一种铰接内杆式单作用缸的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种铰接内杆式单作用缸，包括缸体、前端盖、后端盖与活塞组件，所述活塞组件包括活塞、后端铰接在所述活塞上的活塞杆，所述前端盖上开设有可供所述活塞杆摆动地穿出的通孔，所述活塞与所述前端盖之间设有用于提供所述活塞沿前后方向弹性回复力的压缩弹簧。该单作用缸能够输出往复摆动等非直线运动，其轴向尺寸小，且力学特性优良，冲击较小。此外，该单作用缸结构简单，部件较小，还具有较高的机械效率。
【专利说明】一种铰接内杆式单作用缸
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种铰接内杆式单作用缸。
[0003]【背景技术】
[0004]现有技术中，一般的固定式液压缸或气缸，活塞杆只能输出往复直线运动。当需要输出往复摆动等非直线运动时，一般采用的方法主要有两种:一种是在活塞杆12’的前端铰上一根连杆13’，以解决自由度不足的问题，如图1所示，这种方法的缺点是整个装置在液压缸或气缸轴向上的尺寸过大，极不紧凑，同时，运动过程中，附加的连杆13’对活塞杆12’具有径向分力，从而对活塞杆12’形成弯矩，容易引起活塞杆的变形，即产生挠度；另一种是采用后端铰接式的液压缸或气压缸，如图2所示，这种方法的缺点是缸体21’、活塞23’与活塞杆22’一起摆动，摆动部分的质量过大，造成惯性力很大，从而形成很大的冲击，整个装置的受力状态恶劣，冲击噪声也较大。
[0005]综上，创新出一种缸体固定、不需要附加连杆，且能够输出往复摆动等非直线运动的液压缸或气缸，在工程机械等领域具有非常积极的意义。
[0006]
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种轴向尺寸小、力学性能好，且能够输出往复摆动等非直线运动的铰接内杆式单作用缸。
[0008]为达到上述目的，本发明采用的技术方案是:一种铰接内杆式单作用缸，包括缸体、前端盖、后端盖与活塞组件，所述活塞组件包括活塞、后端铰接在所述活塞上的活塞杆，所述前端盖上开设有可供所述活塞杆摆动地穿出的通孔，所述活塞与所述前端盖之间设有用于提供所述活塞沿前后方向弹性回复力的复位弹簧。
[0009]优选地，所述复位弹簧为压缩弹簧。
[0010]进一步优选地，所述压缩弹簧为非线性蝶形弹簧。
[0011]优选地，所述活塞杆的后端通过销轴铰接在所述活塞上。
[0012]优选地，所述活塞杆的后端具有球头，所述活塞的前端固定地设有与所述球头相配合的球头座，所述球头万向转动地设于所述球头座上。
[0013]进一步优选地，所述活塞上开设有开口朝前的凹槽，所述球头座包括收容在所述凹槽中且具有内球面的支承座、用于将所述支承座固定在所述凹槽中的压盖，所述压盖上开设有内孔，所述内孔中设有开口弹性圈，所述球头与所述内球面之间球面接触且所述开口弹性圈卡设在所述球头上。
[0014]作为一种具体的实施方式，所述开口弹性圈为C形圈。[0015]由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点:
本发明的铰接内杆式单作用缸，由于将活塞杆铰接在活塞上，解决了传统的单作用缸仅能输出往复直线运动的缺陷，其能够输出往复摆动等非直线运动。这相比传统的固定式液压缸或气缸的活塞杆的前端铰接连杆的方式，极大地缩小了轴向尺寸；而相比后端铰接式的液压缸或气缸，摆动部分质量大幅降低，从而大幅度地降低冲击所带来的负面影响。本发明的单作用缸结构简单，部件较少，制造和装配工艺性好，生产成本低。
[0016]
【专利附图】
【附图说明】
[0017]附图1为现有技术中活塞杆前端铰接有连杆的液压缸或气压缸的结构示意图； 附图2为现有技术中后端铰接式的液压缸或气压缸的结构示意图；
附图3为本发明的实施例1的单作用缸的工作原理示意图一；
附图4为本发明的实施例1的单作用缸的工作原理示意图二；
附图5为实施例1中活塞杆与活塞的安装结构示意图；
附图6为本发明的实施例2的单作用缸的工作原理示意图一；
附图7为本发明的实施例2的单作用缸的工作原理示意图二；
附图8为实施例2中活 塞杆与活塞的安装结构示意图；
其中:11’、21’ 一缸体；12’、22’ 一活塞杆；13’ 一连杆；23’ 一活塞。
[0018]1、缸体;2、后〗而盖;3、ill立而盖;31、通孔;4、活塞;5、活塞杆;51、球头;6、压缩弹簧、销轴；8、球头座；81、支承座；82、压盖；83、C形圈；9、输出杆组；91、第一杆；92、第二杆；93、冲头。
[0019]
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和具体的实施例来对本发明的技术方案作进一步的阐述。
[0021]以下关于方向的定义中，均是按照该单作用缸工作时活塞杆运动的方向来定义的，活塞杆相对缸体向外移动的方向为前，反之为后，亦即图3、图4、图6、图7中的左右方向，其中左方为后，右方为前。
[0022]实施例1
参见图3、图4所示的铰接内杆式单作用缸，包括缸体1、固设于缸体I后端的后端盖2、固设于缸体I前端的前端盖3、以及活塞组件。活塞组件包括活塞4和活塞杆5，活塞杆5的后端通过销轴7铰接在活塞4上，如图5所示。
[0023]前端盖3上开设有可供活塞杆5摆动地穿出的通孔31，该通孔31的孔径应根据活塞杆5摆动的幅度予以确定，从而形成对活塞杆5的让位。后端盖2与活塞4之间形成封闭的压力腔。缸体I中位于活塞4与前端盖3之间还设有用于提供活塞4沿前后方向弹性回复力的复位弹簧，该复位弹簧可采用力学特性为非线性的压缩弹簧6。
[0024]本实施例中，活塞杆5的前端连接有输出杆组9以用于动力输出，在这里，该输出杆组9包括第一杆91、第二杆92、冲头93。第一杆91的一端铰接在机架上，其另一端铰接在活塞杆5的前端，第二杆92的一端铰接在活塞杆5的前端，其另一端铰接在冲头93上，冲头93可沿竖直方向升降地设于机架上。
[0025]在初始状态下，参见图3所示，在压缩弹簧6的推力作用下，活塞4位于缸体I的后部。工作时，压缩气体/液压油通过开设在后端盖2上的进气孔/进油孔进入压力腔中，活塞4向前移动，带动活塞杆5摆动并作用于第一杆91与第二杆92，带动第一杆91和第二杆92摆动并驱动冲头93向下移动实现冲击。此时压缩弹簧6被挤压在活塞4与前端盖3之间，如图4所示。
[0026]当活塞杆5向前运动结束后，压力腔中的压缩气体通入大气或液压油回流至油箱，在压缩弹簧6的推力作用下，推动活塞4向后移动，活塞4后移带动活塞杆5摆动，活塞杆5作用于第一杆91与第二杆92并带动冲头93沿竖直方向上移复位。
[0027]当然，当输出杆组9为其他机构时，活塞杆5可根据其连接的机构的需要输出往复摆动或其他非直线运动。
[0028]本实施例中，压缩弹簧6采用的是非线性的蝶形弹簧。由于蝶形弹簧的力学特性是非线性的，选用蝶形弹簧时可根据实际应用的工况来选取合理的力学特性区间，这样可以使得弹簧的复位力变化范围大幅度缩小，可有效地提高该柱塞缸的机械效率，有利于节能。而传统的拉伸螺旋弹簧由于其力学特征是线性的，其刚度与其变形量成正比，导致变形量较大时，其复位力显著变大，而这一复位力需要消耗额外提供给柱塞作用力来克服，势必将在系统压力一定的条件下，造成缸径扩大，本发明则很好地解决了这一问题，缸体的直径相比现有技术进一步减小。此外，蝶形弹簧可采用叠片的形式来提高刚度，这使得本发明的单作用缸的输出力具有更大的调节范围，使其具有更好的通用性。
[0029]实施例2
参见图6、图7所示的铰接内杆式单作用缸，该单作用缸相比实施例1的区别仅在于活塞杆5与活塞4的连接方式。在本实施例中，活塞杆5的后端与活塞4采用球头铰接的方式连接的。参见图8所示，活塞杆5的后端具有球头51，活塞4的前端固定地设有与球头51相配合的球头座8，球头51万向转动地设于球头座8上。在本实施例中，活塞4上开设有开口朝前的凹槽，球头座8包括具有内球面的支承座81、开设有内孔的压盖82以及开口弹性圈83。
[0030]支承座81收容在活塞4上的凹槽中，压盖82则用于将支承座81固定在上述凹槽中，开口弹性圈83采用C形圈，其设于压盖82的内孔中。活塞杆5与活塞4连接时，将活塞杆5的球头51向压盖82的内孔中压入时，开口弹性圈83的径向尺寸变大，使得球头51的大半部分越过开口弹性圈83而与支承座81的内球面之间球面接触，此时，开口弹性圈83的径向尺寸收缩卡设在球头51上，将活塞杆5的球头51保持在支承座81与压盖82之间。
[0031]本实施例的单作用缸的工作原理与实施例1相似，此处不再赘述。
[0032]采用本实施例中活塞4与活塞杆5的连接方式，该单作用缸工作时，活塞4与活塞杆5之间为球面接触，相比实施例1的圆柱面铰接方式，其作用应力小，承载能力相对较大。
[0033]综上，本发明的铰接内杆式单作用缸，由于将活塞杆5铰接在活塞4上，解决了传统的单作用缸仅能输出往复直线运动的缺陷，其能够输出往复摆动等非直线运动。这相比传统的固定式液压缸或气缸的活塞杆的前端铰接连杆的方式，极大地缩小了轴向尺寸；而相比后端铰接式的液压缸或气缸，摆动部分质量大幅降低，从而大幅度地降低冲击所带来的负面影响。[0034]此外，本发明中采用力学特性为非线性的压缩弹簧6，其复位力的变化范围幅度小，相应地提高了该单作用缸的机械效率，使得该单作用缸的力传递效率得到提高，有利于节能。本发明的单作用缸结构简单，部件较少，制造和装配工艺性好，生产成本低。
[0035]上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种铰接内杆式单作用缸，包括缸体、前端盖、后端盖与活塞组件，其特征在于:所述活塞组件包括活塞、后端铰接在所述活塞上的活塞杆，所述前端盖上开设有可供所述活塞杆摆动地穿出的通孔，所述活塞与所述前端盖之间设有用于提供所述活塞沿前后方向弹性回复力的复位弹簧。
2.根据权利要求1所述的一种铰接内杆式单作用缸，其特征在于:所述复位弹簧为压缩弹黃。
3.根据权利要求2所述的一种铰接内杆式单作用缸，其特征在于:所述压缩弹簧为非线性蝶形弹簧。
4.根据权利要求1所述的一种铰接内杆式单作用缸，其特征在于:所述活塞杆的后端通过销轴铰接在所述活塞上。
5.根据权利要求1所述的一种铰接内杆式单作用缸，其特征在于:所述活塞杆的后端具有球头，所述活塞的前端固定地设有与所述球头相配合的球头座，所述球头万向转动地设于所述球头座上。
6.根据权利要求5所述的一种铰接内杆式单作用缸，其特征在于:所述活塞上开设有开口朝前的凹槽，所述球头座包括收容在所述凹槽中且具有内球面的支承座、用于将所述支承座固定在所述凹槽中的压盖，所述压盖上开设有内孔，所述内孔中设有开口弹性圈，所述球头与所述内球面之间球面接触且所述开口弹性圈卡设在所述球头上。
7.根据权利要求6所述的一种铰接内杆式单作用缸，其特征在于:所述开口弹性圈为C形圈。
【文档编号】F15B15/08GK104006021SQ201410259049
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年6月12日 优先权日:2014年6月12日
【发明者】孙加伟, 钟康民, 窦云霞 申请人:苏州劳灵精密机械有限公司