CN205605684U - 一种流体推动活塞的旋转装置 - Google Patents

Abstract

本申请所涉及的旋转装置是一种全新形式的执行机构，利用流体推动活塞，两组活塞通过超越离合器分别带动各自的环形体周期性交替运动，从而带动主轴连续输出旋转动力；每个环形体分别与一个双向摩擦离合器连接，通过该离合器中的双向摩擦片两个不同方向的贴合，可以限制相应环形体的旋转方向，进而实现旋转装置的两个方向转动；该旋转装置通过上述特征可实现更低的旋转速度，且不影响输出扭矩；活塞直接受力，无分力损失，且活塞面积大，力臂长，所以可在较小的尺寸下实现更大的输出扭矩。且结构简单，制造容易，可降低成本。

Description

一种流体推动活塞的旋转装置

技术领域

本发明涉及一种旋转装置，尤其涉及在低速大扭矩输出要求时，一种流体推动活塞的旋转装置。

背景技术

长期以来，低速大扭矩液压马达已经有效地取代了部分传统的机械转动，但是相对于其他液压执行元件，仍然比较落后。工业或工程设备通常都有低转速、大扭矩的需求，现实中通常采用高速马达配减速机实现，但这样就会增加成本，维护困难。低速大扭矩马达最大优点就是可与负载直接匹配，无需配备减速机。市场上存在很多形式的低速大扭矩马达，也可满足上述工况，但这些类马达存在最低稳定转速值，限制了能实现的最低转速；而且要得到较大的扭矩，就需要选择更大排量的马达，不仅增加外形尺寸而且增加成本。

发明内容

针对现有技术和实际需求，本申请所涉及的旋转装置是一种全新形式的执行机构。

一种流体推动活塞的旋转装置，其特征在于，包括前环形体1、后环形体2、前双向摩擦离合器7、后双向摩擦离合器8、轴21、前双向超越离合器9和后双向超越离合器10。

前环形体1与后环形体2在轴21的圆柱面上相互接触配合，在两者内部形成环形腔室，且两者可相对转动；在两环形体的接触面上径向均布有活塞I 22、活塞II 24、活塞III23和活塞IV 25，活塞I 22与活塞III 23成180度对称设置，活塞II 24和活塞IV 25成180度对称设置；接触面与每个活塞的中心线重合；活塞I 22和活塞III 23与前环形体1固定，而与后环形体2可相对滑动；活塞II 24和活塞IV 25与后环形体2固定，而与前环形体1可相对滑动；四个活塞将环形腔室分为容腔I 26、容腔II 27、容腔III 28和容腔IV 29。

前环形体1通过前双向超越离合器9与轴21连接，后环形体2通过后双向超越离合器10与轴21连接；当流体驱动前环形体1转动而带动轴21转动时，后环形体2与轴21处于分离状态；当流体驱动后环形体2转动而带动轴21转动时，前环形体1与轴21处于分离状态。

一种流体推动活塞的旋转装置还包括前双向摩擦离合器7、后双向摩擦离合器8和机壳，前后环形体分别与前后双向摩擦离合器相配合，前后双向摩擦离合器分别与机壳连接。

前后双向摩擦离合器均分别包括两个单向离合器和一个双向摩擦片；两个单向离合器的内圈与相应的环形体固定连接，双向摩擦片与单向离合器的外圈固定贴合设置；双向摩擦片与机壳接触并位于两个单向离合器之间，且可沿轴21的轴向双向移动而不能转动。

机壳内侧设置由密封圈18密封隔开的环形油道M 52和环形油道N 53，机壳外侧设置有与两个环形油道连通的油口。

活塞I 22和活塞III 23上分别设置阀孔A 40和阀孔B 41，阀芯A 36和阀芯B 37，两阀孔的轴线与活塞中心线垂直；阀芯A 36与阀孔A 40同轴配合并套在其内部，阀芯B 37和阀孔B 41同轴配合并套在其内部，阀芯A 36和阀芯B 37在不同环形体上两个活塞接近时，触碰活塞被挤压而同时发生位移；活塞I 22和活塞III 23的外端面上设置活塞轴向孔E44和活塞轴向孔F 45且贯穿阀孔A、B；活塞I 22和活塞III 23外圆周面上设置活塞径向孔C42和活塞径向孔D 43且始终分别与环形油道M 52和环形油道N 53连通；活塞径向孔C 42与活塞轴向孔E 44相交于阀孔A 40，活塞径向孔D 43与活塞轴向孔F 45相交于阀孔B 41。

阀芯A 36、阀芯B 37分别设置两个阀径向孔和一个阀轴向孔且三者连通，容腔I26、容腔III 28通过阀芯A 36的阀轴向孔、阀径向孔、活塞轴向孔，活塞径向孔与环形油道M52或环形油道N 53连通；容腔II 27、容腔IV 29通过阀芯B 37的阀轴向孔、阀径向孔、活塞轴向孔，活塞径向孔与环形油道N 53或环形油道M 52连通。

当前环形体1上的活塞与后环形体2上的活塞接近时，两个阀芯被活塞挤压移动，阀芯A 36和阀芯B 37上的阀径向口与活塞径向口对应发生改变，使得任意活塞两边容腔与前机壳上的两个环形油道的对应关系相反过来。

该旋转装置通过上述特征可实现更低的旋转速度，且不影响输出扭矩；活塞直接受力，无分力损失，活塞面积大，力臂长，所以可在较小的尺寸下可实现更大的输出扭矩；且结构简单，制造容易，可降低成本。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成本发明技术方案的限制。

图1为本申请实施例中流体推动活塞的旋转装置的整体构造爆炸视图。

图2为本申请实施例中流体推动活塞的旋转装置的整体构造剖面视图。

图3为本申请实施例中流体推动活塞的旋转装置中前环形体上阀芯位置示意图。

图4为本申请实施例中流体推动活塞的旋转装置中前环形体上油道示意图。

图5为本申请实施例中流体推动活塞的旋转装置中容腔内部机构示意图。

图6为本申请实施例中流体推动活塞的旋转装置中双向摩擦离合器示意图。

附图中符号说明如下所示：1.前环形体；2.后环形体；3.前机壳；4.后机壳；5.前离合油缸；6.前后离合油缸；7.前双向摩擦离合器；8.后双向摩擦离合器；9.前双向超越离合器；10.后双向超越离合器；11.轴承；12.前机盖；13.连接面密封圈；14.后机盖；15.尾盖板；16.外圈密封圈；17.内圈密封圈；18.油口密封圈；19.机壳密封圈；20.推力轴承；21.轴；22.活塞I；23.活塞III；24.活塞II；25.活塞IV；26.容腔I；27.容腔II；28.容腔III；29.容腔IV；30.前双向摩擦片；31.前单向离合器a；32.单向离合器b；33.后双向摩擦片；34.后单向离合器a 35；35.后单向离合器b；36.阀芯A；37.阀芯B；39.挡圈；40.阀孔A；41.阀孔B；42.活塞径向孔C；43.活塞径向孔D；44.活塞轴向孔E；45.活塞轴向孔F；46.阀径向孔G；47.环形油道H；48.阀径向孔I；49.环形油道J；50.阀径向孔K；51.阀径向孔L；52.环形油道M；53.环形油道N；54.阀轴向孔P；55.阀轴向孔Q。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本申请实施例以及实施例中的各个特征在不冲突的前提下相互结合，均在本发明的保护范围之内。

如图2所示，前环形体1与后环形体2在圆柱面上配合，且两者可发生相对转动，两环形体连接面处有密封槽，槽内有密封圈。当前环形体1与后环形体2配合时，二者内部形成的环形容腔被密封。

如图5所示，在前环形体1包含活塞I 22、活塞III 23，两者180度对称；后环形体2包含活塞II 24、活塞IV 25，两者180度对称。活塞I 22、活塞III 23的半圆周与前环形体1内部连接，该连接处密封且固定，另一半圆周伸入到后环形体2内并可相对滑动，该接合面处密封。活塞II 24、活塞IV 25的半圆周与后环形体2内部连接，该连接处密封且固定，另一半伸入到前环形体1内并可相对滑动，该接合面处密封。活塞IV 25、活塞I 22、活塞II 24、活塞III 23之间逆时针顺序形成了密封的容腔I 26、容腔II 27、容腔III 28、容腔IV 29。

如图2所示，前环形体1通过前双向超越离合器9与轴21连接，当前环形体1主动时，可以通过前双向超越离合器9带动轴21同方向、同速度旋转，此时轴21与后环形体2分离。

如图2所示，后环形体2通过后双向超越离合器10与轴21连接，当后环形体2主动时，可以通过后双向超越离合器10带动轴21同方向、同速度旋转，此时轴21与前环形体1分离。

如图6所示，前双向摩擦离合器7包括前单向离合器a 31、前双向摩擦片30和前单向离合器b 32。前环形体1与前单向离合器a 31和前单向离合器b 32的内圈连接，而前单向离合器a 31、前单向离合器b 32的外圈为摩擦片；前双向摩擦片30位于两摩擦片之间，前双向摩擦片30与前机壳3连接且不能转动，但可在前离合油缸5的作用下沿轴21轴线双向移动，与前单向离合器a 31或前单向离合器b 32摩擦片贴合。当前双向摩擦片30与前单向离合器a 31贴合时，前环形体1只能逆时针旋转，实现顺时针转动的限制。当前双向摩擦片30与前单向离合器b 32贴合时，前环形体1只能顺时针旋转，实现逆时针转动的限制。

如图6所示，后双向摩擦离合器8包括后单向离合器a 34、后双向摩擦片33和后单向离合器b 35。后双向摩擦离合器8与前双向摩擦离合器7结构组成以及原理相同。当后双向摩擦片33与后单向离合器a 34贴合时，后环形体2只能逆时针旋转，实现顺时针转动的限制。当后双向摩擦片33与后单向离合器b 35贴合时，后环形体2只能顺时针旋转，实现逆时针转动的限制。

如图4所示，活塞I 22和活塞III 23上分别设置阀孔A 40和阀孔B 41，阀芯A 36和阀芯B 37，两阀孔的轴线与活塞中心线垂直；阀芯A 36与阀孔A 40同轴配合并套在其内部，阀芯B 37和阀孔B 41同轴配合并套在其内部，阀芯A 36和阀芯B 37在不同环形体上两个活塞接触后可同时发生位移；活塞I 22和活塞III 23的外端面上设置活塞轴向孔E 44和活塞轴向孔F 45且贯穿阀孔A、B；活塞I 22和活塞III 23外圆周面上设置活塞径向孔C 42和活塞径向孔D 43且始终分别与环形油道M 52和环形油道N 53连通；活塞径向孔C 42与活塞轴向孔E 44相交于阀孔A 40，活塞径向孔D 43与活塞轴向孔F 45相交于阀孔B 41。

如图4所示，阀芯A 36上的阀径向孔I 48与活塞轴向孔E 44对应，阀径向孔G 46通过相邻台阶与活塞轴向孔F 45隔开，环形油道H 47与活塞轴向孔F 45连通，活塞径向孔C42通过阀芯A 36上阀径向孔I 48、阀轴向孔P 54与容腔I 26连通；同理，在活塞III 23上，活塞径向孔C 42通过阀芯A 36与容腔III 28连通。

如图4所示，阀芯B 37上的阀径向孔L 51与活塞轴向孔F 45对应，阀径向孔K 50通过相邻台阶与活塞轴向孔E、F隔开，环形油道J 49与活塞轴向孔E 44连通，活塞径向孔D 43通过阀芯B 37上的阀径向孔L 51、阀轴向孔Q 55与容腔II 27连通；同理，在活塞IV 25上，活塞径向孔D 43通过阀芯B 37与容腔IV 29连通。

如图5所示阀芯位置，阀芯A 36、阀芯B 37外露于活塞I 22、活塞III23一个端面。当活塞I 22与活塞II 24，活塞III 23与活塞IV 25接触后，阀芯A 36、阀芯B 37可分别在阀孔A、B中移动，移动最大距离由两端挡圈39进行限制；移动后，阀芯A36、阀芯B37外露于活塞I 22、活塞III 23的另一个端面。

如图2所示，前机壳3上设置有环形油道M 52和环形油道N 53，在任何情况下，活塞径向孔C 42始终与环形油道M 52连通，活塞径向孔D 43始终与环形油道N 53连通；环形油道M、N通过油口密封圈18被密封。

如图2所示，在两个环形体与机壳的接触面上设置有机壳密封圈19，防止泄露到机壳的液压油溢出。后机壳4上设置泄露孔，该孔与机壳内腔连接，用于流出旋转装置泄露出的液压油。

在本申请的实施例中，面向该旋转装置，轴逆时针旋转的具体实施内容如下：

首先，前离合油缸5推动前双向摩擦片30与前单项离合器a 31摩擦片贴合，前环形体1只能逆时针转动；后离合油缸6推动后双向摩擦片33与后单项离合器a 34摩擦片贴合，后环形体2只能逆时针转动。

同时，环形油道M 52通入压力油，环形油道N 53口连接回油；如图4所示位置，压力油通过活塞径向孔C 42，阀芯A 36上的阀径向孔I 48、阀轴向孔P 54进入容腔I 26；容腔II27液压油通过阀芯B 37上的阀轴向孔Q 55、阀径向孔L 51和活塞径向孔D 43与环形油道N53连接。同理，在活塞III 23上，环形油道M 52按照上述相应渠道与容腔III 28连接，容腔IV 29按照上述相应渠道与环形油道N 53口连接。

由于后环形体2在后单项离合器a 35的作用下，不可顺时针旋转，所以压力油作用在活塞I 22、活塞III 23上推动前环形体1逆时针旋转，容腔I 26、III 28容积因流入液压油增大，容腔I I27、IV 29容积因液压油流出减少。前环形体1通过前双向超越离合器9带动轴21逆时针旋转，因为后双向超越离合器10分离作用，轴21与后环形体2运动分离。

当活塞I 22运动接近活塞II 24、活塞III 23运动接近活塞IV 25时，活塞I 22、活塞III 23上的阀芯A36、阀芯B37外露部分首先与活塞II 24、活塞IV 25接触并在前环形体1的继续转动下压缩两个阀芯；如图4所示，阀芯A36压缩后，阀径向孔G 46与活塞轴向孔F 45连通，阀径向孔I 48通过台阶与活塞轴向孔E 44隔离，使得容腔I 26、容腔III 28通过阀芯A 36上的阀轴向孔P 54、阀径向孔G 46，活塞径向孔D 43，环形油道N 53与回油连通；阀芯B37压缩后，阀径向孔K 50与活塞轴向孔E 44连通，阀径向孔L 51通过台阶与活塞轴向孔F45隔离，使得压力油通过环形油道M 52，活塞径向孔C 42，阀芯B37上的阀径向孔K 50、阀轴向孔Q 55与容腔II 27、容腔IV 29连通。

由于前环形体1在前单项离合器a 31的作用下，不可顺时针旋转，所以压力油作用在活塞II 24、活塞IV 25上推动后环形体2逆时针旋转，容腔II 27、IV 29容积因不断注入液压油增大，容腔I 26、III 28容积因液压油流出减少。后环形体2通过后双向超越离合器10带动轴21逆时针旋转，因为前双向超越离合器9的分离作用，轴21与前环形体1运动分离。

通过上述步骤的交替进行，形成轴21逆时针连续转动。

在本申请的实施例中，面向该旋转装置，轴顺时针旋转的具体实施内容如下：

首先，前离合油缸5推动前双向摩擦片30与前单项离合器b 32摩擦片贴合，前环形体1只能顺时针转动；后离合油缸6推动后双向摩擦片33与后单项离合器b 35摩擦片贴合，后环形体2只能顺时针转动。

同时，环形油道M 52通入压力油，环形油道N 53口连接回油；如图4所示位置，压力油通过活塞径向孔C 42，阀芯A36上阀径向孔I 48、阀轴向孔P 54进入容腔I 26；容腔II 27液压油通过阀芯B37上的阀轴向孔Q 55、阀径向孔L 51，活塞径向孔D 43与环形油道N 53连接。同理，在活塞III 23上，环形油道M 52按照上述相应渠道容腔III 28连接，容腔IV 29按照上述相应渠道与环形油道N 53口连接。

由于前环形体1在前单项离合器b 32的作用下，不可逆时针旋转，所以压力油作用与活塞II 24、活塞IV 25上推动后环形体2顺时针旋转，容腔I 26、III28容积因不断注入液压油增大，容腔II 27、IV 29容积因液压油流出减少。后环形体2通过后双向超越离合器10带动轴21顺时针旋转，因为前双向超越离合器9分离作用，轴21与前环形体1运动分离。

当活塞II 24运动接近活塞I 22、活塞IV 25运动接近活塞III 23的时，活塞I 22、活塞III 23上的阀芯A 36和阀芯B 37外露部分首先与活塞II 24、活塞IV 25接触并在后环形体2的继续转动下压缩两个阀芯；阀芯A 36压缩后，阀径向孔G 46与活塞轴向孔F 45连通，使得容腔I 26、容腔III 28通过阀芯A 36上的阀轴向孔P 54、阀径向孔G 46，活塞径向孔D 43，环形油道N 53与回油连通；阀芯B 37压缩后，阀径向孔K 50与活塞轴向孔E 44连通，阀径向孔L 51通过台阶与活塞轴向孔F 45隔离，使得压力油通过环形油道M 52，活塞径向孔C 42，阀芯B37上的阀径向孔K 50、阀轴向孔Q 55与容腔II 27、容腔IV 29连通。

由于后环形体2在后单项离合器b 35的作用下，不可逆时针旋转，所以压力油作用与活塞I 22、活塞III 23上推动前环形体1顺时针旋转，容腔II 27、IV 29容积因流入液压油增大，容腔I 26、III 28容积因液压油流出减少。前环形体1通过前双向超越离合器9带动轴21顺时针旋转，因为后双向超越离合器10的分离作用，轴21与后环形体2运动分离。

通过上述步骤的交替进行，形成轴21顺时针连续转动。

Claims (5)

1.一种流体推动活塞的旋转装置，其特征在于，包括前环形体、后环形体、前双向摩擦离合器、后双向摩擦离合器、轴、前双向超越离合器和后双向超越离合器；

所述前环形体与所述后环形体在所述轴的圆柱面上相互接触配合，在两者内部形成环形腔室，且两者可相对转动；在两环形体的接触面上径向均布有活塞I、活塞II、活塞III和活塞IV，活塞I与活塞III成180度对称设置，活塞II和活塞IV成180度对称设置；所述接触面与每个活塞的中心线重合；活塞I和活塞III与前环形体固定、而与后环形体可相对滑动；活塞II和活塞IV与后环形体固定、而与前环形体可相对滑动；四个活塞将所述环形腔室分为容腔I、容腔II、容腔III和容腔IV；

所述前环形体通过所述前双向超越离合器与所述轴连接，所述后环形体通过所述后双向超越离合器与所述轴连接；当流体驱动所述前环形体转动而带动所述轴转动时，所述后环形体与所述轴处于分离状态；当流体驱动所述后环形体转动而带动所述轴转动时，所述前环形体与所述轴处于分离状态。

2.根据权利要求1所述的旋转装置，其特征在于：还包括前双向摩擦离合器、后双向摩擦离合器和机壳，前后环形体分别与前后双向摩擦离合器相配合，前后双向摩擦离合器分别与机壳连接。

3.根据权利要求2所述的旋转装置，其特征在于：前后双向摩擦离合器均分别包括两个单向离合器和一个双向摩擦片；两个所述单向离合器的内圈与相应的环形体固定连接，所述双向摩擦片与单向离合器的外圈固定贴合设置；双向摩擦片与机壳接触并位于两个单向离合器之间，且可沿所述轴的轴向双向移动而不能转动。

4.根据权利要求3所述的旋转装置，其特征在于：机壳内侧设置由密封圈密封隔开的环形油道M和环形油道N，机壳外侧设置有与两个所述环形油道连通的油口。

5.根据权利要求4所述的旋转装置，其特征在于：活塞I和活塞III上分别设置阀孔A和阀孔B，阀芯A和阀芯B，两阀孔的轴线与活塞中心线垂直；阀芯A与所述阀孔A同轴配合并套在其内部，阀芯B和所述阀孔B同轴配合并套在其内部，所述阀芯A和阀芯B在不同环形体上的两个活塞接近后可同时发生位移；活塞I和活塞III的外端面上设置活塞轴向孔E和活塞轴向孔F且贯穿所述阀孔A、B；活塞I和活塞III外圆周面上设置活塞径向孔C和活塞径向孔D且始终分别与环形油道M和环形油道N连通；所述活塞径向孔C与所述活塞轴向孔E相交于所述阀孔A，所述活塞径向孔D与所述活塞轴向孔F相交于所述阀孔B；

阀芯A、B分别设置两个阀径向孔和一个阀轴向孔且三者连通，容腔I、容腔III通过阀芯A的所述阀轴向孔、所述阀径向孔、活塞轴向孔，活塞径向孔与环形油道M或环形油道N连通；容腔II、容腔IV通过阀芯B的所述阀轴向孔、所述阀径向孔、活塞轴向孔，活塞径向孔与环形油道N或环形油道M连通；

当前环形体上的活塞与后环形体上的活塞接近后，两个阀芯移动，阀芯A、B上的阀径向口与活塞径向口对应发生改变，使得任意活塞两边的容腔与前机壳上的两个环形油道的对应关系相反过来。