CN108979996A - 液压型双转子活塞驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液压型双转子活塞驱动装置，包括机体、转子组件、活塞组件和配流机构；所述机体设置沿轴向呈V形的容纳腔，转子组件为双转子结构，包括第一转子和第二转子，转动设置于V形容纳腔两端，第一转子和第二转子内分别对应偏心设置有第一活塞腔和第二活塞腔；所述活塞组件包括设置于第一活塞腔内的第一活塞、设置于第二活塞腔内的第二活塞和两端分别沿轴向连接第一活塞和第二活塞的活塞连杆，所述活塞连杆为与容纳腔相位相同的V形结构；所述配流机构包括外套于对应转子外圆的进流腔和排流腔，所述转子沿径向设置有用于使对应活塞腔先后连通进流腔和排流腔的配流口。

Description

液压型双转子活塞驱动装置
技术领域
本发明涉及传动驱动领域，具体涉及一种液压型双转子活塞驱动装置。
背景技术
活塞泵和液压马达作为生产生活中重要的动力来源和输送装备，发挥着举足轻重的作用，尤其在液压转动、高压液体输送、液压驱动装备等领域更是不可或缺。传统的曲轴连杆式液压泵、斜盘式柱塞泵虽应用广泛、技术成熟，但还存在以下缺陷：
一、曲轴连杆式液压泵，结构复杂，体积庞大，空间结构松散，使用过程中震动较大，连杆与活塞轴线存在夹角，并在受力较大条件下形成较大偏角，对活塞形成径向推力，增大机械损失、增加活塞/缸套磨损。
二、斜盘式柱塞泵结构虽然紧凑，但结构复杂，滑靴与斜盘表面抵接式滑动摩擦，在强大的负载条件下，难以润滑易于磨损，配流盘与缸体之间形成的配流副处于液动载荷平衡，摩擦力大、泄流量大，降低了泵的效率。
三、液压泵和液压马达难以功能切换，特别是柱塞泵直接切换为液压马达效率低下。
四、在与电能配合使用时，以机械传动外纽带的串联或并联结构，难于实现机电一体化设计。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种新型液压型双转子活塞驱动装置，能够简化活塞驱动机构的结构，优化活塞驱动机构的空间布局形式，优化活塞驱动机构的载荷分布，实现机电融合设计。
本发明的液压型双转子活塞驱动装置，其特征在于：包括机体、转子组件、活塞组件和配流机构；所述机体设置沿轴向呈V形的容纳腔，转子组件为双转子结构，包括第一转子和第二转子，转动设置于V形容纳腔两端，第一转子和第二转子内分别对应偏心设置有第一活塞腔和第二活塞腔；所述活塞组件包括设置于第一活塞腔内的第一活塞、设置于第二活塞腔内的第二活塞和两端分别沿轴向连接第一活塞和第二活塞的活塞连杆，所述活塞连杆为与容纳腔相位相同的V形结构；所述配流机构包括外套于对应转子外圆的进流腔和排流腔，所述转子径向设置有用于连通对应活塞腔与进流腔或排流腔的配流口，
所述配流机构控制高低压液路与活塞腔连通时机，配合转子实现泵或马达功能。
进一步，所述进流腔和排流腔沿周向之间设置有对配流口封堵的第一分隔区和第二分隔区，使进流腔与排流腔相对隔离，所述第一分隔区和第二分隔区分别与活塞上止点和活塞下止点对应。
进一步，还包括中心承载轴，所述第一转子和第二转子中心轴向均设置有圆柱孔，所述中心承载轴通过对应圆柱孔分段内套于第一转子和第二转子并对转子转动定位。
进一步，所述活塞连杆的端部固定设置有活塞安装接头，活塞通过轴向定位装置安装于活塞安装接头顶端，相对于对应活塞安装接头沿径向设置有活动余量。
进一步，所述第一活塞腔内壁和第二活塞腔内壁均设置有用于承载活塞连杆径向载荷的活塞连杆轴承，活塞连杆通过活塞连杆轴承实现与对应活塞腔的内壁圆柱副配合。
进一步，所述第一转子的外端面中心和第二转子的外端面中心分别沿自身轴向延伸形成伸出机体的延伸段，并分别作为转子驱动的输入或输出轴。
进一步，所述第一活塞腔和第二活塞腔沿对应转子的周向分别设置为多个，每一组第一活塞腔和第二活塞腔之间均设置有活塞组件。
进一步，所述圆柱孔内壁与中心承载轴对应设置有轴承安装台阶，并安装止推轴承和径向轴承，实现所述转子轴向位置定位和承载。
进一步，所述活塞连杆轴承包括外圈、滚珠和环套状的保持架；所述外圈内圆凹陷形成用于轴向定位安装保持架的环形定位槽，所述环形定位槽槽底的轴向两端分别凹陷形成两环形导向槽，所述外圈内轴向设置有连通两环形导向槽的回流导向孔，保持架中间沿轴向开设用于对滚珠限位的条形限位口，所述回流导向孔和条形限位口沿周向设置为多个，所述滚珠为多个并填充于环形导向槽、回流导向孔和条形限位口。
进一步，所述转子组件设置有磁体或电枢，所述机体设置有电枢或磁体，使转子组件与机体之间形成电驱动机构或发电机构，从而构建起机电混合装置。
活塞行程由活塞腔偏心距和所述夹角决定，令所述转子安装轴线的夹角为α，令所述活塞腔偏心距为R，则对应活塞的行程l＝2×R×cot(α/2)，令活塞半径为r，则液压型双转子活塞驱动装置排量
其中i为第i个活塞，n为总的活塞数。
进一步，所述中心承载轴中间外圆设置椭圆形外滑槽，所述容纳腔中间腔壁设置椭圆形内滑槽，所述活塞连杆中间设置承载轴承，所述椭圆形内滑槽和椭圆形外滑槽适形匹配所述承载轴承运动轨迹，并与所述承载轴承相切。
本发明的有益效果是：
1、通过周向空间布局简化了系统结构、优化了结构空间布局，让系统更紧凑高效。
2、活塞驱动轴与转动转子的直接配合，优化了系统动力传递，减小了活塞的负面载荷。
3、对称的转缸布局和活塞设置，使载荷分布均衡，具备双轴输入输出能力，更为高效、强劲。
4、实现了液压泵与液动马达的功能自由切换，扩展了应用范围。
5、实现了液压型驱动机构的机电混动的一体化融合设计，简化了系统结构，提升了机电耦合性能。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明中内部转子连接结构示意图；
图3为本发明外部视图；
图4为本发明中转子的结构示意图；
图5为本发明中活塞连杆的结构示意图；
图6为本发明中活塞连杆轴承的结构示意图；
图7为本发明中作为转子的转子示意图；
图8为本发明中作为定子的机体示意图；
图9为本发明中配流机构的结构示意图；
图10为本发明中承载轴承的安装示意图。
具体实施方式
如图所示，图1为本发明结构示意图，图2为本发明中内部转子连接结构示意图，图3为本发明外部视图，图4为本发明中转子的结构示意图，图5为本发明中活塞连杆的结构示意图，图6为本发明中活塞连杆轴承的结构示意图，图7为本发明中作为转子的转子示意图，图8为本发明中作为定子的机体示意图，图9为本发明中配流机构的结构示意图，本实施例中的液压型双转子活塞驱动装置，包括机体、转子组件、活塞组件和配流机构；所述机体设置沿轴向呈V形的容纳腔4，转子组件2为双转子结构，包括第一转子21和第二转子22，转动设置于V形容纳腔4两端，第一转子和第二转子内分别对应偏心设置有第一活塞腔31a和第二活塞腔32a；所述活塞组件包括设置于第一活塞腔内的第一活塞31、设置于第二活塞腔内的第二活塞32和两端分别沿轴向连接第一活塞和第二活塞并与对应活塞腔通过圆柱副配合的活塞连杆33，所述活塞连杆33为与容纳腔相位相同的V形结构；活塞连杆的转角处可设置为异形，优选为三角形，活塞连杆与容纳腔相位相同表示活塞连杆的V型结构的夹角和容纳腔的V型结构的夹角相同，且活塞连杆在容纳腔内做平动而不做转动；该双转子驱动器可用于活塞泵、真空机和气动马达等，而转子指转子指由轴承支撑的旋转体；
所述第一活塞腔31a和第二活塞腔32a可均为一个或多个，第一气缸31a和第二气缸32a通过一个活塞连杆33或多个活塞连杆实现活塞运动与转子转动联动；活塞腔偏心设置表示对应活塞腔的中心轴线与对应转子的转轴不共线；所述第一转子21和第二转子22均与圆柱形转子；
机体1包括V状的壳体11、第一转子组件安装座21a和第二转子组件安装座22a，壳体11内部设置转子组件2的容纳腔4，并设置润滑冷却介质，以确保转子组件2内部的润滑和冷却；第一转子组件安装座21a和第二转子组件安装座22a分别固定安装于壳体11的两端，转子组件2通过对应转子轴承23(转子轴承23为止推轴承)转动安装于对应转子组件安装座内，所述转子组件安装座设置有用于对活塞腔配流的配流机构；
所述配流机构包括外套于对应转子外圆的进流腔211和排流腔212，所述转子沿径向设置有用于使对应活塞腔先后连通进流腔和排流腔的配流口214；如图所示，相对于对应转子的端面，转子做逆时针旋转，所述进流腔211设置有进流口211a，所述排流腔212设置有排流口212a；而当对应转子反向旋转，则进流腔211和排流腔212内流体流动方向反向，通过沿径向设置配流口，消除了传统轴向配流机构与缸体间的动平衡配流副，解决了传统轴向配流副的摩擦和泄流量问题，可有效提高系统的机械效率和液动效率，并降低噪声等不利因素。
本实施例中，所述进流腔和排流腔沿周向之间设置有对配流口封堵的第一分隔区213b和第二分隔区213a，使进流腔与排流腔相对隔离，所述第一分隔区和第二分隔区分别与活塞上止点和活塞下止点对应；即当活塞运动到上止点时，第一分隔区213b刚好对配流口形成封堵，当活塞运动到下止点时，第二分隔区213a刚好对配流口形成封堵。
本实施例中，还包括中心承载轴5，所述第一转子21和第二转子22中心轴向均设置有圆柱孔，所述中心承载轴5通过对应圆柱孔分段内套于第一转子21和第二转子22并对转子转动定位；所述中心承载轴5为V状杆，中心承载轴5与第一转子21和第二转子22之间设置有轴承，通过中心承载轴5的设置，利于提高第一转子21和第二转子22旋转的稳定性并承载，减小活塞连杆33受到不利力矩，利于驱动顺畅，传动效率提高。
本实施例中，所述活塞连杆33的端部固定设置有活塞安装接头34，活塞通过轴向定位装置38安装于活塞安装接头34顶端，相对于对应活塞安装接头34沿径向设置有活动余量37；如图所示，所述轴向定位装置38用于轴向固定活塞，而所述活塞与活塞安装接头34沿径向设置有活动余量，在活塞连杆33发生径向位移时，活塞连杆33沿径向不向活塞传递径向载荷，只传递轴向载荷，减小或消除活塞侧壁受力，从而减小活塞与缸壁的摩擦和活塞变形，提高传动效率和改善活塞与缸套匹配关系。
本实施例中，所述第一活塞腔31a内壁和第二活塞腔32a内壁均设置有用于承载活塞连杆33径向载荷的活塞连杆轴承36，活塞连杆33通过活塞连杆33轴承实现与对应活塞腔的内壁圆柱副配合；所述活塞连杆轴承36包括外圈36a、滚珠36b和环套状的保持架36c；所述外圈内圆凹陷形成用于轴向定位安装保持架的环形定位槽，所述环形定位槽槽底的轴向两端分别凹陷形成两环形导向槽，所述外圈内轴向设置有连通两环形导向槽的回流导向孔36d，保持架中间沿轴向开设用于对滚珠限位的条形限位口，所述回流导向孔和条形限位口沿周向设置为多个，所述滚珠为多个并填充于环形导向槽、回流导向孔和条形限位口；位于条形限位口内的滚珠沿径向向内抵压于活塞连杆的外圆，利于活塞连杆相对于对应气缸腔的转动和轴向滑动，利于提高活塞连杆运动稳定性和抗磨损能力。
本实施例中，所述第一转子21的外端面中心和第二转子22的外端面中心分别沿自身轴向延伸形成伸出机体1的延伸段(包括第一延伸段21b和第二延伸段22b)，并分别作为转子驱动的输入/输出轴，所述第一转子21和第二转子22分别通过止推轴承安装于机体1内；延伸段缩短了轴身长度，减轻了结构重量，相对曲轴，极大的简化了结构。
本实施例中，所述第一活塞腔31a和第二活塞腔32a沿对应转子的周向分别设置为多个，每一组第一活塞腔31a和第二活塞腔32a之间均设置有活塞组件3；优化了活塞腔布局形式，使结构更加紧凑。
本实施例中，所述活塞连杆33和/或中心承载轴5为V形杆，其V形杆夹角与所述第一转子21和第二转子22安装夹角相等；活塞行程由活塞腔偏心距和所述夹角决定，令所述转子安装轴线的夹角为α，令所述活塞腔偏心距为R，则对应活塞的行程l＝2×R×cot(α/2)，令活塞半径为r，则液压型双转子活塞驱动装置排量
其中i为第i个活塞，n为总的活塞数。
所述活塞连杆33和中心承载轴5均为V形杆。
本实施例中，所述圆柱孔内壁与中心承载轴5，对应设置有轴承安装台阶51，并安装止推轴承52和径向轴承53，实现所述转子轴向位置定位和径向承载；所述容纳腔4为封闭腔并用于封装冷却润滑液；通过止推轴承52和径向轴承53利于保证转子轴向和径向的稳定性高，维持空间位置关系。
本实施例中，所述转子组件设置有磁体21b或电枢，所述机体设置有电枢62或磁体，使转子组件与机体之间形成电驱动机构或发电机构；该结构高度融合构建起机电融合一体的机电混动结构，使机电混动方式更加紧凑、高效，优化机电匹配关系，增强液电动力的耦合性能，简化系统，提高功重比。
本实施例中，所述中心承载轴5中间外圆V形角平分线方向设置椭圆形外滑槽5a，所述容纳腔中间腔壁V形角平分线方向设置椭圆形内滑槽4a，所述活塞连杆3中间V形角平分线方向设置承载轴承3a，所述椭圆形内滑槽4a和椭圆形外滑槽5a适形匹配所述承载轴承3a运动轨迹，并与所述承载轴承3a相切。如图所示，该结构可以进一步优化活塞连杆的载荷传递和结构稳定性。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (11)

1.一种液压型双转子活塞驱动装置，其特征在于：包括机体、转子组件、活塞组件和配流机构；所述机体设置沿轴向呈V形的容纳腔，转子组件为双转子结构，包括第一转子和第二转子，转动设置于V形容纳腔两端，第一转子和第二转子内分别对应偏心设置有第一活塞腔和第二活塞腔；所述活塞组件包括设置于第一活塞腔内的第一活塞、设置于第二活塞腔内的第二活塞和两端分别沿轴向连接第一活塞和第二活塞的活塞连杆，所述活塞连杆为与容纳腔相位相同的V形结构；
所述配流机构包括外套于对应转子外圆的进流腔和排流腔，所述转子沿径向设置有用于使对应活塞腔先后连通进流腔和排流腔的配流口；
所述配流机构控制高低压液路与活塞腔连通时机，配合转子实现泵或马达功能。
2.根据权利要求1所述的液压型双转子活塞驱动装置，其特征在于：所述进流腔和排流腔沿周向之间设置有对配流口封堵的第一分隔区和第二分隔区，使进流腔与排流腔相对隔离，所述第一分隔区和第二分隔区分别与活塞上止点和活塞下止点对应。
3.根据权利要求1所述的液压型双转子活塞驱动装置，其特征在于：还包括中心承载轴，所述第一转子和第二转子中心轴向均设置有圆柱孔，所述中心承载轴通过对应圆柱孔分段内套于第一转子和第二转子并对转子转动定位。
4.根据权利要求1所述的液压型双转子活塞驱动装置，其特征在于：所述活塞连杆的端部固定设置有活塞安装接头，活塞通过轴向定位装置安装于活塞安装接头顶端，相对于对应活塞安装接头沿径向设置有活动余量。
5.根据权利要求1所述的液压型双转子活塞驱动装置，其特征在于：所述第一活塞腔内壁和第二活塞腔内壁均设置有用于承载活塞连杆径向载荷的活塞连杆轴承，活塞连杆通过活塞连杆轴承实现与对应活塞腔的内壁圆柱副配合。
6.根据权利要求1所述的液压型双转子活塞驱动装置，其特征在于：所述第一转子的外端面中心和第二转子的外端面中心分别沿自身轴向延伸形成伸出机体的延伸段，并分别作为转子驱动的输入或输出轴。
7.根据权利要求1所述的液压型双转子活塞驱动装置，其特征在于：所述第一活塞腔和第二活塞腔沿对应转子的周向分别设置为多个，每一组第一活塞腔和第二活塞腔之间均设置有活塞组件。
8.根据权利要求3所述的液压型双转子活塞驱动装置，其特征在于：所述圆柱孔内壁与中心承载轴对应设置有轴承安装台阶，并安装止推轴承和径向轴承，实现所述转子轴向位置定位和承载。
9.根据权利要求5所述的液压型双转子活塞驱动装置，其特征在于：所述活塞连杆轴承包括外圈、滚珠和环套状的保持架；所述外圈内圆凹陷形成用于轴向定位安装保持架的环形定位槽，所述环形定位槽槽底的轴向两端分别凹陷形成两环形导向槽，所述外圈内轴向设置有连通两环形导向槽的回流导向孔，保持架中间沿轴向开设用于对滚珠限位的条形限位口，所述回流导向孔和条形限位口沿周向设置为多个，所述滚珠为多个并填充于环形导向槽、回流导向孔和条形限位口。
10.根据权利要求1-9任一权利要求所述的液压型双转子活塞驱动装置，其特征在于：所述转子组件设置有磁体或电枢，所述机体设置有电枢或磁体，使转子组件与机体之间形成电驱动机构或发电机构，从而构建起机电混合装置。
11.根据权利要求3所述的液压型双转子活塞驱动装置，其特征在于：所述中心承载轴中间外圆设置椭圆形外滑槽，所述容纳腔中间腔壁设置椭圆形内滑槽，所述活塞连杆中间设置承载轴承，所述椭圆形内滑槽和椭圆形外滑槽适形匹配所述承载轴承运动轨迹，并与所述承载轴承相切。
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