CN113124070A - 一种气控牙嵌式取力器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气控牙嵌式取力器，包括缸体、设于缸体内的环状活塞、输出法兰；活塞的外圈壁与缸体的内侧壁围成环形气腔，于环形气腔内泵入气体时，活塞被推动朝缸体的后端面移动；活塞的内圈壁所围成的空间贯穿缸体的前端面和后端面，形成轴通道；结合齿套设内花键，电机输入轴及输出法兰均设外花键；结合齿套可轴向移动地套设于输出法兰外，且与输出法兰的外花键啮合；输出法兰位于轴通道的前端口处，结合齿套位于活塞内，并与活塞连接，且可相对活塞轴向旋转；于环形气腔内泵入气体时，结合齿套移动至同时与电机输入轴及输出法兰的外花键啮合。本发明具有占用空间小、结构简单，可与电机输入轴直接连接取力的优点。

Description

一种气控牙嵌式取力器

技术领域

本发明涉及取力器领域，尤其涉及一种气控牙嵌式取力器。

背景技术

传统车辆上使用的取力器采用电控气操作，取力器在取力时需要借助变速箱挂挡操作进行取力。在需要使用取力器时，驾驶员在驾驶室内控制取力器的开关，变速器控制器接收到空挡信号，使变速器调节至空挡状态，同时取力器的气缸推动取力器活塞至取力器挂挡状态，此时再挂入低挡位，即可使取力器进入取力工作。

部分新能源车辆的驱动整车动力的电机无变速器，因此，若需要取力器系统，则需要安装额外的电机，即为双电机系统，一台电机用于提供整车动力，另一台电机用于驱动取力器，双电机的驱动方式的能源利用率较低，驱动取力负载的电机安装还较为繁琐。使取力器进入取力工作的方式多为外置有气缸，气缸推动活塞带动拨叉和齿套，以将动力输入轴和动力输出轴结合，再利用止动原件控制齿套到达正确的结合位置，保证取力器的正常运作，整个取力器的体积大，占用空间大，结构复杂易故障。

发明内容

为此，需要提供一种气控牙嵌式取力器,以解决现有技术中取力器整体体积大，占用空间大，结构复杂易故障，使用于新能源车辆处需配备双电机的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种气控牙嵌式取力器，包括缸体、活塞、输出法兰及结合齿套；

所述活塞呈环状，活塞设于缸体内，且活塞的外圈壁与缸体的内侧壁围成环形气腔；所述环形气腔密闭，且于环形气腔内泵入气体时，活塞被推动朝缸体的后端面所在方向移动，环形气腔的体积变大，于活塞被朝缸体的前端面所在方向推动，且气体从环形气腔内被排出时，环形气腔的体积变小；活塞的内圈壁所围成的空间贯穿缸体的前端面和后端面，形成轴通道；

所述结合齿套的内圈壁设有内花键，电机输入轴的侧壁及输出法兰的侧壁均设有外花键；结合齿套可轴向移动地套设于输出法兰外，且与输出法兰的外花键啮合；

所述轴通道的后端口供电机输入轴穿入；输出法兰位于轴通道的前端口处，结合齿套位于活塞内，并与活塞连接，且可相对活塞轴向旋转；于环形气腔内泵入气体时，结合齿套随活塞移动，至结合齿套套于穿入轴通道内的电机输入轴处，同时与电机输入轴的外花键及输出法兰的外花键啮合，以使输出法兰可随电机输入轴旋转。

作为本发明的一种优选结构，所述活塞的后端的外圈壁向外凸出形成第一环形凸出部，所述缸体的前端的内侧壁向内凸出形成第二环形凸出部；所述活塞的前端套设有第一密封圈，活塞的前端穿于第二环形凸出部内，且第一密封圈抵靠着第二环形凸出部的内圈壁，所述第一环形凸出部套设有第二密封圈，且第二密封圈抵靠着缸体的后端的内侧壁，以围成所述环形气腔。

作为本发明的一种优选结构，还包括回位弹性件，所述回位弹性件设于活塞与缸体的后端面之间，且于活塞被推动朝缸体的后端面所在方向移动时被弹性压缩，于气体从环形气腔内被排出时弹性伸长，以推动活塞被朝缸体的前端面所在方向推动。

作为本发明的一种优选结构，所述回位弹性件为弹簧。

作为本发明的一种优选结构，所述结合齿套通过第一轴承与活塞连接，所述第一轴承的内圈与结合齿套连接，第一轴承的外圈与活塞连接。

作为本发明的一种优选结构，还包括环状的前端盖，所述前端盖设于轴通道的前端口处，以限制活塞脱出；所述输出法兰穿过前端盖。

作为本发明的一种优选结构，还包括第二轴承，所述第二轴承设于前端盖内，且第二轴承的外圈与前端盖连接，第二轴承的内圈与输出法兰连接。

作为本发明的一种优选结构，还包括接近开关，所述接近开关设于活塞处，用于检测活塞是否移动到位。

作为本发明的一种优选结构，所述环形气腔开设有气口，用于排水、供气泵向环形气腔内泵入气体、供环形气腔内气体排出。

作为本发明的一种优选结构，所述缸体的外侧壁开设有螺栓孔，所述螺栓孔的轴向与穿至轴通道内的电机输入轴的轴向一致；螺栓穿过螺栓孔并旋至电机的后端盖处，以将缸体固定于电机的后端盖处。

区别于现有技术，上述技术方案所述的气控牙嵌式取力器，内置有气缸结构，且采用的是环形内气缸结构，因此，在安装时，可以直接安装在新能源车辆驱动整车动力的电机的后端面处，电机的输入轴可以由轴通道的后端口穿入轴通道内，与输出法兰正对，在向环形气腔内泵入气体时，结合齿套会随着活塞移动，朝靠近缸体的后端面所在方向移动，至结合齿套套于穿入轴通道内的电机的输入轴的外花键处，结合齿套同时与电机的输入轴和输出法兰的外花键啮合，以使输出法兰可随电机输入轴旋转，气孔牙嵌式取力器则实现了取力功能。无需单独配置额外的取力器电机，即使配置了额外的取力器电机，也可安装气控牙嵌式取力器以实现取力工作，具有互换性、通用性，无需外置气缸则能使输出法兰与电机的输入轴对接，整体结构简单体积小、安装方便、故障率低、维护成本低。

附图说明

图1为本发明一实施例涉及的气控牙嵌式取力器的剖面结构图；

图2为本发明一实施例涉及的气控牙嵌式取力器的端面结构图；

图3为本发明一实施例涉及的气控牙嵌式取力器的使用状态图。

附图标记说明：

1、缸体；100、环形气腔；101、轴通道；102、螺栓孔；103、第二环形凸出部；

2、活塞；200、第一环形凸出部；

3、输出法兰；

4、结合齿套；400、内花键；

5、第一密封圈；

6、第二密封圈；

7、回位弹性件；

8、第一轴承；

9、前端盖；

10、第二轴承；

11、接近开关；

12、气口；

13、螺栓；

14、电机；1401、输入轴；14010、外花键；1402、后端盖。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

本发明提供了一种气控牙嵌式取力器，用于实现取力功能，是直接向电机14取力的中转设备，依靠压缩空气控制气控牙嵌式取力器内部的结合齿套4与电机14的输入轴1401的结合和分离，从而控制气控牙嵌式取力器的工作和停止。例如安装于环卫车动力总成处，环卫车在停车时需要利用液压泵升降翻斗，通过将液压泵对接本气控牙嵌式取力器的输出法兰3，即可驱动液压泵完成翻斗的升降作业，尤其是本发明的气控牙嵌式取力器具有互换性、通用性，整体结构简单体积小、安装方便、故障率低、维护成本低。

请参阅图1及图3，在具体的实施例中，所述气控牙嵌式取力器包括缸体1、活塞2、输出法兰3；所述缸体1为所述气孔牙嵌式取力器的壳体，具体地，缸体1设置成横向的柱状，缸体1的一端面为前端面，缸体1的另一端面为后端面，其内部具有容纳活塞2、输出法兰3及电机14的输入轴1401的空间，在使用时，缸体1的后端面与电机14的后端盖1402正对；所述活塞2用于在缸体1内泵入气体时，带动输出法兰3处的结合齿套4轴向移动；所述输出法兰3为与需要动力来源的机构连接的直接部件，在输出法兰3与电机14的输入轴1401传动连接后，则可以向电机14取力，以驱动与之连接的机构运动。

所述缸体1的前端面开设有缸口，在生产安装时，活塞2由缸口处放入缸体1内，因此，所述缸口的尺寸应不小于活塞2的尺寸。

所述活塞2呈环状，活塞2设于缸体1内，且活塞2的外圈壁与缸体1的内侧壁围成环形气腔100；所述环形气腔100密闭，且于环形气腔100内泵入气体时，活塞2被推动朝缸体1的后端面所在方向移动，环形气腔100的体积变大，于活塞2被朝缸体1的前端面所在方向推动，且气体从环形气腔100内被排出时，环形气腔100的体积变小。

为了设置出密闭且体积可变化，以推动活塞2移动的环形气腔100，在某一实施例中，所述缸体1的前端的内侧壁向轴心凸出并弯折，以围成环形凹槽，且环形凹槽的槽口与缸体1的缸口朝向相背，活塞2位于环形凹槽的槽口和缸体1的后端面之间，活塞2的前端穿至环形凹槽内，活塞2的前端与环形凹槽围成所述环形气腔100，活塞2的后端至缸体1的后端面之间留有活塞2移动的空间。

在另一实施例中，所述活塞2的后端的外圈壁向外凸出形成第一环形凸出部200，所述缸体1的前端的内侧壁向内凸出形成第二环形凸出部103；所述活塞2的前端套设有第一密封圈5，活塞2的前端穿于第二环形凸出部103内，且第一密封圈5抵靠着第二环形凸出部103的内圈壁，所述第一环形凸出部200套设有第二密封圈6，且第二密封圈6抵靠着缸体1的后端的内侧壁，这样则可以以围成所述环形气腔100。

为了增大活塞2移动的移动行程，在进一步的实施例中，所述第二环形凸出部103沿着轴向方向的尺寸(即为厚度)应足够大，或所述第二环形凸出部103的内圈壁朝缸口的方向延伸，使得当环形气腔100内气体被完全排出时，所述活塞2的前端不会超出与缸体1的缸口外，当环形气腔100内泵入气体，且结合齿套随活塞2移动，至结合齿套4套于穿入轴通道101内的电机14的输入轴1401的外花键14010处时，所述活塞2的前端未与第一环形凸出部200分离。

在进一步的实施例中，所述第一密封圈5可以是Y型密封圈，所述第二密封圈6也可以是Y型密封圈。

在气孔牙嵌式取力器完成取力作业，为了断开动力的传递，则需要将环形气腔100内的气体排出，同时还需要给予活塞2推力，使活塞2朝远离电机14的输入轴1401的方向移动，以带动结合齿套4移动，使结合齿套4和电机14的输入轴1401的外花键14010分离，在某一实施例中，还包括回位弹性件7，所述回位弹性件7可以为弹簧。所述回位弹性件7设于活塞2与缸体1的后端面之间，且于活塞2被推动朝缸体1的后端面所在方向移动时被弹性压缩，于气体从环形气腔100内被排出时弹性伸长，以推动活塞2被朝缸体1的前端面所在方向推动。通过设置回位弹性件7则实现活塞2的回位，在环形气腔100内未泵入气体时，输出法兰3则是与电机14的输入轴1401分离的状态，即所述气孔牙嵌式取力器为常分离式，即在需要进行取力的时候才会接入到电机14，虽然需要进行停车取力，但是常分离式可以进一步降低能量损耗，不需要取力时气孔牙嵌式取力器不运行，可以主要运用于重卡车型，如自卸车、环卫车和专用车等等。

活塞2的内圈壁所围成的空间贯穿缸体1的前端面和后端面，形成轴通道101，由于缸体1的前端面开设缸口，因此，所述缸口即为所述轴通道101的前端口。所述轴通道101的后端口供电机14输入轴1401穿入，所述轴通道101的前端口供输出法兰3穿过，具体地，所述轴通道101的尺寸应大于输出法兰3需要穿入轴通道101内的部分的尺寸。所述结合齿套4的内圈壁设有内花键400，电机输入轴的侧壁及输出法兰的侧壁均设有外花键14010，所述外花键14010和内花键400相匹配；结合齿套可轴向移动地套设于输出法兰外，且与输出法兰的外花键啮合；在电机14的输入轴1401的外花键14010及输出法兰的外花键同时嵌入结合齿轮的内花键400处时，输出法兰3则可以与电机14的输入轴1401同轴旋转。

所述轴通道的后端口供电机输入轴穿入；输出法兰3可轴向旋转地设于轴通道101的前端口处；结合齿套位于活塞内，并与活塞连接，且可相对活塞轴向旋转；于环形气腔内泵入气体时，结合齿套随活塞移动，至结合齿套套于穿入轴通道内的电机输入轴处，同时与电机输入轴的外花键及输出法兰的外花键啮合，以使输出法兰可随电机输入轴旋转。由于结合齿套4与输出法兰的外花键啮合的同时，可相对输出法兰3轴向移动，因此，在结合齿套4随活塞2移动时，结合齿套4则相对输出法兰轴向移动，在电机的输入轴的外花键与结合齿套的内花键啮合后，结合齿套4随电机14的输入轴1401旋转时，输出法兰3也随电机14的输入轴1401旋转，以实现取力。在向环形气腔100内泵入气体时，输出法兰3随活塞2移动，至结合齿套4套于穿入轴通道101内的电机14输入轴1401的外花键14010处，以使输出法兰3可随电机14输入轴1401旋转，也就是结合齿套的一端的内花键与输出法兰的外花键啮合，同时，结合齿套的另一端的内花键与电机的输入轴的外花键啮合。

为了实现结合齿套4与活塞2连接，且结合齿套4可随活塞2移动，还可以相对活塞2旋转，在某一实施例中，所述结合齿套4通过第一轴承8与活塞2连接，所述第一轴承8的内圈与结合齿套4连接，第一轴承8的外圈与活塞2连接，所述第一轴承可以为深沟球轴承。

为了提高输出法兰3的稳定性，在优选的实施例中，还包括环形的前端盖，所述前端盖9设于轴通道101的前端口处，以限制活塞2脱出；所述输出法兰3穿过前端盖9。还包括第二轴承10，所述第二轴承10设于前端盖9内，且第二轴承10的外圈与前端盖9连接，第二轴承10的内圈与输出法兰3连接，所述输出法兰3即可随着结合齿套4旋转；所述第二轴承可以为深沟球轴承。

本气控牙嵌式取力器安装有接近开关11，所述接近开关11设于活塞2处，用于检测活塞2是否移动到位，以此来实现反馈控制，使控制更为精准，通过接近开关11的反馈，可以确保结合齿套4能够完成结合动作，且在结合完毕后即可启动电机14带动气孔牙嵌式取力器进行取力作业。

因本气孔牙嵌式取力器采取的是内气缸技术，所以对通入的压缩空气有干燥要求，湿润的压缩空气会在气缸中凝露而导致内气缸积水，长期运行会造成故障，所以需定期放出凝露而成的液态水。针对此问题，请参阅图1及图2，本气孔牙嵌式取力器设计了气口12，具体地，所述环形气腔100开设有气口12，用于排水、供气泵向环形气腔100内泵入气体、供环形气腔100内气体排出。当需要排除气孔牙嵌式取力器内部的冷凝水或者其他杂质时，只需要将气口12打开，待冷凝水或者其他杂质排除后，再通入压缩空气即可完成清理工作，以此保证气孔牙嵌式取力器的工作稳定性。

所述气孔牙嵌式取力器需要安装于电机14的后端盖1402处，为此，在进一步的实施例中，所述缸体1的外侧壁开设有螺栓孔102，所述螺栓孔102的轴向与穿至轴通道101内的电机14输入轴1401的轴向一致；螺栓13穿过螺栓孔102并旋至电机14的后端盖1402处，以将缸体1固定于电机14的后端盖1402处。

本发明提供的气孔牙嵌式取力器是内置有气缸结构，且采用的是环形内气缸结构，因此，在安装时，可以直接安装在新能源车辆驱动整车动力的电机14的后端面处，电机14的输入轴1401可以由轴通道101的后端口穿入轴通道101内，与输出法兰3正对，在向环形气腔100内泵入气体时，结合齿套会随着活塞2移动，朝靠近缸体1的后端面所在方向移动，至结合齿套4套于穿入轴通道101内的电机14的输入轴1401的外花键14010处，结合齿套同时与电机的输入轴和输出法兰的外花键啮合，以使输出法兰3可随电机14输入轴1401旋转，气孔牙嵌式取力器则实现了取力功能。无需单独配置额外的取力器电机14，即使配置了额外的取力器电机14，也可安装气控牙嵌式取力器以实现取力工作，具有互换性、通用性，无需外置气缸则能将使输出法兰3与电机14的输入轴1401对接，整体结构简单体积小、安装方便、故障率低、维护成本低。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种气控牙嵌式取力器，其特征在于，包括缸体、活塞、输出法兰及结合齿套；

所述活塞呈环状，活塞设于缸体内，且活塞的外圈壁与缸体的内侧壁围成环形气腔；所述环形气腔密闭，且于环形气腔内泵入气体时，活塞被推动朝缸体的后端面所在方向移动，环形气腔的体积变大，于活塞被朝缸体的前端面所在方向推动，且气体从环形气腔内被排出时，环形气腔的体积变小；活塞的内圈壁所围成的空间贯穿缸体的前端面和后端面，形成轴通道；

所述结合齿套的内圈壁设有内花键，电机输入轴的侧壁及输出法兰的侧壁均设有外花键；结合齿套可轴向移动地套设于输出法兰外，且与输出法兰的外花键啮合；

所述轴通道的后端口供电机输入轴穿入；输出法兰位于轴通道的前端口处，结合齿套位于活塞内，并与活塞连接，且可相对活塞轴向旋转；于环形气腔内泵入气体时，结合齿套随活塞移动，至结合齿套套于穿入轴通道内的电机输入轴处，同时与电机输入轴的外花键及输出法兰的外花键啮合，以使输出法兰可随电机输入轴旋转。

2.根据权利要求1所述的气控牙嵌式取力器，其特征在于，所述活塞的后端的外圈壁向外凸出形成第一环形凸出部，所述缸体的前端的内侧壁向内凸出形成第二环形凸出部；所述活塞的前端套设有第一密封圈，活塞的前端穿于第二环形凸出部内，且第一密封圈抵靠着第二环形凸出部的内圈壁，所述第一环形凸出部套设有第二密封圈，且第二密封圈抵靠着缸体的后端的内侧壁，以围成所述环形气腔。

3.根据权利要求1所述的气控牙嵌式取力器，其特征在于，还包括回位弹性件，所述回位弹性件设于活塞与缸体的后端面之间，且于活塞被推动朝缸体的后端面所在方向移动时被弹性压缩，于气体从环形气腔内被排出时弹性伸长，以推动活塞被朝缸体的前端面所在方向推动。

4.根据权利要求3所述的气控牙嵌式取力器，其特征在于，所述回位弹性件为弹簧。

5.根据权利要求1所述的气控牙嵌式取力器，其特征在于，所述结合齿套通过第一轴承与活塞连接，所述第一轴承的内圈与结合齿套连接，第一轴承的外圈与活塞连接。

6.根据权利要求1所述的气控牙嵌式取力器，其特征在于，还包括环状的前端盖，所述前端盖设于轴通道的前端口处，以限制活塞脱出；所述输出法兰穿过前端盖。

7.根据权利要求6所述的气控牙嵌式取力器，其特征在于，还包括第二轴承，所述第二轴承设于前端盖内，且第二轴承的外圈与前端盖连接，第二轴承的内圈与输出法兰连接。

8.根据权利要求1所述的气控牙嵌式取力器，其特征在于，还包括接近开关，所述接近开关设于活塞处，用于检测活塞是否移动到位。

9.根据权利要求1所述的气控牙嵌式取力器，其特征在于，所述环形气腔开设有气口，用于排水、供气泵向环形气腔内泵入气体、供环形气腔内气体排出。

10.根据权利要求1所述的气控牙嵌式取力器，其特征在于，所述缸体的外侧壁开设有螺栓孔，所述螺栓孔的轴向与穿至轴通道内的电机输入轴的轴向一致；螺栓穿过螺栓孔并旋至电机的后端盖处，以将缸体固定于电机的后端盖处。

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