一种机械式自锁的油缸结构

技术领域：

本发明属于液压油缸技术领域，涉及一种带有机械式自锁结构的油缸。

背景技术：

液压缸具有结构简单、输出力大、性能稳定可靠、使用维护方便、应用范围广泛等特点，在越来越多的领域开始应用。但在一些特殊的场合，要求油缸在活塞杆收缩完毕后进行一个锁定作用，并且锁定牢固，使得活塞杆不发生移动。

现有的油缸自锁结构有许多种，但纵观现有的结构，其不同程度上存在一定的缺陷，例如，CN112065817A，其结构相对复杂，可以实现任意位置自锁，但在有此场所只需要活塞杆缩回状态时自锁的情况下并不适用。

另外，CN208518997U专利中，一种基于滚珠丝杠的外置摩擦机械自锁液压缸，其缺点在于：通过活塞杆螺纹结构或者布置滚珠丝杆实现锁定，外观尺寸大及结构复杂，有别于常规的油缸外观，特殊空间下不便于安装。

发明内容：

针对现有技术的上述问题，本发明目的在于提供一种结构简单，通过钢球、锁定套和梯形凹槽等零件和结构来实现活塞杆缩回时进行锁紧作用，且锁定牢固的机械式自锁的油缸结构。

为达成上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种机械式自锁的油缸结构，包括相互配合的包括缸盖、活塞杆、缸筒、活塞和缸底；缸筒外圆分别开设有无杆腔油口和有杆腔油口，右侧固定连接缸盖，左侧固定连接缸底，活塞杆设置在缸筒内，活塞套设在活塞杆上；其中：

活塞杆左端固定连接有限位螺母，限位螺母外圆左侧呈锥面，锥面上向内设有梯形凹槽；

活塞套设在活塞杆上位于限位螺母右侧，活塞杆上设有挡止，活塞可在活塞杆上位于限位螺母右侧与活塞杆挡止之间滑动，活塞与缸筒及活塞杆配合处分别装有密封支承结构，活塞右端面与活塞杆挡止之间设有弹簧一，活塞内圈靠近缸底端装有限位挡圈；

锁定套套设在活塞内圈左侧外缘，锁定套一端由限位挡圈轴向限位，另一端由活塞外圈的左端面限位，保证锁定套可以在限位挡圈及活塞外圈左端面间沿活塞内圈外缘面移动，锁定套内孔左侧设有倒角用于钢球脱出锁定套，锁定套与活塞外圈左端面之间配置有弹簧二；

缸底右侧设有环台段，环台段最右侧外台均匀分布有一组径向孔，一组钢球分别安装在径向孔内通过钢球限位结构限位，锁定时钢球落入限位螺母梯形凹槽内，解锁时钢球脱离梯形凹槽，径向孔左侧均匀布有过油孔便于油进入缸底内侧。

进一步，钢球限位结构为：径向孔下端设有防止钢球朝内掉落的凸台结构，径向孔在装入钢球后外端面进行打样冲使口部变小防止钢球背离缸底。

进一步，密封支承结构包括活塞与活塞杆之间的密封圈、活塞与缸筒间的密封圈及支撑环。

进一步，活塞杆左端通过螺纹连接限位螺母。

进一步，锁定套外圆与缸筒内壁间装有支承环。

进一步，缸筒左侧通过螺纹连接有缸底，缸底外螺纹两端布有O型圈用于密封。

进一步，缸盖开有密封沟槽，装有密封件和支承元件，缸盖与缸筒通过螺纹连接。

采用上述技术方案，本发明通过钢球、锁定套和梯形凹槽等零件和结构来实现活塞杆缩回时进行锁紧作用，且锁定牢固，结构简单，安装方便。

附图说明：

以下用附图对本发明详细说明：

图1为本发明油缸动作结构示意图一；

图2为本发明油缸结构示意图二；

图3为本发明油缸结构示意图三；

图4为本发明油缸结构示意图四；

图5为本发明油缸结构示意图五；

图6为本发明油缸结构示意图六；

图7为本发明图2局部放大示意图。

具体实施方式：

以下结合附图及实施例对本发明详述：

图1-图7所示，为本发明的实施例，一种机械式自锁的油缸结构，包括相互配合的包括缸盖1、活塞杆2、缸筒3、活塞4和缸底5；缸筒3外圆分别开设有无杆腔油口31和有杆腔油口32，右侧固定连接缸盖1，左侧固定连接缸底5，活塞杆2设置在缸筒3内，活塞4套设在活塞杆2上；

缸盖1开有密封沟槽11，装有密封件和支承元件，缸盖1与缸筒5通过螺纹连接。

活塞杆2左端通过螺纹固定连接有限位螺母6，限位螺母外圆左侧呈锥面61，锥面上向内设有梯形凹槽62；

活塞4套设在活塞杆1上位于限位螺母6右侧，活塞杆2上设有挡止21，活塞4可在活塞杆上位于限位螺母6右侧与活塞杆挡止21之间滑动，活塞与缸筒及活塞杆配合处分别装有密封支承结构(包括活塞与活塞杆之间的密封圈41、活塞与缸筒间的密封圈41及支撑环43)，活塞外圈44与活塞杆挡止21之间设有弹簧一71，活塞内圈45靠近缸底端装有限位挡圈8；

锁定套9套设在活塞内圈45左侧外缘，锁定套9一端由限位挡圈8轴向限位，另一端由活塞外圈44的左端面限位，保证锁定套9可以在限位挡圈8及活塞外圈44左端面间沿活塞内圈45外缘面移动，锁定套9内孔左侧设有倒角91用于钢球10脱出锁定套9，锁定套9与活塞外圈44左端面之间配置有弹簧二72；锁定套9外圆与缸筒3内壁间装有支承环92。

缸筒3左侧通过螺纹连接有缸底5，缸底5外螺纹两端布有O型圈53用于密封，缸底5右侧设有环台段51，环台段最右侧外台均匀分布有一组径向孔52，一组钢球10分别安装在径向孔52内通过钢球限位结构限位(如图7，钢球限位结构为：径向孔52下端设有防止钢球朝内掉落的凸台结构521，径向孔52在装入钢球后外端面进行打样冲522使口部变小防止钢球背离缸底)，锁定时钢球10落入限位螺母梯形凹槽62内，解锁时钢球10脱离梯形凹槽62，径向孔52左侧均匀布有过油孔54便于油进入缸底内侧。

动作时:

当有杆腔油口进油时，活塞带动活塞杆向内收缩，当限位螺母进入缸底内台，限位螺母斜面顶起钢球，钢球部分凸出外台，径向孔外侧打有样冲防止钢球脱出；当锁定套移动，直至与钢球接触，锁定套开始卡住，活塞和活塞杆在液压油的作用下继续向无杆腔移动，弹簧二开始压缩，活塞杆继续带动限位螺母继续向缸底端移动，如图2；当钢球开始落入限位螺母梯形槽时，在锁定套内倒角辅助作用下，钢球开始下落至梯形槽内，锁定套在弹簧二的作用下继续向缸底方向移动，如图3；当钢球完全落入梯形槽内，球面低于锁定套内侧面，锁定套不再受钢球阻挡，弹簧二推动锁定套向缸底端移动，直至被钢丝挡圈挡住，此时锁定套完全封住钢球外侧，钢球在梯形槽和锁定套共同作用下实现机构式锁定，螺母连同活塞杆完全无法移动，如图1。

当无杆腔油口进油时，液压油抵抗弹簧一的作用，开始推动活塞向有杆腔移动，活塞依赖钢丝挡圈的限位作用，带动锁定套一起向有杆腔移动；当钢球开始进入锁定套内倒角时，液压油同时会经过钢球左侧过油孔进入钢球底部，钢球开始上浮，挤入斜角内，并作用在锁定套斜面上，推动锁定套向有杆腔移动，如图4；当钢球脱离锁定套限制后会完全上浮，脱出梯形槽，此时活塞杆在液压油的作用下开始向外伸出，活塞杆的伸出运动不再受限，如图5。

本发明通过钢球、锁定套和梯形凹槽等零件和结构来实现活塞杆缩回时进行锁紧作用，钢球活动于缸底径向孔内，径向孔内下有凸台，上有打样冲，防止钢球脱出。锁紧时钢球下端落入限位螺母梯形槽内，上端被锁定套完全挡住，钢球无法动弹，相应的限位螺母及与其螺纹连接的活塞杆也无法移动，由此液压缸实现了机械自锁。而其锁定和解锁过程同样也要依赖于两个弹簧的作用，结构简单，安装方便。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。