CN104295695B - 动力转换装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动力转换装置，属于动力装置技术领域，它包括第一关联轴和动力输出轴，动力输出轴固定连接转换盘，转换盘的周边设有两组上下布置的弹顶组，位于上方的弹顶组包括若干偶数个环形阵列的上导柱，位于下方的弹顶组包括若干偶数个环形阵列的下导柱，所有上导柱和下导柱与转换盘之间均设有压缩弹簧；第一关联轴上设有在一角度范围内往复摆动的第一上液压油缸和第一下液压油缸，第一关联轴的下游设有一第二关联轴，第二关联轴上设有往复摆动的第二上液压油缸和第二下液压油缸；转换盘的外周设有一承接压缩弹簧作用力的平压板。本发明能够将往复直线运动高效的转换为扭矩输出，且成本低廉，便于推广。

Description

动力转换装置

技术领域

本发明涉及动力装置技术领域，尤其涉及一种将直线动力转换成扭矩输出的动力转换装置。

背景技术

圆周运动在现实中使用非常广泛，常见的有扭矩作为驱动动力用来驱动车辆或者螺旋桨等。发动机是将往复直线运动转换为扭矩输出的典型代表之一，将燃料的热能转换为机械能输出，但是在生活中常见一些末端输出为直线运动的机构，这些能量便白白的浪费掉了。

中国专利文献中公开了很多关于往复直线运动转换为扭矩输出的动力装置，例如，中国发明专利CN101660593A的说明书公开一种往复直线运动转换为圆周运动的传动机构,包括与输入动力水平运动连接的活塞推杆、支承座和大飞轮,在活塞推杆的中间部位设有零克轴,零克轴上装有零克轮,大飞轮上固定有一个中间空心的桃圆轮,零克轮边紧贴桃圆轮边,动力轴中心穿过大飞轮的中心并成为一体,动力轴安装在动力轴承上,该机构能够减少活塞对气缸的磨损,能长时间保证气缸在不失圆的状态下持续工作,降低摩擦产生的温度,这样发动机的就可以在密封和润滑的状态下工作,进而提高发动机的输出功率。

这些机构都是需要将往复直线运动转换为圆周运动，但是如何将单程的直线运动高效的转换为圆周运动，目前还没有文献记载，现实生产中也没有如此应用，因此，如何高效将直线运动转换为扭矩输出是当前机械动力领域面临的一个需要不断改进的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种动力转换装置，能够将直线动力高效的转换为扭矩输出，且成本低廉，便于推广。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种动力转换装置，包括连接直线动力机构的第一关联轴和用于输出扭矩的动力输出轴，所述第一关联轴与动力输出轴平行设置，所述动力输出轴固定连接转换盘，所述转换盘的周边设有两组上下布置的弹顶组，位于上方的所述弹顶组包括若干数量为偶数且环形阵列的上导柱，所述上导柱径向滑动安装于所述转换盘上，位于下方的所述弹顶组包括若干数量为偶数且环形阵列的下导柱，所述下导柱径向滑动安装于所述转换盘上，所有所述上导柱和下导柱与所述转换盘之间均设有压缩弹簧，相邻所述上导柱与下导柱之间的夹角均相等；所述第一关联轴上设有在一角度范围内往复摆动的第一上液压油缸和第一下液压油缸，所述第一上液压油缸与第一下液压油缸的摆动方向相反，所述第一上液压油缸的活塞杆的端部与所述上导柱的顶部位置相对应，所述第一下液压油缸的活塞杆的端部与所述下导柱的顶部位置相对应，以所述转换盘转动方向为正方向，所述第一关联轴的下游设有一第二关联轴，所述第二关联轴平行于所述第一关联轴，所述第二关联轴上设有往复摆动的第二上液压油缸和第二下液压油缸，所述第二上液压油缸和第二下液压油缸的有杆腔内均设有复位弹簧，所述第二上液压油缸与所述第一下液压油缸同步设置，所述第二下液压油缸与所述第一上液压油缸同步设置，所述第二上液压油缸的活塞杆的端部与所述上导柱的顶部位置相对应，所述第二下液压油缸的活塞杆的端部与所述下导柱的顶部位置相对应，所述第一上液压油缸的无杆腔与所述第二下液压油缸的无杆腔相连通，所述第一下液压油缸的无杆腔与所述第二上液压油缸的无杆腔相连通；所述转换盘的外周设有一承接所述压缩弹簧作用力的平压板，所述平压板靠近所述压缩弹簧的表面始终与所述第一上液压油缸或第一下液压油缸在死点位置时活塞杆的顶部保持齐平。

作为一种改进，所述第一上液压油缸与第二下液压油缸传动连接，所述第一下液压油缸与第二上液压油缸传动连接。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：由于设计了转换盘，在转换盘的外周设置了上下两组弹顶组，由直线动力机构驱动第一关联轴带动第一上液压油缸、第一下液压油缸和平压板施力于压缩弹簧，存储弹性势能，一旦偏离死点位置，在压缩弹簧不平衡力的作用下驱动转换盘转动，然后第一上液压油缸和第一下液压油缸分别交替压缩上导柱和下导柱的同时，将弹性力传递到位于下游的第二下液压油缸和第二上液压油缸，驱动转换盘转动，上导柱和下导柱交替偏离死点的同时，第二下液压油缸和第二上液压油缸交替脱离下导柱和上导柱，整个过程中使压缩弹簧交替被压缩和压缩弹簧的势能交替释放做功，能耗低，连续性强，将直线动力高效的转换为扭矩输出。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例中转换盘的剖视结构示意图；

图3是本发明实施例中传动关系示意图；

图4是本发明实施例初始位置状态示意图；

图5是本发明实施例另一工作位置状态示意图；

图中：1、第一关联轴，2、动力输出轴，3、转换盘，4、上导柱，5、下导柱，6、平压板，7、第一上液压油缸，8、第一下液压油缸，9、第二下液压油缸，10、第二上液压油缸，11、第二关联轴，12、压缩弹簧，13、驱动链轮，14、过渡链轮，15、曲柄连杆，16、传动齿轮，17、第一齿圈，18、第二齿圈。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1和图2共同所示，一种动力转换装置，包括连接直线动力机构的第一关联轴1和用于输出扭矩的动力输出轴2，第一关联轴1与动力输出轴2平行设置，动力输出轴2只输出扭矩，不能径向滑动，而第一关联轴1则随直线动力机构一起沿动力输出轴2的径向滑动，动力输出轴2固定连接转换盘3，转换盘3的周边设有两组上下布置的弹顶组，位于上方的弹顶组包括若干数量为偶数且环形阵列的上导柱4，上导柱4径向滑动安装于转换盘3上，位于下方的弹顶组包括若干数量为偶数且环形阵列的下导柱5，下导柱5径向滑动安装于转换盘3上，所有上导柱4和下导柱5与转换盘3之间均设有压缩弹簧12，相邻上导柱4与下导柱5之间的夹角均相等；第一关联轴1上设有在一角度范围内往复摆动的第一上液压油缸7和第一下液压油缸8，第一上液压油缸7与第一下液压油缸8的摆动方向相反，第一上液压油缸7的活塞杆的端部与上导柱4的顶部位置相对应，第一下液压油缸8的活塞杆的端部与下导柱5的顶部位置相对应，以转换盘3转动方向为正方向，第一关联轴1的下游设有一第二关联轴11，第二关联轴11与动力输出轴2的位置相对固定，第二关联轴11平行于第一关联轴1，第二关联轴11上设有往复摆动的第二上液压油缸10和第二下液压油缸9，第二上液压油缸10和第二下液压油缸9的有杆腔内均设有复位弹簧，第二上液压油缸10与第一下液压油缸8同步设置，第二下液压油缸9与第一上液压油缸7同步设置，第二上液压油缸10的活塞杆的端部与上导柱4的顶部位置相对应，第二下液压油缸9的活塞杆的端部与下导柱5的顶部位置相对应，第一上液压油缸7的无杆腔与第二下液压油缸9的无杆腔相连通，第一下液压油缸8的无杆腔与第二上液压油缸10的无杆腔相连通；转换盘3的外周设有一承接压缩弹簧12作用力的平压板6，平压板6靠近压缩弹簧12的表面始终与第一上液压油缸7或第一下液压油缸8在死点位置时活塞杆的顶部保持齐平，平压板6位于第一关联轴1与第二关联轴11之间，当第一上液压油缸7或第一下液压油缸8离开死点位置时，平压板6位置保持不动，实现时可以使用单独的控制机构，也可以使得平压板6与第一关联轴1联动，本领域技术人员可以根据需要自行选择，在此不再赘述，为了减小平压板6与上导柱4以及下导柱5之间的摩擦力，减少能耗，所有上导柱4和下导柱5的顶部均安装有滚轮。为了便于启动，活塞杆的端部也可以设置平板，形成一个提前角。

能够使第一上液压油缸7和第一下液压油缸8按照相反方向往复摆动的机构有很多，可以使用单独驱动第一上液压油缸7和第一下液压油缸8的电机来实现，但是这样无疑增加了成本，发明人经过研究，使用了以下方案：如图3所示，在动力输出轴2上设置一驱动链轮13，再设置一个与驱动链轮13相啮合的过渡链轮14，在第一关联轴1上设置一传动齿轮16，在过渡链轮14与传动齿轮16之间设置曲柄连杆15，将过渡链轮14的圆周运动转换为传动齿轮16的往复摆动，第一上液压油缸7的缸体和第一下液压油缸8的缸体均转动安装于第一关联轴1上，在第一上液压油缸7上固定第一齿圈17，在第一下液压油缸8上固定第二齿圈18，第一齿圈17和第二齿圈18均与传动齿轮16相啮合且分别位于传动齿轮16两侧，从而实现了第一齿圈17和第二齿圈18的往复摆动，同时实现了第一上液压油缸7和第一下液压油缸8的摆动方向相反。

第二关联轴11上的第二上液压油缸10和第二下液压油缸9也可以使用单独的动力驱动实现二者的往复摆动，同样，发明人为了降低成本，且保证第二上液压油缸10与第一下液压油缸8同步、第二下液压油缸9与第一上液压油缸7同步，发明人将第一上液压油缸7与第二下液压油缸9传动连接，第一下液压油缸8与第二上液压油缸10传动连接，传动连接时可以使用链轮，也可以使用同步带轮，还可以使用上述的与第一关联轴1类似的一组传动机构(包括另一驱动链轮、另一过渡链轮、另一曲柄连杆、另一传动齿轮、另一第一齿圈、另一第二齿圈)，本领域技术人员根据需要实施，在此不再赘述。

其工作过程如下：

如图4所示，初始位置时，第二上液压油缸10和第二下液压油缸9的活塞杆均在复位弹簧的作用下回缩，而第一上液压油缸7和第一下液压油缸8的活塞杆则都伸出，此时第二下液压油缸9的活塞杆的端部与一下导柱5的顶部相抵。

当直线动力机构作用于第一关联轴1时，第一关联轴1带动第一上液压油缸7、第一下液压油缸8一起向靠近转换盘3方向移动，第一下液压油缸8的活塞杆首先与一下导柱5相抵，随着直线动力机构的继续移动，第一下液压油缸8的活塞杆压缩下导柱5，同时压缩弹簧12的反作用力将第一下液压油缸8无杆腔内的液压油压入到第二上液压油缸10内，使得第二上液压油缸10的活塞杆伸出，当第一关联轴1继续向靠近转换盘3方向移动，如图1所示，当第一下液压油缸8压缩下导柱5到达最小位置时，第一上液压油缸7的活塞杆顶部与上导柱4的顶部相抵，此时下导柱5的顶部与平压板6相抵，而位于该死点位置下游的上导柱4的顶部也刚好和平压板6相抵，此时，一旦在力的作用下转换盘3转动，第一上液压油缸7也同时压缩上导柱4，活塞杆回缩，将第一上液压油缸7无杆腔内的液压油压入第二下液压油缸9的无杆腔内，第二下液压油缸9的活塞杆压缩下导柱5，下导柱5上的压缩弹簧12的反作用力，与平压板6所压的压缩弹簧12产生复位力一起驱动转换盘3逆时针转动，驱动链轮13、过渡链轮14、曲柄连杆15、传动齿轮16、第一齿圈17、第二齿圈18和链轮都同时实现联动，带动第一上液压油缸7和第二下液压油缸9正方向摆动，第一下液压油缸8和第二上液压油缸10反方向摆动，当第一上液压油缸7活塞杆压缩的上导柱4刚好进入平压板6时，如图5所示，第一下液压油缸8的活塞杆伸出且与下导柱5的顶部相抵，第二下液压油缸9的活塞杆伸出且与下导柱5的顶部相抵，第二上液压油缸10活塞杆缩回且与上导柱4相抵，转换盘3继续转动，带动第一上液压油缸7和第二下液压油缸9反方向摆动，第一下液压油缸8和第二上液压油缸10正方向摆动，此时第二上液压油缸10的活塞杆为伸出过程，推动上导柱4压缩，压缩弹簧12的不平衡力，驱动转换盘3继续转动。

第一上液压油缸7和第一下液压油缸8交替实现接、压动作，而第二上液压油缸10和第二下液压油缸9交替实现推、接动作，如此循环，通过液压油将平压板6上游的力传递给平压板6下游，减少了能量损耗，可以使冲压的直线动力转换为圆周运动输出。

基于以上构思，若在死点位置启动时，需要一个外力使得活塞杆偏离死点位置，当然，也可以在同一根动力输出轴上并列设置另一组错开相位的该动力转换装置，启动时必然有一组不在死点位置，便可以顺利启动。

当直线动力机构相对称设置有两个时，可以对称设置两组该动力转换装置，但是仍设置一个转换盘3，错开相位差，启动时也必然有一组不在死点位置，也可以顺利启动，不需要额外施加启动力，并且动力输出轴2上受到的径向力也相对平衡，扭力输出稳定性更高。

本发明不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.动力转换装置，包括连接直线动力机构的第一关联轴和用于输出扭矩的动力输出轴，所述第一关联轴与动力输出轴平行设置，其特征在于：所述动力输出轴固定连接转换盘，所述转换盘的周边设有两组上下布置的弹顶组，位于上方的所述弹顶组包括若干数量为偶数且环形阵列的上导柱，所述上导柱径向滑动安装于所述转换盘上，位于下方的所述弹顶组包括若干数量为偶数且环形阵列的下导柱，所述下导柱径向滑动安装于所述转换盘上，所有所述上导柱和下导柱与所述转换盘之间均设有压缩弹簧，相邻所述上导柱与下导柱之间的夹角均相等；所述第一关联轴上设有在一角度范围内往复摆动的第一上液压油缸和第一下液压油缸，所述第一上液压油缸与第一下液压油缸的摆动方向相反，所述第一上液压油缸的活塞杆的端部与所述上导柱的顶部位置相对应，所述第一下液压油缸的活塞杆的端部与所述下导柱的顶部位置相对应，以所述转换盘转动方向为正方向，所述第一关联轴的下游设有一第二关联轴，所述第二关联轴平行于所述第一关联轴，所述第二关联轴上设有往复摆动的第二上液压油缸和第二下液压油缸，所述第二上液压油缸和第二下液压油缸的有杆腔内均设有复位弹簧，所述第二上液压油缸与所述第一下液压油缸同步设置，所述第二下液压油缸与所述第一上液压油缸同步设置，所述第二上液压油缸的活塞杆的端部与所述上导柱的顶部位置相对应，所述第二下液压油缸的活塞杆的端部与所述下导柱的顶部位置相对应，所述第一上液压油缸的无杆腔与所述第二下液压油缸的无杆腔相连通，所述第一下液压油缸的无杆腔与所述第二上液压油缸的无杆腔相连通；所述转换盘的外周设有一承接所述压缩弹簧作用力的平压板，所述平压板靠近所述压缩弹簧的表面始终与所述第一上液压油缸或第一下液压油缸在死点位置时活塞杆的顶部保持齐平。

2.如权利要求1所述的动力转换装置，其特征在于：所述第一上液压油缸与第二下液压油缸传动连接，所述第一下液压油缸与第二上液压油缸传动连接。