专利名称：一种无杆动力液压缸的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无杆动力液压缸，该液压缸具有设置在缸筒内并沿该筒的轴线移动的活塞和设置在该筒的外部并通过形成在该筒壁上的切口与该活塞相连接的外部移动体。更确切地说，本发明涉及一种无杆动力液压缸，该液压缸提供有横断面为非圆形的中心孔，并且在其上形成切口的内表面基本上是非曲面或是曲率很小的曲面。
背景技术：
一个无杆动力液压缸包括一个在其壁上有轴向切口的筒(液压缸筒)和一个设置在该筒的中心孔内并可沿该筒的纵轴移动的活塞。活塞的移动通过一个部件传递给外部移动体，该部件通过沿其纵轴形成在该筒壁上的切口使外部移动体与活塞相连接。通常，沿该切口在该筒的内和外壁面上设置有内部密封带和外部密封带，以覆盖该切口的内、外开口。
在各种的出版物中已经公开了具有非圆形横断面如椭圆形横断面或长椭圆形横断面的无杆动力液压缸。例如(A)日本未审查专利公报(公开)NO.50-89775公开了一种无杆动力液压缸，该动力液压缸包括一个其横断面大体为矩形的中心孔。中心孔的切口侧内表面是平面，并且该切口由一薄的金属带密封，该金属带与平的切口侧内表面面对面地相接触。
(B)日本未审查实用新案公报(公开)NO.1-104407和日本未审查实用新案公报(公开)NO.1-180001公开了具有非圆形中心孔的无杆动力液压缸。这些出版物中的无杆动力液压缸中，在中心孔的内表面上的切口的开口被加大了，以形成用来容纳弹性密封带的槽。安装入该槽内的弹性密封带的厚度相对较大。
(C)日本未审查专利公报(公开)NO.62-46009公开了一种具有圆形横断面的中心孔的无杆动力液压缸。在该无杆动力液压缸中，虽然该中心孔为圆形横断面，但在切口的两端上的中心孔的内表面部分形成凹槽，该凹槽的曲率大于该中心孔的表面的曲率。曲率与凹槽的曲率相一致的薄的内部密封带用于密封该切口的开口。
(D)日本未审查专利公报(公开)NO.54-28978公开了一种无杆动力液压缸，该动力液压缸具有横断面基本为圆形的筒。中心孔的整个的切口侧内表面的曲率小于该筒的外壁的曲率，并且凹槽不形成在切口侧内表面上的切口的开口部分处。内部密封带是一个薄而平的带，由中心孔的内部流体压力使其产生挠曲变形进入该切口。由于密封带的横向边缘和切口侧内表面之间的接触形成密封而保持住内部压力。
(E)日本未审查专利公报(公开)NO.56-124711公开了一种在无杆动力液压缸的活塞端部上的活塞密封件结构。该公报中的活塞密封件是环形的并具有与中心孔的内表面相接触的外唇缘。外唇缘的周边部分形状与密封带的内表面互补。
(F)日本未审查实用新案公报(公开)NO.1-180001公开了另一种类型的活塞密封件。该公报中的活塞密封件也是环形的并具有外唇缘。然而，在此公报中，在对应于内部密封带的边缘部分上，提供了连接该外唇缘和该密封件的内唇缘(基部)的桥。这些桥增加了将这些边缘推向中心孔的内表面的力以增加密封带的密封能力。
(G)日本未审查专利公报(公开)NO.1-6505公开了在活塞冲程的末端设置用来接收该活塞的阻尼器的结构。在此公报中，阻尼器被连接到关闭筒的两端的端部部件上。该端部部件在面对相对的活塞端部的面上具有孔，用来安装杆状橡胶阻尼器。该杆状橡胶阻尼器有阶梯状直径部分并通过将较大直径端插入端部部件上的孔内而安装到端部部件上。当活塞在其冲程的末端撞击到一阻尼器的较小端时，橡胶阻尼器在轴向上产生弹性变形，其直径胀大以吸收活塞的动能直到活塞停止。
(H)日本未审查专利公报(公开)NO.63-190909公开了一种用于无杆动力液压缸的另一类型的阻尼器。在此公报中的阻尼器(一个外部阻尼器)或减振器用安装座架安装到筒的外壁上。外部阻尼器在活塞冲程的末端接收外部移动体以吸收外部移动体和活塞的动能。
(I)日本未审查专利公报(公开)NO.7-269514公开了一种位于中心孔的内表面和一插入中心孔的端部部件的插入部分之间的液压缸垫圈的结构。此公报中的液压缸垫圈被装入形成在端部部件的插入部分的周边上的槽中。在该槽的底部上面对内部密封带的部分上形成一凸出部分，以便以高于液压缸垫圈的另外部分的压力将液压缸垫圈压向密封带。
然而，在公报(A)至(I)中公开的无杆动力液压缸具有各种各样的缺点。
例如，在公报(A)中，薄金属带的内部密封带压靠在中心孔的平的内表面上，以便在密封带和内表面之间得到面对面的接触。因此，为了得到良好的密封性能，中心孔表面和内部密封带的表面的粗糙度必须保持在很小的水平。所以，中心孔和内部密封带的表面必须加工到具有较高的精确度。这就增加了无杆动力液压缸的制造成本。
而且，由于公报(B)中的无杆动力液压缸使用有较大厚度的弹性体密封带代替薄金属密封带，因此必须在切口侧内表面上提供具有足够深度用以容纳厚的弹性体密封带的槽。这将会导致筒的壁厚的增加，并使得即使在使用非圆形的扁平中心孔的情况下，降低筒的高度(厚度)也很困难。
公报(C)中的无杆动力液压缸所使用的筒具有横断面为圆形的中心孔。因此，降低筒的高度很困难。进而，此公报中的无杆动力液压缸使用了薄的金属内密封带，该密封带是一圆弧，其圆心位于筒的纵轴上。由于此密封带由导向滚子引导，当它被导向滚子引导时，该密封带变平。所以当密封带接触导向滚子时，导向滚子使其产生挠曲变形。这就降低了密封带的耐久性。
进而，由于接收密封带的凹槽的接触表面和密封带的表面均是弯曲的，两个接触表面的曲率必须彼此严格地一致，以便得到良好的密封性能。这就需要凹槽的表面和密封带的表面具有较高的加工精度。另外，当使用弯曲的密封带时，很难精确地预测由内部压力所引起的密封带的变形量。因此，设计密封带时很难精确地估算密封性能。从实用性的观点看，这些困难使得公报(C)中的密封带很难应用于实际的无杆动力液压缸中。
公报(D)中的无杆动力液压缸使用了有圆形横断面的筒。因此，降低筒的高度也很困难。而且，此公报中的密封带的密封能力由密封带的边缘和切口侧内表面之间的接触压力来决定，即由密封带的变形量来决定。还有，由于密封带的变形量根据切口侧内表面的曲率而变化，并且切口侧内表面的曲率又随筒的直径而变，因此为使用不同直径的筒，获得最大密封能力所需的密封带的变形量必须重新计算。
公报(E)中所用的活塞密封件仅靠内部压力把外缘压靠在中心孔的内表面上来密封。因此当内部压力低时，活塞密封件的密封能力就变得不足。
在公报(F)的活塞密封件中，当内部压力较高时，连接外缘和内缘的桥对活塞密封件的密封能力具有有害的影响。内部压力高时，施加在外缘上使外缘紧靠在中心孔的内表面上的力变大。然而，在此公报中的活塞密封件中，由于桥接接收了该力的一部分，因而使外缘紧靠在内表面上的力变得不足。这就导致在内部压力较高时，密封压力不足。
公报(G)公开了活塞阻尼器的结构。虽然此公报中的阻尼器可以使活塞平稳地停止。由连接部件(轭)连接到活塞上的外部移动体本身并没有停止。因此，当活塞在其冲程的末端撞击到阻尼器上时，外部移动体的动量会将一较大的弯曲力矩施加在该轭上。
当使用公报(H)中的外部阻尼器时，外部移动体的动量可以被外部阻尼器吸收，施加在轭上的弯曲力矩变小。然而，由于外部移动体的动量很大，需要外部阻尼器或减振器具有较大的减振能力。这会导致无杆动力液压缸的制造成本的增加。而且，即使使用了有足够减振能力的外部阻尼器，当外部移动体撞击到外部阻尼器时也会产生很大的噪音。
在公报(I)中的无杆动力液压缸中，在槽的底部表面上提供了凸出部分以便以一较大的力使液压缸垫圈紧靠在密封带上。然而，由于液压缸垫圈的弹性变形，液压缸垫圈在凸出部分的两端不会紧密地与槽的底部相接触。这会导致流体通过凸出部分的两端的泄漏。
而且，由于对应于密封带位置的液压缸垫圈的部分由较大的力使其紧靠在密封带上，因此在该部分垫圈的永久变形变大。这会导致液压缸垫圈材料的恶化。
而且，为了在插入部分的槽底部形成凸出部分，使铸造端部部件所用的模具的形状变得复杂。这也会导致无杆动力液压缸的制造成本的增加。
考虑到如上所述的现有技术中存在的问题，本发明的目的之一是提供一种无杆动力液压缸，在该动力液压缸中，通过使用带有非圆形横断面的中心孔的筒而使筒的高度降低，同时能够保持内部密封带的高密封能力。
本发明的另一目的是提供一种无杆动力液压缸，其中设计切口的密封的步骤可以减少。
本发明另外一个目的是提供一种装配有活塞密封件的无杆动力液压缸，该活塞密封件能够在宽的内部压力范围内保持良好的密封能力且不会妨碍液压缸的移动。
本发明再一个目的是提供一种装配有阻尼器的无杆动力液压缸，该阻尼器能够停止活塞和外部移动体的运动而不会在轭上引起大的弯曲力矩，同时能保持低的制造成本。
本发明另外一个目的是提供一种装配有液压缸垫圈的无杆动力液压缸，该液压缸垫圈具有高密封能力，而不会大幅度地增加制造成本。
上述的一个或多个目的可由本发明的无杆动力液压缸来实现，本发明的无杆动力液压缸包括具有中心孔的筒，其上有贯穿该筒的壁面并在平行于该筒的纵轴的方向上延伸的切口，该中心孔具有非圆形横断面并包括切口侧内表面和相对于切口侧内表面，上述切口形成在切口侧内表面上，相对于切口侧内表面与切口侧内表面相对；活塞，该活塞具有非圆形横断面并设置在筒的中心孔内，可在其内沿该筒的纵轴方向移动，在活塞两端装有活塞密封件；一个外部移动体，该外部移动体设置在筒的外部并通过上述切口与活塞连接，以使外部移动体沿该切口与活塞一起移动；以及内部密封带，该密封带沿上述切口延伸并从中心孔的内部覆盖该切口，其特征为，位于垂直于筒的纵轴的平面上的中心孔的切口侧内表面的曲率大体为零，位于该切口的两端的切口侧内表面的部分上形成有一凹槽，用于与内部密封带的横向边缘相接触，其中位于该切口的两端的凹槽的内表面的曲率大于切口侧内表面的曲率。
根据本发明，由于切口开口的密封由内部密封带的横向边缘和凹槽的表面之间的接触来实现，仅在与密封带的边缘相接触的部分对凹槽表面的平坦程度有要求。因此，可以简化筒的制造工序。当制造具有非圆形横断面的中心孔的筒时，这特别具有优势。
而且，由于在本发明中使用了扁平的内部密封带，由密封带的挠曲变形所引起的使密封带的边缘紧靠在凹槽的表面上的弹性力与使用弯曲的内部密封带的情形相比很容易计算。除此之外，由于当内部压力施加在其上时，内部密封带的变形由凹槽的曲率来决定，该变形，也就是使密封带的边缘紧靠在凹槽的表面上的弹性力，只要凹槽的曲率是相同的，即使筒的尺寸改变，它也不会改变。因此，通过使用具有相同曲率和相同的密封带的凹槽，可使不同尺寸的筒得到数值相同的密封带变形量。所以，即使筒的尺寸不同，一旦相对于一特定密封带确定了其最佳曲率，该曲率和该密封带的组合总是可以得到一最佳的密封能力。这就使得不必要对各种尺寸的液压缸进行最佳变形量的计算，并大大简化了设计密封结构的步骤。
还有，由于薄金属带被用作内部密封带，与使用厚弹性带作为内部密封带相比，筒壁的厚度可以更小些。因此，具有非圆形横断面筒的高度可以大幅度地降低。
从下文的描述中可以更好地理解本发明，在描述中参照以下附图附图简介
图1是本发明的一个实施例的无杆动力液压缸的纵剖视图；图2是图1所示的无杆动力液压缸的平面图；图3是沿图2中的线III-III的剖视图；图4是图1中所示的筒的剖视图；图5是图4中的部分V的放大视图；图6是活塞密封件的前视图；图7是沿图6中的线VII-VII的剖视图；图8是示出连接到活塞端部的活塞密封件的剖视图；图9是与图8类似的剖视图，示出了插入筒的中心孔内的活塞密封件；图10是图1所示的无杆动力液压缸的局部切开透视图；图11是外部阻尼器的一个实施例的局部平面图；图12是示出了端部部件的插入部分的纵剖视图；图13是沿图12中的线XIII-XIII的剖视图；图14至图16示出了中心孔的形状实施例各种筒的剖面图；图17示出了筒的切口侧内表面上的凹槽的形状的另一个实施例；
图18示出了活塞密封件的另一实施例；图19示出了液压缸垫圈的另一实施例；图20是沿图19的线XX-XX的一个剖面图。
最佳实施例下面将参照图1至图20描述本发明的无杆动力液压缸的实施例。在图1中，参考数字1代表无杆动力液压缸。数字2代表无杆动力液压缸1的筒(液压缸筒)，该无杆动力液压缸1由非磁性金属，如铝合金制成，并由挤压或拉延工艺加工而成。如图3和4所示，液压缸筒2具有非圆形(在此实施例中，是一个长圆形)的中心孔3。狭长切口4形成在沿其整个长度的液压缸筒的侧壁上。在液压缸筒2的外壁上，用于将端部部件连接到筒2上的槽5和用于安装附件，比如传感器的槽6形成在液压缸筒2的整个长度上。
图4示出了中心孔3的横断面。中心孔3具有长圆形横断面。在此实施例中，切口4开口在其上的中心孔的切口侧内表面7和与切口侧内表面7相对的中心孔的相对切口侧内表面8是彼此相互平行的平面。切口侧内表面7和相对切口侧内表面8由液压缸表面9连接在一起。
在切口4的两侧的切口侧内表面7的部分上形成了液压缸表面10。图5是图4中的部分V的放大视图。如图5所示，形成液压缸表面10的圆柱体的中心轴线位于从切口的各个壁4a延伸的平面上。也就是，在此实施例中，切口壁4a由液压缸表面10连接到切口侧内表面7的平面上。在此实施例中，液压缸表面10形成了一个凹槽，用于接纳内部密封带25。虽然在此实施例中，切口侧内表面7是一个平面，但是切口侧内表面7也可以是一个曲率很小的曲面。当切口侧内表面7是曲面时，凹槽10的表面的曲率要大于切口侧内表面7的曲率。
液压缸筒2的两端由端部部件11来封闭，并且由中心孔3的壁面和端部部件11来限定出液压缸室13，如图1所示。端部部件11具有插入部分14，该插入部分14与液压缸垫圈15一同插入筒2内，使得液压缸垫圈15介于两者之间。在此情形下，端部部件11通过将自攻丝螺钉16拧紧入槽5的端部而固定于液压缸筒2的端部(图2)。自攻丝螺钉是当其被拧入螺钉孔时由其自身在螺钉孔的壁面上切割出螺纹的螺钉。在此实施例中，自攻丝螺钉16根据JIS(日本工业标准)No.B-1122来制造。但也可以使用其它的自攻丝螺钉作为螺钉16。通过使用自攻丝螺钉16，由于在连接端部部件之前，不需要在槽5的内壁上切割出螺纹，所以液压缸筒2的制造程序被大大地简化了。在此实施例中，由于在各个端部部件11的侧面上提供了一个进口和一个出口11a(图10)，所以每一个端部部件11用三个螺钉16固定(图10)。
液压缸室13由形成在活塞体18a的两端上的活塞端部18b分成前液压缸室13A和后液压缸室13B(图1)。活塞体18a和活塞端部18b形成了活塞18。活塞密封件35被连接到两个活塞端部18b。在活塞18上，用于驱动外部移动体23经过切口4的活塞轭19与其一体地形成在活塞端部18b之间的部分上(图1)。在筒2的外部的活塞轭19的端部上，用作外部移动体23基座的活塞座20与其形成一体。也就是，在此实施例中，活塞18、活塞轭19和活塞座20整体地构成了一个移动体。这个整体的移动体18由铝合金压铸制成。在活塞轭19上方部分的活塞座20的上表面上形成了一个凹槽21。凹槽21沿筒2的纵向轴线方向上延伸。凹槽21形成了一个外部密封带26从中通过的导槽。
为了防止灰尘进入筒2和活塞座20之间的空间内，一个刮板24被连接到活塞座20上，围绕其下部周边布置。
外部密封带26和内部密封带25沿切口4的整个长度设置在位于筒2的两端上的各端部部件11之间。外部密封带26通过活塞轭19的上表面，内部密封带25通过活塞轭19的下表面。外部和内部密封带是薄的有弹性的带状物，由磁性金属，如钢制成。密封带25和26的宽度大于切口4。密封带25、26的两端由插入安装孔29内的安装销30安装到端部部件11上。为了盖住安装销30的外端，在端部部件11上连接有盖。这些盖可以防止安装销30从端部部件11上脱落。
在此实施例中，在切口4的两侧沿其整个长度设置有磁铁31。因此密封带25和26除了通过活塞轭19的部分外沿其整个长度均被吸引到磁铁31上。内部密封带25被液压缸室13内的流体压力和磁铁31的吸引力吸附到切口4上并密封住切口4。外部密封带26也被磁铁31的吸引力吸附到切口4上并密封住切口4。
从图5中可以看出，当内部密封带25被安装在筒内时，内部密封带25具有一个面对切口开口的外表面25b和一个面对筒的中心孔3的内表面25a。靠近横向边缘25c的内表面部分25a被加工成一个斜面33。外表面25b的边缘借助磁铁31的吸引力和中心孔3内的流体压力将其压靠在凹槽10的表面上，形成密封，可防止流体通过切口4泄漏。外表面25b的边缘25c被精确地加工，如使用一个整形机，以保证边缘25c上不存在任何变形或扭曲。在此实施例中，边缘的厚度被设置成小于0.1mm，最好被设置为大约0.02mm至0.05mm。从图5中可以看出，当密封带25是平的时(即，当密封带25不朝向切口变形时)，密封带的内表面25a与切口侧内表面7贴合成一个平面，也就是，表面25a与切口侧内表面7位于同一平面内。因此，在密封带的边缘25c处，由凹槽10的表面和密封带25的内表面25a的斜面33形成凹坑34。切口4的开口和密封带25的外部表面25b之间的距离L(图5)，即当施加流体压力时的密封带25的挠曲变形量L，通过以下方式被设置为最佳值，即使将边缘25c压向凹槽10表面的密封带变形所引起的弹力变成为一个适当的值。该最佳变形量(也就是，弹性力)是一个使得通过边缘25c和凹槽10的表面之间的接触部分的流体的泄漏量被减小到一个实际中可接受的水平的变形量，该泄漏量由实验确定。
由于最佳变形量由凹槽10的表面的曲率和密封带25的性能来决定，如果使用相同的密封带25和相同的凹槽10的表面曲率的组合，那么即使筒的大小尺寸不同，也可以得到相同的密封能力。因此，不必要为各种不同尺寸的筒分别设置最佳变形量L和凹槽10的表面的曲率。在此实施例中，当将凹槽10的表面的曲率半径设置在25mm，将变形量设置在0.125mm时，可得到最佳的密封能力。
下面，将要说明本实施例中的阻尼器。如图10所示，由橡胶制成的内部阻尼器被连接到各个端部部件11的插入部分14上，内部阻尼器70在活塞18的冲程末端抵靠在活塞端部18b上。如图12所示，内部阻尼器70借助于，如粘合剂被连接到插入部分14的端部上。当阻尼器70被连接到插入部分14上时，一个保持液压缸垫圈15的垫圈槽14d形成在端部部件11和内部阻尼器70之间。在内部阻尼器70的中心设置有一个入/出口72。工作流体通过入/出口11a和端部部件11内的一个流体通道70以及内部阻尼器70上的入/出口72供入液压缸室13并从液压缸室13排出。如图10所示，一对安装孔70b形成在阻尼器70的端面70a上，杆状弹性体阻尼器部件70c插入各安装孔70b内。当阻尼器部件70c被安装到阻尼器70上时，阻尼器部件70c从端面70a伸出一预定量。安装孔70b的尺寸大于阻尼器部件70c的横断面。安装孔70b的尺寸的确定应满足下面的条件，即当阻尼器部件70c在冲程的末端被活塞端部18b压缩时，阻尼器部件70c的最大横向挠曲量和/或直径的最大膨胀量可以被允许在安装孔70b内。阻尼器部件由具有相对较小的弹性模量的材料，如一种腈橡胶制成，以便阻尼器部件70c容易在轴向上变形。
而且，每一个端部部件11均有一外部弹性体阻尼器80，当外部移动体23到达冲程的末端时，它们抵靠在外部移动体23的纵向端部上。在外部阻尼器80的表面上形成有多个面对外部移动体23(图2和10)的垂直槽80b，以使抵靠在外部移动体23上的阻尼器80的部分容易挠曲。在阻尼器80的后面提供有凸起部分80c。当阻尼器80被连接到端部部件11上以便定位阻尼器80时，这些凸起部分80c被插入相应的凹槽80d中。
还有，从图2和11中可以看出，外部阻尼器80具有沿液压缸筒2的槽4延伸的下端部分81。如图10所示，在每一个伸出的下端部分81的端部都设有插入部件82。下端部分81的长度由以下方式确定，即当阻尼器80与端部部件11接触时，插入部分82位于各自攻丝螺钉16的端部之内。阻尼器80通过在自攻丝螺钉16的端部内部的位置上将插入部件82插入槽5内被连接到筒2上。因此，在筒2的两端的两个自攻丝螺钉16由阻尼器80的下端部分81所覆盖。这种安装方式使得安装/拆卸外部阻尼器80都很方便。
当活塞80移动到其冲程的末端时，杆状弹性体阻尼器部件70c首先与活塞端部18b接触。当活塞18进一步推进时，阻尼器部件70c在轴向上产生挠曲，也就是，阻尼器部件70c在轴向上被压缩并膨胀。活塞18的动能的一部分由阻尼器部件70c的挠曲所吸收。由于阻尼器部件70c制成杆状，所以它在轴向上的挠曲就变得相对较大。而且，由于安装孔70b的横断面大于阻尼器部件的横断面，所以在阻尼器部件70c的周边和安装孔70b的侧壁之间形成较大的间隙。阻尼器部件70c可以在轴向上产生挠曲，直到由于其直径的膨胀，阻尼器部件70c的周边接触到安装孔70b的侧壁为止。由于阻尼器部件70c的轴向挠曲很大，所以在活塞端部18在它接触到阻尼器部件70c之后撞击到端面70a之前，活塞18移动的距离也变得很大。因此，活塞18在它接触到阻尼器部件70c之后的减速度是相当小，由此，活塞18可以平稳地停止。当阻尼器部件70c的周边接触到安装孔70b的内壁时，由于阻尼器部件不能再继续挠曲，因此阻尼器部件的刚度增加了。此刻，活塞端部18b靠在内部阻尼器70的端面70a上并完全停止。
在活塞端部18b撞击到内部阻尼器70的端面70a上的时间内，外部移动体23与外部阻尼器80相接触，以便吸收活塞18和外部移动体23的剩余的动能。由于外部阻尼器80抵靠在外部移动体23上，所以当活塞停止时，施加在轭19上的弯曲力矩变得很小。而且，活塞18和外部移动体23的动能同时被内部阻尼器70和外部阻尼器80吸收，所以当外部移动体23撞击到外部阻尼器80时产生的噪音也变得很小。
图11中示出了外部阻尼器的另一个实施例。在此实施例中，在外部阻尼器80的端面80A上形成有第一组凸起部分80Aa和第二组凸起部分80Ab，其中，第二组凸起部分80Ab的凸出量小于第一组凸起部分80Aa的凸出量。在此实施例中，外部移动体23首先撞击第一组凸起部分80Aa。因此，外部移动体23的动能的一部分被消耗在使第一组凸起部分80Aa产生挠曲上。外部移动体23在它使第一组凸起部分80Aa产生挠曲之后，撞击在第二组凸起部分80Ab上。由此，外部移动体23的剩余动能完全被第二组凸起部分80Ab的挠曲所吸收。因此，在此实施例中，实现了所谓两级缓冲制动，其中外部移动体23的动能在两个阶段中被吸收。这使得外部移动体能够平稳地停止，不会有回弹。因此，根据此实施例，当外部移动体在其冲程的末端停止时，其位置可以得到精确的控制。
下面将参照附图12和13说明本实施例中的液压缸垫圈15。
如图12和13所示，端部部件11的插入部分14具有长圆形横断面，该横断面与中心孔3的横断面相一致。插入部分14具有与中心孔3配合的较大直径部分14a和形成在插入部分14的端部上的较小直径部分14b。在较小直径部分14b的端面上形成有一个凹槽14c。内部阻尼器70设有与凹槽14c相适应的凸起部分，当它被连接到端部部件11上时使内部阻尼器70定位。当内部阻尼器70被连接到较小直径部分14b的端面上时，由阻尼器70和较大直径部分14a形成一个用于接收液压缸垫圈15的环形槽14d，如图12所示。槽14d的底部，即较小直径部分14b的周边形成一个没有凸起部分的平面。槽的深度H以这样一种方式选择，即在液压缸垫圈15和中心孔的内表面之间不会出现流体泄漏，并且在此实施例中，深度H被设置为一个相对较大的值。由于深度H被设置为一个相对较大的值，所以在此实施例中，当液压缸垫圈被安装在槽14d内时，它从该槽伸出的高度变为一个相当小的值。
液压缸垫圈15也是一个长圆环形，该环形的内部直径小于插入部分14的较小直径部分14b的外部直径。因此，当垫圈15被安装到槽14上时，垫圈15不会产生变形。这使得插入部分14能够平滑地插入中心孔3内。在液压缸垫圈15的外部周边上与内部密封带25的边缘部分25c相接触的部分上形成有一对凸出部分44。当端部部件11被插入中心孔3时，这些凸出部分44填充由凹槽10和内部密封带25的边缘部分25c形成的凹坑34。液压缸垫圈15的外部周边在位于凸出部分44和接触内表面25a的部分之间的部分上形成一加厚部分，在该部分，液压缸垫圈的弦的厚度(高度)大于接触中心孔3的内表面的液压缸垫圈的其它部分的厚度。然而，加厚部分45的厚度小于凸出部分44处的厚度。加厚部分45和凸出部分44的厚度由这样一种方式确定，即这些部分从垫圈槽14d伸出的量足以获得内部密封带25和这些部分之间的最佳接触，以防止流体从这些部分中的泄漏。
至此，完全地防止通过凹坑34的泄漏是很困难的，在凹坑34处，液压缸垫圈和凹槽表面及内部密封带之间的接触压力变小。然而，在此实施例中，由于凸出部分44进入凹坑34并填充其整个容积，因此可以在液压缸垫圈15和凹槽10的表面及内部密封带之间得到一个较大的接触压力，该压力可以足够用来防止通过凹坑34的泄漏。而且，在此实施例中，加厚部分45形成在液压缸垫圈15上，在该处，它与内部密封带25的内表面25a相接触。因此，液压缸垫圈和表面25a之间的接触压力也很高，在该部分可以得到很好的密封能力。可以确信，液压缸垫圈15在这些部分的压缩变大。然而，由于液压缸垫圈的弦的厚度在这些部分处是很大的，因此液压缸垫圈的永久变形在这些部分仍保持为很小。因此，在这些部分可以得到稳定的密封能力。
为了在液压缸垫圈15上形成凸出部分44和加厚部分45，在此实施例中需要一个特制的生产液压缸垫圈15的模子。然而，即使需要一个特制的模子，该特制的模子的成本也远低于在相关技术中使用的在端部部件的槽底部上形成凸出部分所需要的特制模子的成本。
下面将参照附图6至9描述此实施例中的活塞密封件35。图8和9示出了被连接到活塞端部18b上的活塞密封件35。从图8和9中可以看出，活塞密封件35被安装到一个形成在活塞端部18b上的环形密封槽36内。图6和7示出了本实施例中的活塞密封件35的形状。活塞密封件35的外部形状是一个近似于中心孔3的横断面的长圆形。然而，活塞密封件35的横断面要大于中心孔3的横断面。图7是沿图6中的线VII-VII的剖视图。如图7所示，活塞密封件35由基体部分37，内缘38和外缘39组成。凹槽40形成在内缘38和外缘39之间。在密封件35上形成有一个穿过基体部分37和内缘38的中心孔。活塞端部18b插入该中心孔内以将活塞密封件36安装在槽36内(图8和9)。当活塞密封件35被安装到活塞端部上时，外缘39紧压住中心孔3的内壁和内部密封带25的内表面25a。从图6和7中可以看出，凸出部分41a形成在外缘39的外部周边上的对应于由切口侧内表面7的凹槽10和内部密封带25的边缘25c形成的凹坑34的位置处。凸出部分41a的形状与凹坑34的形状相一致，以便当活塞密封件35被安装到活塞端部18b上时凸出部分41a填充凹坑34。在凸出部分41a处，基体部分37的外部周边在外缘39的后面膨胀以增加活塞密封件35的弦的厚度(高度)。该膨胀部分41b延续到凸出部分41a。膨胀部分41b在筒2的纵向轴方向上的位置是在与凹槽40的底部A相比的活塞体18a侧(图8和9)。活塞密封件35由弹性体制成，其硬度与普通的密封件相近，比如大约HS(肖氏硬度)70。活塞密封件35的表面可以进行氯化处理以增加密封件表面的润滑能力。另一方面，活塞密封件35的硬度可以相对较低(例如，大约HS60)以增加密封能力。在此情形下，密封件35的表面可以进行氯化处理以对由较低的硬度引起的低的耐久性进行补偿。
当流体压力施加在外缘39上时，填充凹坑34的凸出部分41a由流体压力紧压在凹槽10的壁面上和内部密封带25的内表面上。在图8中，点B表示膨胀部分41b开始接触切口侧内表面7的凹槽10的壁面和内部密封带25的内表面25a的部分。从图8中可以看出，在凹槽40的底部和点B之间的外缘39的部分具有大于基体部分37的其它部分的厚度的厚度(高度)。因此，位于点B和凹槽40的底部A之间的外缘39的外部周边部分紧靠在内部密封带25上，由于膨胀部分41b的压缩，其间具有较高的接触压力。因此，内部密封带25的边缘部分25c被凸出部分41a和膨胀部分41b密封，而这些部分由于施加在外缘39上的流体压力和由凸出部分41a和膨胀部分41b的压缩产生的弹性力的作用而紧靠在内部密封带25上。
不与活塞密封件35相接触的内部密封带25的部分朝向切口4挠曲变形，内部密封带25的边缘25c由内部密封带25的挠曲所产生的弹性力及施加在内部密封带25上的流体压力的作用使其压紧在凹槽10的壁面上。在边缘25c和凹槽10的壁面之间的接触防止了流体的泄漏。当活塞18在筒2内移动时，活塞密封件35产生变形以便它能够随内部密封带25的挠曲变形而变形。因此，液压缸室13由内部密封带25和活塞密封件35密封。由于内部密封带25是借助于凹槽10的各壁面与边缘25c之间的接触来密封切口4的，因此仅将接触边缘25c的凹槽的表面部分加工成具有较高的精确度以降低表面的粗糙度。所以，与需要将与内部密封带的外表面25b相接触的切口侧内表面的整个表面进行高的精加工的相关技术相比，筒2的制造很简便。
而且，在此实施例中，当流体压力较高时，将外缘39紧靠在中心孔3的表面和凹坑34及内部密封带25上的力变大。因此，根据本发明的活塞密封件35，即使当流体压力较高时，也可以得到较高的密封能力。当流体压力较低时，将活塞密封件35紧压向中心孔3的壁面的力也变得较低。然而，由于膨胀部分41b形成在活塞密封件35与内部密封带25相接触的部分上，因此膨胀部分41b被由其压缩所产生的弹性力压向内部密封带25。所以即使当流体压力很低时，也可以保持良好的密封能力。而且，由于凹槽40位于内缘38和外缘39之间，外缘39在除了膨胀部分41b之外的其它部分上可以很容易地朝向中心孔3的中心挠曲变形，将外缘39压向中心孔3的壁面的力小于将膨胀部分41b和凸出部分41a压向密封带的力，活塞端部18b和中心孔壁面之间的摩擦整体变得相对较低。这就可使活塞18移动能够平滑地进行。
图14至16示出了筒2的中心孔3的横断面形状的另一个实施例。从图14至16中可看出，只要切口侧内表面7是平面或具有较小曲率的曲面并且在切口4的两端的凹槽10的表面有大于切口侧内表面7的曲率的曲率，除了切口侧内表面7之外的表面可以是任意形状的。而且，如图17所示，凹槽10的表面不必是一曲面。在图17中，凹槽10的表面是相对于切口侧内表面7具有一较小倾斜度的平面。在此情形下，内部密封带25的内表面25a也与切口侧内表面7贴合齐平，且与内部密封带25的外表面25b之间的距离L，即内部密封带25的挠曲变形量被设置为一个最佳值。
图18示出了活塞密封件35的另一个实施例。在此实施例中，在部分39b处的外缘39的外径L2大于在部分39a处的外缘的外径L1，其中部分39b与相对切口侧内表面8相接触；而部分39a处与切口侧内表面7相接触。通过这种布置方式，即使将外缘的部分39b紧压在相对切口侧内表面8上的力由于筒2的制造公差变得很小，在部分39b和相反切口侧内表面8之间也可以保持较高的密封能力。
图19和20示出了液压缸垫圈15的另一个实施例。此实施例中的液压缸垫圈是一个长圆的环形。与切口侧内表面7的凹坑34相对应的液压缸垫圈15的外部周边部分形成一个凸出部分44，并且在凸出部分44之间的部分是一个厚度部分45。在此实施例中，在加厚部分45处的垫圈15的弦的两端上形成有槽47。由于槽47形成在垫圈15的弦上，因此通过将槽的尺寸设置成适当值，就可以调节把厚度部分45挤压向内部密封带25的力。由于形成槽47，垫圈15的弦直径可以增加以便降低由其压缩所引起的垫圈15的永久变形，同时能将加厚部分45和内部密封带25之间的接触压力保持在一个适当的值。
当设有槽47时，可以省略凸出部分44。在此情形下，由于槽47形成在与内部密封带25的内表面25a相接触的加厚部分45的弦的两侧上，在槽47的两端处的加厚部分45的部分，即与凹坑34相对应的加厚部分45的部分，由弹性力将其紧压在内部密封带25的边缘25c上，该弹性力高于施加在加厚部分45上的具有槽47的部分上的弹性力。因此，凹坑34被液压缸垫圈15的加厚部分45的两端充满，而加厚部分45的中部很容易随密封带25的挠曲而变形。因此，在此情形下，可以得到良好的密封能力，而无需在液压缸垫圈15上做出凸出部分44。
权利要求
1.一种无杆动力液压缸，包括具有中心孔的筒，其上有贯穿该筒的壁面并在平行于该筒的纵轴的方向上延伸的切口，所述中心孔具有非圆形横断面并包括切口侧内表面和相对切口侧内表面，所述切口形成在所述切口侧内表面上，所述相对切口侧内表面与所述切口侧内表面相对；活塞，该活塞具有非圆形横断面并设置在所述筒的中心孔内，并且可在其内沿所述筒的纵轴方向移动，在所述活塞其两端装有活塞密封件；外部移动体，该外部移动体设置在所述筒的外部并通过所述切口与所述活塞连接，以使该外部移动体沿所述切口与活塞一起移动；内部密封带，该内部密封带沿所述切口延伸并从所述中心孔的内部覆盖所述切口；其特征为，位于垂直于所述筒的纵轴的平面上的所述中心孔的切口侧内表面的曲率大体为零，位于所述切口的两端的所述切口侧内表面的部分上构成凹槽，用于与所述内部密封带的横向边缘相接触，其中位于所述切口的两端的所述凹槽的内表面的曲率大于所述切口侧内表面的曲率。
2.如权利要求1所述的一种无杆动力液压缸，其特征在于，所述凹槽的深度和所述内部密封带的宽度根据以下方式来确定，即在所述内部密封带不产生挠曲变形的情况下，当所述内部密封带的边缘与所述凹槽的表面相接触时，所述内部密封带的内表面与所述切口侧内表面贴合齐平。
3.如权利要求1所述的一种无杆动力液压缸，其特征在于，所述活塞密封件为环形，并具有用于与所述中心孔的内表面相接触的外缘，在所述外缘的后面面对所述内部密封带的位置处形成膨胀部分，以增加所述外缘的厚度。
4.如权利要求3所述的一种无杆动力液压缸，其特征在于，在所述活塞密封件的外缘的外部周边上在面对所述内部密封带的横向边缘的部分上形成有凸出部分，所述凸出部分的形状要使得所述凸出部分能够填充由所述凹槽的表面和所述内部密封带的边缘形成的凹坑。
5.如权利要求4所述的一种无杆动力液压缸，其特征在于，所述活塞密封件的外缘的所述膨胀部分和所述凸出部分彼此连续地形成。
6.如权利要求3所述的一种无杆动力液压缸，其特征在于，所述外缘在其与所述相对切口侧内表面相接触的部分处的外径大于所述外缘在其与所述切口侧内表面相接触的部分处的外径。
7.如权利要求1所述的一种无杆动力液压缸，其特征在于，所述筒的两端由端部部件封闭，其中，内部弹性体阻尼器设置在所述活塞的端部和所述端部部件之间以在所述活塞的冲程的末端接收所述活塞的端部，而且，外部弹性体阻尼器设置在所述外部移动体和所述端部部件之间以在所述外部移动体的冲程的末端接收所述外部移动体。
8.如权利要求7所述的一种无杆动力液压缸，其特征在于，至少所述内部阻尼器和所述外部阻尼器中的一个具有凸起部分，该凸起部分抵靠在相应的移动物体上以吸收其动能，并且所述凸起部分和两个阻尼器的布置方式为在所述一个阻尼器的所述凸起部分抵靠住其相应的移动物体上之后，另一个阻尼器抵靠在其相应的移动物体上。
9.如权利要求8所述的一种无杆动力液压缸，其特征在于，具有不同的凸出量的多个凸起部分设在所述内部阻尼器和所述外部阻尼器中的至少一个上。
10.如权利要求8所述的一种无杆动力液压缸，其特征在于，所述至少一个阻尼器的所述凸起部分由凸起部件形成，该凸起部件由弹性材料制成，并被插入形成在所述端部部件上的安装孔内，其中所述安装孔的尺寸大于所述凸起部件的横断面尺寸，以便当所述凸起部件吸收相应的所述移动体的动能时，允许所述凸起部件在其横向方向上膨胀。
11.如权利要求7所述的一种无杆动力液压缸，其特征在于，所述端部部件具有从所述端部部件伸出的插入部分，当所述端部部件被安装到所述筒的端部时，该插入部分被插入所述中心孔内，液压缸垫圈设置在所述插入部分的周边上，并且所述内部阻尼器以这样的方式被连接到所述插入部分上，即所述内部阻尼器将所述液压缸垫圈保持在所述端部部件和所述内部阻尼器之间。
12.如权利要求1所述的一种无杆动力液压缸，其特征在于，当所述端部部件被安装到所述筒的端部时，所述筒的两端由具有插入所述中心孔的插入部分的所述端部部件所封闭，并且环形的液压缸垫圈设置在所述插入部分的周边，其中在与所述内部密封带相接触的部分上，所述液压缸垫圈的横断面增大。
13.如权利要求12所述的一种无杆动力液压缸，其特征在于，在所述液压缸垫圈的外缘的外部周边在面对所述内部密封带的横向边缘的部分上形成有凸出部分，并且所述凸出部分的形状要使得所述凸出部分填充由所述凹槽的表面和所述内部密封带的边缘形成的凹坑，在所述凸出部分和面对所述内部密封带之间的所述液压缸垫圈的部分的横断面小于所述凸出部分的横断面而大于所述液压缸垫圈的其它部分的横断面。
14.如权利要求13所述的一种无杆动力液压缸，其特征在于，所述筒的中心孔具有长圆形横断面，并且所述液压缸垫圈的断面具有与所述中心孔的横断面相一致的长圆形状。
15.如权利要求12所述的一种无杆动力液压缸，其特征在于，在与所述内部密封带相接触的部分上，所述液压缸垫圈的弦的侧面在其外部和内部周边之间形成凹槽。
全文摘要
一种无杆动力液压缸,包括具有横断面为长圆形的中心孔的筒和贯穿该筒的壁面并沿该中心孔的纵轴延伸的切口。上述中心孔包括切口侧内表面和相对切口侧内表面,该切口形成在切口侧内表面上,相对切口侧内表面与切口侧内表面相对。中心孔的切口侧内表面是平面或其曲率大体为零的曲面。而且,在切口的两端的切口侧内表面上形成有凹槽。凹槽的表面是曲面,其曲率大于切口侧内表面的曲率。由平而薄的金属带制成的内部密封带被用来密封切口开口。该密封带在其横向边缘与凹槽的表面相接触。因此,由凹槽的表面和密封带的边缘之间的接触可以得到良好的密封能力。
文档编号F02B71/00GK1203331SQ98109799
公开日1998年12月30日 申请日期1998年6月11日 优先权日1997年6月11日
发明者野田光雄, 米泽刚 申请人:丰和工业株式会社