Силовой многопозиционный цилиндр Советский патент 1990 года по МПК F15B11/12 F15B15/06 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к многопозиционным гидравлическим и пневматическим цилиндрам, и может быть использовано для позиционирования рабочих элементов машин, например, для автоматического переключения зубчатых передач в металлорежущих станках.

Цель изобретения - упрощение конструкции, повышение надежности и сокращение габаритов.

На фиг.1 изображен силовой цилиндр, обеспечивающий работу по трех- позиционной схеме, с поршнями в сред- нем положении; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - силовой цилиндр, обеспечивающий работу по трехпозици- онной схеме, с-поршнями в крайнем левом положении; на фиг.4 - цилиндр, обеспечивающий работу по пятипозици- онной схеме, с поршнями в среднем положении; на фиг.5 - цилиндр, обеспечивающий работу по пятипозиционной схеме или по трехпозиционной схеме со снижением усилия в конце хода, с поршнями в среднем положении.

Силовой многопозиционный цилиндр содержит корпус 1 с установленным в нем основным поршнем 2 с образовани- ем рабочих полостей 3 и 4, подключенных через систему управления к источнику питания (не показан) либо к сливу. Поршень 2 кинематически связан с выходным звеном 5 через сквозное °к но 6.Кинематическая связь может быть выполнена в виде рейки 7 и шес- .терни 8 (фиг.1-3) либо в виде канавки 9 со сферической заделкой 10„ По меньшей мере пара кольцевых порш- ней 11 и 12 (фиг.1-3) меньшего диаметра концентрично установлены на основном поршне 2 с двух его сторон с возможностью совместных и относительных перемещений. Функции ограни™ чителей осевых перемещений кольцевых поршней 11 и 12 при их движении к центру цилиндра выполняют торцы планки |3, установленной в сквозном окне 14 корпуса 1, расположенном со стороны, диаметрально-противоположной основному сквозному окну 6, На поршне 2 закреплен подвижный ynops изготовленный в виде шпонки 15, Цилиндр может быть оснащен дополнительной па-

рой кольцевых поршней 16 и 17 большего диаметра (фиг.4, 5), концентрично , установленных относительно предыдущей пары кольцевых поршней 11 и 12.

Внутренняя расточка 18 поршней 16 и 1 выполняется ступенчатой,

Со стороны обращенных один к другому торцов поршней 16 и 17 в корпусе 1 имеются ограничители 19 и 20 освых перемещений и отверстия 21 подключенные к сливу (атмосфере).Если внутренняя расточка 18 поршней 16 и 1 выполняется ступенчатой, то длина повижного упора равна расстоянию между рабочими торцами планки 13 (фиг.4). Внутренняя расточка 18 поршней 16 и 17 может быть сопряжена с цилиндрическими хвостовиками 22 и 23 кольцевых поршней 11 и 12 (фиг.5). Диаметр хвостовиков 22 и 23 меньше диаметра поршней 11 и 12, а расстояние между рабочими торцами планки 13 менше длины подвижного упора на величину удвоенного промежуточного хода поршня.

Цилиндр работает следующим образом.

Для установки основного поршня 2 в среднюю позицию рабочая среда под одинаковым давлением подается одновременно в рабочие полости 3 и 4. При этом кольцевые поршня 11 и 12 упираются в рабочие торцы планки 13, фиксируя через шпонку 15 основной пошень 2 в положении, показанном на фиг.1 и 4. В варианте, изображенном на фиг.5, фиксация поршня 2 в средней позиции достигается, когда дополнительные поршни 16 и 17 упираются в ограничители 19 и 20 корпуса 1. Ввиду равенства давлений в полостях 3 и 4 и суммарных площадей поршней 2, 11, 12, 16, 17, а следовательно, равенства усилий, воздействующих на элементы цилиндра с обеих сторон,основной поршень 2, а вместе с ним через кинематическую связь, (рейку 7, шестерню 8, звено 5 и позиционируемый орган (не показан) надежно удерживаются в заданном среднем положении

Для установки основного поршня 2 в крайнее левое положение рабочая среда 7 подается в рабочую полость 4, а полость 3 соединяется со сливом. При этом в исполнениях цилиндра, показанных на фиг.1, 5, 4, кольцевой поршень 12, удерживаемый планкой 13, остается на месте, а рабочая среда, проходя через его внутреннюю по- , лость, воздействует на правый торец основного поршня 2 и перемещает его влево Вместе с поршнем 2 под дей

ствием шпонки 15 перемещается кольцевой поршень 11. В варианте, изображенном на фиг.З, перемещение происходит до упора кольцевого поршня 11 во фланец корпуса 1. В варианте, показанном на фиг.4, торец поршня 11 наезжает на внутреннюю ступенчатую расточку 18 поршня 16 и, поскольку полость 3 соединена со сливом, перемещается вместе с ним до упора поршня 16 в корпус 1.

В исполнении цилиндра согласно фиг.З перемещение в крайнее левое положение при подаче давления в полость 4 и соединение полости 5 со сливом происходит вначале в результате совместного перемещения поршня 2 и поршня 12. При останове последнего в результате наезда на планку 13 дви- жение поршня 2 влево продолжается под воздействием на его торец давления и он движется, увлекая за собой кольцевые поршни 11, 16 до упора последнего во фланец корпуса 1. В силу то- го, что в начале хода перемещение осуществляется под воздействием рабочей среды на площадь торца основного поршня 2 и площадь хвостовика 23 кольцевого поршня 12 усилие, разви- ваемое ими, больше, а после остановки кольцевого поршня 12 усилие перемещения снижается, так как давление воздействует только на поршень 2. Это позволяет использовать цилиндр в механизмах, где необходимо ступенчатое уменьшение усилия перемещения позиционируемого органа, например, в синхронизированных коробках передач транспортных средств.

Аналогично описанному производится установка основного поршня 2 в крайнее правое положение. Для этого рабочую среду подают в полость 3, а полость 4 соединяют со сливом.

Кроме того, исполнения цилиндров, показанные на фиг.4 и 5, позволяют при оснащении соответствующей системой управления и подбором величин эффективных площадей поршней 2, 11, 12, 16, 17 и давлений в противоположных полостях 3 и 4 обеспечить работу по пятипозиционной схеме с двумя промежуточными, (между средним и крайними) положениями.

Для перемещения звена 5 в левое промежуточное положение в полость 4 подается большее давление, чем в полость 3. В результате этого в цилинд

0

5

0 5 0 0

5

ре, изображенном на фиг.4, основной поршень 2 и кольцевой поршенв 11 перемещаются до упора (проходя расстояние 1) во внутреннюю ступенчатую расточку 18 поршня 16, поджатого к ограничителю 19 корпуса 1 давлением в полости 3, и останавливаются. В варианте, показанном на фиг.5, большее давление воздействует на хвостовик 23 кольцевого поршня 12 и основной поршень 2, которые совместно перемещаются до упора кольцевого поршня 12 в планку 13, проходя при этом расстояние 1. Усилие, развиваемое хвостовиком 23 поршня 12, замыкается на кор-1 пус 1, а основной поршень 2 под действием силы, создаваемой при меньшем давлении в полости 3 поршнем 16, хвостовиком 22 кольцевого поршня 11 и собственно основным поршнем 2, останавливается в левом промежуточном положении.

Перемещение в правое промежуточное положение производится аналогичным образом.

Подобное исполнение силового многопозиционного цилиндра позволяет упростить конструкцию, повысить технологичность его изготовления, увеличить надежность работы, сократить габариты, в первую очередь продольный, а также производить на единой основе с высокой унификацией исполнительные механизмы длзя различных областей применения, работающие по трехпозиционной схеме с постоянным и изменяемым (ступенчато) усилием, а также по пятипозиционной схеме с двумя промежуточными положениями.

Формула изобретения

1. Силовой многопозиционный цилиндр, содержащий корпус с установленным в нем основным поршнем, кинематически связанным через сквозное окно, выполненное в корпусе, с выходным звеном, по меньшей мере пару кольцевых поршней, каждый из которых симметрично размещен с двух сторон основного поршня с возможностью совместных и относительных перемещений с последним, ограничители осевых перемещений кольцевых поршней, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, повышения надежности и сокращения габаритов, коль- цев%ю поршни первой пары концентричК

13

15

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для позиционирования рабочих органов машин. Цель изобретения - упрощение конструкции, повышение надежности и сокращение габаритов. Силовой многопозиционный цилиндр содержит корпус 1 с расположенными в нем основным и кольцевыми поршнями (П) 2 и 11, 12 соотв. Ограничителем осевых перемещений П 11, 12 является планка 13. На П 2 установлен подвижный упор, выполненный в виде шпонки 15. За счет концентричного расположения П 2, 11, 12 обеспечивается сокращение габаритов. Наличие дополнительных кольцевых П позволяет осуществить пять фиксированных позиций выходного звена 5 с изменяемым усилием. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

11 151

13 г

РЖ1Жии

5 Фиг.З

Фиг. г

22

EZ

ШЩ

§67 Я д & J1Z 18

t/ Я # ЛЛ

VNllK/V i-r r-Tt - -

J /5 7 //

.

Т,

12 77