专利名称：多级冲程气缸的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能获得多级冲程的流体压力气缸。
在柴油发动机中，分级地控制吸气节流阀的开启程度，根据发动机的负荷进行空气供给，以使发动机在最佳状态下运转，以实现节省燃料费用、降低噪音，这种情况下，作为控制吸气节流阀的促动器使用利用高压空气的气缸是合适的，现有的普通多级气缸结构复杂，气缸轴的长度较长，在空间受限制的机舱内难于安装。另外，虽然可使用多个小气缸并通过连杆机构控制多级阀的开启程度，但是这也不是紧凑的结构，会导致成本的提高。
在日本实开平3-219103号中提供了解决这个问题的多级冲程。
在图2中说明这个现有技术的结构。1是气缸，2是紧密地嵌装在所述气缸1开口端的端盖。在所述气缸1内的一端，由与气缸轴线相垂直的垂直面的台阶形成第一止动部1a。
3是在轴线方向可自由滑动地嵌插在气缸1内并将与第一止动部1a接触的范围作为行程的套筒。在所述套筒3的一端内，与所述第一止动部1a相反侧固定设置有第一活塞4，在另一端设有与后述的第二活塞5接触的第二止动部3a。在所述第一活塞4的中心朝向套筒3另一端，突出地设置有所需长度的突起部4a。
而且，在套筒3内，所述第二活塞5和第一活塞4的突起部4a接触时，在第二活塞5与第一活塞4之间形成对置间隙9，在从这个位置到与第二止动部3a接触的冲程内，第二活塞5可自由滑动地嵌插在所述套筒3内。所述第二活塞5通过弹簧6被始终朝与第一活塞4的突起部4a接触的方向施加作用力。伸到气缸1外的传动轴7的一端与所述第二活塞5相联接。
在所述气缸1上设有第一通口8和第二通口11，第一通口8经过开设于套筒3上的通孔10向第一活塞4与第二活塞5之间的对置间隙9供给或由此排出气压，而第二通口11向第一活塞4与端盖2之间的间隙12供给或由此排出气压。另外，13表示空气抽出口。
在上述结构的操作中，在原位置状态下，第一通口8和第二通口11都与突起部4a接触，由此压力被传递到第一活塞4上，套筒3由所述压力而位于图2的左端。
在此状态下，当从第一通口8向第一活塞4与第二活塞5之间的对置间隙9供给气压时，就向左推压第一活塞4，而向右推压第二活塞5。这样，套筒3保持在原位置状态，第二活塞5压缩弹簧6向右移动至与形成在套筒3另一端的第二止动部3a接触。所述第二活塞5单独的冲程是第一级冲程S1。
接着，从第二通口11只向第一活塞4与端盖2之间的间隙12供给气压，则第二活塞5处于与第一活塞4的突起部4a接触的状态，套筒3向右移动至与设置在气缸1上的第一止动部1a接触，所述套筒3向右移动的冲程是比所述第一级冲程S1大的第二级冲程S2。
并且，在此状态下，从第一通口8供给气压，在所述第二级冲程S2的基础上加上第二活塞5的第一级冲程S1，就能得到最大冲程的第3级冲程S3。
在上述的现有技术的结构中，当套筒3和第二活塞5从通过空气所获得的满冲程的第3级冲程S3的前进端、因弹簧6的作用返回后退端的原位置时，从第二活塞5伸出的传动轴7与第一活塞4的突起部4a接触，推动第一活塞4和套筒3。因此，作用在第一活塞4的突起部4a上的表面压力很大，响应性差，在初期的返回后退原位置的动作上存在困难。另外，由于接地空间等的限制，气缸筒要做得较小，因此小型化成了待解决的问题。
本发明的目的是提供一种减小返回后退原位置时的表面压力、响应快、可实现小型化的多级冲程气缸。
为了实现上述目的，本发明的多级冲程气缸包括沿轴线方向在一定冲程内可自由滑动地嵌插在气缸内的套筒；固定在所述套筒内一端的第一活塞；第二活塞，与所述第一活塞有对置间隙地接触，并以从所述接触位置到设置于套筒另一端的前进端止动面的固定冲程范围在套筒内滑动；始终朝使所述第二活塞和所述第一活塞接触的方向对所述第二活塞施加作用力的弹簧，并且，伸到气缸外的传动轴的一端与所述第二活塞相联接，在所述气缸上设有向第一活塞与第二活塞的对置面之间供给压力或由此排出压力的第一通口和向第一活塞与气缸内端面之间供给压力或由此排出压力的第二通口，而且，在所述气缸内，设有限制所述套筒的后退端的第一止动面和与所述第一止动面相对并限制前进端的第二止动面；在所述套筒上，形成有与所述另一端的前进端止动面相对的后退端止动面；在所述第二活塞上设有与所述前进端止动面和后退端止动面相接触的凸缘部。
附图的简要说明图1是本发明的剖视图；图2是现有技术的剖视图。
下面结合
本发明的实施例。在图1中，20a是第一外壳，20b是与所述第一外壳相联接的第二外壳，由所述第一外壳20a、第二外壳20b形成气缸。
套筒3在轴线方向可自由滑动地嵌插在所述第一外壳20a内，并由弹簧6b始终朝第一外壳20a一端的后退方向被施加作用力。通过弹簧圈23将第一活塞4固定设置在套筒3的一端内。在所述第一活塞4的中心对着套筒3另一端突出地设置有所需长度的突起部4a。
而且，第二活塞5可自由滑动地嵌插在所述套筒3内。伸到第二外壳20b外的传动轴7(在图1的实施例中是排气再循环(EGR)的阀杆)的一端联接到第二活塞5上。通过弹簧6a，始终朝第一活塞4的方向对所述第二活塞5施加作用力，所述传动轴7的一端与第一活塞4的突起部接触，在第二活塞5与第一活塞4之间形成对置间隙9。
在所述第一外壳20a上设置有第一通口8和第二通口11，第一通口8经过开设于套筒3上的通孔10向第一活塞4与第二活塞5之间的对置间隙9供给或从此排出空气，而第二通口11向第一活塞4与第一外壳20a端面之间的间隙12供给或从此排出空气。另外，13是开设在第二外壳20b上的空气抽出口。
在所述第一外壳20a内设置有限制所述套筒3的后退端的第一止动面21a，而在第二外壳20b内设置有限制套筒3的前进端的、与第一止动面21a相对的第二止动面21b。第一止动面21a及第二止动面21b取决于与第一外壳20a及第二外壳20b的轴线垂直的垂直面的台阶形状。
此外，在所述套筒3上，设有限制第二活塞5的后退端的后退端止动面22a和与所述后退端止动面22a相对置并限制前进端的前进端止动面22b，在所述第二活塞5上设置有与所述后退端止动面22a和前进端止动面22b接触的凸缘部5a。所述后退端止动面22a及前进端止动面22b也取决于与第一外壳20a及套筒3的轴线垂直的垂直面的台阶形状。
下面说明本发明的操作。原位置状态是套筒3位于图1中的上端(后退端)的状态，在此状态下，第一通口8和第二通口11都不供应空气，如图1所示，通过弹簧6b和压第二活塞5的弹簧6a，第二活塞5的凸缘部5a与后退端止动面22a接触，传动轴7也与第一活塞4的突起部4a接触。
在此状态下，一旦从第一通口8向第一活塞4与第二活塞5之间的对置间隙9供给空气，就向下压第二活塞5。这样，套筒3保持在原位置状态(后退端)，第二活塞5压缩弹簧6a，并向前移动至与形成于套筒3上的前进端止动面22b接触。所述第二活塞5单独的冲程是第一阶段冲程S1。
接着，当从第二通口11只向第一活塞4与第一外壳20端面之间的间隙12供应空气时，以第二活塞5与第一活塞4的突起部4a接触的状态，套筒3下移(向前移动)，直到与设于第二外壳20b上的第二止动面21b接触。套筒3的下移(向前移动)冲程是比所述第一级冲程S1大的第二级冲程S2。
然后，在此状态下，当从第一通口8供给气压时，第二活塞5向前移动直到与形成于套筒3上的前进端止动面22b接触，这样在所述第二级冲程S2的基础上加上第一级冲程S1，就能获得最大冲程的第3级冲程S3。
由于排出了供给间隙9、12的空气，因而从所述最大冲程的第3级冲程S3的前进端状态，靠弹簧6a，6b的弹力使套筒3和第二活塞5返回到后退端的原位置，此时，第二活塞5的凸缘部5a与形成于套筒3上的后退端止动面22a接触，同时传动轴7也与第一活塞4的突起部4a接触，由于推动在这两处接触部与第一活塞4成一体的套筒3以及第二活塞5，减小了表面压力，且迅速地向后移动，因此能得到快速的响应性。
并且，作为将第二活塞5限制在后退端和前进端的冲程端的止动结构，在套筒3上形成限制后退端的后退端止动面22a和与所述后退端止动面22a对置的限制前进端的前进端止动面22b。由于在第二活塞5上设置有与所述后退端止动面22a和前进端止动面22b接触的凸缘部5a，因此，作为空气受压面的第一外壳20a即气缸孔、套筒3、第一活塞4以及第二活塞5的直径可为小直径，使小型化成为可能。
根据如上所述的本发明，通过短的气缸轴的长度和小直径的气缸孔可得到不同的3级冲程，使小型化成为可能，在返回后退端原位置的过程中，减少了向后推动的表面压力，能得到快速的响应性，作为控制发动机的吸气节流阀、排气动阀、排气再循环装置等或控制机床的促动器有着最合适的效果。
权利要求
1.一种多级冲程气缸，包括沿轴线方向在一定冲程内可自由滑动地嵌插在气缸内的套筒；固定在所述套筒内一端的第一活塞；第二活塞，与所述第一活塞有对置间隙地接触，并以从所述接触位置到设置于套筒另一端的前进端止动面的固定冲程范围在套筒内滑动；始终朝使所述第二活塞和所述第一活塞接触的方向对所述第二活塞施加作用力的弹簧，并且，伸到气缸外的传动轴的一端与所述第二活塞相联接，在所述气缸上设有向第一活塞与第二活塞的对置面之间供给压力或由此排出压力的第一通口和向第一活塞与气缸内端面之间供给压力或由此排出压力的第二通口，其特征在于，在所述气缸内，设有限制所述套筒的后退端的第一止动面和与所述第一止动面相对并限制前进端的第二止动面；在所述套筒上，形成有与所述另一端的前进端止动面相对的后退端止动面；在所述第二活塞上设有与所述前进端止动面和后退端止动面相接触的凸缘部。
全文摘要
一种多级冲程气缸,减小多级冲程气缸返回后退原位置时的表面压力,使其具有快速响应性,同时使小型化成为可能。套筒可自由滑动地嵌插在气缸内,在套筒内设有第二活塞,具有始终对第二活塞施压的弹簧,传动轴的一端与第二活塞相联接,在气缸上设有供给或排出压力的第一通口和第二通口,在气缸内设有第一止动面和第二止动面,在套筒上设有前进端止动面和后退端止动面,在第二活塞上设有凸缘部。
文档编号F02M25/00GK1203321SQ9711594
公开日1998年12月30日 申请日期1997年6月20日 优先权日1997年6月20日
发明者舟桥博 申请人:日野自动车工业株式会社