专利名称：液压油缸及具有该液压油缸的工程机械的制作方法
技术领域：
本发明涉及液压传动与控制技术领域，具体而言，涉及一种液压油缸及具有该液压油缸的工程机械。
背景技术：
在工程机械领域，液压油缸是一种常用的驱动部件，具有推力大、工作平稳性好等优点。但是，由于液压油缸是通过在腔室内注入液压油来推动活塞杆运动，其动作过程相对缓慢。在一些需要快速动作的工况下，如果采用液压油缸作为驱动部件，则液压系统需要为液压油缸提供非常大的流量，在一些特殊场合流量甚至需要达到10000 L /Min，但现有液压系统很难实现如此大流量的供油，因此使得液压油缸在快速动作工况的应用受到非常大的限制。现有技术中为了解决这一问题，在液压油缸的缸筒外部设置连通液压油缸的有杆腔和无杆腔的补油油管，使得在有杆腔和无杆腔之间形成差动，当液压油缸快速动作时，有杆腔的液压油补入无杆腔中，从而实现活塞杆的快速伸出。但是，由于补油油管布置在液压油缸的缸筒外部，一方面在液压油缸运输或使用的过程中容易造成补油油管损坏，另一方面不便于将液压油缸安装在其他装置上。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提供一种液压油缸，以解决现有技术中补油油路容易损坏的技术问题。本发明提供了一种液压油缸，包括缸筒、活塞和活塞杆，所述活塞将所述缸筒分隔为有杆腔和无杆腔，所述有杆腔与第一进油通道连通，所述无杆腔与第二进油通道及回油通道连接，所述活塞内设有连接所述有杆腔与无杆腔的补油油路，所述补油油路中设置有液控阀，所述液控阀用于控制所述补油油路的关闭和开启，使得有杆腔中的液压油向无杆腔单向流动，所述活塞杆及活塞内具有连接至所述液控阀的控制油口的控制油路，所述控制油路控制所述液控阀的关闭与开启。优选地，所述液控阀为液控单向阀，所述液控单向阀的进油口与所述无杆腔连通，出油口与所述有杆腔连通。优选地，所述液控阀为插装阀，所述插装阀的第一油口与所述无杆腔连通，所述插装阀的第二油口与所述有杆腔连通。优选地，所述第一进油通道包括设置在所述活塞杆中的进油油路。优选地，所述第一进油通道包括设置在所述活塞杆中的进油油路，所述进油油路与所述液控单向阀的出油口连通，所述第二进油通道由所述进油油路与所述补油油路连接而成，所述控制油路与所述无杆腔连通，形成所述回油通道。优选地，所述第一进油通道包括设置在所述活塞杆中的进油油路，所述进油油路与所述插装阀的第二油口连通，所述无杆腔的缸壁上开设有无杆腔油口，所述第二进油通道包括所述无杆腔油口以及由所述进油油路与所述补油油路连接而成的油路，所述回油通道包括所述无杆腔油口。优选地，所述第一进油通道为开设在所述有杆腔的缸壁上的有杆腔油口，所述第二进油通道和回油通道均为开设在所述无杆腔的缸壁上的无杆腔油口。相较于现有技术中在缸筒外部设置补油油管，本发明将补油油路设置在活塞内，能够防止补油油路被外部物体碰撞而损坏，而且也不会对液压油缸的安装产生干涉。另外，本发明采用液控阀控制补油油路的通断，使得控制更为准确、可靠。本发明还提供了一种工程机械，包括液压系统，所述液压系统包括上述任一项所述的液压油缸，所述液压油缸通过所述第一进油通道、第二进油通道及回油通道与所述液压系统中的油路连接。该工程机械显然也具有上述液压油缸所带来的全部有益效果，在此不再赘述。
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图I是本发明第一实施例的液压油缸的第一工作状态示意图；图2是本发明第一实施例的液压油缸的第二工作状态示意图；图3是本发明第二实施例的液压油缸的第一工作状态示意图；图4是本发明第二实施例的液压油缸的第二工作状态示意图；图5是本发明第三实施例的液压油缸的第一工作状态示意图；图6是本发明第三实施例的液压油缸的第二工作状态示意图；图7是本发明第四实施例的液压油缸的第一工作状态示意图；图8是本发明第四实施例的液压油缸的第二工作状态示意图。
具体实施例方式为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式
对本发明进行进一步的详细描述。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不受下面公开的具体实施例的限制。图I是本发明第一实施例的液压油缸的第一工作状态示意图；图2是本发明第一实施例的液压油缸的第二工作状态示意图；图3是本发明第二实施例的液压油缸的第一工作状态示意图；图4是本发明第二实施例的液压油缸的第二工作状态示意图；图5是本发明第三实施例的液压油缸的第一工作状态示意图；图6是本发明第三实施例的液压油缸的第二工作状态示意图；图7是本发明第四实施例的液压油缸的第一工作状态示意图；图8是本发明第四实施例的液压油缸的第二工作状态示意图。请参考图I至图8，本发明实施例提供的液压油缸，包括缸筒10、活塞20和活塞杆30，所述活塞20收容于所述缸筒10内，与所述缸筒10内壁滑动配合，将所述缸筒10分隔为有杆腔12和无杆腔14，所述活塞杆30 —端连接在所述活塞20上，并收容于所述的有杆腔12内，另一端伸出于所述缸筒10外，所述有杆腔12与第一进油通道连通，所述无杆腔14与第二进油通道及回油通道连接，所述活塞20内具有连接所述有杆腔12与无杆腔14的补油油路21，所述补油油路21中设置有液控阀22，所述液控阀22用于控制所述补油油路21的关闭与开启，使得有杆腔12中的液压油向无杆腔14单向流动，所述活塞杆30及活塞20内具有连接至所述液控阀22的控制油口的控制油路K，所述控制油路K用于控制所述液控阀22的关闭与开启。通过设置液控阀22，补油油路21可以实现关闭和开启两个状态。在补油油路开启时，利用差动原理，活塞20两端压强相等，由于无杆腔14活塞端面的受压面积大于有杆腔12，活塞20两端的总压力存在压差，因此活塞20会朝有杆腔12 —侧移动，有杆腔12内的液压油通过补油油路21进入了无杆腔14，加大了无杆腔14流量而有利于活塞杆30快速伸出。具体的，当活塞杆30收回时，有杆腔12通过第一进油通道进油，无杆腔14通过回油通道回油，控制油路K控制液控阀22关闭，有杆腔12与无杆腔14之间不连通。当活塞杆30伸出时，无杆腔14通过第二进油通道进油，同时控制油路K控制液控阀22打开，有杆腔12中的液压油通过补油油路21流入无杆腔14中。由于第二进油通道和补油油路21同时向无杆腔14供油，因此进入无杆腔14的液压油的流量大大增加，从而使得活塞杆30得以迅速伸出。相较于现有技术中在缸筒外部设置补油油管，本发明将补油油路设置在活塞内，能够防止补油油路被外部物体碰撞而损坏，而且也不会对液压油缸的安装产生干涉。另外，本发明采用液控阀控制补油油路的通断，使得控制更为准确、可靠。下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。请参考图I和图2，本发明第一实施例提供的液压油缸包括缸筒10、活塞20、活塞杆30。活塞20收容于缸筒10内，与缸筒10内壁滑动配合，将缸筒10分隔为有杆腔12和无杆腔14。活塞杆30 —端连接在活塞20上，并收容于有杆腔12内，活塞杆30的另一端伸出于缸筒10外，用于连接负载。活塞20内具有补油油路21，补油油路21的一端与有杆腔12连通，补油油路21的另一端与无杆腔14连通。补油油路21中设置有液控阀22，用于控制补油油路21的关闭与开启，使得有杆腔12中的液压油向无杆腔14单向流动。在本实施例中，液控阀22为液控单向阀，液控单向阀的进油口与无杆腔14连通，出油口与有杆腔12连通。活塞杆30及活塞20内设有控制油路K，控制油路K连接至液控阀22的控制油口，当控制油口通入液压油时，该液控阀22打开，液压油从进油口流向出油口。控制油路K同时还与无杆腔14连通，作为无杆腔14的回油通道。活塞杆30中还设有进油油路P，进油油路P通过补油油路21与液控阀22的出油口及有杆腔12连通。在其他实施例中，活塞杆30中的进油油路P可以直接与有杆腔12连通，而无需经过补油油路21，例如，可以在活塞杆30的侧表面上开设连通进油油路P和有杆腔12的油口。可以理解，在该第一实施例中，与有杆腔12连通的第一进油通道包括进油油路P，与无杆腔14连通的第二进油通道由进油油路P与补油油路21连接而成。请参考图1，当活塞杆30收回时，即活塞杆30朝图I中大箭头所指方向运动时，控制油路K接通油箱(图未示)，活塞20中的液控阀22泄压关闭，补油油路关闭，高压油通过进油油路P进入到有杆腔12，无杆腔14中的液压油通过控制油路K流回油箱。请参考图2，当活塞杆30伸出时，即活塞杆30朝图2中大箭头所指方向运动时，控制油路K接通高压油，活塞20中的液控阀22打开，有杆腔12和无杆腔14通过补油油路21连通，此时，无杆腔14进油分为二个部分，第一部分经通过进油油路P和补油油路21进油，第二部分有杆腔12中的液压油经液控阀22进入无杆腔14中，大大增加了进入无杆腔14的液压油的流量，从而使得活塞杆30得以迅速伸出。此外，作为优选实施方式，控制油路K也可向无杆腔14供油，进一步加快活塞杆30伸出的速度。本实施例的液压油缸通过将第一进油通道、第二进油通道和回油通道均设置在活塞及活塞杆内，可以避免在缸筒上布置液压管路，更加便于将液压油缸与其他装置连接。尤其是当缸筒与活动部件连接时，因为缸筒上没有布置液压管路，因此可以避免液压管路因频繁伸缩而发生失效或卷绕等故障，大大提高了液压油缸的可靠性。图3和图4示出了本发明第二实施例提供的液压油缸，其与第一实施例的液压油缸的区别在于，与有杆腔12连通的第一进油通道为开设在有杆腔12的缸壁上的有杆腔油口 Y，与无杆腔14连通的第二进油通道和回油通道均为开设在无杆腔14的缸壁上的无杆腔油口 W。有杆腔油口 Y和无杆腔油口 W均用于通过液压管路接入液压系统(图未示)中。请参考图3，当活塞杆30收回时，控制油路K控制液控阀22关闭，补油油路关闭，高压油通过有杆腔油口 Y进入到有杆腔12，无杆腔14中的液压油通过无杆腔油口 W流回油箱50。请参考图4，当活塞杆30伸出时，控制油路K接通高压油，活塞20中的液控阀22打开，有杆腔12和无杆腔14通过补油油路21连通，同时，液压系统关断与有杆腔油口 Y连接的油路，此时，无杆腔14的进油分为两个部分，第一部分通过无杆腔油口 W进油，第二部分有杆腔12中的液压油通过补油油路21进入无杆腔14中，大大增加了进入无杆腔14的液压油的流量，从而使得活塞杆30得以迅速伸出。本实施例的液压油缸的优点在于，在缸筒上开设有杆腔油口和无杆腔油口，制造工艺简单，对活塞杆的强度影响较小。而且，由于控制油路不是同时作为无杆腔的回油油路，因此液压系统无需为此设计复杂的液压油路，有利于降低成本。请参考图5和图6，本发明第三实施例提供的液压油缸包括缸筒10、活塞20、活塞杆30。活塞20收容于缸筒10内，与缸筒10内壁滑动配合，将缸筒10分隔为有杆腔12和无杆腔14。活塞杆30 —端连接在活塞20上，并收容于有杆腔12内，活塞杆30的另一端伸出于缸筒10外，用于连接负载。活塞20内具有补油油路21，补油油路21的一端与有杆腔12连通，补油油路21的另一端与无杆腔14连通。补油油路21中设置有液控阀22，用于控制补油油路21的关闭和开启，使得有杆腔12中的液压油向无杆腔14单向流动。在本实施例中，液控阀22为插装阀，插装阀的第一油口与无杆腔14连通，第二油口与有杆腔12连通。活塞杆30及活塞20内设有控制油路K，控制油路K连接至液控阀22 (也即插装阀)的控制油口。活塞杆30中还开设有进油油路P，进油油路P通过补油油路21与液控阀22的第二油口及有杆腔12连通。在其他实施例中，活塞杆30中的进油油路P可以直接与有杆腔12连通，而无需经过补油油路21，例如，可以在活塞杆30的侧表面上开设连通进油油路P和有杆腔12的油口。无杆腔14的缸壁上开设有与无杆腔14连通的无杆腔油口 W。可以理解，在该实施例中，第一进油通道包括进油油路P，第二进油通道和回油通道均为无杆腔油口 W。请参考图5，当活塞杆30收回时，控制油路K接通高压油，控制液控阀22关闭，补油油路关闭，高压油通过进油油路P进入到有杆腔12，无杆腔14中的液压油通过无杆腔油口 W流回油箱50。请参考图6，当活塞杆30伸出时，控制油路K控制液控阀22打开，有杆腔12和无杆腔14通过补油油路21连通，此时，无杆腔14进油分为三个部分，第一部分经无杆腔14油口 W进油，第二部分通过进油油路P和液控阀22进入无杆腔14中，第三部分有杆腔12中的液压油通过补油油路21进入无杆腔14中，大大增加了进入无杆腔14的液压油的流量，从而使得活塞杆30得以迅速伸出。本实施例的液压油缸的优点在于，采用插装阀来控制补油油路的通断，更容易实现大流量的补油，提高活塞杆伸出的速度。而且，由于控制油路不是同时作为无杆腔的回油油路，因此液压系统无需为此设计复杂的液压油路，有利于降低成本。图7和图8示出了本发明第四实施例提供的液压油缸，其与第二实施例的液压油缸的区别在于，液控阀22为插装阀，插装阀的第一油口与无杆腔14连通，第二油口与有杆腔14连通，控制油口与控制油路K连通。请参考图7，当活塞杆30收回时，控制油路K接通高压油，控制液控阀22关闭，补油油路21关闭，高压油通过有杆腔油口 Y进入到有杆腔12，无杆腔14中的液压油通过无杆腔油口 W流回油箱50。请参考图8，当活塞杆30伸出时，控制油路K控制液控阀22打开，有杆腔12和无杆腔14通过补油油路21连通，同时，液压系统关断与有杆腔油口 Y连接的油路。此时，无杆腔14的进油分为两个部分，第一部分通过无杆腔油口 W进油，第二部分有杆腔12中的液压油通过补油油路21进入无杆腔14中，大大增加了进入无杆腔14的液压油的流量，从而使得活塞杆30得以迅速伸出。本实施例的液压油缸的优点在于，采用插装阀来控制补油油路的通断，更容易实现大流量的补油，提高活塞杆伸出的速度。而且，在缸筒上开设有杆腔油口和无杆腔油口，制造工艺简单，对活塞杆的强度影响较小。另外，由于控制油路不是同时作为无杆腔的回油油路，因此液压系统无需为此设计复杂的液压油路，有利于降低成本。需要说明的是，本发明所称“液控阀22用于控制所述补油油路21的关闭和开启，使得有杆腔12中的液压油向无杆腔14单向流动”，并非仅指液控阀22本身，也包括液控阀22与其他元件、油路相配合实现有杆腔12中的液压油向无杆腔14单向流动。以第三实施例为例，由于液控阀22为插装阀，因此，当液控阀22打开时，尽管从理论上来说，液压油既可以从插装阀的第一油口流向第二油口，也可从第二油口流向第一油口，但是通过匹配进油油路P和无杆腔油口 W的压力关系，即可实现有杆腔12中的液压油向无杆腔14单向流动。至于如何匹配进油油路P和无杆腔油口 W的压力关系，这对本领域技术人员而言是公知的，在此不再赘述。需要说明的是，本发明实施例以单活塞双作用液压油缸为例来阐述本发明的精神，但本发明并不仅限于此。本领域技术人员可以理解，本发明也适用于双活塞双出杆液压油缸及其他具有有杆腔和无杆腔的液压油缸，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。本发明还提供一种工程机械，其包括液压系统，所述液压系统包括上述任意实施例所述的液压油缸，所述液压油缸通过所述第一进油通道、第二进油通道及回油通道与所述液压系统中的油路连接。该工程机械显然也具有上述液压油缸所带来的全部有益效果，在此不再赘述。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种液压油缸，包括缸筒(10)、活塞(20)和活塞杆(30)，所述活塞(20)将所述缸筒(10)分隔为有杆腔(12)和无杆腔(14)，所述有杆腔(12)与第一进油通道连通，所述无杆腔(14)与第二进油通道及回油通道连接，其特征在于，所述活塞(20)内设有连接所述有杆腔 (12)与无杆腔(14)的补油油路(21)，所述补油油路(21)中设置有液控阀(22)，所述液控阀 (22)用于控制所述补油油路(21)的关闭和开启，使得有杆腔(12)中的液压油可向无杆腔 (14 )单向流动，所述活塞杆(30 )及活塞(20 )内设有连接至所述液控阀(22 )的控制油口的控制油路(K)，所述控制油路(K)控制所述液控阀(22)的关闭与开启。
2.根据权利要求I所述的液压油缸，其特征在于，所述液控阀(22)为液控单向阀，所述液控单向阀的进油口与所述无杆腔(14 )连通，出油口与所述有杆腔(12 )连通。
3.根据权利要求I所述的液压油缸，其特征在于，所述液控阀(22)为插装阀，所述插装阀的第一油口与所述无杆腔(14)连通，所述插装阀的第二油口与所述有杆腔(12)连通。
4.根据权利要求2或3所述的液压油缸，其特征在于，所述第一进油通道包括设置在所述活塞杆(30)中的进油油路(P)。
5.根据权利要求2所述的液压油缸，其特征在于，所述第一进油通道包括设置在所述活塞杆(30)中的进油油路(P)，所述进油油路(P)与所述液控单向阀的出油口连通，所述第二进油通道由所述进油油路(P)与所述补油油路(21)连接而成，所述控制油路(K)与所述无杆腔(14)连通，形成所述回油通道。
6.根据权利要求3所述的液压油缸，其特征在于，所述第一进油通道包括设置在所述活塞杆(30)中的进油油路(P)，所述进油油路(P)与所述插装阀的第二油口连通，所述无杆腔(12)的缸壁上开设有无杆腔油口(W)，所述第二进油通道包括所述无杆腔油口(W)以及由所述进油油路(P)与所述补油油路(21)连接而成的油路，所述回油通道包括所述无杆腔油口(W)。
7.根据权利要求I至3任一项所述的液压油缸，其特征在于，所述第一进油通道为开设在所述有杆腔(12)的缸壁上的有杆腔油口(Y)，所述第二进油通道和回油通道均为开设在所述无杆腔(14)的缸壁上的无杆腔油口(W)。
8.—种工程机械，包括液压系统，其特征在于所述液压系统包括如权利要求1-7任一项所述的液压油缸，所述液压油缸通过所述第一进油通道、第二进油通道及回油通道与所述液压系统中的油路连接。
全文摘要
本发明公开了一种液压油缸，包括缸筒、活塞和活塞杆，活塞将缸筒分隔为有杆腔和无杆腔，有杆腔与第一进油通道连通，无杆腔与第二进油通道及回油通道连接，活塞内具有连接有杆腔与无杆腔的补油油路，补油油路中设置有液控阀，液控阀用于控制补油油路的关闭和开启，使得有杆腔中的液压油向无杆腔单向流动，活塞杆及活塞内具有连接至液控阀的控制油口的控制油路，控制油路控制液控阀的关闭与开启。本发明能够防止补油油路被外部物体碰撞而损坏，而且也不会对液压油缸的安装产生干涉。
文档编号F15B15/14GK102979780SQ20121047881
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月22日 优先权日2012年11月22日
发明者易小刚, 李 东, 张作良, 王鹏程 申请人:三一重工股份有限公司