一种柱塞及柱塞装置

1.本实用新型涉及液压技术领域，尤其涉及柱塞及柱塞装置。


背景技术：

2.液压泵、液压马达分别作为液压系统的动力元件、执行元件，在液压系统中起着十分重要的作用。柱塞是液压柱塞马达、液压柱塞泵中必不可少的组成核心零件之一，也是液压柱塞马达、液压柱塞泵中主要高压受力及结构受力比较复杂的零件之一。
3.现有结构中，为了减轻柱塞的重量，减小柱塞运动时的惯性力，柱塞采用敞开式空心结构，可以利用柱塞底部高压油液使柱塞局部扩张变形补偿柱塞与柱塞腔之间的间隙，取得良好的密封效果，但是，敞开式空心结构的柱塞会增加柱塞在吸油排油过程中的剩余无效容积，在高压体系中，由于液体可压缩性能的影响，无效容积会降低泵的容积效率，增加泵的压力脉动，影响调节过程中的动态品质。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题中的至少一个，本实用新型提供了一种柱塞及柱塞装置。
5.根据本实用新型的一个方面，一种柱塞，包括柱塞本体和具有节流孔的柱塞头，所述柱塞本体具有腔体和背离所述柱塞头的第一端面，所述腔体与位于所述第一端面的开口连通；
6.所述柱塞还包括设在所述腔体中的封闭杆，所述封闭杆具有供油液通过且与所述节流孔连通的通孔；
7.所述腔体具有背离所述第一端面的第一内壁面，所述封闭杆依次具有第一密封段、杆段和抵接于所述第一内壁面的第二密封段，所述第一密封段连接于所述腔体靠近所述第一端面的部分；
8.所述第一密封段、所述第二密封段与所述腔体配合，至少用于防止油液进入所述腔体位于所述杆段外侧部分；
9.所述第一密封段背离所述杆段的端部设有拆卸结构，所述拆卸结构用于与工装配合装配或拆卸所述封闭杆。
10.根据本实用新型的至少一个实施方式，所述杆段在所述第一内壁面的正投影位于所述第一内壁面内。
11.根据本实用新型的至少一个实施方式，所述第一密封段具有第二端面和背离所述杆段的第三端面，所述杆段在所述第二端面的正投影位于所述第二端面内，所述第一密封段设有用于减重的第二环槽，所述第二环槽的槽口位于所述第二端面上，所述槽口沿所述杆段周侧设置。
12.根据本实用新型的至少一个实施方式，所述第一密封段的周面上设有用于嵌设第一密封圈的第一环槽，
13.所述第二密封段的周面上或与所述第一内壁面抵接的第四端面上设有用于嵌设
第二密封圈的第三环槽。
14.根据本实用新型的至少一个实施方式，所述腔体靠近所述第一端面的位置设有第四环槽，所述第四环槽中设置挡圈，所述挡圈用于所述封闭杆在所述腔体中的限位。
15.根据本实用新型的至少一个实施方式，所述腔体靠近所述第一端面的位置设有内螺纹，所述第一密封段具有与所述内螺纹配合的螺接部，所述螺接部通过螺纹连接于所述腔体中；
16.所述第一密封段还具有与所述螺接部连接的密封部，所述密封部的周面上设有所述第一环槽。
17.根据本实用新型的至少一个实施方式，所述第二密封段在所述第二端面的投影位于所述第二端面内；
18.所述腔体具有第二腔段和靠近所述第一端面的第一腔段，所述第一密封段与所述第一腔段配合形成密封，所述第二密封段设在所述第二腔段中，
19.当所述第三环槽设在所述第二密封段的周面上，所述第二密封段与所述第二腔段的第二内壁面配合形成密封；或，
20.当所述第三环槽设在所述第二密封段的第四端面上，所述第二密封段与所述第二腔段的第一内壁面配合形成密封。
21.根据本实用新型的至少一个实施方式，当所述第三环槽设在所述第二密封段的第四端面上，所述第二密封段在所述第一内壁面上的正投影与所述第一内壁面重合或位于所述第一内壁面内。
22.根据本实用新型的至少一个实施方式，所述通孔与所述节流孔同轴线，和/或，所述通孔的直径与所述节流孔的直径相同。
23.根据本实用新型的至少一个实施方式，所述腔体从所述第一端面到所述第一内壁面的长度为a，所述封闭杆的长度为b，满足a＝b+c，其中c为0.1cm～0.3cm。
24.根据本实用新型的至少一个实施方式，所述第一密封段的通孔靠近所述第三端面的部分的孔壁上还设有螺纹，所述螺纹用于与工装配合将所述封闭杆拆装于所述柱塞；
25.当所述第一密封段与所述腔体螺纹连接，所述第一密封段的第三端面上靠近中心位置还设有至少一个凹槽，所述凹槽用于与工装配合将所述第一密封段与所述腔体螺纹连接或脱离螺纹连接。
26.本实用新型的另一目的还在于提供了一种柱塞装置，包括上述的柱塞，所述柱塞装置为柱塞泵或柱塞马达。
27.本实用新型的有益效果在于：与现有技术相比，用质量较轻的封闭杆填充到腔体内，通孔与节流孔连通，形成柱塞的节流孔，工作时充满油液，由于第一密封段和第二密封段均与腔体密封配合，避免了油液进入腔体位于杆段的部分，即降低了柱塞在吸油、排油过程中的剩余无效容积，从而增加泵的容积效率，进而降低泵的压力脉动。
附图说明
28.附图示出了本实用新型的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本实用新型的原理，其中包括了这些附图以提供对本实用新型的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
29.图1是根据本实用新型的第一实施方式的柱塞的示意图。
30.图2是根据本实用新型的第二实施方式的柱塞的示意图。
31.图3是图1中柱塞本体和柱塞头的示意图。
32.图4是图1中封闭杆的示意图。
33.图5是图2中柱塞本体和柱塞头的示意图。
34.图6是图2中封闭杆的示意图。
35.附图标记：1-柱塞本体；2-柱塞头；3-节流孔；4-通孔；5-第一端面；6-腔体；7-封闭杆；8-第一内壁面；9-第一密封段；10-杆段；11-第二密封段；12-第二端面；13-第三端面；14-第四端面；15-螺接部；16-密封部；17-第一密封圈；18-第二密封圈；19-挡圈；20-第一环槽；21-第二环槽；22-第三环槽；23-第一腔段；24-第二腔段；25-凹槽；26-第四环槽。
具体实施方式
36.下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分。
37.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本实用新型。
38.如图1或2所示，本实用新型提供了一种柱塞，包括柱塞本体1和具有节流孔3的柱塞头2，柱塞本体1具有腔体6和背离柱塞头2的第一端面5，腔体6与位于第一端面5的开口连通；柱塞还包括设在腔体6中的封闭杆7，封闭杆7具有供油液通过且与节流孔3连通的通孔4；如图3或5所示，腔体6具有背离第一端面5的第一内壁面8，如图4或6所示，封闭杆7依次具有第一密封段9、杆段10和抵接于第一内壁面8的第二密封段11，如图1或2所示，第一密封段连接于腔体6靠近第一端面5的部分；第一密封段9、第二密封段11与腔体6配合，至少用于防止油液进入腔体6位于杆段10外侧部分；第一密封段9背离杆段10的端部设有拆卸结构，拆卸结构用于与工装配合装配或拆卸所述封闭杆7。
39.可通过油液压力将封闭杆7限制在腔体6内，只要第一密封段9端部的面积不小于第二密封段11端部的面积，由于通孔4和节流孔3共同形成整个柱塞的节流孔3，作用在第一密封段9和第二密封段11的油液压强相等，因此，作用在第一密封段9的油液压力不会小于作用在第二密封段11的油液压力。在一些实施方式中，第一密封段9朝向第二密封段11的端面为下述第二端面12，第二密封段11在第二端面12的投影位于第二端面12内；从而使得作用在第一密封段9的油液压力大于作用在第二密封段11的油液压力，进而使第二密封段11朝向第一内壁面8的端面即下述第四端面14紧贴第一内壁面8，确保密封。
40.在一些实施方式中，封闭杆7还可通过焊接或螺纹连接等连接方式被限制在腔体6内部，例如，如图2、5和6所示，腔体6靠近第一端面5的位置设有内螺纹，第一密封段9具有与内螺纹配合的螺接部15，螺接部15通过螺纹连接于腔体6中，或者在第一密封段9背离第二密封端的端面即下述第三端面13上开设第一半螺纹孔，在第一端面5上开设第二半螺纹孔，第一半螺纹孔和第二半螺纹孔拼合形成一个完整的螺纹孔，该螺纹孔螺纹连接一紧定螺钉即可；或者，腔体6靠近第一内壁面的位置设置内螺纹，相应的第二密封段11具有与内螺纹螺纹配合的外螺纹；或者，通过现有的其他螺纹连接方式实现。
41.在一可选的实施方式中，通过设置限位部件将封闭杆7限制在腔体6内部，例如，腔体6靠近第一端面5的位置处设置限位销钉，限位销钉沿腔体6径向方向向腔体6内部延伸，从而将封闭杆7限制在腔体6内部；在一些实施方式中，如图1、2、3和5所示，腔体6靠近第一端面5的位置设有第四环槽26，第四环槽26中设置挡圈19，挡圈19用于封闭杆7在腔体6中的限位。优选地，第一密封段9与腔体6螺纹连接，同时设置挡圈19，挡圈19起到防止第一密封段9和腔体6之间的螺纹连接松动的作用。
42.对于上述的第一密封段9和第二密封段11与腔体6之间的密封，可通过过盈配合的方式实现密封，即第一密封段9与腔体6内壁过盈配合，第二密封段11与腔体6内壁过盈配合；或，在第一密封段9与腔体6内壁之间以及第二密封段11与腔体6的内壁之间设置橡胶件等方式实现密封，例如，可在第一密封段9和第二密封段11外均套接橡胶套，套接橡胶套后的第一密封段9和第二密封段11与腔体6过盈配合，挤压橡胶套，达到密封的效果，从而防止油液进入封闭杆7外的腔体6；或，在第二密封段11的端部设置密封垫圈，实现第二密封段11的密封；或，第一密封段9或第二密封段11与腔体6均锥螺纹连接，并在锥螺纹上缠绕生胶带，实现第一密封段9或第二密封段11的密封。
43.在一些实施方式中，如图1、2、4和6所示，第一密封段9的周面上设有用于嵌设第一密封圈17的第一环槽20，第二密封段11的周面上或与第一内壁面8抵接的第四端面14上设有用于嵌设第二密封圈18的第三环槽22。即通过第一密封圈17和第二密封圈18实现封闭杆7与腔体6内壁之间的密封。第一密封圈17用于避免油液经第一端面5的开口进入腔体6与杆段10之间的空心部分；第二密封圈用于隔离通孔4和节流孔3中油液进入腔体6与杆段10之间的空心部分。显而易见的是，第一环槽20和第三环槽22也可开在腔体6的内壁。
44.如图6所示，当第一密封段9与腔体6螺纹连接时，第一密封段9还具有与螺接部15连接的密封部16，密封部16的周面上设有上述第一环槽20。
45.在一些实施方式中，如图1、2、3和5所示，腔体6具有第二腔段24和靠近第一端面5的第一腔段23，第一密封段9与第一腔段23配合形成密封，第二密封段11设在第二腔段24中，当第三环槽22设在第二密封段11的周面上，第二密封段11与第二腔段24的第二内壁面配合形成密封；或，当第三环槽22设在第二密封段11的第四端面14上，第二密封段11与第二腔段24的第一内壁面8配合形成密封。即，腔体6呈台阶状，第一密封段9位于腔体6的大端，第二密封段11位于腔体6的小端。从而，便于第一密封段9与腔体6螺纹连接时，在腔体6的小端加工螺纹孔；并确保第二端面12的面积大于第四端面14的面积，使作用在第二端面12的油液压力大于作用在第四端面14的油液压力，使第四端面14紧贴第一内壁面8，确保密封。需要说明的是，上述第二内壁面是指腔体6靠近第一内壁面8的内周面。
46.如图4所示，当第三环槽22设在第二密封段11的第四端面14上，第二密封段11在第一内壁面8上的正投影与第一内壁面8重合或位于第一内壁面8内，从而可减小封闭杆7第二密封段11的尺寸，减轻封闭杆7的重量。
47.考虑到柱塞整体重量的问题，封闭杆7可采用较轻材质制成，例如铝合金等轻金属、尼龙或四氟等塑料。在本实施方式中，封闭杆7为尼龙杆或四氟杆，从而在降低柱塞在吸油、排油过程中的剩余无效容积的同时，减轻柱塞重量，减小柱塞运动时的惯性力。
48.在一些实施方式中，杆段10在第一内壁面8的正投影位于第一内壁面8内，即杆段10的横截面小于腔体6的横截面；若杆段10和腔体6的横截面均为圆形，则杆段10的直径小
于腔体6的直径，从而使得封闭杆7的重量进一步被减轻，进而进一步减小柱塞运动时的惯性力。
49.在一些实施方式中，如图4和6所示，第一密封段9具有第二端面12和背离杆段10的第三端面13，杆段10在第二端面12的正投影位于第二端面12内，第一密封段9设有用于减重的第二环槽21，第二环槽21的槽口位于第二端面12上，槽口沿杆段10周侧设置。从而进一步减轻封闭杆7的重量。
50.通孔4与节流孔3可不同轴，在一些实施方式中，如图1和2所示，通孔4与节流孔3同轴线，从而确保在装入封闭杆7后，节流孔3与通孔4对准，便于油液经通孔4进入节流孔3。
51.通孔4的直径可大于节流孔3的直径，通孔4的直径也可小于节流孔3的直径。在一些实施方式中，通孔4的直径与节流孔3的直径相同，在确保节流效果的前提下减小剩余无效容积。
52.在一些实施方式中，如图3或5所示，腔体6从第一端面5到第一内壁面8的长度为a，如图4或6所示，封闭杆7的长度为b，满足a＝b+c，其中c为0.1cm～0.3cm。确保封闭杆7装入腔体6内部后，第三端面13不突出于第一端面5，避免封闭杆7影响柱塞的正常工作。
53.通过封闭杆7填充柱塞本体1的腔体6，通过封闭杆7内的通孔4向节流孔3通入油液，同时通过第一密封段9和第二密封段11阻止油液进入杆段10与腔体6之间的空心部分，从而减小了剩余无效容积，以第二密封段11为圆柱体为例，设第二密封段11的直径为d，则本柱塞能降低的剩余无效容积v大约为：v＝aπd2/4。
54.拆卸结构可为设在第一密封段背离杆段一端端部的扁口。在一些实施方式中，如图4或6所示，第一密封段9的通孔4靠近第三端面13的部分的孔壁上还设有螺纹，螺纹用于与工装配合将封闭杆7拆装于柱塞；具体地，用规格与螺纹相同的螺钉、螺杆或专用工装拧入螺纹，用力将封闭杆7插入或拔出腔体6即可；当第一密封段9与腔体6螺纹连接，第一密封段9的第三端面13上靠近中心位置还设有至少一个凹槽25，凹槽25用于与工装配合将第一密封段9与腔体6螺纹连接或脱离螺纹连接；具体地，可用与凹槽25适配的一字螺丝刀、梅花螺丝刀或内六角扳手插入凹槽25中，然后旋转封闭杆7，即可将封闭杆7装入腔体6中，或从腔体6中取出封闭杆7。
55.本实用新型还提供了一种柱塞装置，该柱塞装置包括上述的柱塞，柱塞装置为柱塞泵或柱塞马达。
56.上述的柱塞装置所具有的技术效果与上述柱塞相对于现有技术所具有的技术效果相同，在此不再赘述。
57.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
58.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
59.本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本实用新型，而并非是对本实用新型的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本实用新型的范围内。