CN219220899U - 一种可减缓结合齿磨损的气缸总成 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可减缓结合齿磨损的气缸总成，包括气缸壳体，所述气缸壳体的内部设置有拔叉轴，所述气缸壳体的内部开设有活塞腔，所述拔叉轴的端部伸入至活塞腔内部；所述拔叉轴上套设有第一活塞，所述第一活塞上套设有第二活塞，所述活塞腔的内部设置有台阶面，所述台阶面用于对第二活塞限位；所述活塞腔上开设有活塞腔气孔，所述第二活塞上开设有通气结构，所述通气结构与活塞腔气孔连通，所述气缸壳体上开设有进排气孔，所述进排气孔与活塞腔连通，本实用新型公开的装置中两个活塞配合，实现了换挡力矩的调节，降低了频繁换挡对结合齿的磨损，延长了气缸的寿命。

Description

一种可减缓结合齿磨损的气缸总成

技术领域

本实用新型属于气缸换挡技术领域，涉及一种可减缓结合齿磨损的气缸总成。

背景技术

中重型自卸车、搅拌车及其它工程机械用车，为实现驻车取力功能，需匹配中间位置气缸或增压式中间位置气缸，其中增压式中间位置气缸性能更为优良，而在行车过程中，因工况复杂，主副箱切换频繁，导致同步器及两侧齿轮上的结合花键过快磨损，结合花键异常磨损主要有两方面原因:首先是同步力过小导致锁止不可靠，其次是换挡力过大导致轴向冲击大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术中的当主副箱切换频繁，但在换挡过程中，同步力过小导致锁止不可靠且换挡力过大导致轴向冲击大的问题，提供一种可减缓结合齿磨损的气缸总成。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种可减缓结合齿磨损的气缸总成，包括气缸壳体，所述气缸壳体的内部设置有拔叉轴，所述气缸壳体的内部开设有活塞腔，所述拔叉轴的端部伸入至活塞腔内部；

所述拔叉轴上套设有第一活塞，所述第一活塞上套设有第二活塞，所述活塞腔的内部设置有台阶面，所述台阶面用于对第二活塞限位；

所述活塞腔上开设有活塞腔气孔，所述第二活塞上开设有通气结构，所述通气结构与活塞腔气孔连通，所述气缸壳体上开设有进排气孔，所述进排气孔与活塞腔连通。

本实用新型的进一步改进在于：

所述第一活塞的外侧壁与活塞腔的内侧壁之间存在间隙；

所述第二活塞的外侧壁与活塞腔的内侧壁接触。

所述拔叉轴上固设有隔垫，所述隔垫设置在第一活塞靠近第二活塞的一端；

所述第二活塞远离第一活塞的端面上开设有活塞台阶面，当第二活塞沿拔叉轴轴向移动时，所述活塞台阶面能够与隔垫相靠近的端面接触。

所述隔垫和第一活塞均通过紧固螺栓与拔叉轴固定连接，所述紧固螺栓设置隔垫远离第一活塞的一端。

所述通气结构包括沉槽，所述沉槽开设在第二活塞的外侧壁上，所述沉槽内开设有活塞气孔，所述活塞气孔与活塞腔气孔连通。

所述第一活塞和第二活塞的截面形状均为两个对称的U型结构。

所述第一活塞和第二活塞嵌合连接。

所述第一活塞与拔叉轴之间设置有第二密封圈；

所述第一活塞和第二活塞之间径向依次设置有第四密封圈和第五密封圈；

所述第二活塞与活塞腔的内侧壁之间轴向依次设置有第三密封圈和第六密封圈。

所述气缸壳体靠近活塞腔的一端连接中间位置气缸壳体，所述中间位置气缸壳体上开设有第一活塞腔和第二活塞腔，所述活塞腔、第一活塞腔、和第二活塞腔依次连通；

所述第一活塞腔和活塞腔之间设置有定位环，所述定位环与台阶面配合，用于限位第二活塞的轴向移动，

所述第一活塞腔内设置有中间位置活塞，所述中间位置活塞的一端与拔叉轴的端部接触，另一端伸入至第二活塞腔内，所述中间位置活塞上套设有增压活塞，所述增压活塞位于第二活塞腔内；

所述中间位置气缸壳体上开设有气孔，所述气孔与第二活塞腔连通。

所述中间位置气缸壳体上开设有中间气缸第二气孔，所述中间气缸第二气孔与第二活塞腔连通。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型公开了一种可减缓结合齿磨损的气缸总成，在气缸壳体的内部开设活塞腔，活塞腔内设置有台阶面，台阶面与活塞腔室的端面配合实现对第二活塞的限位，保证在换挡同步阶段两个活塞配合产生的力矩增大，缩短换挡同步时间，在同步结束后，对第二活塞进行限位，使力矩减小，降低对结合齿的磨损和冲击，同时在第二活塞上开始通气结构，通气结构通过活塞腔气孔连通气体，可以平衡两个活塞之间的气压，保证换挡的顺利进行，本实用新型公开的装置中两个活塞配合，实现了换挡力矩的调节，降低了频繁换挡对结合齿的磨损，延长了气缸的寿命。

进一步的，本实用新型中，通气结构包括沉槽，在沉槽上开始有活塞气孔，无论第二活塞移动到哪个位置时，活塞气孔均能通过沉槽与活塞腔气孔连通，保证气体的流动。

进一步的，本实用新型中，第一活塞和第二活塞的截面形状均为两个对称的U型结构，两个活塞插接设置，当两个活塞向远离台阶面的方向移动时，第二活塞移动到活塞腔的末端后停止移动，第一活塞会利用插接结构继续移动，此时力矩变小，降低了对结合齿的冲击，本实用新型公开的装置对高低挡力矩的大小均可以调整。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的沉槽结构放大图；

图3为本实用新型由低挡切换高挡时，同步前状态的示意图；

图4为本实用新型由低挡切换高挡时，同步完成后状态示意图；

图5为本实用新型由高挡切换低挡时，同步前状态的示意图；

图6为本实用新型由高挡切换低挡时，同步完成后状态示意图。

其中：1-气缸壳体；2-拔叉轴；3-第一活塞；4-第二活塞；5-锁紧螺母；6-活塞腔；7-台阶面；8-中间位置气缸壳体；9-止动环；10-气缸盖；11-隔垫；12-定位环；13-中间位置活塞；14-活塞腔气孔；15-沉槽；16-活塞气孔；17-增压活塞；18-第一密封圈；19-第二密封圈；20-第三密封圈；21-第四密封圈；22-第五密封圈；23-第六密封圈；24-第七密封圈；25-第八密封圈；26-中间气缸第一气孔；27-中间气缸第二气孔；28-气孔；29-第九密封圈。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

参见图1，本实用新型实施例公开了一种可减缓结合齿磨损的气缸总成，包括以下结构：

一种可减缓结合齿磨损的气缸总成，包括气缸壳体1，所述气缸壳体1的内部设置有拔叉轴2，所述气缸壳体1的内部开设有活塞腔6，所述拔叉轴2的端部伸入至活塞腔6内部；所述拔叉轴2上套设有第一活塞3，所述第一活塞3上套设有第二活塞4，所述活塞腔6的内部设置有台阶面7，所述台阶面7用于对第二活塞4限位；所述活塞腔6上开设有活塞腔气孔14，所述第二活塞4上开设有通气结构，所述通气结构与活塞腔气孔14连通，所述气缸壳体1上开设有进排气孔，所述进排气孔与活塞腔6连通，所述进排气口包括高挡进排气口和低挡进排气口，位于低挡侧的为低挡进排气口，位于高挡侧的为高挡进排气口。

进一步的，本实用新型实施例公开的气缸总成，参见图1，第一活塞3和第二活塞4的截面面积均为两个对称的U型结构，第一活塞3和第二活塞4的U型槽相对设置，使得第一活塞3和第二活塞4嵌合连接，U型槽为嵌合部。

进一步的，本实用新型实施例公开的气缸总成，在拔叉轴2上套设有隔垫11，隔垫11位于第一活塞3靠近第二活塞4的一端，拔叉轴2的末端设置有锁紧螺母5，所述第一活塞3和隔垫11通过锁紧螺母9与拔叉轴2固连。

进一步的，本实用新型实施例公开的气缸总成，第二活塞4轴向位于第一活塞3和隔垫11之间，第二活塞4与隔垫11相靠近的端面上开设有活塞台阶面，在移动的过程中，活塞台阶面可以与隔垫11相靠近的端面接触，具体为：

当第一活塞3和第二活塞4向左移动时，通过两个活塞嵌合配合，初期移动时，第一活塞3带动第二活塞4一起向左移动，当第二活塞4的端面与台阶面7接触时，第二活塞4停止移动，第一活塞3继续移动，直至移动到活塞腔的顶端，换挡结束；当第一活塞3和第二活塞4向右移动时，初期两个活塞一起向右移动，第二活塞4会通过活塞台阶面与隔垫11的配合，将向右移动的力传递至第一活塞3和拔叉轴2，当第二活塞4移动至活塞腔的顶端时，停止移动，此时第一活塞3能够沿着与第二活塞4的插接部继续向右移动，直至插接部完全重合，不能移动时，换挡结束。

进一步的，本实用新型实施例公开的气缸总成，第二活塞4的外侧壁与活塞腔6的内侧壁接触，第二活塞4上套设有第三密封圈20和第六密封圈23，加固了第二活塞4与活塞腔6连接的密封性，第二活塞4和第一活塞3之间径向依次设置有第四密封圈21和第五密封圈22，两个密封圈均位于第一活塞3和第二活塞4的嵌合处；进一步的，第一活塞3和拔叉轴2之间套设有第二密封圈19。

进一步的，本实用新型实施例公开的气缸总成，在拔叉轴2上套设有第一密封圈18。

参见图2，进一步的，本实用新型实施例公开的气缸总成，通气结构包括沉槽15，沉槽15内开设有活塞气孔16，沉槽15开设在第二活塞4的外侧壁上，沉槽15的面积大于活塞腔气孔14的面积，保证在第二活塞4的移动范围内，均可以通过沉槽15使活塞腔气孔14与活塞气孔16连通，活塞腔气孔14连通两个活塞之间的嵌合处，平衡两个活塞之间的气压。

进一步的，本实用新型实施例公开的气缸总成，在气缸壳体1靠近活塞腔6的一端连接中间活塞气缸，具体连接结构为：

气缸壳体1的一端连接中间位置气缸壳体8，中间位置气缸壳体8内开设有第一活塞腔和第二活塞腔，活塞腔6、第一活塞腔和第二活塞腔依次连通，在第一活塞腔和活塞腔6之间设置有定位环12，定位环12用于对第二活塞4限位，在第一活塞腔内设置有中间位置活塞13，中间位置活塞13一端与拔叉轴2的端部接触，另一端伸入第二活塞腔内部，第二活塞腔内设置有增压活塞17，增压活塞17套设在中间活塞13伸入至第二活塞腔内部的结构上，所述中间位置气缸壳体8上开设有气孔28，所述气孔28与第二活塞腔连通。

进一步的，本实用新型实施例公开的气缸总成，在中间位置活塞13活塞上开设有中间气缸第一气孔26，在中间位置气缸壳体8上开设有中间气缸第二气孔27，所述中间气缸第二气孔27与第二活塞腔连通，中间气缸第二气孔27位于增压活塞17与第二活塞腔接触的端面处，平衡内部气压，保证增压活塞17顺利移动。

进一步的，本实用新型实施例公开的气缸总成，在增压活塞17远离第一活塞腔的一点设置有止动环9，止动环9用于固定增压活塞17。

进一步的，本实用新型实施例公开的气缸总成，在中间位置活塞13与第一活塞腔的内侧壁之间设置有第九密封圈29，在中间位置活塞13与中间位置气缸壳体8之间设置有第七密封圈24，在增压活塞17和第二活塞腔的侧壁之间设置有第八密封圈25。

进一步的，本实用新型实施例公开的气缸总成，在中间位置气缸8远离气缸壳体1的一端设置有气缸盖10，气缸盖10上开设有气孔28。

进一步的，本实用新型实施例公开的气缸总成，当气缸壳体1不与中间位置气缸壳体8配合使用时，在气缸壳体1的端部设置气缸盖即可，当与中间位置气缸壳体8配合使用时，将气缸盖换成定位环12，即可实现两个气缸的配合使用。

参见图3-图6，本实用新型实施例的工作原理：

参见图3-图4，低挡挂高挡时，高挡气口进气，低挡气口排气，在气压作用下，分别推动第二活塞4及拨叉轴2与第一活塞3向左移动，根据a＝F/m，第二活塞4加速度远大于拨叉轴2与第一活塞3，故第二活塞4始终压紧第一活塞3，推动拨叉轴2向左移动，有效受力面积为1/4*π*(D^2)；当同步器滑套移动至锁止同步位置时，即台阶面7的位置，拨叉轴2及第一活塞3、第二活塞4停止移动；当同步完成后，第二活塞4左端面应与气缸腔体内的台阶面7接触，停止移动，而拨叉轴2及第一活塞3继续向左移动，经历空行程及花键啮合最终挂挡到位，有效受力面积为1/4*π*(d^2)。

参见图5-图6，高挡挂低挡时，低挡气口进气，高挡气口排气，在气压作用下，推动第一活塞3、第二活塞4向右移动，根据a＝F/m，第二活塞4加速度大于第一活塞3，故第二活塞4相对第一活塞3向右移动并压紧隔垫11，推动拨叉轴2向右移动，有效面积为1/4*π*(D^2-d’^2)；当同步器滑套移动至锁止同步位置时，拨叉轴2及第一活塞3、第二活塞4停止移动；当同步完成后，第二活塞4右端面应与定位环12接触，停止移动，而拨叉轴2及第一活塞3继续向右移动，经历空行程及花键啮合最终挂挡到位，有效面积为1/4*π*(D’^2-d’^2)。

综上，低挡挂高挡时，同步完成前换挡力为1/4*π*(D^2)*P；同步完成后换挡力为1/4*π*(d^2)*P；高挡挂低挡时，同步完成前换挡力为1/4*π*(D^2-d’^2)*P；同步完成后换挡力为1/4*π*(D’^2-d’^2)*P。

本实用新型公开的装置，通过两个活塞的相互配合，以及活塞在运动中与台阶面的配合，实现了变挡力的可调，可实现高低挡双向/单向换挡力可变，且换挡力变化起始点、换挡力变化比例可灵活调整，结构适应性强，既能在同步阶段增大力矩，缩短同步时间，也可以在同步完成后减小力矩，降低对结合齿的冲击和摩擦。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可减缓结合齿磨损的气缸总成，其特征在于，包括气缸壳体（1），所述气缸壳体（1）的内部设置有拔叉轴（2），所述气缸壳体（1）的内部开设有活塞腔（6），所述拔叉轴（2）的端部伸入至活塞腔（6）内部；

所述拔叉轴（2）上套设有第一活塞（3），所述第一活塞（3）上套设有第二活塞（4），所述活塞腔（6）的内部设置有台阶面（7），所述台阶面（7）用于对第二活塞（4）限位；

所述活塞腔（6）上开设有活塞腔气孔（14），所述第二活塞（4）上开设有通气结构，所述通气结构与活塞腔气孔（14）连通，所述气缸壳体（1）上开设有进排气孔，所述进排气孔与活塞腔（6）连通。

2.根据权利要求1所述的一种可减缓结合齿磨损的气缸总成，其特征在于，所述第一活塞（3）的外侧壁与活塞腔（6）的内侧壁之间存在间隙；

所述第二活塞（4）的外侧壁与活塞腔（6）的内侧壁接触。

3.根据权利要求1所述的一种可减缓结合齿磨损的气缸总成，其特征在于，所述拔叉轴（2）上固设有隔垫（11），所述隔垫（11）设置在第一活塞（3）靠近第二活塞（4）的一端；

所述第二活塞（4）远离第一活塞（3）的端面上开设有活塞台阶面，当第二活塞（4）沿拔叉轴（2）轴向移动时，所述活塞台阶面能够与隔垫（11）相靠近的端面接触。

4.根据权利要求3所述的一种可减缓结合齿磨损的气缸总成，其特征在于，所述隔垫（11）和第一活塞（3）均通过紧固螺栓（5）与拔叉轴（2）固定连接，所述紧固螺栓（5）设置隔垫（11）远离第一活塞（3）的一端。

5.根据权利要求1所述的一种可减缓结合齿磨损的气缸总成，其特征在于，所述通气结构包括沉槽（15），所述沉槽（15）开设在第二活塞（4）的外侧壁上，所述沉槽（15）内开设有活塞气孔（16），所述活塞气孔（16）与活塞腔气孔（14）连通。

6.根据权利要求1所述的一种可减缓结合齿磨损的气缸总成，其特征在于，所述第一活塞（3）和第二活塞（4）的截面形状均为两个对称的U型结构。

7.根据权利要求6所述的一种可减缓结合齿磨损的气缸总成，其特征在于，所述第一活塞（3）和第二活塞（4）嵌合连接。

8.根据权利要求1所述的一种可减缓结合齿磨损的气缸总成，其特征在于，所述第一活塞（3）与拔叉轴（2）之间设置有第二密封圈（19）；

所述第一活塞（3）和第二活塞（4）之间径向依次设置有第四密封圈（21）和第五密封圈（22）；

所述第二活塞（4）与活塞腔（6）的内侧壁之间轴向依次设置有第三密封圈（20）和第六密封圈（23）。

9.根据权利要求1所述的一种可减缓结合齿磨损的气缸总成，其特征在于，所述气缸壳体（1）靠近活塞腔（6）的一端连接中间位置气缸壳体（8），所述中间位置气缸壳体（8）上开设有第一活塞腔和第二活塞腔，所述活塞腔（6）、第一活塞腔、和第二活塞腔依次连通；

所述第一活塞腔和活塞腔（6）之间设置有定位环（12），所述定位环（12）与台阶面（7）配合，用于限位第二活塞（4）的轴向移动，

所述第一活塞腔内设置有中间位置活塞（13），所述中间位置活塞（13）的一端与拔叉轴（2）的端部接触，另一端伸入至第二活塞腔内，所述中间位置活塞（13）上套设有增压活塞（17），所述增压活塞（17）位于第二活塞腔内；

所述中间位置气缸壳体（8）上开设有气孔（28），所述气孔（28）与第二活塞腔连通。

10.根据权利要求9所述的一种可减缓结合齿磨损的气缸总成，其特征在于，所述中间位置气缸壳体（8）上开设有中间气缸第二气孔（27），所述中间气缸第二气孔（27）与第二活塞腔连通。

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