双级螺旋面摆动油缸技术领域
本发明涉及液压缸领域，具体而言，涉及双级螺旋面摆动油缸。
背景技术
目前已知的摆动油缸有两种，一种是通过齿轮和齿条来把液压
缸活塞的往返运动转化为角度的旋转。另一种是活塞通过螺旋齿来
把往返运动转化为角度的旋转，这两种方式中活塞和缸套，活塞和
活塞杆的液压油都是在圆柱表面上密封，第一种结构多出来齿轮齿
条等机械结构，第二种结构中螺旋齿上没有办法做到液压油的密封，
所以它的螺旋齿和往返运动的密封面需要在两个位置上，这些油缸
的尺寸都较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双级螺旋面摆动油缸，以改善现有
油缸尺寸较大的问题。
本发明是这样实现的：
基于上述目的，本发明提供了一种双级螺旋面摆动油缸，包括
缸套、活塞和活塞杆，所述缸套的两端设置有缸盖，所述缸套两端
的所述缸盖上分别设置有输油通道，所述缸盖和所述缸套之间形成
密闭的空腔；所述活塞位于所述空腔内，所述活塞将所述空腔沿所
述缸套的长度方向分为第一空腔和第二空腔，两个所述输油通道分
别连通所述第一空腔和所述第二空腔；所述活塞杆沿所述缸套的长
度方向延伸，且所述活塞杆的两端分别伸出对应的所述缸盖；
所述缸套的内壁设置有第一螺旋面，所述第一螺旋面沿所述缸
套的长度方向呈螺旋线状，所述活塞的外圈设置有与所述第一螺旋
面相匹配的第二螺旋面，所述活塞套设在所述活塞杆上，且所述活
塞在沿所述缸套往返运动的同时沿所述第一螺旋面和所述第二螺旋
面的螺旋方向转动；
或者所述活塞的内圈设置有第三螺旋面，所述活塞杆上设置有
与所述第三螺旋面相匹配的第四螺旋面，所述活塞沿所述缸套的内
壁滑动的同时，所述活塞杆沿所述第三螺旋面和所述第四螺旋面的
螺旋方向相对于所述活塞转动。
本发明提供的双级螺旋面摆动油缸的活塞的内圈或者外圈至少
有一个部分设置为螺旋面，缸套和活塞杆对应设置，使活塞能沿活
塞杆做往复运动，且在活塞做往复运动的过程中，由于螺旋面的作
用，会沿其周向转动，活塞转动带动活塞杆转动，从而将活塞的往
复运动转化为活塞杆的转动。本发明采用螺旋面的配合，有效的节
省了空间，从而控制了油缸的尺寸。
进一步地，所述活塞杆和所述活塞采用螺旋面配合，所述活塞
与所述缸套采用螺旋面配合，且所述活塞杆上的螺旋面与所述缸套
上的螺旋面的螺旋方向相反。
活塞的内圈和外圈都设置成螺旋面，且活塞杆的螺旋面的旋向
和缸套的螺旋面的旋向相反，能使得活塞杆的转速更大，且活塞杆
的动力更充足。
进一步地，所述活塞杆的截面呈凸凹相间的平滑过渡曲线，所
述活塞的内圈的截面设置为与所述活塞杆相配合的凸凹相间的平滑
过渡曲线。
活塞杆的外圈截面呈凸凹相间的平滑过渡曲线，活塞的内圈的
截面设置为与活塞相配合的凸凹相间的平滑过渡曲线，当活塞的外
圈和缸套的内壁设置为相配合的螺旋面时，活塞和活塞杆之间采用
凸凹相间的平滑过渡曲线的配合，活塞既能沿活塞杆做往复运动，
也能将转动传递给活塞杆，使活塞杆转动。
进一步地，所述缸套的内壁的截面呈凸凹相间的平滑过渡曲线，
所述活塞的外圈的截面设置为与所述缸套的内壁相配合的凸凹相间
的平滑过渡曲线。
缸套的内壁的截面呈凸凹相间的平滑过渡曲线，活塞的外圈的
截面设置为与缸套的内壁相配合的凸凹相间的平滑过渡曲线，当活
塞的内圈和活塞杆设置为相配合的螺旋面时，活塞和缸套之间采用
凸凹相间的平滑过渡曲线的配合，活塞既能沿活塞杆做往复运动，
也能将转动传递给活塞杆，使活塞杆转动。
进一步地，所述活塞的内圈上设置有第一密封圈，所述活塞的
外圈上设置有第二密封圈。
密封圈能进一步的加强密封效果，防止液压油泄露，保证双级
螺旋面摆动油缸能正常工作。
进一步地，所述活塞的内圈设置有第一环形凹槽，所述第一环
形凹槽沿所述活塞的径向向外凹陷，所述第一密封圈设置在所述第
一环形凹槽内。
在活塞的内圈设置第一环形凹槽后，第一密封圈的表面和活塞
的外圈的表面齐平，能很好的起到密封的效果。
进一步地，所述活塞的外圈设置有第二环形凹槽，所述第二环
形凹槽沿所述活塞的半径向内凹陷，所述第二密封圈设置在所述第
二环形凹槽内。
第二环形凹槽使第二密封圈的表面和活塞的外圈的表面齐平，
保障其密封的效果。
进一步地，所述双级螺旋面摆动油缸还包括接头，所述接头设
置有与所述空腔连通的通道，所述输油通道设置在所述通道内，所
述接头与所述活塞杆伸出所述缸盖的部分固定连接。
接头内设有通道，液压油可从可从通道内进入空腔，接头使液
压油的输送更加的稳定。
进一步的，所述缸盖与所述活塞杆固定连接，所述缸盖与所述
缸套转动连接。
将缸套与其他设备连接后，缸盖与活塞杆固定不动，缸套相对
活塞杆转动，从而将扭矩传递出去。
进一步地，所述缸盖上设置有条形凹槽，所述条形凹槽由所述
缸盖的表面向内凹陷，所述条形凹槽沿所述缸盖的径向延伸，所述
接头设置在所述条形凹槽内。
由于接头嵌设在缸盖内，这就使接头与油缸连接的更加紧密，
进而减小油缸尺寸。
与现有技术相比，本发明实现的有益效果是：
本发明提供的双级螺旋面摆动油缸的活塞的内圈或者外圈至少
有一个部分设置为螺旋面，缸套和活塞杆对应设置，使活塞能沿活
塞杆做往复运动，且在活塞做往复运动的过程中，由于螺旋面的作
用，会沿其周向转动，活塞转动带动活塞杆转动，从而将活塞的往
复运动转化为活塞杆的转动。本发明采用螺旋面的配合，有效的节
省了空间，从而控制了油缸的尺寸。
附图说明
图1示出了本发明实施例1提供的双级螺旋面摆动油缸的剖视
图；
图2示出了本发明实施例1提供的双级螺旋面摆动油缸的示意
图；
图3示出了本发明实施例1提供的双级螺旋面摆动油缸的缸盖
的示意图；
图4示出了本发明实施例1提供的双级螺旋面摆动油缸的活塞
的剖视图；
图5示出了本发明实施例2提供的双级螺旋面摆动油缸的一种
活塞杆的剖视图；
图6示出了本发明实施例2提供的双级螺旋面摆动油缸的活塞
的示意图；
图7示出了本发明实施例2提供的双级螺旋面摆动油缸的另一
种活塞杆的示意图；
图8示出了本发明实施例3提供的双级螺旋面摆动油缸的一种
缸套的剖视图；
图9示出了本发明实施例3提供的双级螺旋面摆动油缸的活塞
的示意图；
图10示出了本发明实施例3提供的双级螺旋面摆动油缸的另一
种缸套的示意图。
图中：
缸套101；缸盖102；活塞103；活塞杆104；条形凹槽105；
第三密封圈106；第一密封圈107；第二密封圈108；接头109；通
道110；螺栓111；第一空腔112；第二空腔113。
具体实施方式
目前已知的摆动油缸有两种，一种是通过齿轮和齿条来把液压
缸活塞的往返运动转化为角度的旋转。另一种是活塞通过螺旋齿来
把往返运动转化为角度的旋转，这两种方式中活塞和缸套，活塞和
活塞杆的液压油都是在圆柱表面上密封，第一种结构多出来齿轮齿
条等机械结构，第二种结构中螺旋齿上没有办法做到液压油的密封，
所以它的螺旋齿和往返运动的密封面需要在两个位置上，这些油缸
的尺寸都较大。
为了使上述问题得到改善，本发明提供了一种双级螺旋面摆动
油缸，包括缸套、活塞和活塞杆，所述缸套的两端设置有缸盖，所
述缸套两端的所述缸盖上分别设置有输油通道，所述缸盖和所述缸
套之间形成密闭的空腔；所述活塞位于所述空腔内，所述活塞将所
述空腔沿所述缸套的长度方向分为第一空腔和第二空腔，两个所述
输油通道分别连通所述第一空腔和所述第二空腔；所述活塞杆沿所
述缸套的长度方向延伸，且所述活塞杆的两端分别伸出对应的所述
缸盖；所述缸套的内壁设置有第一螺旋面，所述第一螺旋面沿所述
缸套的长度方向呈螺旋线状，所述活塞的外圈设置有与所述第一螺
旋面相匹配的第二螺旋面，所述活塞套设在所述活塞杆上，且所述
活塞在沿所述缸套往返运动的同时沿所述第一螺旋面和所述第二螺
旋面的螺旋方向转动；或者所述活塞的内圈设置有第三螺旋面，所
述活塞杆上设置有与所述第三螺旋面相匹配的第四螺旋面，所述活
塞沿所述缸套的内壁滑动的同时，所述活塞杆沿所述第三螺旋面和
所述第四螺旋面的螺旋方向相对于所述活塞转动。本发明提供的双
级螺旋面摆动油缸的活塞的内圈或者外圈至少有一个部分设置为螺
旋面，缸套和活塞杆对应设置，使活塞能沿活塞杆做往复运动，且
在活塞做往复运动的过程中，由于螺旋面的作用，会沿其周向转动，
活塞转动带动活塞杆转动，从而将活塞的往复运动转化为活塞杆的
转动。本发明采用螺旋面的配合，有效的节省了空间，从而控制了
油缸的尺寸。
下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细
描述。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，上面结
合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行了清
楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，
而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施
例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以上对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非
旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实
施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创
造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范
围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因
此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对
其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、
“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置
关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时
惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，
而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定
的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语
“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示
或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和
限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例
如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以
是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间
媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技
术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
参照图1至图4，本实时例提供的新型摆动油缸为双级螺旋面
油缸，本发明提供的双级螺旋面摆动油缸的活塞103包括内圈和外
圈，内圈和外圈至少有一个是螺旋面，本实施例针对活塞的内圈和
外圈均为螺旋面的情况进行说明。
缸套101的两端设置有缸盖102，缸套101和缸盖102形成密
闭的空腔，活塞杆104位于缸套101内，活塞杆104沿缸套101的
长度方向延伸，且活塞杆104的两端分别伸出对应的缸盖102，活
塞103位于缸套101内，活塞103的外圈与缸套101的内壁接触，
同时活塞103套设在活塞杆104上，将空腔分为密闭的第一空腔112
和第二空腔113。
活塞杆104的截面的边缘线呈一个封闭曲线，该曲线为圆滑的
过度曲线，活塞103的内圈和活塞杆104的相配合；缸套101的截
面的边缘线呈一个封闭曲线，该曲线为圆滑的过度曲线，活塞103
的外圈和缸套101相配合。
活塞103的外圈设置可以设置为第二螺旋面，缸套101的内壁
设置为和第二螺旋面相匹配的第一螺旋面，第一螺旋面沿缸套101
的长度方向呈螺旋线状；活塞103的内圈设置为第三螺旋面，活塞
杆104的表面设置为和第三螺旋面相配合的第四螺旋面，第四螺旋
面沿活塞杆104的长度方向呈螺旋线状，且第四螺旋面的旋向和第
一螺旋面的旋向相反。
在两端的缸盖102上分别设置有供液压油通过的输油通道，输
油通道分别与第一空腔112和第二空腔113连通。本发明的双级螺
旋面摆动油缸工作时，液压油由输油管道进入第一空腔112，第一
空腔112内的压力增大，液压油推动活塞103向左运动，由于活塞
103与缸套101的接触面和活塞103与活塞杆104的接触面均为螺
旋面，因此活塞103在向左运动的过程中，会沿活塞103的圆周方
向相对于缸套101旋转，在活塞101旋转时，由于活塞杆104的螺
旋面的旋向和缸套101的内壁的螺旋面的旋向相反，因此，活塞杆
104会以更快的速度绕其轴心线旋转，且活塞杆104旋转方向和活
塞103的旋转方向相同；当液压油从输油管道进入第二空腔113时，
活塞103反向运动，同时活塞杆104反向转动。本发明采用螺旋面
的配合，有效的节省了缸套101的内部空间，从而控制了油缸的尺
寸。
在活塞103的内圈和外圈上还分别可以设置第一密封圈107和
第二密封圈108，第一密封圈107和第二密封圈108能进一步的加
强密封效果，防止液压油泄露，保证双级螺旋面摆动油缸能正常工
作。
在活塞103的内圈上可以设置第一环形凹槽，第一环形凹槽沿
活塞103的径向向外凹陷，第一密封圈107可以设置在第一环形凹
槽内，第一密封圈107设置在第一环形凹槽内后，第一密封圈107
的表面与活塞103的内圈的表面齐平，能进一步加强密封效果；在
活塞103的外圈上可以设置第二换向凹槽，第二环形凹槽沿活塞103
的半径向内凹陷，第二密封圈108可以设置在第二环形凹槽内，第
二密封圈108设置在第二环形凹槽内后，第二密封圈108的表面与
活塞103的外圈的表面齐平，能进一步加强密封效果；当然，活塞
103上也可以不设置环形凹槽，直接将第一密封圈107设置成可以
和第一螺旋面相配合的形状，将第二密封圈108设置成可以和第四
螺旋面相配合的形状，也是可以的。
在缸套101的两端还可以设置接头109，接头109可以与活塞
杆104伸出缸盖102的部分固定连接，接头109内设置有通道110，
通道110分别和第一空腔112和第二空腔113连通，输油管道可以
设置在通道110内，然后将缸套101与其他设备连接，就能实现将
活塞103的往复运动转化为扭矩，并传递出去。当然，这里不设置
接头109，直接让液压油通过缸盖102的通道输送到空腔内也是可
以的。
在缸盖102与缸套101内壁接触的面上可以设置第三密封圈
106，保证液压缸内的液压油不会泄露；在缸盖102的外侧还可以设
置条形凹槽105，条形凹槽105是由缸盖102的外表面向内凹陷，
条形凹槽105沿缸盖102的径向延伸，接头109可以设置在条形凹
槽105内，缸盖102与缸套101可以是活动连接，缸盖102与活塞
杆104可以是固定连接，将接头109设置在条形凹槽105内，由于
接头109嵌设在缸盖102内，这就使接头109与油缸连接的更加紧
密，进而减小油缸尺寸。当然，缸盖102上也可以不条形凹槽105，
缸盖102和缸套101固定连接，缸盖102和活塞杆104活动连接也
是可以的。
实施例2
参照图5至图6，本实施例也提供了一种双级螺旋面摆动油缸，
本实施例提供的新型摆动油缸为单级螺旋面油缸，实施例1描述的
技术方案同样适用于本实施例，实施例1已公开的技术方案不再重
复描述。
具体的，本实施例与实施例1的区别在于，本实时例的活塞103
的外圈为螺旋面，缸套101的内壁设置有可以与之相配合的螺旋面，
而活塞103套设在活塞杆104上，且活塞103沿活塞杆104的长度
方向相对于活塞杆104滑动的同时活塞杆104与活塞103同步转动。
活塞杆104的截面的边缘线呈一个封闭曲线，该曲线为圆滑的
过度曲线，且该曲线不为圆形，该曲线可以是呈规则的多边形，如
三角形、矩形或者五边形等，其中这些多边形均做圆角处理；该曲
线也可以是不规则形状，如图5所示。活塞103的内圈和活塞杆104
的相配合。这里以规则的凸凹相间的平滑过渡曲线为例来进行说明。
参照图6和图7，活塞杆104的截面呈凸凹相间的平滑过渡曲
线，活塞103的内圈的截面设置为与活塞杆104相配合的凸凹相间
的平滑过渡曲线。在双级螺旋面摆动油缸工作时，当液压油进入其
中一个空腔后，该空腔内的压力增大，使活塞103向另一端移动，
由于活塞103和缸套101是通过螺旋面配合，因此，活塞103会沿
其周向相对于缸套101转动，又因为活塞103和活塞杆104是通过
第一凸凹相间的平滑过渡曲线和第二凸凹相间的平滑过渡曲线相配
合，因此，活塞103无法相对活塞杆104转动，所以活塞103会带
着活塞杆104一起转动。
当然，这里列举的凸凹相间的平滑过渡曲线的配合只是一种实
施方式，活塞103和活塞杆104也可以是其他可以相对滑动的结构。
实施例3
参照图8至图10，本实施例也提供了一种双级螺旋面摆动油缸，
本实施例提供的新型摆动油缸为单级螺旋面油缸，实施例1描述的
技术方案同样适用于本实施例，实施例1已公开的技术方案不再重
复描述。
具体的，本实施例与实施例1的区别在于，活塞103的内圈为
螺旋面，活塞杆104在长度方向上设置有与之相配合的螺旋面，而
活塞103沿缸套101的内壁滑动的同时，活塞杆104相对于活塞103
转动。
缸套101的截面的边缘线呈一个封闭曲线，该曲线为圆滑的过
度曲线，且该曲线不为圆形，该曲线可以是呈规则的多边形，如三
角形、矩形或者五边形等，其中这些多边形均做圆角处理；该曲线
也可以是不规则形状，如图8所示。活塞103的外圈和缸套101相
配合。这里以规则的凸凹相间的平滑过渡曲线为例来进行说明。
参照图6和图7，缸套101的内壁的截面呈凸凹相间的平滑过
渡曲线，活塞103的外圈的截面设置为与缸套101的内壁相配合的
凸凹相间的平滑过渡曲线。在双级螺旋面摆动油缸工作时，当液压
油进入其中一个空腔后，该空腔内的压力增大，使活塞103向另一
端移动，由于缸套101和活塞103是通过第三凸凹相间的平滑过渡
曲线和第四凸凹相间的平滑过渡曲线相配合，因此活塞103与缸套
101不能相对转动，活塞103只能相对缸套101向另一端滑动，而
活塞103和活塞杆104是通过螺旋面配合的，活塞103不能在活塞
杆104上滑动，因此活塞杆104被迫转动。
当然，这里列举的凸凹相间的平滑过渡曲线的配合只是一种实
施方式，活塞103和缸套101也可以是其他可以相对滑动的结构。
综上所述，本发明提供的双级螺旋面摆动油缸的活塞的内圈或
者外圈至少有一个部分设置为螺旋面，缸套和活塞杆对应设置，使
活塞能沿活塞杆做往复运动，且在活塞做往复运动的过程中，由于
螺旋面的作用，会沿其周向转动，活塞转动带动活塞杆转动，从而
将活塞的往复运动转化为活塞杆的转动。本发明采用螺旋面的配合，
有效的节省了空间，从而控制了油缸的尺寸。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，
对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在
本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，
均应包含在本发明的保护范围之内。