專利名稱：用于機車平臺上的單動式氣動缸的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種氣動缸，特別是一種單動式/單作用式、理想的低摩擦的、用在機 車平臺上的氣動缸。
背景技術：
氣動缸典型地包括缸體以及活塞和桿組件，用于傳遞力并移動活塞和桿組件。具 體而言，單動式氣動缸允許缸體加壓側的氣壓以通常與作用在活塞上的氣壓成比例的力移 動桿和活塞組件。例如，美國專利第5，630, 354號披露了一種制動缸，該制動缸具有制動缸體、缸蓋 套、活塞和桿組件以及推桿組件。活塞和桿組件包括空心活塞桿，該空心活塞桿在它的封閉 端具有膜片式活塞頭。位于第一和第二彈簧座之間的松放彈簧同心地布置于空心活塞桿周 圍。推桿組件具有承窩端和聯接端。承窩端經由開口端插入空心活塞桿，而聯接端與致動 裝置接合。授予Trilmper的美國專利第2，930，606號披露了一種車軸，該車軸由兩個具有對 置球形頭的活塞桿支承在車架上。各個活塞桿靠置于活塞上，該活塞在缸內滑動。從各個 缸引出導管，導管通向共用的連接導管。另一導管從該連接導管分支出來，通向壓力空間， 活塞滑閥在該壓力空間內工作，該壓力空間內也可布置一列彈簧墊片或一氣墊。運行時，車 輛的重量壓縮缸內的壓力液體，繼而該壓力壓縮彈簧。Trilmper專利中的活塞缸依靠液壓工 作，而不是氣壓。授予Ver Planck的美國專利第1，四5，644號披露了一種活塞缸，該活塞缸可操作 成用于支承卡車的車身。這種缸活塞是由壓縮空氣操縱的。授予Hommen等人的美國專利第7，243，606號、7，168，370號和7，185，592號披露 了一種用于提升軌道車輛的上部結構的高度的氣動彈簧。Hommen的“606專利”披露了一種 油氣彈簧(hydro-pneumatic spring)，該油氣彈簧包括較低的懸擺支承和相應的壓力室。授予Dean的美國專利第4，097，063號和授予Pollinger的3，786，763號披露了
用于鐵路車輛的氣動彈簧裝置。授予Moulton的美國專利第2，018，312號和1，958，489號披露了 一種減震器單 元，該減震器單元作為一種雙動式活塞缸減震裝置而運行。授予Putnam的美國專利第1，201，622號披露了一種四活塞式缸裝置，以實現軌道 車輛內的減震目的。授予Robinson的美國專利第444，182號披露了一種氣墊裝置，該裝置內的活塞和 缸各有球座連接器，該球座連接器用于在一側連接至車架，而另一側連接至平衡器。

發明內容
總的來說，本文所要詳細說明的氣動缸包括缸體、非受壓蓋(缸前蓋， non-pressure head)、空心的活塞桿、活塞頭以及推桿。缸體包括入口。非受壓蓋連接至缸體的一端。空心的活塞桿包括開口端和封閉端。空心活塞桿的至少一部分設置在非受壓蓋 內。活塞頭與空心活塞桿相結合并限定空心活塞桿的封閉端。活塞頭設置于缸體內并且可 相對于缸體移動。推桿包括承窩端和聯接端。承窩端位于空心活塞桿內，以允許推桿相對 于活塞頭作弧形運動。缸體和非受壓蓋可具有配合的裝配凸緣，以使非受壓蓋固定到缸體上。活塞頭和 相結合的活塞桿可在缸體內軸向移動。推桿的聯接端可包括U形裝配部(裝配架，mounting bracket)。非受壓蓋可包括空心桿導向軸承和空心桿密封件。空心桿導向軸承和空心桿密 封件都可滑動地接合所述空心活塞桿。活塞頭可具有活塞導向軸承和活塞密封件，活塞導 向軸承和活塞密封件都可滑動地與所述缸體接合。非受壓蓋內可具有通氣孔。缸體可包括 安裝部分。在另一實施例中，氣動缸通常包括缸體、非受壓蓋、空心活塞桿、活塞頭、推桿以及 推桿保持器。缸體包括入口。非受壓蓋連接至缸體的一端。空心活塞桿包括開口端和封閉 端，空心活塞桿的至少一部分設置在非受壓蓋內。活塞頭與空心活塞桿相結合并限定空心 活塞桿的封閉端。活塞頭設置在缸體內并且可相對于缸體移動。推桿包括承窩端和聯接端， 承窩端位于空心活塞桿內。推桿保持器固定至活塞桿，并進一步連接至空心推桿，以允許推 桿相對于活塞頭作弧形運動。缸體和非受壓蓋可具有配合的裝配凸緣，以使非受壓蓋固定到缸體上。活塞頭和 相結合的活塞桿可在缸體內軸向移動。推桿的聯接端可包括U形裝配部。非受壓蓋可包括 空心桿導向軸承和空心桿密封件。空心桿導向軸承和空心桿密封件都可移動地接合所述空 心活塞桿。活塞頭可具有活塞導向軸承和活塞密封件，且活塞導向軸承和活塞密封件都可 滑動地接合所述缸體。非受壓蓋可具有通氣孔。缸體可包括安裝部分。推桿保持器可支承穿過推桿的保持器銷釘，使得推桿可以在活塞桿的運動過程中 與該活塞桿一起運動。而在另一個實施例中，氣動缸包括缸體、非受壓蓋、空心活塞桿、活塞 頭、推桿以及彈性環。缸體包括入口。非受壓蓋連接至缸體的一端。空心活塞桿包括開口 端和封閉端，空心活塞桿的至少一部分設置于非受壓蓋內。活塞頭與空心活塞桿相結合并 限定空心活塞桿的封閉端。活塞頭設置在缸體內并且可相對于缸體移動。推桿包括承窩端 和聯接端，且承窩端位于空心活塞桿內。彈性環同心地環繞推桿的承窩端設置并與空心活 塞桿接合，以允許推桿相對于活塞頭作弧形運動。彈性環可包括實心/固體橡膠環。彈性 環可抵靠著形成在所述推桿的所述承窩端附近的凸緣安設。在閱讀下文中連同附圖的詳細說明后，更多細節和優點將變得清晰，其中類似的 部分以相同的附圖標記標識。


圖1是根據一個實施例的氣動缸的透視圖；圖2是圖1所示氣動缸的分解透視圖；圖3是圖1所示氣動缸的正視圖；圖4是沿圖1中的線4-4所作的氣動缸的剖視圖；圖5是沿圖1中的線5-5所作的氣動缸的剖視圖；圖6是根據另一個實施例的氣動缸的剖視圖；以及
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圖7是根據又一個實施例的氣動缸的剖視圖。
具體實施例方式為了下文的說明之目的，如果用到空間取向的術語，應與所參考的實施例有關，如 同該實施例在附圖中的取向一樣，或者在下文的詳細描述中進行了說明。但應該理解的是， 下文描述的實施例可假定很多可選變量和實施方法。也應該理解的是，附圖中所示以及本 文所述的特定氣動缸僅僅是示例性的，而不應被認為是限定性的。在圖1-5所示的一個實施例中，氣動缸1包括缸體10、非受壓蓋40、空心活塞桿 50、活塞頭70以及推桿80。缸體10具有裝配凸緣11和入口 13。入口 13可連接至壓縮空 氣源(未示出)。非受壓蓋40具有裝配凸緣41，該裝配凸緣41與缸體10的裝配凸緣11 的形狀和尺寸相對應。因此，缸體10和非受壓蓋40可以借助各自的裝配凸緣11，41的配 合而接合，從而限定位于缸體10和非受壓蓋40內的封閉空間。裝配凸緣11，41可通過螺 栓47和螺母48插入相應通孔而互相固定。在裝配凸緣11，41互相固定之前，可在兩者之 間設置裝配密封件49。盡管非受壓蓋40和缸體10在圖1-5被示出為通過螺栓47和螺母 48固定，但任何適當的固定裝置均可用于將非受壓蓋40固定到缸體10上。另外，缸體10 可包括安裝部分15，該安裝部分15位于缸體10的外表面上，用于將氣動缸1固定到一結構 上。在如圖1和2所示的特定實施例中，安裝部分15是一對安裝支腳16。非受壓蓋40還可包括通氣孔43，該通氣孔43內設置有過濾器45。通氣孔43允 許空氣在氣動缸1的使用或伸展期間從氣動缸1中逸出。此外，通氣孔43允許大氣進入氣 動缸1的非受壓蓋40，以保證氣動缸1的適當回位。空心活塞桿50具有封閉端52和開口端M。空心活塞桿50具有銷釘通孔57和一 對定位螺釘孔56，所述定位螺釘孔56和銷釘通孔57設置于開口端M的區域內。定位螺釘 孔56和銷釘通孔57的取向基本上垂直于空心活塞桿50的縱軸線。活塞頭70固定于空心 活塞桿50上，限定空心活塞桿50的封閉端52。活塞頭70設置在缸體10內，且可與空心活 塞桿50 —起相對于缸體10和非受壓蓋40移動。活塞頭70包括活塞密封件74和至少一 個導向軸承72，所述導向軸承72和活塞密封件74可滑動地接合在缸體10內。另外，非受 壓蓋40包括空心桿導向軸承60和空心桿密封件62，該空心桿導向軸承60和空心桿密封 件62可滑動地接合空心活塞桿50。如圖4和5所示，活塞頭70包括兩個導向軸承72，所 述兩個導向軸承72位于活塞密封件74的兩側。空心桿導向軸承60和空心桿密封件62可 彼此鄰近地定位。密封件62，74和軸承60，72可以是低摩擦的密封件和軸承。例如，軸承 60，72可由聚四氟乙烯(PTFE)、特別是填充有青銅的聚四氟乙烯制成。推桿80具備承窩端82和聯接端83。推桿80的承窩端82被插入空心活塞桿50 中，使得承窩端82鄰近于空心活塞桿50的封閉端52。推桿80還可包括彈性環104(如圖 6所示)，所述彈性環104同軸布置于推桿80的承窩端82周圍，下文將更詳細地論述。該 環形的環可由橡膠或任何其它合適的材料制成。為了保證在氣動缸1回到該氣動缸1的非使用位置時推桿80可隨同空心活塞桿 50運動，推桿80通過推桿保持器90固定到空心活塞桿50上。推桿保持器90同心地環繞 空心活塞桿50設置，并借助于穿過推桿保持器90的定位螺釘通孔95以及空心活塞桿50 的定位螺釘孔56而插入的定位螺釘92將推桿保持器90固定到空心活塞桿50上。保持器銷釘97穿過位于推桿保持器90內的相對的銷釘通孔99、以及位于推桿80內的鎖定銷釘通 孔85而插入，從而將推桿保持器90固定到容納在該推桿保持器中的空心活塞桿50上。開 口銷100可用于將保持器銷釘97固定在銷釘通孔99中。通過缸體10的入口 13引入壓縮空氣，空氣壓力作用在活塞頭70上以使活塞頭70 向非受壓蓋40移動。于是空心活塞桿50連同推桿80從非受壓蓋40伸出以通過推桿80 的聯接端83傳遞力。活塞頭70、空心活塞桿50和推桿80可借助附接有該缸體10的結構 的重量返回至初始位置。作為示例性的和理想的應用，氣動缸1可用在機車平臺上。具體而言，氣動缸1可 用于通過機車的運貨車(鐵路無蓋貨車，truck)組件(未示出)傳遞力，同時補償推桿80 的非線性運動以及機車的運貨車部件的尺寸和位置變化。如上文所述，且如圖1-5所示，空 心活塞桿50將推桿80封裝，并能夠將活塞力轉化為線性地沿著氣動缸1的縱軸線方向，從 而使活塞行程與缸體10的壁保持平行。另外，推桿80的承窩端82和空心活塞桿50允許 推桿80在空心活塞桿50內轉動。推桿80的轉動運動容許機車的運貨車組件內有間隙公 差，該間隙公差導致推桿80的聯接端83附接至機車的附接點發生變化，從而通過容許使用 低公差的機車部件而使安裝簡單且成本降低。此外，由于機車的運貨車組件的聯接，推桿80 的轉動特征允許推桿80在氣動缸1工作過程中經由回轉圓弧軌跡移位。這種弧形運動在 圖5中用箭頭A表示。如上文所述且如圖4和5所示，非受壓蓋40包括空心桿導向軸承60和空心桿密封 件62，所述空心桿導向軸承60和空心桿密封件62用于防止空心活塞桿50和非受壓蓋40 之間的物理接觸。此外，活塞頭70包括導向軸承72和活塞密封件74，所述導向軸承72和 活塞密封件74用于防止活塞頭70和缸體10之間的物理接觸。設置密封件62，74和軸承 60，72可引導非軸向載荷，即邊緣載荷，使得所述載荷從機車的運貨車裝置轉移到氣動缸1 的部件。另外，密封件62，74和軸承60，72改善了氣動缸1控制壓力調節的響應特性。在如圖6所示的氣動缸1的另一個實施例中，彈性環104同心地環繞推桿80的承 窩端82定位，緩減了空心活塞桿50內對推桿80的撞擊，但仍然允許推桿80相對于與空心 活塞桿50結合的活塞頭70作弧形運動。彈性環104可由橡膠或類似的具有彈性的可變形 材料制成。典型地，彈性環104抵靠凸緣108安設，所述凸緣108形成在推桿80的承窩端 82附近，如圖6所示。與之前的實施例類似，彈性環104允許推桿80相對于與空心活塞桿 50結合的活塞頭70作弧形運動，該弧形運動在圖6中也以箭頭A代表。圖6所示的缸也可 包括如上文所述及圖5中所示的推桿保持器90。在如圖7所示的氣動缸1的另一個實施例中，活塞頭70、空心活塞桿50和推桿80 可在利用回位彈簧120致動之后，返回至初始位置，所述回位彈簧120位于活塞頭70和非 受壓蓋40之間。具體而言，回位彈簧120的一端與活塞頭70接合，另一端與彈簧座125接 合。彈簧座125與密封圈130接合，所述密封圈130定位在非受壓蓋40內。通過設置回位 彈簧120，當氣壓從缸消除時，活塞會由于回位彈簧的力而退回，所述活塞在活塞頭70的使 用和移動過程中是受壓的。氣動缸1還包括彈性環104，所述彈性環104同心地定位在推桿 80的承窩端82周圍，如上文關于圖6所述。此外，如圖7所示的氣動缸1不包括定位在非 受壓蓋40上的空心桿導向軸承60和空心桿密封件62。圖7中所示的氣動缸1也不包括定 位在活塞頭70上的導向軸承72。
此外，如圖1-5所示的氣動缸1的實施例也可包括如圖7所示的回位彈簧120、彈 簧座125和密封圈130。那么圖1-5所示的氣動缸1會在通過回位彈簧120的偏壓作用致 動后，返回至初始位置。盡管在前述的描述中，提供了一種用于機車平臺的氣動缸的實施例，但本領域技 術人員可在不偏離本發明的范圍和精神的前提下，對這些實施例進行修改和變更。因此，前 述的描述意在說明，而不是限制。前文所述的發明由所附的權利要求書所限定，且所有落在 權利要求的等效方案的含義和范圍以內的對本發明的改變，都應包括在這些權利要求的范 圍之內。
權利要求
1.一種氣動缸，所述氣動缸包括 缸體，所述缸體包括入口 ；連接至所述缸體的一端的非受壓蓋；空心活塞桿，所述空心活塞桿具備開口端和封閉端，所述空心活塞桿的至少一部分設 置在所述非受壓蓋內；與所述空心活塞桿相結合的活塞頭，所述活塞頭限定所述空心活塞桿的所述封閉端， 所述活塞頭設置在所述缸體內并且可相對于所述缸體移動；以及推桿，所述推桿包括承窩端和聯接端，所述承窩端位于所述空心活塞桿內以允許所述 推桿相對于所述活塞頭作弧形運動。
2.根據權利要求1所述的氣動缸，其特征在于，所述缸體和所述非受壓蓋還包括配合 的裝配凸緣以將所述非受壓蓋固定到所述缸體上。
3.根據權利要求1所述的氣動缸，其特征在于，所述活塞頭和相結合的活塞桿可在所 述缸體內軸向移動。
4.根據權利要求1所述的氣動缸，其特征在于，所述聯接端包括U形裝配部。
5.根據權利要求1所述的氣動缸，其特征在于，所述非受壓蓋包括空心桿導向軸承和 空心桿密封件，所述空心桿導向軸承和所述空心桿密封件可滑動地接合所述空心活塞桿。
6.根據權利要求1所述的氣動缸，其特征在于，所述活塞頭具有活塞導向軸承和活塞 密封件，所述活塞導向軸承和所述活塞密封件可滑動地接合所述缸體。
7.根據權利要求1所述的氣動缸，其特征在于，還包括位于所述非受壓蓋中的通氣孔。
8.根據權利要求1所述的氣動缸，其特征在于，還包括位于所述缸體上的安裝部分。
9.一種氣動缸，所述氣動缸包括 缸體，所述缸體包括入口 ；連接至所述缸體的一端的非受壓蓋；空心活塞桿，所述空心活塞桿具有開口端和封閉端，所述空心活塞桿的至少一部分設 置在所述非受壓蓋內；與所述空心活塞桿相結合的活塞頭，所述活塞頭限定所述空心活塞桿的所述封閉端， 所述活塞頭設置在所述缸體內并且可相對于所述缸體移動；推桿，所述推桿包括承窩端和聯接端，所述承窩端位于所述空心活塞桿內；以及 推桿保持器，所述推桿保持器固定在所述空心活塞桿上并且還連接至所述推桿，以允 許所述推桿相對于所述活塞頭作弧形運動。
10.根據權利要求9所述的氣動缸，其特征在于，所述缸體和所述非受壓蓋還包括配合 的裝配凸緣以將所述非受壓蓋固定到所述缸體上。
11.根據權利要求9所述的氣動缸，其特征在于，所述活塞頭和相結合的活塞桿可在所 述缸體內軸向移動。
12.根據權利要求9所述的氣動缸，其特征在于，所述聯接端包括U形裝配部。
13.根據權利要求9所述的氣動缸，其特征在于，所述非受壓蓋包括空心桿導向軸承和 空心桿密封件，所述空心桿導向軸承和所述空心桿密封件可滑動地接合所述空心活塞桿。
14.根據權利要求9所述的氣動缸，其特征在于，所述活塞頭具有活塞導向軸承和活塞 密封件，所述活塞導向軸承和所述活塞密封件可滑動地接合所述缸體。
15.根據權利要求9所述的氣動缸，其特征在于，還包括位于所述非受壓蓋中的通氣孔。
16.根據權利要求9所述的氣動缸，其特征在于，還包括位于所述缸體上的安裝部分。
17.根據權利要求9所述的氣動缸，其特征在于，所述推桿保持器支承穿過所述推桿的 保持器銷釘，使得所述推桿在所述活塞桿運動期間與該活塞桿一起運動。
18.一種氣動缸，所述氣動缸包括 缸體，所述缸體包括入口 ；連接至所述缸體一端的非受壓蓋；空心活塞桿，所述空心活塞桿具備開口端和封閉端，所述空心活塞桿的至少一部分設 置在所述非受壓蓋內；與所述空心活塞桿相結合的活塞頭，所述活塞頭限定所述空心活塞桿的所述封閉端， 所述活塞頭設置在所述缸體內并且可相對于所述缸體移動；推桿，所述推桿包括承窩端和聯接端，所述承窩端位于所述空心活塞桿內；以及 彈性環，所述彈性環同心地環繞所述推桿的所述承窩端定位并接合所述空心活塞桿， 以允許所述推桿相對于所述活塞頭作弧形運動。
19.根據權利要求18所述的氣動缸，其特征在于，所述彈性環包括實心橡膠環。
20.根據權利要求18所述的氣動缸，其特征在于，所述彈性環抵靠著形成在所述推桿 的所述承窩端附近的凸緣安設。
全文摘要
本發明涉及一種氣動缸，該氣動缸包括缸體、非受壓蓋、空心活塞桿、活塞頭以及推桿。缸體具有裝配凸緣和入口。非受壓蓋具有裝配凸緣。空心活塞桿具有開口端和封閉端。活塞頭固定在空心活塞桿上，并限定空心活塞桿的封閉端。推桿具有承窩端和聯接端，該承窩端插入空心活塞桿中。非受壓蓋具有空心桿導向軸承和空心桿密封件，活塞頭具有活塞導向軸承和活塞密封件。空心桿導向軸承和空心桿密封件都可滑動地接合空心活塞桿。活塞導向軸承和活塞密封件都可滑動地接合缸體。
文檔編號F15B15/14GK102138008SQ200980133369
公開日2011年7月27日 申請日期2009年8月27日 優先權日2008年8月29日
發明者M·D·米奇 申請人:西屋氣動剎車技術公司