CN103363053B - 一种液压传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压传动装置，包括壳体、与壳体配合设置的前盖和后盖，所述的壳体上设置有腔体，还包括设置在腔体内部的传动机构，所述的传动机构包括输入轴、输出轴、转子和转环，所述的转子设置在输入轴上且与输入轴一起转动，所述的转环设置在转子的外部并与输出轴连接，转环与输出轴一起转动，所述的转子上设置有若干滑动叶片，所述的转环的内表面沿旋转方向设置有至少一个逐渐扩大区段和至少一个逐渐缩小区段。该传动装置可通过控制流体参数来控制输出扭矩和转速的大小，可以实现无扭矩输出空转，能耗少，启动平稳，效率高，结构简单，操作安全方便，寿命长，高功率密度，应用广泛。

Description

一种液压传动装置

技术领域

本发明涉及传动技术领域，尤其是涉及到一种液压传动装置。

背景技术

液压离合器的工作原理很简单，它由液压叶片泵革新而成。通常人们的思想理所当然的停留在叶片泵的工作原理上，即定子固定而转子和叶片旋转，从而产生高压油输出。 如果堵住压力口，能量无处释放，就会发生事故。

中国专利文献（公开日：2010年8月4日，公开号：CN 101796317A）公开了液压元件，尤其用于设置在一个液压式离合器操作装置的主动缸与从动缸之间的压力管路中，该液压元件具有一壳体，该壳体具有一主动缸侧的液压接口及一从动缸侧的液压接口，该壳体接收一阀装置，在该该液压元件中实现了简单的结构，其方式是阀装置具有两个阀体，这些阀体活动地支承在该壳体中及可抵抗一弹簧的力彼此相对移动。

中国专利文献（公告日：2001年8月29日，公告号：CN 2445140Y）公开了一种液压式离合器，它由主动轴,主动齿轮，从动齿轮，油腔，机壳，从动轴，控制杆组成，主动轴与主动齿轮连接，从动齿轮与主动齿轮啮合，在齿轮腔的一边有进油阀，另一边有控制阀，机壳与从动轴连为一体，控制杆设在机壳外。

中国专利文献（公开日：2003年10月29日，公开号：CN 2582928Y）公开了一种汽车用电控液压式自动变速离合器，主要部件包括自动变速离合器、离合器操纵系统、液压增压系统、燃油计量活门和停留刹车系统，通过离合器操纵系统使用液压力操纵自动变速离合器改变发动机扭矩和转速的输出途径，实现变矩和变速；通过离合器操纵系统操纵燃油计量活门协调与燃油系统的同步工作；通过离合器的主动轴和从动轴摩擦啮合传递发动机扭矩和转速。

上述技术方案中的离合器虽然在现有技术上做了改进，但是其输出扭矩却无法实现远程控制，或结构复杂效率较低，而且功能单一，用途受限。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的离合器输出扭矩不可控制，功能单一的问题而提供一种多功能，输出扭矩可远程控制且高效紧凑的液压传动装置。

本发明实现其技术目的所采用的技术方案是：一种液压传动装置，包括壳体、与壳体配合设置的前盖和后盖，所述的壳体上设置有腔体，还包括设置在腔体内部的传动机构，所述的传动机构包括输入轴、输出轴、转子和转环，所述的转子设置在输入轴上且与输入轴一起转动，所述的转环设置在转子的外部并与输出轴连接，转环与输出轴一起转动，所述的转子上设置有若干滑动叶片，所述的转环的内表面沿旋转方向设置有至少一个逐渐扩大区段和至少一个逐渐缩小区段。该液压传动装置通过一个输入轴和输出轴，在输入轴上设置有转子，而在输出轴上设置有转环，转环与输出轴同步转动，而转环内表面设置有至少一个逐渐扩大的区段和至少一个逐渐缩小区段。该液压传动装置使用时，转子旋转而叶片向外伸出与转环的内表面接触，逐渐扩大的区段内部吸入流体介质，逐渐缩小区段内部流体介质被压缩，这样当输入轴转动时，输入轴带动转子旋转，由于逐渐缩小区段内部流体介质被压缩产生扭矩，将旋转力传递到转环上，使转环转动，转环与输出轴连接，转环的转动带动输出轴旋转输出扭矩。由于扭矩等于压力 x 排量，因此若控制压力就控制了输出扭矩。该传动装置通过控制油压来控制输出扭矩的大小，实现了对输出扭矩的控制，同时，该传动装置可以实现无扭矩输出空转，启动平稳，最大扭矩可控制，结构简单，操作安全方便。

作为优选，所述的传动机构还包括设置在转子和转环两端的双金属侧板、密封侧板和压力侧板，所述转环或双金属侧板、密封侧板和压力侧板上设置有低压流体通道和高压流体通道，所述的转子、转环、双金属侧板、密封侧板和压力侧板之间构成油腔，每相邻两叶片与密封侧板、压力侧板的端面、转子外圆面、转环内表面之间均形成流体介质腔室，所述的流体介质腔室分别与对应的流体通道连接，位于逐渐扩大区段的流体介质腔室通过低压流体通道连通壳体内腔体，位于逐渐缩小区段的流体介质腔室连接高压流体通道。转子和转环的两端设置双金属侧板，密封侧板和压力侧板，上述零件一是为了实现对传动装置的密封设置，二是方便流体通道、油腔、流体介质腔室的设置，这样的结构可以实现对叶片伸缩的控制，实现扭矩传递或空转，流体介质腔室可以使转子随输入轴旋转时，产生油压，带动转环与输出轴旋转，输出扭矩，实现扭矩的控制。位于逐渐扩大区段的流体介质腔室通过低压流体通道连接腔体吸入流体介质，位于逐渐缩小区段的流体介质腔室连接高压流体通道将流体介质输出。

作为另一种优选，所述的传动机构还包括设置在转子和转环两端的密封侧板和压力侧板，所述转环、密封侧板和压力侧板上设置有低压流体通道和高压流体通道，每相邻两叶片与密封侧板、压力侧板的端面、转子外圆面、转环内表面之间均形成流体介质腔室，所述的流体介质腔室分别与对应的流体通道连接，位于逐渐扩大区段的流体介质腔室通过低压流体通道连通壳体内腔体，位于逐渐缩小区段的流体介质腔室连接高压流体通道。有些场合，也可不用双金属侧板，这样结构简单。

作为优选，壳体或前盖或后盖上设置有流体介质入口和流体介质出口，流体介质入口和流体介质出口分别与腔体相通。

作为优选，壳体或前盖或后盖上设置有流体介质入口和流体介质出口，流体介质入口和流体介质出口分别与腔体相通。壳体上设置流体介质入口和流体介质出口分别与腔体相通，是为了将外部流体介质进入腔体并便于介质对流。

作为优选，所述的转子上沿转子的径向设置有若干叶片槽，所述的叶片滑动设置在叶片槽内，所述的叶片的根部与叶片槽的底部之间构成叶片下腔，所述的叶片下腔经流体通道与逐渐缩小区段的流体介质腔室相连，所述的叶片与叶片槽侧壁之间设置有叶片锁紧腔。叶片设置在叶片槽内部并与叶片槽底部构成叶片下腔，叶片下腔的设置是为了实现对叶片伸缩的控制，实现扭矩输出或空转，叶片与叶片槽侧壁之间设置叶片锁紧腔，叶片锁紧腔是为了将叶片锁定在叶片槽内部，实现转子旋转而不吸排流体的空转作用。

作为优选，前盖上设置有锁片口和锁片通道，所述的输入轴上设置有与锁片通道相通的流道，所述的流道与叶片锁紧腔连通。锁片口和锁片通道，以及流道的设置是为了实现对叶片状态的锁定，当不需要系统工作时，通过叶片锁紧腔内压力流体的作用将其锁定在转子槽内，当而需要工作时，将叶片锁紧腔内压力流体卸荷以释放叶片正常工作。

作为优选，压力侧板上设有与高压流体通道相连的高压腔室，所述的高压腔室连接控制阀的进口或液压马达的进口，所述高压腔室与逐渐缩小区段的流体介质腔室相通。压力侧板上设置高压腔室，而高压腔室连接控制阀的进口或液压马达的进口，实现调压功能和传动扩展功能，通过控制压力的大小进而控制输出扭矩的大小。

作为优选，所述的控制阀设置在压力侧板或后盖上，所述的控制阀与远程控制口相连，远程控制口与远程控制系统连接，所述的控制阀是压力阀或比例阀，所述的液压马达与输出轴同轴安装。设置控制阀并通过远程控制系统控制压力，实现对扭矩转速连续变化的调节，变速便捷且变速范围宽，操作方便，该传动装置可以应用到多种设备中，它可以安装在齿轮内部，制造一个变速便捷且变速范围更宽的双速齿轮箱，它可以和液压泵/马达复合泵相配合 ，形成具有能量再生功能的汽车尾轴齿轮箱。该传动装置可以连接到或者嵌入发动机内部，用于风扇驱动，它不会过热烧坏、可空转、可远程控制。后盖上设置的控制阀是压力阀或比例阀等，与远程控制系统连接，通过对该控制阀的调节而精确控制输出扭矩和转速。液压马达优选与输出轴同轴安装，这样变量调节可被远程控制，变量范围更宽，效率高。

作为优选，压力侧板与输出轴为一体式结构或者分体式结构。压力侧板可以选与输出轴一体设置，也可以是分体设置，通过连接组合为一体，一体式安装密封方便，分体式制作方便，无论采用何种连接方式，该压力侧板只要满足该传动装置的要求即可。

作为优选，转子与输入轴为分体结构或一体结构，转环与输出轴为分体结构或一体结构，所述的壳体与前盖或后盖为一体结构。结构设计时，输入轴与转子可以是分体或一体结构，输出轴与转环可以是分体或一体结构，壳体与前盖或后盖可以是分体或一体结构。

本发明的有益效果是：该液压传动装置可通过控制油压来控制输出扭矩的大小，实现了对输出扭矩的控制，可远程控制扭矩转速连续变化，同时，该液压传动装置可以实现无扭矩输出空转，能耗少，启动平稳，效率高，结构简单，操作安全方便，寿命长，高功率密度： 150mm直径规格可产生功率75kW。

该液压传动装置应用范围广泛，可以应用到多种设备中，它可以安装在齿轮内部，制造一个变速便捷且变速范围更宽的双速齿轮箱，它可以和液压泵/马达复合泵相配合 ，形成具有能量再生功能的汽车尾轴齿轮箱。该液压传动装置可以连接到或者嵌入发动机内部，用于风扇驱动，它不会过热烧坏、可空转、可远程控制。可直接安装在发动机上的风扇传动，可逆转风扇。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是本发明的一种水平方向的剖视图；

图3是图2中的A-A剖视图；

图4是图3中B处的放大图；

图5是本发明的远程调压示意图；

图6是本发明的另一种结构示意图；

图中：1、壳体，2、前盖，3、后盖，4、腔体，5、输入轴，6、输出轴，7、转子，8、转环，9、叶片，10、双金属侧板，11、密封侧板，12、压力侧板，13、高压流体通道，14、低压流体通道，15、流体介质入口，16、流体介质出口，17、叶片槽，18、叶片下腔，19、叶片锁紧腔，20、锁片口，21、锁片通道，22、流道，23、高压腔室，24、远程控制口，25、控制阀，26、液压马达，27、远程控制系统。

具体实施方式

下面通过具体实施例并结合附图对本发明的技术方案作进一步详细说明。

实施例1：

在图1所示的实施例中，一种液压传动装置，包括壳体1、与壳体1配合设置的前盖2和后盖3，壳体1与前盖2或后盖3为分体式结构，壳体1上设置有腔体4，腔体4内部设置有传动机构，传动机构包括输入轴5、输出轴6、转子7和转环8，转子7与输入轴5为分体结构，转环8与输出轴6为分体结构，壳体与前盖或后盖为分体结构。转子7设置在输入轴5上且与输入轴5一起转动，转环8设置在转子7的外部并与输出轴6连接，转环8与输出轴6一起转动，转子7上设置有若干滑动叶片9，转环8的内表面沿旋转方向设置有至少一个逐渐扩大区段和至少一个逐渐缩小区段。

该传动机构还包括设置在转子7和转环8的两端的双金属侧板10、密封侧板11和压力侧板12，压力侧板12与输出轴6为一体式结构。转环8上设置有高压流体通道13和低压流体通道14，转子7、转环8、双金属侧板10、密封侧板11和压力侧板12之间构成油腔，每相邻两叶片9与密封侧板11、压力侧板12的端面、转子7外圆面、转环8内表面之间均形成流体介质腔室，位于逐渐扩大区段的流体介质腔室通过低压流体通道14连通流体介质入口15，位于逐渐缩小区段的流体介质腔室与高压流体通道13连通。位于逐渐扩大区段的腔室可通过流道吸入流体介质，位于逐渐缩小区段的腔室其内部流体介质可被压缩。流体介质入口15和流体介质出口16设置在壳体1上，与腔体4和低压流体通道14相通。

转子7上沿转子7的径向设置有若干叶片槽17，叶片9滑动设置在叶片槽17内，叶片9的根部与叶片槽17的底部之间构成叶片下腔18（见图3），叶片下腔18经高压流体通道13与逐渐缩小区段的流体介质腔室相连，叶片9与叶片槽17侧壁之间设置有叶片锁紧腔19（见图4）。前盖2上设置有锁片口20和锁片通道21，输入轴5上设置有与锁片通道21相通的流道22，流道22与叶片锁紧腔19连通。压力侧板12上设有高压腔室23，高压腔室23连接控制阀25，高压腔室23与逐渐缩小区段的流体介质腔室相通。控制阀25设置在后盖3上，控制阀25与远程控制口24相连（见图2），远程控制口24与远程控制系统27连接，控制阀25是压力阀。

实施例2：

在图6所示的实施例中，一种液压传动装置，包括壳体1、与壳体1配合设置的前盖2和后盖3，壳体1与前盖2或后盖3为分体式结构，壳体1上设置有腔体4，腔体4内部设置有的传动机构，传动机构包括输入轴5、输出轴6、转子7和转环8，转子7与输入轴5为分体结构，转环8与输出轴6为分体结构，壳体与前盖或后盖为分体结构。转子7设置在输入轴5上且与输入轴5一起转动，转环8设置在转子7的外部并与输出轴6连接，转环8与输出轴6一起转动，转子7上设置有若干沿径向滑动的叶片9，转环8的内表面沿旋转方向设置有至少一个逐渐扩大区段和至少一个逐渐缩小区段。

该传动机构还包括设置在转子7和转环8两端的双金属侧板10、密封侧板11和压力侧板12，压力侧板12与输出轴6为分体式结构。密封侧板11上设置有高压流体通道13和低压流体通道14，转子7、转环8、双金属侧板10、密封侧板11和压力侧板12之间构成油腔，每相邻两叶片9与密封侧板11、压力侧板12的端面、转子7外圆面、转环8内表面之间均形成流体介质腔室，位于逐渐扩大区段的流体介质腔室通过低压流体通道14连通流体介质入口15，位于逐渐缩小区段的流体介质腔室连通高压流体通道13。位于逐渐扩大区段的腔室可通过流道吸入流体介质，位于逐渐缩小区段的腔室其内部流体介质可被压缩。流体介质入口15和流体介质出口16设置在壳体1上，与腔体4和低压流体通道14相通。

转子7上沿转子7的径向设置有若干叶片槽17，叶片9滑动设置在叶片槽17内，叶片9的根部与叶片槽17的底部之间构成叶片下腔18，叶片下腔18经高压流体通道13与逐渐缩小区段的流体介质腔室相连，叶片9与叶片槽17侧壁之间设置有叶片锁紧腔19。前盖2上设置有锁片口20和锁片通道21，输入轴5上设置有与锁片通道21相通过的流道22，流道22与叶片锁紧腔19连通。压力侧板12上设有高压腔室23，高压腔室23连接液压马达26的进口，高压腔室23与逐渐缩小区段的流体介质腔室相通。液压马达26与输出轴6同轴安装。控制阀25设置在压力侧板12上，控制阀25与远程控制口24相连，远程控制口24与远程控制系统27连接，控制阀25是比例阀。控制阀25与高压腔室23相连。该传动装置连接了液压马达26，可实现扭矩放大功能（见图5）。

实施例3：

实施例3与实施例1的内容基本相同，不同之处在于：传动机构不设置双金属侧板10，这样可以简化液压传动装置的结构，同时该实施例中的转子与输入轴为一体结构，转环与输出轴为一体结构，所述的壳体与前盖或后盖为一体结构。

该液压传动装置转环连接到输出轴上，可以与输出轴一起旋转，转环和转子将液压油沿转环的轮廓压缩，就将旋转力传递到转环上，由于扭矩等于压力 x 排量，因此控制输入压力就控制了输出扭矩。

当该液压传动装置使用时，输入轴、转子和叶片一起旋转， 转环、压力侧板和输出轴一起旋转。由于转环8的内表面沿旋转方向设置有至少一个逐渐扩大的区段和至少一个逐渐缩小区段。流体介质入口内通入流体介质后，流体介质被吸入位于逐渐扩大区段的流体介质腔室内，由于转子7、转环8、双金属侧板10、密封侧板11和压力侧板12之间构成油腔，每相邻两叶片9与密封侧板11、压力侧板12的端面、转子7外圆面、转环8内表面之间均形成流体介质腔室，当输入轴带动转子旋转时，叶片可通过向叶片下腔内部通入流体，通过流体压力向转环内表面伸出并与转环内表面接触，在叶片随转子转动过程中，叶片位置的锁定是通过往锁片口20、锁片通道21和流道22内通入信号油来实现的，叶片通过叶片锁紧腔19进行锁定，使叶片保持在工作状态或缩回状态。由于流体介质在转子的旋转过程中，位于逐渐缩小区段的流体介质腔室内时被压缩，被压缩的过程产生扭矩，进而带动转环旋转，转环旋转带动压力侧板和输出轴一起旋转，从而输出扭矩。

对于输出扭矩的大小是通过远程控制系统实现的，远程控制系统调节控制阀的流体参数实现对扭矩转速连接变化的控制。

该液压传动装置，包含输入轴、输出轴，输入轴上安装有设置有若干径向叶片槽的转子，每条叶片槽内装有可沿径向滑动的叶片，输出轴上装有位于转子外部的转环和置于转环、转子两侧的密封侧板、压力侧板，转环内表面径向尺寸沿旋转方向形成不小于一个的逐渐扩大区段和不小于一个的逐渐缩小区段，叶片可沿叶片槽径向伸出至其前端接触转环内表面，每相邻二叶片与密封侧板、压力侧板的端面、转子外圆及转环内表面间均形成各自腔室油腔，位于逐渐扩大区段的流体介质腔室可通过流体通道吸入流体介质，位于逐渐缩小区段的流体介质腔室其内部流体介质可被压缩。转环和密封侧板、压力侧板外部装有壳体，壳体上设有流体介质入口和流体介质出口与壳体内腔及相应流道相通。转环或密封侧板上设有低压流体通道和高压流体通道。每个叶片在叶片槽内形成叶片下腔，叶片下腔经高压流体通道与逐渐缩小区段的腔室相连。压力侧板上设有高压腔室，逐渐缩小区段的腔室与高压腔室相通，高压腔室可与控制阀进口连接或与液压马达进口连接。控制阀位于压力侧板或壳体上，控制阀可被远程控制调节。液压马达可与输出轴同轴安装，变量调节可被远程控制。压力侧板可与输出轴整体组成。叶片可以被锁定在叶片槽内不动。叶片锁定可以用液压力侧向压紧锁住。

该液压传动装置可通过控制油压来控制输出扭矩的大小，实现了对输出扭矩的控制，可远程控制扭矩转速连续变化，同时，该液压传动装置可以实现无扭矩输出空转，叶片用一个低压先导信号锁定，实现空转，能耗少，启动平稳，效率高，结构简单，操作安全方便，寿命长，高功率密度： 150mm直径规格可产生功率75kW。

该液压传动装置应用范围广泛，可以应用到多种设备中，它可以安装在齿轮内部，制造一个变速便捷且变速范围更宽的双速齿轮箱，它可以和液压泵/马达复合泵相配合 ，形成具有能量再生功能的汽车尾轴齿轮箱。该液压传动装置可以连接到或者嵌入发动机内部，用于风扇驱动，它不会过热烧坏、可空转、可远程控制。可直接安装在发动机上的风扇传动，可逆转风扇。

Claims (9)

1.一种液压传动装置，包括壳体、与壳体配合设置的前盖和后盖，所述的壳体上设置有腔体，其特征在于：还包括设置在腔体内部的传动机构，所述的传动机构包括输入轴、输出轴、转子和转环，所述的转子设置在输入轴上且与输入轴一起转动，所述的转环设置在转子的外部并与输出轴连接，转环与输出轴一起转动，所述的转子上设置有若干滑动叶片，所述的叶片可用液压力侧向压紧锁住，所述的转环的内表面沿旋转方向设置有至少一个逐渐扩大区段和至少一个逐渐缩小区段；所述的转子上沿转子的径向设置有若干叶片槽，所述的叶片滑动设置在叶片槽内，所述的叶片的根部与叶片槽的底部之间构成叶片下腔，所述的叶片下腔经流体通道与逐渐缩小区段的流体介质腔室相连，所述的叶片与叶片槽侧壁之间设置有叶片锁紧腔。

2.根据权利要求1所述的一种液压传动装置，其特征在于：所述的传动机构还包括设置在转子和转环两端的双金属侧板、密封侧板和压力侧板，所述转环、密封侧板和压力侧板上设置有低压流体通道和高压流体通道，或者所述双金属侧板、密封侧板和压力侧板上设置有低压流体通道和高压流体通道，每相邻两叶片与密封侧板、压力侧板的端面、转子外圆面、转环内表面之间均形成流体介质腔室，所述的流体介质腔室分别与对应的流体通道连接，位于逐渐扩大区段的流体介质腔室通过低压流体通道连通壳体内腔体，位于逐渐缩小区段的流体介质腔室连接高压流体通道。

3.根据权利要求1所述的一种液压传动装置，其特征在于：所述的传动机构还包括设置在转子和转环两端的密封侧板和压力侧板，所述转环、密封侧板和压力侧板上设置有低压流体通道和高压流体通道，每相邻两叶片与密封侧板、压力侧板的端面、转子外圆面、转环内表面之间均形成流体介质腔室，所述的流体介质腔室分别与对应的流体通道连接，位于逐渐扩大区段的流体介质腔室通过低压流体通道连通壳体内腔体，位于逐渐缩小区段的流体介质腔室连接高压流体通道。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种液压传动装置，其特征在于：壳体或前盖或后盖上设置有流体介质入口和流体介质出口，流体介质入口和流体介质出口分别与腔体相通。

5.根据权利要求1所述的一种液压传动装置，其特征在于：前盖上设置有锁片口和锁片通道，所述的输入轴上设置有与锁片通道相通的流道，所述的流道与叶片锁紧腔连通。

6.根据权利要求2或3所述的一种液压传动装置，其特征在于：压力侧板上设有与高压流体通道相连的高压腔室，所述的高压腔室连接控制阀的进口或液压马达的进口，所述高压腔室与逐渐缩小区段的流体介质腔室相通。

7.根据权利要求6所述的一种液压传动装置，其特征在于：所述的控制阀设置在压力侧板或后盖上，所述的控制阀与远程控制口相连，远程控制口与远程控制系统连接，所述的控制阀是压力阀或比例阀，所述的液压马达与输出轴同轴安装。

8.根据权利要求2或3所述的一种液压传动装置，其特征在于：压力侧板与输出轴为一体式结构或者分体式结构。

9.根据权利要求1或2或3或5任意一项所述的一种液压传动装置，其特征在于：转子与输入轴为分体结构或一体结构，转环与输出轴为分体结构或一体结构，所述的壳体与前盖或后盖为分体结构或一体结构。