CN104696468B - 液压驱动有限转角的直旋作动器 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种液压驱动有限转角的直旋作动器，油口A穿过活塞杆（4）与中空活塞头（6）左端相通，油口B穿过固定杆（7）与中空活塞头右端相通，活塞杆和固定杆通过中空活塞头分别相连在分配杆（5）的两端，装配在输出筒体（3）中的中空活塞头腔体内装配有连接两端活塞杆的分配杆，活动装配在分配杆两端的活塞杆通过杆头上的外螺纹连接中空活塞头，中空活塞头腔内两端内螺纹旋向相反，并以大于80°的螺旋升角分别与两端相同旋向及相同螺旋升角的活塞杆旋合组成螺旋运动副，其中，中空活塞头一端与活塞杆组成一对螺旋运动副，另一端与固定杆组成一对螺旋运动副，活塞杆与输出筒体固定在一起，输出筒体输出转矩。本发明传动机构简单，动作时间短。

Description

液压驱动有限转角的直旋作动器

技术领域

本发明是一种采用液压驱动螺旋副转动有限转角，实现液压能转换成机械能的旋转作动器。

背景技术

作动器分为电液作动器、机电作动器(EMA)、电静液作动器(EHA)和综合作动器装置(IAP)。飞行器舱门、舵面、转向系统等摆动类机构的驱动大多是采用直线式作动器或者全电机构作动器。直线式作动器需要专门的锁定机构和连杆机构才能实现机构摆动，不但占据了飞行器大量的重量和安装空间，还影响设备的整体布局；全电机构作动器结构复杂、输出转矩有限，不适用于大扭矩负载的驱动，同时全电机构作动器的可靠性比机械作动器低，常常需要采用多余度的形式来弥补，这样无疑又增加了重量和整体布局。

发明内容

本发明的目的是针对直线式作动器和全电机构作动器等作动器的不足之处，提出一种结构简单、能够节省重量和安装空间、无需专门锁定机构、采用液压驱动旋转类机构有限转角的直旋作动器。

本发明的上述目的可以通过以下措施来达到，一种液压驱动有限转角的直旋作动器，包括两端制有油口A和油口B输出筒体3，在输出筒体3筒体内作直线运动的活塞杆4，中空活塞头6和固定杆7，其特征在于：油口A穿过活塞杆4与中空活塞头6左端相通，油口B穿过固定杆7与中空活塞头6右端相通，活塞杆4和固定杆7通过中空活塞头6分别相连在分配杆5的两端，装配在输出筒体3中的中空活塞头6腔体内装配有连接两端活塞杆的分配杆5，活动装配在分配杆5两端的活塞杆通过杆头上的外螺纹连接中空活塞头6，中空活塞头6腔内两端内螺纹旋向相反，并以大于80°的螺旋升角分别与两端相同旋向及相同螺旋升角的活塞杆旋合组成螺旋运动副，其中，中空活塞头6一端与活塞杆4组成一对螺旋运动副，另一端与固定杆7组成一对螺旋运动副，活塞杆4与输出筒体3固定在一起，输出筒体3输出转矩。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果。

本发明采用螺旋副原理实现有限转角旋转运动，利用螺旋副的自锁定特点，设置适当的螺旋升角（螺旋升角大于摩擦角，根据零件材料摩擦系数的不同，螺旋升角约为大于80°）在不需要专门锁定机构的条件下实现转动方向的机械锁定。该作动器输出端能够直接作为转动负载的转轴，简化了传动链。该作动器是有限转角的，转动的角度可以根据需要任意设计，省去了连续旋转驱动装置（典型的结构如用高速液压马达进行多级减速）驱动有限转角负载时必须配置的角位移传感器和控制装置。该作动器传动机构简单，动作时间短。

本发明利用大于80°的大螺旋升角的精密螺旋运动副，将活塞的螺旋运动转换为输出端的旋转运动，并输出转矩。在自锁定原理中，螺旋副摩擦力和摩擦反力只与螺旋升角、摩擦系数、牙型斜角有关，与负载的大小无关，牙型斜角对摩擦力的影响很小，摩擦力大于摩擦力反方向所有力之和，螺旋运动副通过螺旋升角实现输出轴自锁。

本发明利用螺旋副自身的螺旋运动副零件既是传动部件又是机械锁定的部件的特点，不需要专门锁定机构的条件下实现转动方向的机械锁定。输出有限转角的旋转运动，直接驱动负载转动，旋转角度可以超过360°。

附图说明

图1是本发明的液压驱动有限转角的直旋作动器原理示意图。

图2是图1的工程结构主视图。

图3是图2的剖视图。

图中：1支座A，2支撑轴，3输出筒体，4活塞杆，5分配杆，6中空活塞头，7固定杆，8支座B，9第一耳片,10第二耳片。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。所有这些构思应视为本技术所公开的内容和本专利的保护范围。

参阅图1-图3。液压驱动有限转角的直旋作动器包括两端制有油口A和油口B输出筒体3，在输出筒体3筒体内作直线运动的活塞杆4，分配杆5，中空活塞头6、固定杆7，支座A1和支座B8。输出筒体3直接作为转动负载的转轴，输出筒体3上第一耳片9和第二耳片10作为负载安装支座，直旋作动器通过支座A1和支座B8安装在固定支架上。油口A和油口B分别位于支座A1和B8上，支座A1装配在输出筒体3左端，油口A穿过活塞杆4与中空活塞头6左端相通；支座B8固定在固定杆7上，固定杆7安装在输出筒体3右端，油口B穿过固定杆7与中空活塞头6右端相通。活塞杆4和固定杆7通过中空活塞头6分别相连在分配杆5的两端。

装配在输出筒体3中的中空活塞头6腔体内装配有连接两端活塞杆的分配杆5，活动装配在输出分配杆5两端的活塞杆通过杆头上的外螺纹连接中空活塞头6，中空活塞头6腔内两端内螺纹旋向相反，并以大于80°的螺旋升角分别与两端相同旋向及相同螺旋升角的活塞杆旋合组成螺旋运动副，其中，固连在支座B8上的固定杆7与中空活塞头6右端的内螺旋组成一对螺旋运动副；固连在输出筒体3的活塞杆4与中空活塞头6左端的内螺旋组成另一对螺旋运动副，两对螺旋运动副的旋向相反。

固定杆7安装在固定支架上，活塞杆4在中空活塞头6旋转时旋转。当从油口A或油口B进入输出筒体3的液压油作用在中空活塞头6的左侧或右侧时，由于固定杆7固定不动，中空活塞头6在压力油作用下向右或向左做直旋运动，并带动活塞杆4作旋转运动，输出筒体3输出负载所需转矩，液压油随输出筒体3腔内体积减少从油口B或油口A流出。若规定液压油从油口A流入油口B流出为负载开启，则液压油从油口B流入油口A流出为负载关闭，反之亦然。当使用换向阀将直旋作动器的油口A和油口B交替切换，即可实现负载的开启和关闭。

直旋作动器的旋转角度由螺旋副零件的螺旋升角和中空活塞头6的行程决定，可以根据实际需要进行调整，其特点是旋转角度越大，中空活塞头6的行程就越大。

Claims (3)

1.一种液压驱动有限转角的直旋作动器，包括两端制有油口A和油口B的输出筒体（3），在输出筒体（3）内作直线运动的活塞杆（4）、中空活塞头（6）和固定杆（7），其特征在于：输出筒体（3）输出端直接作为转动负载的转轴，油口A穿过活塞杆（4）与中空活塞头（6）左端相通，油口B穿过固定杆（7）与中空活塞头（6）右端相通，装配在输出筒体（3）中的中空活塞头（6）腔体内装配有连接两端活塞杆和固定杆（7）的分配杆（5），活塞杆（4）和固定杆（7）通过中空活塞头（6）分别相连在分配杆（5）的两端，活塞杆（4）与输出筒体（3）固定在一起，活动装配在分配杆（5）两端的活塞杆和固定杆（7）通过杆头上的外螺纹连接中空活塞头（6），中空活塞头（6）腔内两端内螺纹旋向相反，在压力油作用下向右或向左做直旋运动，带动活塞杆（4）作旋转运动，并以大于80°的螺旋升角分别与两端相同旋向及相同螺旋升角的活塞杆和固定杆（7）旋合组成螺旋运动副，活塞杆（4）利用大于80°的大螺旋升角的螺旋运动副，将活塞杆的螺旋运动转换为输出端的旋转运动，螺旋运动副通过螺旋升角实现自锁输出筒体（3）输出有限转角的旋转运动，直接驱动负载转动，在不需要专门锁定机构的条件下实现转动方向的机械锁定，输出转矩。

2.如权利要求1所述的液压驱动有限转角的直旋作动器，其特征在于：当从油口A或油口B进入输出筒体（3）的液压油作用在中空活塞头（6）的左侧或右侧时，固定杆（7）固定不动，中空活塞头（6）在压力油作用下向右或向左做直旋运动，并带动活塞杆（4）作旋转运动，输出筒体（3）输出负载所需转矩，液压油随输出筒体（3）腔内体积减少从油口B或油口A流出。

3.如权利要求1所述的液压驱动有限转角的直旋作动器，其特征在于：活塞杆（4）在中空活塞头（6）旋转时旋转。