CN114562496B - 一种液压油缸 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高压大流量液压油缸，其包括密封组件和转动阀板，密封组件和转动阀板之间形成有间隙。液压油缸下端盖上设置有密封腔体，密封腔体内的液压油只能从间隙内进入活塞腔体内。转动阀板可以围绕第二轴线转动以改变间隙的大小，且转动阀板的转动量和高压大流量液压油缸的负载大小呈正相关，负载越大，转动阀板转动量越大，间隙越小，密封腔体起到的缓冲作用越大。由此，通过设置密封组件在高压大流量液压油缸回程末段起到缓冲作用，且缓冲作用与负载大小呈正相关。

Description

一种液压油缸

技术领域

本发明涉及液压致动装置技术领域，特别是涉及一种液压油缸。

背景技术

液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动（或摆动运动）的液压执行元件。它结构简单、工作可靠。用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。液压缸输出力和活塞有效面积及其两边的压差成正比；液压缸基本上由缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置等置组成。

基于实际工程的需要，在有些场合采用高压、大流量液压缸以满足工程需求。对于高压、大流量液压缸而言，其在形成当中由于负载较大，且在液压行程末端会造成冲击，一般需要缓冲装置进行减速并减小冲击。特别是高压大流量液压缸的回程冲击大，如果再带有较大负载则会进一步增加冲击，因此对于高压大流量液压缸而言缓冲装置是必须的，但是目前高压大流量液压缸当中的缓冲装置难以满足缓冲需求。

发明内容

基于此，有必要针对目前的高压大流量液压缸所存在的无法满足行程冲击缓冲需求的问题，提供一种液压油缸。

上述目的通过下述技术方案实现：

一种液压油缸，其包括：

沿第一轴线设置的缸体、上端盖和下端盖，所述缸体内形成有活塞腔体，所述活塞腔体内设置有固连为一体的活塞杆和活塞，所述下端盖靠近所述缸体的一端形成有密封腔体；

沿所述第一轴线穿设于活塞杆的第一杆体和第二杆体，所述第二杆体可围绕所述第一轴线转动，所述第一杆体沿所述第一轴线向下滑动时能够带动所述第二杆体正向转动；

设置于所述活塞靠近所述下端盖一侧面上的密封组件，所述密封组件还包括转动阀板，所述转动阀板外周壁面和所述密封组件之间形成有间隙，所述活塞腔体和所述密封腔体通过所述间隙进行液压油交换；所述转动板阀可围绕所述第一轴线和第二轴线转动，所述第二轴线与所述第一轴线垂直；所述第二杆体转动带动所述转动阀板围绕所述第二轴线转动，以改变所述间隙大小。

在其中一个实施例中，所述密封组件包括第一密封环和第二密封环，所述第一密封环套设于所述转动阀板外周，所述第一密封环和所述转动阀板围绕所述第一轴线同步转动；所述第二密封环设置于所述第一密封环上端面且与所述第二杆体同步运动，所述第一密封环相对于所述第二密封环转动时，驱动所述转动阀板围绕所述第二轴线转动。

在其中一个实施例中，所述密封组件还包括第一齿轮，所述第一齿轮一端面上连接有齿轮轴，所述第一密封环上设置有转动孔，所述齿轮轴穿过所述转动孔并与所述转动阀板固定连接；所述第二密封环下端面设置有齿圈，所述齿圈和所述第一齿轮啮合。

在其中一个实施例中，所述密封腔体内周壁上设置有抵接斜面，所述第一密封环下端面上设置有抵接部，所述第一密封环沿所述第一轴线方向向下滑动时，所述抵接斜面顶推所述抵接部以使所述第一密封环围绕所述第一轴线正向转动。

在其中一个实施例中，所述密封腔体内周壁上还设置有水平槽，所述水平槽位于所述抵接斜面下方；所述第一密封环上设置有第一弹性件，所述第一弹性件使得所述第一密封环反向转动或具有反向转动的趋势。

在其中一个实施例中，所述转动阀板中央设置有通孔，所述通孔内周壁面上设置有内齿，所述第二杆体下端设置有齿槽，所述齿槽与所述内齿啮合。

在其中一个实施例中，所述密封组件和所述密封腔体内壁之间还形成有泄流通道，所述活塞下端面固定链接有密封端盖，所述密封端盖上设置有凸出部，所述凸出部用以开启或关闭所述泄流通道。

在其中一个实施例中，所述第二杆体下端可沿第一轴线方向伸缩。

在其中一个实施例中，所述第一杆体和所述第二杆体之间设置有第二弹性件，所述第二弹性件总是使得所述第一杆体和所述第二杆体互相远离或是具有互相远离的趋势。

在其中一个实施例中，所述第一杆体下端面和所述第二杆体上端面均为斜面。

在其中一个实施例中，所述第二杆体和所述活塞杆之间设置有第三弹性件，所述第三弹性件使得所述第二杆体反向转动或具有反向转动的趋势。

本发明的有益效果是：

本发明提供了一种液压油缸，其包括密封组件和转动阀板，密封组件和转动阀板之间形成有间隙。液压油缸下端盖上设置有密封腔体，密封腔体内的液压油只能从间隙内进入活塞腔体内。转动阀板可以围绕第二轴线转动以改变间隙的大小，且转动阀板的转动量和液压油缸的负载大小呈正相关，负载越大，转动阀板转动量越大，间隙越小，密封腔体起到的缓冲作用越大。由此，通过设置密封组件在液压油缸回程末段起到缓冲作用，且缓冲作用与负载大小呈正相关。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的液压油缸的结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的液压油缸的主视图；

图3为本发明一实施例提供的液压油缸的剖视图；

图4为图3当中液压油缸的局部放大图；

图5为图4当中液压油缸的局部放大图；

图6为本发明一实施例提供的液压油缸的分解图；

图7为本发明一实施例提供的液压油缸当中下端盖的结构示意图；

图8为本发明一实施例提供的液压油缸当中密封端盖的结构示意图；

图9为本发明一实施例提供的液压油缸的局部剖视图，其中第二杆体的下端发生了一定量的伸缩，但并未示出具体伸缩结构；

图10为本发明一实施例提供的液压油缸当中第一密封环的结构示意图；

图11为本发明一实施例提供的液压油缸当中第二杆体和转动阀板的结构示意图；

图12为本发明一实施例提供的液压油缸当中第一杆体和第二杆体的结构示意图。

其中：

缸体110；活塞腔体111；上端盖120；下端盖130；密封腔体131；抵接斜面132；水平槽133；泄流通道134；活塞杆210；活塞220；密封端盖230；第一杆体310；第二杆体320；齿槽321；第二弹性件330；密封组件400；转动阀板410；第一密封环420；抵接部421；第二密封环430；第一齿轮440。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本文中为组件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面参照图1-图12描述本发明实施例提供的液压油缸。

如图1-图6所示，本发明实施例提供了一种液压油缸，其包括：

沿第一轴线设置的缸体110、上端盖120和下端盖130，上端盖120、缸体110、下端盖130自上而下依次设置，其三者包围形成一个相对密闭的活塞腔体111，活塞腔体111内设置有固连为一体的活塞杆210和活塞220，下端盖130靠近缸体110的一端形成有密封腔体131。其中，第一轴线是指缸体110的回转轴线，也即活塞220的移动方向所在的直线。

沿第一轴线穿设于活塞杆210的第一杆体310和第二杆体320，第一杆体310仅可沿第一轴线滑动，而不可围绕第一轴线转动；第二杆体320即可沿第一轴线滑动，也可围绕第一轴线转动，第一杆体310沿第一轴线滑动时能够带动第二杆体320转动。其中，为了使第一杆体310仅可沿第一轴线滑动，而不可围绕第一轴线转动，可在第一杆体310上固定连接有与第一轴线平行布置的限位杆，相应的，缸体110或上端盖120上设置有与第一轴线平行布置的限位孔，限位杆可滑动地设置于限位孔内。

设置于活塞220靠近下端盖130一侧面上的密封组件400，密封组件400还包括转动阀板410，转动阀板410外周壁面和密封组件400之间形成有间隙，活塞腔体111和密封腔体131通过间隙进行液压油交换；转动板阀可围绕第一轴线和第二轴线转动，第二轴线与第一轴线垂直；第二杆体320转动带动转动阀板410围绕第二轴线转动，以改变间隙大小。

液压油缸的行程包括活塞220向上移动的去程和活塞220向下移动的回程，其中去程还包括空载去程和负载去程，回程包括负载回程。

在液压油缸处于初始状态、活塞220位于下极限位置时，密封组件400位于密封腔体131内，转动阀板410处于倾斜状态，此时转动阀板410和其与密封组件400之间形成的间隙较大，即此时密封腔体131和活塞腔体111之间的液压油交换速度较快。

启动液压油缸，向活塞腔体111内注入液压油，使得活塞220向上移动。在空载去程中，活塞杆210伸出缸体110的端部上无负载，因此第一杆体310不受负载作用，第一杆体310和第二杆体320之间不发生沿第一轴线方向的相对滑动，第二杆体320不发生围绕第一轴线的转动，转动阀板410始终保持倾斜状态。

当活塞杆210伸出缸体110的端部上加载负载后，液压油缸进入负载去程，第一杆体310受负载作用，第一杆体310和第二杆体320之间发生沿第一轴线方向的相对滑动，带动第二杆体320围绕第一轴线转动，进而带动转动阀板410围绕第二轴线转动，使得间隙减小。其中，第一杆体310和第二杆体320之间沿第一轴线方向的相对滑动距离与负载大小呈正相关，即第一杆体310上的负载越大，使得第一杆体310和第二杆体320之间沿第一轴线方向的相对滑动距离越大，进而带动转动阀板410围绕第二轴线转动的角度越大，间隙越小，因此间隙的大小与第一杆体310上的负载大小呈负相关。

由于负载始终作用于第一杆体310，使得第一杆体310和第二杆体320沿第一轴线方向上的位置保持不变，使得第二杆体320不发生围绕第一轴线的转动，即保持间隙大小不变，并一直保持至液压油缸进入负载回程。

在负载回程中，由于密封腔体131当中存在液压油，当密封组件400想要进入到密封腔体131时，需要先将密封腔体131当中的液压油排出到活塞腔体111当中，此时密封腔体131内的液压油仅能从间隙当中排入到活塞腔体111，而间隙的尺寸相较于液压油缸的整体流量而言较小，从而限制了密封组件400进入密封腔体131内的速度，也即限制了活塞220在回程末端的速度，起到了缓冲作用。并且，由于间隙的大小与第一杆体310上的负载大小呈负相关，负载越大，间隙越小，密封腔体131内液压油排出至活塞腔体111内的速度越慢，缓冲作用越明显。

具体的，在其中一个实施例中，密封组件400包括第一密封环420和第二密封环430，第一密封环420套设于转动阀板410外周，第一密封环420和转动阀板410围绕第一轴线同步转动，此时第一密封环420内周壁和转动阀板410外周壁之间形成间隙。第二密封环430设置于第一密封环420上端面且与第二杆体320同步运动，例如，第二密封环430可以通过连接肋条、连接杆等结构与第二杆体320下端固定连接为一体，以实现与第二杆体320的同步运动。需要注意的是，第二杆体320和第二密封环430之间的连接结构，不应当与转动阀板410的转动之间发生运动干涉，例如，可以将连接肋条等连接机构设置为倾斜的，使得连接肋条与第二杆体320连接的一端远离转动阀板410，从而实现避位。

第一密封环420和第二密封环430上设置有配套的驱动结构，以使得第一密封环420相对于第二密封环430转动时，驱动转动阀板410围绕第二轴线转动。

例如，请参阅图5，第一密封环420和第二密封环430上配套的驱动结构可以是齿轮传动机构。密封组件400包括第一齿轮440，第一齿轮440一端面上连接有齿轮轴，第一密封环420上设置有转动孔，齿轮轴穿过转动孔并与转动阀板410固定连接；第二密封环430下端面设置有齿圈，齿圈和第一齿轮440啮合。由于第二密封环430和第二杆体320同步运动，当第一密封环420相对于第二杆体320发生围绕第一轴线的转动时，第一齿轮440整体围绕第一轴线进行公转运动；又由于第一齿轮440和齿圈啮合，会使得第一齿轮440围绕齿轮轴轴线进行自转运动；齿轮轴和转动阀板410固定连接，第一齿轮440自转带动转动阀板410围绕齿轮轴轴线（即第二轴线）进行转动，并由此改变间隙的大小。

在上述实施例当中，请参阅图5-图8、图10，由于在负载回程过程中，间隙的大小是始终保持不变的，因此从密封组件400进入密封腔体131起始直至密封组件400运动至下极限位置过程中（为便于描述，将负载回程当中，密封组件400刚刚进入密封腔体131至密封组件400运动至下极限位置的过程称为缓冲回程），整个装置的缓冲作用时保持不变的。为了进一步消除回程冲击，密封腔体131内周壁上设置有抵接斜面132，第一密封环420下端面上设置有抵接部421，第一密封环420沿第一轴线方向向下滑动时，抵接斜面132顶推抵接部421以使第一密封环420围绕第一轴线正向转动。需要说明的是，能够使得间隙减小的转动方向为正向转动，下同。

当液压油缸进入缓冲回程前段时，间隙大小始终保持不变，即密封腔体131和密封组件400形成的缓冲作用不变。

当液压油缸进入缓冲回程末段时，抵接部421抵接于抵接斜面132，在抵接斜面132的顶推作用下，使得第一密封环420正向转动，第一密封环420转动带动转动阀板410转动，进而使得间隙减小，密封腔体131内的液压油流向活塞腔体111内的速度进一步降低，且该过程是一个持续的变化过程，密封组件400越接近下极限位置，第一密封环420由于抵接部421受抵接斜面132的顶推，转动的角度越大，进而使转动阀板410围绕第二轴线转动的角度越大，间隙越小，缓冲作用越明显。简言之，在缓冲回程前段，密封腔体131和密封组件400形成的缓冲作用不变；在缓冲回程末段，缓冲作用逐渐加大，直至转动阀板410基本处于水平位置，间隙最小，缓冲作用最明显。

在其中一个实施例中，为了使得液压油缸能够循环作业，密封腔体131内周壁上还设置有水平槽133，水平槽133位于抵接斜面132下方；第一密封环420上设置有第一弹性件（图中未示出），第一弹性件使得第一密封环420反向转动或具有反向转动的趋势。当密封组件400运行到下极限位置时，液压油缸已经走完了回程，若不设置水平槽133或类似的复位机构，此时由于受抵接斜面132顶推，转动阀板410始终处于水平状态，不利于下次作业时密封组件400从密封腔体131中脱出。对于设置有水平槽133的液压油缸，当密封组件400运行到下极限位置时，抵接部421也位于抵接斜面132的下极限位置（也即水平槽133和抵接斜面132的交汇处，图5当中抵接斜面132的左下端位置），此时液压油缸中活塞220不再运动，也无需缓冲。第一密封环420在第一弹性件的作用下反向转动，抵接部421在水平槽133中滑动，由图5当中的左侧位置滑动至右侧位置，转动阀板410也由水平状态翻转至倾斜状态。同时，由于抵接部421本身具有一定的弹性，在第一密封环420沿第一轴线向上滑动时，抵接部421受挤压沿径向向内收缩并从水平槽133内脱出。

在其中一个实施例中，请参阅图11，为了实现转动阀板410既能够围绕第一轴线转动，又能够随第二杆体320沿第一轴线方向同步滑动，转动阀板410中央设置有通孔，通孔的整体形状近似于球状，通孔内周壁面上设置有内齿，第二杆体320的下端形成有一个球形部，球形部上设置有齿槽321，齿槽321与内齿啮合。简言之，球形部和通孔之间形成了一个近似于球铰的结构，但是由齿槽321和内齿啮合，使得其二者只能够围绕第二轴线转动，且围绕第一轴线同步转动。

同时，为了实现第一密封环420在缓冲行程末段能够在抵接部421的作用下顺利转动，球形部上的齿槽321的宽度大于转动阀板410上内齿的宽度。以其中一个齿槽321为例，该齿槽321具有第一端面和第二端面。在负载去程时，第二杆体320转动，由第一端面和内齿抵接，第二杆体320转动，使得第一端面顶推内齿，进而带动转动阀板410围绕第一轴线转动；在缓冲回程末段时，抵接斜面132顶推抵接部421使得第一密封环420转动，进而带动转动阀板410围绕第一轴线转动，此时第一端面已经和内齿脱离接触，甚至内齿已经和第二端面接触。即在负载去程和缓冲回程末段这两个阶段，第一密封环420的转动是由不同的部件进行驱动的。

在其中一个实施例中，请参阅图9，为了削弱在空载去程起始段密封腔体131对活塞220上移的阻碍，密封组件400和密封腔体131内壁之间还形成有泄流通道134，活塞220下端面固定链接有密封端盖230，密封端盖230上设置有凸出部，凸出部用以开启或关闭泄流通道134，第二杆体320下端可沿第一轴线方向伸缩（图中未示出具体伸缩结构）。活塞220上移时，带动第二杆体320同步向上移动，但是由于第二杆体320的下端是可伸缩的，此时第二杆体320的主体部分向上移动，并且密封端盖230也随活塞220向上移动，但和密封组件400连接的下端部在密封腔体131的阻碍作用下仍保持不动。当密封端盖230向上移动一段距离后，突出部从密封腔体131中脱出使得泄流通道134打开后，液压油可以从泄流通道134中流出，密封腔体131不再对活塞220的上移阻碍，第二杆体320的下端伸缩量也达到极限，带动密封组件400同步上移。

在其中一个实施例中，请参阅图3、图4和图12，第一杆体310和第二杆体320之间设置有第二弹性件330，第二弹性件330总是使得第一杆体310和第二杆体320互相远离或是具有互相远离的趋势，而第一杆体310上的负载能够克服第二弹性件330的作用，使得第一杆体310和第二杆体320互相靠近。

在其中一个实施例中，请参阅图12，第一杆体310下端面和第二杆体320上端面均为斜面。初始状态下，第一杆体310下端面和第二杆体320上端面仅有很小的接触面积，当第一杆体310和第二杆体320互相靠近时，在两个斜面的顶推作用下，使得第二杆体320发生旋转，直至两个斜面完全接触。由此，实现了第一杆体310和第二杆体320沿第一轴向的相对移动带动第二杆体320围绕第一轴线的相对转动。可以理解的是，其他能够实现上述功能的连接结构亦可以应用于本发明，例如在第一杆体310和第二杆体320上分别设置螺旋线和螺旋槽。

在其中一个实施例中，为了使得第二杆体320能够在完成一个液压油缸的工作循环后恢复初始状态，第二杆体320和活塞杆210之间设置有第三弹性件（图中未示出），第三弹性件使得第二杆体320反向转动或具有反向转动的趋势。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种液压油缸，其特征在于，包括：

沿第一轴线设置的缸体、上端盖和下端盖，所述缸体内形成有活塞腔体，所述活塞腔体内设置有固连为一体的活塞杆和活塞，所述下端盖靠近所述缸体的一端形成有密封腔体；

沿所述第一轴线穿设于活塞杆的第一杆体和第二杆体，所述第二杆体可围绕所述第一轴线转动，所述第一杆体沿所述第一轴线向下滑动时能够带动所述第二杆体正向转动；

设置于所述活塞靠近所述下端盖一侧面上的密封组件，所述密封组件还包括转动阀板，所述转动阀板外周壁面和所述密封组件之间形成有间隙，所述活塞腔体和所述密封腔体通过所述间隙进行液压油交换；所述转动板阀可围绕所述第一轴线和第二轴线转动，所述第二轴线与所述第一轴线垂直；所述第二杆体转动带动所述转动阀板围绕所述第二轴线转动，以改变所述间隙大小。

2.根据权利要求1所述的液压油缸，其特征在于，所述密封组件包括第一密封环和第二密封环，所述第一密封环套设于所述转动阀板外周，所述第一密封环和所述转动阀板围绕所述第一轴线同步转动；所述第二密封环设置于所述第一密封环上端面且与所述第二杆体同步运动，所述第一密封环相对于所述第二密封环转动时，驱动所述转动阀板围绕所述第二轴线转动。

3.根据权利要求2所述的液压油缸，其特征在于，所述密封组件还包括第一齿轮，所述第一齿轮一端面上连接有齿轮轴，所述第一密封环上设置有转动孔，所述齿轮轴穿过所述转动孔并与所述转动阀板固定连接；所述第二密封环下端面设置有齿圈，所述齿圈和所述第一齿轮啮合。

4.根据权利要求2所述的液压油缸，其特征在于，所述密封腔体内周壁上设置有抵接斜面，所述第一密封环下端面上设置有抵接部，所述第一密封环沿所述第一轴线方向向下滑动时，所述抵接斜面顶推所述抵接部以使所述第一密封环围绕所述第一轴线正向转动。

5.根据权利要求4所述的液压油缸，其特征在于，所述密封腔体内周壁上还设置有水平槽，所述水平槽位于所述抵接斜面下方；所述第一密封环上设置有第一弹性件，所述第一弹性件使得所述第一密封环反向转动或具有反向转动的趋势。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的液压油缸，其特征在于，所述转动阀板中央设置有通孔，所述通孔内周壁面上设置有内齿，所述第二杆体下端设置有齿槽，所述齿槽与所述内齿啮合。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的液压油缸，其特征在于，所述密封组件和所述密封腔体内壁之间还形成有泄流通道，所述活塞下端面固定链接有密封端盖，所述密封端盖上设置有凸出部，所述凸出部用以开启或关闭所述泄流通道。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的液压油缸，其特征在于，所述第二杆体下端可沿第一轴线方向伸缩。

9.根据权利要求1-5中任一项所述的液压油缸，其特征在于，所述第一杆体和所述第二杆体之间设置有第二弹性件，所述第二弹性件总是使得所述第一杆体和所述第二杆体互相远离或是具有互相远离的趋势。

10.根据权利要求1-5中任一项所述的液压油缸，其特征在于，所述第二杆体和所述活塞杆之间设置有第三弹性件，所述第三弹性件使得所述第二杆体反向转动或具有反向转动的趋势。

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