组件还包括第一定位组件和第二定位组件。其中，第一定位组件和第二定位组件位于驱动块和缸体进行相对平移的表面之间，并且分别位于驱动块相对于缸体进行往复直线运动的最大移动位置处，即锁定盘驱动锁定杆移动至最大伸出位置处和最大回收位置处。这样，借助第一定位组件和第二定位组件对驱动块移动位置的定位，就可以对锁定杆实现位置固定，从而保证活塞锁定状态和解除状态的稳定性。

结合图5和图6所示，第一定位组件包括第一定位活塞351、第一定位孔352、第一定位弹性件353和第一定位槽354。其中，第一定位孔352位于缸体1上，第一定位槽354开设在驱动块34上，选用压缩弹簧的第一定位弹性件353位于第一定位孔352中，而第一定位活塞351的一端位于第一定位孔352中与第一定位弹性件353保持接触，第一定位活塞351的另一端则选择性伸入至第一定位槽354中。这样，当第一定位槽随驱动块平移至与第一定位孔对齐时，第一定位活塞在第一定位弹性件的驱动下就可以伸入至第一定位槽中，形成对驱动块和缸体之间相对平移至终端位置时的定位。第二定位组件采用与第一定位组件相同的结构设计布设在驱动块相对于缸体进行反向移动的终端位置处。

在本实施例中，借助相互独立的第一定位组件和第二定位组件来分别实现对驱动块相对于缸体往复平移至终端位置的定位，在其他实施例中，也可以只采用一个定位组件进行两个平移终端位置的定位，例如在两个需要定位的位置分别设置一个定位槽，再通过共用一个定位活塞并且使其分别伸入至不同的定位槽中，就可以实现对驱动块在两个移动终端位置的分别定位。

结合图5和图6所示，在本实施例中，第一定位活塞351将第一定位孔352分割为相互独立的第一弹簧腔3521和第一液控腔3522，其中，第一定位弹性件353位于第一弹簧腔3521，第一液控腔3522则通过第一辅助油路43与第一油路连通41，进而与第一控制腔11保持连通。同样，第二定位活塞361将第二定位孔362分割为相互独立的第二弹簧腔3621和第二液控腔3622，其中，第二定位弹性件363位于第二弹簧腔3621，第二液控腔3622则通过第二辅助油路44与第二油路42连通，进而与第二控制腔12保持连通。

此时，第一定位活塞的移动就由第一控制腔中介质压力和第一定位弹性件的预紧力控制，第二定位活塞的移动就由第二控制腔中介质压力和第二定位弹性件的预紧力控制，即当第一控制腔中的介质压力升高至可以克服第一定位弹性件时，例如活塞移动至第二控制腔终端位置时，第一定位活塞就会被驱动至脱离与第一定位槽的连接，解除第一定位组件对驱动块的平移锁定，同理当第二控制腔中的介质压力升高至可以克服第二定位弹性件时，例如活塞向第二控制腔方向移动时，第二定位活塞就会被驱动至脱离与第二定位槽的连接，从而解除第二定位组件对驱动块的平移锁定。

这样，就可以由第一控制腔和第二控制腔中介质压力的变化，直接控制第一定位组件和第二定位组件对驱动块平移的定位和解除，实现对锁定盘转动定位和解除的自动化控制。同样，在其他实施例中，也完全可以采用其他方式控制第一定位活塞和第二定位活塞的运动，甚至采用外控油压控制第一定位活塞和第二定位活塞的运动。

此外，在本实施例中，锁定盘采用工字形结构，一端设有沿径向的弧形导向槽与锁定杆上设置的导向杆相互，从而实现锁定盘往复转动过程中对锁定杆沿进行的往复移动控制，另一端则设置外齿与驱动块形成齿啮合连接，从而由驱动块的直线运动实现对锁定盘转动的驱动。在其他实施例中，也可以采用其他方式进行锁定盘与锁定杆之间的连接驱动方式，例如将锁定盘与锁定杆之间也设计为齿啮合连接的方式，同样可以实现锁定盘往复转动过程中对锁定杆沿径向往复移动的控制。

另外，在本实施例中，缸体采用分体式结构设计，主要由位于中间位置的中间体和两端的端盖构成，而锁定组件中的锁定杆、锁定盘、驱动块以及定位组件均设置在位于第二控制腔终端的端盖上。这样，就可以将锁定组件中的部件安装到端盖上之后，再进行整体安装固定，不仅便于锁定组件的安装，保证安装精度，而且还便于后续拆装维护，提高后期维护的便捷性。

结合图1至图6所示，本实施例的液压缸进行工作时，通过将A口和B口分别与外界管路的连通，活塞2在第一控制腔11和第二控制腔12之间的介质压力作用下就可以进行往复运动，进而带动活塞杆21进行伸出和回收动作。

当活塞2在第一控制腔11中介质压力和第二控制腔12中介质压力的共同作用下移动至第二控制腔12的终端位置时，锁定孔32随活塞2同步移动至锁定杆31所在平面处，随着第一控制腔11中介质压力的进一步升高，第一控制腔11中的高压介质通过第一油路41和第一辅助油路43流至第一液控腔3522中，并驱动第一定位活塞351克服第一定位弹性件353的作用力而回收至第一定位孔352中，脱离与第一定位槽354的连接，从而解除对驱动块34的平移锁定。同时，第一控制腔11中的高压介质通过第一油路41流至第一驱动腔131中，而第二驱动腔132则与第二控制腔12中的低压介质连通，使驱动块34开始向第二驱动腔132的终端方向移动，从而带动锁定盘33转动，进而带动锁定杆31沿径向伸出至锁定孔32中，完成活塞2与缸体1之间的机械锁定。

与此同时，当锁定盘33转动至锁定杆31完全伸出的位置时，第二定位槽364则正好随驱动块34移动至与第二定位孔362对齐的位置，第二液控腔3622通过第二辅助油路44和第二油路42与第二控制腔12中的低压介质连通，从而使第二定位活塞361在第二定位弹性件363的驱动下伸出至第二定位槽364中，完成对驱动块34在该位置的锁定，从而避免驱动块34意外驱动锁定盘33进行转动，提高对活塞2位置机械锁定的效果和可靠性。

当活塞2需要在第一控制腔11中介质压力和第二控制腔12中介质压力的共同作用下向第一控制腔11的终端位置移动时，第一控制腔11中的介质压力降低，第二控制腔12中的介质压力升高。随着第二控制腔12中介质压力的升高，通过第二油路42和第二辅助油路44流至第二液控腔3622中的介质开始驱动第二定位活塞361克服第二定位弹性件363，使第二定位活塞361回收至第二定位孔362中，脱离与第二定位槽364的连接，从而解除对驱动块34的平移锁定。同时，第二控制腔12中的高压介质通过第二油路42流至第二驱动腔132中，而第一驱动腔131则与第一控制腔11中的低压介质连通，使驱动块34开始向第一驱动腔131的终端方向移动，从而带动锁定盘33反向转动，进而带动锁定杆31沿径向回收，完成对活塞2与缸体1之间的锁定解除，使活塞2可以向第一控制腔11的终端位置进行移动。

与此同时，当锁定盘33转动至锁定杆31完全回收的位置时，第一定位槽354则正好随驱动块34移动至与第一定位孔352对齐的位置，第一液控腔3522通过第一辅助油路43和第一油路41与第一控制腔11中的低压介质连通，从而使第一定位活塞351在第一定位弹性件353的驱动下伸入至第一定位槽354中，完成对驱动块34在该位置的锁定，从而避免活塞2移动过程中驱动块34意外驱动锁定盘33的转动，提高活塞2移动过程的安全性和可靠性。

Claims (10)

1.一种液压缸，其特征在于，包括缸体、活塞和锁定组件；其中，所述缸体上设有A口和B口，所述活塞位于所述缸体内部，并且将所述缸体的内部分割为互不连通的第一控制腔和第二控制腔，所述第一控制腔与A口保持连通，所述第二控制腔与B口保持连通，所述活塞在所述第一控制腔和所述第二控制腔之间的介质压力作用下进行往复运动；所述活塞的一端设有活塞杆，所述活塞杆穿过所述第一控制腔伸出至所述缸体的外部，所述锁定组件位于所述活塞与所述第二控制腔的端部之间，并且当所述活塞移动至所述第二控制腔终端时，所述锁定组件对所述活塞与所述缸体进行轴向机械锁定。

2.根据权利要求1所述的液压缸，其特征在于，所述锁定组件包括锁定杆和锁定孔；所述锁定杆位于第二控制腔端部的缸体上并且与所述缸体活动连接，所述锁定孔位于所述活塞上；当所述活塞运动至所述第二控制腔的终端位置时，所述锁定杆相对于所述缸体运动至所述锁定孔中，对所述活塞与所述缸体进行轴向机械锁定。

3.根据权利要求2所述的液压缸，其特征在于，所述锁定组件还包括一个锁定盘；所述锁定盘位于所述缸体上，并且可以相对于所述缸体进行往复转动；所述锁定杆与所述锁定盘活动连接，并且所述锁定盘可以驱动所述锁定杆进行往复运动；当所述活塞位于所述第二控制腔的终端位置时，所述锁定盘可以相对于所述缸体进行转动以驱动所述锁定杆运动，使所述锁定杆与所述锁定孔形成连接或脱离。

4.根据权利要求3所述的液压缸，其特征在于，所述锁定盘上设有沿径向开设的弧形导向槽，所述锁定杆上设有导向杆；所述导向杆延伸至所述导向槽中，并且所述锁定盘进行绕轴往复转动时，所述导向杆可以沿所述导向槽进行相对往复移动。

5.根据权利要求3所述的液压缸，其特征在于，所述锁定组件还包括驱动块；所述驱动块位于所述缸体中并且可以相对于所述缸体进行往复直线运动，所述驱动块与所述锁定盘之间采用齿啮合连接，以驱动所述锁定盘进行往复转动。

6.根据权利要求5所述的液压缸，其特征在于，所述缸体上设有一个驱动腔；所述驱动块位于所述驱动腔中可以进行往复直线运动，并且将所述驱动腔分割为相互独立的第一驱动腔和第二驱动腔；所述第一驱动腔通过第一油路与所述第一控制腔保持连通，所述第二驱动腔通过第二油路与所述第二控制腔保持连通。

7.根据权利要求5所述的液压缸，其特征在于，所述锁定组件还包括定位组件；所述定位组件位于所述缸体与所述驱动块之间，用于定位所述驱动块相对于所述缸体往复运动的位置。

8.根据权利要求7所述的液压缸，其特征在于，所述定位组件包括定位活塞、定位孔、定位弹性件和定位槽；其中，所述定位孔和所述定位槽分别位于所述缸体和所述驱动块相对平移的表面，所述定位弹性件位于所述定位孔中，所述定位活塞的一端位于所述定位孔中与所述定位弹性件保持接触，所述定位活塞的另一端选择性伸入至所述定位槽中。

9.根据权利要求8所述的液压缸，其特征在于，所述定位活塞将所述定位孔分割为相互独立的弹簧腔和液控腔；其中，所述定位弹性件位于所述弹簧腔，所述液控腔通过油路与控制介质连通。

10.根据权利要求2所述的液压缸，其特征在于，所述锁定孔采用内环形槽结构，所述锁定杆沿径向设置并且可以相对于所述缸体进行径向往复移动。

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