ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ДОМКРАТ ДВОЙНОГО ДЕЙСТВИЯ С ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ
ELECTRICALLY DRIVEN HYDRAULIC DUAL-ACTION JACK

Область техники
Настоящее изобретение относится к специальному подъемному механизму, а именно к гидравлическому домкрату двойного действия, работающему от электропривода и служащему для поднятия транспортных средств.
Предшествующий уровень техники
При езде автомобиля возможно возникновение поломок, поэтому домкрат является необходимым инструментом водителя, когда он сталкивается с возникновением поломок или неисправностей.
Известен домкрат, описанный в патенте на изобретение «Домкрат для транспортных средств» [CN 200620357377.8], который состоит из бачка для масла, электродвигателя, гидронасоса, поршня и его штока, соединенных друг с другом сложной системой маслопроводов с клапанной камерой. Камера клапана разделена внутри на две части с помощью обратного клапана со стальным шариком, а именно разделена на верхнюю клапанную камеру и нижнюю клапанную камеру. Внутри полости клапана также находится подвижный элемент, на котором закреплен стержень толкателя для выталкивания стального шарика. При работе этого домкрата направление вращения электродвигателя определяет направление потока масла в клапанной камере, что задает соответствующее движение штоку поршня. Поскольку в процессе реального производства этого домкрата при изготовлении и сборке требуется использование различных операций, как и при его эксплуатации, то надежность его работы является недостаточно высокой. Причиной этого является сложная конструкция клапанной камеры, высокие требования к точности взаимного расположения и взаимодействия элементов внутри клапанной камеры, а также сложная конструкция системы маслопроводов, соединенных с клапанной камерой. Более того, домкраты такого типа не обладают многофункциональностью и не могут использоваться для других целей.
Раскрытие изобретения
Для преодоления вышеописанных недостатков существующих гидравлических домкратов с электроприводом решаются технические задачи упрощения конструкции и расширения функциональных возможностей за счет создания нового типа гидравлического домкрата двойного действия с электроприводом.
Для решения поставленных технических задач по настоящему изобретению предлагается принципиально новая конструкция гидравлического домкрата двойного действия с электроприводом, включающая подъемный гидромеханизм, гидронасос, бачок для масла, маслопровод и электродвигатель. Подъемный гидромеханизм, гидронасос и бачок для масла соединены маслопроводом. Между гидронасосом и электродвигателем установлен приводной механизм, а между бачком для масла и гидронасосом установлен обратный клапан. С одной стороны электродвигателя установлен гидронасос, а с другой стороны - воздушный насос. Между воздушным насосом и электродвигателем расположен приводной механизм, при этом воздушный насос соединен с воздушной трубкой. В месте размещения электродвигателя расположен механизм перемещения, служащий для управления приводным механизмом, расположенным между электродвигателем и воздушным насосом или гидронасосом. Механизм перемещения может управлять соединением электродвигателя с воздушным насосом или гидронасосом, но при этом воздушный насос и гидронасос не могут работать одновременно. Когда электродвигатель приводит в действие гидронасос, масло нагнетается в гидроцилиндр подъемного гидромеханизме из бачка для масла, и оно не может возвратиться обратно в бачок для масла благодаря наличию обратного клапана. Давление масла в подъемном гидромеханизме возрастает, тем самым обеспечивается процесс поднятия груза. Когда задействуется приводной механизм между электродвигателем и воздушным насосом, электродвигатель приводит в действие воздушный насос для подачи сжатого воздуха, который может использоваться для накачивания воздухом для нужд транспортных средств.
Предпочтительно, когда описанная воздушная трубка снабжена воздуховыпускным штуцером, имеющим выпускной канал и канал накачивания. Входы обоих каналов соединены с воздушной трубкой, а их выходы соединены друг с другом. Выпускной клапан встроен между входом и выходом выпускного канала, а Т-образная воздушная заслонка встроена между входом и выходом канала накачивания. Этот воздуховыпускной штуцер можно использовать для накачивания автомобильных шин, что расширяет функциональные возможности домкрата. Подпружиненный наконечник выпускного клапана взаимодействует с соответствующим ему седлом в выпускном канале. При повышении давления сжатого воздуха в воздушной трубке воздух оказывает давление на выпускной клапан, открывая вход в канал накачивания, после чего начинает работать воздушный насос, при этом Т-образная воздушная заслонка взаимодействует с соответствующим ей седлом в канале накачивания. Для начала накачивания воздуха в автомобильную шину сначала воздуховыпускной штуцер присоединяют к штуцеру накачивания автомобильной шины, после чего воздушная заслонка отходит от седла канала накачивания, благодаря чему сжатый воздух может беспрепятственно поступать в автомобильную шину.
Вышеуказанные воздушный насос и гидронасос присоединены к соответствующим соединительным основаниям, которые, в свою очередь, соединены друг с другом соединительной штангой, при этом электродвигатель установлен между ними на соединительной штанге и может перемещаться по ней. За счет использования механизма перемещения электродвигатель может по выбору перемещаться к воздушному насосу или гидронасосу для приведения их в действие.
В качестве альтернативы, на конце электродвигателя может быть установлен соединительный фланец, который соединен по посадке с зазором соединительной штангой. Вышеупомянутый механизм перемещения смонтирован на соединительном основании гидронасоса или воздушного насоса. Соединение соединительного фланца с соединительной штангой позволяет перемещать электродвигатель вдоль нее, что делает конструкцию относительно простой и легко управляемой.
Предпочтительно, если механизм перемещения смонтирован на соединительном основании воздушного насоса, при этом имеется только один соединительный фланец, расположенный рядом с соединительным основанием гидронасоса. На соединительную штангу надета оттяжная пружина, расположенная между соединительным фланцем и соединительным основанием гидронасоса. Направление перемещения электродвигателя по соединительной штанге может осуществляться за счет взаимодействия оттяжной пружины и механизма перемещения, что упрощает конструкцию.
В качестве варианта, механизм перемещения может иметь ручку на соединительном основании воздушного насоса и поворотный кулачок, смонтированный в соединительном основании воздушного насоса и соединенный с ручкой, при этом приводной механизм смонтирован с внешней стороны поворотного кулачка так, что может контактировать с внешней образующей поверхностью поворотного кулачка. Приводной механизм может подталкивать электродвигатель к соединительному основанию гидронасоса при скольжении по нему внешней образующей поверхностью поворотного кулачка. При повороте поворотного кулачка его внешняя образующая поверхность изменяет местоположение электродвигателя на соединительной штанге.
Альтернативно, поворотный кулачок может иметь поперечное сечение в форме сектора, а приводной механизм включает при этом возвратную пружину, которая установлена на соединительной штанге, а также ползун, который установлен на соединительной штанге с возможностью перемещения по ней. Один конец возвратной пружины подпружинивает соединительный фланец, а другой конец возвратной пружины подпружинивает ползун так, чтобы он мог входить в контакт с внешней образующей поверхностью поворотного кулачка; причем на соединительном основании воздушного насоса установлен ограничительный болт, имеющий длину, позволяющую ограничивать угол поворота поворотного кулачка. Стабильность работы электродвигателя увеличивается за счет использования возвратной пружины, позволяющей легко соединить электродвигатель с приводным механизмом. Угол поворота поворотного кулачка может задаваться ограничительным болтом так, чтобы поддерживать требуемое положение перемещенного электродвигателя на соединительной штанге, что обеспечивает стабильность передачи мощности к приводному механизму.
Приводной механизм может иметь выступающую вставку, расположенную на соединительном основании воздушного насоса или гидронасоса, и соответствующее ей гнездо на конце вала электродвигателя. Выступающая вставка может подходить к концу вала электродвигателя и входить в гнездо, а ее длина рассчитана на максимальное перемещение электродвигателя по соединительной штанге. Т.о. передача мощности осуществляется за счет взаимодействия выступающей вставки и гнезда, что обеспечивает простоту конструкции и стабильность передачи мощности.
Предпочтительно, если конец выступающей вставки, обращенный к электродвигателю, заострен, что облегчает процесс вставки в гнездо выступающей вставки и повышает надежность работы домкрата.
В предпочтительном варианте осуществления подъемный гидромеханизм может обеспечиваться устройством защиты от перегрузок. При поднятии тяжелого груза на максимально возможную высоту такая защита должна гарантировать отключение электродвигателя с целью защиты гидронасоса от выхода из строя.
Соответственно, это изобретение имеет следующие преимущества.
Воздушный насос, входящий в конструкцию, может быть приведен в действие электродвигателем с целью накачивания сжатого воздуха в автомобильные шины, что расширяет область применения домкрата. Механизм перемещения может использоваться для управлением соединения электродвигателя с воздушным насосом или гидронасосом по выбору, обеспечивая при этом работоспособность и надежность домкрата.
Краткое описание фигур чертежей
Фиг.1 - общий вид конструкции гидравлического домкрата двойного действия с электроприводом по настоящему изобретению.
Фиг.2 - вид в продольном разрезе воздуховыпускного штуцера.
Фиг.3 - общий вид в сборе узла гидронасоса, электродвигателя и воздушного насоса при передаче мощности от электродвигателя к воздушному насосу.
Фиг.4 - общий вид в сборе узла гидронасоса, электродвигателя и воздушного насоса, когда мощность от электродвигателя не передается ни к воздушному насосу, ни к гидронасосу.
Фиг.5 - вид сбоку торцевой части электродвигателя со стороны воздушного насоса.
Фиг.6 - вид сбоку торцевой части соединительного основания с воздушным насосом.
Фиг.7 - общий вид поворотного кулачка.
Фиг.8 - общий вид механизма защиты от перегрузок.
Наилучшие варианты осуществления изобретения
Как показано на фиг.1, гидравлический домкрат двойного действия с электроприводом по настоящему изобретению содержит подъемный гидромеханизм, гидронасос 12, бачок для масла 9, которые соединены с помощью маслопровода, и электродвигатель 14. В качестве гидронасоса используется шестеренчатый масляный насос, в качестве электродвигателя - электродвигатель постоянного тока.
Подъемный гидромеханизм состоит из штока 1 и гидроцилиндра 2, при этом шток 1 имеет двухступенчатую конструкцию и расположен внутри гидроцилиндра 2. Между гидронасосом 12 и гидроцилиндром 2 расположен однопутевой гидрораспределитель 3 с внутренней перегородкой 5, при этом однопутевой гидрораспределитель 3 разделен на две части, а именно на входную камеру и камеру обратного потока, которые соединены друг с другом проходным отверстием в перегородке 5. Во входной камере у проходного отверстия размещен стальной шарик 4, который может блокировать вход в проходное отверстие. Между стальным шариком 4 и корпусом однопутевого гидрораспределителя вставлена пружина, соединенная с ними. Маслопровод соединяет гидронасос 12 и гидроцилиндр 2, последовательно соединяя гидронасос 12, камеру обратного потока, проходное отверстие, входную камеру и гидроцилиндр 2. Внутри камеры обратного потока расположен подвижный элемент 7, который снабжен наконечником 6, расположенным рядом со стальным шариком 4. Расположение наконечника 6 соответствует положению проходного отверстия, а его диаметр выполнен меньше, чем диаметр проходного отверстия. Т.о. наконечник 6 может проходить через проходное отверстие для выталкивания стального шарика 4. Камера обратного потока разделена на верхнюю камеру и нижнюю камеру с помощью подвижного элемента 7, при этом наконечник 6 расположен в верхней камере, присоединенной к маслопроводу. Маслопровод обратного потока 8 расположен между бачком для масла 9 и нижней камерой однопутевого гидрораспределителя, а в нижней части нижней камеры выполнена ступень, в которую может упираться подвижный элемент 7 для закрытия подачи масла в маслопровод обратного потока 8 при работе подъемного гидромеханизма. Между гидронасосом 12 и бачком для масла 9 в маслопроводе установлен обратный клапан 10.
При работе подъемного гидромеханизма этого домкрата гидравлическое масло гидронасосом подается из бачка для масла 9 в верхнюю камеру камеры обратного потока через обратный клапан 10, затем выталкивает стальной шарик 4, проходит через входную камеру и попадает в гидроцилиндр 2, приведя в действие шток для поднятия груза. Когда груз поднят на нужную высоту, электродвигатель 14 прекращает работу, стальной шарик 4 под давлением масла закрывает проходное отверстие, благодаря чему масло остается в гидроцилиндре 2 и входной камере, что позволяет удерживать груз на нужной высоте. Для медленного опускания груза электродвигатель 14 вращается в противоположную сторону до тех пор, пока масло не вернется из верхней масляной камеры обратно в бачок для масла 9 через маслопровод, соединяющий гидронасос 12 и бачок для масла 9, а также попадает в нижнюю камеру в результате действия обратного клапана 10 от давления гидронасоса 12. По мере уменьшения количества масла в верхней камере масло толкает подвижный элемент 7 в направлении перегородки 5, после чего наконечник 6 выталкивает стальной шарик 4 так, что масло может поступать обратно в верхнюю камеру через зазор между стальным шариком 4 и проходным отверстием. Когда подвижный элемент передвинется на определенное расстояние, то открывается вход маслопровода обратного потока, и масло возвращается в бачок для масла 9 через маслопровод для опускания груза. Здесь предъявляются строгие требования к месту расположения входа маслопровода обратного потока 8 на стенке однопутевого гидрораспределителя, при этом расстояние между этим входом и ступенью 11 должно быть немного больше, чем расстояние между наконечником 6 и стальным шариком 4. Это требование должно соблюдаться для того, чтобы наконечник 6 мог полностью вытолкнуть стальной шарик 4 в процессе возврата масла для обеспечения постепенного возврата масла через маслопровод обратного потока.
В описанном выше подъемном гидромеханизме также используется защита от перегрузок. Она включает в себя механический узел, который соединен с однопутевым гидрораспределителем 3, и коммутатор, соединенный с управляющей цепью электродвигателя 14. Что касается механического узла, его можно установить на однопутевом гидрораспределителе 3 или отдельно от него. Механический узел состоит из корпуса 36 и Т-образного поршня 37, размещенного в корпусе 36, а также пружины сжатия 38 между ними. На поршне 37 выполнен шток, выступающий из корпуса 36, при этом корпус 36 сообщается с вышеописанной камерой обратного потока однопутевого гидрораспределителя 3 через маслопровод. Коммутатор встраивается в управляющую цепь электродвигателя 14, и когда груз поднимается на максимальную высоту, давление масла в камере обратного потока повышается, если гидронасос продолжает работать от электродвигателя, то поскольку корпус 36 сообщается с камерой обратного потока, масло будет толкать поршень 37 для преодоления сопротивления пружины сжатия 38, после чего шток поршня 37 входит в контакт с коммутатором для прерывания управляющей цепи и остановки работы электродвигателя 14. При необходимости опустить груз электродвигатель 14 будет вращаться в обратном направлении за счет использования выключателя управляющей цепи, и груз будет опускаться. Коммутатор и выключатель управляющей цепи используются для осуществления вращения в прямом направлении, в обратном направлении и управления торможением. Однако следует заметить, что сила упругости, действующая на поршень 37 от пружины сжатия 38, должна немного превышать давление, оказываемое на поршень 37 маслом при поднятии груза на максимальную высоту, в этом можно легко убедиться проведя испытания.
Одна сторона электродвигателя соединена с гидронасосом 12, а его другая сторона соединена с воздушным насосом 15, при этом оба насоса снабжены приводным механизмом, который соединен с электродвигателем и служит для передачи мощности от него. В месте расположения электродвигателя 14 также установлен механизм перемещения, который может управлять подсоединением электродвигателя к воздушному насосу или гидронасосу, при этом воздушный насос и гидронасос не могут работать одновременно. Воздушный насос и гидронасос прикреплены к соответствующим им массивным соединительным основаниям, которые соединены друг с другом при помощи четырех соединительных штанг 23. На конце электродвигателя установлен соединительный фланец 13, расположенный вблизи соединительного основания гидронасоса 22, при этом на соединительном фланце электродвигателя по его четырем углам выполнены сквозные отверстия, в которые вставлены соединительные штанги. Таким образом формируется узел, включающий гидронасос 12 с соединительным основанием 22, воздушный насос 15 с соединительным основанием 28 и электродвигатель 14, расположенный между двумя насосами, находящимися с двух его сторон. Более того, здесь электродвигатель 14 способен перемещаться аксиально по отношению к воздушному насосу 15 или гидронасосу 12 вдоль соединительных штанг 23.
Вышеуказанный механизм перемещения смонтирован на торце соединительного основания 28 воздушного насоса и снабжен ручкой 26, выступающей наружу, и эксцентриковым поворотным кулачком 32, размещенным в соединительном основании воздушного насоса. Один конец поворотного кулачка 32 соединен с ручкой 26, а его другой конец установлен на валу 33, который установлен на соединительном основании воздушного насоса 28, при этом поворотный кулачок приводится во вращение ручкой 26, поворачиваясь вместе с ним. Поворотный кулачок 32 имеет поперечное сечение в форме сектора. На соединительном основании воздушного насоса 28 имеется ограничительный болт 25, конец которого может ограничивать угол поворота поворотного кулачка. При повороте поворотного кулачка 32 обе его крайних торца могут доходить до ограничительного болта, тем самым ограничивается поворот поворотного кулачка 32.
Приводной механизм расположен рядом с поворотным кулачком 32 и может соприкасаться с внешней образующей поверхностью поворотного кулачка 32. Приводной механизм может толкать электродвигатель 14 в сторону соединительного основания гидронасоса 22, когда внешняя образующая поверхность поворотного кулачка 32 скользит по нему. Этот приводной механизм имеет возвратную пружину 34, которая установлена на соединительной штанге 23, а также ползун 27, который может скользить по соединительной штанге 23, при этом один конец возвратной пружины подпружинивает соединительный фланец 13, а другой конец подпружинивает ползун 27, который может входить в контакт с внешней образующей поверхностью поворотного кулачка 32.
Такой приводной механизм может дополнительно включать упорный элемент, который располагают на одном конце электродвигателя 14 вблизи соединительного основания воздушного насоса. Упорный элемент может быть выполнен в виде болта, положение которого соответствует положению поворотного кулачка 32, а его внешний конец касается внешней образующей поверхности поворотного кулачка 32. При повороте поворотного кулачка упорный элемент скользит по внешней образующей поверхности поворотного кулачка 32. Упорный элемент крепится на электродвигателе 14 и может смещаться, а именно смещаться аксиально на электродвигателе 14, при этом он может смещаться с помощью винтовой пружины, которая подпружинивает как электродвигатель, так и упорный элемент.
На соединительной штанге 23, между соединительным фланцем 13 и соединительным основанием гидронасоса 22, установлена оттяжная пружина 30. При этом сила упругости оттяжной пружины должна быть меньше силы упругости винтовой пружины и возвратной пружины 34 для того, чтобы при повороте поворотного кулачка 32 она оказывала давление на упорный элемент или ползун 27 так, чтобы воздействовать на электродвигатель 14 за счет винтовой пружины или возвратной пружиной 34 с преодолением силы упругости оттяжной пружины 30 для перемещения электродвигатель к гидронасосу. При вращении электродвигателя 14 в обратную сторону давление со стороны поворотного кулачка 32 на упорный элемент или ползун 27 уменьшается и электродвигатель 14 смещается в сторону воздушного насоса 15 под действием силы упругости оттяжной пружины 30. При перемещении электродвигателя 14 к гидронасосу 12 или воздушному насосу 15 обеспечивается соединение с соответствующим насосом для передачи мощности от электродвигателя 14 к соответствующему насосу.
Вышеописанный приводной механизм имеет выступающую вставку 29 на соединительном основании воздушного насоса 28 или соединительном основании гидронасоса 22 и гнездо, выполненное в центре торца вала электродвигателя 14. Выступающая вставка 29 может выступать из соединительного основания воздушного насоса 22 и имеет острый наконечник, который может входить в гнездо 31 для передачи мощности от электродвигателя 14 к воздушному насосу или гидронасосу 12, приводимому в действие электродвигателем 14. Длина выступающей вставки 29 соответствует максимально возможному смещению электродвигателя 14 вдоль соединительной штанги 23, при этом величина максимально возможного смещения электродвигателя 14 должна немного превышать длину выступающей вставки 29. Электродвигатель 14 подсоединяется к воздушному насосу 15 или гидронасосу 12 с помощью механизма перемещения. Максимально возможное смещение электродвигателя 14 вдоль соединительной штанги 23 зависит от формы и размеров поворотного кулачка 32.
Воздушный насос 15 соединен с воздушной трубкой 35. Один конец воздушной трубки разъемно соединен с воздуховыпускным штуцером 16, который включает в себя корпус штуцера 18 и переходник 17 чашеобразной формы, соединенный с воздушной трубкой 35. Внутри корпуса штуцера 18 расположены выпускной канал и канал накачивания, входы которых соединены с воздушной трубкой 35, а выходы соединены друг с другом. Выпускной канал снабжен одним выпускным клапаном 19, расположенным между его входом и выходом, и имеет коническое седло, в которое может входить конический конец выпускного клапана. На другом конце выпускного клапана 19 смонтирована пружина 20, сила упругости которой, оказываемая на выпускной клапан 19, обеспечивает плотное прилегание выпускного клапана 19 к коническом седлу выпускного канала при наличии малого количества сжатого воздуха в воздушной трубке 35. Нормально, когда сила упругости пружины 20 слегка превышает давление, создаваемое воздушным насосом в состоянии, чтобы сжатый воздух мог открывать выпускной клапан 19 для вентиляции снаружи через выпускной канал при завершении работы воздушного насоса. Между входом и выходом канала накачивания размещена T-образная воздушная заслонка 21 с соответствующим ей седлом в канале накачивания, при этом Т-образная заслонка способна перемещаться вдоль оси канала накачивания. Если воздушная трубка 35 наполнена сжатым воздухом, то сжатый воздух будет оказывать давление на воздушную заслонку 21, обеспечивая ее плотное прилегание к седлу в канале накачивания. Когда воздуховыпускной штуцер 16 используется для накачивания автомобильной шины воздухом, воздушная заслонка перемещается аксиально с образованием зазора между воздушной заслонкой 21 и седлом канала накачивания, и сжатый воздух поступает в автомобильную шину.
Для отображения характеристик рабочего состояния воздушного насоса 15 он оборудован манометром 24, который показывает давление сжатого воздуха, подаваемого воздушным насосом 15, чтобы предотвратить излишнее закачивание воздуха.
При работе гидравлического домкрата двойного действия с электроприводом управление электродвигателем осуществляется с помощью переключателя с тремя состояниями, снабженного тремя кнопками “Вверх”, “Вниз” и “Пауза”. Кнопка “Вверх” соединена с управляющей цепью электродвигателя 14 для обеспечения вращения в прямом направлении; кнопка “Вниз” соединена с управляющей цепью электродвигателя 14 для обеспечения вращения в обратном направлении; и последняя кнопка “Пауза” используется для прекращения подачи электроэнергии к электродвигателю 14. Кроме того, кнопка “Вниз” также может использоваться для управления накачиванием воздуха или можно дополнительно установить кнопку “Накачивание”, которая может использоваться совместно с кнопкой “Вниз” переключателя. Когда электродвигатель 14 соединен с воздушным насосом 15 при помощи механизма перемещения, при нажатой кнопке “Накачивание” электродвигатель 14 будет вращаться в обратном направлении, приводя таким образом воздушный насос 15 в действие для подачи сжатого воздуха.