CN114249258B - 旋转驱动机构、臂架组件及工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及驱动设备，公开了一种旋转驱动机构、臂架组件及工程机械，其中，所述旋转驱动机构包括转动件(4)和驱动活塞，所述转动件(4)设置有围绕中心轴线周向延伸的作用面(7)，所述作用面(7)具有轴向凸起部和轴向凹陷部，所述驱动活塞能够被驱动为轴向移动并可滑动地轴向抵压于所述作用面(7)，以驱动所述转动件(4)围绕所述中心轴线转动。通过上述技术方案，由驱动活塞和转动件组成的驱动机构，结构更为简单，整体轴向尺寸更小，减小了重量，可以降低负载重量，降低了安全隐患。

Description

旋转驱动机构、臂架组件及工程机械

技术领域

本发明涉及驱动设备，具体地涉及一种旋转驱动机构，并且涉及一种臂架组件，还涉及一种工程机械。

背景技术

用于高空作业的工程机械设备包括臂架组件，臂架组件包括多个臂节，其中一些相邻的臂节之间或者末节臂节与其他设备之间存在相对转动关系，以适应作业需要。

臂节之间或臂节与其他结构之间的相对转动可以通过变幅油缸实现，或者可以通过液压回转驱动器实现。其中，变幅油缸需要设置连杆机构，部件较多结构复杂；液压回转驱动器采用将直线运动转变为旋转的原理，但其中部件较多，结构复杂，整体重量较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种旋转驱动机构，以解决其结构复杂、运动部件过多的问题。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种旋转驱动机构，其中，所述旋转驱动机构包括转动件和驱动活塞，所述转动件设置有围绕中心轴线周向延伸的作用面，所述作用面具有轴向凸起部和轴向凹陷部，所述驱动活塞能够被驱动为轴向移动并可滑动地轴向抵压于所述作用面，以驱动所述转动件围绕所述中心轴线转动。

可选择的，所述作用面设置为具有波峰和波谷的波形，并且所述波峰的波长和所述波谷的波长相等。

可选择的，所述驱动活塞包括周向间隔的第一活塞和第二活塞。

可选择的，所述波峰的波长为A，所述第一活塞和所述第二活塞的周向间隔为L1，L1≠0.5As，s为零或正整数。

可选择的，所述驱动活塞还包括与所述第一活塞和所述第二活塞周向间隔的第三活塞，所述第三活塞与所述第一活塞的周向间隔为L2，其中，sA＜L1＜0.5A+sA，0.5A+nA＜L2＜nA+A，n为零或正整数。

可选择的，所述驱动活塞上设置有能够抵压于所述作用面的可转动的滚动件。

可选择的，所述旋转驱动机构包括套设于所述转动件的环形的缸体部，所述缸体部中设置有容纳所述驱动活塞的缸体。

可选择的，所述缸体部上设置有与所述缸体连通的进油孔和出油孔，所述出油孔的内径大于所述进油孔的内径。

另外，本发明还提供了一种臂架组件，其中，所述臂架组件设置有以上方案所述的旋转驱动机构。

另外，本发明还提供了一种工程机械，其中，所述工程机械设置有以上方案所述的臂架组件。

通过上述技术方案，由驱动活塞和转动件组成的驱动机构，结构更为简单，整体轴向尺寸更小，减小了重量，可以降低负载重量，降低了安全隐患。

附图说明

图1是本发明实施方式所述的旋转驱动机构的立体图；

图2和图3分别是本发明实施方式所述的旋转驱动机构沿相反方向转动的原理图。

附图标记说明

1-第一活塞，2-第二活塞，3-第三活塞，4-转动件，5-缸体部，6-滚动件，7-作用面。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供了一种旋转驱动机构，其中，所述旋转驱动机构包括转动件4和驱动活塞，所述转动件4设置有围绕中心轴线周向延伸的作用面7，所述作用面7具有轴向凸起部和轴向凹陷部，所述驱动活塞能够被驱动为轴向移动并可滑动地轴向抵压于所述作用面7，以驱动所述转动件4围绕所述中心轴线转动。

作用面7围绕转动件4的中心轴线周向地延伸，大致形成闭合的环形，并且形成轴向凸起部和轴向凹陷部，从而大致形成波浪形，驱动活塞被驱动为轴向地抵压于作用面7时，如图1所示，作用面7用于支撑驱动活塞的部分区域可以为坡形，即这部分区域与轴向方向形成非直角角度，驱动活塞在该坡形区域上的作用力可以分解为轴向作用力或周向作用力，使得驱动活塞可以相对于作用面7滑动，使得转动件4周向转动，驱动活塞往复地轴向移动，从而可以推动转动件4持续转动。

在本方案中，通过驱动活塞与转动件上的波浪形的作用面的相互作用，可以将驱动活塞的轴向移动转化为转动件的周向转动，以通过转动件输出扭矩。本方案主要由驱动活塞和转动件组成，结构更为简单，整体轴向尺寸更小，减小了重量，可以降低负载重量，降低了安全隐患。

可选择的，所述作用面7设置为具有波峰和波谷的波形，并且所述波峰的波长和所述波谷的波长相等。作用面7可以为平滑地曲面，以允许驱动活塞相对于作用面7滑动，特别的，作用面7整体形成为波形，即具有波峰和波谷形状，在波峰最高点和波谷最低点之外的位置，作用面7形成为坡形，从而在驱动活塞作用于这些坡形表面时，可以使得转动件4周向地转动。在其他实施方式，作用面7可以为多个倾斜平面组成，相当于将波形的各个坡面由曲面变形为平面。

另外，所述驱动活塞包括周向间隔的第一活塞1和第二活塞2。第一活塞1和第二活塞2位于周向上的不同位置，可以避免单个活塞抵压于波峰的最高点或波谷的最低点时，卡死在作用面7上，因为此时驱动活塞对作用面7的压力作用垂直于作用面7，并不能形成周向转动的作用力。设置两个活塞时，可以使得其中一个活塞处于卡死位置时，另一个可以推动转动件4转动。

更进一步的，所述波峰的波长为A，所述第一活塞1和所述第二活塞的周向间隔为L1，L1≠0.5As，s为零或正整数。当第一活塞1和第二活塞2的间隔为半个波长的倍数时，当第一活塞1处于波峰最高点或波谷最低点时，第二活塞2也处于波谷最低点或波峰最高点，即可能出现两个活塞在初始启动阶段同时位于最高点、同时位于最低点或分别位于最高点和最低点的情况，两个活塞将同时处于卡死位置，因此，两个活塞的间隔不等于半个波长的整数倍，此时，至少存在一个不处于最高点或最低点的活塞，可以在初始启动阶段驱动转动件4转动，当转动件4处于转动状态时，即使活塞处于最高点或最低点，也会容易地越过，不会出现卡死。

进一步的，所述驱动活塞还包括与所述第一活塞1和所述第二活塞2周向间隔的第三活塞3，所述第三活塞3与所述第一活塞1的周向间隔为L2，其中，sA＜L1＜0.5A+sA，0.5A+nA＜L2＜nA+A，n为零或正整数。关于sA＜L1＜0.5A+sA，第二活塞2与第一活塞1的周向间隔小于半个波长且大于0，或者，由于波形的周期性变化，可以在小于半个波长的基础上增加整数倍的整个波长；类似的，第三活塞3与第一活塞1的周向间隔大于半个波长且小于一个波长，或者，由于波形的周期性变化，在此基础上增加整数倍的整体波长。在此实施方式中，当第一活塞1处于最高点或最低点时，沿着特定的转动方向(正向或反向)，第二活塞2和第三活塞3中的一个将位于相邻的最低点和最高点之间，另一个将位于相邻的最高点和最低点之间，第二活塞2和第三活塞3将分别能够抵压于作用面7，使得转动件4沿着相反的方向转动，因此，如果在转动件4静止且第一活塞1处于最高点或最低点时，分别选择第二活塞2和第三活塞3开始轴向移动以抵压作用面7，将使得转动件4以相反的两个方向开始转动，即能够选择目标方向来驱动转动件4转动。当然，如果在初始启动时，第一活塞1未处于最高点或最低点，其他两个活塞中的至少一个也未处于最高点或最低点，并且这两个未处于最高点或最低点的活塞可以分别驱动转动件4向相反方向转动。

其中，对于单个活塞来说，其与作用面7的作用点可以为多个或单个，当作用点为多个时，这些作用点的间隔为波长的整数倍，以保证这些作用点对作用面7的作用力为相同类型，避免出现卡死。

本方案中，第一、第二、第三等术语只是为了区分同种部件，并不是为这些部件限定特定的顺序。

其中，所述驱动活塞上设置有能够抵压于所述作用面7的可转动的滚动件6。滚动件6可以将驱动活塞与作用面7之间的滑动摩擦转变为滚动摩擦，以减少二者之间的摩擦力，减小磨损。滚动件6可以为滚珠，也可以为滚轮，当为滚轮时，滚轮的中心轴线可以保持为沿径向延伸，滚轮的外周面可以抵压于作用面7并转动。

另外，所述旋转驱动机构包括套设于所述转动件4的环形的缸体部5，所述缸体部5中设置有容纳所述驱动活塞的缸体。转动件4可以为轴状，并且可以形成为空心轴，以允许其他结构穿过其内部，例如，可以允许臂架组件的输料管。缸体部5大致为环形并套设于转动件4上，从而可以减少轴向的尺寸，减少整体占用的空间。缸体部5中集成了用于各个驱动活塞的缸体，缸体可以连通于液压油路，以通过液压驱动各个缸体中的驱动活塞，这些驱动活塞可以分别独立地液压驱动控制。参考图1所示，驱动活塞从环形的缸体部5中伸出，驱动活塞大致形成为板状，缸体部5中的缸体形成为与驱动活塞对应的形状，驱动活塞与缸体部5组成的结构集成度更高，可以减少整体占用空间。

进一步的，所述缸体部5上设置有与所述缸体连通的进油孔和出油孔，所述出油孔的内径大于所述进油孔的内径。缸体与其中的驱动活塞组成油缸组件，各个油缸组件各自连接于独立的液压管路，以独立地驱动，各个液压管路上设置有锁紧阀，通过锁紧阀关闭各个液压管路，可以将驱动活塞锁定，从而锁定转动件4。其中，油缸组件可以为单向驱动油缸，当驱动活塞伸出到极限位置时，即抵压于波谷的最低点时，可以打开出油孔以对缸体和驱动活塞泄压，使得驱动活塞在作用面7的反作用力下收回。出油孔的内径大于进油孔，在对驱动活塞泄压时，可以使得缸体中的液压油更快速地排出，快速地减小驱动活塞的轴向压力，避免驱动活塞与作用面7卡死。

以下将对本方案优选实施方式的旋转驱动机构进行说明：

首先参考图2，波浪线代表作用面7，(1)中，转动件4开始处于静止状态，此时，第一活塞1处于最高点的上侧，第二活塞2位于最高点下侧，第三活塞3位于最低点，通过液压动力轴向驱动第一活塞1，使得第一活塞1向左移动，转动件4将向下转动，另外两个活塞处于泄压状态；(2)中，第一活塞1到达波谷的最低点，第二活塞2到达最高点的上侧，此时开始轴向驱动第二活塞2，使得第二活塞2向左移动，以驱动转动件4继续向下转动，另外两个活塞处于泄压状态；(3)中，第二活塞2到达最低点，第三活塞3到达最高点的上侧，液压驱动第三活塞3轴向向左移动，以继续驱动转动件4向下转动，另外两个活塞处于泄压状态；(4)中，第三活塞3到达最低点，第一活塞1回到最高点上侧，液压驱动第一活塞1轴向向左移动，以驱动转动件4继续向下转动；重复(1)-(4)的循环即可实现转动件4的向下转动；其中，各个活塞在泄压时，将在作用面7的挤压作用下轴向向右收回；

参考图3，波浪线代表作用面7，(1)中，转动件4开始时静止，第一活塞1处于最高点的上侧，第二活塞2位于最高点下侧，第三活塞3位于最低点，通过液压动力轴向驱动第一活塞1，使得第二活塞2向左移动，转动件4将向上转动，另外两个活塞处于泄压状态；(2)中，第二活塞2到达最低点，第一活塞1到达最高点下侧，液压驱动第一活塞1轴向向左移动，以继续驱动转动件4向上转动，另外两个活塞处于泄压状态；(3)中，第一活塞1到达最低点，第三活塞3到达最高点下侧，液压驱动第三活塞3轴向向左移动，以继续驱动转动件4向上移动，另外两个活塞处于泄压状态；(4)中，第三活塞3到达最低点，第二活塞2返回到最高点的下侧，液压驱动第二活塞2轴向向左移动，以驱动转动件4继续向上转动，另外两个活塞处于泄压状态；重复(1)-(4)即可实现转动件4持续向上转动；其中，各个活塞在泄压时，将在作用面7的挤压作用下轴向向右收回。

其中，图2和图3中，向上和向下方向对应于转动件4的沿相反方向的周向转动，此处只是为了适应图中展开的结构而采用这样的说明。

另外，本发明还提供了一种臂架组件，其中，所述臂架组件设置有以上方案所述的旋转驱动机构。臂架组件包括多节臂节，旋转驱动机构可以安装于相邻的两个臂节上，可以驱动两个臂节相对于彼此转动，或者，臂架组件的末节臂节上设置有其他可转动的结构，例如，混凝土输送管等，可以通过旋转驱动机构驱动其转动。

另外，本发明还提供了一种工程机械，其中，所述工程机械设置有以上方案所述的臂架组件。所述工程机械可以为混凝土输送车、起重机等高空作业工作车，其臂架组件上设置有以上所述的旋转驱动机构。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种旋转驱动机构，其特征在于，所述旋转驱动机构包括转动件(4)和驱动活塞，所述转动件(4)设置有围绕中心轴线周向延伸的作用面(7)，所述作用面(7)具有轴向凸起部和轴向凹陷部，所述驱动活塞能够被驱动为轴向移动并可滑动地轴向抵压于所述作用面(7)，以驱动所述转动件(4)围绕所述中心轴线转动，所述驱动活塞包括周向间隔的第一活塞(1)、第二活塞(2)和第三活塞(3)。

2.根据权利要求1所述的旋转驱动机构，其特征在于，所述作用面(7)设置为具有波峰和波谷的波形，并且所述波峰的波长和所述波谷的波长相等。

3.根据权利要求2所述的旋转驱动机构，其特征在于，所述波峰的波长为A，所述第一活塞(1)和所述第二活塞的周向间隔为L1，L1≠0.5As，s为零或正整数。

4.根据权利要求3所述的旋转驱动机构，其特征在于，所述第三活塞(3)与所述第一活塞(1)的周向间隔为L2，其中，sA＜L1＜0.5A+sA，0.5A+nA＜L2＜nA+A，n为零或正整数。

5.根据权利要求1所述的旋转驱动机构，其特征在于，所述驱动活塞上设置有能够抵压于所述作用面(7)的可转动的滚动件(6)。

6.根据权利要求1所述的旋转驱动机构，其特征在于，所述旋转驱动机构包括套设于所述转动件(4)的环形的缸体部(5)，所述缸体部(5)中设置有容纳所述驱动活塞的缸体。

7.根据权利要求6所述的旋转驱动机构，其特征在于，所述缸体部(5)上设置有与所述缸体连通的进油孔和出油孔，所述出油孔的内径大于所述进油孔的内径。

8.一种臂架组件，其特征在于，所述臂架组件设置有权利要求1-7中任意一项所述的旋转驱动机构。

9.一种工程机械，其特征在于，所述工程机械设置有权利要求8所述的臂架组件。

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