一种平衡式气弹簧的制作方法

1.本发明属于气弹簧技术领域，特别涉及一种平衡式气弹簧。


背景技术：

2.气弹簧是一种可以起支撑、缓冲、制动、高度调节及角度调节等功能的工业配件。申请号为cn2019203468505的中国专利公开了一种平衡式气弹簧，其包括筒、活塞、前堵、后堵、活塞杆、压环、弹簧与密封环，所述活塞的外壁沿周向设置有环槽，所述密封环置于所述环槽内，所述环槽在活塞上隔离出前环台和后环台，所述活塞杆的前端与所述活塞固定相连以使所述活塞将缸筒内隔离为前腔体和后腔体，所述活塞上沿轴向设置至少一个用于连通前腔体和后腔体的贯穿溢流孔、至少一个用于连通前腔体与环槽的环槽溢流孔。这种平衡式气弹簧在使用一段时间后，内部的弹簧的弹力会变小，如需对弹簧的压缩量进行调节(或者对气弹簧进行速度调节)，以改变整个气弹簧的弹性效果时，则需要将活塞和活塞杆从缸筒中取出才能进行调节，其调节效率较低。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本发明提供了一种平衡式气弹簧，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.一种平衡式气弹簧，包括缸筒、前封、后封、活塞和活塞杆，前封和后封分别位于缸筒相对两端，且前封套设于活塞杆上；活塞位于缸筒内部并螺纹连接于活塞杆上，活塞杆贯穿活塞的端部螺纹连接有螺母，活塞外周面中部凹设有外缘环槽，外缘环槽内部设置有密封环，活塞朝向前封的一端端面开设有端面环槽，端面环槽的底部处开设有溢流孔，溢流孔贯穿活塞的相对两端面，端面环槽内部设置有环形阀圈，环形阀圈一侧固定连接有工作弹簧，工作弹簧套设于活塞杆上且其一端固定连接有挡圈，挡圈转动地卡设套接在活塞杆上，活塞的一端开设有回流孔，回流孔与端面环槽分别位于活塞的相对两端面上，且回流孔的端部贯通外缘环槽的底面，螺母与后封之间设置有止转组件。
5.在其中一个实施方式中，止转组件包括限位套筒，限位套筒固定在后封上，限位套筒内部活动插接有止转柱，止转柱一端连接有旋盘，旋盘一侧固定连接有两个工作杆，工作杆穿设于螺母中且其端部固定连接有卡块，活塞背离挡圈的一端端面开设有卡位环槽，卡位环槽内部设置有两个挡件，两个卡块均位于活塞的卡位环槽内并分别用于与两个挡件相抵持。
6.在其中一个实施方式中，止转柱包括两个圆柱段和一个方柱段，方柱段连接于两个圆柱段之间，限位套筒的内壁设置有方形内壁筒，方形内壁筒用于与方柱段相匹配，以使得方柱段的外周面能够贴合于方形内壁筒的内周面上。
7.在其中一个实施方式中，方柱段的周缘设置有条形板，方形内壁筒内壁上开设有条形槽，条形槽用于容纳条形板，条形槽端部的宽度比条形板的宽度大。
8.在其中一个实施方式中，回流孔位于外缘环槽内的一端端部处于外缘环槽的底面
中部，外缘环槽的底面与密封环的内周面之间形成有间隙，密封环的外周面与缸筒的内壁紧密贴合，溢流孔位于端面环槽中的一端端部形成有喇叭口，外缘环槽朝向前封的一侧槽壁上开设有槽壁孔，槽壁孔弯曲延伸并连通于溢流孔的喇叭口，从而使得回流孔、槽壁孔以及溢流孔的喇叭口连通，密封环的宽度小于外缘环槽的槽宽，以允许密封环于外缘环槽内进行轴向移动并封闭槽壁孔，从而阻断回流孔与溢流孔的喇叭口之间的连通。
9.在其中一个实施方式中，外缘环槽远离槽壁孔的一侧设置有复位弹簧，复位弹簧的端部连接于密封环上，外缘环槽的内径沿背离前封的方向逐渐增大，当复位弹簧为原始长度时，密封环的侧壁脱离外缘环槽的槽壁，回流孔通过密封环与外缘环槽底面之间的间隙与槽壁孔连通，当活塞朝前封快速移动时，密封环被推动朝远离槽壁孔的方向移动以使得密封环移动至回流孔的端部处，密封环的内周面一侧边缘套紧于外缘环槽的底面上，从而隔断回流孔与槽壁孔的连通。
10.在其中一个实施方式中，方柱段沿轴向贯通开设有导流通道，导流通道的两端分别贯穿方柱段的相对两端面。
11.在其中一个实施方式中，环形阀圈转动地设置于端面环槽内且环形阀圈的内周面贴合于端面环槽的内侧壁环面上，环形阀圈的环形端面覆盖喇叭口靠近活塞中心的一部分区域。
12.在其中一个实施方式中，缸筒靠近后封一端的内周壁向内凸设有环形挡板，环形挡板的内径大于螺母的外接圆的直径并大于旋盘的外径，以允许螺母与旋盘从环形挡板内通过，环形挡板朝向前封的一侧形成有弹性变形层，弹性变形层用于抵持于活塞的端面以封闭溢流孔远离喇叭口的一端并对活塞进行初步的定位。
13.在其中一个实施方式中，缸筒靠近后封的一端侧壁上设置有电控阀门，电控阀门上设有插入限位套筒内侧的接触部，接触部用于与止转柱远离前封一端端部接触，当止转柱上的方柱段定位至方形内壁筒内时，止转柱的端部接触到接触部，电控阀门开启以将环形挡板背离前封一侧的压力气体排出缸筒外。
14.本发明的技术效果和优点：1．本发明通过下压活塞杆再进行转动，通过挡件对卡块的阻挡，从而可带动螺母和活塞在活塞杆上转动并相对活塞杆移动，在不拆卸气弹簧的情况下，能够快速地对工作弹簧进行调节，其调节效率高，过程便捷。
15.2．本发明通过推动活塞杆，使方柱段贴紧方形内壁筒，随后转动活塞杆，从而使条形板在转动过程中对齐条形槽端部，从而可使方柱段快速对齐方形内壁筒，提高了工作效率。
16.3. 由于密封环的宽度小于外缘环槽的槽宽，从而允许密封环于外缘环槽内进行轴向移动并封闭槽壁孔，从而阻断回流孔与溢流孔的喇叭口之间的连通，当后封处的压强过大时，气压可以推动环形阀圈压缩工作弹簧，从而使得环形阀圈的环形端面脱离溢流孔的喇叭口，此时喇叭口完全暴露，使得溢流孔能够实现与靠近前封一侧的腔体的大面积连通。
17.4. 当复位弹簧为原始长度时，回流孔通过密封环与外缘环槽底面之间的间隙与槽壁孔连通；当活塞杆的回缩速度过快时，密封环被推动朝远离槽壁孔的方向移动以使得密封环移动至回流孔的端部处，密封环的内周面一侧边缘套紧于外缘环槽的底面上，从而
隔断回流孔与槽壁孔的连通；而当回缩速度降低后，复位弹簧恢复原始长度，促使密封环右移，从而使得密封环的内周面与外缘环槽的底面之间又形成有间隙，使得回流孔与槽壁孔恢复连通。
18.5. 通过设置电控阀门，电控阀门可以在旋转活塞杆之前放气，一方面可以减轻旋转活塞杆时需要施加于活塞杆上的压力，另一方面，可以使得环形挡板背离前封一侧的腔体内的压力气体将缸筒内的尘屑冲击排出，而环形挡板的设置使得尘屑不会通过溢流孔回流到前端的腔体内。而在调节工作弹簧的压缩工作结束后，即方柱段脱离方形内壁筒后，将活塞杆旋转一定的角度，以使得方柱段与方形内壁筒错位，从而使得即使压力再大，方柱段也不会误入方形内壁筒内，其会抵持于方形内壁筒的端部，从而使得止转柱的端部不会接触电控阀门，避免误操作。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1是本发明平衡式气弹簧的立体剖视图；图2是本发明中部分结构的爆炸示意图；图3是本发明中图2的另一个视角的立体示意图；图4是本发明中限位套筒的剖面示意图；图5为一实施例的活塞及活塞杆的剖面示意图。
具体实施方式
21.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围；在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
22.本发明提供了如图1
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5所示的一种平衡式气弹簧，其包括缸筒1、前封2、后封3、活塞4和活塞杆5，所述前封2和所述后封3分别位于所述缸筒1的相对两端，且所述前封2套设于所述活塞杆5上，所述活塞杆5与前封2之间设置有机械密封件，机械密封件可对活塞杆5和前封2之间的间隙起到密封作用，并且机械密封件为可转动设置，不会对活塞杆5的转动造成影响；所述活塞4位于所述缸筒1内部并螺纹连接于活塞杆5上，所述活塞杆5贯穿所述活塞4的端部螺纹连接有螺母6，所述活塞4外周面中部凹设有外缘环槽7，所述外缘环槽7内部设置有密封环8，所述活塞4朝向前封2的一端端面开设有端面环槽9，所述端面环槽9的底
部处开设有溢流孔10，所述溢流孔10贯穿活塞4的相对两端面，所述端面环槽9内部设置有环形阀圈11，所述环形阀圈11一侧固定连接有工作弹簧12，所述工作弹簧12套设于活塞杆5上，其一端固定连接有挡圈13，挡圈13转动地卡设套接在所述活塞杆5上，使得挡圈13不能够相对活塞杆5的轴向移动，仅能相对活塞杆5转动。所述活塞4的一端开设有回流孔14，回流孔14与端面环槽9分别位于活塞4的相对两端面上，且回流孔14的端部贯通外缘环槽7的底面，所述螺母6与所述后封3之间设置有止转组件15。
23.通过设置止转组件15，可对螺母6和活塞4进行限位以防止活塞4及螺母6旋转，在活塞杆5的工作行程结束后，继续下压活塞杆5使得活塞4移动到接近后封3时，转动活塞杆5，由于螺母6及活塞4受到止转组件15的限制而无法跟随活塞杆5转动，因此可使螺母6及活塞4在活塞杆5上旋转，使得活塞4在活塞杆5上移动，从而可调节活塞4与挡圈13之间的距离，实现对工作弹簧12的压缩程度的调节，进而实现了平衡式气弹簧的速度调节，上述调节过程效率高，过程便捷。
24.例如，所述止转组件15包括限位套筒151，限位套筒151固定在后封3上，限位套筒151内部活动插接有止转柱152，止转柱152一端连接有旋盘153，旋盘153一侧固定连接两个工作杆154，工作杆154穿设于螺母6中且其端部固定连接有卡块155，所述活塞4背离挡圈13的端面开设有卡位环槽16，卡位环槽16内部设置有两个挡件17，两个卡块155均位于活塞4的卡位环槽16内，并分别用于与两个挡件17相抵持。卡块155能够阻止工作杆154脱离螺母6。
25.当需要进行调节时，在活塞杆5的工作行程结束之后继续下压，此时卡块155在卡位环槽16内，转动活塞杆5，由于挡件17对卡块155的阻挡，从而可利用工作杆154带动螺母6及活塞4在活塞杆5上转动，在不拆开平衡式气弹簧的情况下，能够快速地调节工作弹簧12的长度，进而调节平衡式气弹簧的速度，其调节效率高，过程便捷。
26.所述止转柱152包括两个圆柱段1521和一个方柱段1522，方柱段1522连接于两个圆柱段1521之间，其中一个圆柱段1521固定于旋盘153上，所述限位套筒151的内壁设置有方形内壁筒156，方形内壁筒156用于与方柱段1522相匹配，以使得方柱段1522的外周面能够贴合于方形内壁筒156的内周面上。例如，方柱段1522的外接圆直径大于圆柱段1521的外径。
27.在进行调节时，将活塞杆5下压后，将方柱段1522推入到方形内壁筒156内，方形内壁筒156对方柱段1522起到限位作用，随后再转动活塞杆5进行调节，使得螺母6及活塞4相对活塞杆5旋转移动，以调节工作弹簧12的长度，调节完成后，拉动活塞杆5以带动活塞4回位，恢复到工作位置。方柱段1522脱离在限位套筒151外侧，可避免在进行工作过程中，造成方柱段1522在限位套筒151内的碰撞。
28.参照说明书附图4，所述方柱段1522的周缘设置有条形板18，方形内壁筒156内壁上开设有条形槽19，条形槽19用于容纳条形板18，条形槽19端部的宽度比条形板18的宽度大，以方便引导条形板18进入。
29.当方柱段1522未对准方形内壁筒156时，可推动活塞杆5，使方柱段1522的端部贴紧方形内壁筒156的端部，随后转动活塞杆5，从而使条形板18在转动过程中对齐条形槽19端部，此时可使方柱段1522进入方形内壁筒156内，从而提高了工作效率。
30.例如，所述密封环8由硬质橡胶材料制成，回流孔14位于外缘环槽7内的一端端部
处于外缘环槽7的底面中部，外缘环槽7的底面与密封环8的内周面之间形成有间隙，密封环8的外周面与缸筒1的内壁紧密贴合，即密封环8的外径与缸筒1的内径相等。溢流孔10位于端面环槽9中的一端端部形成有喇叭口101，外缘环槽7朝向前封2的一侧槽壁上开设有槽壁孔105，槽壁孔105弯曲延伸并连通于溢流孔10的喇叭口101，从而使得回流孔14、槽壁孔105以及溢流孔10的喇叭口101连通。密封环8的宽度小于外缘环槽7的槽宽(例如，密封环8的宽度小于外缘环槽7的槽宽的0.5倍)，以允许密封环8于外缘环槽7内进行轴向移动并封闭槽壁孔105，从而阻断回流孔14与溢流孔10的喇叭口101之间的连通。
31.环形阀圈11转动地设置于端面环槽9内且环形阀圈11的内周面贴合于端面环槽9的内侧壁环面上，环形阀圈11的环形端面覆盖喇叭口101靠近活塞4中心的一部分区域，当后封3处的压强过大时，气压可以推动环形阀圈11压缩工作弹簧12，从而使得环形阀圈11的环形端面脱离溢流孔10的喇叭口101，此时喇叭口101完全暴露，使得溢流孔10能够实现与靠近前封2一侧的腔体的大面积连通。
32.例如，在工作中，为了避免活塞杆5回缩速度(即向前封2方向拉动的速度)过快，外缘环槽7远离槽壁孔105的一侧设置有复位弹簧108，复位弹簧108的端部连接于密封环8上。例如。复位弹簧108的数目为多个。外缘环槽7的内径(即外缘环槽7的底面的直径)沿背离前封2的方向逐渐增大。当复位弹簧108为原始长度时，密封环8的侧壁脱离外缘环槽7的槽壁，回流孔14通过密封环8与外缘环槽7底面之间的间隙与槽壁孔105连通。当活塞杆5的回缩速度过快时(活塞4朝前封2快速移动时)，密封环8被推动朝后封3的方向移动，以使得密封环8移动至回流孔14的端部处，密封环8的内周面一侧边缘套紧于外缘环槽7的底面上(因为外缘环槽7的内径沿背离前封2的方向逐渐增大)，从而隔断回流孔14与槽壁孔105的连通，即此时复位弹簧108被右侧气流压缩，虽然槽壁孔105未被密封环8所密封，但是由于外缘环槽7中的回流孔14的端部右端被密封环8密封，从而隔绝槽壁孔105与回流孔14的连通。而当回缩速度降低后，复位弹簧108恢复原始长度，促使密封环8右移，从而使得密封环8的内周面与外缘环槽7的底面之间又形成有间隙，使得回流孔14与槽壁孔105恢复连通。而在活塞杆5向左推动时，密封环8则拉持复位弹簧108向右移动以封闭槽壁孔105。综上所述，通过对外缘环槽7的内径进行巧妙的设计，使得槽壁孔105的隔断与连通分为三个阶段，实现了对气压平衡性的有效的、及时的调节。
33.例如，在一实施例中，密封环8由硬质材料制成，在当活塞杆5受到压缩时，密封环8相对缸筒1内壁滑动而朝前封2移动，从而靠近前封2并堵塞槽壁孔105，由于密封环8对槽壁孔105的隔绝，活塞4两侧的流体不再能通过回流孔14流动，从而起到封堵作用，而在活塞杆5收缩恢复原位时，密封环8相对缸筒1内壁滑动而远离前封2，活塞4两侧的流体能通过回流孔14(继而通过密封环8内周面与外缘环槽7的底面之间的间隙连通)及喇叭口101流出，从而起到连通作用。
34.进一步地，所述方柱段1522沿轴向贯通开设有导流通道20，导流通道20的相对两端分别贯穿方柱段1522的相对两端面，且不被方柱段1522阻挡。通过设置导流通道20，在将方柱段1522推入到方形内壁筒156内时，可使限位套筒151内的流体快速从导流通道20内移出，防止对方柱段1522的进入造成阻碍，保证工作效率。另外，方柱段1522的外接圆直径小于限位套筒151的内径，也允许气流通过。
35.所述止转柱152表面光滑设置，止转柱152由硬质塑料制成。止转柱152表面光滑设
置可避免止转柱152与限位套筒151的摩擦，并且其由硬质塑料制成，相比于金属材质，质量轻，强度大。
36.例如，进一步地，缸筒1靠近后封3一端的内周壁向内凸设有环形挡板(图未示)，环形挡板的内径大于螺母6的外接圆的直径并大于旋盘153的外径，以允许螺母6与旋盘153顺利地从环形挡板内通过。环形挡板朝向前封2的一侧形成有弹性变形层，在调节螺母6时，弹性变形层用于抵持于活塞4的端面以封闭溢流孔10远离喇叭口101的一端并对活塞4进行初步的定位，且弹性变形层能够变形以允许活塞4在接触弹性变形层后具有预设的移动行程，即活塞4还是能够进行适应性移动，协助活塞4实现最终的定位，即协助方柱段1522进入方形内壁筒156的内侧并进行最终定位。缸筒1靠近后封3的一端侧壁上设置有电控阀门104，电控阀门104上设有插入限位套筒151内侧的接触部1041，接触部1041用于与止转柱152远离前封2的一端端部接触，当止转柱152上的方柱段1522定位至方形内壁筒156内时，止转柱152的端部接触到接触部1041，电控阀门104开启以将环形挡板背离前封2一侧的压力气体排出缸筒1外。
37.通过设置电控阀门104在旋转活塞杆5之前放气，一方面可以减轻旋转活塞杆5时需要施加于活塞杆5上的压力，另一方面，可以使得环形挡板背离前封2一侧的腔体内的压力气体将缸筒1内的尘屑冲击排出，提高除屑效率，而环形挡板的设置使得尘屑不会通过溢流孔10回流到前端的腔体内，不会造成污染。
38.例如，为了避免正常工作时因压力过大而触发电控阀门，在调节工作弹簧12的压缩工作结束后，即方柱段1522脱离方形内壁筒156后，将活塞杆5旋转一定的角度，以使得方柱段1522与方形内壁筒156错位，此后使得即使活塞4受到的压力再大，方柱段1522也不会误入方形内壁筒156内，其会抵持于方形内壁筒156的端部，从而使得止转柱152的端部不会接触电控阀门104，避免误操作，仅当特意地旋转活塞杆5后止转柱152才有可能进入弹性内壁筒156内。
39.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。