集成到柔性軟管中的液壓線性致動器及使用其的液壓回路的制作方法

本發明大致涉及液壓線性致動器，并且更具體地涉及將液壓線性致動器集成到柔性液壓軟管中。

背景技術：

液壓缸長期以來一直在各種不同應用中用作線性致動器。通常的液壓回路包括液壓泵，其可用于向附接到桿的活塞的一側或另一側供應加壓液壓流體，以加長或縮短液壓缸從而執行某個任務。液壓缸通常堅固、昂貴，并且只要內密封件在磨損或損壞時進行替換，液壓缸便具有較長的壽命。不幸的是，與液壓缸相關的高成本通常致使它們不適合用于要求更低成本的輕型線性致動器應用。

本發明針對的是上述問題中的一個或多個。

技術實現要素：

液壓軟管線性致動器包括集成在柔性軟管中的液壓線性致動器。柔性軟管具有和第一壓接套環一同安裝在一端的剛性流體連接件，以及和第二壓接套環一同安裝在相對端的剛性桿配件。汽缸桿延伸通過剛性桿配件，并且包括在一端的孔眼和將柔性軟管分為延伸液壓容積與收縮容積的活塞。汽缸桿在收縮位置和延伸位置之間相對于剛性桿配件沿著直線可移動。剛性流體連接件沿著柔性軟管的中心軸線與剛性桿配件相距一段距離定位，并且這段距離大于汽缸桿的長度。在收縮位置，汽缸桿的大部分長度位于柔性軟管內，而在延伸位置，汽缸桿的大部分長度位于柔性軟管外。

在另一方面，液壓系統包括液壓流體泵，其具有流體連接到液壓流體箱的入口。液壓回路的一端流體連接到液壓流體泵的出口，而第二端通回箱內。控制閥位于液壓回路中并且在收縮構型、中間構型與延伸構型之間可移動。液壓軟管線性致動器具有流體連接到液壓回路的剛性流體連接件，并且包括集成到柔性軟管中的液壓線性致動器。柔性軟管具有和第一壓接套環一同安裝在一端的剛性流體連接件，以及和第二壓接套環一同安裝在相對端的剛性桿配件。汽缸桿延伸穿過剛性桿配件，并且包括在一端的孔眼和將柔性軟管分為延伸液壓容積與收縮容積的活塞。汽缸桿在收縮位置和延伸位置之間相對于剛性桿配件沿著直線可移動。剛性流體連接件沿著柔性軟管的中心軸線與剛性桿配件相距一段距離定位，并且這段距離大于汽缸桿的長度。在收縮位置，汽缸桿的大部分長度位于柔性軟管內，而在延伸位置，汽缸桿的大部分長度位于柔性軟管外。

附圖說明

圖1為根據本發明一個方面的液壓系統的示意圖；

圖2為來自圖1的液壓回路的軟管線性致動器的截面側視圖；

圖3為用于圖2的軟管線性致動器的剛性桿配件的端視圖；

圖4為根據本發明另一實施例的液壓軟管線性致動器的局部截面側視圖；

圖5為根據本發明又一實施例的液壓軟管線性致動器的局部截面側視圖；以及

圖6為根據本發明另一方面的液壓軟管線性致動器的截面側視圖。

具體實施方式

首先參照圖1，液壓系統10包括液壓流體箱11。液壓流體泵12具有流體連接到箱11的入口13。液壓回路15的一端流體連接到液壓流體泵12的出口14，而第二端通回箱11內。控制閥18位于液壓回路15內并且可在收縮構型35、中間構型36(如圖所示)與延伸構型37之間移動。根據現有技術中周知的很多液壓控制閥，控制閥18偏向中間構型36，其中液壓流體泵12產生的所有流體都流回箱11。圖1中還示出了液壓軟管線性致動器20，其流體連接到液壓回路15且附接到安裝支架68，安裝支架68可被認為是包括液壓系統10的機器(未示出)的一部分。液壓軟管線性致動器20可被認為是集成到柔性軟管22中的液壓線性致動器21。

現再參照圖2和圖3，液壓軟管線性致動器20的柔性軟管22具有和第一壓接套環25一同安裝在一端24上的剛性流體連接件23，以及與第二壓接套環28一同安裝在相對端27上的剛性桿配件26。每個壓接套環可包括幾個環形壓接倒鉤29，其用于更好地抓握附接到相應的配件23、26的柔性軟管22的外表面。柔性軟管22在端24與27之間是連續的。連續意味著不存在間斷。換言之，柔性軟管22一直為單個連續軟管段，沒有任何連接接頭，因而軟管最初制造為單個管段。如本發明中所使用的，剛性部件由金屬或設計上在正確使用期間保持剛性的其它適當材料制成。如本發明中所使用的，柔性軟管是指由柔性材料構成的軟管，諸如橡膠或相關化合物，并且諸如金屬或纖維螺旋織物的強化使得軟管在其正常使用期間可在彎曲的同時承受壓力。特別地，術語柔性軟管指代目前用于液壓行業的種類繁多的任意柔性軟管。柔性軟管既不是液壓缸(其是公知的線性致動器)，也不是在液壓系統中經常用于構造液壓回路的各部分的剛性液壓管。根據現有技術的液壓系統通常包括剛性液壓管、柔性軟管和液壓缸。本發明的液壓軟管線性致動器20替代與現有技術的液壓系統相關的液壓缸。因此，液壓回路15可包括剛性液壓管和除柔性軟管22以外的其它柔性軟管段。

現再參照圖2和圖3，使用本領域公知的一般可獲得的壓接部件和技術將剛性流體連接件23和剛性桿配件26附接到柔性軟管22。汽缸桿30延伸穿過剛性桿配件26，并且包括在一端32的孔眼31和將柔性軟管分為延伸液壓容積40與收縮容積41的活塞33。活塞33可包括在活塞33的外表面與柔性軟管22的內表面之間的間隙區域中的密封件和/或磨損帶，以便向液壓軟管線性致動器20提供適當的密封和磨損特性。另一方面，柔性軟管22的內表面可用作磨損表面和密封表面，從而在沒有磨損帶和/或密封件的情況下可以使用活塞33。汽缸桿30由剛性桿配件限制來在收縮位置和延伸位置之間相對于剛性桿配件26沿著直線移動，如圖1中的虛線所示。剛性流體連接件23沿著柔性軟管22的中心軸線38與剛性桿配件26距離一段距離44定位，并且這段距離大于汽缸桿30的長度45。在收縮位置，汽缸桿30的大部分長度位于柔性軟管22內，而在延伸位置，汽缸桿30的大部分長度位于柔性軟管22外。出于本發明的目的，有效長度等于總長度45減去桿配件長度66(圖2)。

在圖1至圖3所示的實施例的情況下，收縮容積是收縮液壓容積41。這樣，剛性桿配件26包括通過由剛性桿配件26限定的通道48流體地連接到收縮液壓容積41的收縮端口47。在所示出的實施例中，收縮端口由端蓋58限定，但在不脫離本發明范圍的情況下，收縮端口同樣可由端配件54限定。一組液壓缸密封件50可定位在汽缸桿30和剛性桿配件26之間的環形間隙51中。在所示出的實施例中，這組液壓缸密封件50可包括U形杯密封件和常規形狀的由本領域中公知的材料制成的防塵密封件。盡管剛性桿配件26在不脫離本發明范圍的前提下可采取各種各樣的形式，但在所示出的實施例中，剛性桿配件26包括限定了多個緊固件孔55的端配件54，這些緊固件孔55在比柔性軟管22的外徑57大的距離56處平行于中心軸線38延伸。也作為剛性桿配件26的一部分的端蓋58在垂直于中心軸線38定向的平面59中與端配件54接觸，并且還包括與端配件54的多個緊固件孔55對齊的多個緊固件孔53。端面密封件60定位在端配件54和端蓋58之間并與它們接觸。螺栓61延伸穿過每一對對齊的緊固件孔53、55。端配件54和端蓋58中的一個(而不是兩個)具有與螺栓61相匹配的螺紋是可取的。如果選擇了此選項，則螺栓61可用來將端配件54固定到端蓋58。如果螺栓61比端配件54和端蓋58的組合長度62還要長，那么，當螺栓61的頭部64與端配件54和端蓋58中的一個接觸時，螺栓的螺紋部段63可延伸超出端配件54和端蓋58中的另一個。在所示出的示例中，端蓋54的緊固件孔55可帶有螺紋，使得螺栓將端配件54固定到端蓋58，并且延伸超出端配件54的螺紋部段63允許利用擰到螺紋部段63上的單獨的螺母65將剛性桿配件26(并且因此還有軟管線性致動器20)安裝到機器的合適安裝支架68或類似物，如圖1中最佳所示。

盡管前面所述的液壓軟管線性致動器20利用液壓流體來經由活塞33上的流體力使汽缸桿30延伸和收縮，但本發明還設想了促進汽缸桿30收縮的其它策略。例如，圖4示出了其中偏置彈簧170定位在收縮容積141中的液壓軟管線性致動器120。彈簧170朝向其收縮位置偏置汽缸桿130，如圖所示。如果圖4的液壓軟管線性致動器120替代圖1中的液壓軟管線性致動器20，則收縮容積141將不能與液壓回路15流體連接，而是依靠彈簧170來促進汽缸桿130的收縮，與如圖1至圖3中所示實施例中的液壓力截然不同。圖4還旨在示出根據本發明的可能出現在柔性軟管22中的不同的層。例如，柔性軟管22可包括加強面料70，該加強面料70是被螺旋纏繞金屬絲織物71和橡膠墊層72的若干交替層所包圍的低壓縮永久變形襯墊的一部分。最后，柔性軟管可包括耐油和耐磨罩73。本領域技術人員將認識到，標準液壓柔性軟管中的所有這些特征都是公知的。參考圖5的實施例，液壓軟管線性致動器220的收縮容積241是空的并與液壓回路流體斷開。相反，汽缸桿230的孔眼231連接到配重80。當液壓軟管線性致動器220相對于重力適當地定向時，配重80可用來朝收縮位置偏置汽缸桿230，而不依賴于如圖1至圖3的實施例中的液壓流體，或者如圖4中所示實施例中的彈簧170。圖6示出了圖2的軟管線性致動器20，其具有包括流體連接到收縮端口47的蓄能器回位裝置75的替代性收縮策略的。蓄能器回位裝置75包括殼體76，該殼體76通過可移動活塞78分成液壓流體容積77和加壓氣體容積79。當延伸液壓容積40流體連接到箱時，氣體容積79中的加壓氣體推動活塞78，以推動液壓流體從液壓流體儲存器77進入收縮容積41中，從而使汽缸桿30收縮。加壓氣體還用來朝向收縮位置偏置汽缸桿30。

工業實用性

本發明發現了在輕型液壓系統中的普遍適用性，這些輕型液壓系統在用本發明的液壓軟管線性致動器替代現有技術的液壓缸這一方面可能具有優勢。本發明的液壓軟管線性致動器可以在各種液壓系統應用中提供針對傳統液壓缸的低成本替代方案。

無論哪個軟管線性致動器20、120或220與圖1的液壓系統10一起使用，當控制閥18處于延伸構型37時，延伸液壓容積40將會流體連接到液壓流體泵12的出口14。當控制閥18處于收縮構型35時，延伸液壓容積40將會流體連接到箱11。當控制閥18處于中間構型11時，延伸液壓容積40被液壓流體泵12和箱11阻擋，如圖1所示。在圖4和圖5所示實施例的情況下，收縮容積141、241與液壓回路流體斷開，并且要么依賴于彈簧170，要么可能依賴于附接件的的構型80，以便朝向收縮位置偏置汽缸桿130、230。在這種情況下，當收縮的時候，液壓延伸容積將流體連接到箱11，以促進收縮。

在圖1至圖3所示實施例的情況下，當控制閥18處于收縮構型35時，收縮液壓容積41流體連接到液壓流體泵12的出口14。當控制閥18處于延伸構型37時，收縮液壓容積41流體連接到箱11。當控制閥18處于中間構型37時，收縮液壓容積41被液壓流體泵12和箱11阻擋，如圖所示。

本發明的液壓軟管線性致動器20、120、220可提供針對傳統液壓缸的潛在的低成本替代方案，尤其是在較低的流體壓力時，具體應用的輕載或本領域已知的其它原因允許液壓軟管線性致動器作為對于本領域中已知的更昂貴的液壓缸的有力替代。

本說明書僅用于說明的目的，而不應當解釋為以任何方式來縮小本發明的范圍。因此，本領域技術人員將理解的是，在不背離本發明的全部合理范圍和精神的前提下，可對這里所公開的實施例進行各種改變。在研究附圖和所附權利要求書的基礎上，其它方面、特征和優點將變得顯而易見。