CN110177658B - 液压式冲击装置 - Google Patents
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Abstract
一种液压式冲击装置，在不变更油压回路配置并且维持冲击能量的同时，使活塞冲程短冲程化来增大冲击输出。所述液压式冲击装置具备：活塞前室(110)和活塞后室(111)，划分在活塞(200)的外周面和气缸(100)的内周面之间，并沿轴向的前后隔开配置；切换阀机构(130)，将活塞前室(110)和活塞后室(111)中的至少一方切换至高压回路(101)和低压回路(102)中的至少一方而驱动活塞；以及增速活塞(410)，设置于活塞后方，在其后退行程的中途抵接于活塞而对活塞(200)向前方施力，增速活塞(410)被设定为自身于活塞开始抵接的定时比活塞(200)通过切换阀机构(130)受到制动的定时早。
Description
技术领域
本发明涉及例如凿岩机或破碎机等的液压冲击装置。
背景技术
作为这种液压式冲击装置例如公开了专利文献1记载的技术。例如图8所示，该文献公开的液压式冲击装置包括：气缸100P、前头300和后头400P，活塞200滑动嵌合于气缸100P内。
前头300设置于气缸100的前侧，杆310以能够前进后退的方式滑动嵌合。冲击室301形成于前头300的内部，活塞200的前端在冲击室301内冲击杆310的后端。后头400P设置于气缸100的后侧，活塞200的后端部在形成于后头400P的内部的后退室401P内前后移动。
活塞200为实心的圆筒体，在其大致中央具有大径部201、202。中径部203设置于大径部201的前侧，小径部204设置于大径部202的后侧。在大径部201和202的大致中央形成有圆环状的阀切换槽205。活塞中径部203的外径设定为比活塞小径部204的外径较大。
从而，就由大径部201和中径部203的直径差构成的活塞前室110的受压面积、以及由大径部202和小径部204的直径差构成的活塞后室111的受压面积而言，活塞后室111侧更大(以下，将活塞前室110和活塞后室111的受压面积之差称为“受压面积差”)。
上述活塞200通过滑动嵌合于气缸100的内部，在气缸100内分别划分活塞前室110和活塞后室111。活塞前室110经由活塞前室通路120而常时连接于高压回路101。另一方面，活塞后室111，通过后述的切换阀机构130的切换，经由活塞后室通路121而能够分别交替地连通于高压回路101和低压回路102。
高压回路101连接于泵P，高压蓄能器140设置于高压回路101的中途部分。低压回路102连接于罐T，低压蓄能器141设置于低压回路102的中途部分。切换阀机构130为设置于气缸100P的内外的适当位置的公知的切换阀，通过从后述的阀控制通路122供给/排出的压力油而动作，能够将活塞后室111交替地切换为高压和低压。
在活塞前室110和活塞后室111之间，从前方向后方分别分开预定间隔而设置有活塞前进控制端口112、活塞后退控制端口113以及排油端口114。从阀控制通路122分支的通路分别连接于活塞前进控制端口112和活塞后退控制端口113。排油端口114经由排油通路123而连接于罐T。
活塞前进控制端口112具有前侧的短冲程端口112a和后侧的长冲程端口112b，并且通过操作设置于短冲程端口112a和阀控制通路122之间的可变节流阀112c，能够在短冲程和长冲程之间平滑地切换。若使可变节流阀112c全开则为短冲程，若全关则为长冲程。
该液压式冲击装置，由于活塞前室110常时连接于高压回路101，因此，活塞200被常时向后方施力，若活塞后室111通过切换阀机构130的动作而连接于高压回路101，则活塞200由于受压面积差而前进，若活塞后室111通过切换阀机构130的动作而连接于低压回路102，则活塞200后退。
若活塞前进控制端口112与活塞前室110连通而压力油被供给至阀控制通路122，则切换阀机构130被切换至使活塞后室通路121连通于高压回路101的位置。并且，若活塞后退控制端口113与排油端口114连通而压力油被从阀控制通路122向罐T排出，则切换阀机构130被向使活塞后室通路121连通于低压回路102的位置切换。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4912785号公报
发明内容
发明要解决的课题
不过，在这种的液压式冲击装置中，作为实现高输出化的措施，存在增加每次冲击的动能的措施和通过增加冲击次数来增加动能的总和的措施。在上述措施中，当采用通过增加冲击次数来增加动能的总和的措施时，本发明人发现了以下的问题点。
在此，在图8中，在现有的液压式冲击装置中，说明了长冲程端口112b和短冲程端口112a并设于活塞前进控制端口112的情况，能够通过使其短冲程化，从而比长冲程的设定增加冲击次数。
图9示出现有的液压式冲击装置中的长冲程和短冲程的活塞位移-速度线图。
在该图中，虚线为长冲程设定的线图，L1为全冲程，L2为活塞后退加速区间(从活塞开始后退起，活塞前进控制端口与活塞前室连通，阀被切换而活塞后室被切换至高压为止)，L3为活塞后退减速区间(活塞后室被切换至高压而活塞到达后方冲程终点为止)，Vlong为冲击点处的活塞速度。并且，实线为短冲程设定的线图，同样地，L1’为全冲程，L2’为活塞后退加速区间，L3’为活塞后退减速区间，Vshort为冲击点处的活塞速度。
如图9所示，尽管冲程由于短冲程化而缩短，但是，使活塞加速的区间也减少，其结果是，活塞速度从Vlong降低至Vshort。因此，若综合考虑通过短冲程化得到的冲击次数的增加部分和活塞速度的降低部分，则未必会导致高输出化。如果冲击压力不变化(由于冲击能量与冲程成正比，冲击次数与冲程的平方根成反比)，那么，越短冲程化，则冲击输出越与活塞冲程的平方根呈比例地减少。
并且，在现有的冲击装置中，在进一步追求短冲程化的情况下，将活塞前进控制端口的位置向前方移设。在此，若关注冲击时的前室及活塞前进控制端口的回路状态，则前室连接于高压且活塞前进控制端口连接于低压，前室和活塞前进控制端口被活塞大径部密封。若将活塞前进控制端口的位置向前方移设，则与前室之间的密封长度变短，从而存在泄漏增加、效率降低的问题，因此，端口位置的变更即油压回路的配置的变更而产生的短冲程化存在局限。
因此，本发明关注上述问题点而作出，其课题在于，提供一种在不变更油压回路配置并且维持冲击能量的同时，使活塞冲程短冲程化而能够增大冲击输出的液压式冲击装置。
解决课题的技术方案
为了解决上述课题，本发明的一实施方式涉及的液压式冲击装置，具备：气缸；活塞，滑动嵌合于该气缸的内部；活塞前室和活塞后室，划分在该活塞的外周面和所述气缸的内周面之间，并沿轴向的前后隔开配置；切换阀机构，将所述活塞前室和所述活塞后室中的至少一方切换为高压回路和低压回路中的至少一方而驱动所述活塞；以及活塞控制端口，设置于所述气缸的所述活塞前室和所述活塞后室之间，并通过所述活塞的前后运动来与所述高压回路和所述低压回路接通/断开，所述液压式冲击装置通过从所述活塞控制端口供给/排出的压力油来驱动所述切换阀机构，其特征在于，所述液压式冲击装置具备施力单元，所述施力单元设置于所述活塞的后方，在活塞后退行程的中途抵接于所述活塞而对所述活塞向前方施力，所述施力单元被设定为该施力单元与所述活塞开始抵接的定时，早于所述活塞通过所述切换阀机构受到制动的定时。
根据本发明的一实施方式涉及的液压式冲击装置，由于在活塞后退行程的中途，在活塞的后方设置有在制动力作用于活塞的定时抵接于活塞而对于活塞向前方施力的施力单元，因此，缩短了活塞的后退冲程并且由于活塞的前进动作被加速而活塞速度下降，因此，能够实现高输出化。此时，如果施力单元的受压面积不变的话，后退冲程的缩短量由活塞和施力单元的抵接位置而确定，因此，不需要进行活塞控制端口等的油压回路配置的变更，也不会产生密封长度减少而导致的效率降低。
发明效果
根据本发明，提供一种在不变更油压回路配置并且维持冲击能量的同时，使活塞冲程短冲程化而能够增大冲击输出的液压式冲击装置。
附图说明
图1为本发明的一实施方式涉及的液压式冲击装置的第一实施方式的示意图。
图2为示出第一实施方式的动作状态的示意图((a)～(f))。
图3为第一实施方式的位移-速度线图。
图4为第一实施方式的时间-位移线图。
图5为第一实施方式的位移-速度线图，在该图中，示出使增速活塞和冲击活塞的抵接位置变化的情况。
图6为第一实施方式的位移-速度线图，在该图中，示出使增速活塞和冲击活塞的推力比变化的情况。
图7为本发明的一实施方式涉及的液压式冲击装置的第二实施方式的示意图。
图8为现有的液压式冲击装置的示意图。
图9为现有的液压式冲击装置的位移-速度线图。
具体实施方式
以下适当地参照附图对于本发明的实施方式及变形例进行说明。在所有附图中，对于相同的构成要素付与相同的符号。此外，附图为示意图。因此，需要留意厚度与平面尺寸的关系、比例等与现实的情况不同，在附图彼此之间也包含相互的尺寸的关系、比例不同的部分。并且，以下所示的实施方式，例示了为了使本发明的技术思想具体化的装置或方法，本发明的技术思想并非将构成零件的材质、形状、构造、配置等特定为下述的实施方式。
第一实施方式的液压式冲击装置，如图1所示，包括：气缸100、前头300和后头400，活塞200滑动嵌合于气缸100内。
活塞200为实心的圆筒体，在其大致中央具有大径部201、202。中径部203设置于大径部201的前侧，小径部204设置于大径部202的后侧。在大径部201和202的大致中央形成有圆环状的阀切换槽205。
活塞中径部203的外径设定为比活塞小径部204的外径大。因此，就后述的活塞前室110及活塞后室111中的活塞200的受压面积，即，大径部201和中径部203的直径差、以及大径部202和小径部204的直径差而言，活塞后室111侧更大。
上述活塞200通过滑动嵌合于气缸100的内部，在气缸100内分别划分活塞前室110和活塞后室111。活塞前室110经由活塞前室通路120而常时连接于高压回路101。另一方面，活塞后室111，通过后述的切换阀130的切换，经由活塞后室通路121而能够分别交替地连通高压回路101和低压回路102。
高压回路101连接于泵P，高压蓄能器140设置于高压回路101的中途部分。低压回路102连接于罐T，低压蓄能器141设置于低压回路102的中途部分。切换阀机构130为设置于气缸100的内外的适当位置的公知的切换阀，通过从后述的阀控制通路122供应/排出的压力油而动作，能够将活塞后室111交替地切换为高压和低压。
在活塞前室110和活塞后室111之间，从前方向后方分别分开预定间隔而设置有活塞前进控制端口112、活塞后退控制端口113以及排油端口114。从阀控制通路122分支的通路分别连接于活塞前进控制端口112和活塞后退控制端口113。排油端口114经由排油通路123而连接于罐T。
前头300设置于气缸100的前侧，杆310以能够前进后退的方式滑动嵌合。在形成于前头300的内部的冲击室301内，活塞200的前端冲击杆310的后端。
后头400设置于气缸100的后侧。在后头400的内部形成有后退室401及形成于其后方的加压室402。后退室401的内径以活塞小径部204前后移动时没有影响的方式设定，加压室402的内径相比后退室401的内径较大地设定。端面403形成于后退室401和加压室402的边界。
作为施力单元，增速活塞410滑动嵌合于加压室402。增速活塞410包括前侧的小径部411以及后侧的大径部412。小径部411和大径部412的边界形成有台阶面413。大径部412滑动嵌合于加压室402的内径，通过端面403和台阶面413抵接而在加压室402内的大径部412的后侧划分液压室，液压室通过加压通路404而常时连接于高压回路101。
在一般的液压式冲击装置中，活塞200和杆310的冲击界面，即活塞中径部203和杆310的后端部的外径设定为大致相同的尺寸。其理由在于为了提高活塞200冲击杆310而产生的应力波的传导效率，出于同样的理由，在本实施方式中，增速活塞410的小径部411的外径设定为与活塞小径部204的外径大致相同的直径。
接着，参照图2对于本实施方式的液压式冲击装置的动作以及增速活塞410的动作状态进行说明。此外，在图2中，以粗实线以及阴影示出回路连接高压的部分。
本实施方式的液压式冲击装置中，由于活塞前室110被常时高压连接，因此，活塞200被常时向后方施力，若活塞后室111通过切换阀机构130的动作而高压连接，则活塞200由于上述受压面积差而前进，若活塞后室111通过切换阀机构130的动作而低压连接，则活塞200后退。
若活塞前进控制端口112与活塞前室110连通而压力油被供给至阀控制通路122，则切换阀机构130被切换至使活塞后室通路121连通于高压回路101的位置；若活塞后退控制端口113与排油端口114连通而压力油被从阀控制通路122向罐T排出，则切换阀机构130被向使活塞后室通路121连通于低压回路102的位置切换。
在此，本实施方式的液压式冲击装置的冲击机构相比现有的液压式冲击装置，其特征在于将增速活塞410设置于后头400。
也就是说，在图2中，同图的(f)所示的活塞200冲击杆310的同时，切换阀机构130的引导室(未图示)经由阀控制通路122以及排油通路123而连接于低压。从而，切换内部的槽，通过将活塞后室通路121连通于低压回路102，活塞后室111变为低压，因此，活塞200开始后退动作。(参照同图的(a))
并且，在本实施方式的液压式冲击装置中，在一个活塞后退行程的中途，在活塞200后退、活塞前进控制端口112打开之前，即，在切换阀机构130切换而后室111变为高压、活塞200接受制动之前的定时，活塞200抵接于增速活塞410。从而，本实施方式的增速活塞410产生的推力(称为“辅助推力”)作用于活塞200。
进一步，活塞200继续后退，活塞前进控制端口112打开，切换阀机构130切换，活塞后室111变为高压而接受制动。从而，上述的辅助推力和前室110及后室111的受压面积差产生的推力(称为“通常推力”)加起来作用于活塞200(参照同图的(c))。
之后，活塞200由于惯性而继续后退，由于上述的辅助推力和通常推力加起来作用于活塞200，因此，活塞200在相比通常的后方冲程终点靠前方的位置从后退转为前进。其间，被从加压室402排出的压力油被高压蓄能器140蓄压(参照同图的(d))。
在活塞200转为前进之后，被高压蓄能器140蓄压的压力油立即地被迅速向加压室402供给。因此，活塞200通过增速活塞410被强力地施力而迅速地加速。接着，直至台阶面413抵接于端面403到达增速活塞410的前方冲程为止，增速活塞410产生的辅助推力和前室110和后室111的受压面积差产生的通常推力加起来作用于活塞200，因此，加速度由于存在辅助推力而相应地变为较大的值(图2的(d)至同图的(e))。
结果，若上述台阶面413抵接于端面403而到达增速活塞410的前方冲程，则活塞200与增速活塞410分离，仅通过通常推力前进(同图的(e))，并到达预定的冲击位置而冲击杆310。以下通过重复上述的循环，连续地进行冲击动作。
图3示出本实施方式的液压式冲击装置中的位移-速度线图。在该图中，作为参考，也以虚线表示不具有本实施方式的增速活塞410的情况(该图中，位于最右的线图)。该虚线部分与现有的液压式冲击装置(图9)中的长冲程规格的线图为相同轮廓，各冲程为L1～L3。此外，在图3中，为了方便说明，对于图9变更纵横比。
就图3所示的位移-速度线图与图2的关系而言，直至活塞200后退而抵接于增速活塞410为止(图2的(a))，相当于L21。并且，直至活塞200与增速活塞410抵接(图2的(b))、接受制动的同时后退、后室111被切换至高压(图2的(c))为止，即，仅前室压产生的后退力和辅助推力作用于后退加速中的活塞200的状态，相当于L2b区间。进一步，后退至后方冲程终点为止(图2的(d))，即，辅助推力和通常推力的合计推力作用于活塞200的后退减速区间相当于L3b区间。
并且，从活塞200自后方冲程终点(图2的(d))转为前进开始至离开增速活塞410为止(图2的(e))，即，通常推力和辅助推力加起来作用于活塞200的前进加速区间相当于Lb区间。进一步，直至活塞200前进而冲击杆310为止(图2的(f))，即，仅通常推力作用于活塞200的前进加速区间相当于Lb区间的上半部分。
如图3所示，在本实施方式的液压式冲击装置中，活塞200除了与增速活塞410抵接的区间以外，作为长冲程规格的冲击机构而动作，可以发现，虽然后退时的最大速度从V2变为V21，但是活塞200冲击杆310时的速度保持V1没变。
在此，对于本发明的液压式冲击装置的机制进行考察。
(1)关于活塞冲击速度不受到与增速活塞410的抵接位置的影响
设定活塞质量m、前室受压面积Sf、后室受压面积Sr、增速活塞受压面积Sb、冲击压Pw。设前后室受压面积差设为ΔS＝Sr-Sf，前室受压面积Sf与ΔS之比设为n。
如图3所示，在阀切换位置位于距离冲击点L2处的冲击装置中，在增速活塞410在相比阀切换位置接近L2b处与活塞200抵接的情况下，设没有增速活塞的情况下的阀切换时的活塞后退最高速度设为V2，设此时的活塞动能为E2，设与增速活塞410碰撞时的活塞速度设为V21时，此时的活塞动能E21，成为下式(1)。
【式1】
并且，设与增速活塞410抵接后后退至阀切换位置时的活塞速度为V2b时，此时的活塞动能E2b，成为下式(1)。
【式2】
另一方面，在与增速活塞410成为一体状态的活塞200的前进行程中，由于通过阀切换位置时的活塞速度为V1b，因此，此时的活塞动能E1b，成为下式(3)。
【式3】
进一步，设在前进行程中活塞200离开增速活塞410的瞬间的活塞速度为V12′时，此时的活塞动能E12′，成为下式(4)。
【式4】
E12’＝E1b+(Sr+Sb-SfPWL2b＝E1b+(ΔS+Sb)PWL2b
＝E21+(nΔS-Sb)PWL2b+((ΔS+Sb)PWL2b＝E21+(1+n)ΔSPWL2b…(4)
将式(1)代入式(4)，得到下式(5)。
【式5】
E12’＝E2-nΔSPWL2b+(1+n)ΔSPWL2b＝E2+ΔSPWL2b…(5)
另一方面，在没有增速活塞的情况下的前进行程中，通过阀切换位置时的活塞速度为V11＝-V2。因此，此时的活塞动能E11成为下式(6)。
【式6】
进一步，仅以L2b前进后的活塞动能E12成为下式(7)。
【式7】
E12＝E11+ΔSPWL2b＝E2+ΔSPWL2b…(7)
式(7)等于式(5)。也就是说，与增速活塞410成为一体的状态的活塞200在前进行程中离开增速活塞410时的活塞动能E12′，与不存在增速活塞的活塞在前进行程中通过同一位置时的活塞动能E12相等。也就是说，可知活塞速度不变。
再者，若将有增速活塞与没有增速活塞比较，在有增速活塞的情况下，不依赖于活塞200的碰撞位置，增速活塞410在后退行程中使活塞动能减少的功EB，与相反地在前进行程中使活塞动能增加的功EF，仅方向不同而绝对值相等。
也就是说，|EB|＝|EF|＝SbPW(L2b+L3b)
因此，彼此抵消。也就是说，与增速活塞410抵接前后的活塞200的动能，与没有增速活塞的情况相比，没有改变。
(2)关于冲击循环计算式
在图4中，求得各行程的需要时间。首先，作用于后退行程L21区间的活塞200的力积和运动量变化的关系为下式(8)。
【式8】
mV21＝SfPWT21＝nΔSPWT21…(8)
并且，功与动能的关系为下式(9)、(10)。
【式9】
【式10】
将式(10)代入式(8)，后退行程L21区间的需要时间T21为下式(11)。
【式11】
接着，作用于后退行程L2b区间的活塞200的力积和运动量变化的关系为下式(12)。
【式12】
m(V2b-V21)＝(Sf-Sb)PWT2b＝(nΔS-Sb)PWT2b…(12)
并且，功与动能的关系为下式(13)、(14)。
【式13】
【式14】
将式(10)、(14)代入式(12)，后退行程L2b区间的需要时间T2b为下式(15)。
【式15】
接着，作用于后退行程L3b区间的活塞200的力积和运动量变化的关系为下式(16)。
【式16】
mV2b＝(ΔS+Sb)PWT3b…(16)
将式(14)代入式(16)，后退行程L3b区间的需要时间T3b为下式(17)。
【式17】
接着，作用于前进行程L3b+L2b(即，图3中的Lb)区间的活塞200的力积和运动量变化的关系为下式(18)。
【式18】
mV1b＝(ΔS+Sb)PWT1b…(18)
并且，功与动能的关系为下式(19)、(20)。
【式19】
【式20】
将式(20)代入式(18)，前进行程L3b+L2b区间的需要时间T1b为下式(21)。
【式21】
最后，作用于前进行程L21区间的力积和运动量变化的关系为下式(22)。
【式22】
m(V1-V1b)＝ΔSPWT12…(22)
功与动能的关系为下式(23)、(24)。
【式23】
【式24】
将式(20)、(24)代入式(22)，前进行程L21区间的需要时间T21为下式(25)。
【式25】
1各冲击循环Tc为将式(11)、(15)、(17)、(21)、(25)相加而得到下式(26)。
【式26】
TC＝T21+T2b+T3b+T1b+T12…(26)
从式(26)可知，1个冲击循环Tc为冲击压、活塞质量、前后室受压面积、活塞冲程、阀切换位置以及增速活塞410的受压面积和碰撞位置的函数。
实际上，对于几个不同规格的活塞200/增速活塞410的组合，若改变抵接位置而计算冲击次数、着眼于冲击位置和冲击次数的关系，总体而言其倾向为，越使得抵接的定时早于阀切换定时(换言之，越使得抵接位置相比阀切换位置向前移动)则冲击次数越为上升，在某个定时/位置迎来峰值，若超过该峰值时，则冲击次数反而减少。冲击次数的变化率和迎来峰值的位置，根据活塞200的规格，即，前后室受压面积的关系、增速活塞410的受压面积而变化。
图5示出不改变活塞200及增速活塞410的规格，以图3为基准前后变更活塞200和增速活塞410的抵接位置的情况。
从图5可知，若将抵接位置L21变更为L210及L211，则抵接时的活塞速度从V21向V210和V211变化，至阀切换为止的冲程L2b，向L2b0和L2b1变化。并且，活塞200从增速活塞410离开时的活塞速度V12，向V120和V121变化。但是，在任一情况下，之后的冲程速度线图与没有增速活塞的情况描绘相同的轨迹。因此，活塞冲击速度V1一定。
图6示出使改变活塞200和增速活塞410的抵接位置L21一定，以图3为基准前后变更活塞200和增速活塞410的规格的情况。
从图6可知，若对于活塞后退时的推力增减增速活塞410的推力，则阀后退切换时的活塞速度从V2b向V2b′和V2b”变化，从阀后退切换位置至活塞后死点的冲程L3b向L3b′和L3b”变化。但是，在任一情况下，增速活塞410离开以后的冲程速度线图描绘相同轨迹。因此，活塞冲击速度V1一定。
这样，根据本实施方式的液压式冲击装置，能够实现短冲程化。并且，由于该短冲程化是通过高压蓄能器140所实现的动能的回收/放出而进行的，因此，不需要追加的动力。
并且，在本实施方式的液压式冲击装置中，即使短冲程化，活塞200冲击杆310时的活塞冲击速度V1也不变化。因此，由于无需减小每次冲击的冲击能量而使冲击次数增加，因此，能够实现冲击机构的高输出化。
进一步，在本实施方式的液压式冲击装置中，无需变更活塞控制端口等的油压回路配置而能够实现短冲程化，不会出现密封长度减少导致的效率降低。冲程缩短量，能够通过活塞200和增速活塞410的抵接位置以及活塞200的后退推力和增速活塞410的推力的关系灵活地设定，例如，能够通过伸长/缩短增速活塞410的小径部的长度、增减增速活塞410的受压面积而能够容易地控制。
以上参照附图对于本发明的一实施方式进行了说明，本发明涉及的液压式冲击装置，不限于上述实施方式，如果不脱离本发明的主旨的话，当然允许其他各种变形或变更各构成要素。
例如，活塞200不限于实心，可以在活塞200的轴心部形成贯通孔或者盲孔。并且，活塞200的前后的大径部可以不为相同外径而设置直径差。进一步，可以使增速活塞410的小径部的外径不与活塞中径部的外径一致。
并且，上述实施方式涉及的液压式冲击装置，举例说明了使活塞前室常时高压并且将活塞后室切换为高低压而使活塞200前进/后退，即，所谓的“后室高低压切换式”的液压式冲击装置，但不限于此。
也就是说，本发明涉及的液压式冲击装置，既能够适用于将活塞前室和活塞后室分别交替地切换为高压和低压而使活塞前进/后退的所谓“前后室高低压切换式”的液压式冲击装置，也能够适用于使活塞后室常时高压并且将活塞前室切换为高压和低压而使活塞前进/后退的所谓“前室高低压切换式”的液压式冲击装置。
并且，例如在上述第一实施方式中示出了，活塞200转为前进之后，被高压蓄能器140蓄压的压力油立即经由加压通路404被迅速地向加压室402供给，从而，活塞200被增速活塞410强力地施力而迅速地加速的示例，但并不限于此，例如图7的第二实施方式所示，可以为进一步具备增速活塞410专用的施力蓄能器142的结构。
也就是说，该第二实施方式如同图所示，与上述第一实施方式的结构相比，在加压通路404’上具备增速活塞410专用的施力蓄能器142这点上不同。该施力蓄能器142相对于加压通路404’插装于加压室402的附近的位置。
如果为第二实施方式的结构，则通过将施力蓄能器142配置于加压室402的附近，能够提高蓄能器的使用效率，并且，在抑制对于切换阀机构130的动作的影响的同时，实现增速活塞410的动作的进一步的稳定化。
也就是说，本发明中，活塞200在其后退工序中抵接于增速活塞410，作用于活塞200的压力油产生的制动力和作用于增速活塞410的向前方的推力协同动作而对于活塞200向前方施力，从而缩短活塞冲程，活塞200抵接于增速活塞410时伴随着冲击，即，无法避免二者碰撞。
在此，在图1所示的第一实施方式的液压式冲击装置中，若活塞200后退而碰撞增速活塞410，其冲击经由加压室402的压力油传递至加压通路404而向切换阀机构130传递，若压力油的冲击作用于切换阀机构130，则切换阀机构130的动作可能变得不稳定。
与此对比，在图7所示的第二实施方式中，即使活塞200和增速活塞410碰撞而冲击传递至加压室402的压力油，也被施力蓄能器142缓冲，因此，不会对于切换阀机构130的动作施加不良影响。并且，由于施力蓄能器142接近加压室402设置，因此，蓄能器的使用效率高。
在此，在全部的油压回路中，通路面积越大则压力损失越小、油压效率越为提高，从而，在图1所示的第一实施方式的液压式冲击装置中，若着眼于高压通路121和活塞后室111的受压面积的关系和加压通路404和加压室402的受压面积的关系，则可知：若假定将高压通路121和加压通路404的通路面积相同地设定，则相对于受压面积的通路面积在加压通路404侧更小。相对于受压面积通路面积小意味着压力损失小，即，可以说，相对于高压通路121加压通路404相对地压力损失大。
这样，由于增速活塞410侧的压力损失相对大，因此，在活塞200和增速活塞410成为一体而前进的局面下，存在无法充分发挥本发明的增速作用的可能性，而作为其对策，增大通路面积在成本上和布局上都存在局限性。因此，在第二实施方式中，优选的是，在连接加压室402和高压回路101的加压通路404’中，进一步在施力蓄能器142的上游侧(即，作为压力油的供给源的泵P侧)，设置止逆阀作为仅容许向加压室402侧的压力油的供给的方向限制单元。
根据这种结构，由于施力蓄能器142的利用效率通过方向限制单元而飞跃性地提高，因此，作为发挥本发明的增速作用的压力油的供给源，施力蓄能器142在承担其任务方面更为优选。也就是说，加压通路404’不再需要考虑压力损失，能够较小地设定通路面积。并且，由于施力蓄能器142的利用效率通过方向限制单元而提高，因此，也能够有效地进行前述的加压室402内的压力油的冲击缓冲作用。
此外，虽然以止逆阀为例说明了方向限制单元，但采用节流阀来代替止逆阀也能够得到同样的作用效果。也就是说，由于节流阀所产生的阻力与通过的压力油的流速的平方成正比，因此，在向加压室402流入的情况和伴随着增速活塞410的后退而从加压室402向泵P流出的情况下，流出的一方成为非常大的值。因此，节流阀在允许向加压室402的压力油的供给并且限制压力油向相反方向的移动时，流出的一方成为非常大的值，因此，作为仅容许向加压室402侧的压力油的供给的方向限制单元而发挥作用。
符号说明
100…气缸；101…高压回路；102…低压回路；110…活塞前室；111…活塞后室；112…活塞前进控制端口；113…活塞后退控制端口；114…排油端口；120…活塞前室通路；121…活塞后室通路；122…阀控制通路；123…排油通路；130…切换阀机构；140…高压蓄能器；141…低压蓄能器；142…施力蓄能器；200…活塞；201…大径部(前)；202…大径部(后)；203…中径部；204…小径部；205…阀切换槽；300…前头；301…冲击室；310…杆；400…后头；401…后退室；402…加压室；403…端面；404…加压通路；410…增速活塞(施力单元)；411…小径部；412…大径部；413…台阶面；P…泵；T…罐。
Claims (5)
1.一种液压式冲击装置，具备：气缸；活塞，滑动嵌合于所述气缸的内部；活塞前室和活塞后室，划分在所述活塞的外周面和所述气缸的内周面之间，并沿轴向的前后隔开配置；切换阀机构，将所述活塞前室和所述活塞后室中的至少一方切换为高压回路和低压回路中的至少一方而驱动所述活塞；以及活塞控制端口，设置于所述气缸的所述活塞前室和所述活塞后室之间，并通过所述活塞的前后运动来与所述高压回路和所述低压回路接通/断开，所述液压式冲击装置通过从所述活塞控制端口供给/排出的压力油来驱动所述切换阀机构，其特征在于，
所述液压式冲击装置具备施力单元，所述施力单元具有增速活塞，所述增速活塞设置于所述活塞的后方，在活塞后退行程的中途抵接于所述活塞而对所述活塞向前方施力并增速，
所述施力单元被设定为所述施力单元与所述活塞开始抵接的定时早于所述活塞通过所述切换阀机构受到制动的定时。
2.根据权利要求1所述的液压式冲击装置，其特征在于，
所述增速活塞通过从所述高压回路供给的压力油而产生推力。
3.根据权利要求2所述的液压式冲击装置，其特征在于，
用于高压回路的高压蓄能器插装于所述高压回路，
所述增速活塞在设置于所述活塞的后方的加压室内滑动嵌合，
所述加压室构成为经由加压通路来供给来自所述高压回路的压力油，所述加压通路在比插装有所述高压蓄能器的位置更靠下游侧的位置连接于所述高压回路。
4.根据权利要求3所述的液压式冲击装置，其特征在于，
在所述加压通路中，用于增速活塞的施力蓄能器插装于所述加压室的附近的位置。
5.根据权利要求4所述的液压式冲击装置，其特征在于，
所述液压式冲击装置还具备方向限制单元，在所述加压通路中比所述施力蓄能器更靠压力油供给源侧且接近所述施力蓄能器的位置，所述方向限制单元允许压力油向所述加压室的供给并且限制压力油向反方向的移动。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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