CN1008201B - 具有缓冲流量控制阀装置的液压操作缸 - Google Patents

Abstract

作起重油缸用的液压操作缸具有一个缸筒，缸筒的二端部之间形成一个缸孔，其中一端开有进、回油口。活塞部件由活塞和活塞杆构成，它轴向动装在缸筒的缸孔之中。流量控制阀则轴向动装在活塞内，从而在预定的整个活塞行程中(即从活塞部件开始伸出缸筒到它停止在缸筒底部的过程)能够逐渐地改变工作液体的流量，以缓冲在液压操作缸中发生的冲击。

Description

本发明与工业装卸机器（诸如叉车和自动导向的搬运设备）上作为起重油缸用的液压操作缸有关。更具体地讲，本发明有关具有流量控制阀的液压操作缸，该阀能减缓液压操作缸的活塞在从其行程开始和行程终了时所发生的冲击。

众所周知，在各种工业起重车辆中所用的普通液压操作起重缸内，其活塞从行程终端开始运动和停止在活塞行程终端时会发生冲击。为了消除这个缺点，已经提出在起重油缸内装设缓冲机构。图1所示为在普通液压操作起重缸内装设一种典型的缓冲机构。在图1中，这种普通的液压操作起重缸包括具有缸底21的缸筒20。在缸底上开有进，回油口21a，工作液体（如压力油）就通过它输入或排出缸筒20。缓冲机构由固定节流阀22和可动节流阀24组成。固定节流阀为带盖的缸体，固定在缸底21的下端;可动节流阀动装在固定节流阀22中，同时被弹簧23向上顶着。盖板26装在固定节流阀22顶端，并且由固定节流阀22和可动节流阀24形成压力腔25。单向阀29与盖板26中的通孔28配合，用以连通压力腔25和缸筒20的底腔27。缓冲机构的工作过程如下：当活塞30和活塞杆31接近底部21时，底腔27中的液压力升 高，并且推动单向阀29，从而打开盖板26的通孔28。结果底腔27中的工作液体就流入压力腔25，同时压缩螺旋弹簧23将可动节流阀24向下推，而使可动节流阀24部分关闭缸筒上的流道32。即流道32的横截面的面积减小。因此从底腔27中排出的工作液体流量也减少，于是活塞向下运动的速度不会增加。但是当仔细讨论上述缓冲机构的工作时，可以知道这种机构不能使活塞在其向下行程最后阶段时的运动减速。也就是说，当活塞达到其向下行程的终点时，它仍具有一定的速度。因此，这种缓冲机构不能完全消除活塞到达缸筒20的缸底21底部时所产生的冲击。而且，当工作液体从进、回油口21a进入缸筒底部时，这种普通的缓冲机构也不能有效地吸收活塞从缸筒20的底部开始向上运动时所产生的冲击，这是因为固定节流阀22和可动节流阀24没有控制活塞30和活塞杆31向上运动的速度的功能。同时，这种普通的液压操作缸也不具备减缓活塞30到达其行程上端时和它开始向下运动的行程时所产生的冲击的装置。

本发明的第一个目的是要提供一种液压操作缸，它能够消除前面提及的液压操作起重缸的普通缓冲机构存在的缺点。

本发明的第二个目的是要提供一种作为起重油缸用的、具有流量控制阀装置的液压操作缸，它能有效地缓和在活塞向下行程终端和活塞向上行程终端活塞开始和停止其轴向运动时所产生的冲击。

本发明的第三个目的是要提供一种具有新型缓冲装置的起重油缸，它适合用于轮胎行走式装卸机械（如叉车）中。

根据这个发明所提供的适于作起重油缸用的液压操作缸由以下几部分构成：

一个缸筒，在其第一、二两端之间具有一个轴向延伸的缸孔。第一端上开有进、回油口，油口的内端是一个阀座;第二端是开口端，活塞杆通过它装入缸孔中，可以作轴向运动。

一个装在活塞杆内端的活塞，它与活塞杆一起运动，并具有第一、二两个压力作用表面。第一压力作用表面在缸筒的缸孔内形成第一液腔，此腔与进、回油口相邻接;第二压力作用表面在缸筒的缸孔内形成第二液腔，该腔环绕着活塞杆;

一个作轴向移动的流量控制阀部件装在活塞里，它与阀座相配合，当活塞和活塞杆在离开和接近与进、回油口邻接的缸底位置时，在活塞行程的预定距离内，逐渐改变经由进、回油口输入或排出第一液腔的工作液体的流量，从而缓和活塞开始或停止运动时在液压操作缸中发生的冲击。

本发明的其它目的、性能和优点，从后面连同附图所作的说明中，可以了解得更清楚。

图1是过去的起重油缸缓冲机构的纵向剖视图;

图2为本发明的一个液压操作缸的具体结构的重要部分的纵向剖视图，它表示活塞在缸筒中向下运动到其最下端位置时的状态;

图3为图2所示同一油缸的类似的纵向剖视图，它表示活塞在缸筒中位于接近其最低位置时的状态;

图4为本发明的另一个液压操作缸的具体结构的纵向剖视图，它表示的状态与图2所示状态相同;

图5是图4所示油缸的纵向剖视图，它表示的状态与图3所示状态相同;

图6也是图4所示油缸的纵向剖视图，它所表示的状态则是其活塞在缸筒中运动到最上部位置时的状态;

图7为一叉车的侧视简图，其中装备有带有本发明的缓冲部件的液压起重操作缸。

在图2和图3中，液压操作缸包含一个带有缸底2的缸筒1，缸底2用某种方法（例如焊接）与缸筒的最下端相连接。具有进、回油口3的缸底2与进、回油口管道相连接（图2、3中未示出）。进、回油口3有一个与缸筒1的缸孔同心的中心孔部分。这样，进、回油口3就与缸筒1的缸孔中形成的底腔4A相连通。在缸筒1的缸孔中还有上腔4B，它被活塞5所分离，并环绕着活塞杆7。活塞5紧密地滑装在缸筒1的缸孔中，以便能够在缸筒1中轴向运动。活塞5的中心加工有一个轴向圆孔6，而且在活塞顶端的轴向延长部分5a具有较小的直径，其延长部分5a装在活塞杆7最下端的沉孔7a中。弹簧挡圈8用于将活塞轴向延长部分5a固定在活塞杆7中。在活塞5的最下端有一个圆环状座端5b对着缸底2。活塞杆7向上轴向延伸，穿过缸筒1的上部开口端像柱塞一样工作。缸筒1的上部开口端用缸盖16密封油液，同时它与导向套17一起限制活塞5在缸筒1中向上的运动。

流量控制阀9是一个空心圆柱形零件，它安装在活塞5的圆孔6中，能够沿圆孔6的轴向滑动。流量控制阀9与进、回油口的中心孔部分同心装配并和阀座3a相配合，阀座3a是由进、回油口3的中心孔部分的最内端构成的，这样就可控制输入和排出底腔4A中的工作液体的流量，对此后面还要说明。流量控制阀9具有一个轴向圆孔10，其中装有螺旋弹簧11。螺旋弹簧11的一端紧靠活塞杆7上的沉孔7a的底面，另一端则坐在流量控制阀9的圆孔10的底部。从而螺旋弹簧11总是推动阀9由活塞5的最低面向外伸出。在图2中，活塞5处于它在缸筒1中的最低位置，流量控制阀9被螺旋弹簧11顶着，阀9的倒角端与进、回油口3的阀座3a接触。然而，流量控制阀9本身则收缩进活塞5的圆孔6中最里面的位置。环形挡圈12装在活塞5的圆环状座端5b的里面，用普通弹簧挡圈13与座端5b固定。挡圈12的圆孔内径小于活塞5的圆孔6的内径，但允许流量控制阀紧密地滑装在此孔中。在图3中清楚地表示出，挡圈12与阀9的凸缘部分9a配合，从而阻挡该阀在预定位置处的外伸移动，即前面提及过的从活塞5的最低面外伸的最大轴向位置。在流量控制阀9的筒壁中有许多小孔14，它们彼此之间按一定的轴向间隔排列着。当活塞5从它在缸筒1中的最低位置开始运动和停止在最低位置时，流量控制阀9的这些小孔14非常有效地起着缓冲作用。即当流量控制阀9与进、回油口3的阀座3a接触时，就切断了油口3与底腔4A的直接连通。这时小孔14就随着活塞5相对于其最低位置的位置变化来控制经进、回油口3输入和排出底腔4A的工作液体的流量。在图2、3所示具体结构中，小孔14沿流量控制阀9纵向排列成四排。其中最下一排小孔14的位置是这样确定的：就是当活塞5处在其最低位置，而流量控制阀收缩进最里位置时，进、回油口3与底腔4A仅由这一排小孔连通。此外，小孔14的直径是从其最下一排至最上一排逐渐增大的。密封圈15以通常的方式装在活塞5的外圆周中。

在下文中将说明活塞在缸孔1中向上、向下运动时流量控制阀9的缓冲作用。

图2中所示状态是活塞5在缸筒1中下降到其最低的位置，而底腔4A通过最下一排小孔14与进、回油口3相连通。在这种情况下，当从外部油路向油口3输入工作液体（压力油液）要推动活塞5向上运动时，就允许工作液体通过流量控制阀9的轴向延伸孔10及其最下一排小孔14输入底腔4A。于是，活塞5受到底腔4A中的工作液体的压力作用开始向上运动。同时控制阀9被螺旋弹簧11向下推出，保持与阀座3a相接触。因此随着活塞5的向上移动，控制阀9从活塞5的圆孔6中伸出，而使上面的各排小孔14依次与底腔4A连通。于是底腔4A和油口3之间的液流通道逐渐增大。也就是说，输入底腔4A的工作液体流量是以一定的比率逐渐增加的。这个比率就是由随着活塞5向上运动而连通底腔4A的小孔数所决定的。因此活塞5开始以低速运动，然后在其向上运动的行程中逐渐加速。当挡圈12与控制阀9的凸缘部分9a接触后，控制阀9就在活塞5的带动下一起向上运动。其结果如图3中的实线所示，控制阀9脱离了阀座3a。这时进、回油口3与底腔4A直接连通，工作液体以充足的流量输入底腔4A。活塞5与活塞杆7一起以适当高的速度向上运动并完成升起重物的操作。由此可以看出，当活塞开始向上运动时，在液压操作缸中活塞5无突然的加速度产生，因而无明显的冲击发生。

另一方面，当活塞5下降并接近其最低位置时，流量控制阀9的作用是逐渐降低活塞5的运动速度。这就是说，在控制阀9随活塞5一起向下运动与阀座3a进入接触以前，底腔4A中的工作液体是直接排入进、回油口3的，故活塞5以一定的高速度向下运动。但是当控制阀9与阀座3a接触以后（如图3中的双点划线所示），底腔4A中的工作液体只能通过小孔14和控制阀9的圆孔10排入阀孔3。于是工作液体的流量受到节制。此外，随着活塞5向着其最低位置运动，控制阀9相应地收缩进活塞5的圆孔6中，致使控制阀9上面的各排小孔14依次缩进圆孔6中。于是工作液体的流量受到进一步地节制，即受到控制阀9的节流作用。结果活塞5向下运动的速度逐渐减小。活塞5的减速保证其座端5b停止在缸底2的底面时不会引起明显的冲击。也就是说，流量控制阀9对活塞5起到了缓冲作用。

从上述有关本发明的具体结构的说明完全可以看出，在本发明的液压操作缸中能够有效地缓和冲击或吸收冲击。因此，将这样的液压操作缸用作工 业轮胎行走式装卸机器（象各种叉车）上的起重油缸，就能够防止发生各种令人烦恼的事故，诸如损坏车上的货物或使车上的货物掉落到地面上等。从而，用这些装卸机器的工作机构装卸货物的安全性能得到保证。而且由于本发明的缓冲流量控制阀是装在活塞（活塞头或活塞杆）中的，因此为获得在缸筒内必要的活塞行程距离而不需增加液压操作缸的长度。在此有必要指出，沿流量控制阀长度方向上设置的那些小孔的排数，不限于图2、3中所示具体结构上的四排。而且全部小孔的孔径按照需要也可以是相等的。

从图4至图6表示出了本发明的另外一种具体结构。

这种具体结构的液压操作缸中有许多零件都和前述图2、3所示具体结构中的相同或类似。故图4至图6中的这些相同和类似的零件的序号分别用图2、3中相应的序号加一百（100）表示。例如，活塞用序号105表示，流量控制阀用109表示等。所以在下文中仅说明这种具体结构的油缸在构造方面和前述油缸的差别。对于那些与前述具体结构中的零件相同或类似的零件，应当认为它们的基本作用也相同或类似。

现在看图4至图6，在活塞杆107下部开有一个横孔（在这种具体结构中是一个径向通孔）119作为通向上腔104B的液流通道。孔119还与活塞105的圆孔106相通。也就是说，底腔104A和上腔104B借助于横孔119和活塞105的圆孔106以及流量控制阀109的轴向孔110所构成的油液流道彼此相通，此流道一般用字母“P”标志。在此需指出，这种具体结构的活塞105是利用两个相对的压力作用面的面积差工作的差动型活塞。在缸筒101中装有环状活塞杆导向套117，它在缸筒101的上端具有适当的长度。导向套117不仅用于平滑地引导活塞杆107轴向运动，并且用以停止活塞105向上的运动，使其停住在缸孔101中的上部预定位置。导向套117用缸盖116固定，当活塞105接近其上部预定位置时，它关闭前面提到的横孔119，如图6所示。活塞105有一个小通孔118轴向贯通活塞105的两个压力作用面。通孔118用以保持上腔104B和底腔104A之间的油流连通。其主要作用是，当活塞105向上运动到被导向套117阻挡的上部预定位置附近，而且活塞杆107的横向孔119被导向套117关闭时，控制工作液体的流动。

下面说明图4至图6中的具体结构的工作情况。

图4所示的状态是，活塞105位于其最低位置，而底腔104A则由控制阀109最下一排小孔114与进、回油口103连通。为使活塞105向上运动，这时工作液体，即压力油液，从外部管路进入油口103，并通过控制阀109的圆孔110和最下一排小孔114流入底腔104A。同时上腔104B中的工作液体也经由小孔118流进底腔104A。于是活塞105就开始向上运动，向上行程的最高位置是由导向套117所限制的。但是由于控制阀109被弹簧111向下推出，它仍保持与油口103的阀座103a相接触。结果随着活塞105上升，控制阀109从它的圆孔106中伸出，同时上面的几排小孔114也依次连通底腔104A。因此，输入底腔104A的工作液体的流量随着活塞105向上运动的距离而逐渐增加。即工作液体的流量开始很小，然后逐渐增大。因此活塞105的初始速度很低，但随活塞上升而逐渐加速。当活塞105的挡圈112与控制阀109的凸缘部分接触后，阀109就被活塞105带着一起开始向上运动，如图5中的实线所示。这时油口103与底腔104A直接连通。同时，底腔104A和上腔104B通过另一条包括横孔119的流道“P”相互连通。此后活塞105就以适当高的速度向上运动。

当活塞105到达其最高位置，横孔119被导向套117关闭时，上腔104B中的工作液体只能通过小孔118泄入底腔104A。也就是说，由于横孔119被关闭，流量受到极大的限制。结果活塞速度因小孔对工作液流的阻力作用而下降。因此活塞105以相当低的速度抵达由导向套117限定的最高位置，而不发生冲击。

当活塞105从图6所示最高位置向下运动时，开始，工作液体通过油口103从底腔104A排入外部管路。但是，因为活塞杆107中的横向孔119被导向套117关闭，底腔104A中的工作液体只允许经小孔118流进上腔104B，流量也受到很大的限制。所以活塞105开始的速度也很小。当活塞105向下运动到横孔119被导向套117打开的位置后，上腔104B与底腔104A就通过另一条 流道“P”相互连通。这时活塞105就可以适当高的速度向下运动。

当活塞105接近其最低位置时，流量控制阀109就逐渐减小其运动速度。这是因为，当控制阀109与阀座103a发生接触以前，底腔104A中的工作液体直接从油口103排出，同时经流道“P”流入上腔104B。故活塞105高速向下运动。然而，当控制阀109与阀座103a接触以后，工作液体的流量就受到极大的限制，如图5中的双点划线所示。也就是说，工作液体只能经小孔114排出。而且，随着活塞105接近其缸筒101中的最低位置，流量控制阀109也相应地收缩进活塞105的圆孔106中，同时其上部各排小孔114亦依次缩进圆孔106中。结果，通过下部各排小孔和控制阀109的圆孔110排入油口103的工作液体流量就进一步受到限制。于是，在活塞105停止在其最低位置之前，即其座端105b与缸筒101的缸底102的底面接触之前，它的运动速度就已充分降低。从而使冲击减缓到最低程度。

从上述说明可以看到，由于设置了流量控制阀109和活塞杆107的横孔119，就能减缓活塞105在其最高位置和最低位置处开始运动或停止运动时发生的冲击。在此需要指出，如果横孔119孔口在活塞杆107的纵向方向竖直延伸，也可以控制活塞105接近或离开其最高位置时的运动速度。

图7所示为轮胎行走式装卸机的实例，就是一种装备有本发明的液压操作缸的叉车。

在图7中，一台装卸叉车具有一对前轮50和一个或一对后轮52，它们安装在车体54下面。在车体54上面，装有驾驶座56、驾驶盘58和操作杆60。在车体前部，由一对外柱62和一对内柱（图7中未示出）构成一般的左、右导轨架。导轨架上装有叉杆64之类的装卸装置。在车体54前部还装有根据本发明制造的一个或一对起重油缸66，用以推动内柱和装卸装置64上下运动。由于起重油缸66具有由前述流量控制阀组成的缓冲装置，在叉车司机装卸作业过程中能够达到有效的缓冲效果。

尽管在上面对于本发明的两种推荐的具体结构作了说明，在本发明的范围内还可能获得多种变换型式。本发明的范围在申请专利内容中陈述。

Claims (3)

1、一种适于作起重油缸用的液压操作缸，包括：

a.一个缸筒，在其第一、二两端之间有一个轴向延伸的缸孔，所述第一端中具有进、回油口、油口的内端形一个阀座，所述第二端为开口端，一根活塞杆通过此开口端可轴向运动地装在所述缸孔中。

b.一个装在所述活塞杆内端的活塞，它与活塞杆一起运动，并具有第一、二两个压力作用面，在所述缸筒的缸孔内，第一压力作用面限定第一液腔，此腔邻接所述进、回油口，第二压力作用面在所述缸筒的缸孔内限定第二液腔，此腔围绕着所述活塞杆延伸。

c.流量控制阀装置，它可轴向运动地装在所述活塞中并与所述阀座配合，当所述活塞和活塞杆离开或朝着与所述进、回油口邻接的底部运动时，在活塞行程中的预定距离内，它使从所述进、回油口流入或排出所述第一液腔的工作液体的流量逐渐变化，由此来减缓所述活塞开始或停止运动时在所述液压缸中产生的冲击，所述流量控制阀装置包括：

ⅰ)一个装在所述活塞的圆孔中的圆柱形空心阀体，它可从所述活塞的第一压力作用面起在缩进和伸出两位置间轴向运动，所述圆柱形空心阀体具有一个构成中心流道的轴向通孔、一个与装在所述活塞圆孔内的止推装置配合以限定所述圆柱形空心阀体的预定轴向运动量的内端部分、一个能紧密地坐在所述进、回油口的阀座上的外端部分、和多排在所述圆柱形空心阀体轴向间隔设置的径向小孔，这些小孔分别随着所述圆柱形空心阀体的轴向运动而改变所述圆柱形空心阀体的轴向通孔与所述第一液腔之间的油液通流量。

ⅱ)装在所述活塞圆孔和所述圆柱形空心阀体的轴向通孔内的弹簧装置，它总是迫使所述圆柱形空心阀体从所述的缩进位置向所述的伸出位置运动。

d.设置在活塞杆上并与所述活塞圆孔连通的液体流道，该流道在所述的活塞杆的外表面上至少有一个开口端，以便当所述活塞轴向运动到所述缸筒的第一端时，将所述活塞圆孔以及所述圆柱形空心阀体的轴向通孔与所述缸筒的第二液腔连通。

其特征是：在所述缸筒的第二端附近设置了这样一种装置，当所述活塞轴向运动到接近所述缸筒的第二端时，该装置用于封闭所述活塞杆的液体流道的开口端，另外，所述活塞中有一个连通所述第一和第二压力作用面的小通孔，它用于在所述第一和第二液腔之间提供一个恒定的油液通流量以及允许所述第二液腔内的液体缓慢地泄漏到所述第一液腔中。

2、根据权利要求1的液压操作缸，其特征是：设置在所述缸筒的第二端附近用于封闭所述活塞杆的液体流道的开口端的那个装置，包括一个固定在所述缸筒上的环状导向零件，此导向零件具有一个轴向延伸的圆柱形内壁，所述活塞可滑动地装在此内壁中。

3、根据权利要求1的液压操作缸，其特征是：所述活塞杆中的液体流道是一个径向延伸的通孔，此径向延伸的通孔具有一个与所述活塞圆孔连通的中心孔。

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