CN108302083A - 一种旋转伸缩组合油缸 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种旋转伸缩组合油缸，其包括伸缩缸和旋转缸；伸缩缸包括第一缸筒和伸缩活塞杆；旋转缸包括第二缸筒、螺旋活塞和旋转传动杆；伸缩缸和旋转缸的缸筒内分别设有两油腔，缸筒上设有相应的油口；旋转传动杆一端转动安装于旋转缸中，另一端贯入第一缸筒内部；螺旋活塞外周部螺接第二缸筒内周部，内周部螺接旋转传动杆，且螺旋活塞的外周部螺旋线与内周部螺旋线的旋向相反；伸缩活塞杆内设置有盲孔，盲孔孔壁周部与旋转传动杆之间通过花键传动连接，使得旋转传动杆可带动伸缩活塞杆旋转，且伸缩活塞杆可相对于旋转传动杆沿自身轴向运动。本发明既能提供足够的转向阻力矩，又能实现转向及悬挂伸缩，同时可使得整车空间布置紧凑。
Description
技术领域
本发明涉及车辆悬挂转向机构设计技术领域，特别是一种旋转伸缩组合油缸。
背景技术
在特种车辆底盘设计领域中，因车辆悬挂油缸及转向油缸布置在车桥两端，车辆转向油缸有一定的摆动空间，悬挂油缸有一定的上下伸缩行程，导致空间无法分开布置；同时，特种车辆转向阻力矩较大，普通旋转油缸无法提供车辆的转向阻力矩。
图1至图3所示为专利CN106015166A公开的采用齿轮齿条型式的旋转摆动油缸，其通过液压油驱动齿条07运动，利用齿条07带动齿轮轴04旋转，齿轮轴04通过外花键014带动伸缩油缸活塞杆内花键013旋转，从而实现活塞杆01的旋转。液压油进入伸缩油缸02无杆腔，伸缩油缸活塞杆01伸出，因伸缩油缸活塞杆01内部的内花键与齿轮轴04的外花键连接，伸缩油缸伸出时齿轮不旋转，组合油缸只有活塞杆伸出。
这种形式的组合油缸能够实现旋转及伸缩功能，但是提供的转动阻力矩较小，只能应用在旋转阻力矩需求较小的场合中；转向是由液压油进入齿条液压缸，液压又推动齿条活塞运动，齿条带动与之啮合的齿轮旋转，当需要旋转角度大时，齿条直线运动距离也会相应的增大，这种形式的组合油缸中的齿轮齿条的占用空间大，该组合油缸的外形尺寸也会增大，无法满足一些车辆工况需求；采用该种型式的螺旋摆动油缸输出力矩也受尺寸的限制，不能满足工程车辆转向需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种旋转伸缩组合油缸，其既能提供足够的转向阻力矩，又能实现转向及悬挂伸缩的组合油缸，以能够满足重型车辆转向阻力矩要求，同时使得整车空间布置紧凑。
本发明采取的技术方案为：一种旋转伸缩组合油缸，包括伸缩缸和旋转缸；
伸缩缸包括第一缸筒和伸缩活塞杆；第一缸筒内、伸缩活塞杆的活塞两侧分别设置有油腔；第一缸筒上设有分别连通两侧油腔的油口；伸缩活塞杆内朝旋转缸方向同轴设置一盲孔；
旋转缸包括第二缸筒、螺旋活塞和旋转传动杆；旋转传动杆一端转动安装于旋转缸中，另一端贯入第一缸筒中伸缩活塞杆的盲孔内；螺旋活塞外周部螺接第二缸筒内周部，内周部螺接旋转传动杆的外周部，且螺旋活塞的外周部螺旋线与内周部螺旋线的旋向相反；第二缸筒内、螺旋活塞的两侧分别设有油腔，第二缸筒上设有分别连通两侧油腔的油口；
伸缩活塞杆的盲孔孔壁周部与旋转传动杆外周部之间通过花键传动连接，使得旋转传动杆的转动可带动伸缩活塞杆旋转，且伸缩活塞杆可相对于旋转传动杆沿自身轴向运动。
本发明在应用时，伸缩缸的两油口进油分别可控制伸缩活塞杆的伸缩动作，此时旋转传动杆不动作，组合油缸仅实现伸缩。旋转缸的两油口进油可使得螺旋活塞旋转并沿旋转传动杆轴向运动，进而带动旋转传动杆转动。在花键的作用下，旋转传动杆带动伸缩活塞杆转动，此时即实现组合油缸的旋转力矩输出。当伸缩缸和旋转缸同时进行油路控制，即可同时实现油缸的伸缩和旋转。
优选的，第一缸筒背离第二缸筒的一端设有导向套，导向套中心设有可供伸缩活塞杆穿过的导向孔。导向套可设置在伸缩缸缸头的外侧，也可直接作为伸缩缸的缸头，作为缸头时，导向套滑动密封连接伸缩活塞杆的外周部。
优选的，第二缸筒的内周部还同轴固设有螺旋套，螺旋套内周部设有螺纹，螺旋活塞通过螺旋套螺纹连接第二缸筒，更加方便加工和组装。
优选的，螺旋活塞内周部通过螺旋齿螺接旋转传动杆的外周部。螺旋齿的设置使得旋转油缸可支持较大扭矩的输出。
优选的，第二缸筒朝向第一缸筒的一端内周部设有螺旋导向套，螺旋导向套转动密封连接旋转传动杆外周部。螺旋导向套一方面隔离伸缩缸与旋转缸的油腔，另一方面可对旋转传动杆起到导向作用，使得旋转传动杆的转动更平稳。
优选的，第一缸筒与第二缸筒为一体成型。螺旋导向套可作为伸缩缸油腔与旋转缸油腔的分界处。
优选的，旋转传动杆外周部设有一个外花键，伸缩活塞杆内的盲孔周部设有与各外花键相适应的键槽，各键槽在伸缩活塞杆长度方向延伸。
优选的，盲孔孔壁周向设有多个平行于盲孔轴向的外花键，旋转传动杆外周部设有与各外花键相适应的键槽(内花键)。花键传动的形式也可以是旋转传动杆外周设置外花键，盲孔内周部设置键槽(内花键)，以旋转传动杆可带动伸缩活塞杆转动，同时伸缩活塞杆伸缩时不影响旋转传动杆的位置为准。
优选的，旋转传动杆的顶端与盲孔底部之间设有缓冲间隙。可避免伸缩活塞杆缩回至极限位置时对旋转传动杆的冲撞。
有益效果
本发明的组合油缸既能够实现旋转或伸缩单一动作，又能实现旋转与伸缩组合动作。旋转油缸采用螺旋摆动油缸，利用螺旋活塞内外正螺旋与反螺旋的机理，通过自身螺旋线实现增扭功能，能够满足重型机械旋转要求。同时，采用本发明的组合油缸能够实现整车布置紧凑，减低整车重量，后期工程机械车辆应用范围会越来越广。
附图说明
图1至图3所示为专利CN106015166A公开的旋转摆动油缸结构示意图；
图4所示为本发明组合油缸油口示意图；
图5所示为本发明组合油缸结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例进一步描述。
参考图4和图5，本发明的旋转伸缩组合油缸，包括伸缩缸101和旋转缸102；
伸缩缸101包括第一缸筒和伸缩活塞杆5；第一缸筒内、伸缩活塞杆的活塞两侧分别设置有油腔；第一缸筒上设有分别连通两侧油腔的油口；伸缩活塞杆内朝旋转缸方向同轴设置一盲孔；
旋转缸102包括第二缸筒、螺旋活塞7和旋转传动杆8；旋转传动杆一端转动安装于旋转缸中，另一端贯入第一缸筒中伸缩活塞杆5的盲孔内；螺旋活塞7外周部螺接第二缸筒内周部，螺旋活塞7内周部螺接旋转传动杆8的外周部，且螺旋活塞7的外周部螺旋线与内周部螺旋线的旋向相反；第二缸筒内、螺旋活塞的两侧分别设有油腔，第二缸筒上设有分别连通两侧油腔的油口；
伸缩活塞杆5的盲孔孔壁周部与旋转传动杆8外周部之间通过花键传动连接，使得旋转传动杆的转动可带动伸缩活塞杆旋转，且伸缩活塞杆可相对于旋转传动杆沿自身轴向运动。
本发明在应用时，伸缩缸的两油口进油分别可控制伸缩活塞杆的伸缩动作，此时旋转传动杆不动作，组合油缸仅实现伸缩。旋转缸的两油口进油可使得螺旋活塞旋转并沿旋转传动杆轴向运动，进而带动旋转传动杆转动。在花键的作用下，旋转传动杆带动伸缩活塞杆转动，此时即实现组合油缸的旋转力矩输出。当伸缩缸和旋转缸同时进行油路控制，即可同时实现油缸的伸缩和旋转。
本发明的旋转缸可采用现有的液压摆动马达替换，液压摆动马达的活塞杆作为旋转传动杆。
实施例1
参考图4和图5，本实施例的旋转伸缩组合油缸，包括伸缩缸101和旋转缸102；
伸缩缸101包括第一缸筒和伸缩活塞杆5；第一缸筒内、伸缩活塞杆的活塞两侧分别设置有杆腔和无杆腔；第一缸筒上设有分别连通有杆腔和无杆腔的第一油口11和第二油口12；
旋转缸102包括第二缸筒、螺旋活塞7和旋转传动杆8；旋转传动杆8一端转动安装于旋转缸的缸底部9，另一端贯入第一缸筒内部；螺旋活塞7外周部通过螺旋套4螺接第二缸筒内周部，螺旋活塞7内周部螺接旋转传动杆8的外周部，且螺旋活塞7的外周部螺旋线与内周部螺旋线的旋向相反；第二缸筒内、螺旋活塞7的两侧分别设有油腔，第二缸筒上设有分别连通两侧油腔的第三油口13和第四油口14；
伸缩活塞杆5内设置有同轴的盲孔，盲孔孔壁周部与旋转传动杆外周部之间通过花键传动连接，使得旋转传动杆的转动可带动伸缩活塞杆旋转，且伸缩活塞杆可相对于旋转传动杆沿自身轴向运动。
本实施例中，第二缸筒朝向第一缸筒的一端内周部设有螺旋导向套，螺旋导向套转动密封连接旋转传动杆外周部。螺旋导向套一方面隔离伸缩缸与旋转缸的油腔，另一方面可对旋转传动杆起到导向作用，使得旋转传动杆的转动更平稳。
第一缸筒与第二缸筒为一体成型。螺旋导向套为伸缩缸油腔与旋转缸油腔的分界处。
第一缸筒背离第二缸筒的一端设有导向套，导向套中心设有可供伸缩活塞杆穿过的导向孔。本实施例中，导向套作为伸缩缸的缸头，其滑动密封连接伸缩活塞杆的外周部。
螺旋套4与第二缸筒同轴的固定于第二缸筒的内周部，螺旋套4内周部设有螺纹，螺旋活塞7通过螺旋套螺纹连接第二缸筒，即螺旋活塞7螺接固定于第二缸筒上的螺旋套4，更加方便缸体的加工和组装。
为了实现增扭性能，本实施例中，螺旋活塞7内周部通过螺旋齿螺接旋转传动杆的外周部。
为了避免伸缩活塞杆缩回至极限位置时对旋转传动杆的冲撞，旋转传动杆的顶端与盲孔底部之间设有缓冲间隙。
本发明的伸缩活塞杆与旋转传动杆的连接关系需要实现伸缩活塞杆的单独伸缩(即伸缩时旋转传动杆不动作)、伸缩活塞杆与旋转传动杆的同时旋转(此时不伸缩)，以及伸缩活塞杆伸缩的同时旋转(此时旋转传动杆仅旋转)。则伸缩活塞杆与旋转传动杆的连接方式可参考图2和图3所示或者其它现有技术，包括但不限于：
A旋转传动杆8外周部设置一个以上外花键，伸缩活塞杆内的盲孔周部设置与各外花键相适应的键槽，各键槽在伸缩活塞杆5长度方向延伸。
B盲孔孔壁周向设置多个平行于盲孔轴向的外花键，旋转传动杆外周部设有与各外花键相适应的键槽。花键传动的形式也可以是旋转传动杆外周设置外花键，盲孔内周部设置键槽，参考图3的对比文件结构。
本实施例在应用时，液压油通过第二油口12进入伸缩油缸无杆腔推动伸缩活塞杆的活塞2带动伸缩活塞杆5作轴向直线运动，伸缩活塞杆5被液压油推出，实现组合油缸伸出动作，液压油通过第一油口11进入伸缩油缸有杆腔推动伸缩活塞2带动伸缩活塞杆5作直线运动，伸缩活塞杆被液压油压回，实现组合油缸缩回动作。伸缩活塞杆做伸缩运动时，旋转传动杆8处于静止状态。液压油经过第四油口14进入旋转油缸“无杆腔”，液压油推动螺旋活塞7运动，与螺旋活塞7相啮合的螺旋套4与缸筒1固定不动，螺旋活塞7内孔为螺旋线，螺旋活塞7内壁螺旋线的旋向与螺旋活塞外周表面的螺旋线的旋向方向相反，使得螺旋活塞7沿螺旋套4内壁的螺旋线做螺旋运动，同时旋转传动杆8做旋转运动，即实现组合油缸的不伸缩旋转。同时对伸缩缸和旋转缸的油腔进行进油控制即可实现组合油缸伸缩与旋转同时进行。
此外，本发明可通过在旋转传动杆上安装角度传感器，实现对油缸旋转角度的实时检测，可以作为闭环控制的反馈量进行实时调节。
以上所述仅是本发明专利的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明专利的保护范围。
Claims (10)
1.一种旋转伸缩组合油缸，其特征是，包括伸缩缸和旋转缸；
伸缩缸包括第一缸筒和伸缩活塞杆；第一缸筒内、伸缩活塞杆的活塞两侧分别设置有油腔；第一缸筒上设有分别连通两侧油腔的油口；伸缩活塞杆内朝旋转缸方向同轴设置一盲孔；
旋转缸包括第二缸筒、螺旋活塞和旋转传动杆；旋转传动杆一端转动安装于旋转缸中，另一端贯入第一缸筒中伸缩活塞杆的盲孔内；螺旋活塞外周部螺接第二缸筒内周部，内周部螺接旋转传动杆的外周部，且螺旋活塞的外周部螺旋线与内周部螺旋线的旋向相反；第二缸筒内、螺旋活塞的两侧分别设有油腔，第二缸筒上设有分别连通两侧油腔的油口；
伸缩活塞杆的盲孔孔壁周部与旋转传动杆外周部之间通过花键传动连接，使得旋转传动杆的转动可带动伸缩活塞杆旋转，且伸缩活塞杆可相对于旋转传动杆沿自身轴向运动。
2.根据权利要求1所述的旋转伸缩组合油缸，其特征是，第一缸筒背离第二缸筒的一端设有导向套，导向套中心设有可供伸缩活塞杆穿过的导向孔。
3.根据权利要求2所述的旋转伸缩组合油缸，其特征是，导向套滑动密封连接伸缩活塞杆的外周部。
4.根据权利要求1所述的旋转伸缩组合油缸，其特征是，第二缸筒的内周部还同轴固设有螺旋套，螺旋套内周部设有螺纹，螺旋活塞通过螺旋套螺纹连接第二缸筒。
5.根据权利要求1所述的旋转伸缩组合油缸，其特征是，螺旋活塞内周部通过螺旋齿螺接旋转传动杆的外周部。
6.根据权利要求1所述的旋转伸缩组合油缸，其特征是，第二缸筒朝向第一缸筒的一端内周部设有螺旋导向套，螺旋导向套转动密封连接旋转传动杆外周部。
7.根据权利要求6所述的旋转伸缩组合油缸，其特征是，第一缸筒与第二缸筒为一体成型。
8.根据权利要求1所述的旋转伸缩组合油缸，其特征是，旋转传动杆外周部设有一个以上外花键，伸缩活塞杆内的盲孔周部设有与各外花键相适应的键槽，各键槽在伸缩活塞杆长度方向延伸。
9.根据权利要求1所述的旋转伸缩组合油缸，其特征是，盲孔孔壁周向设有多个平行于盲孔轴向的外花键，旋转传动杆外周部设有与各外花键相适应的键槽。
10.根据权利要求1所述的旋转伸缩组合油缸，其特征是，旋转传动杆的顶端与盲孔底部之间设有缓冲间隙。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Effective date of registration: 20220714 Address after: No.26 tuolanshan Road, Xuzhou Economic and Technological Development Zone, Xuzhou City, Jiangsu Province Applicant after: Jiangsu Xugong Construction Machinery Research Institute Co.,Ltd. Address before: 221004 26 Jinshan Road, Jinshan Bridge Economic Development Zone, Xuzhou, Jiangsu Applicant before: XCMG CONSTRUCTION MACHINERY Co.,Ltd. |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180720 |
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