CN115013304B - 一种变容液压能量转换装置和液压产品 - Google Patents

Abstract

本发明属于液压技术领域，具体公开了一种变容液压能量转换装置和液压产品，变容液压能量转换装置包括壳体，所述壳体内转动连接有主凸轮，所述壳体套设于所述主凸轮外形成内腔，所述内腔内收容有变容块，所述变容块滑动套设于主凸轮上，内腔由变容块分隔形成两个腔体，其中一个所述腔体内沿轴向滑动设有推块，所述推块沿径向弹性抵触所述主凸轮，所述推块分隔对应所述腔体形成输入腔和输出腔。本发明的变容液压能量转换装置，利用变容块在主凸轮上滑动，轴向改变输入腔和输出腔的容积，进而改变压力液的流量，不仅可达到工程机械所需的大压力、大扭矩，又能达到车辆所需的速度和效率，提升效率的同时节约了整体空间和重量。

Description

一种变容液压能量转换装置和液压产品

技术领域

本发明属于液压技术领域，尤其涉及一种变容液压能量转换装置和液压产品。

背景技术

在液压系统中，液压泵和马达都是能量转换装置，其中，液压泵是把驱动的机械能转换成液压系统中油液的压力能，供系统使用，而液压马达则是把输来的油液的压力能转换成机械能，使工作部件克服负载对外做功。

由于现有的液压泵/马达（如柱塞泵/马达）需要进行直线往复运动与圆周运动之间的转换，速度和效率偏低，只能用于低速、大压力和大扭矩的工程、机械上，无法作为变速器应用于普通车辆上。现有车辆变速器结构复杂，成本高昂，动力都是通过变速器，传动轴，差速器等机械连接传到车轮，驱动汽车前进，复杂的传动系统需要占用宝贵的整车空间和重量，不可避免的造成动力损耗。

因此，发明人致力于设计一种液压能量转换装置和液压产品以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种变容液压能量转换装置，不仅可达到工程机械所需的大压力、大扭矩，又能达到车辆所需的速度和效率，提升效率的同时节约了整体空间和重量。

本发明的另一目的在于：提供一种液压产品，可用于控制压力液流量大小或速度大小。

为了达到上述目的，本发明所采用的一种技术方案为：

一种变容液压能量转换装置，包括壳体，所述壳体内转动连接有主凸轮，所述壳体套设于所述主凸轮外形成内腔，所述内腔内收容有变容块，所述变容块滑动套设于主凸轮上，内腔由变容块分隔形成两个腔体，其中一个所述腔体内沿轴向滑动设有推块，所述推块沿径向弹性抵触所述主凸轮，所述推块分隔对应所述腔体形成输入腔和输出腔。

作为本发明变容液压能量转换装置的一种改进，两个所述腔体为存储腔体和压力腔体，所述推块位于所述压力腔体内，所述输入腔和所述输出腔分别与所述存储腔体连通，所述主凸轮的转轴上套设有内盘，所述内盘与所述变容块连接，所述内盘外转动套设有滑盘，所述滑盘与所述壳体滑动连接。

作为本发明变容液压能量转换装置的一种改进，所述转轴远离所述滑盘的一端套设有副凸轮，所述副凸轮与所述主凸轮之间设有挡盘，所述推块穿过所述挡盘边缘处的凹槽。

作为本发明变容液压能量转换装置的一种改进，所述凹槽内沿所述挡盘的径向弹性连接有密封件，所述推块的底部与所述密封件凹凸贴合。

作为本发明变容液压能量转换装置的一种改进，所述推块的轴向一端卡接有密封块，所述密封块设置于所述变容块上，所述密封块通过推块连杆与所述外盘连接。

作为本发明变容液压能量转换装置的一种改进，所述壳体上设有盖体，所述盖体盖设于所述壳体上形成滑腔，所述推块的顶部和端面分别通过扁簧与所述盖体弹性连接，所述推块、所述密封块和所述扁簧均位于所述滑腔内。

作为本发明变容液压能量转换装置的一种改进，所述盖体的两对立侧分别设有两个接口，其中一个所述接口与所述输入腔连通，另一个所述接口与所述输出腔连通，两个所述接口分别通过导管与所述存储腔体连通。

作为本发明变容液压能量转换装置的一种改进，所述壳体通过液压杆或电动推杆与所述滑盘连接，所述变容块的变容连杆穿过所述壳体的转动盖并与所述内盘连接。

作为本发明变容液压能量转换装置的一种改进，所述壳体的底部设有底板，所述滑盘上的导向块与所述底板上的导向槽滑动配合。

为了达到上述另一目的，本发明所采用的一种技术方案为：

一种液压产品，包括上述变容液压能量转换装置，所述液压产品为液压泵或变速器或马达。

与现有技术相比，本发明的变容液压能量转换装置，利用推块弹性抵触主凸轮，同时，变容块在主凸轮上滑动，轴向改变输入腔和输出腔的容积，进而改变压力液的流量，不仅可达到工程、机械所需的大压力、大扭矩，又能达到车辆所需的速度和效率，提升效率的同时节约了整体空间和重量。

与现有技术相比，本发明的液压产品，将具有可变容积的变容液压能量转换装置应用于液压泵或变速器上，既可以控制液压泵的压力液流量流速的大小，也能够作为变速器实现对传动系统速度和扭矩的调节，或将具有可变容积的变容液压能量转换装置作为马达使用。

附图说明

图1是本发明的变容液压能量转换装置的立体放大图；

图2是本发明的变容液压能量转换装置的立体分解图；

图3是本发明的变容液压能量转换装置的剖视放大图；

图4是本发明的变容液压能量转换装置的另一剖视放大图；

图5是本发明的变容液压能量转换装置去掉壳体的立体放大图；

图6是本发明的盖体和推块的立体组装放大图；

图7是本发明的变容块、挡盘和推块的立体组装放大图；

图8是本发明的变容块、挡盘和推块的立体分解放大图；

图9是本发明的挡盘的立体放大图。

图示说明：

1、壳体，11、底板，111、导向槽，12、滑槽，13、盖体，131、第一接口，1311、第一导管，132、第二接口，1321、第二导管，133、推槽，14、前盖，15、后盖，16、端盖，17、转动盖，2、推块，21、推块连杆，22、径向扁簧，23、轴向扁簧，24、密封块，3、主凸轮，31、挡盘，311、密封件，312、弹簧，32、副凸轮，33、转轴，4、变容块，41、变容连杆，5、液压杆，6、滑盘，61、导向块，7、内盘。

具体实施方式

下面结合附图，具体阐明本发明的实施方式，附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制。

参照图1至图9，一种变容液压能量转换装置，包括一主凸轮3、一壳体1、一变容块4和一推块2，主凸轮3转动设置于壳体1内，壳体1套设于主凸轮3外形成一内腔，变容块4收容于该内腔内，变容块4滑动套设于主凸轮3上，内腔由所述变容块4分隔形成两个腔体，推块2沿轴向滑动设置于其中一个腔体内，该推块2沿径向弹性抵触主凸轮3，推块2分隔对应腔体形成一输入腔和一输出腔。

参照图2和图5，本发明中，两个所述腔体具体为一存储腔体和一压力腔体，推块2沿着主凸轮3的轴向滑动设于压力腔体内，压力腔体由推块2分隔形成所述输入腔和所述输出腔，输入腔和输出腔分别与存储腔体连通，变容块4在主凸轮3上滑动，便可改变输入腔、输出腔和存储腔体三者的容积，进而改变压力液的流量大小。

参照图2、图3和图5，所述主凸轮3的横截面呈水滴形，该主凸轮3的凸出部分与壳体1的内壁呈线接触，使所述内腔呈半环形，主凸轮3的中心穿设有一转轴33，该转轴33上还套设有一副凸轮32，副凸轮32的形状与主凸轮3的形状结构相同且二者的凸出部分位置相同，副凸轮32与主凸轮3之间设有挡盘31，挡盘31、主凸轮3和副凸轮32三者同轴设置，挡盘31的边缘伸至主凸轮3和副凸轮32外，挡盘31的边缘处设有一L形的凹槽，该凹槽内沿挡盘31的径向通过弹簧312弹性连接有一密封件311。

参照图5至图8，所述推块2远离副凸轮32的一端抵触变容块4，该推块2靠近副凸轮32的一端穿过挡盘31边缘处的凹槽，同时，该推块2的底部与密封件311的顶部凹凸贴合，推块2的顶部设有径向扁簧22，推块2的轴向一端卡接有一密封块24，该密封块24垂直贴合于变容块4的外围，密封块24的推动端面上垂直固定有一推块连杆21，推块2的另一侧连接有轴向扁簧23，该轴向扁簧23沿着副凸轮32的轴向设置并位于副凸轮32表面。

参照图1、图2、图4和图6，所述壳体1呈圆筒形，该壳体1的顶部设有一滑槽12，壳体1的前后两端面分别盖设有一转动盖17和一端盖16，具体的，转动盖17盖设于主凸轮3的端面上，端盖16间隙盖设于副凸轮32的端面上，转轴33依次穿过转动盖17、主凸轮3、挡盘31、副凸轮32和端盖16，变容块4上垂直设有三根变容连杆41，三根变容连杆41围绕转轴33设置并穿过转动盖17，使转动盖17与变容块4一起随着主凸轮3转动，后盖15的边缘处设有一让位槽，轴向扁簧23远离推块2的一端穿过让位槽。

参照图2、图5和图6，所述壳体1的顶部设有一盖体13，盖体13的底部设有推槽133，该盖体13盖设于壳体1的顶部，使推槽133与滑槽12连通形成一滑腔，推块2、密封块24、轴向扁簧23和径向扁簧22均位于该滑腔内，径向扁簧22的顶部弹性抵压盖体13，使推块2与盖体13径向弹性连接，盖体13的两对立侧分别设有接口，两个接口具体为一第一接口131和一第二接口132，第一接口131和第二接口132均弯曲设置并穿过盖体13，其中，第一接口131与输入腔的顶部连通，第二接口132与输出腔的顶部连通，盖体13的对立外壁上还设有一第一导管1311和一第二导管1321，第一导管1311的两端分别与第一接口131和存储腔体连通，第二导管1321的两端分别与第二接口132和存储腔体连通，盖体13的前端面上盖设有一前盖14，该前盖14固定盖设于盖体13的推槽133前端，推块连杆21穿过该前盖14，盖体13的后端面上固定盖设有一后盖15，该后盖15固定盖设于壳体1的推槽133后端，轴向扁簧23远离推块2的一端伸至后盖15内并与后盖15弹性连接，使轴向扁簧23与盖体13轴向弹性连接。

参照图2和图5，所述壳体1的底部设有一底板11，该底板11远离副凸轮32的一端沿径向设有一导向槽111，该导向槽111上滑动连接有一环形的滑盘6，具体的，滑盘6的底部凸设有一导向块61，该导向块61与导向槽111滑动配合，推块连杆21远离推块2的一端垂直固定于滑盘6上，滑盘6内转动套设有一内盘7，三根变容连杆41远离变容块4的一端均与内盘7垂直固定连接，内盘7和滑盘6同轴设置且均位于壳体1外。

参照图1、图2和图5，为了驱动变容块4在主凸轮3上滑动，壳体1的侧壁上还设有两个推动装置，本实施例中，推动装置具体为液压杆5或电动推杆，液压杆5或电动推杆的输出杆与滑盘6垂直连接，使壳体1通过液压杆5或电动推杆与滑盘6连接，三根变容连杆41穿过转动盖17后与内盘7垂直且固定连接。

参照图2、图3和图5，本发明中，转动盖17、变容块4、壳体1和主凸轮3共同围成所述储存腔，壳体1、挡盘31、变容块4、主凸轮3和推块2共同围设形成两个腔，其中一个腔与第二接口132连通即为所述输出腔，另一个腔与第一接口131连通即为所述输入腔。

参照图1至图9，由于大部分类型液压马达和液压泵是可逆的，因此本发明的变容液压能量转换装置既可作为液压泵/变速器使用，也可作为马达使用，结构简单，大幅节约使用对象的整体空间和重量，可以替代现有的液压泵/变速器/马达，同时，由于本发明的变容液压能量转换装置还可实现无级调速，因此，本发明的变容液压能量转换装置还可作为变速器使用，既能达到工程，机械所需的大压力大扭矩，又能达到车辆所需的速度和效率，以摆脱传统机械变速器，通过液压回路直接把动力从变速器传输到车轮驱动车辆前进，从而摆脱传动轴，差速器等传动系统装置，以提升效率的同时节约了整体空间和重量。

参照图1至图9，当本发明的液压产品为液压泵/变速器时，其工作原理为：外部动力带动转轴33转动，进而带动主凸轮3和副凸轮32沿壳体1的内部同步转动，改变输入腔和输出腔的容积，将输入腔内的压力液驱至输出腔，使压力液自第二接口132处输出，自第一接口131处输入；此时，推块2的顶部通过径向扁簧22沿径向方向弹性抵压盖体13，变容块4、转动盖17和内盘7一起随着主凸轮3一起转动，液压杆5或电动推杆驱动滑盘6沿着导向槽111滑动，进而带动内盘7、变容块4一起往复运动，改变存储腔体、输入腔和输出腔三者的容积；推块2沿着滑盘6的轴向移动，即推块2的端面通过轴向扁簧23沿轴向方向弹性抵压后盖15；当变容块4向储存腔一端移动时，输出腔和输入腔的容积变大，储存腔容积变小，此时，第一导管1321和第二导管1322连通，储存腔内的部分压力液在压力作用下通过第二导管1321进入输出腔，储存腔内的另一部分压力液在压力作用下通过第一导管1311进入输入腔，此时整个工作液压回路流量变大，反之回路流量变小，由此控制液压泵/变速器的压力液流量流速的大小而实现变容变速。

参照图1至图9，当本发明的液压产品为马达时，第一导管1321与第二导管1322无需连通，储存腔体内无需压力液，也无需与输入腔和输出腔相通，同时储存腔在变容块4的最大行程以外有跟大气相通的开口，其工作原理为：压力液自第一接口131进入输入腔驱动主凸轮3带动输出轴33转动做功，做功后压力液循第二接口132流出，经液压回路再从第一接口131进入输入腔驱动主凸轮3带动输出轴33转动做功，如此反复循环，需要变速时，由液压杆5或电动推杆驱动滑盘6沿着导向槽111滑动，进而带动内盘7，变容块4一起往复运动，改变输入腔和和输出腔的容积而而实现马达输出的变速。

本实施例中，将转轴33作为动力输入轴，压力液作为输出，则为液压泵/变速器，反之，将压力液作为动力输入，转轴33作为输出，则实现液压泵/变速器向马达的转换，如无特别说明以上所有相对运动关系都是在气密状态下的运动关系，所有部件结合关系都是气密结合。在作为液压泵/变速器的情况下，改变动力输入轴的转动方向，相应的输出腔与输入腔位置对调，以及回路的位置方向都会随之发生对调改变。在作为马达的情况下，改变压力液的输入/输出的方向，相应的输入腔与输出腔位置对调，以及动力输出轴转动方向也随之改变。

本发明的变容液压能量转换装置的有益技术效果为：

（1）、副凸轮32跟随主凸轮3同步转动，使推块2通过滑腔移动到副凸轮32一端过多时仍然保持平衡运动，不至于出现一端架空、受力不均衡的现象；

（2）、密封块24在轴向扁簧23的作用下始终紧密贴合变容块4并跟随其作同步往复运动，防止主凸轮3和变容块4二者与推块2径向一端在接触时不密封，导致压力液向存储腔体一端泄露；

（3）、推块2的轴向一端在轴向扁簧23的作用下紧密贴合变容块4，变容块4可沿主凸轮3做轴向往复运动以改变输出腔和输入腔的容积大小而实现变容变速，推块2的径向一端在径向扁簧22的作用下紧贴主凸轮3并跟随主凸轮3的转动做径向往复运动，以保证输出腔和输入腔处于实时动态的分隔状态；

（4）、连接在推块2径向一端的密封件311在弹簧312的作用下，只能在挡盘31的凹槽内跟随其做径向往复运动，其作用是防止主凸轮3外围与推块2径向一端在相互接触时不密封，导致压力液向副凸轮32一端泄露；

（5）、液压杆5或电动推杆驱动滑盘6，滑盘6通过推块连杆21带动密封块24以及与其连接的推块2往复运动，同时滑盘6带动内盘7通过变容连杆41驱动变容块4往复运动，其中变容块4、密封块24以及推块2三者的相互接触面在同一平面上，且三者的往复运动是完全同步的，以保证各腔体在容积动态变化时的密封性；

（6）、储存腔体通过第一导管1311和第二导管1312分别与输入腔和输出腔连通，使变容块4在向储存腔一边移动（即输入腔和输出腔扩大容积）以增大液压回路流量流速时，使压力液同时均衡的进入输入腔与输出腔，进而进入整个液压回路，避免了只有一个腔体有压力液进入，而另一个腔体没有压力液进入而形成短暂的真空，进而造成流量及动力变化不连贯，保证了流量流速增加的连续性，避免了顿挫（尽管只用其中任何一根导管都可以实现变容变速的目的）。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例，不能以此来限定本发明的权利保护范围，因此依本发明申请专利范围上所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (5)

1.一种变容液压能量转换装置，包括壳体，其特征在于，所述壳体内转动连接有主凸轮，所述壳体套设于所述主凸轮外形成内腔，所述内腔内收容有变容块，所述变容块滑动套设于主凸轮上，内腔由变容块分隔形成两个腔体，其中一个所述腔体内沿轴向滑动设有推块，所述推块沿径向弹性抵触所述主凸轮，所述推块分隔对应所述腔体形成输入腔和输出腔；

两个所述腔体为存储腔体和压力腔体，所述推块位于所述压力腔体内，所述输入腔和所述输出腔分别与所述存储腔体连通，所述主凸轮的转轴上套设有内盘，所述内盘与所述变容块连接，所述内盘外转动套设有滑盘，所述滑盘与所述壳体滑动连接；

所述转轴远离所述滑盘的一端套设有副凸轮，所述副凸轮与所述主凸轮之间设有挡盘，所述推块穿过所述挡盘边缘处的凹槽；

所述凹槽内沿所述挡盘的径向弹性连接有密封件，所述推块的底部与所述密封件凹凸贴合；

所述壳体上设有盖体，所述盖体盖设于所述壳体上形成滑腔，所述推块的顶部和端面分别通过扁簧与所述盖体弹性连接，所述推块、所述密封块和所述扁簧均位于所述滑腔内；

所述盖体的两对立侧分别设有两个接口，其中一个所述接口与所述输入腔连通，另一个所述接口与所述输出腔连通，两个所述接口分别通过导管与所述存储腔体连通。

2.根据权利要求1所述的变容液压能量转换装置，其特征在于，所述推块的轴向一端卡接有密封块，所述密封块设置于所述变容块上，所述密封块通过推块连杆与所述外盘连接。

3.根据权利要求1所述的变容液压能量转换装置，其特征在于，所述壳体通过液压杆或电动推杆与所述滑盘连接，所述变容块的变容连杆穿过所述壳体的转动盖并与所述内盘连接。

4.根据权利要求1所述的变容液压能量转换装置，其特征在于，所述壳体的底部设有底板，所述滑盘上的导向块与所述底板上的导向槽滑动配合。

5.一种液压产品，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的变容液压能量转换装置，所述液压产品为液压泵或马达或变速器。