一種鉸接內(nèi)桿式單作用缸的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種鉸接內(nèi)桿式單作用缸，包括缸體、前端蓋、后端蓋與活塞組件，所述活塞組件包括活塞、后端鉸接在所述活塞上的活塞桿，所述前端蓋上開設(shè)有可供所述活塞桿擺動地穿出的通孔，所述活塞與所述前端蓋之間設(shè)有用于提供所述活塞沿前后方向彈性回復(fù)力的壓縮彈簧。該單作用缸能夠輸出往復(fù)擺動等非直線運動，其軸向尺寸小，且力學特性優(yōu)良，沖擊較小。此外，該單作用缸結(jié)構(gòu)簡單，部件較小，還具有較高的機械效率。
【專利說明】一種鉸接內(nèi)桿式單作用缸
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種鉸接內(nèi)桿式單作用缸。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有技術(shù)中，一般的固定式液壓缸或氣缸，活塞桿只能輸出往復(fù)直線運動。當需要 輸出往復(fù)擺動等非直線運動時，一般采用的方法主要有兩種：一種是在活塞桿12'的前端 鉸上一根連桿13'，以解決自由度不足的問題，如圖1所示，這種方法的缺點是整個裝置在 液壓缸或氣缸軸向上的尺寸過大，極不緊湊，同時，運動過程中，附加的連桿13'對活塞桿 12'具有徑向分力，從而對活塞桿12'形成彎矩，容易引起活塞桿的變形，即產(chǎn)生撓度；另一 種是采用后端鉸接式的液壓缸或氣壓缸，如圖2所示，這種方法的缺點是缸體21'、活塞23' 與活塞桿22'一起擺動，擺動部分的質(zhì)量過大，造成慣性力很大，從而形成很大的沖擊，整個 裝置的受力狀態(tài)惡劣，沖擊噪聲也較大。
[0003] 綜上，創(chuàng)新出一種缸體固定、不需要附加連桿，且能夠輸出往復(fù)擺動等非直線運動 的液壓缸或氣缸，在工程機械等領(lǐng)域具有非常積極的意義。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本實用新型的目的是提供一種軸向尺寸小、力學性能好，且能夠輸出往復(fù)擺動等 非直線運動的鉸接內(nèi)桿式單作用缸。
[0005] 為達到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是：一種鉸接內(nèi)桿式單作用缸，包括 缸體、前端蓋、后端蓋與活塞組件，所述活塞組件包括活塞、后端鉸接在所述活塞上的活塞 桿，所述前端蓋上開設(shè)有可供所述活塞桿擺動地穿出的通孔，所述活塞與所述前端蓋之間 設(shè)有用于提供所述活塞沿前后方向彈性回復(fù)力的復(fù)位彈簧。
[0006] 優(yōu)選地，所述復(fù)位彈簧為壓縮彈簧。
[0007] 進一步優(yōu)選地，所述壓縮彈簧為非線性碟形彈簧。
[0008] 優(yōu)選地，所述活塞桿的后端通過銷軸鉸接在所述活塞上。
[0009] 優(yōu)選地，所述活塞桿的后端具有球頭，所述活塞的前端固定地設(shè)有與所述球頭相 配合的球頭座，所述球頭萬向轉(zhuǎn)動地設(shè)于所述球頭座上。
[0010] 進一步優(yōu)選地，所述活塞上開設(shè)有開口朝前的凹槽，所述球頭座包括收容在所述 凹槽中且具有內(nèi)球面的支承座、用于將所述支承座固定在所述凹槽中的壓蓋，所述壓蓋上 開設(shè)有內(nèi)孔，所述內(nèi)孔中設(shè)有開口彈性圈，所述球頭與所述內(nèi)球面之間球面接觸且所述開 口彈性圈卡設(shè)在所述球頭上。
[0011] 作為一種具體的實施方式，所述開口彈性圈為C形圈。
[0012] 由于上述技術(shù)方案的運用，本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點：
[0013] 本實用新型的鉸接內(nèi)桿式單作用缸，由于將活塞桿鉸接在活塞上，解決了傳統(tǒng)的 單作用缸僅能輸出往復(fù)直線運動的缺陷，其能夠輸出往復(fù)擺動等非直線運動。這相比傳統(tǒng) 的固定式液壓缸或氣缸的活塞桿的前端鉸接連桿的方式，極大地縮小了軸向尺寸；而相比 后端鉸接式的液壓缸或氣缸，擺動部分質(zhì)量大幅降低，從而大幅度地降低沖擊所帶來的負 面影響。本實用新型的單作用缸結(jié)構(gòu)簡單，部件較少，制造和裝配工藝性好，生產(chǎn)成本低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014] 附圖1為現(xiàn)有技術(shù)中活塞桿前端鉸接有連桿的液壓缸或氣壓缸的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 附圖2為現(xiàn)有技術(shù)中后端鉸接式的液壓缸或氣壓缸的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 附圖3為本實用新型的實施例1的單作用缸的工作原理示意圖一；
[0017] 附圖4為本實用新型的實施例1的單作用缸的工作原理示意圖二；
[0018] 附圖5為實施例1中活塞桿與活塞的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 附圖6為本實用新型的實施例2的單作用缸的工作原理示意圖一；
[0020] 附圖7為本實用新型的實施例2的單作用缸的工作原理示意圖二；
[0021] 附圖8為實施例2中活塞桿與活塞的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 其中：1Γ、2Γ -缸體；12'、22' 一活塞桿；13' 一連桿；23' 一活塞。
[0023] 1、缸體；2、后〗而蓋；3、如〗而蓋；31、通孔；4、活塞；5、活塞桿；51、球頭；6、壓縮彈 簧；7、銷軸；8、球頭座；81、支承座；82、壓蓋；83、C形圈；9、輸出桿組；91、第一桿；92、第二 桿；93、沖頭。
【具體實施方式】
[0024] 下面結(jié)合附圖和具體的實施例來對本實用新型的技術(shù)方案作進一步的闡述。
[0025] 以下關(guān)于方向的定義中，均是按照該單作用缸工作時活塞桿運動的方向來定義 的，活塞桿相對缸體向外移動的方向為前，反之為后，亦即圖3、圖4、圖6、圖7中的左右方 向，其中左方為后，右方為前。
[0026] 實施例1
[0027] 參見圖3、圖4所示的鉸接內(nèi)桿式單作用缸，包括缸體1、固設(shè)于缸體1后端的后端 蓋2、固設(shè)于缸體1前端的前端蓋3、以及活塞組件?；钊M件包括活塞4和活塞桿5,活塞 桿5的后端通過銷軸7鉸接在活塞4上，如圖5所示。
[0028] 前端蓋3上開設(shè)有可供活塞桿5擺動地穿出的通孔31，該通孔31的孔徑應(yīng)根據(jù)活 塞桿5擺動的幅度予以確定，從而形成對活塞桿5的讓位。后端蓋2與活塞4之間形成封 閉的壓力腔。缸體1中位于活塞4與前端蓋3之間還設(shè)有用于提供活塞4沿前后方向彈性 回復(fù)力的復(fù)位彈簧，該復(fù)位彈簧可采用力學特性為非線性的壓縮彈簧6。
[0029] 本實施例中，活塞桿5的前端連接有輸出桿組9以用于動力輸出，在這里，該輸出 桿組9包括第一桿91、第二桿92、沖頭93。第一桿91的一端鉸接在機架上，其另一端鉸接 在活塞桿5的前端，第二桿92的一端鉸接在活塞桿5的前端，其另一端鉸接在沖頭93上， 沖頭93可沿堅直方向升降地設(shè)于機架上。
[0030] 在初始狀態(tài)下，參見圖3所示，在壓縮彈簧6的推力作用下，活塞4位于缸體1的 后部。工作時，壓縮氣體/液壓油通過開設(shè)在后端蓋2上的進氣孔/進油孔進入壓力腔中， 活塞4向前移動，帶動活塞桿5擺動并作用于第一桿91與第二桿92,帶動第一桿91和第二 桿92擺動并驅(qū)動沖頭93向下移動實現(xiàn)沖擊。此時壓縮彈簧6被擠壓在活塞4與前端蓋3 之間，如圖4所示。
[0031] 當活塞桿5向前運動結(jié)束后，壓力腔中的壓縮氣體通入大氣或液壓油回流至油 箱，在壓縮彈簧6的推力作用下，推動活塞4向后移動，活塞4后移帶動活塞桿5擺動，活塞 桿5作用于第一桿91與第二桿92并帶動沖頭93沿堅直方向上移復(fù)位。
[0032] 當然，當輸出桿組9為其他機構(gòu)時，活塞桿5可根據(jù)其連接的機構(gòu)的需要輸出往復(fù) 擺動或其他非直線運動。
[0033] 本實施例中，壓縮彈簧6采用的是非線性的碟形彈簧。由于碟形彈簧的力學特性 是非線性的，選用碟形彈簧時可根據(jù)實際應(yīng)用的工況來選取合理的力學特性區(qū)間，這樣可 以使得彈簧的復(fù)位力變化范圍大幅度縮小，可有效地提高該柱塞缸的機械效率，有利于節(jié) 能。而傳統(tǒng)的拉伸螺旋彈簧由于其力學特征是線性的，其剛度與其變形量成正比，導致變形 量較大時，其復(fù)位力顯著變大，而這一復(fù)位力需要消耗額外提供給柱塞作用力來克服，勢必 將在系統(tǒng)壓力一定的條件下，造成缸徑擴大，本實用新型則很好地解決了這一問題，缸體的 直徑相比現(xiàn)有技術(shù)進一步減小。此外，碟形彈簧可采用疊片的形式來提高剛度，這使得本實 用新型的單作用缸的輸出力具有更大的調(diào)節(jié)范圍，使其具有更好的通用性。
[0034] 實施例2
[0035] 參見圖6、圖7所示的鉸接內(nèi)桿式單作用缸，該單作用缸相比實施例1的區(qū)別僅在 于活塞桿5與活塞4的連接方式。在本實施例中，活塞桿5的后端與活塞4采用球頭鉸接 的方式連接的。參見圖8所示，活塞桿5的后端具有球頭51，活塞4的前端固定地設(shè)有與球 頭51相配合的球頭座8,球頭51萬向轉(zhuǎn)動地設(shè)于球頭座8上。在本實施例中，活塞4上開 設(shè)有開口朝前的凹槽，球頭座8包括具有內(nèi)球面的支承座81、開設(shè)有內(nèi)孔的壓蓋82以及開 口彈性圈83。
[0036] 支承座81收容在活塞4上的凹槽中，壓蓋82則用于將支承座81固定在上述凹槽 中，開口彈性圈83采用C形圈，其設(shè)于壓蓋82的內(nèi)孔中?；钊麠U5與活塞4連接時，將活 塞桿5的球頭51向壓蓋82的內(nèi)孔中壓入時，開口彈性圈83的徑向尺寸變大，使得球頭51 的大半部分越過開口彈性圈83而與支承座81的內(nèi)球面之間球面接觸，此時，開口彈性圈83 的徑向尺寸收縮卡設(shè)在球頭51上，將活塞桿5的球頭51保持在支承座81與壓蓋82之間。
[0037] 本實施例的單作用缸的工作原理與實施例1相似，此處不再贅述。
[0038] 采用本實施例中活塞4與活塞桿5的連接方式，該單作用缸工作時，活塞4與活塞 桿5之間為球面接觸，相比實施例1的圓柱面鉸接方式，其作用應(yīng)力小，承載能力相對較大。
[0039] 綜上，本實用新型的鉸接內(nèi)桿式單作用缸，由于將活塞桿5鉸接在活塞4上，解決 了傳統(tǒng)的單作用缸僅能輸出往復(fù)直線運動的缺陷，其能夠輸出往復(fù)擺動等非直線運動。這 相比傳統(tǒng)的固定式液壓缸或氣缸的活塞桿的前端鉸接連桿的方式，極大地縮小了軸向尺 寸；而相比后端鉸接式的液壓缸或氣缸，擺動部分質(zhì)量大幅降低，從而大幅度地降低沖擊所 帶來的負面影響。
[0040] 此外，本實用新型中采用力學特性為非線性的壓縮彈簧6,其復(fù)位力的變化范圍幅 度小，相應(yīng)地提高了該單作用缸的機械效率，使得該單作用缸的力傳遞效率得到提高，有利 于節(jié)能。本實用新型的單作用缸結(jié)構(gòu)簡單，部件較少，制造和裝配工藝性好，生產(chǎn)成本低。
[0041] 上述實施例只為說明本實用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù) 的人士能夠了解本實用新型的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍。 凡根據(jù)本實用新型精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之
【權(quán)利要求】
1. 一種鉸接內(nèi)桿式單作用缸，包括缸體、前端蓋、后端蓋與活塞組件，其特征在于：所 述活塞組件包括活塞、后端鉸接在所述活塞上的活塞桿，所述前端蓋上開設(shè)有可供所述活 塞桿擺動地穿出的通孔，所述活塞與所述前端蓋之間設(shè)有用于提供所述活塞沿前后方向彈 性回復(fù)力的復(fù)位彈簧。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉸接內(nèi)桿式單作用缸，其特征在于：所述復(fù)位彈簧為壓 縮彈黃。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鉸接內(nèi)桿式單作用缸，其特征在于：所述壓縮彈簧為非 線性碟形彈簧。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉸接內(nèi)桿式單作用缸，其特征在于：所述活塞桿的后端 通過銷軸鉸接在所述活塞上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉸接內(nèi)桿式單作用缸，其特征在于：所述活塞桿的后端 具有球頭，所述活塞的前端固定地設(shè)有與所述球頭相配合的球頭座，所述球頭萬向轉(zhuǎn)動地 設(shè)于所述球頭座上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種鉸接內(nèi)桿式單作用缸，其特征在于：所述活塞上開設(shè)有 開口朝前的凹槽，所述球頭座包括收容在所述凹槽中且具有內(nèi)球面的支承座、用于將所述 支承座固定在所述凹槽中的壓蓋，所述壓蓋上開設(shè)有內(nèi)孔，所述內(nèi)孔中設(shè)有開口彈性圈，所 述球頭與所述內(nèi)球面之間球面接觸且所述開口彈性圈卡設(shè)在所述球頭上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種鉸接內(nèi)桿式單作用缸，其特征在于：所述開口彈性圈為C 形圈。
【文檔編號】F15B15/08GK203892291SQ201420310760
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月12日
【發(fā)明者】孫加偉, 鐘康民, 竇云霞 申請人:蘇州勞靈精密機械有限公司