锁紧油缸、油缸控制系统、登高消防车或消防作业车的制作方法
锁紧油缸、油缸控制系统、登高消防车或消防作业车的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种锁紧油缸、油缸控制系统、登高消防车或消防作业车，该锁紧油缸的活塞杆(2)的内端安装有活塞(1)，外端穿过导向套(3)向缸筒外伸出，锁紧油缸(100)还包括安装于缸筒上的弹性柱塞(6)和位于缸筒内的锁杆(5)，锁杆的一端铰接于导向套，另一端形成有锁钩，活塞上形成有相应的卡槽(11)，弹性柱塞的柱塞杆(61)伸入缸筒内并与锁杆的锁钩端铰接，柱塞杆能够驱动锁钩锁定于卡槽中或退出该卡槽。其中采用了机械式锁紧机构，对于油缸的锁紧或解锁控制，可通过柱塞控制阀单元(30)结合通断阀(40)共同控制柱塞杆的伸缩来实现，操作与控制方便，可增加登高消防车或消防作业车的作业安全性。
【专利说明】锁紧油缸、油缸控制系统、登高消防车或消防作业车
【技术领域】
[0001]本发明属于涉及一种油缸及其控制系统，尤其是具有锁紧功能的变幅油缸，以及具有该变幅油缸的登高消防车或消防作业车。
【背景技术】
[0002]登高消防车或消防作业车常用于高幅度高空作业，例如在超过70米的高空调试风力发电机或进行高层建筑消防灭火。此时，在变幅油缸的作用下，臂架从车体中向高处伸出，工作人员或消防队员站在臂架顶端的工作斗内进行作业操作。
[0003]其中，主要由变幅油缸支撑臂架进行俯仰动作并将臂架和工作斗锁定在特定作业位置。而在例如超过70米的高空，风力对臂架的影响较大，最后转化为对变幅油缸的作用力。因为液压油具有可压缩特性，在风力的作用下，变幅油缸的活塞杆便可能在一定范围内来回运动。当处于臂架底端的活塞杆来回运动几毫米，臂架顶端的工作斗的运动范围便会放大到甚至几十倍，使工作斗内的工作人员在几十米的高空来自晃动的不安全感明显增加。因此，变幅油缸的锁定功能十分重要。
[0004]通常，为了保证车辆的工作安全与稳定性，在变幅油缸的无杆腔连接处装有平衡阀。当变幅油缸伸出到位，停止通入压力油后，平衡阀自动将液压油封闭在无杆腔内，防止变幅油缸活塞杆回缩。但是，所述平衡阀的密封效果并非绝对的，当平衡阀产生小量的泄漏，变幅油缸均会产生回缩，从而增加了车辆的不安全性。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种锁紧油缸、油缸控制系统、登高消防车或消防作业车，能够大大提高油缸的锁紧性能，方便操作与控制，增加登高消防车或消防作业车的作业安全性。
[0006]为实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种锁紧油缸，包括缸筒、活塞、活塞杆和导向套，活塞杆的内端连接活塞，外端穿过导向套向缸筒外伸出，此锁紧油缸还包括安装于缸筒上的弹性柱塞和位于缸筒内的锁杆，锁杆的一端铰接于导向套，另一端形成有锁钩，活塞上形成有相应的卡槽，弹性柱塞的柱塞杆伸入缸筒内并与锁杆的锁钩端铰接，其中，在所述活塞移动至使得所述卡槽与所述锁钩对准时，所述弹性柱塞能够通过驱动所述柱塞杆以带动锁钩锁定于卡槽中或退出该卡槽。
[0007]优选地，活塞和/或锁钩上形成有引导锁钩进入卡槽的导向斜面。
[0008]优选地，锁紧油缸包括多个弹性柱塞和一一对应的多个锁杆，卡槽为形成在活塞的外周面上的环状凹槽，多个弹性柱塞安装在缸筒的外周面上并沿周向间隔布置。
[0009]优选地，弹性柱塞包括柱塞杆、弹簧和柱塞缸，柱塞杆的柱塞部将柱塞缸的内腔分隔为柱塞无杆腔和柱塞有杆腔，在柱塞无杆腔内，柱塞杆的一端通过弹簧弹性支撑在柱塞缸的底端，柱塞杆的另一端穿过柱塞有杆腔向外伸出并与锁钩端铰接。
[0010]优选地，缸筒包括缸体和与该缸体相连的筒形端盖，导向套安装在筒形端盖内，弹性柱塞安装在筒形端盖的外周壁上，所述柱塞杆沿所述筒形端盖的径向伸入该筒形端盖内并能够带动所述锁杆的所述锁钩端朝向所述活塞杆径向移动。
[0011]根据本发明的第二方面，提供了一种油缸控制系统，包括根据本发明上述的锁紧油缸，此系统还包括主换向阀、柱塞控制阀单元和通断阀；
[0012]其中，锁紧油缸的缸筒上设有无杆腔接口和有杆腔接口，主换向阀包括进油口、回油口、第一工作油口和第二工作油口，第一工作油口与无杆腔接口之间连接有油缸无杆腔工作油路，第二工作油口与有杆腔接口之间连接有油缸有杆腔工作油路；
[0013]通断阀设置在油缸有杆腔工作油路中；
[0014]弹性柱塞的柱塞有杆腔与第二工作油口之间连接有柱塞有杆腔油路，弹性柱塞的柱塞无杆腔连接有柱塞无杆腔回油油路，柱塞控制阀单元设置在柱塞有杆腔油路和柱塞无杆腔回油油路中并具有两种控制状态，在第一控制状态下，柱塞有杆腔油路和柱塞无杆腔回油油路各自导通，在第二控制状态下，柱塞无杆腔回油油路导通，柱塞有杆腔油路断开，柱塞有杆腔与柱塞无杆腔回油油路连通。
[0015]优选地，通断阀为液控单向阀或液控单向阀组，该液控单向阀或液控单向阀组的控制油路连接柱塞有杆腔，控制油路在通入压力油时能够反向导通液控单向阀或液控单向阀组，使得油缸有杆腔工作油路中的液压油能够从第二工作油口反向流通至有杆腔接口。
[0016]优选地，油缸无杆腔工作油路中设有平衡阀，该平衡阀的液控油腔油路连接至有杆腔接口。
[0017]优选地，柱塞控制阀单元为换向阀并至少包括与弹性柱塞的柱塞有杆腔相连的第一切换油口以及与柱塞无杆腔相连的第二切换油口，柱塞控制阀单元的进油口与主换向阀的第二工作油口相连，柱塞控制阀单元的回油口回油；
[0018]其中，换向阀至少包括对应于第一控制状态的第一换向位以及对应于第二控制状态的第二换向位，在第一换向位，第一切换油口连通柱塞控制阀单元的进油口，第二切换油口连通柱塞控制阀单元的回油口，在第二换向位，第一切换油口与柱塞控制阀单元的进油口断开连接，并且第一切换油口和第二切换油口分别连通柱塞控制阀单元的回油口。
[0019]优选地，柱塞控制阀单元包括第一开关阀和第二开关阀，第一开关阀设置在柱塞有杆腔油路与柱塞无杆腔回油油路之间的连接油路中，第二开关阀设置在柱塞有杆腔油路中并位于第二工作油口与第一开关阀在柱塞有杆腔油路中的连接点之间。
[0020]优选地，锁紧油缸的缸筒上还设有能够连通油缸有杆腔的有杆腔辅助接口，该有杆腔辅助接口设置在有杆腔接口与无杆腔接口之间并油路连接所述第二工作油口，当活塞杆伸出至使得锁钩锁定于卡槽中时，活塞封堵有杆腔辅助接口。
[0021]优选地，有杆腔辅助接口包括间隔设置在缸筒的周壁上的多个通油孔，该通油孔的孔径不大于2_。
[0022]根据本发明的第三方面，提供了一种登高消防车或消防作业车，包括车体和从该车体中伸出的臂架，该登高消防车或消防作业车还包括根据本发明上述的油缸控制系统，该油缸控制系统的锁紧油缸作为变幅油缸安装在车体与臂架之间。
[0023]优选地，臂架还包括依次铰接的多节节臂，锁紧油缸作为变幅油缸还安装在相邻的两节节臂之间。
[0024]根据上述技术方案，在本发明的锁紧油缸中采用了机械式锁紧机构，即特别增设了弹性柱塞和锁杆，锁杆的锁钩端能够在弹性柱塞的柱塞杆作用下锁定于活塞上的卡槽中，形成对活塞杆的安全可靠的位置锁定。对于锁紧油缸的锁紧或解锁控制，可通过柱塞控制阀单元结合通断阀共同控制弹性柱塞的柱塞杆伸缩来实现，操作与控制方便，此锁紧油缸应用于登高消防车或消防作业车时，可大大增加车辆的作业安全性能。
[0025]本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0027]图1为根据本发明的优选实施方式的锁紧油缸的剖视图；
[0028]图2为图1所示的锁紧油缸中的锁杆在活塞的导向斜面上滑动时的状态示意图；
[0029]图3为图1所示的锁紧油缸中的锁杆滑入活塞的卡槽时的状态示意图；
[0030]图4为图1所示的锁紧油缸结构的一种装配过程的过程示意图；
[0031]图5为图1中的A-A剖视图；
[0032]图6为图1中的B-B剖视图；
[0033]图7为图1所示的锁紧油缸中的锁杆的结构示意图；
[0034]图8为图1所示的锁紧油缸中的导向套的结构示意图；
[0035]图9为根据本发明的优选实施方式的油缸控制系统的液压原理图，其中，活塞杆回缩至缸体底部；
[0036]图10为一种优选组成形式的柱塞控制阀单元的结构示意图；
[0037]图11与图9类似，不同的是，其中的活塞杆开始向外伸出，图中箭头代表液压油流向，下同；
[0038]图12与图9类似，不同的是，其中的活塞杆向外伸出至缸体顶部，活塞封堵有杆腔辅助接口 K ；
[0039]图13与图9类似，不同的是，其中的活塞杆从缸体顶部开始回缩，此时活塞仍然封堵有杆腔辅助接口 K ；
[0040]图14与图13类似，不同的是，活塞杆继续回缩，使得活塞不再封堵有杆腔辅助接P K ；
[0041]图15与图14类似，不同的是，活塞杆继续向缸底回缩，图中的柱塞控制阀单元切换至右位，使得弹性柱塞的两个柱塞腔同时回油，柱塞杆复位；
[0042]图16为活塞杆向外伸出时活塞封堵有杆腔辅助接口 K的状态示意图；
[0043]图17为图16中的Z-Z向局部示意图，展示了去掉了焊接在缸体上的焊接盖后的有杆腔辅助接口 K的形状和结构；
[0044]图18为活塞杆在缸体顶部移动至最大伸出行程位置时的锁紧油缸的局部结构示意图；
[0045]图19为根据本发明的优选实施方式的登高消防车或消防作业车的结构示意图；
[0046]图20为图19中的臂架顶部的圈起部分的放大示意图。
[0047]附图标记说曰月
[0048]I活塞2活塞杆
[0049]3导向套4筒形端盖
[0050]5锁杆6弹性柱塞
[0051]7缸体
[0052]11卡槽12导向斜面
[0053]20主换向阀30柱塞控制阀单元
[0054]31第一开关阀32第二开关阀
[0055]40通断阀50平衡阀
[0056]61柱塞杆62弹簧
[0057]63柱塞缸64柱塞导向套
[0058]100锁紧油缸200车体
[0059]300臂架400工作斗
[0060]W无杆腔接口V有杆腔接口
[0061]K有杆腔辅助接口Kl通油孔
[0062]P进油口T回油口
[0063]J间隙
[0064]Al第一工作油口A2第二工作油口
[0065]BI第一切换油口B2第二切换油口
[0066]LI油缸无杆腔工作油路L2油缸有杆腔工作油路
[0067]L3柱塞有杆腔油路L4柱塞无杆腔回油油路
[0068]L5控制油路L6平衡阀外控油路
【具体实施方式】
[0069]以下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0070]在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的，或者是相关结构设备在正常使用状态下的各部件相互位置关系描述用词；同样地，为便于理解和描述，“左、右”通常是针对附图所示的左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。
[0071]本发明首先提供了一种锁紧油缸，如图1所示，该锁紧油缸包括缸筒、活塞1、活塞杆2和导向套3，活塞杆2的内端连接或安装有活塞1，外端穿过导向套3向缸筒外伸出；该锁紧油缸100还包括安装于缸筒上的弹性柱塞6和位于缸筒内的锁杆5，锁杆5的一端铰接于导向套3，另一端形成有锁钩，活塞I上形成有相应的卡槽11，弹性柱塞6的柱塞杆61伸入缸筒内并与锁杆5的锁钩端铰接；其中，在活塞I移动至使得卡槽11与锁钩对准时，弹性柱塞6能够通过驱动柱塞杆61以带动锁钩锁定于卡槽11中或退出该卡槽11。
[0072]作为总的发明构思，本发明旨在针对现有技术中通过液压阀件对油缸的无杆腔的液压油进行锁定时可能带来的油液泄露，从而锁定不可靠的问题，特别设计了包括锁杆5、弹性柱塞6和卡槽11在内的机械式锁合结构，以形成对活塞杆2的安全可靠的机械式锁定。通过对弹性柱塞6的柱塞杆61的伸缩控制来实现对活塞杆2的锁定或解锁，可结合与引入油缸的液压控制系统的压力油，对弹性柱塞6进行液压控制，操作与控制方便。带有机械式锁合结构的锁紧油缸用做变幅油缸时，锁定可靠，变幅臂架在锁定位置不易产生位移或晃动，可大大增加作业安全性能。
[0073]在本实施方式中，锁紧油缸的缸筒设计为分体结构，以利用装配，以下将述及。该缸筒包括缸体7和与该缸体7相连(例如焊接相连)的筒形端盖4，导向套3安装在筒形端盖4内，弹性柱塞6安装在筒形端盖4的外周壁上。当然，缸体7与筒形端盖4也可形成为一体结构的缸筒。
[0074]图7、图8分别为本实施方式中的锁杆5和导向套3的立体图，锁杆5的一端设有销孔，另一端(即锁钩端)形成有铰接座，导向套3上也形成有铰接座。结合图6所示，锁杆5的销孔端通过销轴可枢转地连接于导向套3上的铰接座，所述销轴的两端具有限位结构。同样地，如图5所示，图中的竖直方向的柱塞杆61的底端通过销轴可枢转地连接于锁杆5的锁钩端的铰接座。通过上述结构，在图1和图5中的柱塞杆61上下移动时，可带动锁杆5的锁钩进入或退出卡槽11。
[0075]其中，活塞I和活塞杆2是沿缸体的轴向移动的，此轴向移动与柱塞杆61的上下移动各自独立进行，需要防止锁杆5与活塞I或活塞杆2产生多余的机械干涉，并确保锁钩顺利地进入或退出卡槽11。为此，特别设计了引导结构，例如在活塞I和/或锁钩上形成引导锁钩进入卡槽11的导向斜面12。如图1所示，导向斜面12形成在活塞I上，并且沿图中的竖直方向(即图1中的锁紧油缸100的径向或弹性柱塞6的轴向)上，导向斜面12的最低点不高于锁钩的最低点位置，这样在活塞I靠近锁钩时，锁钩迎面接触导向斜面12的低点位置，并如图2所示地沿导向斜面12上升，爬升同时压缩弹簧62，直至锁钩与卡槽11对齐的锁定位置，在弹簧62的回复力作用下，锁钩落入卡槽11内并在向下的弹簧力作用下保持在该卡槽11内，如图3所示，形成对活塞I的锁定。在解锁时，则通过外力作用(例如以下将描述的液压力)克服弹簧62的向下压力，将柱塞杆61向上提升，脱离卡槽11，同时活塞杆2回缩，锁钩与卡槽11不再对齐，完成解锁。本领域技术人员能够理解的是，锁钩的底部可设计有滑轮，以利于在导向斜面12上的滑动，导向斜面12也可形成在锁钩的底部。
[0076]活塞1、活塞杆2和缸筒通常为圆柱形，因此为形成更牢靠的锁定，此锁紧油缸100包括多个弹性柱塞6和一一对应的多个锁杆5，卡槽11为形成在活塞I的外周面上的环状凹槽，多个弹性柱塞6安装在缸筒的外周面上并沿周向间隔布置。这样，在沿缸筒的周向间隔布置的多个锁钩与卡槽11的共同锁定作用下，对活塞杆2形成更牢靠的锁定。在本实施方式中，作为示例，布置了对称的两个弹性柱塞6及其对应的两个锁杆5。
[0077]具体到弹性柱塞6，作为一种优选结构，如图1所示，该弹性柱塞6包括柱塞杆61、弹簧62和柱塞缸63，柱塞杆61的柱塞部的外周面与柱塞缸63的内周面形成周面密封，柱塞部将柱塞缸63的内腔分隔为柱塞无杆腔和柱塞有杆腔。在柱塞无杆腔内，柱塞杆61的一端通过弹簧62 (图1优选为压缩弹簧)弹性支撑在柱塞缸63的底端，换言之，弹簧62的两端分别弹性支撑在柱塞杆61的柱塞部与柱塞缸63的底端之间，而柱塞杆61的另一端穿过柱塞有杆腔向外伸出并与锁钩端铰接。在此弹性柱塞结构的基础上，柱塞无杆腔与柱塞有杆腔均不通入压力油(或回油)时，则压缩弹簧推动柱塞杆61向下伸出用于锁定，直至柱塞部卡止于柱塞导向套64上。而在柱塞有杆腔通入压力油时，则可克服弹簧62的弹性压力，推动柱塞杆61向上移动用于解锁。这样，即可通过设计柱塞液压回路来驱动弹性柱塞6控制对活塞杆2的锁定或解锁。
[0078]图4为图1所示的锁紧油缸结构的一种装配过程的过程示意图。结合图1和图4所示，先将导向套3与锁杆5铰接，而后导向套3通过紧固件装配到筒形端盖4的右端。之后，将弹性柱塞6通过柱塞导向套64安装到筒形端盖4的外周部上，并将锁杆5的锁钩端与弹性柱塞6的柱塞杆61装配，形成图4中的椭圆形内的圈起部分。缸体7的右端外周部上焊接连接座套，圈起部分作为整体通过螺钉等紧固件安装在所述连接座套上，从而完成整个锁紧油缸的装配。同样地，这种装配方式也非唯一方式，例如可将筒形端盖4直接焊接到缸体7的右端，也可通过独立的端盖将导向套3固定安装到筒形端盖4的右端面上，在本领域技术人员能够理解的范围内，可进行各种变化设计。
[0079]以上描述了根据本发明的一种优选实施方式的锁紧油缸的结构，下面将具体阐述该锁紧油缸100的一种优选实施方式的油缸控制系统及其组成，以及锁紧油缸的活塞杆伸出和回缩过程中，系统液压油流向和各液压元件的控制，以实现相应的活塞杆锁定与解锁。
[0080]如图9所示，该油缸控制系统包括主换向阀20、柱塞控制阀单元30和通断阀40 ；
[0081]其中，锁紧油缸的缸筒上设有无杆腔接口 W和有杆腔接口 V，主换向阀20包括进油口 P、回油口 T、第一工作油口 Al和第二工作油口 A2，第一工作油口 Al与无杆腔接口 W之间连接有油缸无杆腔工作油路LI，第二工作油口 A2与有杆腔接口 V之间连接有油缸有杆腔工作油路L2 ；
[0082]通断阀40设置在油缸有杆腔工作油路L2中；
[0083]弹性柱塞6的柱塞有杆腔与第二工作油口 A2之间连接有柱塞有杆腔油路L3，弹性柱塞6的柱塞无杆腔(即柱塞弹簧腔)连接有柱塞无杆腔回油油路L4，柱塞控制阀单元30设置在柱塞有杆腔油路L3和柱塞无杆腔回油油路L4中并具有两种控制状态，在第一控制状态下，柱塞有杆腔油路L3和柱塞无杆腔回油油路L4各自导通；在第二控制状态下，柱塞无杆腔回油油路L4导通，柱塞有杆腔油路L3断开，柱塞有杆腔与柱塞无杆腔回油油路L4连通。
[0084]在此油缸控制系统中，主换向阀20为油缸液压系统的常见液压元件，用于使压力油切换流动至油缸无杆腔或油缸有杆腔，以控制活塞杆2的伸出或回缩。柱塞控制阀单元30用于控制弹性柱塞6，使得弹性柱塞6的柱塞杆61伸缩，从而实现锁定或解锁。通断阀40设置在油缸有杆腔工作油路L2中，主要用于在活塞杆2从最大伸出行程位置开始回缩时，先截断油缸有杆腔工作油路L2，防止压力油率先充满油缸有杆腔，使得锁钩与卡槽11之间形成卡死，柱塞杆61难以回缩解锁。换言之，在活塞杆2回缩时，应先解除机械锁定，而后通断阀40闭合，油缸有杆腔工作油路L2导通，压力油进入油缸有杆腔，推动活塞杆2回缩。
[0085]如图11和图12所示，在活塞杆2伸出时，无杆腔接口 W通入压力油，有杆腔接口V通过油缸有杆腔工作油路L2回油，弹性柱塞6的两腔均可回油，使得柱塞杆61处于伸出的初始状态。活塞杆2回缩时，如图18所示，活塞杆2先过量伸出一定裕量(即图18中的间隙J)，卸去活塞杆2对锁钩的压力，压力油首先通入柱塞有杆腔，解除锁钩对活塞杆2的锁定，而后再通入油缸有杆腔，推动活塞杆2回缩，油缸无杆腔回油，从而大致实现活塞杆2的伸出和回缩全过程，以及相应的锁定和解锁功能，以下还将进一步阐述。
[0086]下面说明各个主要液压元件的设计。其中，通断阀40用于油缸有杆腔工作油路L2的通断控制，设置通断阀40是用于解决活塞杆2回缩时的压力油通入顺序问题，其可以是电磁开关阀或液控单向阀等多种形式。当采用电磁开关阀时，可设计一定延时，在活塞杆2需要回缩时，待控制弹性柱塞6的柱塞控制阀单元30动作后，解锁完成，作为通断阀40的电磁开关阀再动作，导通油缸有杆腔工作油路L2。在本实施方式中，通断阀40优选为液控单向阀或如图9所示的由多个液控单向阀串接而成的液控单向阀组，该液控单向阀或液控单向阀组的控制油路L5连接柱塞有杆腔，控制油路L5在通入压力油时能够反向导通液控单向阀或液控单向阀组，使得油缸有杆腔工作油路L2中的液压油能够从第二工作油口 A2反向流通至有杆腔接口 V。这样，在活塞杆2需要回缩时，使得柱塞控制阀单元30处于其第一控制状态下，柱塞有杆腔油路L3导通，柱塞有杆腔通入压力油，柱塞杆61被迫回缩，完成解锁。同时，柱塞有杆腔的压力油进入控制油路L5，使得液控单向阀反向导通，油缸有杆腔工作油路L2也就导通，第二工作油口 A2流出的压力油通过油缸有杆腔工作油路L2进入有杆腔接口 V，推动活塞杆2回缩。
[0087]本领域技术人员能够理解的是，柱塞控制阀单元30用于实现两种控制状态，同样可具有多种结构形式。仅作为示例，可以是图9所示的单一阀块结构，或者如图10所示的阀组结构。
[0088]如图9所示，其中的柱塞控制阀单元30为换向阀并至少包括与弹性柱塞6的柱塞有杆腔相连的第一切换油口 BI以及与柱塞无杆腔相连的第二切换油口 B2，柱塞控制阀单元30的进油口与主换向阀20的第二工作油口 A2相连，柱塞控制阀单元30的回油口向系统油箱回油。其中，该换向阀至少包括对应于所述第一控制状态的第一换向位以及对应于所述第二控制状态的第二换向位，在第一换向位，第一切换油口 BI连通柱塞控制阀单元30的进油口，第二切换油口 B2连通柱塞控制阀单元30的回油口，在第二换向位，第一切换油口 BI与柱塞控制阀单元30的进油口断开连接，并且第一切换油口 BI和第二切换油口 B2分别连通柱塞控制阀单元30的回油口。即换向阀至少形成图9所示的两个换向位及其油口连接关系。较为简单的和优选的，即为图9所示的二位四通换向阀。
[0089]图10为另一种优选组成形式的柱塞控制阀单元30的结构示意图。其中的柱塞控制阀单元30为阀组并包括第一开关阀31和第二开关阀32，第一开关阀31设置在柱塞有杆腔油路L3与柱塞无杆腔回油油路L4之间的连接油路中，第二开关阀32设置在柱塞有杆腔油路L3中并位于第二工作油口 A2与第一开关阀31在柱塞有杆腔油路L3中的连接点之间。显然，在第一开关阀31断开，第二开关阀32导通时，即可实现所述的第一控制状态。在第二开关阀32断开，第一开关阀31导通时，即可实现所述的第二控制状态。
[0090]另外，在活塞杆2回缩时，为保持回缩平稳可控，本实施方式中在油缸无杆腔工作油路LI中还设有外控式平衡阀50，并且特别地，该平衡阀50的液控油腔油路连接(即通过图9中的平衡阀外控油路L6连接)至有杆腔接口 V。这样，在活塞杆2伸出或锁定的未回缩状态时，活塞无杆腔中的压力油难以通过平衡阀50回油或泄露。而在活塞杆2需要回缩时，油缸有杆腔工作油路L2中的压力油进入有杆腔接口 V，此压力油同时也通过平衡阀外控油路L6进入平衡阀50的液控油腔，使得平衡阀50的溢流阀阀口打开，油缸无杆腔的压力油得以通过油缸无杆腔工作油路LI顺利回油。
[0091]此外，如图9所示，由于通断阀40采用液控单向阀，其控制压力油源自弹性柱塞6的柱塞有杆腔。在活塞杆2的回缩过程中，液控单向阀需要一直反向导通，才能使得压力油一直进入油缸有杆腔，推动活塞杆2持续回缩。换言之，柱塞有杆腔需要持续通入压力油。但是，在柱塞有杆腔持续存在压力油的情况下，则柱塞杆61 —直保持回缩状态，不能复位至伸出的初始状态，弹簧62也一直被压缩，长期而言，这对于液控单向阀和弹性柱塞6等来说无疑是会产生结构损害的。
[0092]因此，锁紧油缸100的缸筒上还特别设有能够连通油缸有杆腔的有杆腔辅助接口K，该有杆腔辅助接口 K设置在有杆腔接口 V与无杆腔接口 W之间并连接到油缸有杆腔工作油路L2或直接油路连通第二工作油口 A2。当柱塞控制阀单元30处于其第二控制状态下，柱塞有杆腔和柱塞无杆腔均回油时，柱塞杆61和弹簧62均复位，控制油路L5的液压油也回油，难以再使得液控单向阀保持反向导通，压力油也就难以通过油缸有杆腔工作油路L2再进入有杆腔接口 V，此时第二工作油口 A2输出的压力油则可通过有杆腔辅助接口 K进入油缸有杆腔，持续推动活塞杆2回缩。此外，在活塞杆2伸出的过程中，油缸有杆腔的液压油也可通过此有杆腔辅助接口 K回油。
[0093]但是，在活塞杆2的解锁过程和回缩初期，如前所述，由于需要先控制弹性柱塞6解锁，并打开平衡阀50，需要使第二工作油口 A2输出的压力油通过有杆腔接口 V进入油缸有杆腔，而非更为快捷地进入有杆腔辅助接口 K。因此，有杆腔辅助接口 K的位置应设计为:当活塞杆61伸出至使得锁钩锁定于卡槽11中，即锁定状态时，活塞I运动至封堵有杆腔辅助接口 K的位置，如图16所示。这样，在活塞杆2的解锁过程和回缩初期，压力油均不能通过有杆腔辅助接口 K进入油缸有杆腔，直至活塞I回缩至越过有杆腔辅助接口 K位置。此时，有杆腔辅助接口 K通入的压力油推动活塞I和活塞杆2继续回缩。而且通入油缸有杆腔的压力油持续地通过有杆腔接口 V通入平衡阀外控油路L6，平衡阀50持续导通，并不影响油缸无杆腔的回油。
[0094]有杆腔辅助接口 K的设计不仅包括位置选择需要符合上述要求，由于与活塞I存在动态配合关系，活塞I的周面上一般嵌设有油圈等密封件，需要防止密封件在伸缩运动过程中于有杆腔辅助接口 K处产生损坏。为此，如图17所示，对有杆腔辅助接口 K进行了特别的结构设计。该有杆腔辅助接口 K包括间隔设置在缸筒的周壁上的多个通油孔K1，该通油孔Kl的孔径不大于2mm。这样既保证能满足通过有杆腔辅助接口 K的流量，又能保证当活塞I通过各个通油孔Kl时不损坏活塞I的周面密封件。在缸体外周壁的有杆腔辅助接口 K处焊接油口盖后，该有杆腔辅助接口 K即可对外连接油管。
[0095]在上述的锁紧油缸控制系统的液压元件组成和油路连接结构的基础上，以下结合图11至图15以及图18，并以图9所示的根据本发明的优选实施方式的油缸控制系统为例，说明其中的锁紧油缸的伸缩过程和控制系统的各控制元件的操作。其中，图9中的活塞杆回缩至缸体底部；图11至图15均与图9类似，代表了活塞杆伸出和回缩的全过程，不同的是，图11中的活塞杆开始向外伸出，图中箭头代表液压油流向，下同；图12中的活塞杆向外伸出至缸体顶部，活塞封堵有杆腔辅助接口 K ;图13中的活塞杆从缸体顶部开始回缩，此时活塞仍然封堵有杆腔辅助接口 K ;图14中的活塞杆继续回缩，使得活塞不再封堵有杆腔辅助接口 K ;图15中的活塞杆继续向缸底回缩，图中的柱塞控制阀单元切换至右位，使得弹性柱塞的两个柱塞腔同时回油，柱塞杆复位。
[0096]在图9中，锁紧油缸的活塞杆2回缩至缸体底部，主换向阀20处于中位，油缸无杆腔工作油路LI和油缸有杆腔工作油路L2均回油，柱塞控制阀单元30处于右位，弹性柱塞6的柱塞有杆腔和柱塞无杆腔均回油，柱塞杆61在弹簧62的作用下朝向活塞杆2伸出，处于伸出的初始状态。
[0097]参见图11，活塞杆2逐步伸出。此时，柱塞控制阀单元30仍旧处于右位，主换向阀20的左端电磁铁得电，切换至左位，油缸无杆腔工作油路LI通入压力油，该压力油经过平衡阀50内的单向阀流入无杆腔接口 W，在油缸无杆腔内推动活塞杆2向上伸出。同时，由于油缸有杆腔工作油路L2中存在液控单向阀，具有一定背压，且油路路径较长，尽管油缸有杆腔工作油路L2处于导通状态，但油缸有杆腔内的液压油更主要地通过有杆腔辅助接口 K回油。
[0098]参见图12，活塞杆2进一步伸出至活塞I遮盖有杆腔辅助接口 K，如图16所示状态。此时，主换向阀20仍旧处于左位，柱塞控制阀单元30仍旧处于右位，油缸有杆腔内的液压油只能通过有杆腔接口 V经由油缸有杆腔工作油路L2回油。
[0099]随着活塞杆2的进一步向上移动，锁钩通过导向斜面12滑入卡槽11中，对活塞杆2形成机械式锁定，防止活塞杆2回缩。
[0100]参见图13，在活塞杆2需要回缩时，需要首先从锁定状态进行解锁。此时，主换向阀20的右端电磁铁得电，切换至右位，油缸有杆腔工作油路L2中通入压力油，同时柱塞控制阀单元30的左端电磁铁得电，切换至左位。由于柱塞有杆腔原先回油，使得通断阀40和油缸有杆腔工作油路L2断开，压力油难以进入油缸有杆腔。主换向阀20的第二工作油口A2输出的压力油通过柱塞有杆腔油路L3进入柱塞有杆腔，推动柱塞杆61从卡槽11中回缩，解除对活塞杆2的锁定。而后在柱塞有杆腔充满压力油后，压力油流向控制油路L5，使得液控单向阀反向导通，油缸有杆腔工作油路L2也就导通，通过有杆腔接口 V向油缸有杆腔通入压力油，在解锁后推动活塞杆2回缩。与此同时，油缸有杆腔工作油路L2中的压力油通过平衡阀外控油路L6开启平衡阀50，使得油缸无杆腔的液压油经由油缸无杆腔工作油路LI顺利回油。若柱塞控制阀单元30保持在左位，则柱塞有杆腔始终存在压力油，液控单向阀始终反向导通，压力油得以通过油缸有杆腔工作油路L2进入油缸有杆腔，而且平衡阀外控油路L6中也存在引自油缸有杆腔工作油路L2的压力油，可使得油缸无杆腔工作油路LI保持顺利回油。
[0101]需要说明的是，在准备回缩活塞杆2之前，即图13之前的图12中，需要将主换向阀20和柱塞控制阀单元30保持原位，液压油进入油缸无杆腔并摒压几秒钟，使活塞杆2伸出至最大伸出行程位置，活塞I抵靠导向套3，如图18所示，锁钩与卡槽11侧壁之间形成些许的轴向间隙J，解除锁钩与卡槽11之间的侧向压力，方便锁钩的退出。这样，再进行图13所示的解锁回缩动作，即通过切换控制柱塞控制阀单元30，使得柱塞杆61带动锁钩退出卡槽11，顺利完成解锁。
[0102]在图14中，活塞杆2继续回缩，直至活塞I不再遮盖有杆腔辅助接口 K，此时主换向阀20的第二工作油口 A2输出的压力油可更多地直接通过有杆腔辅助接口 K进入油缸有杆腔。其中，柱塞控制阀单元30仍旧保持在左位，油缸有杆腔工作油路L2保持反向导通，部分压力油可通过有杆腔接口 V流向油缸有杆腔。
[0103]紧接着，在图15中，在活塞杆2从活塞I越过有杆腔辅助接口 K继续回缩时，柱塞控制阀单元30可切换至右位，柱塞有杆腔和柱塞无杆腔均回油，弹簧62复位，柱塞杆61复位伸出。这样，液控单向阀不再反向导通，油缸有杆腔工作油路L2断开，第二工作油口 A2输出的压力油仅通过有杆腔辅助接口 K进入油缸有杆腔。由于平衡阀外控油路L6通过有杆腔接口 V连通油缸有杆腔，平衡阀外控油路L6中始终存在压力油，油缸无杆腔工作油路LI回油畅通。
[0104]需要说明的是，解锁后，通过柱塞控制阀单元30的切换动作来实现弹性柱塞6的复位，即柱塞杆61在弹簧62作用下复位至初始的伸出状态。柱塞控制阀单元30的切换操作时机在于活塞I越过有杆腔辅助接口 K继续回缩时。因此，当此锁定油缸连接臂架以用作变幅油缸时，当变幅油缸的活塞杆回缩一定距离后，可通过车辆上安装的臂架角度传感器检测的臂架变幅角度来换算和判断活塞I是否越过有杆腔辅助接口 K。进而可由控制器自动给出信号，控制柱塞控制阀单元30切换至右位，柱塞无杆腔和柱塞有杆腔均顺利卸荷，柱塞杆61在弹簧62的作用下复位，为下一次锁定动作做好准备。
[0105]此外，如图19所示，本发明还提供了一种登高消防车或消防作业车，该登高消防车或消防作业车包括车体200、从该车体200中伸出的臂架300以及根据本发明上述的油缸控制系统，该油缸控制系统的锁紧油缸100作为变幅油缸安装在车体200与臂架300之间。其中，由于采用了具有机械式锁合结构的锁紧油缸100，当操作人员站在臂架300顶部的工作斗400中进行高空作业时，该锁紧油缸100对臂架300的锁定牢靠，油缸无杆腔内的压力油即使产生小量泄露，也不影响锁定可靠性。臂架300与工作斗400不易产生摆动，操作人员的作业安全性得以更好的保障。
[0106]此锁紧油缸100不仅可支撑在车体200上作为主变幅油缸使用，同样也可作为臂架之间的辅助变幅油缸使用。如图20所示，臂架300还优选地包括依次铰接的多节节臂，锁紧油缸100作为变幅油缸还可安装在相邻的两节节臂之间，同样获得更好的锁定可靠性會K。
[0107]以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型和改进，这些简单变型和改进均属于本发明的保护范围。
[0108]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0109]此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
【权利要求】
1.一种锁紧油缸，包括缸筒、活塞(1)、活塞杆(2)和导向套(3)，所述活塞杆(2)的内端连接所述活塞(1)，外端穿过所述导向套(3)向所述缸筒外伸出，其特征在于，所述锁紧油缸(100)还包括安装于所述缸筒上的弹性柱塞(6)和位于所述缸筒内的锁杆(5)，所述锁杆(5)的一端铰接于所述导向套(3)，另一端形成有锁钩，所述活塞(I)上形成有相应的卡槽(11)，所述弹性柱塞出)的柱塞杆￠1)伸入所述缸筒内并与所述锁杆(5)的锁钩端铰接; 其中，在所述活塞(I)移动至使得所述卡槽(11)与所述锁钩对准时，所述弹性柱塞(6)能够通过驱动所述柱塞杆(61)以带动所述锁钩锁定于所述卡槽(11)中或退出该卡槽(Il)0
2.根据权利要求1所述的锁紧油缸，其特征在于，所述活塞(I)和/或所述锁钩上形成有引导所述锁钩进入所述卡槽(11)的导向斜面(12)。
3.根据权利要求1所述的锁紧油缸，其特征在于，所述锁紧油缸(100)包括多个所述弹性柱塞(6)和一一对应的多个所述锁杆(5)，所述卡槽(11)为形成在所述活塞(I)的外周面上的环状凹槽，多个所述弹性柱塞(6)安装在所述缸筒的外周面上并沿周向间隔布置。
4.根据权利要求1所述的锁紧油缸，其特征在于，所述弹性柱塞(6)包括所述柱塞杆(61)、弹簧(62)和柱塞缸(63)，所述柱塞杆(61)的柱塞部将所述柱塞缸(63)的内腔分隔为柱塞无杆腔和柱塞有杆腔，在所述柱塞无杆腔内，所述柱塞杆￠1)的一端通过所述弹簧(62)弹性支撑在所述柱塞缸￠3)的底端，所述柱塞杆￠1)的另一端穿过所述柱塞有杆腔向外伸出并与所述锁钩端铰接。
5.根据权利要求1所述的锁紧油缸，其特征在于，所述缸筒包括缸体(7)和与该缸体(7)相连的筒形端盖(4)，所述导向套(3)安装在所述筒形端盖(4)内，所述弹性柱塞(6)安装在所述筒形端盖(4)的外周壁上，所述柱塞杆(61)沿所述筒形端盖(4)的径向伸入该筒形端盖(4)内并能够带动所述锁杆(5)的所述锁钩端朝向所述活塞杆(2)径向移动。
6.一种油缸控制系统，包括根据权利要求1-5中任意一项所述的锁紧油缸(100)，其特征在于，所述系统还包括主换向阀(20)、柱塞控制阀单元(30)和通断阀(40); 其中，所述锁紧油缸(100)的缸筒上设有无杆腔接口(W)和有杆腔接口(V)，所述主换向阀(20)包括进油口(P)、回油口⑴、第一工作油口(Al)和第二工作油口(A2)，所述第一工作油口(Al)与所述无杆腔接口(W)之间连接有油缸无杆腔工作油路(LI)，所述第二工作油口(A2)与所述有杆腔接口(V)之间连接有油缸有杆腔工作油路(L2)； 所述通断阀(40)设置在所述油缸有杆腔工作油路(L2)中； 所述弹性柱塞出)的柱塞有杆腔与所述第二工作油口(A2)之间连接有柱塞有杆腔油路(L3)，所述弹性柱塞￠)的柱塞无杆腔连接有柱塞无杆腔回油油路(L4)，所述柱塞控制阀单元(30)设置在所述柱塞有杆腔油路(L3)和柱塞无杆腔回油油路(L4)中并具有两种控制状态，在第一控制状态下，所述柱塞有杆腔油路(L3)和柱塞无杆腔回油油路(L4)各自导通，在第二控制状态下，所述柱塞无杆腔回油油路(L4)导通，所述柱塞有杆腔油路(L3)断开，所述柱塞有杆腔与所述柱塞无杆腔回油油路(L4)连通。
7.根据权利要求6所述的油缸控制系统，其特征在于，所述通断阀(40)为液控单向阀或液控单向阀组，该液控单向阀或液控单向阀组的控制油路(L5)连接所述柱塞有杆腔，所述控制油路(L5)在通入压力油时能够反向导通所述液控单向阀或液控单向阀组，使得所述油缸有杆腔工作油路(L2)中的液压油能够从所述第二工作油口(A2)反向流通至所述有杆腔接口(V)。
8.根据权利要求7所述的油缸控制系统，其特征在于，所述油缸无杆腔工作油路(LI)中设有平衡阀(50)，该平衡阀(50)的液控油腔油路连接至所述有杆腔接口(V)。
9.根据权利要求6所述的油缸控制系统，其特征在于，所述柱塞控制阀单元(30)为换向阀并至少包括与所述弹性柱塞(6)的所述柱塞有杆腔相连的第一切换油口(BI)以及与所述柱塞无杆腔相连的第二切换油口(B2)，所述柱塞控制阀单元(30)的进油口与所述主换向阀(20)的所述第二工作油口(A2)相连，所述柱塞控制阀单元(30)的回油口回油； 其中，所述换向阀至少包括对应于所述第一控制状态的第一换向位以及对应于所述第二控制状态的第二换向位，在所述第一换向位，所述第一切换油口(BI)连通所述柱塞控制阀单元(30)的进油口，所述第二切换油口(B2)连通所述柱塞控制阀单元(30)的回油口，在所述第二换向位，所述第一切换油口(BI)与所述柱塞控制阀单元(30)的进油口断开连接，并且所述第一切换油口(BI)和所述第二切换油口(B2)分别连通所述柱塞控制阀单元(30)的回油口。
10.根据权利要求6所述的油缸控制系统，其特征在于，所述柱塞控制阀单元(30)包括第一开关阀(31)和第二开关阀(32)，所述第一开关阀(31)设置在所述柱塞有杆腔油路(L3)与所述柱塞无杆腔回油油路(L4)之间的连接油路中，所述第二开关阀(32)设置在所述柱塞有杆腔油路(L3)中并位于所述第二工作油口(A2)与所述第一开关阀(31)在所述柱塞有杆腔油路(L3)中的连接点之间。
11.根据权利要求6所述的油缸控制系统，其特征在于，所述锁紧油缸(100)的所述缸筒上还设有能够连通油缸有杆腔的有杆腔辅助接口(K)，该有杆腔辅助接口(K)设置在所述有杆腔接口(V)与所述无杆腔接口(W)之间并油路连接所述第二工作油口(A2)，当所述活塞杆￠1)伸出至使得所述锁钩锁定于所述卡槽(11)中时，所述活塞(I)封堵所述有杆腔辅助接口(K)。
12.根据权利要求11所述的油缸控制系统，其特征在于，所述有杆腔辅助接口(K)包括间隔设置在所述缸筒的周壁上的多个通油孔(Kl)，该通油孔(Kl)的孔径不大于2_。
13.—种登高消防车或消防作业车，包括车体(200)和从该车体(200)中伸出的臂架(300)，其特征在于，所述登高消防车或消防作业车还包括根据权利要求6-12中任意一项所述的油缸控制系统，该油缸控制系统的所述锁紧油缸(100)作为变幅油缸安装在所述车体(200)与所述臂架(300)之间。
14.根据权利要求13所述的登高消防车或消防作业车，其特征在于，所述臂架(300)还包括依次铰接的多节节臂，所述锁紧油缸(100)作为变幅油缸还安装在相邻的两节所述节臂之间。
【文档编号】A62C27/00GK104454781SQ201410612754
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月4日 优先权日:2014年11月4日
【发明者】熊炳榕, 刘召华, 张建森 申请人:长沙中联消防机械有限公司, 中联重科股份有限公司
【专利摘要】本发明公开了一种锁紧油缸、油缸控制系统、登高消防车或消防作业车，该锁紧油缸的活塞杆(2)的内端安装有活塞(1)，外端穿过导向套(3)向缸筒外伸出，锁紧油缸(100)还包括安装于缸筒上的弹性柱塞(6)和位于缸筒内的锁杆(5)，锁杆的一端铰接于导向套，另一端形成有锁钩，活塞上形成有相应的卡槽(11)，弹性柱塞的柱塞杆(61)伸入缸筒内并与锁杆的锁钩端铰接，柱塞杆能够驱动锁钩锁定于卡槽中或退出该卡槽。其中采用了机械式锁紧机构，对于油缸的锁紧或解锁控制，可通过柱塞控制阀单元(30)结合通断阀(40)共同控制柱塞杆的伸缩来实现，操作与控制方便，可增加登高消防车或消防作业车的作业安全性。
【专利说明】锁紧油缸、油缸控制系统、登高消防车或消防作业车
【技术领域】
[0001]本发明属于涉及一种油缸及其控制系统，尤其是具有锁紧功能的变幅油缸，以及具有该变幅油缸的登高消防车或消防作业车。
【背景技术】
[0002]登高消防车或消防作业车常用于高幅度高空作业，例如在超过70米的高空调试风力发电机或进行高层建筑消防灭火。此时，在变幅油缸的作用下，臂架从车体中向高处伸出，工作人员或消防队员站在臂架顶端的工作斗内进行作业操作。
[0003]其中，主要由变幅油缸支撑臂架进行俯仰动作并将臂架和工作斗锁定在特定作业位置。而在例如超过70米的高空，风力对臂架的影响较大，最后转化为对变幅油缸的作用力。因为液压油具有可压缩特性，在风力的作用下，变幅油缸的活塞杆便可能在一定范围内来回运动。当处于臂架底端的活塞杆来回运动几毫米，臂架顶端的工作斗的运动范围便会放大到甚至几十倍，使工作斗内的工作人员在几十米的高空来自晃动的不安全感明显增加。因此，变幅油缸的锁定功能十分重要。
[0004]通常，为了保证车辆的工作安全与稳定性，在变幅油缸的无杆腔连接处装有平衡阀。当变幅油缸伸出到位，停止通入压力油后，平衡阀自动将液压油封闭在无杆腔内，防止变幅油缸活塞杆回缩。但是，所述平衡阀的密封效果并非绝对的，当平衡阀产生小量的泄漏，变幅油缸均会产生回缩，从而增加了车辆的不安全性。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种锁紧油缸、油缸控制系统、登高消防车或消防作业车，能够大大提高油缸的锁紧性能，方便操作与控制，增加登高消防车或消防作业车的作业安全性。
[0006]为实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种锁紧油缸，包括缸筒、活塞、活塞杆和导向套，活塞杆的内端连接活塞，外端穿过导向套向缸筒外伸出，此锁紧油缸还包括安装于缸筒上的弹性柱塞和位于缸筒内的锁杆，锁杆的一端铰接于导向套，另一端形成有锁钩，活塞上形成有相应的卡槽，弹性柱塞的柱塞杆伸入缸筒内并与锁杆的锁钩端铰接，其中，在所述活塞移动至使得所述卡槽与所述锁钩对准时，所述弹性柱塞能够通过驱动所述柱塞杆以带动锁钩锁定于卡槽中或退出该卡槽。
[0007]优选地，活塞和/或锁钩上形成有引导锁钩进入卡槽的导向斜面。
[0008]优选地，锁紧油缸包括多个弹性柱塞和一一对应的多个锁杆，卡槽为形成在活塞的外周面上的环状凹槽，多个弹性柱塞安装在缸筒的外周面上并沿周向间隔布置。
[0009]优选地，弹性柱塞包括柱塞杆、弹簧和柱塞缸，柱塞杆的柱塞部将柱塞缸的内腔分隔为柱塞无杆腔和柱塞有杆腔，在柱塞无杆腔内，柱塞杆的一端通过弹簧弹性支撑在柱塞缸的底端，柱塞杆的另一端穿过柱塞有杆腔向外伸出并与锁钩端铰接。
[0010]优选地，缸筒包括缸体和与该缸体相连的筒形端盖，导向套安装在筒形端盖内，弹性柱塞安装在筒形端盖的外周壁上，所述柱塞杆沿所述筒形端盖的径向伸入该筒形端盖内并能够带动所述锁杆的所述锁钩端朝向所述活塞杆径向移动。
[0011]根据本发明的第二方面，提供了一种油缸控制系统，包括根据本发明上述的锁紧油缸，此系统还包括主换向阀、柱塞控制阀单元和通断阀；
[0012]其中，锁紧油缸的缸筒上设有无杆腔接口和有杆腔接口，主换向阀包括进油口、回油口、第一工作油口和第二工作油口，第一工作油口与无杆腔接口之间连接有油缸无杆腔工作油路，第二工作油口与有杆腔接口之间连接有油缸有杆腔工作油路；
[0013]通断阀设置在油缸有杆腔工作油路中；
[0014]弹性柱塞的柱塞有杆腔与第二工作油口之间连接有柱塞有杆腔油路，弹性柱塞的柱塞无杆腔连接有柱塞无杆腔回油油路，柱塞控制阀单元设置在柱塞有杆腔油路和柱塞无杆腔回油油路中并具有两种控制状态，在第一控制状态下，柱塞有杆腔油路和柱塞无杆腔回油油路各自导通，在第二控制状态下，柱塞无杆腔回油油路导通，柱塞有杆腔油路断开，柱塞有杆腔与柱塞无杆腔回油油路连通。
[0015]优选地，通断阀为液控单向阀或液控单向阀组，该液控单向阀或液控单向阀组的控制油路连接柱塞有杆腔，控制油路在通入压力油时能够反向导通液控单向阀或液控单向阀组，使得油缸有杆腔工作油路中的液压油能够从第二工作油口反向流通至有杆腔接口。
[0016]优选地，油缸无杆腔工作油路中设有平衡阀，该平衡阀的液控油腔油路连接至有杆腔接口。
[0017]优选地，柱塞控制阀单元为换向阀并至少包括与弹性柱塞的柱塞有杆腔相连的第一切换油口以及与柱塞无杆腔相连的第二切换油口，柱塞控制阀单元的进油口与主换向阀的第二工作油口相连，柱塞控制阀单元的回油口回油；
[0018]其中，换向阀至少包括对应于第一控制状态的第一换向位以及对应于第二控制状态的第二换向位，在第一换向位，第一切换油口连通柱塞控制阀单元的进油口，第二切换油口连通柱塞控制阀单元的回油口，在第二换向位，第一切换油口与柱塞控制阀单元的进油口断开连接，并且第一切换油口和第二切换油口分别连通柱塞控制阀单元的回油口。
[0019]优选地，柱塞控制阀单元包括第一开关阀和第二开关阀，第一开关阀设置在柱塞有杆腔油路与柱塞无杆腔回油油路之间的连接油路中，第二开关阀设置在柱塞有杆腔油路中并位于第二工作油口与第一开关阀在柱塞有杆腔油路中的连接点之间。
[0020]优选地，锁紧油缸的缸筒上还设有能够连通油缸有杆腔的有杆腔辅助接口，该有杆腔辅助接口设置在有杆腔接口与无杆腔接口之间并油路连接所述第二工作油口，当活塞杆伸出至使得锁钩锁定于卡槽中时，活塞封堵有杆腔辅助接口。
[0021]优选地，有杆腔辅助接口包括间隔设置在缸筒的周壁上的多个通油孔，该通油孔的孔径不大于2_。
[0022]根据本发明的第三方面，提供了一种登高消防车或消防作业车，包括车体和从该车体中伸出的臂架，该登高消防车或消防作业车还包括根据本发明上述的油缸控制系统，该油缸控制系统的锁紧油缸作为变幅油缸安装在车体与臂架之间。
[0023]优选地，臂架还包括依次铰接的多节节臂，锁紧油缸作为变幅油缸还安装在相邻的两节节臂之间。
[0024]根据上述技术方案，在本发明的锁紧油缸中采用了机械式锁紧机构，即特别增设了弹性柱塞和锁杆，锁杆的锁钩端能够在弹性柱塞的柱塞杆作用下锁定于活塞上的卡槽中，形成对活塞杆的安全可靠的位置锁定。对于锁紧油缸的锁紧或解锁控制，可通过柱塞控制阀单元结合通断阀共同控制弹性柱塞的柱塞杆伸缩来实现，操作与控制方便，此锁紧油缸应用于登高消防车或消防作业车时，可大大增加车辆的作业安全性能。
[0025]本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0027]图1为根据本发明的优选实施方式的锁紧油缸的剖视图；
[0028]图2为图1所示的锁紧油缸中的锁杆在活塞的导向斜面上滑动时的状态示意图；
[0029]图3为图1所示的锁紧油缸中的锁杆滑入活塞的卡槽时的状态示意图；
[0030]图4为图1所示的锁紧油缸结构的一种装配过程的过程示意图；
[0031]图5为图1中的A-A剖视图；
[0032]图6为图1中的B-B剖视图；
[0033]图7为图1所示的锁紧油缸中的锁杆的结构示意图；
[0034]图8为图1所示的锁紧油缸中的导向套的结构示意图；
[0035]图9为根据本发明的优选实施方式的油缸控制系统的液压原理图，其中，活塞杆回缩至缸体底部；
[0036]图10为一种优选组成形式的柱塞控制阀单元的结构示意图；
[0037]图11与图9类似，不同的是，其中的活塞杆开始向外伸出，图中箭头代表液压油流向，下同；
[0038]图12与图9类似，不同的是，其中的活塞杆向外伸出至缸体顶部，活塞封堵有杆腔辅助接口 K ；
[0039]图13与图9类似，不同的是，其中的活塞杆从缸体顶部开始回缩，此时活塞仍然封堵有杆腔辅助接口 K ；
[0040]图14与图13类似，不同的是，活塞杆继续回缩，使得活塞不再封堵有杆腔辅助接P K ；
[0041]图15与图14类似，不同的是，活塞杆继续向缸底回缩，图中的柱塞控制阀单元切换至右位，使得弹性柱塞的两个柱塞腔同时回油，柱塞杆复位；
[0042]图16为活塞杆向外伸出时活塞封堵有杆腔辅助接口 K的状态示意图；
[0043]图17为图16中的Z-Z向局部示意图，展示了去掉了焊接在缸体上的焊接盖后的有杆腔辅助接口 K的形状和结构；
[0044]图18为活塞杆在缸体顶部移动至最大伸出行程位置时的锁紧油缸的局部结构示意图；
[0045]图19为根据本发明的优选实施方式的登高消防车或消防作业车的结构示意图；
[0046]图20为图19中的臂架顶部的圈起部分的放大示意图。
[0047]附图标记说曰月
[0048]I活塞2活塞杆
[0049]3导向套4筒形端盖
[0050]5锁杆6弹性柱塞
[0051]7缸体
[0052]11卡槽12导向斜面
[0053]20主换向阀30柱塞控制阀单元
[0054]31第一开关阀32第二开关阀
[0055]40通断阀50平衡阀
[0056]61柱塞杆62弹簧
[0057]63柱塞缸64柱塞导向套
[0058]100锁紧油缸200车体
[0059]300臂架400工作斗
[0060]W无杆腔接口V有杆腔接口
[0061]K有杆腔辅助接口Kl通油孔
[0062]P进油口T回油口
[0063]J间隙
[0064]Al第一工作油口A2第二工作油口
[0065]BI第一切换油口B2第二切换油口
[0066]LI油缸无杆腔工作油路L2油缸有杆腔工作油路
[0067]L3柱塞有杆腔油路L4柱塞无杆腔回油油路
[0068]L5控制油路L6平衡阀外控油路
【具体实施方式】
[0069]以下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0070]在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的，或者是相关结构设备在正常使用状态下的各部件相互位置关系描述用词；同样地，为便于理解和描述，“左、右”通常是针对附图所示的左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。
[0071]本发明首先提供了一种锁紧油缸，如图1所示，该锁紧油缸包括缸筒、活塞1、活塞杆2和导向套3，活塞杆2的内端连接或安装有活塞1，外端穿过导向套3向缸筒外伸出；该锁紧油缸100还包括安装于缸筒上的弹性柱塞6和位于缸筒内的锁杆5，锁杆5的一端铰接于导向套3，另一端形成有锁钩，活塞I上形成有相应的卡槽11，弹性柱塞6的柱塞杆61伸入缸筒内并与锁杆5的锁钩端铰接；其中，在活塞I移动至使得卡槽11与锁钩对准时，弹性柱塞6能够通过驱动柱塞杆61以带动锁钩锁定于卡槽11中或退出该卡槽11。
[0072]作为总的发明构思，本发明旨在针对现有技术中通过液压阀件对油缸的无杆腔的液压油进行锁定时可能带来的油液泄露，从而锁定不可靠的问题，特别设计了包括锁杆5、弹性柱塞6和卡槽11在内的机械式锁合结构，以形成对活塞杆2的安全可靠的机械式锁定。通过对弹性柱塞6的柱塞杆61的伸缩控制来实现对活塞杆2的锁定或解锁，可结合与引入油缸的液压控制系统的压力油，对弹性柱塞6进行液压控制，操作与控制方便。带有机械式锁合结构的锁紧油缸用做变幅油缸时，锁定可靠，变幅臂架在锁定位置不易产生位移或晃动，可大大增加作业安全性能。
[0073]在本实施方式中，锁紧油缸的缸筒设计为分体结构，以利用装配，以下将述及。该缸筒包括缸体7和与该缸体7相连(例如焊接相连)的筒形端盖4，导向套3安装在筒形端盖4内，弹性柱塞6安装在筒形端盖4的外周壁上。当然，缸体7与筒形端盖4也可形成为一体结构的缸筒。
[0074]图7、图8分别为本实施方式中的锁杆5和导向套3的立体图，锁杆5的一端设有销孔，另一端(即锁钩端)形成有铰接座，导向套3上也形成有铰接座。结合图6所示，锁杆5的销孔端通过销轴可枢转地连接于导向套3上的铰接座，所述销轴的两端具有限位结构。同样地，如图5所示，图中的竖直方向的柱塞杆61的底端通过销轴可枢转地连接于锁杆5的锁钩端的铰接座。通过上述结构，在图1和图5中的柱塞杆61上下移动时，可带动锁杆5的锁钩进入或退出卡槽11。
[0075]其中，活塞I和活塞杆2是沿缸体的轴向移动的，此轴向移动与柱塞杆61的上下移动各自独立进行，需要防止锁杆5与活塞I或活塞杆2产生多余的机械干涉，并确保锁钩顺利地进入或退出卡槽11。为此，特别设计了引导结构，例如在活塞I和/或锁钩上形成引导锁钩进入卡槽11的导向斜面12。如图1所示，导向斜面12形成在活塞I上，并且沿图中的竖直方向(即图1中的锁紧油缸100的径向或弹性柱塞6的轴向)上，导向斜面12的最低点不高于锁钩的最低点位置，这样在活塞I靠近锁钩时，锁钩迎面接触导向斜面12的低点位置，并如图2所示地沿导向斜面12上升，爬升同时压缩弹簧62，直至锁钩与卡槽11对齐的锁定位置，在弹簧62的回复力作用下，锁钩落入卡槽11内并在向下的弹簧力作用下保持在该卡槽11内，如图3所示，形成对活塞I的锁定。在解锁时，则通过外力作用(例如以下将描述的液压力)克服弹簧62的向下压力，将柱塞杆61向上提升，脱离卡槽11，同时活塞杆2回缩，锁钩与卡槽11不再对齐，完成解锁。本领域技术人员能够理解的是，锁钩的底部可设计有滑轮，以利于在导向斜面12上的滑动，导向斜面12也可形成在锁钩的底部。
[0076]活塞1、活塞杆2和缸筒通常为圆柱形，因此为形成更牢靠的锁定，此锁紧油缸100包括多个弹性柱塞6和一一对应的多个锁杆5，卡槽11为形成在活塞I的外周面上的环状凹槽，多个弹性柱塞6安装在缸筒的外周面上并沿周向间隔布置。这样，在沿缸筒的周向间隔布置的多个锁钩与卡槽11的共同锁定作用下，对活塞杆2形成更牢靠的锁定。在本实施方式中，作为示例，布置了对称的两个弹性柱塞6及其对应的两个锁杆5。
[0077]具体到弹性柱塞6，作为一种优选结构，如图1所示，该弹性柱塞6包括柱塞杆61、弹簧62和柱塞缸63，柱塞杆61的柱塞部的外周面与柱塞缸63的内周面形成周面密封，柱塞部将柱塞缸63的内腔分隔为柱塞无杆腔和柱塞有杆腔。在柱塞无杆腔内，柱塞杆61的一端通过弹簧62 (图1优选为压缩弹簧)弹性支撑在柱塞缸63的底端，换言之，弹簧62的两端分别弹性支撑在柱塞杆61的柱塞部与柱塞缸63的底端之间，而柱塞杆61的另一端穿过柱塞有杆腔向外伸出并与锁钩端铰接。在此弹性柱塞结构的基础上，柱塞无杆腔与柱塞有杆腔均不通入压力油(或回油)时，则压缩弹簧推动柱塞杆61向下伸出用于锁定，直至柱塞部卡止于柱塞导向套64上。而在柱塞有杆腔通入压力油时，则可克服弹簧62的弹性压力，推动柱塞杆61向上移动用于解锁。这样，即可通过设计柱塞液压回路来驱动弹性柱塞6控制对活塞杆2的锁定或解锁。
[0078]图4为图1所示的锁紧油缸结构的一种装配过程的过程示意图。结合图1和图4所示，先将导向套3与锁杆5铰接，而后导向套3通过紧固件装配到筒形端盖4的右端。之后，将弹性柱塞6通过柱塞导向套64安装到筒形端盖4的外周部上，并将锁杆5的锁钩端与弹性柱塞6的柱塞杆61装配，形成图4中的椭圆形内的圈起部分。缸体7的右端外周部上焊接连接座套，圈起部分作为整体通过螺钉等紧固件安装在所述连接座套上，从而完成整个锁紧油缸的装配。同样地，这种装配方式也非唯一方式，例如可将筒形端盖4直接焊接到缸体7的右端，也可通过独立的端盖将导向套3固定安装到筒形端盖4的右端面上，在本领域技术人员能够理解的范围内，可进行各种变化设计。
[0079]以上描述了根据本发明的一种优选实施方式的锁紧油缸的结构，下面将具体阐述该锁紧油缸100的一种优选实施方式的油缸控制系统及其组成，以及锁紧油缸的活塞杆伸出和回缩过程中，系统液压油流向和各液压元件的控制，以实现相应的活塞杆锁定与解锁。
[0080]如图9所示，该油缸控制系统包括主换向阀20、柱塞控制阀单元30和通断阀40 ；
[0081]其中，锁紧油缸的缸筒上设有无杆腔接口 W和有杆腔接口 V，主换向阀20包括进油口 P、回油口 T、第一工作油口 Al和第二工作油口 A2，第一工作油口 Al与无杆腔接口 W之间连接有油缸无杆腔工作油路LI，第二工作油口 A2与有杆腔接口 V之间连接有油缸有杆腔工作油路L2 ；
[0082]通断阀40设置在油缸有杆腔工作油路L2中；
[0083]弹性柱塞6的柱塞有杆腔与第二工作油口 A2之间连接有柱塞有杆腔油路L3，弹性柱塞6的柱塞无杆腔(即柱塞弹簧腔)连接有柱塞无杆腔回油油路L4，柱塞控制阀单元30设置在柱塞有杆腔油路L3和柱塞无杆腔回油油路L4中并具有两种控制状态，在第一控制状态下，柱塞有杆腔油路L3和柱塞无杆腔回油油路L4各自导通；在第二控制状态下，柱塞无杆腔回油油路L4导通，柱塞有杆腔油路L3断开，柱塞有杆腔与柱塞无杆腔回油油路L4连通。
[0084]在此油缸控制系统中，主换向阀20为油缸液压系统的常见液压元件，用于使压力油切换流动至油缸无杆腔或油缸有杆腔，以控制活塞杆2的伸出或回缩。柱塞控制阀单元30用于控制弹性柱塞6，使得弹性柱塞6的柱塞杆61伸缩，从而实现锁定或解锁。通断阀40设置在油缸有杆腔工作油路L2中，主要用于在活塞杆2从最大伸出行程位置开始回缩时，先截断油缸有杆腔工作油路L2，防止压力油率先充满油缸有杆腔，使得锁钩与卡槽11之间形成卡死，柱塞杆61难以回缩解锁。换言之，在活塞杆2回缩时，应先解除机械锁定，而后通断阀40闭合，油缸有杆腔工作油路L2导通，压力油进入油缸有杆腔，推动活塞杆2回缩。
[0085]如图11和图12所示，在活塞杆2伸出时，无杆腔接口 W通入压力油，有杆腔接口V通过油缸有杆腔工作油路L2回油，弹性柱塞6的两腔均可回油，使得柱塞杆61处于伸出的初始状态。活塞杆2回缩时，如图18所示，活塞杆2先过量伸出一定裕量(即图18中的间隙J)，卸去活塞杆2对锁钩的压力，压力油首先通入柱塞有杆腔，解除锁钩对活塞杆2的锁定，而后再通入油缸有杆腔，推动活塞杆2回缩，油缸无杆腔回油，从而大致实现活塞杆2的伸出和回缩全过程，以及相应的锁定和解锁功能，以下还将进一步阐述。
[0086]下面说明各个主要液压元件的设计。其中，通断阀40用于油缸有杆腔工作油路L2的通断控制，设置通断阀40是用于解决活塞杆2回缩时的压力油通入顺序问题，其可以是电磁开关阀或液控单向阀等多种形式。当采用电磁开关阀时，可设计一定延时，在活塞杆2需要回缩时，待控制弹性柱塞6的柱塞控制阀单元30动作后，解锁完成，作为通断阀40的电磁开关阀再动作，导通油缸有杆腔工作油路L2。在本实施方式中，通断阀40优选为液控单向阀或如图9所示的由多个液控单向阀串接而成的液控单向阀组，该液控单向阀或液控单向阀组的控制油路L5连接柱塞有杆腔，控制油路L5在通入压力油时能够反向导通液控单向阀或液控单向阀组，使得油缸有杆腔工作油路L2中的液压油能够从第二工作油口 A2反向流通至有杆腔接口 V。这样，在活塞杆2需要回缩时，使得柱塞控制阀单元30处于其第一控制状态下，柱塞有杆腔油路L3导通，柱塞有杆腔通入压力油，柱塞杆61被迫回缩，完成解锁。同时，柱塞有杆腔的压力油进入控制油路L5，使得液控单向阀反向导通，油缸有杆腔工作油路L2也就导通，第二工作油口 A2流出的压力油通过油缸有杆腔工作油路L2进入有杆腔接口 V，推动活塞杆2回缩。
[0087]本领域技术人员能够理解的是，柱塞控制阀单元30用于实现两种控制状态，同样可具有多种结构形式。仅作为示例，可以是图9所示的单一阀块结构，或者如图10所示的阀组结构。
[0088]如图9所示，其中的柱塞控制阀单元30为换向阀并至少包括与弹性柱塞6的柱塞有杆腔相连的第一切换油口 BI以及与柱塞无杆腔相连的第二切换油口 B2，柱塞控制阀单元30的进油口与主换向阀20的第二工作油口 A2相连，柱塞控制阀单元30的回油口向系统油箱回油。其中，该换向阀至少包括对应于所述第一控制状态的第一换向位以及对应于所述第二控制状态的第二换向位，在第一换向位，第一切换油口 BI连通柱塞控制阀单元30的进油口，第二切换油口 B2连通柱塞控制阀单元30的回油口，在第二换向位，第一切换油口 BI与柱塞控制阀单元30的进油口断开连接，并且第一切换油口 BI和第二切换油口 B2分别连通柱塞控制阀单元30的回油口。即换向阀至少形成图9所示的两个换向位及其油口连接关系。较为简单的和优选的，即为图9所示的二位四通换向阀。
[0089]图10为另一种优选组成形式的柱塞控制阀单元30的结构示意图。其中的柱塞控制阀单元30为阀组并包括第一开关阀31和第二开关阀32，第一开关阀31设置在柱塞有杆腔油路L3与柱塞无杆腔回油油路L4之间的连接油路中，第二开关阀32设置在柱塞有杆腔油路L3中并位于第二工作油口 A2与第一开关阀31在柱塞有杆腔油路L3中的连接点之间。显然，在第一开关阀31断开，第二开关阀32导通时，即可实现所述的第一控制状态。在第二开关阀32断开，第一开关阀31导通时，即可实现所述的第二控制状态。
[0090]另外，在活塞杆2回缩时，为保持回缩平稳可控，本实施方式中在油缸无杆腔工作油路LI中还设有外控式平衡阀50，并且特别地，该平衡阀50的液控油腔油路连接(即通过图9中的平衡阀外控油路L6连接)至有杆腔接口 V。这样，在活塞杆2伸出或锁定的未回缩状态时，活塞无杆腔中的压力油难以通过平衡阀50回油或泄露。而在活塞杆2需要回缩时，油缸有杆腔工作油路L2中的压力油进入有杆腔接口 V，此压力油同时也通过平衡阀外控油路L6进入平衡阀50的液控油腔，使得平衡阀50的溢流阀阀口打开，油缸无杆腔的压力油得以通过油缸无杆腔工作油路LI顺利回油。
[0091]此外，如图9所示，由于通断阀40采用液控单向阀，其控制压力油源自弹性柱塞6的柱塞有杆腔。在活塞杆2的回缩过程中，液控单向阀需要一直反向导通，才能使得压力油一直进入油缸有杆腔，推动活塞杆2持续回缩。换言之，柱塞有杆腔需要持续通入压力油。但是，在柱塞有杆腔持续存在压力油的情况下，则柱塞杆61 —直保持回缩状态，不能复位至伸出的初始状态，弹簧62也一直被压缩，长期而言，这对于液控单向阀和弹性柱塞6等来说无疑是会产生结构损害的。
[0092]因此，锁紧油缸100的缸筒上还特别设有能够连通油缸有杆腔的有杆腔辅助接口K，该有杆腔辅助接口 K设置在有杆腔接口 V与无杆腔接口 W之间并连接到油缸有杆腔工作油路L2或直接油路连通第二工作油口 A2。当柱塞控制阀单元30处于其第二控制状态下，柱塞有杆腔和柱塞无杆腔均回油时，柱塞杆61和弹簧62均复位，控制油路L5的液压油也回油，难以再使得液控单向阀保持反向导通，压力油也就难以通过油缸有杆腔工作油路L2再进入有杆腔接口 V，此时第二工作油口 A2输出的压力油则可通过有杆腔辅助接口 K进入油缸有杆腔，持续推动活塞杆2回缩。此外，在活塞杆2伸出的过程中，油缸有杆腔的液压油也可通过此有杆腔辅助接口 K回油。
[0093]但是，在活塞杆2的解锁过程和回缩初期，如前所述，由于需要先控制弹性柱塞6解锁，并打开平衡阀50，需要使第二工作油口 A2输出的压力油通过有杆腔接口 V进入油缸有杆腔，而非更为快捷地进入有杆腔辅助接口 K。因此，有杆腔辅助接口 K的位置应设计为:当活塞杆61伸出至使得锁钩锁定于卡槽11中，即锁定状态时，活塞I运动至封堵有杆腔辅助接口 K的位置，如图16所示。这样，在活塞杆2的解锁过程和回缩初期，压力油均不能通过有杆腔辅助接口 K进入油缸有杆腔，直至活塞I回缩至越过有杆腔辅助接口 K位置。此时，有杆腔辅助接口 K通入的压力油推动活塞I和活塞杆2继续回缩。而且通入油缸有杆腔的压力油持续地通过有杆腔接口 V通入平衡阀外控油路L6，平衡阀50持续导通，并不影响油缸无杆腔的回油。
[0094]有杆腔辅助接口 K的设计不仅包括位置选择需要符合上述要求，由于与活塞I存在动态配合关系，活塞I的周面上一般嵌设有油圈等密封件，需要防止密封件在伸缩运动过程中于有杆腔辅助接口 K处产生损坏。为此，如图17所示，对有杆腔辅助接口 K进行了特别的结构设计。该有杆腔辅助接口 K包括间隔设置在缸筒的周壁上的多个通油孔K1，该通油孔Kl的孔径不大于2mm。这样既保证能满足通过有杆腔辅助接口 K的流量，又能保证当活塞I通过各个通油孔Kl时不损坏活塞I的周面密封件。在缸体外周壁的有杆腔辅助接口 K处焊接油口盖后，该有杆腔辅助接口 K即可对外连接油管。
[0095]在上述的锁紧油缸控制系统的液压元件组成和油路连接结构的基础上，以下结合图11至图15以及图18，并以图9所示的根据本发明的优选实施方式的油缸控制系统为例，说明其中的锁紧油缸的伸缩过程和控制系统的各控制元件的操作。其中，图9中的活塞杆回缩至缸体底部；图11至图15均与图9类似，代表了活塞杆伸出和回缩的全过程，不同的是，图11中的活塞杆开始向外伸出，图中箭头代表液压油流向，下同；图12中的活塞杆向外伸出至缸体顶部，活塞封堵有杆腔辅助接口 K ;图13中的活塞杆从缸体顶部开始回缩，此时活塞仍然封堵有杆腔辅助接口 K ;图14中的活塞杆继续回缩，使得活塞不再封堵有杆腔辅助接口 K ;图15中的活塞杆继续向缸底回缩，图中的柱塞控制阀单元切换至右位，使得弹性柱塞的两个柱塞腔同时回油，柱塞杆复位。
[0096]在图9中，锁紧油缸的活塞杆2回缩至缸体底部，主换向阀20处于中位，油缸无杆腔工作油路LI和油缸有杆腔工作油路L2均回油，柱塞控制阀单元30处于右位，弹性柱塞6的柱塞有杆腔和柱塞无杆腔均回油，柱塞杆61在弹簧62的作用下朝向活塞杆2伸出，处于伸出的初始状态。
[0097]参见图11，活塞杆2逐步伸出。此时，柱塞控制阀单元30仍旧处于右位，主换向阀20的左端电磁铁得电，切换至左位，油缸无杆腔工作油路LI通入压力油，该压力油经过平衡阀50内的单向阀流入无杆腔接口 W，在油缸无杆腔内推动活塞杆2向上伸出。同时，由于油缸有杆腔工作油路L2中存在液控单向阀，具有一定背压，且油路路径较长，尽管油缸有杆腔工作油路L2处于导通状态，但油缸有杆腔内的液压油更主要地通过有杆腔辅助接口 K回油。
[0098]参见图12，活塞杆2进一步伸出至活塞I遮盖有杆腔辅助接口 K，如图16所示状态。此时，主换向阀20仍旧处于左位，柱塞控制阀单元30仍旧处于右位，油缸有杆腔内的液压油只能通过有杆腔接口 V经由油缸有杆腔工作油路L2回油。
[0099]随着活塞杆2的进一步向上移动，锁钩通过导向斜面12滑入卡槽11中，对活塞杆2形成机械式锁定，防止活塞杆2回缩。
[0100]参见图13，在活塞杆2需要回缩时，需要首先从锁定状态进行解锁。此时，主换向阀20的右端电磁铁得电，切换至右位，油缸有杆腔工作油路L2中通入压力油，同时柱塞控制阀单元30的左端电磁铁得电，切换至左位。由于柱塞有杆腔原先回油，使得通断阀40和油缸有杆腔工作油路L2断开，压力油难以进入油缸有杆腔。主换向阀20的第二工作油口A2输出的压力油通过柱塞有杆腔油路L3进入柱塞有杆腔，推动柱塞杆61从卡槽11中回缩，解除对活塞杆2的锁定。而后在柱塞有杆腔充满压力油后，压力油流向控制油路L5，使得液控单向阀反向导通，油缸有杆腔工作油路L2也就导通，通过有杆腔接口 V向油缸有杆腔通入压力油，在解锁后推动活塞杆2回缩。与此同时，油缸有杆腔工作油路L2中的压力油通过平衡阀外控油路L6开启平衡阀50，使得油缸无杆腔的液压油经由油缸无杆腔工作油路LI顺利回油。若柱塞控制阀单元30保持在左位，则柱塞有杆腔始终存在压力油，液控单向阀始终反向导通，压力油得以通过油缸有杆腔工作油路L2进入油缸有杆腔，而且平衡阀外控油路L6中也存在引自油缸有杆腔工作油路L2的压力油，可使得油缸无杆腔工作油路LI保持顺利回油。
[0101]需要说明的是，在准备回缩活塞杆2之前，即图13之前的图12中，需要将主换向阀20和柱塞控制阀单元30保持原位，液压油进入油缸无杆腔并摒压几秒钟，使活塞杆2伸出至最大伸出行程位置，活塞I抵靠导向套3，如图18所示，锁钩与卡槽11侧壁之间形成些许的轴向间隙J，解除锁钩与卡槽11之间的侧向压力，方便锁钩的退出。这样，再进行图13所示的解锁回缩动作，即通过切换控制柱塞控制阀单元30，使得柱塞杆61带动锁钩退出卡槽11，顺利完成解锁。
[0102]在图14中，活塞杆2继续回缩，直至活塞I不再遮盖有杆腔辅助接口 K，此时主换向阀20的第二工作油口 A2输出的压力油可更多地直接通过有杆腔辅助接口 K进入油缸有杆腔。其中，柱塞控制阀单元30仍旧保持在左位，油缸有杆腔工作油路L2保持反向导通，部分压力油可通过有杆腔接口 V流向油缸有杆腔。
[0103]紧接着，在图15中，在活塞杆2从活塞I越过有杆腔辅助接口 K继续回缩时，柱塞控制阀单元30可切换至右位，柱塞有杆腔和柱塞无杆腔均回油，弹簧62复位，柱塞杆61复位伸出。这样，液控单向阀不再反向导通，油缸有杆腔工作油路L2断开，第二工作油口 A2输出的压力油仅通过有杆腔辅助接口 K进入油缸有杆腔。由于平衡阀外控油路L6通过有杆腔接口 V连通油缸有杆腔，平衡阀外控油路L6中始终存在压力油，油缸无杆腔工作油路LI回油畅通。
[0104]需要说明的是，解锁后，通过柱塞控制阀单元30的切换动作来实现弹性柱塞6的复位，即柱塞杆61在弹簧62作用下复位至初始的伸出状态。柱塞控制阀单元30的切换操作时机在于活塞I越过有杆腔辅助接口 K继续回缩时。因此，当此锁定油缸连接臂架以用作变幅油缸时，当变幅油缸的活塞杆回缩一定距离后，可通过车辆上安装的臂架角度传感器检测的臂架变幅角度来换算和判断活塞I是否越过有杆腔辅助接口 K。进而可由控制器自动给出信号，控制柱塞控制阀单元30切换至右位，柱塞无杆腔和柱塞有杆腔均顺利卸荷，柱塞杆61在弹簧62的作用下复位，为下一次锁定动作做好准备。
[0105]此外，如图19所示，本发明还提供了一种登高消防车或消防作业车，该登高消防车或消防作业车包括车体200、从该车体200中伸出的臂架300以及根据本发明上述的油缸控制系统，该油缸控制系统的锁紧油缸100作为变幅油缸安装在车体200与臂架300之间。其中，由于采用了具有机械式锁合结构的锁紧油缸100，当操作人员站在臂架300顶部的工作斗400中进行高空作业时，该锁紧油缸100对臂架300的锁定牢靠，油缸无杆腔内的压力油即使产生小量泄露，也不影响锁定可靠性。臂架300与工作斗400不易产生摆动，操作人员的作业安全性得以更好的保障。
[0106]此锁紧油缸100不仅可支撑在车体200上作为主变幅油缸使用，同样也可作为臂架之间的辅助变幅油缸使用。如图20所示，臂架300还优选地包括依次铰接的多节节臂，锁紧油缸100作为变幅油缸还可安装在相邻的两节节臂之间，同样获得更好的锁定可靠性會K。
[0107]以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型和改进，这些简单变型和改进均属于本发明的保护范围。
[0108]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0109]此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
【权利要求】
1.一种锁紧油缸，包括缸筒、活塞(1)、活塞杆(2)和导向套(3)，所述活塞杆(2)的内端连接所述活塞(1)，外端穿过所述导向套(3)向所述缸筒外伸出，其特征在于，所述锁紧油缸(100)还包括安装于所述缸筒上的弹性柱塞(6)和位于所述缸筒内的锁杆(5)，所述锁杆(5)的一端铰接于所述导向套(3)，另一端形成有锁钩，所述活塞(I)上形成有相应的卡槽(11)，所述弹性柱塞出)的柱塞杆￠1)伸入所述缸筒内并与所述锁杆(5)的锁钩端铰接; 其中，在所述活塞(I)移动至使得所述卡槽(11)与所述锁钩对准时，所述弹性柱塞(6)能够通过驱动所述柱塞杆(61)以带动所述锁钩锁定于所述卡槽(11)中或退出该卡槽(Il)0
2.根据权利要求1所述的锁紧油缸，其特征在于，所述活塞(I)和/或所述锁钩上形成有引导所述锁钩进入所述卡槽(11)的导向斜面(12)。
3.根据权利要求1所述的锁紧油缸，其特征在于，所述锁紧油缸(100)包括多个所述弹性柱塞(6)和一一对应的多个所述锁杆(5)，所述卡槽(11)为形成在所述活塞(I)的外周面上的环状凹槽，多个所述弹性柱塞(6)安装在所述缸筒的外周面上并沿周向间隔布置。
4.根据权利要求1所述的锁紧油缸，其特征在于，所述弹性柱塞(6)包括所述柱塞杆(61)、弹簧(62)和柱塞缸(63)，所述柱塞杆(61)的柱塞部将所述柱塞缸(63)的内腔分隔为柱塞无杆腔和柱塞有杆腔，在所述柱塞无杆腔内，所述柱塞杆￠1)的一端通过所述弹簧(62)弹性支撑在所述柱塞缸￠3)的底端，所述柱塞杆￠1)的另一端穿过所述柱塞有杆腔向外伸出并与所述锁钩端铰接。
5.根据权利要求1所述的锁紧油缸，其特征在于，所述缸筒包括缸体(7)和与该缸体(7)相连的筒形端盖(4)，所述导向套(3)安装在所述筒形端盖(4)内，所述弹性柱塞(6)安装在所述筒形端盖(4)的外周壁上，所述柱塞杆(61)沿所述筒形端盖(4)的径向伸入该筒形端盖(4)内并能够带动所述锁杆(5)的所述锁钩端朝向所述活塞杆(2)径向移动。
6.一种油缸控制系统，包括根据权利要求1-5中任意一项所述的锁紧油缸(100)，其特征在于，所述系统还包括主换向阀(20)、柱塞控制阀单元(30)和通断阀(40); 其中，所述锁紧油缸(100)的缸筒上设有无杆腔接口(W)和有杆腔接口(V)，所述主换向阀(20)包括进油口(P)、回油口⑴、第一工作油口(Al)和第二工作油口(A2)，所述第一工作油口(Al)与所述无杆腔接口(W)之间连接有油缸无杆腔工作油路(LI)，所述第二工作油口(A2)与所述有杆腔接口(V)之间连接有油缸有杆腔工作油路(L2)； 所述通断阀(40)设置在所述油缸有杆腔工作油路(L2)中； 所述弹性柱塞出)的柱塞有杆腔与所述第二工作油口(A2)之间连接有柱塞有杆腔油路(L3)，所述弹性柱塞￠)的柱塞无杆腔连接有柱塞无杆腔回油油路(L4)，所述柱塞控制阀单元(30)设置在所述柱塞有杆腔油路(L3)和柱塞无杆腔回油油路(L4)中并具有两种控制状态，在第一控制状态下，所述柱塞有杆腔油路(L3)和柱塞无杆腔回油油路(L4)各自导通，在第二控制状态下，所述柱塞无杆腔回油油路(L4)导通，所述柱塞有杆腔油路(L3)断开，所述柱塞有杆腔与所述柱塞无杆腔回油油路(L4)连通。
7.根据权利要求6所述的油缸控制系统，其特征在于，所述通断阀(40)为液控单向阀或液控单向阀组，该液控单向阀或液控单向阀组的控制油路(L5)连接所述柱塞有杆腔，所述控制油路(L5)在通入压力油时能够反向导通所述液控单向阀或液控单向阀组，使得所述油缸有杆腔工作油路(L2)中的液压油能够从所述第二工作油口(A2)反向流通至所述有杆腔接口(V)。
8.根据权利要求7所述的油缸控制系统，其特征在于，所述油缸无杆腔工作油路(LI)中设有平衡阀(50)，该平衡阀(50)的液控油腔油路连接至所述有杆腔接口(V)。
9.根据权利要求6所述的油缸控制系统，其特征在于，所述柱塞控制阀单元(30)为换向阀并至少包括与所述弹性柱塞(6)的所述柱塞有杆腔相连的第一切换油口(BI)以及与所述柱塞无杆腔相连的第二切换油口(B2)，所述柱塞控制阀单元(30)的进油口与所述主换向阀(20)的所述第二工作油口(A2)相连，所述柱塞控制阀单元(30)的回油口回油； 其中，所述换向阀至少包括对应于所述第一控制状态的第一换向位以及对应于所述第二控制状态的第二换向位，在所述第一换向位，所述第一切换油口(BI)连通所述柱塞控制阀单元(30)的进油口，所述第二切换油口(B2)连通所述柱塞控制阀单元(30)的回油口，在所述第二换向位，所述第一切换油口(BI)与所述柱塞控制阀单元(30)的进油口断开连接，并且所述第一切换油口(BI)和所述第二切换油口(B2)分别连通所述柱塞控制阀单元(30)的回油口。
10.根据权利要求6所述的油缸控制系统，其特征在于，所述柱塞控制阀单元(30)包括第一开关阀(31)和第二开关阀(32)，所述第一开关阀(31)设置在所述柱塞有杆腔油路(L3)与所述柱塞无杆腔回油油路(L4)之间的连接油路中，所述第二开关阀(32)设置在所述柱塞有杆腔油路(L3)中并位于所述第二工作油口(A2)与所述第一开关阀(31)在所述柱塞有杆腔油路(L3)中的连接点之间。
11.根据权利要求6所述的油缸控制系统，其特征在于，所述锁紧油缸(100)的所述缸筒上还设有能够连通油缸有杆腔的有杆腔辅助接口(K)，该有杆腔辅助接口(K)设置在所述有杆腔接口(V)与所述无杆腔接口(W)之间并油路连接所述第二工作油口(A2)，当所述活塞杆￠1)伸出至使得所述锁钩锁定于所述卡槽(11)中时，所述活塞(I)封堵所述有杆腔辅助接口(K)。
12.根据权利要求11所述的油缸控制系统，其特征在于，所述有杆腔辅助接口(K)包括间隔设置在所述缸筒的周壁上的多个通油孔(Kl)，该通油孔(Kl)的孔径不大于2_。
13.—种登高消防车或消防作业车，包括车体(200)和从该车体(200)中伸出的臂架(300)，其特征在于，所述登高消防车或消防作业车还包括根据权利要求6-12中任意一项所述的油缸控制系统，该油缸控制系统的所述锁紧油缸(100)作为变幅油缸安装在所述车体(200)与所述臂架(300)之间。
14.根据权利要求13所述的登高消防车或消防作业车，其特征在于，所述臂架(300)还包括依次铰接的多节节臂，所述锁紧油缸(100)作为变幅油缸还安装在相邻的两节所述节臂之间。
【文档编号】A62C27/00GK104454781SQ201410612754
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月4日 优先权日:2014年11月4日
【发明者】熊炳榕, 刘召华, 张建森 申请人:长沙中联消防机械有限公司, 中联重科股份有限公司
最新回复(0)