专利名称：具有锁环的液压缸缓冲装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液压缸缓冲装置，且更特别地涉及一种通过锁环改善冲程末端中 的缓冲性能的液压缸缓冲装置。
背景技术：
图IA至IC是图示现有技术中的气动液压缸的示例的视图。如图IA所示，缸简要 地包括缸筒10，其用作压力容器并导引活塞的直线运动；活塞杆20，其是执行直线往复运 动的长圆棒形轴部；盖罩30，其上安装有密封垫以防止缸筒内的液压流体向外泄露；活塞， 其维持设置于缸筒内的大室和小室内的液压动力；以及缓冲环50，其吸收冲程末端中的机 械撞击。图IB是例示缓冲环50冲进盖罩30内的状态的视图，以及图IC是例示在缓冲环 完成进入之后在相对侧上开始初始操作时的时间点的视图。如图IA至IC所示，在具有内置缓冲的缸的情况下，缓冲系统构造成减小冲程末端 中的机械撞击，且大多数解决方案是构造一种通过减小活塞40的速度而减小撞击力的结 构。借助于通过使用环型或柱塞型缓冲系统调整出口流体路径上的开口区域而逐渐节流体 路径来减小活塞40的速度。如图IC所示，在缓冲工具冲进冲程末端的步骤几乎完成的时间点处，保留有用于 足够缓冲的最小化状态下的间隙，且端部和外圆周部的互相接触表面处于彼此互相牢固表 面接触的状态下。如果缓冲装置离开冲程末端，则形成附加摩擦力，并且虽然液压流体已从泵转移 到流体路径，但用于实际转移缸活塞杆的横截面区域仅由缓冲环的环形突出区域形成，而 该环形突出区域太窄。因此，延时发生，直到压力积累并且形成足够压力为止。根据市售的一些缸，如图2所示，缓冲室插入缓冲环的下端部以获得锁止功能。然 而，在这种情况下，由于对于活塞杆的一个端部执行了沟槽加工工艺，该端部受到相对较大 的力并一直暴露，因此由于应力集中而存在损坏的可能性。如图3所示，从液压系统的观点出发，当液压缸在冲程末端处初始操作时，由于缸 内的受压面积不足而延迟泵排出侧的操作，且因此压力增加。有时，增加的压力达到释放压 力，这导致不必要的能量消耗。从液压缸操作的观点出发，在操作延迟之后发生瞬时初始突 然操作或类似操作，这对要求精细工作情况下的液压缸性能构成毁灭性破坏。另外，由于不必要的能量消耗，上述现象降低了设备的燃料经济性，且为了使初始 操作性能平稳，上述现象导致进行了诸如增加泵容量等系统的超安全标准设计，从而增加 了成本。
发明内容
因此，本发明致力于解决现有技术中存在的上述问题，并同时完整保留现有技术 所获得的优点。本发明的实施方式涉及通过形成锁环来改善缓冲性能。在本发明的一个方面，提供一种安装于液压缸内的液压缸缓冲装置，在液压缸内， 活塞杆在液压缸缸筒内执行往复运动，且在冲程末端操作过程中，液压缸排放在活塞和盖 罩之间的压力室内以及活塞和端盖之间的压力室内所形成的高压液压流体，液压缸缓冲装 置包括锁环，锁环安装在设置于盖罩或端盖的内表面上的沟槽内，并在冲进冲程末端过程 中，锁环移至沟槽内的一侧以关断流体路径，而在冲程末端内的初始操作过程中，锁环移至 沟槽内的另一侧以打开流体路径。根据本发明实施方式的如上所述构造的液压缸缓冲装置具有下述优点。首先，形成有锁环，因此可防止冲程末端内的操作延迟和初始突然操作。第二，由于可防止因冲程末端内的操作延迟而引起的泵的过大压力增加，因此提 高了泵的效率。第三，由于应用了锁环，因此额外改善了进入冲程末端过程中的缓冲功能，防止泵 的过量操作，并改善了操作延迟从而节省成本并提高燃料效率。
从结合了附图的以下详述中将更清楚本发明的上述以及其它目的、特征和优点， 其中图IA至IC分别是图示现有技术中的液压缸缓冲装置、现有技术中的缓冲环冲进 冲程末端内的状态、以及冲程末端处的初始操作过程中的状态的截面图；图2是图示现有技术中具有缓冲室的液压缸缓冲装置的截面图；图3是图示在冲程末端内的初始操作过程中现有技术的液压缸缓冲装置的压力 分布的曲线图，其示出液压缸初始操作过程中的液压泵的排放压力；图4A和4B是图示根据本发明实施方式的液压缸缓冲装置的截面图；图5A和5B是图示如图4A和4B所示的液压缸缓冲装置的详细结构的截面图；以 及图6A至6C是图示如图4A和4B所示的液压缸缓冲装置的锁环的立体图和截面图。
具体实施例方式下文将参照附图描述根据本发明优选实施方式的液压缸缓冲装置。附图中，在解 释时为了清楚起见可放大线的厚度、组成元件的尺寸等。并且，考虑了本发明功能的定义空间方面的措词可根据使用者或操作者的意图或 习惯而不同，且这种措词的定义应该基于本发明全篇描述的内容而定。另外，该描述中定义的对象，例如详细构造和元件，只是提供用来帮助本领域技术 人员全面理解本发明的具体细节，因此，包括本发明全篇描述中所包括的以及可等同替换 权利要求中的组成元件的这些组成元件的实施方式，可涵盖在本发明的范围内。
图IA至IC是分别图示现有技术中的液压缸缓冲装置、现有技术中的缓冲环冲进 冲程末端时的状态、以及冲程末端内的初始操作过程中的状态的截面图。图2是图示现有 技术中具有缓冲室的液压缸缓冲装置的截面图，图3是图示在冲程末端内的初始操作过程 中现有技术的液压缸缓冲装置的压力分布的曲线图，其示出液压缸初始操作过程中的液压 泵的排放压力。图4A和4B是图示根据本发明实施方式的液压缸缓冲装置的截面图。图5A 和5B是图示如图4A和4B所示的液压缸缓冲装置的详细结构的截面图；以及图6A至6C是 图示如图4A和4B所示的液压缸缓冲装置的锁环的立体图和截面图。根据本发明优选实施方式，提供一种安装在液压缸内的液压缸缓冲装置，在液压 缸内，活塞杆20在液压缸缸筒10内执行往复运动，并且在冲程末端操作过程中，液压缸排 放在位于活塞40和盖罩30之间的压力室以及位于活塞40和端盖之间的压力室内所形成 的高压液压流体，所述液压缸缓冲装置包括锁环，锁环安装在设置于盖罩30或端盖的内表 面上的沟槽内，并在冲进冲程末端的过程中，移至沟槽内的一侧以关断流体路径，而在冲程 末端内的初始操作过程中，锁环移至沟槽内另一侧以打开流体路径。缸筒10是形成液压缸外壁的部分。由于缸筒10导引活塞40的运动，活塞40在 缸筒上滑动，且由于在缸筒10上施加了内压，因此要求抗压性和耐磨性。为了增强上述机 械性能，以低于1. 6S的表面粗糙度磨光缸筒10的内表面。一般而言，已使用铝、用于机器 结构目的的轧制钢、铜管或类似材料作为缸筒10的材料。近来，将不锈钢管或塑料管用于 小液压缸。由于活塞杆20根据作用载荷不同要求具有足以耐受诸如拉伸、压缩、弯曲、振动 等载荷的强度和耐磨性，因此活塞杆20可由机器构造用硬镀铬碳素钢(hard chromium plated steel machine carbon)制成以改善耐蚀性和耐磨性，并且为了特定目的，它可由 不锈钢系列制成。由于重型设备中使用的液压缸移动较大质量的载荷，因此在冲程末端操作过程 中，活塞40会与盖罩30碰撞从而产生机械撞击。为了缓和这种撞击以及平稳地操作处在 高速和大载荷下的液压缸，需要液压缸缓冲装置。液压缸缓冲装置吸收在活塞40和盖罩30互相碰撞时发生的撞击，延长液压缸的 工作寿命，以及防止由于撞击等所产生的振动而损坏液压装置的设施或缸筒。如图IA至IC和图3所示，现有技术中的液压缸缓冲装置具有如下问题，即在冲程 末端内的初始操作过程中出现时间延迟和由于时间延迟导致的过大压力增加。如图4所示，根据本发明实施方式的液压缸缓冲装置包括锁环90。锁环90安装在 设置于盖罩30或端盖80的内表面上的沟槽内，并在沟槽内能相对移动。锁环90以如下方式执行用于打开和关断流体路径的锁止功能，即锁环90在冲进 冲程末端过程中相对地移至沟槽内的一侧，使得流体路径关断，而在冲程末端内的初始操 作过程中移至沟槽内另一侧，使得流体路径打开。在根据本发明优选实施方式的液压缸缓冲装置中，锁环90安装在设置于盖罩30 或端盖80的内表面上的沟槽内。在图4A中，锁环90形成在设置于盖罩30内表面上的沟槽内。以相同方式，锁环 90可形成在设置于端盖80内表面上的沟槽内，或可形成在分别设置于盖罩30内表面和端 盖80内表面上的沟槽内。在这种情况下，可在盖罩30和端盖80两者的冲程末端内的初始操作过程中防止操作延迟和泵压增大。 根据本发明另一优选实施方式，提供一种安装在液压缸内的液压缸缓冲装置，在 液压缸内，活塞杆20在液压缸缸筒10内执行往复运动，并且在冲程末端操作过程中，液压 缸排放在活塞40和盖罩30之间的压力室以及在活塞40和端盖之间的压力室内所形成的 高压液压流体，所述液压缸缓冲装置包括锁环，锁环安装在设置于缓冲环50内表面上的沟 槽内或者设置在缓冲柱塞60外表面上的沟槽内，其中缓冲环50设置在活塞杆20外表面 上，缓冲柱塞60插入活塞杆20的位于端盖80 —侧上的一个端部内，并且在冲进冲程末端 的过程中，锁环移至沟槽内的一侧以关断流体路径，而在冲程末端内的初始操作过程中，锁 环移至沟槽内另一侧以打开流体路径。
如图IA至IC所示，为了吸收冲程末端内的机械撞击，缓冲环50设置在活塞杆20 外表面上，且缓冲柱塞60插入活塞杆20的一个端部内。锁环90安装在缓冲环50上或者缓冲柱塞60上而不是盖罩30或端盖80上，也是 可以的。图4B示出了锁环90形成在缓冲环50上的状态。图4B的详细结构在图5A和5B中示出。如图5A所示，当缓冲环50冲进冲程末端 时，由于流体路径节流而形成的缓冲压力推动缓冲环50的后表面，且因此缓冲环50通过由 推动操作所产生的间隙和形成在缓冲环50后表面上的狭槽到达锁环90。然而，在缓冲环 50到达锁环90之后，借助于锁环90的功能关断流体路径，且因此可维持足够的缓冲。对比而言，在如图5B所示缓冲环50离开冲程末端的情况下，流入压力将缓冲环50 推至设计间隙，从泵排放的液压流体流动通过位于缓冲环50前端部内的间隙96和孔或狭 槽97，以通过缓冲环50的内间隙到达锁环90。此时，锁环90被推动，且流体路径连接到沿着在锁环90的外圆周或内圆周内所形 成的路径并位于缓冲环50后表面上的狭槽97。已通过该流体路径的流体在活塞40的前表 面上形成受压液压流体，以极大地增大初始受压面积，并因此通过添加实际液压施加作用 的区域94外的区域95，平稳运动变得可能而且无任何初始操作延迟。在根据本发明优选实施方式的液压缸缓冲装置中，锁环90形成在设置于缓冲环 50内表面上和缓冲柱塞60外表面上的沟槽内，缓冲环50设置在活塞杆20外表面上，缓冲 柱塞60插入活塞杆20的位于端盖80 —侧上的一个端部内。图4B示出锁环90形成在设置于缓冲环50内表面上的沟槽内的状态。以相同方 式，锁环90可形成在设置于缓冲柱塞60外表面上的沟槽内，或者也可形成在分别设置于缓 冲环50内表面上的沟槽内和设置于缓冲柱塞60外表面上的沟槽内。在这种情况下，由于 锁环90在沟槽内相对移动时执行用于控制液压流体流入和流出的锁止功能，因此可在盖 罩30和端盖80两者的冲程末端内的初始操作过程中防止操作延迟和泵压增大。在根据本发明优选实施方式的液压缸缓冲装置中，锁环90可形成在设置于盖罩 30内表面上的沟槽内和设置于缓冲柱塞60外表面上的沟槽内，其中缓冲柱塞60插入活塞 杆20的位于端盖80 —侧上的一个端部内，或者，锁环90可形成在设置于缓冲环50内表面 上的沟槽内和设置于缓冲柱塞60外表面上的沟槽内，其中缓冲环50设置在活塞杆20的外 表面上，缓冲柱塞60插入活塞杆20的位于端盖80 —侧上的一个端部内。锁环90可分别安装在盖罩30和端盖80上、盖罩30和缓冲柱塞60上而不是缓冲 环50和缓冲柱塞60上、或缓冲环50和端盖上。
在根据本发明优选实施方式的液压缸缓冲装置中，锁环90包括内圆周表面91， 在内圆周表面91上形成了沿前后方向的多个第一沟槽91a ；密封表面92，其均勻地形成以 实现表面接触；以及阶梯表面93，在阶梯表面93上形成了沿径向的多个第二沟槽93a，并且 阶梯表面93具有在密封表面92相对侧面上所形成的阶梯；其中，在冲进冲程末端的过程 中，密封表面92在沟槽的一侧上移动以关断流体路径，而在初始操作过程中，阶梯表面93 移至沟槽的另一侧以打开流体路径。如图6A至6C所示，锁环90包括内圆周表面91、密封表面92以及阶梯表面93。 在内圆周表面91上，形成有多个第一沟槽91a，在图6A至6C中，形成有四个第一沟槽91a。 密封表面92与锁环90的一个侧表面对应，并意味着左侧表面均勻形成从而实现表面接触。阶梯表面93与除密封表面92外的另一侧表面对应。在阶梯表面93上，形成有多 个第二沟槽93a，在图6A至6C中，形成有四个第二沟槽93a。并且，阶梯表面93具有在其 上形成的阶梯，并因此与密封表面92不同，不能实现表面接触，从而形成流体路径。在冲进冲程末端过程中，密封表面92在沟槽的一个侧面上移动以关断流体路径。 对比而言，在初始操作过程中，阶梯表面93移至沟槽的另一侧，并因此不能执行表面接触。 在这种情况下，经由第一沟槽91a流入的液压流体能够沿阶梯表面93的径向移动并通过第 二沟槽93a，因此流体路径打开。虽然密封表面92形成为具有产生表面接触以关断流体路径的平坦结构，但根据 安装结构而定，将内圆周表面91或外圆周表面加工成狭槽、缺口或节流孔的形式以形成流 体路径。阶梯表面93可不同地形成为如下结构，其中通过内圆周表面91或外圆周表面的 流体路径连接到活塞40的前端部，而不停止应用附加液压。锁环90可由不同材料制成，包括铸钢系列、合金系列、特富龙(Teflon)系列、尼龙 系列、树脂系列、聚氨酯系列以及其它橡胶系列，并且可为如图6A至6C中所示的圆环形式。优选地，前/后表面和内/外圆周表面应该加工成满足所要求的密封特性和流体 路径打开特性，且所形成的流体路径应该具有适当功能和预设工作寿命。虽然为了图示目的描述了本发明的优选实施方式，但本领域技术人员将会了解， 在不脱离所附权利要求中公开的本发明的范围和主旨情况下，可进行多种修改、添加和替 换。
权利要求
1.一种安装于液压缸内的液压缸缓冲装置，在所述液压缸内，活塞杆在液压缸缸筒内 执行往复运动，且在冲程末端操作过程中，所述液压缸排放在活塞和盖罩之间的压力室内 以及活塞和端盖之间的压力室内所形成的高压液压流体，所述液压缸缓冲装置包括锁环， 所述锁环安装在设置于所述盖罩或所述端盖的内表面上的沟槽内，并在冲进冲程末端过程 中，所述锁环移至所述沟槽内的一侧以关断流体路径，而在冲程末端内的初始操作过程中， 所述锁环移至所述沟槽内的另一侧以打开所述流体路径。
2.如权利要求1所述的液压缸缓冲装置，其中，所述锁环形成在设置于所述盖罩的内 表面和所述端盖的内表面上的沟槽内。
3.一种安装于液压缸内的液压缸缓冲装置，在所述液压缸内，活塞杆在液压缸缸筒内 执行往复运动，且在冲程末端操作过程中，所述液压缸排放在活塞和盖罩之间的压力室内 以及活塞和端盖之间的压力室内所形成的高压液压流体，所述液压缸缓冲装置包括锁环， 所述锁环安装在设置于缓冲环内表面上的沟槽内或设置于缓冲柱塞外表面上的沟槽内，其 中，所述缓冲环设置在所述活塞杆的外表面上，所述缓冲柱塞插入所述活塞杆的位于端盖 一侧上的一个端部内，并且在冲进冲程末端过程中，所述锁环移至所述沟槽内的一侧以关 断流体路径，而在冲程末端内的初始操作过程中，所述锁环移至所述沟槽内的另一侧以打 开所述流体路径。
4.如权利要求3所述的液压缸缓冲装置，其中，所述锁环形成在设置于所述缓冲环内 表面上的沟槽内以及形成在设置于所述缓冲柱塞外表面上的沟槽内，其中，所述缓冲环设 置在所述活塞杆的外表面上，所述缓冲柱塞插入所述活塞杆的位于所述端盖一侧上的一个 端部内。
5.如权利要求1所述的液压缸缓冲装置，其中，所述锁环形成在设置于所述盖罩内表 面上的沟槽内以及形成在设置于缓冲柱塞外表面上的沟槽内，其中，所述缓冲柱塞插入所 述活塞杆的位于所述端盖一侧上的一个端部内，或者，所述锁环形成在设置于缓冲环内表 面上的沟槽内以及形成在设置于缓冲柱塞外表面上的沟槽内，其中，所述缓冲环设置在所 述活塞杆的外表面上，所述缓冲柱塞插入所述活塞杆的位于所述端盖一侧上的一个端部 内。
6.如权利要求1所述的液压缸缓冲装置，其中，所述锁环包括内圆周表面，在所述内圆周表面上形成有沿前后方向的多个第一沟槽；密封表面，所述密封表面均勻地形成以实现表面接触；以及阶梯表面，在所述阶梯表面上沿径向形成有多个第二沟槽，并且所述阶梯表面具有在 所述密封表面的相对侧面上形成的阶梯；其中，在冲进冲程末端过程中，所述密封表面在所述沟槽的一侧上移动以关断流体路 径，并且在初始操作过程中，所述阶梯表面移至所述沟槽的另一侧以打开所述流体路径。
7.如权利要求4所述的液压缸缓冲装置，其中，所述锁环包括内圆周表面，在所述内圆周表面上形成沿前后方向的多个第一沟槽；密封表面，所述密封表面均勻地形成以实现表面接触；以及阶梯表面，在所述阶梯表面上沿径向形成有多个第二沟槽，并且所述阶梯表面具有在 所述密封表面的相对侧面上形成的阶梯；其中，在冲进冲程末端过程中，所述密封表面在所述沟槽的一侧上移动以关断流体路径，并且在初始操作过程中，所述阶梯表面移至所述沟槽的另一侧以打开所述流体路径。
全文摘要
本发明提供一种安装于液压缸内的液压缸缓冲装置，在液压缸内，活塞杆在液压缸缸筒内执行往复运动，且在冲程末端操作过程中，液压缸排放在活塞和盖罩之间的压力室内以及活塞和端盖之间的压力室内所形成的高压液压流体。液压缸缓冲装置包括锁环，锁环安装在设置于盖罩或端盖的内表面上的沟槽内，并在冲进冲程末端过程中，锁环移至沟槽内的一侧以关断流体路径，而在冲程末端内的初始操作过程中，锁环移至沟槽内的另一侧以打开流体路径。
文档编号F15B15/22GK102052364SQ20101051595
公开日2011年5月11日 申请日期2010年10月22日 优先权日2009年10月28日
发明者郑润贤 申请人:沃尔沃建造设备控股(瑞典)有限公司