CN206942914U - 液压能量转换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种液压能量转换装置，包括旋转外圈、中间轴及直驱动力机芯，所述旋转外圈、直驱动力机芯同轴设置于中间轴上，旋转外圈相对于中间轴和直驱动力机芯转动，所述中间轴设有进入口和排出口，直驱动力机芯设置由中心向外延伸的进入流道、回流流道，旋转外圈内环面上设有多个驱动槽，液体从中间轴的总进入口进入，通过直驱动力机芯的螺旋进入流道以对数螺旋线走向角2‑15°的喷射角喷出，推动旋转外圈，实现速度和扭矩连续输出。直驱动力机芯可分级设置于封闭空间内，形成多级动力输出装置。本实用新型的液压能量转换装置，传递效率高，有效地将液压能转化为机械能，解决液压发动机、各类液压马达的不足，还能实现无级变速，满足各种需求。

Description

液压能量转换装置

技术领域

本实用新型涉及一种液压能量转换装置，主要涉及一种将液压能转换为机械能的转换装置。

背景技术

液压能量转换装置被广泛应用，将液压能转换为机械能的主要有液压发动机和液压泵。液压能依托活塞连杆结构、叶片、柱塞和啮合齿轮等结构实现转换，扭矩和速度的输出。由于原有结构和原理的限制，使得难以同时获得较大扭矩和转速，核心结构件容易磨损，效率较低。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种液压能量转换装置，液体通过直驱动力机芯，作用在外圈的槽面上，产生推力推动旋转外圈，实现速度和扭矩连续输出，具有结构简单，柔性传递，效率高，可靠性强等优点。

为达到上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种液压能量转换装置，包括旋转外圈、中间轴及直驱动力机芯，所述旋转外圈、直驱动力机芯同轴设置于中间轴上，旋转外圈相对于中间轴和直驱动力机芯转动，所述中间轴设有进入口和排出口，直驱动力机芯设置有进入流道、回流流道，旋转外圈内环面上设有多个驱动槽，液体从中间轴的进入口进入，通过直驱动力机芯的进入流道喷出，作用在外圈的驱动面上，产生推力推动旋转外圈，最后液体通过直驱动力机芯的回流流道回到总排出口，实现速度和扭矩连续输出。

进一步，所述旋转外圈通过侧板配合于中间轴上，并形成一个封闭空间，直驱动力机芯可分级设置于封闭空间内，形成多级动力输出装置。

进一步，所述直驱动力机芯的进入流道走向为由中间往外延伸的螺旋线。

进一步，所述直驱动力机芯的进入流道走向为由中间往外延伸的对数螺旋线，该对数螺旋线的极点设置在中间轴轴线上，对数螺旋线走向角2-15°。

进一步，所述直驱动力机芯上设置1条以上进入流道和相对应回流流道。

进一步，所述旋转外圈的内环面上设置有2个以上驱动槽，每一驱动槽具有一轮廓底面以及驱动面，轮廓底面的轮廓线为对数螺旋线，其极点设置在中间轴轴线上。

进一步，所述中间轴至少有1个总进入口和1个总排出口，同时还至少有1个分级进入口和1个分级回流口，分级进入口和直驱动力机芯进入流道相通，分级回流口和直驱动力机芯回流流道相通。

一种液压马达，包括前述的液压能量转换装置。

一种液压发动机，包括前述的液压能量转换装置。

一种无级变速器，包括前述的液压能量转换装置。

本实用新型液压能量转换装置，结构简单，传递效率高，续航能力强，可广泛应用于交通工具、液压工具以及其他需要动力输出装置的各领域。

附图说明

图1是本实用新型液压能量转换装置结构图。

图2是本实用新型直驱动力机芯A—A剖视图。

图3是本实用新型直驱动力机芯B—B剖视图。

图4是本实用新型多级直驱动力机芯示意图。

图5是液压能量转换装置总成示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

实施例1：

如图1-3，一种液压能量转换装置，其包括旋转外圈1、中间轴2及直驱动力机芯3，所述旋转外圈1、直驱动力机芯3同轴设置于中间轴2上，旋转外圈1相对于中间轴2和直驱动力机芯3转动，中间轴2和直驱动力机芯3固定不动。所述中间轴2设有总进入口21和总排出口22，直驱动力机芯3设置有进入流道31、回流流道32，旋转外圈1内环面上设有多个驱动槽11，液体从中间轴的总进入口21进入，通过直驱动力机芯3的螺旋进入流道31喷出，作用在外圈的驱动面a上，产生推力推动旋转外圈1，最后液体通过直驱动力机芯3的回流流道32回到总排出口22，实现速度和扭矩连续输出，可以作为液压马达或液压发动机或无级变速器。

旋转外圈1通过左右挡板4、5配合于中间轴2上，左右挡板为本实用新型与旋转外圈1配合的侧板，形成一个封闭空间，直驱动力机芯3可分级设置于封闭空间内，形成多级动力输出装置。

直驱动力机芯3的进入流道31由中心向外延伸的走向为对数螺旋线，所述对数螺旋线的极点设置在中间轴2轴线上，由于对数螺旋线压力角恒定的特性，使得液体在喷射过程中的损耗最小，又能够保证液体以同样时间和推力作用在驱动槽11上，传动平稳。对数螺旋线走向角决定了液体喷射的角度，其大小影响旋转外圈1驱动的速度和旋转的力矩。走向角太大，旋转外圈驱动力在切向方向上分力变小，甚至出现无法转动的现象；走向角太小，外圈的驱动面a受力面积太小，旋转驱动力也较小。因此，对数螺旋线走向角优选2-15°。同时，对数螺旋线走向角也决定了直驱动力机芯3喷射口33同时作用的驱动槽11的数量，1个喷射口33可以同时驱动2个驱动槽，也有可以是3个，可以根据要求进行设计。

旋转外圈1的内环面上设置有2个以上驱动槽11，每一驱动槽具有一轮廓底面b以及驱动面a，轮廓底面b的轮廓线为对数螺旋线，其极点设置在中间轴2轴线上。轮廓底面b的轮廓线也可以是直驱动力机芯3的进入流道31走向为对数螺旋线的延长线。保证旋转外圈1驱动槽11受力一致且受力方向指向驱动面a，保证旋转外圈1平稳旋转。

直驱动力机芯3上设置1条以上进入流道31和相对应回流流道32，与旋转外圈1的内环面上设置的驱动槽11数量匹配。主要考虑液体驱动旋转外圈1转动的连续性和平稳性，且和旋转速度等参数对应匹配，才能获得较高的转速和扭矩并连续平稳输出。

中间轴上的进入口包括至少有1个总进入口和至少有1个分级进入口，出气口包括1个总排出口和至少1个分级回流口。

中间轴2至少有1个总进入口21和1个总排出口22，同时还至少有1个分级进入口23和1个分级回流口24。分级进入口23和直驱动力机芯3进入流道31相通，分级回流口24和直驱动力机芯3回流流道32相通。液压能量转换装置液体通过中间轴2的总进入口21，进到分级进入口23，通过进入流道31驱动旋转外圈1，然后以较小的压力进到分级回流口24，最后通过中间轴2的总排出口22排出。

实施例2：

如图2-4，一种液压能量转换装置，其包括旋转外圈1、中间轴2一级直驱动力机芯3、二级直驱动力机芯7及左右支撑挡板4、5，左右支撑挡板为本实用新型旋转外圈配合的侧板，所述旋转外圈1、一级直驱动力机芯3、二级直驱动力机芯7及左右支撑挡板4、5同轴设置于中间轴2上，旋转外圈1相对于中间轴2、一级直驱动力机芯3和二级直驱动力机芯7转动，中间轴2与一级直驱动力机芯3和二级直驱动力机芯7固定不动。所述中间轴2设有总进入口21和总排出口22，一级直驱动力机芯3和二级直驱动力机芯7设置有进入流道31、71和回流流道32、72，旋转外圈1内环面上设有多个驱动槽11，液体从中间轴2的总进入口21进入，然后通过分级进入口23通至一级直驱动力机芯3的进入流道31，液体作用在旋转外圈1的驱动面a上，然后通过一级直驱动力机芯3回流流道32进到二级直驱动力机芯7的进入流道71，此时，液体压力减少为95％，再次作用在外圈的驱动槽11面a上，产生推力推动旋转外圈1，最后液体通过直驱动力机芯7的回流流道72回到总排出口22，实现速度和扭矩连续输出。

根据负载的要求，可以对直驱动力机芯进行分级设置于对应的密闭空间内，既可以两级，也可以三级，还可以多级，经每级做功液体压力减小5％，即以上一级95％的液体压力进入下一级做功，充分利用能量，最大程度提高使用效率，以满足输出扭矩和转速的需求。

如图5，液压发动机总成或马达总成可以由一个或多个液压能量转换装置100驱动飞轮101，配合液体压力和流量的调节，实现输出扭矩和速度的变化，作为动力源的输出，实现液压发动机和液压马达的功能。

实施例3：

液压能量转换装置样机：

1、主要参数如下：

a)液体压力：18MPa；

b)液压能量转换装置驱动槽直径：Φ108mm；

c)：旋转外圈驱动槽截面尺寸：一级20mm×8mm(长×高)，二级20mm×8mm(长×高)，三级16mm×8mm(长×高)，四级12mm×8mm(长×高)；

2、扭矩

液压能量转换装置(气压为18MPa时，转速2000r/min)2个槽受力

单个液压能量转换装置一级的输出扭矩 N_气1＝311N·m；

单个液压能量转换装置二级的输出扭矩 N_气2＝295N·m；

单个液压能量转换装置三级的输出扭矩 N_气3＝225N·m；

单个液压能量转换装置四级的输出扭矩 N_气4＝160N·m；

单个液压能量转换装置的输出总扭矩 N＝991N·m。

本实用新型液压能量转换装置，解决了在原有活塞连杆结构、叶片、柱塞和啮合齿轮等结构磨损、效率低下等问题，提供了一种由中间驱动外圈实现液压能量转换。不仅结构简单、柔性传递，还具有高效率，可靠性强等优点。可解决现有液压发动机、液压马达的不足，获得较大的扭矩和较高转速，同时还能实现无级变速，更好地满足负载变化的要求，可广泛应用于汽车、自行车摩托车等交通工具、液压工具、建筑设备以及其他需要动力输出装置的各领域。

以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。

Claims (10)

1.一种液压能量转换装置，其特征在于：包括旋转外圈、中间轴及直驱动力机芯，所述旋转外圈、直驱动力机芯同轴设置于中间轴上，旋转外圈相对于中间轴和直驱动力机芯转动，所述中间轴设有进入口和排出口，直驱动力机芯设置有进入流道、回流流道，旋转外圈内环面上设有多个驱动槽，液体从中间轴的进入口进入，通过直驱动力机芯的进入流道喷出，作用在外圈的驱动面上，产生推力推动旋转外圈，最后液体通过直驱动力机芯的回流流道回到排出口，实现速度和扭矩连续输出。

2.根据权利要求1所述的液压能量转换装置，其特征在于：所述旋转外圈通过侧板配合于中间轴上，并形成一个封闭空间，直驱动力机芯可分级设置于封闭空间内，形成多级动力输出装置。

3.根据权利要求1所述的液压能量转换装置，其特征在于：所述直驱动力机芯的进入流道走向为由中间往外延伸的螺旋线。

4.根据权利要求3所述的液压能量转换装置，其特征在于：所述直驱动力机芯的进入流道走向为由中间往外延伸的对数螺旋线，该对数螺旋线的极点设置在中间轴轴线上，对数螺旋线走向角2-15°。

5.根据权利要求1所述的液压能量转换装置，其特征在于：所述直驱动力机芯上设置1条以上进入流道和相对应回流流道。

6.根据权利要求1所述的液压能量转换装置，其特征在于：所述旋转外圈的内环面上设置有2个以上驱动槽，每一驱动槽具有一轮廓底面以及驱动面，轮廓底面的轮廓线为对数螺旋线，其极点设置在中间轴轴线上。

7.根据权利要求1所述的液压能量转换装置，其特征在于：所述中间轴至少有1个总进入口和1个总排出口，同时还至少有1个分级进入口和1个分级回流口，分级进入口和直驱动力机芯进入流道相通，分级回流口和直驱动力机芯回流流道相通。

8.一种液压马达，包括权利要求1—7任意一项所述的液压能量转换装置。

9.一种液压发动机，包括权利要求1—7任意一项所述的液压能量转换装置。

10.一种无级变速器，包括权利要求1—7任意一项所述的液压能量转换装置。